Perspectivas do desenvolvimento tecnológico para a indústria brasileira de telecomunicações no contexto do PNBL

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1 Perspectivas do desenvolvimento tecnológico para a indústria brasileira de telecomunicações no contexto do PNBL Antonio Carlos Bordeaux Rego, Claudio de Almeida Loural, Marco Antonio Ongarelli, Moacir Giansante, Takashi Tome, Tania Regina Tronco, Aldionso Marques Machado Diretoria de Gestão da Inovação Fundação CPqD Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações Campinas, SP Brasil 20 de outubro de 2011 ARTIGO CPqD Todos os direitos reservados. 1

2 Conteúdo Prefácio Introdução Contextualização Banda larga e o contexto do PNBL A organização do setor de telecomunicações Visão topológica da rede Demanda, oferta e capacidade de P&D Panorama geral da demanda Panorama geral da oferta Capacidade de desenvolvimento tecnológico: indústria nacional Capacidade de desenvolvimento tecnológico: universidades e institutos de P&D Análise de oportunidades: seleção de tecnologias Oportunidades de desenvolvimento tecnológico Comunicações sem fio Comunicações ópticas Comunicação de dados Considerações finais Conclusão Agradecimentos Referências Apêndice: Tecnologias potencialmente relevantes para o mercado brasileiro CPqD Todos os direitos reservados. 2

3 Prefácio O BNDES tem tido um importante papel na modernização das telecomunicações no Brasil. A atuação do Banco, além de propiciar à expansão da rede e a universalização dos serviços, estimula o desenvolvimento industrial e tecnológico brasileiro e incentiva a demanda por equipamentos e sistemas de software desenvolvidos no País. O momento por que passa o setor de telecomunicações é de um novo ciclo de investimentos, bastante marcado pelo aprimoramento tecnológico da infraestrutura das redes, especialmente por conta do advento da comunicação de dados em banda larga. No Brasil, um forte indutor desse processo é o Plano Nacional de Banda Larga, o PNBL. Estima-se que a taxa de investimentos no período de 2010 a 2013 deva girar em torno de R$ 17 bilhões por ano, um montante bastante significativo. Por outro lado, nossa estrutura produtiva no setor é predominantemente importadora, com baixa densidade da cadeia de fornecimento, o que gera déficits comerciais comparáveis ao volume de investimentos. Configura-se, portanto, uma excelente oportunidade para uma ação mais decisiva no sentido de fortalecer o desenvolvimento tecnológico e a produção local de bens de telecomunicações. O Brasil dispõe de instrumentos para agir, como é o caso do FUNTTEL - Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico de Telecomunicações, tendo o BNDES e a FINEP como agentes. Há ainda outras fontes como o FUNTEC, Fundo Tecnológico gerenciado pelo BNDES e o FNDCT Fundo Nacional de Desenvolvimento Tecnológico, gerenciado pela FINEP. Tanto o BNDES quanto a FINEP estão capacitados para atuar ativamente no mercado, dispondo inclusive de linhas estruturadas de financiamento preferencial para o desenvolvimento tecnológico nacional. A principal questão que se coloca, então, é para onde direcionar essas ações: quais são as oportunidades que o Brasil pode aproveitar de modo a ter maiores chances de sucesso? Quais as novas frentes tecnológicas que devem ser perseguidas? Procuramos o CPqD com o desafio de responder a essa pergunta, tendo como foco o segmento de equipamentos de rede. A resposta está consolidada neste relatório que tenho a satisfação de prefaciar. O relatório é o retrato de um estudo que tomou vários meses e que, além do conhecimento técnico e tecnológico da equipe do CPqD, contou com informações coletadas em entrevistas com indústrias nacionais, empresas operadoras, membros da comunidade de ciência e tecnologia e especialistas estrangeiros. Partindo de uma perspectiva tecnológica, o estudo abordou também questões relacionadas à demanda de mercado e à capacitação existente no País. O relatório do CPqD apresenta um amplo painel sobre as tendências tecnológicas das telecomunicações, os pontos fortes e fracos do Brasil e uma série de recomendações que constituem matéria-prima de excelente qualidade para subsidiar a formulação e implementação de ações práticas por parte dos atores envolvidos nas políticas do setor. Ao ler o relatório, fica claro o imperativo do desenvolvimento tecnológico: para o Brasil, não adianta tentar competir com tecnologias maduras, porque elas já têm custo reduzido. Devemos voltar nossa atenção e nossos olhares para o futuro, identificar as trajetórias em evolução ou transição e investir em capacitação e inovação. CPqD Todos os direitos reservados. 3

4 Como bem destacado nas conclusões do trabalho, o êxito de políticas públicas voltadas para o desenvolvimento tecnológico e industrial em áreas dinâmicas, como, por exemplo, a de telecomunicações, depende fortemente de uma coordenação eficaz, e esse é um papel que cabe aos órgãos de governo assumir. Em conclusão, gostaria de deixar registrado aqui o meu agradecimento à equipe do CPqD pelo trabalho realizado, respondendo à altura o desafio que lhes propus. Rio de Janeiro, 18 de outubro de Alan Fischler Chefe do Departamento de Indústrias de Tecnologia de Informação e Comunicação do BNDES CPqD Todos os direitos reservados. 4

5 1 Introdução Este artigo é uma síntese do relatório do trabalho realizado pela Fundação CPqD, por solicitação do Departamento de Tecnologias de Informação e Comunicação do BNDES, com o objetivo de identificar as oportunidades de desenvolvimento tecnológico em telecomunicações com potencial para aumentar a competitividade das indústrias nacionais (BORDEAUX et al., Relatório detalhado, 2011). Tem como foco as tecnologias de rede associadas à comunicação em banda larga, no contexto do Programa Nacional de Banda Larga (PNBL), que inclui, entre seus objetivos, o aumento da autonomia tecnológica e competitividade brasileira 1. O objeto principal do estudo foi o segmento de tecnologia da rede - sistemas, equipamentos e infraestrutura. A abordagem adotada focalizou quatro vertentes: a prospecção tecnológica, a demanda no País, a oferta das empresas nacionais e a capacidade de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) no País. As informações foram coletadas de diferentes formas. A primeira foi a realização de entrevistas semiestruturadas com empresas de tele-equipamentos de capital nacional, prestadoras de serviços de telecomunicações com licença de operação no Brasil e instituições de ciência e tecnologia nacionais (universidades e centros de P&D). A segunda forma de coleta de informações se deu por meio de uma série de apresentações e discussões técnicas com especialistas estrangeiros e brasileiros, que trouxeram visões sobre tendências de médio e longo prazo nas áreas tecnológicas que complementaram o conhecimento da equipe e dos colegas do CPqD consultados. Um estudo extenso e aprofundado sobre as oportunidades tecnológicas tanto em redes quanto em conteúdo estava além do escopo e do prazo disponível para o presente trabalho. Assim, foram focalizadas apenas as tecnologias alinhadas com a prioridade inicial do PNBL, isto é, tecnologias de rede com características para suportar aplicações de voz, dados e vídeo. 2 Contextualização 2.1 Banda larga e o contexto do PNBL A definição de banda larga não é consensual. Embora a União Internacional de Telecomunicações (UIT) defina tecnicamente banda larga como as transmissões acima de 1,5 a 2 Mbit/s (UIT, 1997), outras definições são adotadas por diferentes países e organizações internacionais. Isto reflete a rápida evolução dos serviços e das aplicações que requerem cada vez mais o suporte de uma banda passante mais elevada. Assim, dificulta-se a manutenção de uma definição estável para a taxa limiar da banda larga. No Brasil, o documento-base do PNBL (CGPID, 2010) adotou uma conceituação propositadamente fluida para o acesso em banda larga: O acesso em banda larga é caracterizado pela disponibilização de infraestrutura de telecomunicações que possibilite tráfego de informações contínuo, ininterrupto e com capacidade suficiente para as aplicações de dados, voz e vídeo mais comuns ou socialmente relevantes. O conceito é definido pelo conjunto de aplicações disponíveis num dado instante, independentemente das tecnologias utilizadas para suportá-las. Assim, do ponto de vista da infraestrutura de redes, o conceito do PNBL é dinâmico e, indiretamente, estimula o desenvolvimento de tecnologias cujo desempenho seja sempre crescente de modo a suportar novas aplicações. 1 BRASIL. Decreto nº 7.175, de 12 de maio de Diário Oficial da União, Brasília, 13 de maio de 2010, Seção 1, p. 03. CPqD Todos os direitos reservados. 5

6 O mesmo documento-base citado estabelece, ainda, como foco inicial do PNBL a disponibilidade de infraestrutura e o desenho de uma política produtiva e tecnológica compatível. Por outro lado, o programa prevê sua continuidade mediante novos focos em conteúdos, aplicações e serviços. Esse desdobramento é consistente com a definição mencionada anteriormente e serve como balizador de futuras demandas tecnológicas. 2.2 A organização do setor de telecomunicações A evolução das redes de telecomunicações em direção às redes banda larga é um reflexo do processo de digitalização que vem transformando as telecomunicações nas últimas décadas. Com a desregulamentação do setor, novos atores surgiram nos negócios de telecomunicações, favorecendo a competição e a introdução de novos serviços, o que modificou substancialmente a cadeia de agregação de valor econômico dos produtos de telecomunicações. Nesse novo contexto, Fransman (2001) apresentou um modelo do setor de telecomunicações, organizado em camadas hierarquizadas para explicar as relações surgidas entre os diferentes atores envolvidos. O novo modelo tornou também mais explícita a chamada convergência entre a informática e as telecomunicações no mundo, principalmente em termos de atividade econômica. As camadas abrangem desde equipamentos e sistemas de infraestrutura de redes, domínio tradicional das telecomunicações, até os serviços oferecidos aos clientes e usuários bastante dependentes das tecnologias de informática ou TI (Tecnologia da Informação). Com o objetivo de mapear as tecnologias de telecomunicações emergentes nesse novo desenho do mercado, o grupo de Gestão de Inovação do CPqD propôs uma taxonomia para classificá-las (LOURAL et al., 2006), conforme Figura 1. Essa taxonomia expandiu o conceito de Fransman para incluir os aspectos tecnológicos propriamente ditos, bem como modificou a proposta daquele autor para acomodar algumas peculiaridades tecnológicas que não haviam sido capturadas por ele como, por exemplo, o papel dos terminais no provimento de serviços e aplicações. Cada bloco da taxonomia corresponde a um determinado papel funcional no ambiente de convergência tecnológica. As tecnologias básicas são aquelas empregadas na construção de outros subsistemas e sistemas voltados para aplicações finais de telecomunicação. Referem-se principalmente às áreas de componentes físicos em geral por exemplo, microeletrônica e fotônica e as ferramentas e plataformas de software básico. S e g u r a n ç a Aplicações Plataformas de serviços NGN / conectividade Interface TCP/IP Acesso Transporte com fio / sem fio Tecnologias básicas Terminais & dispositivos LAN / Home net/ PAN Figura 1 Taxonomia das tecnologias de telecomunicações As tecnologias de acesso são aquelas que realizam a conexão física entre o usuário e as redes de telecomunicações, podendo ser sem fio (via rádio) ou com fio (fios de cobre, cabos coaxiais, fibras ópticas, CPqD Todos os direitos reservados. 6

7 etc.). As tecnologias de transporte, por seu turno, são aquelas que permitem transportar as informações (bits) pela rede, normalmente de forma agregada. Incluem as tecnologias de transmissão e os protocolos de transporte propriamente ditos que agregam os sinais. No contexto da convergência tecnológica, os serviços e as redes permanecem bem separados. Os protocolos da família TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) fazem a ligação entre a infraestrutura física da rede e o domínio dos serviços e aplicações, suportando os serviços de conectividade lógica e arquiteturas de suporte a serviços, como, por exemplo, da NGN (Next Generation Network). Após essa camada de transição, estão as tecnologias necessárias para a composição de plataformas de serviços e de aplicações, isto é, conjuntos de recursos integrados de telecomunicações e TI necessários para a oferta de serviços e aplicações interativas de voz, dados e multimídia em redes de telecomunicações 2. Os terminais e dispositivos de comunicação estão cada vez mais próximos do mercado de consumo, inclusive assumindo uma dinâmica mais próxima do mercado de massa do que do mercado profissional. Além disso, cada vez mais sua evolução se vincula à natureza dos serviços e aplicações. A classificação inclui, ainda, um bloco para as tecnologias de redes locais (Local Area Network LAN), redes residenciais (home net) e redes pessoais (Personal Area Network PAN). A dinâmica dessas tecnologias tem mais semelhanças com a tecnologia de terminais (custo mais baixo, relação com aplicações, entre outras) do que com as tecnologias de acesso ou de rede. Já as tecnologias de segurança, que asseguram a identificação e autenticação dos usuários bem como a integridade e a confidencialidade das informações trocadas, perpassam as várias camadas da taxonomia. Um estudo extenso e aprofundado sobre as oportunidades tecnológicas em todas as camadas da taxonomia estava além do escopo e do prazo disponível para o presente trabalho. Assim, foram focalizadas apenas as tecnologias empregadas nos sistemas e equipamentos que compõem a camada de rede dos sistemas de telecomunicações e que foram destacados na cor vermelha na taxonomia, conforme Figura 1 camada lógica da rede IP; camada de transporte da rede; camada de acesso à rede, com fio ou sem fio. 2.3 Visão topológica da rede Uma vez circunscrito o foco do trabalho, para seu melhor entendimento é conveniente fazer uma breve descrição de como as redes banda larga se estruturam hierarquicamente. A Figura 2 ilustra essa topologia de forma pictórica. A interligação das redes de acesso ao backbone pode ser feita por meio das redes metropolitanas (Metro) ou diretamente pela infraestrutura de backhaul. As redes de acesso podem ser com fio ou sem fio, conforme Figura 2. Essa arquitetura topológica reflete duas perspectivas sobre as redes de banda larga. A primeira é técnica: trata-se de classificar ou hierarquizar os diferentes níveis ou domínios da rede de telecomunicação, uma vez que cada um desses níveis possui características próprias de tráfego e de interfaces que impõem importantes requisitos sobre os equipamentos. A segunda perspectiva é mercadológica: as operadoras de telecomunicações costumam segmentar suas aquisições de equipamentos sob a mesma visão, seja por razões técnicas, conforme comentado anteriormente, ou por razões econômicas, já que cada nível possui diferentes volumes de demanda e, consequentemente, de preço. Equipamentos terminais (Customer Premises Equipment CPE) para a rede de acesso, por exemplo, são demandados em grande volume, com requisitos de desempenho menos exigentes (por exemplo, taxas de 1 a 10 Mbit/s) e preço unitário relativamente baixo. Equipamentos de núcleo de rede, ao contrário, são demandados em menor volume, têm desempenho elevado (taxas de 1 a 10 Gbit/s), porém, costumam apresentar preço unitário elevado. 2 As tecnologias de aplicação confundem-se, muitas vezes, com as próprias tecnologias de serviços, em função da arquitetura empregada nas plataformas de serviços. CPqD Todos os direitos reservados. 7

8 Não obstante essa segmentação, no que diz respeito às tecnologias envolvidas, é possível agregar os diferentes equipamentos em grandes "famílias" que se baseiam em princípios ou conceitos comuns comunicações ópticas ou comunicações sem fio, por exemplo, que serão tratadas mais adiante, especialmente na Seção 5. Internet Borda Backbone Núcleo Metro / Backhaul Acesso Borda Figura 2 Topologia de referência de redes banda larga 3 Demanda, oferta e capacidade de P&D Esta seção trata do cenário brasileiro por meio de uma síntese dos levantamentos de campo. Pelo lado da demanda, os levantamentos foram feitos junto às concessionárias de serviços de telecomunicações e a pequenos provedores de Internet. Pelo lado da oferta, as informações foram colhidas das principais empresas nacionais que atuam no mercado de equipamentos de rede. Por sua vez, as informações relativas à capacidade de P&D foram levantadas junto às empresas entrevistadas e às universidades e aos institutos de P&D visitados. Para o levantamento das informações, foram visitadas: a) nove empresas fabricantes, selecionadas em função de seu histórico de desenvolvimento tecnológico e de sua participação no mercado brasileiro; b) três prestadoras de serviços de telecomunicações e uma associação de pequenos provedores de acesso à Internet (Internet Service Providers ISPs); c) cinco grupos de pesquisa universitários e dois institutos de P&D (incluindo o próprio CPqD), selecionados por sua atuação ativa na transferência de resultados para a indústria nacional. 3.1 Panorama geral da demanda As concessionárias prestadoras de serviços de telecomunicações são as maiores demandantes de equipamentos de telecomunicações no País. Como regra geral, elas têm como visão de futuro um cenário de redes totalmente digitalizadas, operando no modo pacote e baseadas no protocolo IP (Internet Protocol). CPqD Todos os direitos reservados. 8

9 Contudo, a migração para as novas tecnologias é gradual, uma vez que o investimento para fazer essa transformação é muito alto. A troca de tecnologia tende a ocorrer somente quando os custos de operação da tecnologia anterior se tornam excessivos. O timing dessa transição não é uniforme. Assim, a demanda das concessionárias por equipamentos de telecomunicações ainda é, atualmente, um misto de equipamentos baseados em tecnologias maduras, como por exemplo, SDH (Synchronous Digital Hierarchy), com outros de tecnologias mais novas e até emergentes, para implantação nos próximos anos, como, por exemplo, OTN (Optical Transport Network). Contudo, é inevitável que as futuras contratações procurem atender ao cenário descrito na Seção 2, permitindo a oferta de banda larga aos assinantes sem distinção entre a rede fixa e a móvel, oferecendo aplicações simultâneas de voz, dados e vídeo sobre essas redes. De fato, a observação histórica sobre a demanda brasileira por equipamentos de rede é a de que ela segue qualitativamente a demanda dos mercados mais desenvolvidos com certo atraso, devido às características socioeconômicas do Brasil. No entanto, o barateamento da tecnologia, as políticas de incentivo à oferta de serviços de telecomunicações e o aumento do padrão de vida e de renda da população brasileira devem diminuir o hiato temporal para a introdução de novas tecnologias. Como aconteceu no resto do mundo, o setor de telecomunicações no Brasil vem passando por um processo de consolidação empresarial que reduziu o número de grupos compradores; grupos nos quais o capital estrangeiro tem posição dominante ou participação significativa. Nesses grupos, a política de aquisições tem um âmbito global (global sourcing) e é frequentemente definida por suas matrizes, resultando em acordos de fornecimento entre a empresa operadora e os fabricantes de equipamento que transcendem as fronteiras de cada país em que os grupos operam. As economias de escala obtidas nesses acordos globais dificultam muito a entrada de fornecedores novos e locais no mercado de equipamentos de primeira linha. Porém, isso não significa que não existam oportunidades para as empresas nacionais junto às grandes prestadoras. Estas realizam compras de produtos e serviços locais em função tanto de custos competitivos quanto de especificidades do mercado brasileiro, facilidade de customizações, proximidade do fornecimento e existência de suporte local fatores de grande peso para a venda dos produtos dos fabricantes nacionais. É interessante observar a questão do segmento dos pequenos provedores de Internet (ISPs). Essas empresas procuram, atualmente, construir suas próprias infraestruturas de redes, especialmente onde não há interesse por parte das grandes operadoras. Em função de seu pequeno porte, elas se unem em associações ou em empresas vinculadas e obtêm, assim, maior poder de barganha na aquisição de equipamentos no atacado, se apropriando dos ganhos de escala e das vantagens nos preços praticados. Suas prioridades estão voltadas para soluções de baixo custo, sem distinção de produtos nacionais ou importados. Todavia, a ênfase no baixo custo normalmente favorece fornecedores estrangeiros em particular os asiáticos, reconhecidamente fortes nesse quesito. Cabe uma nota sobre a demanda do setor governamental. A reativação da TELEBRÁS reintroduziu um ator de peso no mercado. No segundo semestre de 2010, a TELEBRÁS promoveu uma série de editais de compra de equipamentos de rede, alguns dos quais vencidos por empresas nacionais (Padtec e Datacom), que ofereceram produtos com tecnologia própria no estado da arte em suas respectivas áreas de atuação com preços bastante competitivos. Um ator público demandante de produtos de conteúdo tecnológico pode certamente modificar o cenário do mercado brasileiro. Paralelamente, o governo federal introduziu o poder de compra do Estado como mecanismo de apoio à inovação por meio da Medida Provisória n o 495, transformada na Lei n o /2010. Esse instrumento legal estabelece preferência nas licitações públicas para produtos e serviços produzidos no País com desenvolvimento de tecnologia nacional. Nas compras de produtos com tecnologia comprovadamente desenvolvida no Brasil, admite-se um valor de até 25% a mais do que o do preço mais baixo, desde que estudos justifiquem benefícios em termos de geração de emprego e renda, de arrecadação de tributos e de inovação e desenvolvimento tecnológicos realizados no Brasil. CPqD Todos os direitos reservados. 9

10 No entanto, apesar do incentivo do governo à tecnologia nacional por meio de seu poder de compra, devese ressaltar que o desempenho técnico dos equipamentos de infraestrutura de rede deve se pautar pelas referências do mercado global, sem o que não haverá condições de sustentação do nível tecnológico e da participação no mercado brasileiro das empresas nacionais. 3.2 Panorama geral da oferta O Brasil possui cerca de uma dúzia de empresas ativas no fornecimento de equipamentos de rede de telecomunicações com conteúdo tecnológico desenvolvido no País. Do ponto de vista geográfico, o levantamento de campo realizado no presente estudo constatou que a indústria está concentrada nos Estados de São Paulo (capital e região de Campinas) e do Rio Grande do Sul (capital e região metropolitana). Do ponto de vista econômico, essas empresas podem ser divididas em dois grandes grupos: empresas de menor porte, com faturamento anual na faixa de R$ 50 milhões; e empresas de maior porte, com faturamento acima de R$ 200 milhões por ano. Os principais clientes dos fornecedores nacionais são as operadoras de telefonia fixa, representando mais de 80% do seu faturamento. A exportação é pequena e voltada para mercados emergentes na América Latina, África e Ásia. O volume de produção local e a capacidade de investimentos não facilitam o posicionamento como alternativa de fornecedor global para as matrizes das operadoras internacionais que atuam no Brasil. Visto como um todo, o portfólio das empresas nacionais é uma mistura de produtos desenvolvidos no Brasil e de produtos licenciados ou simplesmente importados. Empresas de menor porte atuam basicamente no segmento de acesso e um pouco na rede Metro. Várias empresas nesse grupo oferecem rádios digitais para o transporte de sinais no backhaul uma oportunidade de mercado, dadas as características do Brasil. Em geral, o portfólio é composto por produtos com tecnologias legadas e novas, cujos níveis de investimento e riscos associados são compatíveis com o porte das empresas. A existência de empresas nesses segmentos com portfólios de produtos bastante similares pode ser explicada pela incerteza da operação e pelo nível de investimento necessário que definem o risco que pode ser assumido pela indústria. Já as empresas de maior porte têm seu portfólio voltado para a rede Metro e para o backbone. Esses segmentos requerem mais desempenho do que baixo custo. Aqui, existe espaço para competição por parte de empresas nacionais e elas oferecem produtos bastante competitivos em termos de desempenho e características. Os desafios tecnológicos são maiores, porém, o retorno também é superior àquele que pode ser obtido no segmento de mercado da rede de acesso. As empresas nacionais atendem majoritariamente ao mercado brasileiro, embora existam incursões em outros países latino-americanos. Quando se analisa a questão pela perspectiva das áreas tecnológicas mais relevantes, selecionadas conforme metodologia descrita na Seção 4, observam-se posições de liderança em comunicações ópticas para redes backbone e Metro (Padtec) e comunicação de dados no segmento Metro Ethernet (Datacom). Na área de comunicações sem fio, ao contrário, não foram identificadas empresas líderes. As duas empresas mencionadas, Padtec e Datacom, além de serem voltadas para segmentos em que o desempenho é um fator de sucesso mais crítico do que os custos dos equipamentos, apresentam um portfólio bastante focalizado. Isso contribui para o êxito de estratégias comerciais e permite, também, desenvolver fortes capacitações técnicas internas das empresas. Algumas empresas fabricantes nacionais fornecem seus equipamentos para operadoras com vínculo internacional, o que atesta a competência tecnológica dessas empresas nacionais. Através do relacionamento comercial e técnico com essas operadoras, elas poderiam alavancar exportações dos mesmos equipamentos para as matrizes ou coligadas estrangeiras de tais operadoras. Contudo, isso não acontece, uma vez que as exportações dessa natureza dependem muito mais da capacidade produtiva e financeira dos fabricantes nacionais como, por exemplo, articulação de CPqD Todos os direitos reservados. 10

11 financiamento para os clientes do que de seu desempenho tecnológico. Por vezes, as exportações dependem também da capacidade do fabricante nacional de prestação de serviços de instalação e manutenção em outros países. 3.3 Capacidade de desenvolvimento tecnológico: indústria nacional A capacidade de desenvolvimento tecnológico das empresas nacionais fornecedoras de equipamentos de redes de telecomunicações não é uniforme, refletindo-se, inclusive, na posição dessas empresas no mercado. Em termos gerais, pode-se dizer que o planejamento tecnológico das empresas nacionais, independentemente de seu porte, contempla um horizonte de curto prazo (dois anos) e visa potencial de vendas com volumes razoáveis, uma vez que as empresas não dispõem de recursos financeiros abundantes. Em princípio, a evolução dos produtos é aderente às necessidades do mercado nacional em termos de janela de oportunidade e volume. Para se compreender de que forma essas indústrias desenvolvem ou obtêm as tecnologias de que necessitam, cabe recapitular os diversos estágios de complexidade tecnológica do processo produtivo de equipamentos de telecomunicações. No nível mais baixo, a empresa simplesmente adquire kits de montagem (Complete Knock-Down CKD) ou licencia um produto ou parte dele, efetuando sua comercialização e cuidando do suporte técnico. Acima desse patamar, a empresa pode gradualmente agregar mais inovações ao produto, adaptando o equipamento semipronto às condições das redes brasileiras. Num terceiro nível, a equipe de engenharia de produto da empresa executa o projeto de placas a partir de reference designs, agregando funções periféricas. Em um nível acima, a empresa desenvolve algoritmos e protocolos com emprego de chips DSP (Digital Signal Processor), ou seja, um desenvolvimento majoritariamente em software. Em seguida, em um quinto nível, realiza o design de circuitos FPGAs (Fiel Programmable Gate Array) incorporando algoritmos complexos e/ou de alta eficiência, e, finalmente, no nível mais alto de capacidade tecnológica, a equipe da empresa é capaz de projetar chips ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) ou implementar design FPGA de algoritmos e funções de camada física, que são os mais críticos. Na prática, as estratégias tecnológicas variam de empresa para empresa e de produto para produto, mesmo dentro de uma mesma empresa. Questões comuns podem ser, por exemplo: o desenvolvimento local de um determinado produto, com ou sem parcerias com institutos de P&D e universidades; ou o licenciamento a partir de empresas estrangeiras, realizando apenas a engenharia de produto (e não P&D) para integração/adaptação no País. Os componentes eletrônicos e insumos de software, como, por exemplo, chip set, reference design, pilhas de protocolos e módulos são adquiridos de fornecedores internacionais, com forte dependência de importação. Existem iniciativas de desenvolvimento de hardware fazendo uso de FPGAs, de forma a diminuir a dependência de insumos externos. Nota-se que nenhuma das empresas chegou ao nível de desenvolvimento de hardware a partir do uso completo de circuitos integrados dedicados (ASICs) em função dos baixos volumes de produção e dos riscos envolvidos. De um modo geral, os desenvolvimentos de engenharia tendem a ser verticalizados, com baixa participação de parceiros tecnológicos ou de terceiros, tanto em nível nacional quanto internacional. Quando a tecnologia não é fruto de licenciamento por parte de empresas estrangeiras, universidades e institutos de P&D são contratados para desenvolvimentos específicos, sem que se caracterize normalmente uma parceria de médio ou longo prazo. Existem algumas iniciativas de empresas maiores na criação de pequenos núcleos de engenharia nas proximidades ou dentro de parques tecnológicos. Existem casos de empresas que se instalam totalmente em parques tecnológicos ligados a institutos de P&D ou universidades para usufruírem o relacionamento com o referido grupo de P&D. No modelo de interação mais simples e usual, a empresa contrata pesquisa e desenvolvimento de protótipos junto a universidades CPqD Todos os direitos reservados. 11

12 e institutos de P&D e, posteriormente, se concentra na engenharia de produto e nos processos industriais, utilizando equipe própria. Nota-se um forte empenho dessas empresas em financiar parte dos seus desenvolvimentos tecnológicos com recursos de fomento a partir de programas da FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos), por meio da participação em editais de subvenção. É consenso entre as empresas pesquisadas que o apoio da FINEP trouxe fôlego em termos financeiros e dividiu o risco para o desenvolvimento de novos produtos. Por sua vez, a Lei do Bem é reconhecida como outro grande avanço, dado que efetivamente traz benefícios para quem investe em inovação ao reduzir, na prática, os custos de desenvolvimento. Entretanto, um problema sério apontado nas entrevistas é a incerteza na liberação de recursos financeiros para os projetos fomentados pelo governo. As empresas manifestam certa insatisfação no caso de projetos executados com universidades e institutos de P&D. A insatisfação está relacionada, principalmente, a problemas no cumprimento de prazos e no nível de qualidade do trabalho, assim como a questões de sigilo industrial. Em geral, visões diferentes sobre os objetivos dos projetos e a presença de culturas gerenciais distintas são pontos de tensão nesses relacionamentos. A incerteza na liberação de recursos do governo também afeta os contratos com universidades e institutos de P&D. Como decorrência dessa incerteza, despesas adicionais são imputadas às empresas, a fim de que os projetos não sejam interrompidos. De um modo geral, as empresas preferem mecanismos de subvenção a mecanismos em que, na qualidade de intervenientes, executem projetos com entidades de P&D. No caso de subvenção, elas podem exercer total controle sobre o processo de desenvolvimento. O fator apontado pelas empresas como mais crítico para sustentar o esforço de desenvolvimento tecnológico é a disponibilidade de pessoal qualificado. A demanda maior é por engenheiros eletrônicos, bacharéis em ciência da computação, engenheiros de computação, tecnólogos e técnicos. Nota-se, com raríssimas exceções, a ausência de demanda explícita por mestres e doutores, o que poderia ser explicado, pelo menos em parte, como consequência de uma limitada complexidade dos projetos de P&D. Em resumo, com raras exceções, as empresas nacionais não conseguem acompanhar de perto a fronteira tecnológica que é estabelecida nos países mais avançados. Assim, elas tendem a ficar à margem das discussões que definem a evolução das tecnologias do setor, distantes de papéis de influência e de liderança em escala global. 3.4 Capacidade de desenvolvimento tecnológico: universidades e institutos de P&D Nas visitas realizadas às universidades selecionadas, observou-se que, embora exista um bom potencial humano e laboratorial nos grupos de pesquisa, nenhum deles possui um domínio de conhecimento abrangente que possibilite estabelecer um claro diferencial competitivo nas tecnologias analisadas. Via de regra, isso envolve um profundo conhecimento tanto dos aspectos teóricos quanto práticos ou experimentais dos problemas e dos fenômenos físicos associados. Adicionalmente, para o domínio tecnológico, é necessário converter esse conhecimento em projetos de engenharia, por exemplo, pelo seu encapsulamento sob a forma de protótipos funcionais de demonstração e, até mesmo, sob a forma de circuitos integrados que implementem a solução encontrada para o problema. As universidades tendem a focalizar seus esforços em problemas pontuais, atacando-os em profundidade, ou apenas por uma dimensão (teoria, experimento ou demonstração experimental), o que se explica por uma questão de vocação e natureza institucional. Os institutos de P&D, por sua vez, tendem a atuar principalmente em desenvolvimento e engenharia, muitas vezes até quase o nível de produto. Os dois modelos de atuação são complementares, mas é necessária uma articulação bem definida para que não se criem lacunas no processo de se atingir o domínio tecnológico. CPqD Todos os direitos reservados. 12

13 Os grupos de pesquisa em universidades e institutos de P&D dedicados às tecnologias associadas ao desenvolvimento da banda larga concentram-se nos Estados do Rio Grande do Sul (capital e região metropolitana) e São Paulo (capital e região de Campinas). Isso se deve à proximidade de indústrias que utilizam os conhecimentos ali gerados. Adicionalmente a esses polos, encontram-se alguns grupos de excelência mais isolados no Rio de Janeiro, Curitiba, Florianópolis e Santa Rita do Sapucaí, para citar alguns casos. Especificamente, no caso das instituições de P&D, as duas únicas instituições que atuam majoritariamente em telecomunicações são o CPqD e a FITec, ambas em Campinas, SP. Em geral, os recursos para a execução dos projetos de P&D são oriundos de fontes governamentais como, por exemplo, FUNTTEL (Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações), FINEP, CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), fundações estaduais de amparo à pesquisa, e de fontes privadas, em consequência dos incentivos da Lei de Informática ou de subcontratações em projetos com recursos de subvenção da FINEP para a indústria. As universidades e os institutos de pesquisa também enfrentam o problema de instabilidade no fluxo de aporte de recursos e, consequentemente, encontram dificuldades para a manutenção das equipes. A evasão de pessoal acaba acarretando perda dos conhecimentos adquiridos. As universidades e os institutos de pesquisa brasileiros possuem um quadro de bons pesquisadores em telecomunicações com grande experiência em projetos e na coordenação de grupos. No entanto, esses profissionais representam um número reduzido quando comparados, por exemplo, aos pesquisadores em ciência e engenharia da computação ou em automação e mecatrônica. Além disso, muitos dos pesquisadores em telecomunicações se encontram em idade próxima à da aposentadoria e a renovação dos quadros é insuficiente. A atualização da infraestrutura laboratorial de muitos grupos de P&D também começa a ficar comprometida. Esse cenário se agrava na medida em que o mercado de trabalho para engenheiros de telecomunicações tem se reduzido, o que implica mais dificuldades para atrair alunos de mestrado e doutorado e alimentar as equipes de projetos de P&D. Em suma, existe um claro desafio institucional a ser superado de articulação entre os diferentes atores empresas, universidades e institutos de P&D. O estabelecimento de boas parcerias deve se traduzir por uma cooperação que mais bem atenda às vocações de cada ator: universidades se encarregando da geração de conhecimento básico e formação de recursos humanos; os institutos de P&D se encarregando da pesquisa aplicada e do desenvolvimento tecnológico e sistêmico com integração de tecnologias; e as empresas com foco na engenharia de produto, no processo de fabricação e na comercialização. Não parece haver receita única para o êxito desse tripé, que pode apresentar grande dependência das lideranças e das culturas dos elementos envolvidos em cada caso. 4 Análise de oportunidades: seleção de tecnologias Conforme já mencionado, o principal objetivo do trabalho foi oferecer uma avaliação das oportunidades tecnológicas em telecomunicações que podem ser aproveitadas pelo Brasil, visando proporcionar às indústrias nacionais um aumento tanto na sua capacitação tecnológica quanto no seu grau de competitividade no mercado. Foi necessário selecionar as oportunidades tecnológicas mais impactantes, tanto no mercado brasileiro quanto global, em um cenário de médio e longo prazo, tendo em vista que os resultados a serem alcançados em programas de P&D só surtem efeito em 3 a 5 anos, ou até mais, quando se leva em conta a colocação de novos equipamentos e sistemas no mercado. Por exemplo, o intervalo entre o relato de experimentos pioneiros e a introdução comercial de sistemas de transmissão óptica WDM (Wavelength Division Multiplexing) tem sido da ordem de 5 a 7 anos. CPqD Todos os direitos reservados. 13

14 Os primeiros levantamentos realizados no trabalho identificaram 15 tecnologias importantes para atender à demanda do mercado brasileiro em curto ou médio prazo. Uma breve apresentação dessas tecnologias se encontra no Apêndice: Tecnologias potencialmente relevantes para o mercado brasileiro. Um aprofundamento extensivo das análises de tendências de evolução e do potencial e da oportunidade do desenvolvimento no País de cada uma delas separadamente consumiria muito tempo e esforço, com resultados práticos duvidosos para os objetivos maiores do presente trabalho. Visando maior eficácia no trabalho e também devido ao pouco tempo disponível, foram usados alguns atributos para selecionar as tecnologias mais importantes, descritos a seguir. a) Ciclo de vida/maturidade da tecnologia O início do ciclo de vida de uma tecnologia, quando ela ainda está imatura, costuma ser uma época de oportunidade para a entrada de novos atores: o conhecimento sobre a tecnologia ainda está em consolidação, o hiato entre os diferentes grupos de P&D não é muito grande, o mercado ainda não tem líderes definidos e é possível alcançar resultados com relativamente pouco investimento. À medida que o conhecimento se consolida e a tecnologia amadurece, aumenta o hiato entre líderes e seguidores, o investimento para alcançar os líderes cresce e o mercado faz escolhas quanto a fornecedores, nem sempre por fatores exclusivamente técnicos. Quando a tecnologia chega ao patamar da maturidade, esses aspectos se tornam mais destacados. Nesse estágio, a escala de produção e consequente baixo preço final são mais importantes para o comprador do que o conteúdo tecnológico em si mesmo. Pode-se afirmar, portanto, que as janelas de oportunidade são mais largas no início do ciclo de vida das tecnologias. b) Intensidade de competição Tecnologias cuja arena de competição é muito intensa são menos atraentes para um novo entrante. Para capturar uma parcela relevante de mercado, ele terá que fazer investimentos significativos em outras frentes que não apenas a do desenvolvimento tecnológico: canais de venda, fortalecimento de marca, suporte técnico, etc. Existe um risco, não pequeno, de esses fatores inviabilizarem o êxito do desenvolvimento ou envolverem recursos muito altos quando comparados aos recursos necessários para o projeto de desenvolvimento. Nessas condições, um entrante que focalize seus esforços na tecnologia precisará apresentar diferenciais tecnológicos expressivos em seus produtos finais, o que conduz à necessidade de superação de barreiras de ordem tecnológica. Outra barreira de entrada ocorre quando os competidores estão no negócio há muito tempo, tendo amadurecido nos aspectos tecnológico e mercadológico e na articulação com as cadeias de suprimento e de comercialização. Aqui, também os investimentos do entrante devem ser enormes para alcançar o desempenho técnico e econômico das empresas estabelecidas. c) Barreiras complementares à tecnologia As empresas costumam defender seus conhecimentos e produtos desenvolvidos por meio de proteção à propriedade intelectual, especialmente, por meio do depósito de patentes. Essa proteção constitui uma barreira legal à entrada de novos atores. Outras barreiras não têm o mesmo caráter legal, mas são igualmente importantes para a decisão de entrar ou não em uma área tecnológica. É o caso da padronização, por exemplo. Do ponto de vista dos novos entrantes, é ideal que a área em questão tenha padrões de jure, abertos e acessíveis, inclusive pela possibilidade de participação direta nos respectivos fóruns de padronização. Tais participações envolvem custos. Assim, padronizações de facto (isto é, domínio de mercado por parte de padrões proprietários) ou custos elevados de acesso aos padrões de jure acabam se tornando barreiras de entrada relevantes. Associações entre fornecedores dentro de uma cadeia de valor podem ser outra forma de erigir barreiras de entrada a certa área tecnológica; por exemplo, dificultando o acesso a componentes-chave para o desenvolvimento de produtos. d) Capacitação nacional existente Da breve discussão anterior, pode-se compreender a importância da existência de competências ou capacitações no País. Deve-se entender a capacitação não apenas em um sentido restrito, de domínio de conhecimentos técnico-científicos, mas também de experiência CPqD Todos os direitos reservados. 14

15 acumulada pela atuação no segmento marketing, comercialização, instalação, operação e manutenção bem como na articulação com instituições de ciência e tecnologia e no envolvimento com outros fornecedores da cadeia de valor. Esse sentido amplo implica, portanto, a facilidade de acesso a novos conhecimentos ou a especialistas na área; a facilidade de acesso a fornecedores de componentes; e a sinergia com outras tecnologias complementares, porém necessárias ao desenvolvimento. Ademais a existência de capacitação no País, implicitamente, faz com que o esforço de P&D necessário para se alcançar um patamar tecnológico competitivo no mercado (catch up) seja menor do que se o País partisse para o desenvolvimento com uma base rasa de competências. e) Impacto futuro nos mercados nacional e global Outro critério considerado na análise foi o impacto esperado pela introdução da tecnologia nos mercados nacional e global. Para que o desenvolvimento local tenha êxito no mercado, a tecnologia decorrente deve atender a uma futura necessidade tanto do mercado brasileiro quanto do mercado mundial. Existem tecnologias cujo retorno econômico do investimento em P&D se dá pela escala dos produtos comercializados. Nesse caso, o foco do desenvolvimento deve ser necessariamente o mercado global. É o caso, por exemplo, das tecnologias de comunicação na rede de acesso, em que os terminais se beneficiam da queda de preço por conta da escala global. Por outro lado, há tecnologias cuja aplicação no contexto específico do Brasil se mostra bastante atraente e o mercado nacional é suficiente para alavancar a indústria. A transposição para outros países, com características semelhantes às brasileiras, deve ser analisada caso a caso. Um exemplo é a utilização de sistemas de comunicação sem fio (Worldwide Interoperability for Microwave Access WiMAX, ou Long Term Evolution LTE) em frequências abaixo de 1 GHz para uso em áreas rurais ou de baixa densidade populacional. À luz dos cinco critérios citados anteriormente, pode-se montar uma matriz para avaliar o potencial das 15 tecnologias identificadas, conforme Tabela 1. Cada tecnologia recebeu uma avaliação por parte dos autores quanto a cada critério. Cada um dos critérios contribui de forma mais ou menos favorável ao desenvolvimento da tecnologia em questão. Assim, os graus de avaliação variaram de "muito favorável" ao desenvolvimento no Brasil (grau 5) até "muito desfavorável" (grau 1). Como o objetivo era determinar aquelas que se destacavam como mais oportunas ou mais promissoras para se empreender um esforço de desenvolvimento no País, a média aritmética das avaliações foi denominada grau de oportunidade. As tecnologias com grau de oportunidade superior a 2,5 foram consideradas as mais promissoras, conforme Tabela 1. Para aprofundamento do estudo, mostrou-se ser mais apropriado reunir essas tecnologias mais promissoras em três grupos. A análise em grupos permitiu melhor exploração das sinergias entre elas. Como o escopo do trabalho era uma análise tecnológica, o agrupamento permitiu também deslocar a perspectiva da rede para a perspectiva da tecnologia ou do grupo de tecnologias. Esse agrupamento representou o ponto de partida para as entrevistas com indústrias, operadoras, universidades e peritos internacionais. CPqD Todos os direitos reservados. 15

16 Segmento de rede Backbone, Metro e Backhaul Tabela 1 Matriz de potencial e oportunidade de P&D para o Brasil 3 Tecnologias Transmissão digital TDM (PDH, SDH, SDH-NG) Comunicações ópticas (WDM, amplif. óptica, OADM, OTN) Maturidade da tecnologia Critérios Intensidade da competição Barreiras complementares à tecnologia Capacitação nacional existente Impacto futuro nos mercados Grau de oportunidade , ,2 Roteamento IP ,8 Sistemas satelitais ,8 Switch Ethernet ,0 Rádio ponto a ponto ,6 Acesso Sistema DSLAM/modem ,4 xdsl Sistema DOCSIS/cable ,4 modem Sistema GPON (fibras ópticas) ,8 Sistemas BWA (sem fio) ,2 Sistema WiMAX (sem fio) ,8 Sistema 3G/HSPA (sem fio) ,0 Sistema LTE (sem fio) ,2 Sistema PLC ,0 Infraestrutura civil da rede ,4 Os grupos resultantes correspondem a três áreas que são críticas para o desenvolvimento da banda larga. Isso reforça o alinhamento do trabalho com o PNBL, ao mesmo tempo em que joga uma luz sobre a evolução do setor, uma vez que a banda larga é requisito indissociável das redes do futuro. As três áreas são: a) comunicações sem fio; b) comunicações ópticas; c) comunicações de dados. Para cada uma delas foi realizada uma avaliação em profundidade quanto aos aspectos de tecnologia, resultando em temas identificados como os mais oportunos para constarem de um programa de 3 Siglas apresentadas na tabela: PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), SDH-NG (Synchronous Digital Hierarchy-Next Generation), OADM (Optical Add/Drop Multiplexing), DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), xdsl (x-digital Subscriber Line), DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification), GPON (Gigabit Passive Optical Network), BWA (Broadband Wireless Access), HSPA (High Speed Packet Access), PLC (Power Line Communications). CPqD Todos os direitos reservados. 16

17 desenvolvimento tecnológico brasileiro. Uma vez que a exposição extensa da avaliação realizada está além do escopo deste artigo, um resumo é apresentado na Seção 5, a seguir. 5 Oportunidades de desenvolvimento tecnológico O documento-base do PNBL destaca a oportunidade ímpar que o programa representa para a recuperação da indústria brasileira de telecomunicações (CGPID, 2010). A discussão e as conclusões desta seção servem como importante subsídio para as estratégias do programa no que se refere à pesquisa, ao desenvolvimento tecnológico e à formação de recursos humanos, uma vez que visa apontar, em nível mais profundo, quais são objetivamente os temas mais merecedores de atenção para que o Brasil possa ter uma indústria de telecomunicações tecnologicamente competitiva. Cada uma das três áreas comunicações sem fio, comunicações ópticas e comunicação de dados será analisada numa subseção separada. 5.1 Comunicações sem fio A área de comunicações sem fio é a área tecnológica de telecomunicações com maior variedade de aplicações, desde enlaces de micro-ondas, com vários quilômetros, até a comunicação a curtíssima distância, menos de 1 metro, para transmissão de informações entre instrumentos e aparelhos eletroeletrônicos. Configura-se, portanto, como mercado em grande expansão, inúmeras possibilidades e uma dinâmica muito inovadora, com a presença de diversas empresas nacionais de pequeno/médio portes atuando em nichos específicos e com espaço para o surgimento de novos entrantes. É uma área tecnológica importante para todos os segmentos das redes de telecomunicações, embora o destaque seja ainda maior no segmento de acesso. A comunicação sem fio pode proporcionar mobilidade, que é um vetor de desenvolvimento tecnológico claramente identificado. Além disso, requer uma infraestrutura física mais simples e flexível do que aquelas de cabos de cobre, coaxiais e de fibra óptica, o que lhe propicia uma grande vantagem no caso de expansão de novas redes. Ao longo do tempo, a evolução tecnológica dos sistemas de comunicações sem fio tem sido norteada por diversos motivadores. Pode-se enumerar, principalmente, o uso mais eficiente do espectro (bit/s/hz); maior capacidade ou taxa de bits por canal; maior densidade de usuários por unidade de área; melhor cobertura, isto é, alcance e robustez do sinal; miniaturização da eletrônica, tanto do terminal do assinante quanto da estação-radiobase; e, mais recentemente, a busca por menor consumo de energia. Assim, a área de comunicações sem fio apresenta amplas perspectivas do ponto de vista de novos produtos e tecnologias. Essas tecnologias, no caso dos sistemas que estão na fronteira do conhecimento, são complexas, representando uma barreira de entrada a competidores. Mas, exatamente por esse motivo, representam também uma excelente oportunidade mercadológica. Um exemplo dos desafios tecnológicos existentes, e cuja superação traz importantes consequências econômicas, é o aumento da eficiência espectral nos sistemas celulares. Nos últimos 20 anos, a eficiência espectral (isto é, a quantidade de bits que pode ser transmitida em uma unidade de frequência) evoluiu, na prática, menos de uma ordem de grandeza. No padrão LTE, em fase de implementação, a eficiência é pouco mais do que 10 vezes aquela do padrão GSM (Global System for Mobile Communications). Para que se atinja o limite teórico previsto, contudo, ainda existe mais uma ordem de grandeza a ser superada, conforme Figura 3. Se for possível atingir a eficiência prevista, o custo para fornecer uma banda passante da ordem de 100 Mbit/s por setor cai significativamente, especialmente o custo do espectro conforme Figura 3, no caso das licenças no cenário europeu. Considerando o cenário industrial, em que os padrões e as empresas fornecedoras atuam em escala mundial, visualizam-se diferentes formas de inserção do parque produtivo brasileiro nesse cenário. A CPqD Todos os direitos reservados. 17

18 primeira consiste na geração de tecnologia e produtos adequados à realidade brasileira (soluções de nicho, com horizonte de curto e de médio prazos) como, por exemplo, rádios para atendimento de áreas rurais e comunidades carentes e que possam ser exportados a outros países com condições semelhantes à nossa. Incluem-se nesta alternativa sistemas de radioenlace ponto a ponto em patamar superior a 1 Gbit/s e o desenvolvimento de sistemas WiMAX e ou LTE Release 8 nas faixas VHF/UHF (Very High Frequency/Ultra High Frequency) para aplicações rurais e cidades digitais, com CPEs integrando redes Wi-Fi Mesh/Ad Hoc (Wireless Fidelity) Custo da licença: ~ 100 / Hz Para fornecer 100 Mb/s/setor: - GSM: 1 GHz 1 trilhão - LTE: 100 MHz 100 bilhões - Teoria: 10 MHz 10bilhões Eficiência espectral (bit/s/hz/setor) ,1 0,3 0,5 Hiato a ser superado 1,6 GSM EDGE HSPA LTE EASY-C Teoria 3 20 anos de engenharia + 20 anos? Figura 3 Evolução da eficiência espectral (bit/hz/setor) e custo do espectro para oferecer banda larga à taxa de 100 Mbit/s por setor da célula. Fonte: G. Fettweis, (Comunicação particular. Elaboração dos autores) A segunda alternativa consiste na produção de partes, módulos ou subsistemas (soluções de partes, com horizonte de médio e longo prazos) que possam ser integrados aos sistemas dominantes como a 4ª geração de comunicações móveis (4G). Um exemplo são as antenas inteligentes com múltiplos feixes (Multiple Input/Multiple Output MIMO) para aplicações em LTE, WiMAX, femtocélulas e rádios ponto a ponto. Essa perspectiva de mais longo prazo abre uma oportunidade importante. A tecnologia 4G, e seguintes, deverá ser baseada num conjunto de padrões atualmente em elaboração e designado como LTE-A (Long Term Evolution Advanced). Devido à importância da tecnologia celular e sua aplicabilidade para um grande conjunto de aplicações, o Brasil, se desejar desempenhar um papel importante no cenário de telecomunicações, deverá dominar essa tecnologia, aplicando grandes esforços em pesquisa e desenvolvimento em sistemas de comunicações sem fio para o mercado de comunicação móvel celular. Explorar as oportunidades mencionadas anteriormente implica a necessidade de dominar tecnologias básicas, como, por exemplo, o projeto de circuitos integrados (CI) de grande complexidade e o desenvolvimento e a implementação de vários algoritmos e protocolos. A competência em projeto de chipsets ASIC para rádios de alto desempenho é de vital importância, seja para obter diferencial competitivo, seja porque, na fronteira do estado da arte, tais chips não estão disponíveis. Devido à complexidade dos processamentos envolvidos em uma atividade de transmissão/recepção, também será necessário o emprego de chips com múltiplos processadores internos, o que, por sua vez, requer o desenvolvimento de técnicas para a otimização desse tipo de circuitos. O projeto desses tipos de CI encontra diversas dificuldades técnicas, cuja superação é sinônimo de interessantes oportunidades para inserção no mercado global de comunicações sem fio. CPqD Todos os direitos reservados. 18

19 Em outra vertente, o aumento de taxa de dados e de usuários nas áreas de cobertura das células, a redução do tamanho das células (femtocélulas), a disputa por espectro além de pressões mais gerais sobre a tecnologia como, por exemplo, a redução de consumo de energia tanto em terminais quanto em estações (Estações-Radiobase ERBs; e femtoerbs) deverá exigir um grande esforço na área de algoritmos e protocolos de comunicação eficientes, abrindo-se, assim, outra excelente oportunidade para os próximos anos em comunicações sem fio. Adicionalmente aos temas apontados, cabe mencionar dois outros que os autores consideraram como oportunos para o Brasil. O primeiro é trata de rádios cognitivos; o segundo, da comunicação sem fio entre máquinas (Machine-to-Machine M2M). O rádio cognitivo é baseado em duas premissas. A primeira é a de que o espectro, observado em suas diversas dimensões frequência, tempo, espaço, diagramas de irradiação das antenas, códigos, etc. apresenta ociosidade. A segunda premissa é a de que o desenvolvimento dos rádios baseados em software (Software-Defined Radio SDR) permitiria agregar inteligência aos receptores, de modo a aproveitar as lacunas proporcionadas pela ociosidade, por meio de um mecanismo de comunicação oportunista. Essa comunicação pode ser utilizada para qualquer finalidade, por exemplo, acesso à Internet. Contudo, o rádio cognitivo representa mais do que uma forma de comunicação oportunista. O receptor apresentará inteligência suficiente para identificar os serviços disponíveis em uma dada localidade prestados por diferentes provedores, como, por exemplo, operadoras de SMP (Serviço Móvel Pessoal), provedores de acesso ISPs gratuito (Wi-Fi) e pago, etc. e, a partir do perfil do usuário ou do tipo de serviço demandado naquele momento, estabelecer uma conexão, fazendo uso de janelas livres no tempoespaço. A comunicação entre máquinas ou objetos (M2M) faz parte de um cenário conhecido como "Internet de Objetos" ou "Internet das Coisas" (Internet of Things), no qual trilhões de objetos ou máquinas estabeleceriam comunicação entre si, independentemente de alguma ação humana direta sobre eles. Esse cenário tem origem com a difusão do uso de chips RFID (Radio-Frequency Identification). Inicialmente concebido como uma etiqueta inteligente, o RFID ganhou rapidamente atenção do mercado de logística e de outros setores econômicos. Paralelamente a isso, o barateamento da microeletrônica e dos dispositivos micromecânicos criou um novo horizonte, o das redes de sensores, no qual um grande número de sensores distribuídos poderia ser empregado para coletar dados de diversos tipos em grande quantidade. Microatuadores poderiam igualmente estar conectados a essas redes. Para evitar o custo de cabeamento, tais redes deverão ser, majoritariamente, sem fio criando um grande volume de tráfego visto que, embora a quantidade de dados por sensor seja pequena, o número de sensores pode ser bastante elevado. Tomando por base o número de objetos que nos rodeiam, diversos pesquisadores estimam que a quantidade de objetos comunicantes ao redor do planeta pode ser da ordem de 7 trilhões, sendo que existem apenas 7 bilhões de pessoas 4. Em outras palavras, o tráfego gerado por essa massa de máquinas inteligentes deverá ser bastante elevado, podendo até mesmo superar o tráfego gerado pelas pessoas. Em suma, considerando-se o cenário industrial, em que os padrões e as empresas fornecedoras atuam, via de regra, em escala mundial, visualizam-se duas formas de inserção do parque produtivo brasileiro nesse cenário. A primeira consiste na geração de tecnologia e produtos adequados à realidade brasileira, explorando nichos, como, por exemplo, o de rádios para atendimento de áreas rurais e comunidades carentes, e que possam ser exportadas a outros países com condições semelhantes à nossa. A segunda 4 A estimativa do número de objetos comunicantes varia de autor para autor. A estimativa citada é de G. Fettweis (comunicação particular, 2010) para o ano Gérald Santucci (The Internet of Things: A window to our future, 2005) estima em 50 bilhões. Independentemente do valor exato, ambos os autores utilizam o mesmo raciocínio: o de que nós, seres humanos, estamos rodeados por uma centena ou um milhar de objetos e que, no futuro, todos esses objetos terão chips que se comunicarão por meio de ondas de rádio. CPqD Todos os direitos reservados. 19

20 alternativa consiste na produção de partes, módulos ou subsistemas que possam ser integrados a produtos de fornecedores em escala global. Essa alternativa requer uma participação direta nos fóruns de discussão dessas tecnologias e o estabelecimento de relações acadêmicas ou técnicas com pesquisadores de outros países, de modo a não apenas identificar as oportunidades, mas também a facilitar a inserção das soluções aqui desenvolvidas. Para os novos projetos, uma mudança de enfoque que se mostra necessária é que, ao contrário do que ocorreu no passado, os sistemas de rádio (mesmo os de uso doméstico) estão cada vez mais integrados às redes de comunicações seja a rede IP, seja a rede telefônica. Assim, os novos rádios não devem ser pensados como sistemas stand-alone, mas, sim, como partes que devem ser integradas a essa rede multifuncional. Em longo prazo, devido à importância da tecnologia celular e seu uso em um grande conjunto de aplicações, o Brasil deve se engajar num esforço de desenvolvimento sistêmico para que venha a ter um papel importante no cenário de telecomunicações. O foco deve ser a geração seguinte da tecnologia celular, a LTE Advanced, que traz significativos desafios tecnológicos e que ainda se encontra em estágio nascente. Em paralelo, SDR/rádio cognitivo e comunicação entre objetos (M2M) representam frentes complementares ao esforço em P&D com foco sistêmico, mas nem por isso menos importantes para que a indústria brasileira tenha uma participação relevante no mercado de telecomunicações. Resumindo as principais tendências e oportunidades para o Brasil: (1) Prioridades principais Pesquisa e desenvolvimento em sistema de comunicação sem fio 4G baseado na especificação do IMT- Advanced (International Mobile Telecommunications). Embora já exista, em nível internacional, um grande número de empresas e instituições atuando em P&D em WiMAX m, LTE e LTE-A, a especificação IMT-Advanced apresenta diversos desafios ainda não equacionados. Além disso, o domínio dessas tecnologias é essencial para que o Brasil tome parte na evolução tecnológica do 4G. A linha de P&D deverá partir do domínio que o País já possui em WiMAX e e LTE para obter o LTE-A. As oportunidades de mercado encontram-se tanto no desenvolvimento de sistemas de baixo custo para mercados como o do PNBL ou da comunicação entre objetos (M2M) quanto no desenvolvimento de componentes ou subsistemas a serem fornecidos para grandes players internacionais. Os principais desafios que se apresentam são aqueles relativos à otimização de uso e de codificação de canal e à camada de controle e distribuição de tráfego, em que existe a necessidade de algoritmos mais eficientes (maior robustez e velocidade). Devem ser investigados, ainda, mecanismos de alocação em faixas de frequência fragmentadas, assim como a implantação de redes heterogêneas empregando nós de baixa potência, como femtocélulas e relays. (1.1) Sistemas voltados para a realidade brasileira Desenvolvimento de sistemas sem fio LTE-A nas faixas VHF/UHF para aplicações rurais e cidades digitais, inclusive CPEs integrando redes Wi-Fi Mesh/Ad Hoc. (1.2) Produção de partes, módulos ou subsistemas do LTE-A A produção de partes, módulos ou subsistemas que possam ser integrados aos sistemas mainstream como o 4G e, no futuro, 5G é outra oportunidade interessante. Essa alternativa requer uma participação direta nos fóruns de discussão dessas tecnologias e o estabelecimento de relações com organizações de outros países, de modo a não apenas identificar as oportunidades, mas também facilitar a inserção das soluções aqui desenvolvidas. CPqD Todos os direitos reservados. 20

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