Aplicações para acesso a informação localizada

Texto

(1)FILIPE MIGUEL LOPES MENESES. APLICAÇÕES PARA ACESSO A INFORMAÇÃO LOCALIZADA. ESCOLA DE ENGENHARIA. UNIVERSIDADE DO MINHO Setembro 2001.

(2) Filipe Miguel Lopes Meneses (Bolseiro do Programa Praxis XXI, BM/20895/99). Aplicações para Acesso a Informação Localizada. Dissertação submetida à Universidade do Minho para a obtenção do grau de Mestre em Sistemas de Informação, sob orientação do Professor Doutor Adriano J. C. Moreira. Departamento de Sistemas de Informação Escola de Engenharia Universidade do Minho Guimarães, Setembro de 2001.

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(4) i. Agradecimentos. Gostaria de agradecer a todos aqueles que de algum modo contribuíram para a realização deste trabalho, e em especial: Ao Professor Doutor Adriano Moreira, meu orientador, pelos conhecimentos transmitidos e sábios conselhos dados; A todos os que estiveram envolvidos no projecto Around: Prof. Doutor Adriano Moreira, Prof. Doutora Helena Rodrigues, Prof. Doutor Rui José e Helder Pinto; A todos os colegas de mestrado e em especial à Maribel Simões, Susana Silva e João Bastos À minha família pelo apoio e incentivo prestado.. A todos o meu muito OBRIGADO..

(5) ii. Resumo. Pesquisar e aceder a informação disponível na Internet a partir de qualquer lugar através de redes fixas ou móveis é uma tarefa de interesse crescente. A possibilidade de se associar à informação uma zona geográfica de validade permite que, com relativa facilidade, se possa seleccionar a informação relevante para um determinado local. A inexistência de um mecanismo genérico que permita efectuar esta associação entre a informação e uma zona geográfica, criando serviços dependentes da localização, levou ao desenvolvimento de uma nova arquitectura designada de Around. O desenvolvimento de aplicações clientes de serviços dependentes da localização apresenta vários desafios que são inexistentes na computação tradicional: resultantes do seu uso em movimento, do uso de redes sem fios, da possível utilização de equipamentos móveis. Aceder a serviços dependentes da localização é uma tarefa muitas vezes levada a cabo por utilizadores móveis, que vão procurando serviços à medida que se deslocam. Existem actualmente vários tipos de equipamentos móveis e redes de comunicações sem fios que permitem aos utilizadores acederem à Internet em movimento. A breve prazo outros equipamentos e redes com características muito superiores deverão estar disponíveis, dando um novo impulso à computação móvel. Compreender as características das diferentes redes e equipamentos torna-se fundamental para poder desenhar a arquitectura de uma aplicação cliente de serviços dependentes da localização. Reconhecidos os desafios que se levantam ao desenvolvimento de uma aplicação desta natureza apresenta-se aqui a forma como se entende que os mesmos devem ser encarados, materializando esse entendimento através da apresentação de uma aplicação, desenvolvida e testada sobre a nova arquitectura Around. A análise do trabalho efectuado permite avaliar a validade da solução proposta..

(6) iii. Abstract. Searching and accessing information available in the Internet, anywhere, through cabled or wireless networks is attracting a growing number of users. The possibility to associate the information to a geographic area where it is valid allows, with small effort, the selection of information relevant to a specific place. The lack of a generic mechanism to associate the information to a geographic area, creating location-based services, motivated the development of a new architecture called Around. The development of applications client of location-based services faces several challenges that result from the user motion, from the use of wireless networks, from the possible use of a variety of different mobile devices. These issues are inexistent in the traditional computation. Accessing location-based services is a task often carried out by mobile users that are searching for services while moving from place to place. Presently there are several kinds of mobile devices and wireless networks that allow the users to have access to the Internet while in motion. In the near future other equipments and networks with superior characteristics will be available, giving a new instigation to the mobile computation. The understanding of the characteristics of the networks and equipments is essential to design the architecture of an application client of location-based services. Once the challenges that are raised to the development of a location-dependent application are identified, one presents the way they should be faced through the development and testing of an application, under the new Around architecture. The analysis of the work done permits to evaluate the proposed solution..

(7) iv. Índice AGRADECIMENTOS ....................................................................................................I RESUMO ........................................................................................................................ II ABSTRACT.................................................................................................................. III ÍNDICE ..........................................................................................................................IV ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................................VI ACRÓNIMOS ............................................................................................................. VII 1.. 2.. 3.. 4.. INTRODUÇÃO....................................................................................................... 1 1.1.. OBJECTIVOS ....................................................................................................... 2. 1.2.. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ........................................................................... 3. CONTEXTO DO TRABALHO............................................................................. 5 2.1.. PROJECTO C-MAP ............................................................................................. 6. 2.2.. PROJECTO CYBERGUIDE..................................................................................... 8. 2.3.. PROJECTO GUIDE ............................................................................................. 10. 2.4.. O PROJECTO AROUND ...................................................................................... 14. 2.5.. CONCLUSÕES ................................................................................................... 18. TECNOLOGIAS DE SUPORTE ........................................................................ 20 3.1.. IMPORTÂNCIA DA EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA ................................................... 21. 3.2.. REDES DE COMUNICAÇÕES SEM FIOS ................................................................ 22. 3.2.1.. Redes móveis celulares ........................................................................... 22. 3.2.2.. Redes de dados sem fios.......................................................................... 26. 3.3.. EQUIPAMENTOS MÓVEIS .................................................................................. 29. 3.4.. INTERFACE ....................................................................................................... 32. 3.5.. CONCLUSÕES ................................................................................................... 35. ARQUITECTURA DA IMPLEMENTAÇÃO ................................................... 37 4.1.. DESCRIÇÃO. DO CENÁRIO ................................................................................. 37.

(8) v. 4.2.. SERVIÇOS ......................................................................................................... 38. 4.3.. DESAFIOS ......................................................................................................... 40. 4.3.1.. Modelo computacional ........................................................................... 40. 4.3.2.. Serviços on-line/off-line .......................................................................... 41. 4.3.3.. Cache de dados ....................................................................................... 41. 4.3.4.. Localização e contextualização do utilizador ........................................ 42. 4.3.5.. Interface com o utilizador....................................................................... 42. 4.4.. 5.. 6.. ARQUITECTURA DA APLICAÇÃO ....................................................................... 43. 4.4.1.. Controlador ............................................................................................ 45. 4.4.2.. Agentes.................................................................................................... 46. 4.4.3.. Gestor do contexto de localização.......................................................... 49. 4.4.4.. Área de display ....................................................................................... 50. 4.4.5.. Barra da Navegação ............................................................................... 51. 4.4.6.. Serviço de comunicações ........................................................................ 52. 4.5.. MODELO DE PROGRAMAÇÃO ............................................................................ 53. 4.6.. RESULTADO FINAL ........................................................................................... 54. CONCLUSÕES E TRABALHO FUTURO ....................................................... 57 5.1.. LIMITAÇÕES DA APLICAÇÃO DESENVOLVIDA E TRABALHO FUTURO ................. 57. 5.2.. NOVOS EQUIPAMENTOS.................................................................................... 61. 5.3.. DISPONIBILIDADE DA INFORMAÇÃO SOBRE A LOCALIZAÇÃO............................ 63. 5.4.. APLICAÇÕES DE SUCESSO ................................................................................. 64. REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA ................................................................. 66.

(9) vi. Índice de Figuras. Figura 1. Browser do projecto Guide.............................................................................. 12 Figura 2. Árvore de contextos......................................................................................... 15 Figura 3. Representação de vários contextos e suas relações. ........................................ 16 Figura 4. Representação de vários contextos e serviços. ................................................ 17 Figura 5. Micro-célula Bluetooth.................................................................................... 28 Figura 6. Exemplos de dispositivos móveis.................................................................... 32 Figura 7. Arquitectura da aplicação. ............................................................................... 45 Figura 8. Diagrama de estados dos agentes. ................................................................... 47 Figura 9. Dois contextos parcialmente sobrepostos........................................................ 50 Figura 10. Contextos definidos para o cenário de testes................................................. 55 Figura 11. A aplicação cliente desenvolvida. ................................................................. 56.

(10) vii. Acrónimos. CDMA ECSD EDGE EGPRS GPRS GPS GSM HPC HSCSD HTML HTTP IEEE IP IrDA LBS LIF MP3 NMT PAN PC PCMCIA PDA RMI SMS TACS TCP UL-TOA UMTS URL VGA WAN WAP WLAN. Code Division Multiple Access Enhanced Circuit Switched Data Enhanced Data rates for Global Evolution Enhanced General Packet Radio Service General Packet Radio Service Global Positioning System Global System for Mobile communications Handheld Personal Computer High-Speed Circuit Switched Data HyperText Markup Language HyperText Transfer Protocol Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Protocol Infrared Data Association Location-Based Server Location Inter-operability Forum Moving Picture Experts Group Layer-3 Audio Nordic Mobile Telephone system Personal Area Network Personal Computer Personal Computer Memory Card International Association Personal Digital Assistant Remote Method Invocation Short Message Service Total Access Cellular System Transmission Control Protocol Up-Link Time Of Arrival Universal Mobile Telecommunications System Uniform Resource Locator Video Graphics Array / Video Graphics Adapter Wide Area Network Wireless Application Protocol Wireless Local Area Network.

(11) Cap. 1 – Introdução. 1. Introdução. A dependência da informação, nos dias de hoje, é um dado adquirido, sendo reconhecida a Internet como uma excelente fonte de informação. O acesso à rede mundial era até há pouco tempo uma actividade levada a cabo exclusivamente a partir dos computadores nas nossas secretárias. A evolução tecnológica permitiu a criação de um elevado número de dispositivos portáteis que permitem o acesso a diferentes fontes de informação nos mais variados locais. A mesma evolução permitiu que o acesso à Internet possa hoje ser feito a partir de qualquer lugar. A mobilidade das pessoas é crescente, surgindo a necessidade de viajar pelos mais diversos motivos profissionais ou pessoais. As melhorias nas vias de comunicação e nos meios de transporte fazem também com que viajar seja cada vez mais aprazível e convidativo. Procurar parques de estacionamento, procurar acomodações, áreas de serviço, hospitais, restaurantes ou ainda obter informações sobre os lugares de interesse são actividades típicas de um turista. O recurso aos novos dispositivos portáteis permite o acesso a fontes de informações diferentes das tradicionais, nomeadamente às que hoje podem ser obtidas por via electrónica, de que a Internet constitui um excelente repositório. Pesquisar informação na Internet sobre um determinado local pode ser uma tarefa morosa e complexa, se recorrermos aos browsers e motores de pesquisa habitualmente usados. A criação de um mecanismo de associação directa entre a informação e a zona geográfica a que mesma diz respeito permite que, com relativa facilidade, se obtenha apenas a informação relevante para um dado local. A associação de uma área geográfica como zona de validade de um serviço leva ao surgimento de “serviços dependentes da localização” [José e Davies 1999]. Várias soluções foram no passado utilizadas para implementar este. 1.

(12) Cap. 1 – Introdução. conceito, contudo todas eram baseadas em pressupostos tecnológicos específicos, funcionando apenas no ambiente restrito para que foram criadas ([Sumi, et al. 1998], [Abowd, et al. 1997], [Davies, et al. 1999]). Uma das características mais marcantes da Internet é o seu caracter heterogéneo. É elevada a variedade de equipamentos, de sistemas operativos e meios de transmissão usados na Internet, sendo contudo a sua interoperabilidade garantida através do recurso a um conjunto de protocolos comuns: a pilha TCP/IP. Por outro lado, a arquitectura da Internet esconde das aplicações todas as características da infra-estrutura que a suporta, incluindo a localização física dos equipamentos. A ausência de um mecanismo genérico e flexível para a criação de serviços dependentes da localização foi o impulso inicial para o desenvolvimento da arquitectura Around [GET 2000]. A arquitectura Around permite que aos serviços seja associado um espaço geográfico de validade dos mesmos, isto é, que os serviços construídos de acordo com esta arquitectura apenas sejam visíveis às aplicações clientes situadas na área de validade dos serviços, sem no entanto implicar o uso de determinado equipamento ou tecnologia de localização específica, funcionando sobre a heterogeneidade característica da Internet.. 1.1. Objectivos. A concretização do projecto Around implica a construção de uma aplicação que permita o acesso a um conjunto de serviços criados de acordo com esta nova arquitectura. Tendo como referência um turista a passear numa cidade desconhecida, imagina-se um conjunto de serviços capazes de o auxiliar: mapas locais, serviços de directoria com informação local (restaurantes, hotéis e outros), serviços de difusão de mensagens, etc. Esta dissertação aborda o desenvolvimento de uma tal aplicação. A aplicação a construir deverá ser capaz de determinar a sua posição geográfica e usar os diferentes serviços disponíveis. Da revisão da literatura na área surge um conjunto de ideias sobre a forma como uma aplicação deste tipo deve ser construída. A sua implementação e experimentação prática permite aferir a validade da solução proposta.. 2.

(13) Cap. 1 – Introdução. À partida espera-se que um conjunto de factores de natureza tecnológica venham a influenciar o trabalho produzido. Não há ambição de construir uma solução genérica que possa ser usada em qualquer equipamento, pela consciência de que as características técnicas dos mais variados equipamentos móveis constituem um obstáculo de muito difícil transposição. Existe contudo o objectivo de obter um conhecimento profundo na área das aplicações clientes de serviços dependentes da localização, que permita identificar um conjunto de características desejáveis para estas aplicações. Resumidamente, a motivação para o trabalho realizado resulta da necessidade de construir uma aplicação demonstradora para o projecto Around e que, acima de tudo, permita validar, pela experimentação prática, um conjunto de ideias sobre como deve ser construída uma aplicação para serviços dependentes da localização.. 1.2. Estrutura da dissertação. No capítulo 2 apresentam-se alguns projectos que, no passado, permitiram construir serviços cuja informação disponibilizada era uma função da localização. Neste capítulo é ainda apresentada a arquitectura Around para a qual foi criada a aplicação cliente anteriormente referida. No capítulo 3 apresenta-se um conjunto de aspectos de caracter mais tecnológico que são importantes considerar no desenvolvimento deste tipo de aplicações. Os equipamentos terminais móveis disponíveis no mercado apresentam um conjunto de características tecnológicas que devem ser consideradas quando se desenvolvem aplicações. Para além de uma caracterização dos equipamentos também as diferentes redes passíveis de ser usadas para a transmissão de dados são objecto de estudo neste capítulo. São ainda feitas algumas considerações sobre a construção de interfaces com o utilizador. O trabalho desenvolvido em torno da construção de uma aplicação para serviços dependentes da localização é descrito no capítulo 4. Aqui é apresentado o cenário de utilização que foi definido, é descrita a arquitectura da aplicação e são apresentados os resultados obtidos.. 3.

(14) Cap. 1 – Introdução. No quinto e último capítulo apresentam-se as conclusões obtidas do trabalho desenvolvido e alguns tópicos para trabalho futuro.. 4.

(15) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 2. Contexto do trabalho. O estudo daquilo que no passado foi feito em áreas afins àquela a que nos propomos trabalhar constitui aquilo que é normalmente designado pelo “estado da arte”. A descrição, por si só, daquilo que foi objecto de trabalho e conclusões obtidas noutros projectos não apresenta mais valia. Aprender com os erros/fortuna dos outros, tomar conhecimento de outras abordagens realizadas e dificuldades encontradas constituem os objectivos desta revisão. A observação de outros projectos que aqui se faz procura enfatizar os aspectos mais relevantes dos trabalhos desenvolvidos, com destaque para aqueles que de alguma forma estão relacionados com a área de trabalho/interesses desta dissertação. A grande evolução tecnológica que se verifica constantemente faz com que algumas tecnologias usadas nos projectos apresentados pareçam obsoletas, ou mesmo ridículas face aos equipamentos hoje em dia disponíveis. O tempo decorrido entre o início de um projecto, a sua implementação e a publicação dos resultados é no entanto um aspecto a ter em linha de conta face à constante evolução tecnológica. Por outro lado, inúmeros princípios aplicados são ainda hoje válidos, mesmo face às novas tecnologias. É reconhecido um crescente interesse em sistemas que suportam associações entre informação e localização. Não há no entanto qualquer aproximação genérica a este problema. Todas as soluções conhecidas são, em determinado momento, dependentes de uma determinada tecnologia ou sistema. A arquitectura Around procura colmatar essa lacuna propondo um esquema genérico para serviços dependentes da localização [José e Davies 1999]. Tendo como objectivo construir uma aplicação cliente de serviços dependentes da localização, torna-se fundamental compreender com algum detalhe alguns dos principais aspectos da arquitectura Around.. 5.

(16) Cap. 2 – Contexto do trabalho. Neste capítulo apresentam-se alguns dos trabalhos realizados, no passado, nesta área e a arquitectura Around para a qual foi desenvolvida a aplicação cliente.. 2.1. Projecto C-MAP. No âmbito do projecto C-MAP – Context-aware Mobile Assistant Project foi construído um assistente móvel pessoal que fornece informações aos visitantes de exposições com base na sua localização e interesses pessoais [Sumi, et al. 1998]. Os principais objectivos do C-MAP eram: (1). Fornecer aos visitantes das exposições informações com base em condições temporais e espaciais e atendendo também aos seus interesses individuais;. (2). Fornecer aos visitantes (utilizadores do sistema) serviços baseados na Internet, no local das exposições e fora das mesmas.. O sistema desenvolvido é composto por computadores pessoais (PCs) portáteis cujas comunicações com os servidores são feitas através de uma rede de área local sem fios (tecnologia WaveLAN [ORiNOCO 2000]). O sistema Active Badge da Olivetti [Ollivetti 2000] é usado para determinar a localização dos utilizadores. Um servidor web disponibiliza as applets Java que constituem a base do sistema e um conjunto de páginas web relacionadas com as exposições. O sistema cliente, presente nos computadores pessoais, é constituído por um simples browser – neste caso concreto o HotJava – capaz de executar as applets desenvolvidas em Java. O browser suportava uma pequena janela (frame) que exibe ligações (links) para duas applets de orientação e uma pequena figura que acompanhada de uma caixa de texto constitui a face visível de um agente que serve de guia pessoal. O utilizador, ao visitar uma exposição, obtém as informação na janela (frame) principal usando os dois links antes referidos, que permitem alternar entre o mapa físico, que mostra o layout gráfico do local, e o mapa semântico que mostra as relações semânticas detectadas entre os objectos expostos e os visitantes. A posição do visitante é assinalada no mapa com base na informação recolhida pelo sistema Active Badge.. 6.

(17) Cap. 2 – Contexto do trabalho. O mapa semântico mostra, sobre a forma gráfica, as relações que se estabelecem entre os objectos expostos, um conjunto de palavras chave e os autores das obras em exposição. As palavras chaves são termos técnicos que caracterizam o conteúdo da exposição e que foram anteriormente preparados pelos expositores. Ao utilizador é dada a possibilidade de seleccionar as palavras-chave que melhor caracterizam os seus interesses. Com base na sua selecção é elaborado um novo mapa semântico que reflecte os seus interesses e assinala a posição das pessoas que possuem interesses comuns (os aspectos relativos à privacidade dos utilizadores do sistema não foram tidos em conta). Os interesses genéricos de cada visitante são registados no momento da sua entrada na exposição, ao mesmo tempo que lhe é dada uma breve explicação do sistema e o respectivo identificador Active Badge. O agente responsável pelo guiar dos utilizadores (cujo interface é uma pequena figura animada e uma caixa de texto) efectua os seus cálculos com base na captura do seu contexto temporal e espacial a partir da informação vinda do sistema Active Badge e monitorizando a interacção entre o utilizador e a aplicação. As recomendações do sistema são feitas com base na similaridade entre os interesses do utilizador e as palavras chave definidas para cada exposição, o historial das visitas, a distância física entre as exposições e os respectivos horários. Este sistema reage à selecção de novas palavras chave no mapa semântico e ao movimento do utilizador. Segundo [Sumi, et al. 1998], o sistema contempla ainda a possibilidade de se criarem ligações para aplicações explícitas de cada exposição. Gráficos tridimensionais são um dos exemplos desenvolvidos. Os serviços baseados na Internet, nomeadamente páginas Web, são outra possibilidade para o utilizador obter mais informações. O sistema construído apenas alcançou parte dos objectivos propostos por dificuldades de ordem técnica e de concepção dos agentes [Fels, et al. 1998]. O sistema de guia não continha a “inteligência” tão apurada quanto era desejado pelo que o seu interface se mantinha sempre estático, dando a impressão junto dos utilizadores que não estaria a funcionar convenientemente. A informação sobre a localização do utilizador, vital para o funcionamento do agente, não esteve disponível por inoperância do sistema Active Badge. O sistema Active Badge funcionava precariamente controlando um máximo de 6 utilizadores e não foi possível estabelecer a ligação entre este e as applets.. 7.

(18) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 2.2. Projecto Cyberguide. O projecto Cyberguide é um conjunto de protótipos para um guia electrónico móvel, residente em equipamentos portáteis e sensíveis ao contexto [Abowd, et al. 1997]. Este guia não teria que se destinar obrigatoriamente a turistas. O projecto foi no entanto executado a pensar inicialmente naqueles que visitam o edifício onde este era desenvolvido. O turista, enquanto visitante de um determinado local, acabou posteriormente por ser aceite como sendo o utilizador típico do sistema. Uma primeira implementação do sistema foi feita para o interior do edifício do centro de investigação onde o projecto foi executado. Este sistema tinha como objectivo disponibilizar informação aos visitantes sobre os vários projectos que ali estavam em curso, fornecendo descrições dos projectos e mapas que orientassem as pessoas no interior do centro de investigação. A aplicação desenvolvida é executada nos clientes móveis compostos por terminais Apple MessagePad. A troca de mensagens entre os utilizadores foi também considerada, permitindo, por exemplo, a difusão de avisos pelos visitantes. O sistema desenvolvido foi dividido em várias componentes independentes. Esta arquitectura caracterizava-se por permitir o desenvolvimento modular e extensível do sistema. Modular porque permitia alterar a implementação de cada componente sem afectar os restantes e extensível por permitir facilmente adicionar novos serviços. Naturalmente que se estabelecem relações entre os componentes pelo que foram estabelecidos interfaces que seriam sempre mantidos nas diferentes versões implementadas de cada componente. Os componentes desenvolvidos foram: -. Mapas – Realizado por um mapa ou mapas da região que o turista está a visitar;. -. Informação – Responsável por disponibilizar informação sobre objectos que o turista encontra ao longo da sua visita. É constituído por um repositório estruturado de informação relativa aos objectos e pessoas de interesse no mundo físico;. -. Navegação – Realizado por um módulo de posicionamento capaz de determinar com precisão a localização do utilizador; este componente é responsável pela localização do turista no meio físico;. 8.

(19) Cap. 2 – Contexto do trabalho. -. Comunicações – realizado por um conjunto de serviços de comunicações sem fios este componente permite ao turista enviar mensagens para outros turistas e receber informações difundidas por todos os membros (ex: “Autocarro parte dentro de 10 minutos”); Uma primeira implementação feita para o interior do edifício apresentava inúmeras. limitações. Os dados sobre os objectos e locais estavam embutidos no próprio código fonte dos programas o que implicava recompilar o código e instalação de uma nova versão nos clientes sempre que se actualizasse os dados. Nas últimas versões os dados foram separados do código o que facilitava a actualização mas degradava o tempo de acesso aos mesmos. O componente responsável por determinar a posição dos clientes é um ponto de partida para um dispositivo móvel dependente do contexto. A solução para o interior do edifício foi construída com base em infravermelhos, implementada com recurso a telecomandos de televisão adaptados e estrategicamente dispostos no edifício e receptores de infravermelhos nos clientes. O sistema de comunicações era inicialmente cablado o que levava à perca de mobilidade dos equipamentos sempre que houvesse necessidade de comunicações. Nas últimas versões implementadas as comunicações e o sistema de posicionamento foram parcialmente integrados e passaram a usar em comum a porta de infravermelhos disponível nos dispositivos portáteis. Após a construção do protótipo para o interior do edifício, o projecto Cyberguide foi alargado ao exterior, sendo o posicionamento do cliente feito com base num sistema GPS – Global Positioning System. Apesar dos aperfeiçoamentos e evoluções verificadas ao longo do tempo, é reconhecido que o sistema comporta um conjunto de limitações [Long, et al. 1996]: -. O sistema de posicionamento baseado em infravermelhos era muito limitativo dado o seu reduzido alcance, sendo a mesma limitação sentida ao tentar-se comunicar por este meio;. -. Os mapas representados por bitmaps eram fáceis de obter, ocupavam pouco espaço nos clientes e eram tecnologicamente fáceis de mostrar. O recurso a mapas vectorizados valorizava o sistema, facilitava as operação de zoom in e zoom out e, quando acompanhados de ferramentas próprias, podiam facilmente responder a. 9.

(20) Cap. 2 – Contexto do trabalho. questões de localização de locais/objectos. Não estavam no entanto disponíveis neste formato mapas de regiões alargadas e com o nível de detalhe desejado. -. Os sistemas construídos funcionavam no interior ou no exterior do edifício, mas nunca nos dois locais;. -. O sistema de comunicações teria de ser aperfeiçoado para que os dados não tivessem de ser guardados no sempre limitado espaço dos dispositivos móveis. A experiência ao longo do tempo permitiu à equipa de investigação ganhar um. conhecimento específico no desenvolvimento de aplicações nesta área. O desenvolvimento ao longo do tempo de várias versões melhoradas dos protótipos iniciais permitiu eliminar algumas das suas limitações. A experiência na elaboração dos protótipos permitiu clarificar a forma como a computação dependente do contexto pode trazer valor acrescentado à tecnologia, à época emergente, permitindo libertar o utilizador do paradigma de interacção característico dos computadores de secretária [Abowd, et al. 1997].. 2.3. Projecto Guide. Desenvolver um guia turístico electrónico inteligente para a cidade de Lancaster foi a motivação que deu origem à criação do projecto Guide [Guide 1999]. O Guide é um projecto recente e que se pode considerar tecnologicamente evoluído, atendendo a que as tecnologias empregues são ainda actuais. O sistema Guide reúne tecnologia para computação móvel com uma infra-estrutura de rede sem fios para suportar a informação e necessidades de navegação dos visitantes da cidade de Lancaster [Cheverst, et al. 2000]. O Guide utiliza uma infra-estrutura de comunicações sem fios [ORiNOCO 2000], baseada em células que difundem informação dinâmica e de posicionamento às unidades portáteis do Guide. As unidades portáteis do projecto Guide possuem uma aplicação cliente especificamente desenvolvida para este projecto. Antes de iniciar o desenvolvimento do projecto, os seus responsáveis observaram os turistas e contactaram os responsáveis pela área de modo a determinar as características desejadas para o sistema. O sistema deveria dar a possibilidade de cada turista explorar a cidade a seu gosto, não obrigando todos os turistas a seguirem as visitas guiadas pré-. 10.

(21) Cap. 2 – Contexto do trabalho. definidas. Deveria ser flexível ao ponto de permitir ao turista, que optasse por seguir uma visita pré-definida, interromper a sua rota e retoma-la mais tarde. O sistema ideal deveria ainda servir os interesses de vários utilizadores: os turistas (em grupo ou individuais) e os interesses das pessoas que trabalham no turismo e que possivelmente gostariam de ter acesso a determinadas informações (os operadores turísticos, os guias turísticos, etc.). A informação disponível é sensível ao contexto, sendo que se considera a existência de duas classes distintas: pessoais e ambientais. Ao nível pessoal atende-se aos interesses dos turistas: história, arte, etc. A nível ambiental considera-se, por exemplo, a hora do dia e o horário de abertura das atracções. A informação a apresentar deve ainda considerar aspectos como a idade e os conhecimentos técnicos dos visitantes. Saber os locais já visitados deveria também ser considerado, de modo a que a informação apresentada reflectisse o facto de se regressar a um local já visitado (ex.: “Seja novamente bem vindo ao castelo”). Serviços interactivos foram considerados em resultado da constatação que um turista tipicamente se dirige várias vezes ao posto de turismo para tratar de vários aspectos (reserva de bilhetes, obter informação, etc.). O desenvolvimento do Guide foi baseado num modelo dinâmico e distribuído em que a informação é disseminada pelos clientes móveis usando a infra-estrutura de comunicações sem fios baseada em células. A obtenção da posição do cliente é feita através de mensagens difundidas regularmente a partir das estações base. A difusão de uma mensagem diferente em cada uma das célula permite aos clientes obterem, eles próprios, a sua localização. O desenho da aplicação e do seu interface é baseado na metáfora de um browser modificado (figura 1). Esta escolha foi baseada na crescente aceitação que a Web tinha à época e na também crescente familiaridade com a metáfora do browser como uma ferramenta de interacção. A aplicação foi desenvolvida em Java e era executada sobre terminais portáteis com écrans sensíveis ao tacto.. 11.

(22) Cap. 2 – Contexto do trabalho. Figura 1. Browser do projecto Guide (retirado de [Cheverst, et al. 2000]).. Ao invés de cada cliente solicitar a informação de que necessita aos servidores, a distribuição da informação pelos clientes é feita num sistema semelhante ao da difusão celular, em que cada célula difunde um conjunto de dados que são recepcionados pelos clientes móveis. A distribuição das células pelo espaço geográfico, responsáveis pela difusão das informações, constituiu um factor de extrema importância. A escolha da sua localização foi pensada de modo a cobrir eficientemente as diferentes áreas e de modo a que a área correspondente a um contexto fosse a desejada. A localização dos clientes, feita a partir dos dados emitidos pelas estações base em detrimento de outras tecnologias como o GPS, resultou essencialmente de dois factores: a). Em determinados locais a abertura entre os edifícios, em ruas mais estreitas, não. era suficiente para que fosse possível estabelecer contacto com um número mínimo de satélites do sistema GPS (efeito designado por “urban canyon”); b) A opção pelo uso do GPS implicaria converter as coordenadas geográficas num determinado contexto. Tendo sido usadas as estações base para definir contextos, que posicionadas em locais estratégicos os definem com a granularidade desejada, a localização dos clientes nos diferentes contextos não implica efectuar qualquer tipo de cálculo, sendo função directa dos dados recebidos. No entanto, este tipo de solução apresenta o inconveniente de a definição dos contextos ficar presa à infra-estrutura.. 12.

(23) Cap. 2 – Contexto do trabalho. A difusão periódica de um conjunto de páginas a partir de cada uma das estações base para os clientes permite eliminar o problema que resultaria da falta de largura de banda que se iria verificar com o crescimento do número de clientes. Esta falta de largura de banda iria impedir que todos os clientes pudessem efectuar os pedidos de informação desejada ou obter os dados em tempo útil aceitável. Este processo de difusão de um conjunto de páginas é possível pela existência de uma cache em cada cliente [Davies, et al. 1999]. O sistema é composto por vários elementos que asseguram as seguintes funcionalidades: i) obtenção de informação sobre uma localização específica na cidade (informação sobre o local onde se encontra naquele instante); ii) recomendação de visitas guiadas à cidade; iii) acesso a serviços interactivos (ex.: compra de bilhetes); iv) envio e recepção de mensagens de texto. A utilização do cliente fora da área de cobertura foi também considerada resultando na adopção de diferentes comportamentos para os vários elementos constituintes. Apesar de ser dado ao utilizador a indicação da inexistência de cobertura por parte da rede, o envio de mensagens, por exemplo, é possível, ficando as mesmas armazenadas no cliente até que a cobertura seja restabelecida [Cheverst, et al. 1999]. Os testes efectuados com o sistema Guide permitiram aferir da validade de um conjunto de soluções e obter algumas conclusões sobre a forma como um sistema móvel interactivo deve ser desenvolvido. Segundo [Cheverst, et al. 2000], a interacção com sistemas dependentes do contexto/localização não é apenas afectada pelo desenho do interface em si. Grande parte da interacção com o sistema Guide resultou do desenho da infra-estrutura, da colocação estratégica das células. A experiência na apresentação de informação dependente do contexto mostrou que os designers devem ser cuidadosos quando decidem pressupor as necessidades de informação dos utilizadores limitando a informação ao contexto presente. Constataram ainda que é importante considerar as potenciais vantagens e desvantagens de usar ou modificar metáforas conhecidas, como um browser.. 13.

(24) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 14. 2.4. O projecto Around. O desenho actual da Internet não disponibiliza qualquer modelo conceptual para suportar a associação entre a informação e a localização [José e Davies 1999]. Os sistemas até aqui apresentados são excessivamente dependentes de características específicas. As aproximações apenas são válidas para o cenário restrito e específico para que foram criadas. Ao invés de se construir serviços dependentes da localização com base em cenários específicos ou tecnologias específicas, o que a arquitectura Around propõe é um conceito genérico, flexível e escalável que permite construir serviços na Internet dependentes da localização. Escalável dado que o âmbito do serviço pode ser definido para uma pequena área ou para uma região alargada sem que o custo computacional seja superior, e flexível ao não se restringir a uma área limitada (a arquitectura é válida em qualquer lugar) e ao ser independente de tecnologias de rede e de posicionamento [José, et al. 2001]. A arquitectura é baseada na existência de um conjunto partilhado de localizações simbólicas designadas por contextos de localização. As operações com serviços dependentes da localização são sempre relativas a um determinado contexto de localização, sendo o âmbito do serviço determinado pelo conjunto de contextos de localização onde este foi registado. Nesta arquitectura há uma associação entre os contextos definidos e o espaço físico. A cada contexto corresponde um espaço físico, sem que tal associação esteja dependente da existência da uma rede informática que cubra a área em questão. Independentemente da rede a que estejam ligados os utilizadores, estes estarão num determinado contexto se se encontrarem no interior da área física a que corresponde esse contexto. Cada contexto é identificado. por. um. esquema. de. nomes. compostos,. como. por. exemplo:. urn:abc.uminho.pt:CampusAzurem. O nome do servidor que gere o contexto compõe a primeira parte do nome do contexto (neste caso abc.uminho.pt) seguindo-se-lhe o nome do contexto propriamente dito. Os contextos de localização, sendo entidades simbólicas, podem facilmente representar ambientes físicos facilmente identificáveis pelos humanos (Exemplo: “Cidade A”, “Centro histórico”). A arquitectura não define qualquer técnica específica para os clientes determinarem o contexto em que se encontram. Podem ser utilizadas inúmeras técnicas como sejam a difusão de beacons pelas redes indicando o contexto, o uso de um serviço capaz de traduzir.

(25) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 15. um endereço IP atribuído a um cliente num contexto, ou o recurso a dispositivos instalados nos clientes como um receptor de GPS para determinação da posição geográfica do cliente e consequente tradução num contexto. Os clientes devem ser capazes de determinar o contexto de localização sem dependerem da existência de qualquer conhecimento à priori sobre a sua localização. A arquitectura Around é baseada em servidores LBS – Location-Based Servers cuja função básica é manter um repositório dinâmico de registos de serviços e satisfazer os pedidos de informação [José e Davies 1999]. Cada servidor é responsável por manter os registos de serviços para um conjunto de contextos de localização, sendo que cada registo de um serviço é feito para um determinado contexto. Ao servidor LBS compete ainda manter a hierarquia de contextos de localização, mantendo informações sobre os contextos e relações entre eles, sendo que cada contexto pode conter um conjunto de ligações para outros contextos nos quais está contido ou com os quais é adjacente. A existência destas relações entre contextos que sejam mantidos por diferentes servidores leva ao surgimento do conceito de federação de servidores LBS. A figura 2 mostra um exemplo de uma árvore de contextos. urn:abc.pt:GuimaraesCidade. urn:abc.pt:GuimaraesCidade/Azurem. urn:uminho.pt:CampusAzurem. urn:uminho.pt:CampusAzurem/BlocoA. urn:uminho.pt:CampusAzurem/AtrioPrincipal. urn:uminho.pt:CampusAzurem/BlocoB. urn:uminho.pt:CampusAzurem/DSI. Figura 2. Árvore de contextos..

(26) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 16. De acordo com a arquitectura Around, a partir do ponto de ligação à rede os utilizadores deveram ser capazes de determinar o seu contexto com a ajuda de outras tecnologias. Na determinação do contexto os clientes devem sempre procurar identificar o contexto de menor área. Com referência à figura 2, um cliente que se encontre na Átrio Principal do Campus de Azurém deve identificar que se encontra no contexto urn:uminho.pt:CampusAzurem/AtrioPrincipal e não noutro contexto mais abrangente. Uma vez que existe uma associação directa entre o nome do contexto e o servidor LBS, a determinação do contexto permite que as aplicações passem desde logo a interagir com o servidor respectivo. Os clientes efectuam os seus pedidos indicando o seu contexto, o tipo de serviço desejado e os critérios que os serviços devem satisfazer. Cada servidor LBS pode suportar vários contextos. Deste modo, um só servidor, que poderá não se localizar no interior de nenhum contexto, poderá suportar múltiplos serviços distribuídos por vários contextos. Os pedidos de serviços por parte dos clientes e os pedidos de registo de serviços feitos pelos servidores incluem sempre a referência a um contexto de localização em particular, no qual eles pretendem efectuar as respectivas operações. Os clientes, quando procurando serviços dependentes da localização, usam um contexto de localização para indicar a área de selecção dos serviços pretendidos. Os servidores, quando registam serviços dependentes da localização usam um contexto para indicar o âmbito do seu serviço. Os contextos de localização, tal como são definidos na arquitectura Around, podem estabelecer entre si relações unidireccionais e binárias. A figura 3 representa um conjunto de contextos e relações entre estes. Um determinado contexto está contido noutro se a sua área corresponder a uma parte desse outro. Cada contexto poderá estar contido em vários contextos. Na figura 3 vemos que o contexto a está contido nos contextos b e c directamente e no contexto e indirectamente.. e b d. a e. c. b. c. a. Figura 3. Representação de vários contextos e suas relações.. d.

(27) Cap. 2 – Contexto do trabalho. 17. Os contextos podem estar contidos noutros, pelo que os serviços registados num determinado nível estarão também disponíveis aos clientes efectuem as suas pesquisas a partir de contextos mais pequenos. Por exemplo, se um serviço for registado ao nível de uma cidade então também estará disponível nos vários bairros que a constituem. Por outro lado, a pesquisa de serviços a um dado nível nunca retorna os serviços registados em contextos mais pequenos. Por exemplo: procurando serviços aos nível da cidade nunca irá obter serviços registados em contextos mais pequenos como sendo bairros ou ruas. Este mecanismo de pesquisa permite registar serviços em áreas abrangentes, efectuando o registo num contexto abrangente, evitando a necessidade de efectuar múltiplos registos em contextos mais pequenos. Observando os contextos definidos na figura 4 e admitindo que foram registados dois serviços S1 e S2 nos contextos e e c respectivamente, podemos constatar que o serviço S1 estará disponível em todos os contextos, dado que todos os outros estão directa ou indirectamente contidos neste. Por outro lado o serviço S2 registado no contexto c estará disponível neste contexto e no contexto a (contido em c). Um cliente procurando serviços no contexto b apenas encontrará o serviço S1, ao passo que outro cliente localizado no contexto a poderá encontrar os serviços S1 e S2. Por defeito, as respostas do sistema apenas incluem os serviços registados no contexto em que a pesquisa é efectuada. Um cliente que pretenda alargar o seu espaço de pesquisa deverá, ao efectuar a pesquisa, indicar que pretende que a mesma se estenda para os níveis superiores da hierarquia de localizações.. e b. c. a. S1 d S2. Figura 4. Representação de vários contextos e serviços.. A noção de proximidade, suportada pela arquitectura Around, é obtida pela pesquisa de serviços registados em contextos mais amplos (hierarquicamente superiores). Os servidores LBS podem, sempre que necessário, encaminhar os pedidos para outros.

(28) Cap. 2 – Contexto do trabalho. servidores que contenham um contexto mais abrangente de modo a satisfazer os pedidos dos clientes. O contexto de localização em que o cliente se encontra constitui o mais pequeno espaço de procura possível. A possibilidade de registar o mesmo serviço em diferentes níveis da hierarquia de contextos, com informações mais detalhadas nos contextos mais pequenos, permite que o mesmo serviço seja disponibilizado com diferentes níveis de detalhe. Por exemplo: um turista circulando de carro não desejará um mapa tão pormenorizado da cidade quanto um outro que se desloque a pé. A possibilidade de os utilizadores efectuarem as pesquisas com diferentes restrições permite que possam seleccionar os serviços mais convenientes para cada situação.. 2.5. Conclusões. A arquitectura Around tal como foi especificada por [José 2001] procura ser uma solução genérica para serviços dependentes da localização. Ao invés de soluções específicas como as que foram encontradas noutros projectos, aqui é deixada em aberto a forma de localização do utilizador. A definição de contextos de localização enquanto entidades simbólicas, que correspondem a espaços físicos, introduz um nível de abstracção que permite que se construam serviços dependentes da localização, mantendo-se válido todo o ambiente heterogéneo que caracteriza a Internet. Ao longo do tempo as tarefas computacionais foram orientadas pela infra-estrutura e pela tecnologia, tal como aconteceu com [Abowd, et al. 1997] e [Sumi, et al. 1998]. A evolução dos equipamentos permitiu que as expectativas crescessem. Os equipamentos disponíveis no projecto Guide fizeram com as atenções dos seus autores deixassem campos tão tecnológicos (problemas de transmissão sem fios, de autonomia dos equipamentos, etc.) e se preocupassem mais com aspectos estruturais e de interface do sistema. A evolução irá levar-nos, segundo [Esler, et al. 1999], a uma paisagem (ambiente circundante) em que as interfaces apenas serão visíveis aos utilizadores mais sofisticados (técnicos). A aplicação não deverá ser o centro das atenções, devendo antes diluir-se, integrar-se na paisagem. O. 18.

(29) Cap. 2 – Contexto do trabalho. sucesso do Guide resultou de dois factores principais: da boa definição dos contextos e da qualidade da aplicação desenvolvida [Cheverst, et al. 2000]. Ainda que grandes inovações sejam prometidas em resultado da convergência das telecomunicações, computadores e tecnologias electrónicas de consumo, é consensual que as aplicações desempenharão um papel vital [Buxton 2000]. A natureza do interface é dependente do equipamento. Contudo, o desafio será sempre manter a consistência entre os dispositivos físicos, orientados às tarefas, desviando o focus para as intenções e expectativas dos utilizadores, afastando-os da execução explícita de comandos [Esler, et al. 1999]. Um interface fácil de usar, simples e intuitivo constitui, em face das observações anteriormente feitas, a melhor solução [Huang 2001].. 19.

(30) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. 3. Tecnologias de Suporte. A evolução tecnológica é um factor que continua a fazer-se sentir levando a que sejam disponibilizados constantemente novos equipamentos e meios de transmissão de dados. Ao longo deste capítulo apresenta-se um conjunto de tecnologias que servem de suporte a aplicações móveis, os principais tipos de redes sem fios (baseadas em diferentes tecnologias) que podem ser usadas na transmissão de dados e os diferentes tipos de terminais móveis existentes no mercado. Reduzida largura de banda e fiabilidade foram duas características associadas no passado às redes sem fios. A sua evolução é espelhada no surgir de novas tecnologias (ex.: bluetooth) o que a par da disponibilização de novos equipamentos terminais (com maiores capacidades) permite salientar a importância da computação móvel. A diversidade de dispositivos móveis vai crescendo à medida que novos equipamentos são disponibilizados pelos fabricantes, podendo a sua classificação ser feita em diferentes categorias, consoante as suas características básicas. O interface de uma aplicação apresenta-se como um dos seus factores críticos de sucesso, pelo que um estudo atento das características desejadas para esta componente é também objecto de estudo ao longo deste capítulo.. 20.

(31) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. 3.1. Importância da evolução tecnológica. A importância da computação móvel está directamente relacionada com a evolução tecnológica e disseminação que as tecnologias associadas sofreram num passado recente [Varshney 2000]. A evolução tecnológica é uma constante. As características técnicas dos nossos computadores pessoais tem evoluído de forma significativa ao longo do tempo. A sua capacidade de processamento evoluiu permitindo efectuar complexos cálculos num cada vez menor espaço de tempo, ou gerar gráficos cada vez mais complexos num espaço de tempo igualmente menor. A sua capacidade de armazenamento evoluiu de forma similar, favorecendo o rácio entre a quantidade de informação que se pode armazenar e o custo total dessa capacidade. A evolução tecnológica não se fez apenas sentir nos computadores pessoais. Os sistemas de comunicações foram também alvo de melhorias tecnológicas constantes, resultando em melhores sistemas: mais rápidos, mais fiáveis e com menor custo. Os utilizadores móveis não necessitam obrigatoriamente de interfaces sem fios, da mesma forma que os interface sem fios não se destinam exclusivamente aos utilizadores móveis. No entanto, estes dois conceitos sobrepõem-se em grande parte da sua aplicação [Varshney 2000]. As redes sem fios sofreram um crescimento notável durante os últimos anos e existem indicadores que atingirão níveis mais elevados [Agrawal e Famolari 1999]. A convergência do “surfar” na Web a alta velocidade com o acesso móvel está a ser alimentada por vários factores: pela evolução das redes celulares com um incremento nas taxas de transmissão, pelo desenvolvimento de dispositivos terminais com interfaces capazes de mostrarem gráficos complexos, e pelo aumento da dependência e preferência por redes de informação por parte dos utilizadores [Agrawal e Famolari 1999]. Computação móvel a alta velocidade permite aplicações como jornais electrónicos, compra / venda de acções e comércio electrónico que poderão ter um valor acrescentado quando os utilizadores são móveis ou estão a trabalhar fora dos seus escritórios ou das suas casas.. 21.

(32) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. 3.2. Redes de comunicações sem fios. As comunicações móveis podem ser feitas recorrendo a vários tipos de redes/sistemas. Identificam-se as seguintes classes principais: •= redes móveis celulares, em que a norma mais popularizada em toda a Europa é a GSM – Global System for Mobile telecommunications; •= redes de dados sem fios, constituídas por redes de área local sem fios, sistemas ponto-a-ponto sem fios e redes de área muito reduzida (micro-redes) por rádio;. 3.2.1.. Redes móveis celulares. O conceito de rede celular surgiu como uma forma de melhorar a eficiência na utilização do espectro radio-eléctrico necessário às comunicações móveis. As redes móveis celulares surgiram no início da década de 80, usando técnicas de modulação analógica. Elevadas interferências, pouca segurança nas comunicações, reduzida capacidade eram algumas das características destas redes, destinadas quase exclusivamente ao transporte de voz. A inexistência de uma norma fez com que sistemas diferentes, não compatíveis entre si, fossem adoptados por diferentes países (Exemplo: Radiocom 2000 e NMT em França, NMT na Noruega e Suécia, C-450 na Alemanha, TACS no Reino Unido [Tisal 1997]). Apesar de ser possível enviar dados sobre estas redes de voz (ditas de primeira geração), os custos elevados e a reduzida fiabilidade são as principais causas que fazem com que do ponto de vista do utilizador tal não seja desejável. •= Custo: Estas redes oferecem serviços orientados à conexão, o que significa que o utilizador paga o período total de conexão, independentemente de estar ou não a transmitir dados. A reduzida capacidade de transmissão faz com que um ficheiro de médias dimensões implique um longo período de conexão, resultando em custos elevados; •= Fiabilidade: Os humanos são capazes de manter comunicações de voz sobre péssimas linhas de comunicação. Estes serviços foram desenhados para suportar. 22.

(33) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. transmissão de voz. Considerando que o ouvido humano é bastante tolerante a falhas mesmo que as palavras ou frases sejam cortadas somos em inúmeros casos capazes de inferir as partes em falta e compreender o significado. As comunicações de dados por seu lado são muito menos tolerantes. Falhas nas comunicações implicam que os dados tenham de ser retransmitidos, o que leva ao aumento dos custos das comunicações. A localização do receptor em áreas onde a propagação do sinal seja fraca traduz-se num aumento da probabilidade de erro. A segunda geração de redes celulares (redes GSM na Europa) surge uma década mais tarde recorrendo a técnicas de modulação digital, caracterizando-se por um aumento da capacidade, maior segurança e melhor qualidade de som [ETSI 2001]. Embora as características desta segunda geração sejam muito superiores, a verdade é que os protocolos e equipamentos foram optimizados para aplicações de voz. A largura de banda disponível de 9.6 kbps é muito reduzida para aplicações informáticas. Um dos factores críticos que impede o progresso da computação móvel é a reduzida largura de banda disponível na 2ª geração de redes, que não permite o acesso a alta velocidade que a maioria das pessoas estão habituadas a dispor na sua secretária [Agrawal e Famolari 1999]. Para além da transmissão por comutação de circuitos, as redes GSM de 2ª geração suportam a transmissão de dados através do envio de pequenas mensagens escritas. Mais recentemente o protocolo HSCSD – High Speed Circuit Switched Data permitiu o incremento da largura de banda para cerca de 28.8 kbps. Sintetizando a possibilidade de transmissão de dados, na actualidade, sobre redes GSM, temos: •= Transmissão de dados por comutação de circuitos Suporta ligações até 9600 bps, entre equipamentos terminais e para outras redes, sendo o custo proporcional ao tempo de utilização e dependente do número de redes utilizadas.. 23.

(34) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. •= Serviço de mensagens escritas (SMS) Suporta a transmissão de mensagens até 160 caracteres, entre os equipamentos terminais, ou entre gateways e os equipamentos terminais; Presentemente é utilizado para suportar vários serviços: -. o envio de mensagens escritas entre os utilizadores;. -. difusão de informação sobre a rede pelo operador;. -. difusão de mensagens de informação de âmbito local, diferenciada para cada célula (ex: número de telefone de emergência, farmácias de serviço, etc.);. -. acesso a serviços de e-mail, através de gateways.. •= HSCSD – High-Speed Circuit Switched Data Suporta ligações até 14.4 kbps, ou até 28.8 kbps por agregação de canais, sendo o custo proporcional ao tempo de utilização e dependente do número de redes utilizadas. Novos protocolos foram entretanto desenhados e aplicados sobre as redes de segunda geração, permitindo aumentar ligeiramente a largura de banda disponível. A adopção de novos protocolos sobre as redes GSM permite falar da existência de uma segunda geração e meia (2.5G), em que passa a ser possível a transmissão de dados por pacotes. Estes novos protocolos são o GPRS e o EDGE. •=. GPRS – General Packet Radio Service Suporta a transmissão de dados até 115 kbps; Suporta os protocolos IP e X.25; Os custos deverão ser proporcionais à quantidade de informação transmitida, e independentes do tempo de utilização; Deverá estar disponível em vários países da Europa durante o ano 2001.. •=. EDGE – Enhanced Data rates for Global Evolution Esta norma encontra-se em desenvolvimento e deverá suportar transmissão de dados até 476 kbps por comutação de pacotes (EGPRS) ou 64 kbps em comutação de circuitos (ECSD).. 24.

(35) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. Contudo só a chegada ao mercado da terceira geração (3G) de redes celulares, prevista para 2002, deverá colocar as redes móveis celulares no rumo certo. As suas características correspondem às presentes expectativas dos utilizadores apresentando uma largura de banda suficientemente elevada para captar o interesse do crescente número de utilizadores. Se até aqui os terminais foram desenhados a pensar na voz, com reduzida memória, reduzido poder de processamento e capacidade gráfica, os de terceira geração corresponderão às evoluções verificadas na própria rede. A terceira geração, designada UMTS – Universal Mobile Telecommunication System, constituirá uma norma global, esperando-se a sua adopção comercial na China, Europa e América que até aqui adoptaram sistemas incompatíveis entre si. A sua aceitação como norma global permitirá que o utilizador possa usar o mesmo equipamento em todos os locais. Contudo, de momento, existem ainda vários problemas decorrentes da diferente alocação de bandas do espectro em diferentes países, nomeadamente entre a Europa e os Estados Unidos. A interface rádio da 3G é baseada na tecnologia CDMA – Code Division Multiple Access e deverá permitir a transmissão de dados até 2 Mbps [UMTS 2001]. Ainda não chegou ao mercado a terceira geração, mas a criação de uma quarta geração começa desde já a ser estudada. Dez anos é o tempo de vida esperado para cada geração. Na década de 80 vivemos a primeira geração. A década seguinte permitiu a disseminação das redes celulares e a adopção da 2ª geração. O ano de 2010 é já tido como sendo uma data provável para o surgimento de uma quarta geração. A dificuldade de prever o futuro neste campo é elevada, contudo esperam-se grandes evoluções [Noréus 2001]: -. Adaptação automática às várias normas necessárias; os equipamentos deverão ser capazes de determinar qual a rede a ser usada para cada interacção específica;. -. A “tele-presença”, tal como acontece na televisão interactiva em que o utilizador decide o que deseja ver, exige grandes requisitos em termos de rede. O suporte para Multicasting, técnica que permite a difusão de uma mensagem por grupos de membros ao mesmo tempo, deverá ser possível;. -. Para fazer face à crescente procura de serviços, que por si só serão mais exigentes em termos de recursos, a rede de 4ª geração deverá ser mais densa do que a de 3ª geração possuindo células mais pequenas. Esta maior densidade traduzir-se-á em maiores custos para os operadores. Uma possibilidade para redução dos custos será fazer de cada utilizador uma estação de transmissão. Os equipamentos dos. 25.

(36) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. utilizadores poderão ter embutida uma estação base e permitir ao utilizador ligar-se aos diferentes equipamentos existentes, sejam estes 4G, 3G, Edge ou GPRS; -. A possibilidade de se estabelecem espontaneamente redes ad-hoc entre diferentes equipamentos. Este desenvolvimento levanta questões importantes na área da divisão do espectro rádio-eléctrico e da segurança.. 3.2.2.. Redes de dados sem fios. As redes de dados sem fios têm um passado em muitos aspectos semelhante ao das redes celulares de telemóveis. Caracterizavam-se pelos elevados custos dos equipamentos cuja cobertura era reduzida; dificuldades de comunicações em resultado da pouca imunidade às interferências; a interoperabilidade dos equipamentos de vários fabricantes quase nunca era possível. As comunicações sobre redes de dados sem fios podem ser feitas com recursos a várias tecnologias: •= Sobre redes celulares de telemóveis, anteriormente apresentadas; •= Por infravermelhos, seguindo a norma IrDA; •= Via rádio, seguindo as normas IEEE802.11; •= Usando a tecnologia Bluetooth; A interoperabilidade dos equipamentos de diferentes fabricantes é hoje garantida pela existência de um conjunto de normas internacionalmente aceites.. Infravermelhos (IrDA) A transmissão por infravermelhos rege-se pelas normas definidas pelo grupo IrDA [IrDA 2001]. Esta tecnologia destina-se a implementar ligações ponto-a-ponto a curtas distâncias (até cerca de 2 metros), usando sinais ópticos (infravermelhos). Suporta taxas de transmissão de 9600 bps até 16 Mbps. Esta é uma tecnologia muito barata, estando muito disseminada. Quase todos os dispositivos de computação móvel dispõem de um interface deste tipo (desde telemóveis a computadores pessoais portáteis) apresentando como grande. 26.

(37) Cap. 3 – Tecnologias de suporte. inconveniente a necessidade de se alinharem fisicamente os equipamentos envolvidos na troca da dados.. IEEE 802.11 Por IEEE 802.11 entende-se um conjunto de protocolos definidos pelo IEEE [IEEE 2000], hoje aceites como normas, para as transmissões por rádio em redes de área local (WLAN - Wireless Local Area Network). Uma WLAN é composta por dois elementos: terminais e pontos de acesso. Os terminais são tipicamente equipamentos móveis equipados com placas de rede WLAN. Os pontos de acesso são as estações base que fazem as ligações entre os terminais e as redes cabladas. Existem diversos produtos comerciais que permitem a ligação de terminais a uma rede através de um interface PCMCIA e espera-se que surjam em breve no mercado versões CompactFlash. As redes WLAN podem funcionar em dois modos diferentes: -. Modo infra-estruturado que inclui uma ou mais células WLAN interligadas, que por sua vez estão ligadas a um ponto de acesso que estabelece a ligação com a rede cablada;. -. Modo ad-hoc em que as células WLAN interagem sem estarem ligadas a redes cabladas, i.e., sem conexão a um ponto de acesso.. As redes WLAN suportam taxas de transmissão até 11 Mbps. As distâncias típicas de funcionamento vão de 50 metros em ambientes interiores até 450 metros em espaço aberto.. Bluetooth A tecnologia Bluetooth é a mais recente das tecnologias sem fios. O Bluetooth é uma norma que apresenta as especificações para a conexão de aparelhos utilizando a transmissão por rádio, permitindo o estabelecimento de comunicações espontâneas entre os diferentes equipamentos móveis [Bluetooth 2001]. Foi elaborado em 1998 por um grupo de nove companhias de telecomunicações e informática: 3 Com, Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba,. 27.