RÁDIO CELULAR: PTT E NEXTEL RESUMO

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1 RÁDIO CELULAR: PTT E NEXTEL Genilson Israel da Silva 1, Giselle Cristina Silva Cirino 2, Luís Augusto Mattos Mendes 3 RESUMO Este artigo descreverá a tecnologia PoC (Push-to-Talk over Cellular), uma evolução do serviço de PTT (Push-to-talk) convencional usada em telefonia móvel para a comunicação de uma ou mais pessoas através da infraestrutura das redes de celulares (EDGE/GPRS/WCDMA). Além disso, será abordada a empresa Nextel, que fornece um serviço de comunicação através de rádio, possibilitando assim, a comunicação entre pessoas que distantes de uma forma mais eficiente e econômica. Palavras Chave: Push-to-talk. Push-to-Talk over Cellular. Nextel. iden. ABSTRACT This article will describe the PoC (Push-to-talk over Cellular) technology, an evolution of the conventional PTT (Push-to-talk) service, used in mobile phones for communication between one or more people through the cellular network infrastructure (EDGE/GPRS/WCDMA). Moreover, It will address the company Nextel, which provides a radio communication service that allow a more efficient and economical communication between distant people. Keywords: Push-to-talk. Push-to-Talk over Cellular. Nextel. iden. 1 Genilson Israel da Silva - Graduando em Tecnologia em Sistemas para Internet pelo IFET do Sudeste de Minas Gerais - Campus Barbacena. Endereço: Rua Monsenhor José Augusto, Centro - CEP: Barbacena MG Tel.: (32) Giselle Cristina Silva Cirino - Graduanda em Tecnologia em Sistemas para Internet pelo IFET do Sudeste de Minas Gerais - Campus Barbacena. Endereço: Rua Monsenhor José Augusto, Centro - CEP: Barbacena MG Tel.: (32) Luís Augusto Mattos Mendes - Mestre em educação pela Universidade Católica de Petrópolis. Especialista em Redes de Computadores pelo Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora. Graduado em Tecnologia em Processamento de Dados pelo Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora. Professor do curso de Tecnologia em Sistemas para Internet pelo IFET do Sudeste de Minas Gerais Campus Barbacena, MG. Professor do curso de pós-graduação em Sistemas Computacionais pela Fundação Educacional São José, Santos Dumont MG. Endereço: Rua Espírito Santo Nº 400/705 Centro Juiz de Fora MG. CEP: Telefones: (32) /

2 INTRODUÇÃO O Push-to-Talk over cellular (PoC) é um serviço de comunicação um-para-um e umpara-vários ou um-para-grupo, baseado em VoIP nas redes celulares. Seu serviço é halfduplex, ou seja, a transmissão é realizada em apenas uma direção por vez. É uma comunicação análoga ao walkie-talkie, onde uma pessoa está falando e a(s) outra(s) está(ão) escutando (Martinez, 2009). A Nextel é uma operadora de origem americana que oferece serviço de comunicação através de rádios, e foi quem introduziu no mercado a iden (Integrated Dispatch Enhanced Network ), desenvolvida pela Motorola, que é uma tecnologia de rádio-comunicação celular, baseada no TDMA. Essa tecnologia permite que cada usuário tenha, de forma mais eficiente, e em qualquer lugar onde se tenha cobertura, uma comunicação através de rádio digital, telefonia móvel digital e transmissão de dados. 1 O SERVIÇO PUSH-TO-TALK (PTT) O sistema Push-To-Talk (PTT) é um serviço half-duplex para comunicação direta umpara-um e um-para-vários ou um-para-grupo. Ser half-duplex significa que a comunicação se dá em uma direção por vez, pois há apenas um canal para transmissão e recepção, ou seja, enquanto um usuário fala, o outro apenas escuta. Durante uma conversação, o usuário que deseja falar deve "apertar-para-falar" um botão do aparelho. O conceito de PTT na verdade é antigo, pois esse serviço foi usado nos anos 80, quando a comunicação móvel ainda estava se desenvolvendo. A transmissão era feita utilizando uma rádio frequência conhecida como Faixa do Cidadão - FC (Rádio Amador). Contudo, havia grandes limitações nesse serviço, como o número possível de usuários simultâneos, pois havia uma torre central na cidade que possuía mais ou menos 25 canais disponíveis apenas. Com isso, não era raro obter um sinal de ocupado ao tentar fazer uma ligação. Para que essas transmissões fossem realizadas, eram necessários transmissores e receptores de alta potência e, consequentemente, de alto consumo. Para que dois rádio-telefones pudessem se comunicar, eles não podiam estar a uma distância muito grade da torre de transmissão, pois as ondas de rádio não permitem a cobertura de áreas muito grandes.

3 A Motorola desenvolveu um sistema de rádio móvel baseado na tecnologia GSM batizado de iden (Integrated Digital Enhanced Network), que também tinha um celular incorporado (Martinez, 2009). Como era um sistema que possuía capacidades maiores do que as necessárias para um cliente único, acabou surgindo a Nextel, uma empresa independente responsável por introduzir o iden no mercado. A Nextel desenvolveu uma versão de mão do terminal duplo (PTT/Celular) e começou a vendê-la como um serviço de telefonia celular convencional, o que deu origem ao PoC (Push-to-Talk over Cellular), que é baseado em VoIP (Voice over IP), e utiliza a infra-estrutura das redes celulares atualmente existentes. Então o PoC pode ser visto como uma implementação Push-To-Talk para redes EDGE/GPRS e WCDMA que utiliza comutação de pacotes para o transporte dos dados (Martinez, 2009). As redes celulares resolveram o problema do alcance do sistema PTT antigo, considerando assim a capacidade de uso em roaming proporcionada pela infra-estrutura da rede celular. Por ser half-duplex, o sistema PPT precisa alocar apenas recursos para uma transmissão por vez, diferentemente das transmissões full-duplex tradicionais nos sistemas celulares, o que permite a redução do consumo de banda. Além disso, o fato de um usuário ter que esperar que o outro termine de falar para só então começar, torna os atrasos menos problemáticos. A padronização do PoC é definida principalmente pelo 3rd Generation Partnership Project (3GPP), pela Open Mobile Alliance (OMA) e pelo The Internet Engineering Task Force (IETF). O 3GPP é responsável por desenvolver especificações técnicas para a evolução do GSM para 3G, o que engloba o IMS (IP Multimedia Subsystem). O IMS é importante para o serviço PoC, sendo um conjunto de especificações que descrevem a arquitetura NGN (Next Generation Networking) para implementação de serviços de telefonia e multimídia baseado em IP, ou seja, permitir acesso através das redes celulares a serviços antes disponíveis apenas na internet. As especificações do IMS são a parte mais relevante do trabalho do 3GPP para o PoC. A OMA é responsável pelo desenvolvimento de aplicações e prestação de serviços que possibilitam especificações independentes da tecnologia de rede utilizada. A padronização tem como função desenvolver aplicações e prestar serviços que possibilitem essa interoperabilidade. O IETF é responsável pelos protocolos de transmissão e sinalização de dados. Como o PoC é um sistema Push-To-Talk para comunicação baseado em VoIP sobre a rede celular, o protocolo de internet (IP - Internet Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol) são utilizados. O protocolo da internet (IP) é utilizado para fins de endereçamento, ou seja, um dispositivo consegue localizar o outro na rede através do endereço IP. O protocolo

4 UDP é um protocolo de nível de transporte, ou seja, está localizado na camada de transporte do modelo OSI (Open Systems Interconnection) e é ideal para comunicação de voz em tempo real, pois é um protocolo não confiável (opera no modo sem conexão), evitando retransmissões e confirmações de pacotes. Em sistemas Push-To-Talk a transmissão de voz (multimídia) é feita de forma independente das transmissões feitas para fins de controle. Dois são os protocolos que atuam nesse contexto. O SIP (Session Initiation Protocol) é responsável por iniciar, controlar e terminar uma sessão de usuário, realizando o controle. O RTP (Realtime Transfer Protocol), em conjunto com o UDP e o IP, é responsável pela transmissão de voz. Esse modelo de serviço diminui o tráfego nos servidores PoC quando há comunicação é de um para um, já que estes precisam controlar apenas a transmissão ou seja, lidar apenas com o SIP, fazendo com que a conexão entre transmissor e receptor seja estabilizada mais rapidamente e a transferência de voz seja feita de forma direta (Fonseca Júnior, 2007b). 1.1 Qualidade de Serviço (Quality Of Service) No sistema PoC, os dados são transmitidos utilizando o protocolo IP, que utiliza um algoritmo de melhor esforço, ou seja, ele faz "o melhor esforço" para entregar os pacotes, mas não garante a ordem na entrega e nem mesmo se a entrega será realizada. Para conseguir estabelecer prioridades para o tráfego e prover uma comunicação eficiente, são adicionados protocolos de QoS. Para melhorar o QoS, alguns parâmetros devem ser observados: Largura de banda: Determina a taxa de transferência que pode ser utilizada na transmissão; Latência: Tempo de entrega dos pacotes, calculado pela soma dos atrasos na rede; Priorização: Fazer com que os roteadores priorizem certos pacotes. No caso do sistema PoC, priorizar pacotes de voz em detrimento de pacotes de dados é um bom negócio; Jitter (ou flutuação): A variação nos tempos de entrega dos pacotes, devido à utilização de diferentes rotas por exemplo. Duas formas importantes de se melhorar o QoS são: a implementação do algoritmo do balde furado, onde os dados são inseridos na rede em um fluxo contínuo, e os pacotes que chegarem em excesso são descartados, e a utilização de buffers nos receptores, para que os

5 dados possam ser armazenados e posteriormente entregues de forma uniforme, evitando as flutuações. 1.2 SIP (Session Initiation Protocol) Segundo Fonseca Júnior (2007b), o SIP é responsável pela criação, modificação e finalização das sessões multimídia e chamadas telefônicas. Para estabelecimento e encerramento das sessões e inclui os seguintes serviços: Localização do Usuário: Para que uma comunicação seja efetuada, primeiro é necessário que o usuário seja localizado. Este procedimento é responsável pela localização do usuário e a verificação de viabilidade de comunicação com o mesmo; Capacidades do Usuário: Determina as capacidades possuídas pelo sistema dos usuários envolvidos na comunicação; Disponibilidade do Usuário: Determina se o usuário possui recursos suficientes e, com isso, se está disponível para a comunicação; Configuração de chamada: Define os parâmetros utilizados para chamada; Controle da Chamada: Este procedimento é responsável por controlar a chamada, inclusive por determinar o encerramento da sessão. 1.3 RTP (Real-Time Transfer Protocol) O RTP é um protocolo de transporte implementado na camada de aplicação para aplicações em tempo real (Fonseca Júnior, 2007b). Trabalha sobre o UDP, que é um protocolo simples e rápido. Em conjunto, eles são capazes de multiplexar vários fluxos multimídia em apenas um fluxo de pacotes UDP. O RTP é responsável pelo transporte fim-a-fim de informações multimídia, proporcionando uma interface entre as camadas de transporte e aplicação. Este protocolo possui também uma informação de tempo de transporte em seu cabeçalho, permitindo determinar os atrasos da rede. Para monitorar qualidade de serviço, o RTP faz uso do RTCP

6 (Real-time Control Protocol), que fica responsável por fornecer feedback sobre as condições da rede. Os pacotes RTCP são identificados por um CNAME (Canonical Name) e basicamente seguem o método de envio do RTP, porém em porta UDP diferente. O objetivo do RTP em conjunto com o RTCP não é garantir a entrega de pacotes nem implementar qualidade de serviço, mas apenas permitir a observância das características de transmissão da rede, como a qualidade de serviço e o fluxo de bits. A Figura 1 apresenta a comunicação PoC em redes GPRS/EDGE/WCDMA (Fonseca Júnior, 2007a). Figura1. Comunicação PoC em Redes GPRS/EDGE/WCDMA 1.4 Arquitetura PoC A arquitetura do sistema PoC é constituída de entidades que agem, cada uma, sobre uma parte do sistema. Essas entidades basicamente são: Cliente PoC: Responsável por prover acesso ao serviço para o usuário. Resumidamente, suas funções são: iniciar, participar e terminar sessões PoC, registrar e autenticar usuários junto ao SIP/IP Server, prover acesso para as listas de grupo PoC, geração e recebimento de comunicação de voz (Talk Bursts), suporte aos controles de fluxo, provimento de acesso para administração das listas de grupos PoC, receber alerta pessoal instantâneo; Servidor PoC: Contém o serviço de PoC. Resumidamente, suas funções são: controlar as sessões, distribuir os dados para os vários usuários em uma comunicação em grupo, fazer controle de acesso, fornecimento de política de acesso aos grupos (para que um usuário não consiga falar enquanto outro estiver falando para todos), controle de

7 sessões SIP, identificação de chamadas, informação de participantes, avaliação da qualidade, relatório de mudanças; GLMS (Group List Management Server): Responsável por controlar grupos e listas, sendo estas listas de contato, acesso e grupos. As listas de contatos são para que os usuários consigam estabelecer conversas com outros usuários. As listas de acesso permitem definir quem poderá estabelecer sessões instantâneas com o usuário. Por fim, as listas de grupos são listas de usuários definidas por grupos PoC; Servidor de Presença: Basicamente define o status do usuário em disponível, não perturbe, ocupado, indisponível e offline. 1.5 Passos Para Uma Chamada PoC Primeiramente os terminais que desejam se comunicar devem efetuar uma solicitação de registro. Para isso, cada terminal envia uma mensagem de REQUEST com o método REGISTER para o SIP/IP Server. O Registration Server armazena essas informações e envia uma mensagem do tipo RESPONSE SUCCESS a cada terminal. Recebendo tal mensagem, os terminais enviam uma nova mensagem do tipo REQUEST ACK (Fonseca Júnior, 2007b). Em uma comunicação entre dois terminais, o primeiro envia uma mensagem ao SIP/IP Server do tipo REQUEST INVITE. O SIP/IP Server verifica o domínio do destinatário, e caso seja o mesmo domínio que o seu, a requisição é imediatamente enviada ao destino. Quando o terminal destinatário recebe a mensagem do tipo REQUEST INVITE, envia em troca uma RESPONSE SUCCESS. O terminal remetente envia então uma mensagem do tipo REQUEST ACK informando o recebimento da mensagem. A partir daí, a comunicação já passa a ser multimídia e feita pelo protocolo RTP (Real-time Transfer Protocol). Ao terminar de falar, o terminal remetente (que originou a chamada), envia uma mensagem do tipo REQUEST BYE para o terminal destinatário. Este, por sua vez, responde com uma mensagem do tipo RESPONSE SUCCESS. Esse procedimento é repetido todas às vezes, sempre que um dos terminais tiver o seu botão pressionado. É importante notar que em uma comunicação umpara-um apenas as mensagens de controle passam pelo SIP/IP Server, e os dados multimídia são todos transferidos diretamente do remetente para o destinatário. Já em uma comunicação

8 em grupo (um-para-vários), os pacotes multimídia são enviados primeiro para o servidor PoC que os replica para todos os participantes do grupo. A Figura 2 apresenta a pilha de protocolos da arquitetura do Sistema PoC (Fonseca Júnior, 2007b). Figura2. Pilha de Protocolos da Arquitetura do Sistema POC 2 NEXTEL Nextel é uma empresa, fundada no início da década de 90, nos EUA, com o objetivo de servir clientes corporativos, com o sistema de Radio Trunking, e é controlada pela NII Holdings. Trunking é um conceito moderno de comunicação, que faz com que um sistema de comunicação forneça acesso a uma rede para muitos clientes, utilizando uma divisão de frequência. A NII Holdings foi a primeira empresa que ofereceu a possibilidade da comunicação Push-To-Talk, sistema semelhante a um walkie-talkie, chamada de "Conexão Direta". O tipo de serviço oferecido pela Nextel é Serviço Móvel Especializado (SME), que utiliza um sistema de comunicação através de rádio, para realizações de ligações locais ou de longa distância. É semelhante ao serviço celular, e em alguns países é enquadrado nessa categoria. O que difere é o que o SME oferece a comunicação com a utilização do Push-To- Talk (PTT).

9 Possui cobertura em mais de 300 cidades no Brasil, e roaming internacional em toda a rede NII Holdings, e roaming GSM em mais de 40 países, utilizando aparelhos com a tecnologia iden que suportem as redes GSM. A Nextel atinge hoje mais de 24 milhões de usuários nas Américas. Existe uma parceria entre a Nextel e a Motorola, assim esta última fabrica aparelhos voltados para usuários Nextel, utilizando a tecnologia iden e com suporte ao PoC. Recentemente, a Nextel tentou adquirir frequências para a utilização da tecnologia 3G em seus aparelhos, sem sucesso, mas tudo indica que a empresa logo terá o uso de mais uma tecnologia em seus serviços, o que a tornará uma forte concorrente para outras operadoras do mundo. 2.1 Tecnologia iden (Integrated Dispatch Enhanced Network) iden é uma tecnologia para telecomunicações móveis, desenvolvida pela Motorola, utilizando Time Division Multiple Access (TDMA). Permite aliar os recursos de rádio digital, telefonia móvel digital e transmissão de dados numa mesma rede. Foi projetada e licenciada para operar em canais de 25 khz por evento de despacho (pressionar o botão), mas ocupa apenas 20 khz, a fim de fornecer proteção contra interferências. A Nextel possui 15 MHz na faixa de 800 MHz, e recentemente aumentou mais 10 MHz para suportar o alto número de usuários, o que demonstra o potencial da tecnologia em quesito de economia. A princípio é uma tecnologia de propriedade da Motorola, mas já existem algumas empresas que a licenciaram, como a Research in Motion (RIM), que já possui alguns aparelhos iden Blackberry. A iden suporta de 3 a 6 usuários por canal. A transmissão e o recebimento de mensagens são feitas em faixas de tempos distintas, para que os usuários não recebam e enviem mensagens ao mesmo tempo, ou seja, a transmissão é half-duplex (alguns aparelhos suportam a transmissão full-duplex). A desvantagem é que a tecnologia não permite, entretanto, acesso à Internet em alta velocidade.

10 O primeiro aparelho lançado com a tecnologia iden foi o Motorola L3000, em A maioria dos modernos aparelhos iden utilizam cartões SIM, como GSM e são compatíveis com aparelhos GSM. Essa tecnologia pode ser usada também como telefone celular, mas não possui a mesma qualidade, devido a largura de banda utilizada na voz e os codecs de voz utilizados. Os países que operam redes com suporte a iden são: Canadá, Argentina, Peru, México, Brasil, Jordânia, Chile, Israel, Filipinas, Singapura, Arábia Saudita, Japão, El Salvador, China e, mais recentemente, Índia e Guatemala. 2.2 Serviços Oferecidos A Nextel oferece diversos serviços de comunicação móvel integrada (Nextel Brasil, 2009a): Conexão Direta Nextel: permite que o usuário fale com outras pessoas, apenas com um toque de um botão, entre cidades e estados, sem nenhum custo de ligação interurbana; Conexão Direta Internacional com os seguintes países, sem nenhum custo de uma ligação internacional: Argentina, Estados Unidos, México, Canadá, Peru, Chile; Telefonia móvel digital: o usuário pode fazer e receber chamadas locais, nacionais e internacionais a partir do telefone celular, e também oferece disponibilidade para chamadas quando o usuário estiver em um país que não possui cobertura Nextel; Serviços de mensagens como caixa postal, mão dupla, SMS e MMS; Soluções de dados, com tecnologia de transmissão de dados por pacote e GPS integrado (tudo em um único aparelho); Conexão direta web: é um programa para PC que permite que usuários da operadora se comuniquem via computador, de qualquer lugar do mundo, com qualquer usuário que também seja assinante dos serviços Nextel; O cliente da Nextel pode utilizar o serviço de roaming internacional automático nas Américas, Europa, Ásia, África e Oceania, utilizando o mesmo número e aparelho; Nextel Online: é um serviço de internet sem fios, oferecido para empresas;

11 BlackBerry: é um aparelho celular da RIM, que possui funções de editor de textos, acesso à Internet, e tecnologia IPv6. Já existem no mercado aparelhos BlackBerry com os serviços da Nextel. 2.3 Nextel no Brasil A Nextel chegou ao Brasil em 1997 e hoje possui mais de 1,8 milhões de usuários em todo o país. Hoje já são mais de 300 cidades que possuem cobertura Nextel. A empresa Nextel Brasil é uma filial da NII Holdings, que tem sua sede nos EUA. Já foram investidos mais de R$ 5 bilhões em todo o país. A NII Holdings elegeu o Brasil como o foco de investimento. A operadora aumentou bastante seus lucros depois de levar a cobertura para outros estados, como o Nordeste por exemplo. Os serviços Nextel Brasil são tarifados da seguinte forma: Telefonia: é cobrado de acordo com o plano que o usuário contratar. As chamadas são tarifadas nos primeiros 30 segundos e depois em blocos de 6 em 6 segundos; Conexão Direta (Rádio): a comunicação através do rádio é ilimitada para todas as chamadas que forem realizadas dentro da área de cobertura da Nextel do Brasil; Mensalidade e Serviços Nextel: a mensalidade é cobrada de forma antecipada, no início do período da utilização. Já os serviços utilizados por eventos ou minuto, são cobrados após a utilização do serviço. A cobertura no país ainda é um pouco limitada, e o usuário foco também, isso devido a algumas questões políticas. Mas nos últimos anos o crescimento foi tão grande que a Nextel já pode ser considerada uma operadora de celular, e uma concorrente de grandes operadoras do pais. A Figura 3 (Nextel Brasil, 2009b), abaixo, mostra as áreas de atuação no Brasil.

12 Figura 3 Cobertura Nextel no Brasil CONCLUSÃO Com os constantes serviços que surgem no mercado podemos observar que a tendência da telefonia é convergir para o uso de voz sobre IP e a Nextel por utilizar e implementar a tecnologia de rádio-comunicação celular, caracterizado pelo PoC, está fazendo uso do VoIP. É notória a expressividade do serviço PTT no mercado, uma vez que a comunicação nesse formato possibilita falar mais gastando menos, um grande atrativo aos usuários de telefonia. Os diferenciais ofertados pelo PTT adotado pela Nextel é uma solução bem vinda nos dias de hoje, ainda mais, com a tendência a expansão dos serviços Nextel na área do GSM. Assim, a tendência cada vez maior é para a convergência dos serviços de telecomunicações ofertando novas e promissoras oportunidades ao cliente e, como conseqüência, aumentando a acirrada disputa entre as operadoras de serviços celulares no país.

13 BIBLIOGRAFIA MARTINEZ, Claudio. PTT, Push-to-Talk, POC Push-to-Talk over Cellular e iden, entenda como funciona? Disponível em: < Acesso em 11 jun Nextel Brasil. Vitrine de Serviços. 2009a. Disponível em: <http://www.nextel.com.br/nextelwebsite/produtos.aspx>. Acessado em 11 jun 2009 Nextel Brasil. Cobertura Nacional. 2009b. Disponível em: <http://www.nextel.com.br/nextelwebsite/cobertura-servico/cobertura-nacional.aspx>. Acesso em 11 jun FONSECA JÚNIOR, Paulo Nazareno Lagoia. Push-to-Talk no Celular I: Funcionamento Básico. 2007a. Disponível em: < Acesso em 11 jun FONSECA JÚNIOR, Paulo Nazareno Lagoia. Push-to-Talk no Celular II: Protocolos. 2007b. Disponível em: < Acesso em 11 jun 2009.

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