REDES DE TELEFONIA CELULAR

Transcrição

1 unidade K Tecnologias de Redes de Computadores REDES DE TELEFONIA CELULAR Olá! Hoje você estudará as redes de telefonia celular. Para tanto, será tratada a evolução da telefonia celular, bem como apresentados os padrões de tecnologias de sistemas celulares. Ao final da aula, você terá percebido diversos detalhes e curiosidades sobre esta tecnologia que nos acompanha diariamente. Tenha uma ótima aprendizagem! INTRODUÇÃO A rede de telefonia celular é uma rede de telecomunicações projetada para o provisionamento de serviços de telefonia móvel, ou seja, para a comunicação entre uma ou mais estações e aparelhos móveis. Sabemos que nos dias de hoje este conceito pode ser estendido e aproximado da computação, pois os smartphones e a comunicação 3G possibilitaram o uso de banda larga em dispositivos móveis. A seguir veremos os principais elementos que compõem este ambiente tecnológico. ELEMENTOS DA REDE DE TELEFONIA CELULAR Telefone celular: O termo telefone celular é derivado do termo original em inglês cell phone (CELLular telephone ou mobile). Tecnicamente, ele é uma estação móvel que funciona através de um sistema de comunicação sem fio. Na 1ª geração a comunicação usava o sistema analógico, trafegando somente voz. A partir da 2ª geração, a comunicação se tornou digital, permitindo o tráfego de voz e dados. Os sistemas mais adotados no mundo são: 1ª geração AMPS - analógico, 1G 2ª geração TDMA - digital, 2G CDMA - digital, 2G GSM - digital, 2G GPRS - digital, 2.5G EDGE - digital, 2.75G 3ª geração UMTS - digital, 3G HSDPA- digital, 3G Estação rádio-base (ERB): é um sistema composto por rádio e antena de comunicação, que permite a cobertura de uma área específica, chamada de célula. Este termo é interessante, célula, pois é ele que de fato dá nome ao sistema de telefonia móvel. Central de comutação celular (CCC): é uma central telefônica digital com funções específicas para o sistema móvel celular. 63

2 A figura K.1 ilustra um sistema completo de telefonia celular. Este esquemático atende qualquer geração de telefonia celular. Embora ao longo dos anos o sistema tenha evoluído, de analógico para digital, de 1G para 3G, a concepção do sistema, de seu funcionamento, continua a mesma. GERAÇÕES DA TELEFONIA CELULAR Abaixo, são apresentados os principais padrões de tecnologias de sistemas celulares existentes no Brasil. Alguns destes encontram-se extintos, enquanto outros são exclusivos de certas operadoras. Primeira Geração 1G AMPS (Advanced Mobile Phone Service): Tecnologia analógica da primeira geração, desenvolvida pelos Laboratórios Bell da AT&T no início dos anos 80, a qual apenas permite transmissão de voz. Opera na faixa dos 800 MHz. Segunda Geração 2G Da necessidade de sistemas digitais com maior capacidade e qualidade de sinal, surgiram as tecnologias de segunda geração, que trazem as seguintes vantagens sobre os antigos sistemas analógicos: codificação digital de voz, maior eficiência espectral, melhor qualidade de voz, facilidades para a comunicação de dados e para utilização de criptografia. Nessa geração, dois grandes grupos evolutivos se formaram, o CDMA e o GSM. TDMA (Time Division Multiple Access): Esta tecnologia de sistema de celular digital divide os canais de frequência em até 6 intervalos de tempo diferentes e cada usuário usa um espaço específico, para impedir problemas de interferências. Opera em 850 MHz. CDMA (Code Division Multiple Access): Sistema digital que permite o acesso de muitos usuários simultaneamente em um único canal de estação rádio-base, aumentando, assim, a capacidade da rede. Essa tecnologia compete diretamente com a GSM. A grande desvantagem é que os celulares que operam em CDMA são mais suscetíveis a clonagem. A única operadora que ainda adota essa tecnologia no Brasil, embora que em poucas localidades, é a Vivo. Opera nas frequências de 850 e 1900 MHz. GSM (Global System for Mobile Communication): Desenvolvida na Europa e adotada em boa parte do mundo, é a tecnologia que mais domina os sistemas de telefonia celular. Diferencia-se das outras tecnologias pelo uso de cartões de memória (chips) nos aparelhos, que possibilitam levar as características do assinante para outro aparelho ou rede GSM. O GSM opera nas faixas de 400, 450, 850, 900, 1800 e 1900 MHz. 64

3 Entre Segunda e Terceira Geração 2.5G As tecnologias a seguir, consideradas 2.5G, encontram-se entre a segunda e a terceira geração. Muitos especialistas em telefonia celular as consideram como tecnologias que apenas sucederam a atual 3G. Contudo, outros, defendem que a tecnologia 2.5G pode ser considerada uma tecnologia de terceira geração, uma vez que a tecnologia 3G é uma evolução natural e não muito distante da 2.5G. Vejamos quais são elas: GPRS (General Packet Radio Service): O Padrão de Transmissão de Rádio por Pacote (GPRS) é a evolução da tecnologia GSM em 2.5G. Essa tecnologia oferece velocidades máximas de dados de 115 kbps e um throughput médio de 30 a 40 kbps. Os dados são divididos em pacotes para transmissão, o que favorece os usuários, pois provê uma conexão permanente de dados e assim os usuários não precisam entrar no sistema cada vez que desejarem ter acesso a serviços de dados. Outra vantagem é que os usuários só pagam pelos dados e não pagam pelo tempo de permanência no ar em que se faz a conexão e nem pelo tempo de carregamento. EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution): A classificação da EDGE como uma tecnologia 2.5, 2.75 ou 3G é bastante controversa. A EDGE é uma tecnologia de transmissão de dados e acesso à Internet de alta velocidade que transmite dados em velocidade de até 384 Kbps na prática e taxa média entre 110 e 120 Kbps. As taxas médias são rápidas o suficiente para permitir serviços de dados avançados, como streaming de áudio e vídeo, acesso rápido à Internet e download de arquivos pesados. A EDGE também suporta serviços push-to-talk. Essa tecnologia, às vezes, é chamada de GPRS ampliada (E-GPRS; de Enhanced GPRS) porque aumenta em três ou quatro vezes a capacidade e o throughput de dados da tecnologia antecessora, a GPRS. CDMA x ou 1xRTT (1xRadio Transmission Technology): É a evolução do CDMA, muitos o consideram como uma tecnologia de 2.75G ou 3G segundo o padrão da ITU-T por possuir taxas de transmissão superiores a 144Kbps. De qualquer forma, o CDMA2000 1X preparou o terreno para as altas taxas de velocidade de dados hoje disponíveis em todo o mundo e que oferecem aos consumidores e profissionais total conectividade sem fio. Sua velocidade teórica é de 153.6Kbps. A nomenclatura CDMA contida na sigla diz respeito apenas à técnica de modulação usada na interface aérea de sistemas celulares e não quer dizer que sejam totalmente compatíveis entre si. Terceira Geração 3G Os sistemas 3G provêm serviços de telefonia e comunicação de dados a velocidades maiores que seus antecessores. Esta é a principal diferença desta geração para as anteriores. O padrão 3G especifica, mais especificamente, 144 Kbps em ambientes móveis, 384 Kbps em ambientes de pedestres e 2 Mbps em ambientes fixos. UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service): É a evolução do GSM mas que ainda se baseia nessa tecnologia, embora o seu acesso por rádio seja diferente. Essa tecnologia usa uma técnica CDMA chamada Direct Sequence Wideband (DS-WCDMA), por isso é comum o uso intercalado de UMTS e WCDMA. Embora a sigla UMTS se refira ao sistema inteiro.opera principalmente em 2100MHZ, mas em algumas regiões opera em 850 MHz ou 1900 MHZ e mais recentemente em 1700 MHZ. A UMTS é uma tecnologia baseada em IP que suporta voz e dados em pacotes oferecendo taxas máximas de transmissão de dados de até 2 Mbps e velocidades médias de Kbps quando o usuário está andando ou dirigindo. Tecnologia desenvolvida para prover serviços com altos níveis de consumo de banda, como streaming, transferência de grandes arquivos e videoconferências para uma grande variedade de aparelhos como telefones celulares, PDAs e laptops. A UMTS é compatível com a EDGE e a GPRS, permitindo ao usuário sair de uma área de cobertura UMTS e ser automaticamente transferido para uma rede EDGE ou GPRS, dependendo de fatores como disponibilidade de rede e consumo de banda do seu aplicativo. Assim, os usuários UMTS estão sempre assegurados a um nível de serviço de pacotes de dados em casa e em viagem. CDMA 1xEV-DO (Evolution, Data-Optimized): O CDMA 1xEV-DO é a tecnologia 3G do CDMA, que possui alto desempenho para transmissão de dados com picos de até 2.4 Mbps. Portadoras distintas são necessárias para dados e voz neste sistema. O enlace de subida permanece praticamente inalterado em comparação com o CDMA2000, mas no enlace de descida os usuários são multiplexados em tempo. Essa tecnologia está sendo utilizada no Brasil para Telefonia fixa pela Embratel, cujo serviço foi herdado da antiga operadora Vésper, e pela operadora movel Vivo em algumas cidades. A taxa de transmissão de dados teórica é de 2.4 Mbps e taxa de transmissão média de 300 a 500 Kbps. Opera em 800 e 1900 MHz. CDMA 1xEV-DV (Evolution, Data and Voice): É a segunda etapa na evolução do CDMA 1xEV, onde uma mesma portadora pode ser utilizada para voz e dados. Na primeira, o 1xEV-DO como já vimos, uma portadora de 1.25 MHZ é 65

4 dedicada apenas para dados. Teoricamente, essa tecnologia utilizando as 2 portadoras, teria uma velocidade máxima de 4.8 Mbps. Esta tecnologia foi descontinuada pela Qualcomm, durante o seu desenvolvimento. HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) / HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): O HSDPA/HSUPA permite que as pessoas enviem e recebam s com grandes anexos, joguem interativamente em tempo real, recebam e enviem imagens e vídeos de alta resolução, façam download de conteúdos de vídeo e de música ou permaneçam conectados sem fio a seus PCs no escritório usando o mesmo dispositivo móvel. O termo HSDPA refere-se à velocidade com a qual as pessoas podem receber arquivos de dados, o downlink. O termo HSUPA refere-se à velocidade com a qual as pessoas podem enviar arquivos de dados, o uplink. Resumindo: o HSDPA seria um EDGE do UMTS. A NTT Docomo está, atualmente, desenvolvendo o Super 3G (chamado de HSOPA) com velocidades de até 250Mbps. Alguns especialistas a consideram como uma futura tecnologia 4G. EVOLUÇÃO DO SISTEMA DE TELEFONIA CELULAR Era uma vez alguns engenheiros que resolveram mudar o rumo da história. Pensando em uma maneira de tornar a comunicação mais eficiente e fácil, eles tiveram a brilhante ideia de criar um sistema que fosse capaz de efetuar a comunicação entre telefones sem fio. A ideia não era nada ruim, porém a tecnologia da época não ajudava muito. Tudo começou no ano de 1947, contudo as ideias não foram muito além da teoria e de pouca prática. A real história do telefone celular, também conhecido como telefone móvel, começou em 1973, quando foi efetuada a primeira chamada de um telefone celular para um telefone fixo. Foi a partir de abril de 1973 que todas as teorias comprovaram que o celular funcionava perfeitamente, e que a rede de telefonia celular sugerida em 1947 foi projetada de maneira correta. Este foi um momento não muito conhecido, mas certamente foi um fato marcado para sempre e que mudou totalmente a história do mundo. OS PRIMEIROS APARELHOS Várias fabricantes fizeram testes entre os anos de 1947 e 1973, contudo a primeira empresa que mostrou um aparelho funcionando foi a Motorola. O nome do aparelho era DynaTAC e não estava a venda ao público, pois se tratava de um protótipo. O primeiro modelo que foi liberado comercialmente nos Estados Unidos (alguns outros países já haviam recebido aparelhos de outras marcas) foi o Motorola DynaTAC 8000x, isso ainda no ano de 1983, ou seja, dez anos após o primeiro teste realizado. A primeira geração da telefonia celular se iniciava com celulares não tão portáteis, tanto que a maioria era desenvolvida para instalação em carros e pesava em média 1kg e tinha dimensões absurdas de quase 30 centímetros de altura. Claro, isso era apenas o começo, sendo que a tendência era a redução no tamanho físico e o aumento de funções. O preço dos celulares evidentemente era astronômico, até porque, nem todo mundo tinha um carro para poder carregar esses aparelhos gigantescos. SHORT MESSAGE SERVICE (SMS) Um recurso indispensável para muitas pessoas é o serviço de mensagem de texto (SMS). Poucos sabem, mas a primeira mensagem de texto foi enviada no ano de 1993, através de uma operadora da Finlândia. Aqui no Brasil demorou muito para essa tecnologia chegar, afinal, as operadoras brasileiras ainda estavam pensando em instalar telefones fixos para os seus clientes. As mensagens de texto não eram muito utilizadas na época, porque eram limitadas a poucos caracteres e não permitiam a utilização de acentos ou caracteres especiais. Além disso, era difícil você poder utilizar o serviço de SMS, porque era necessário que, além do seu celular, o do destinatário fosse compatível com a tecnologia. Os celulares capazes de enviar mensagens de texto geralmente vinham equipados com um teclado alfanumérico, afinal, o aparelho deveria compreender letras além de números. 66

5 DIVERSIFICAÇÃO DE RECURSOS Os celulares traziam campainhas um tanto irritantes, entretanto com o avanço da tecnologia nas operadoras e nos aparelhos, os ringtones monofônicos e polifônicos personalizados começaram a aparecer, fator que fez as pessoas gastarem quantias consideráveis de dinheiro só para ter o hino do querido time como toque. Ainda hoje existem diversos serviços que oferecem ringtones em troca de alguns centavos de reais. Contudo, por um longo tempo, foi um modelo de negócio adotado pelas operadoras de telefonia celular e por diversas pequenas empresas. DISPLAYS COLORIDOS Sem dúvida a telefonia celular era o máximo para os consumidores, mas ainda faltava algo para que o celular ficasse completo: as cores. Os aparelhos com dispositivos monocromáticos simplesmente não transmitiam tudo o que nossos olhos podiam perceber. Logo as fabricantes introduziram visores com escalas de cinza, recurso que permitia distinguir imagens. Apesar disso, ninguém estava satisfeito, porque tudo parecia muito irreal. Quando apareceu o primeiro celular com quatro mil cores, as pessoas pensavam que estávamos chegando no limite da tecnologia, pois parecia ser uma tecnologia incrivelmente avançada para um aparelho tão pequeno. Não demorou muito para que os aparelhos ganhassem displays de incríveis 64 mil cores e logo apareceram os visores com até 256 mil cores. Obviamente, a evolução não parou e hoje os aparelhos possuem 16 milhões de cores, um recurso que é fundamental em aparelhos de alta resolução. MENSAGENS MULTIMÍDIA E INTERNET Com a possibilidade de visualizar imagens coloridas, não demorou nada para que os celulares ganhassem o recurso das mensagens multimídia, famosas MMS. As mensagens multimídia, a princípio, seriam úteis para enviar imagens para outros contatos, contudo, com a evolução do serviço, a MMS tornou-se um serviço que suporta até o envio de vídeos, é quase como enviar um . O que todos queriam, finalmente estava disponível nos celulares: a Internet. Evidentemente, a Internet que era acessada através de um celular não era nada parecida com aquela que as pessoas utilizavam nos computadores, no entanto, isso deveria evoluir muito em breve. Era necessário que os portais criassem páginas próprias para celular (as chamadas páginas WAP), com conteúdo reduzido e poucos detalhes. CÂMERA PARA IMAGENS E VÍDEO A implementação de uma câmera em um celular foi algo bastante revolucionário, mas até hoje é difícil encontrar algum aparelho que traga uma câmera de boa qualidade, ou pelo menos, que consiga resultados aceitáveis em qualquer situação. Na verdade, é bem óbvio que os celulares não tragam câmeras profissionais, afinal, não há lógica em um aparelho que tem como função principal a comunicação, possuir uma câmera melhor do que as comuns. Os fabricantes vêm introduzindo tecnologia de ponta nos últimos aparelhos, tanto que alguns modelos já são capazes de gravar vídeo com resolução em alta definição (HD) e com uma taxa de quadros aceitável (30 fps). MP3 PLAYERS Hoje em dia é comum os celulares possuírem suporte a reprodução de arquivos MP3, contudo, um dia isso já foi um grande luxo. Havia uma época em que esses arquivos nem existiam e as fabricantes de aparelho já cogitavam a ideia de incluir o suporte a reprodução de músicas. Demorou a chegar, mas ao que tudo indica, a função MP3 tornou-se um dos maiores atrativos nos celulares, porque simplesmente o consumidor gosta de possuir várias funções em um único aparelho. 67

6 Evidentemente algumas empresas não se restringiram a reprodução de arquivos MP3 e por isso adicionaram suporte à reprodução de outros tipos de arquivos de áudio, como o ACC e o WMA. Claro, também é impossível não lembrar de fabricantes que se deram ao luxo de adicionar equalizador, suporte a listas de reprodução, visualizações e a incrível capacidade de transmitir áudio para dois ou mais fones de ouvido. SMARTPHONES Atualmente o termo telefone celular começa a se tornar algo do passado, porque o assunto da vez são os smartphones. O termo smartphone foi adotado devido à utilização de um sistema operacional nos celulares. Claro que essa capacidade está restrita a um pequeno número de aparelhos, porém, a tendência é que cada vez mais as fabricantes invistam na criação deste tipo de celular. Além do sistema operacional, a maioria dos smartphones traz GPS, câmera de vídeo de alta resolução, internet com banda-larga, captação de sinais de TV, suporte a conexões 3G, WI-FI, Bluetooth, funcionam como players de vídeo e áudio, podem ser usados com programas como Skype e vários outros. Resumindo, são computadores de mão. Os sistemas operacionais dos aparelhos variam muito, porque cada fabricante coloca um sistema diferente. Os principais são: Symbian, Windows Mobile, ios (Apple) e Android (Google). E você, já acessou a Internet do seu smartphone hoje? Até a próxima aula! Referências: Antunes, S. Telefone Celular: Teoria e Prática. Segunda edição. Editora Antenna, De Alencar, M. Telefonia Celular Digital. Segunda edição. Editora Érica, A história da telefonia celular no Brasil. Disponível em: < historia.html>. Acesso em: 15 Jun Telefone Celular. Disponível em: < Acesso em: 15 Jun Portal Anatel. Disponível em: < Acesso em: 15 Jun Telefonia Móvel. Disponível em < Acesso em: 15 Jun