• Eduardo Prado - Smart Convergence

Nas últimas semanas nós temos presenciado uma "badalação" muito grande no mundo em relação ao padrão wireless UWB. Quem é este "futuro ilustre" desconhecido? O que UWB significa? Ultrawideband (só? calma tem mais!). Na matéria O Wireless Personal Area Network (WPAN), desta coluna, falamos um pouco do UWB. Esse padrão (ainda não homologado pelo IEEE e em franco processo de homologação) é o IEEE 802.15.3 (e a sua extensão IEEE 802.15.3a) é um WPAN de alta taxa de transmissão de dados que foi liberado no ano passado para utilização comercial pelo Pentágono (após aplicações secretas de fins militares). Dizem as "más línguas" que ele vai substituir o Bluetooth (padrão IEEE 802.15.1).

O que é UWB?

UWB é uma tecnologia de rádio frequência (RF) que transmite dados digitais em um range de freqüência muito alta e em distâncias pequenas. Ela faz uso de ultra baixa potência para literalmente "esconder-se" (ou passar despercebido) de outras frequências de transmissão tais como os existentes Wi-Fi (padrões IEEE 802.11x), GSM e Bluetooth. O UWB pode coexistir – pelo menos na teoria – com as outras tecnologias de RF. Ele utiliza pequenos e "afiados" impulsos que modulam a informação através de um espectro muito amplo de frequências. Esses pulsos, sendo de pequena duração (no domínio do tempo) levantam altos componentes do espectro cobrindo uma largura de banda muito ampla no espectro de frequência, logo o termo de Ultrawideband. Essa tecnologia foi inicialmente desenvolvida para aplicações de radares militares que poderiam penetrar através de uma cobertura muito densa através do chão.

Tendo largura de banda muito ampla, o UWB emite energia através dos espectros dos serviços de RF, por exemplo, telefonia móvel, Wireless LAN (WLAN), GPS (Global Positioning System) etc. Com uma baixa potência de transmissão da ordem de 50 microwatts (1/10.000 da potência normal de um telefone celular), os sinais de UWB aparecem com um pequeno ruído para os receptores que não são da mesma tecnologia, e portanto permite o UWB coexistir com as outras tecnologias (ou serviços) em um espectro compartilhado.

Os pulsos estreitos utilizados no UWB potencialmente proporcionam a vantagem de permitir que o mesmo tenha robustez em relação à interferência de multi-caminhos (multipath). Até mesmo em ambientes fechados (indoors), os atrasos mínimos de multi-caminhos são apenas algumas dezenas de nanosegundos, ainda assim muito maior que a largura de pulso do UWB. Portanto, os sinais refletidos nunca interferem com o sinal principal e são inteiramente separáveis no dispositivo receptor de UWB. Nossa! De fato, é possível utilizar um receptor de varredura para combinar os diversos sinais multi-caminhos e dessa forma melhorar a relação sinal-ruído.

O UWB proporciona as seguintes vantagens:

[a] Alta largura de banda sobre distâncias pequenas (p. ex., 500Mb/s com alcance de 5m e 250Mb/s com alcance de 10m). Você lembra-se das taxas típicas de transmissão de WLAN? Não? São respectivamente 11 Mb/s e 54 Mb/s para os padrões IEEE 802.11b e IEEE 802.11g respectivamente. Veja então: numa distãncia de 10 metros o UWB é 4,6 vezes mais rápido que o padrão "g" e 22,7 mais rápido que o padrão "b" (sic!). É bom lembrar que é uma comparação em taxa nominal;

[b] Elasticidade em relação a interferência de "multi-caminhos" (pelos sinais refletidos em objetos metálicos);

[c] Alto poder de penetração (os sinais de UWB podem propagar-se através de tijolos e cimento em uma resolução de 1 cm);

[d] Precisão (de 10mm em 2m e 2cm em 20m);

[e] Múltiplos acessos (pode suportar transmissões simultâneas na mesma banda de freqüência);

[f] A baixa potência de transmissão torna a interceptação e a deteção através de "estranhos" (ou terceiros) muito difícil;

[g] Permite a formação de mesh networks (todo nó da rede age como um repetidor e um roteador) aonde a rede adapta-se quando novos nós são adicionados ou removidos, e a rede é flexível e elástica – a rede "sobrevive" mesmo quando algum dos seus nós "morre" ou é retirado. Para conhecer mais sobre essas redes, veja as referências: Wireless: Mesh Networks da PC Magazine e Wireless Mesh Networks da Sensor Magazine. Veja também uma matéria nossa sobre sensors networks em A revolução nos sensores do IDG Now.

A fama do UWB já "correu o mundo" e ele é hoje conhecido como um "dos padrões mais sexy do mundo wireless". Comprove em When will we see UWB? do Arcchat e UWB Takes Flight da Communications Design.

Aonde o UWB será utilizado?

O UWB será um dos substitutos naturais dos cabos em uma série de dispositivos. Ele atuará como um formidável substituto da tecnologia de cabos em câmeras de filmagem, impressoras, câmeras digitais e notebooks, como também estará apto a transmitir vídeo stream e aúdio através das residências. Vai possiblitar a criação de uma ultra high-way de dados nas residências. Ele dará um impulso muito grande ao conceito de Connected Home (veja matéria nossa sobre o tópico em A casa do futuro também é wireless do IDG Now).

Veja na tabela abaixo o resumo das aplicações e utilidades da tecnologia de UWB:

Um dos principais nichos do UWB é utilização em mídia de streaming nas residências através da utilização de Set-Top Boxes, Gravadores de Vídeos Pessoais (PVR), players de DVDs etc. O UWB vai superar as barreiras das tentativas anteriores do Home Networking. Você está imaginando que os "pesos-pesados" Hewlett-Packard, Intel, Microsoft, Mitsubishi, Panasonic, Philips, Samsung, e Texas Instruments vão querer participar desta festa, não? Acertou na "mosca". Juntos com outros players eles formaram a aliança MultiBand OFDM Alliance (MBOA) para promoverem o UWB. Veja abaixo por que o UWB vai ser primordial para as Home Networkings:

[a] Ausência de cabeamento (ao contrário do padrão IEEE 1394 Firewire);

[b] Resistência a interferência "multi-caminho";

[c] Largura de banda adequada para transmissão de vários "streams" de MPEG-2 pelas instalações das residências;

[d] Suporte Isócrono para vídeos do padrão IEEE 802.15.3 ou camada de adaptação para rodar os protocolos do IEEE 1394 Firewire (AV/C, HAVi, etc) vis UWB;

[e] Pode potencialmente suportar um mecanismo de proteção de conteúdo para proteger os produtores/desenvolvedores de conteúdo (esquema 5C originalmente desenvolvido para o padrão IEEE 1394 Firewire);

[f] Interoperabilidade Seamless (sem fronteira) entre os sistemas (conjunto de comandos comuns). Muito bom, não?

Outros requisitos para o mercado consumidor incluirá:

[a] Consumo de baixa potência para os dispositivos que utlizam baterias tais como câmeras digitais e players MP3;

[b] Segurança apropriada: os sinais UWB são difíceis de detetar e interceptar, e embora eles ainda consigam propagar-se através das paredes, os vendedores de conteúdo estão satisfeitos com as medidas que têm sido tomadas no padrão UWB para a proteger a propriedade intelectual.

Veja a referência Intel and Pulse~Link Agree on one thing: UWB is the future of the digital home no Smart Convergence na data de 5 de novembro de 2003 para atestar um pouco do interesse da Intel em utilizar a tecnologia UWB para aplicações (e serviços) nas residências.

Em termos de transferência de dados em aplicações de computação, o UWB tem a oportunidade de superar o padrão USB 2.0 com fio com largura de banda adequada em aplicações de transmissão de imagens e impressão.

Uma aplicação convincente (e irresistível) para o UWB é o radar para a indústria automobilística. Ele é idealmente conveniente para evitar colisões, detetar o movimento e a localização de objetos perto de um veículo, melhorando a ativação do airbag e os ajustes de suspensão. Estudos provando conclusivamente que o UWB não interferirá no sistema de GPS será vital, especialmente para os primeiros carros que terão o sistema para evitar colisões pois eles também terão todo um sistema de telemática baseado em GPS. Isso será particularmente importante nos EUA aonde a segurança é um elemento chave na indústria automobilística, com seus airbags, GPS e a legislação de chamada de emergência E-911. As barreiras de entrada para pequenas empresas start-ups que queiram participar desse segmento são muito duras, nas quais temos:

[a] Os dispositivos UWB teriam que suportar uma grande faixa de temperaturas operacionais dos veículos como também taxas de falha com grande variação;

[b] O ciclo de projeto dos veículos é muito longo e medido em termos de anos quando precisa-se trabalhar com vendors de primeira linha, fabricantes de automóveis, padrões de qualidade de projeto (QS 9000: ISO 9001 e 9002), vários testes dos carros (em climas de verão e inverno) e "rampagem" da produção poderia ser fatal para empresas pequenas start-ups;

[c] Os primeiros carros utilizarão um baixo volume da tecnologia UWB nos modelos de primeira linha, limitando assim as oportunidades de receita para uma pequena start-up que tem que justificar o RoI para o Venture Capital.

Os fabricantes de carros são muito conservadores e seriam prudentes em trabalhar com start-ups, mas como um mercado secundário, seria possível trabalhar na indústria automobilística via um parceiro fornecedor de módulos para a referida indústria que já tem relação de fornecimento com um vendor de primeira linha ou com um fabricante de automóveis. Aplicações de segurança – tais como "radar on-board" – parecem atrativas, dado atualmente o interesse em deteção, mas são melhores manipuladas por companhias bem estabelecidas em sistemas deste tipo.

Aplicações de rastreamento, envolvendo monitoração de crianças, pessoal, equipamentos e inventário, com precisão de mais ou menos uma polegada, são particularmente atrativas, especialmente quando a tecnologia UWB vai trabalhar em ambientes fechados (indoor) – como fábricas e shoppings, ao contrário do GPS. Contudo alguns "lembretes" devem ser levados em consideração para as aplicações de rastreamento aom a tecnologia de UWB, a saber:

[a] O dispositivo UWB requerer uma maior potência de transmissão necessária a quantidade de ruído possível em um ambiente industrial;

[b] Para alguns ambientes pode ser necessária a operação em uma grande faixa de temperatura;

[c] Vender a tecnologia de UWB para muitas indústrias pode ser melhor manipulado através de tradicionais distribuidores de semicondutores que já fornecem o kit de partes para os clientes;

[d] Muitas aplicações de rastreamento podem ser implementadas adequadamente com as "etiquetas inteligentes" RFID mais baratas que a tecnologia UWB. Para conhecer mais sobre RFID veja a matéria Uma revolução eletrônica no mercado de varejo nesta coluna.

Quais são os desafios?

Existem alguns desafios que precisam ser superados para o UWB ser um sucesso, a saber:

[a] Coexistência e Interferência: UWB deve operar em harmonia com outros serviços de RF (Wi-Fi, GPS, Bluetooth etc) sem interferir com os mesmos. A operação do UWB mostra que ele tecnicamente "interfere" com outros sistemas, nos quais os componentes espectrais são similares ao range espectral dos outros serviços, contudo, ela tem ainda que ser demonstrada que interfere de forma prejudicial com os serviços licenciados tais como telefonia móvel e GPS. Vários testes independentes tem sido realizados com sucesso para convencer aquelas "platéias (ou audiências)" mais céticas, principalmente agências governamentais;

[b] Legislação: UWB é atualmente legal apenas nos EUA. Em 2002, a FCC (a ANATEL americana) liberou o marketing e a operação não licenciada de dispositivos UWB para aplicações específicas em bandas de frequência pré-definidas e específicos níveis de potências, sob a legislação e controle das suas "Part 15 Rules" (veja Referências no Google) para operação de dispositivos não licenciados de baixa potência. O trabalho de legislação do UWB está andando na Europa e em outros países, com novas legislações chegando durante o ano de 2004. Será que a nossa ANATEL já "enxergou" essa nova onda wireless? Como disse Bill Gates que o mundo será wireless em dez anos – faltam apenas oito anos – (ver Gates Predicts a Wireless World na Wired Magazine), as agências de telecomunicações no mundo teriam a "obrigação" de dedicar mais tempo a este tipo de tecnologia. Bem recentemente, a FCC começou fazer parte do seu trabalho autorizando mais 255 novas frequências na banda de 5 GHz;

[c] Padronização & Interoperabilidade: a padronização do UWB para WPAN (Wireless Personal Area Network do Wikipedia) está sendo discutida no Grupo de Trabalho IEEE 802.15. A tabela abaixo resume todos os padrões de forma didática:

Existiam um número de diferentes approaches sendo propostos para a homologação do padrão UWB no IEEE 802.15.3a, incluindo o single-band pulse, multiband pulse e o multiband OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). O approach single-band pulse oferece um projeto simples do rádio, resultando em um custo mais baixo. Críticos deste approach (incluindo o "peso-pesado" Intel), argumentam que a falta de flexibilidade no gerenciamento do espectro faz deste approach um péssimo candidato para a utilização "em massa". As duas propostas de multi-band exigiriam um estágio mais complexo de RF.

Essa era a situação antes da votação do IEEE em julho de 2003. Hoje existem apenas duas propostas na "mesa" para um processo de homologação conturbado. Trataremos desse processo no próximo ítem desta matéria.

Para outras aplicações do UWB aonde a interoperabilidade entre vendors não é um requisito mandatório, já existem implementações proprietárias em franca utilização no mercado.

Como está a disputa para homologação do padrão?

O processo de homologação do IEEE 802.15.3a está caminhando no IEEE desde o início do ano quando tinha-se 31 propostas diferentes para o padrão UWB (sic !!!). Veja um pouco dessa cronologia aqui: Coalition Cranks Up UWB em 21 de janeiro de 2003, Xtreme, Moto Link on UWB em 10 de março de 2003 e UWBers Get Busy in Texas em 15 de maio de 2003.

Em julho deste ano a Texas Instruments (TI) e a Intel formaram uma aliança de "pesos pesados" (veja UWB Heavyweights Get Together) chamada MultiBand OFDM Alliance (MBOA) envolvendo nomes como Philips, Samsung, Panasonic, Mitsubishi Electric, HP, Nokia, Microsoft e Fujitsu entre outros (sic!).

Em meados deste ano – após vários acordos entre os interessados na tecnologia UWB – houve uma redução do número de propostas na mesa do IEEE. Uma proposta da aliança MBOA e a outra da Motorola e a pequena (mas com um bom know-how em UWB) XtremeSpectrum (veja UWB Decision Narrows). Veja o que dizia Guy Kewney para o The Register na época sobre a vantagem da Intel nesse processo: Intel leans on wireless world with UWB, Wimax plans.

Na reunião do IEEE mantida em julho de 2003 em São Francisco (EUA) a proposta da MBOA teve 90 votos a favor com 66 contra e não atingiu o percentual mínimo de 75% para ser aprovada (veja UWB Caught on the Hop). O mesmo ocorreu na reunião do IEEE em Singapura mantida em setembro de 2003. De novo, a MBOA ficou sem os 75% (veja UWB in Limbo).

Para piorar a situação da MBOA, a Motorola que tinha um acordo de compra da XtremeSpectrum exerceu este direito de compra bem recentemente e fez – segundo o mercado – uma compra "forçada" da pequena empresa. Detalhe: a partir desse momento a Motorola tem o total controle dos seus votos para aprovação da tecnologia UWB no IEEE. Veja as referências Moto Snaps Up UWB Play, Motorola Goes Ultrawideband e Motorola buys high-speed wireless chipmaker. Essa compra ocorreu há apenas um dia antes da última reunião do IEEE em Albuquerque no Novo México para a homologação do UWB. Que visão de planejamento estratégico, hein?

E o que aconteceu novamente em Albuquerque, senhores (as)? De novo, a MBOA não capturou a maioria dos votos e ficou com 96 dos 168 votos (69 contra e três abstenções) da reunião perfazendo 57% e abaixo – novamente – dos 75% dos votos necessários a homologação da sua proposta (veja UWB Standards Split? e IEEE fails to break UWB deadlock, de facto spec looms).

E parece que a coisa em Albuquerque não foi muito calma e encerrou-se com um nível de "rancor" entre os proponentes que pode ser altamente improvável que os grupos encontrem um consenso em torno do UWB novamente. A Intel acusou a Motorola, a companhia líder da proposta rival, de quebrar acordos de confidencialidade no teste de interferência, e fontes da MBOA afirmaram que a Motorola tem buscado sabotar a decisão do padrão com o objetivo de ganhar tempo para o desenvolvimento da sua própria tecnologia (a da Motorola). A Intel afirmou também que a MBOA continuará a promover a sua tecnologia em grupos de eletrônica de consumidores. A Intel acredita que o ideal para o desenvolvimento seria ter o endosso do IEEE, mas que isto não é essencial. Duvidamos. É essencial sim o apoio do IEEE por causa do respeito da indústria por um padrão de consenso. Veja o caso dos de WLAN (IEEE 802.11x) e os futuros de BWA (Broadband Wireless Access) – os padrões Wi-Max (IEEE 802.16) e Mobile FI ( IEEE 802.20). Similarmente a Motorola afirmou que tentará estabelecar a sua tecnologia como um padrão de fato. Essas têm sido as "cartas" que a Motorola sinalizou que "vai jogar" quando adquiriu a XtremeSpectrum na semana passada, quando passou a imagem – através da compra – que iria colocar o seu peso com vistas ao desenvolvimento do UWB.

Uma coisa é muito clara: o alto potencial do UWB de ser a chave wireless e a tecnologia de curta distância do futuro só poderá ser realizado se existir APENAS UMA ÚNICA VERSÃO com que os eletrodomésticos, os PCs e os telefones celulares sejam todos aderentes. Essa disputa acirrada pelo padrão do UWB pode levar a erros semelhantes do passado de caminhos diferentes para padrões de vídeo e DVD. Quem não se lembra? Após a falta de consenso em Albuquerque parece que a Intel e a Motorola estão "afiando as armas" para uma contenda pública e menos civilizada do que aquela mantida entre quatro paredes nas reuniões do IEEE.

Essa disputa tem alguns pontos interessantes. Começou com a Motorola sem ter nada na mão e através de um "empréstimo ponte" para a XtremeSpectrum acabou adquirindo-a e agora tem a tecnologia UWB nas suas mãos e 43% dos votos do IEEE que impedem a MBOA de vencer de forma fácil. Um outro ponto interessante é que "peso-pesados" como a Intel, a Nokia, a Microsoft, a TI, a Samsung, a Philips e a HP não conseguem "dobrar" a Motorola. Meu Deus, o que será que está acontecendo? O que tem no ar que não estamos percebendo? Fica esta "fácil" pergunta para ser respondida por vocês!.

E finalmente para complicar mais ainda a vida da MBOA, o órgão máximo das telecomunicações no mundo – a ITU (International Telecommunication Union) – afrimou há duas semanas atrás (dois dias após a votação em Albuquerque) que endossará a proposta da Motorola (veja em Intel vs Motorola do Guy Kewney).

Essa disputa vai ser boa! Vamos ver quando o bom senso vai prevalecer (se é que temos espaço para isto por aqui) e a indústria mundial vai perder menos do que já está perdendo por causa desta política em torno da homologação do padrão UWB (não esqueça, IEEE 802.15.3a).

Segundo Guy Kewney essa disputa é para ver quem comandará o mercado do Bluetooth (que deve desaparecer com o UWB) por uma razão muito simples: o Bluetooth nunca será mais rápido que 1 Mb/s enquanto o UWB ancançará 500 Mb/s. Entendeu? Veja mais um pouco aqui sobre a Comparação das Tecnologias Wireless.

E para encerrar, você sabe aonde fica Albuquerque no México?

Referências Adicionais ... e muitas !!!

[a] Comms Design (várias referências). Esta é a vantagem da internet.

[b] CNET News.com (várias referências)

[c] EE Times (várias referências)

[d] Ultra- Wideband: Multimedia Unpluggeddo IEEE Spectrum Magazine

[e] Nokia Gets Ultrawide do Unstrung, de 28 de outubro de 2003.



• Eduardo Prado é Consultor de Novos Negócios & Tecnologia. Engenheiro Eletrônico pela UFRJ (1977) com mestrado em Automação e Controle de Processo na COPPE/UFRJ (1979). Trabalhou na DBA Engenharia de Sistemas, Proceda Systemhouse, Promon Engenharia, Promon Eletrônica e na COPPE/UFRJ. Participou da criação da primeira Clearing House privada brasileira privada de telecomunicações - a Cleartech em Campinas - que hoje é uma empresa da DBA, EDS do Brasil e do CPqD.
O autor também mantém um blog pessoal em www.smartconvergence.blogger.com.br
Clique aqui para mandar uma mensagem para esta coluna

Todos os textos desta coluna Por que a Intel é "Everywhere" Inclusão digital JÁ... e com tecnologia sem fio Simplesmente o máximo: WiMAX [2] Simplesmente o máximo: WiMAX [1] A segurança do dispositivo móvel do Wi-Fi "Apesar de você... amanhã há de ser outro dia" O que poderia ser o "amanhã" do Wi-Fi no Brasil O charme (e a disputa) do (pelo) UWB O Skype pode ser um fenômeno em VoIP VOD e a telefonia fixa Wireless LAN no mercado corporativo Novos paradigmas necessitam de um "novo pensar" Wi-Fi em posto de gasolina: um grande negócio Um passeio pelo roaming em Wi-Fi Wi-Fi nas operadoras de telefonia dos EUA? A quem interessa os notebooks "wireless" robustos? O que as operadoras brasileiras estão esperando? Intel/Nokia & Motorola/Cisco no 4G: grande disputa O Wireless Personal Area Network (WPAN) Convergência de voz e dados Voz sobre wireless LAN (VoWLAN) Wi-fi nos esportes WLAN, uma nova "bolha"? Novas oportunidades da tecnologia Wireless Vem aí a nova geração de tecnologia 4G (sem fio) O mercado e um "passeio" pelo mundo de Wi-Fi Telefonia fixa: Wi-Fi "bundle services" Wi-Fi e celular: uma integração que dá certo Wlan é uma excelente oportunidade para a telefonia fixa O "Dia Seguinte" do Wi-Fi O Céu para Wi-Fi Por que a Wi-Fi prejudicará a receita das operadoras móveis? Uma revolução eletrônica no mercado de varejo Convergência digital chega pela mão inversa Formação profissional e a Internet Uma nova ameaça em telecom: Voz sobre WLAN Wireless LAN & Telefonia Celular Uma convergência móvel Além da Revolução da Informação