Em Debate Especial: 3G
Publicado: 28/05/2007
3G: Evolução das principais tecnologias
Jonio Foigel
Presidente da Alcatel-Lucent no Brasil
Introdução
No final da década de 90, as redes móveis que estavam sendo lançadas eram conhecidas como sendo a Segunda Geração de Telefonia Celular, ou 2G, cujos padrões mais difundidos são o GSM e o CDMA (IS-95). Estas Tecnologias representaram um considerável avanço em relação aos sistemas analógicos até então em uso, porém continuavam sendo tecnologias desenvolvidas essencialmente para transmissão de voz.
Em seguida, começaram a surgir os primeiros serviços de dados através da rede de telefonia fixa, como o acesso discado à Internet e os serviços de e-mail. À medida que estes serviços foram se tornando populares, surgiu a necessidade de estendê-los, mesmo que precariamente, aos usuários móveis.
Afinal, a proposta inicial da telefonia celular de prover mobilidade aos serviços de voz precisava acompanhar os serviços que estavam se popularizando. Desenvolveram-se então sobre a 2G algumas alternativas de serviços de transmissão de dados (GPRS, EDGE, 1xRTT) que lhe permitiram uma sobrevida sob o nome de 2,5G.
Estes padrões de rede, embora plenamente adequados ao tráfego de voz, já não estão aptos a tratar dados de forma eficiente, impondo severas limitações para o provimento de serviços de dados de alta velocidade, inviabilizando portanto, o lançamento de novas aplicações.
Necessidade de Banda
Muito se fala nas novas tecnologias de comunicação sem fio, que vieram para atender a esta demanda por novos serviços. As mais comentadas atualmente são a denominada Terceira Geração de Telefonia Celular (3G), e o WiMAX (Wireless Interoperability for Microwave Access).
De uma forma resumida, o real benefício para os usuários é transmissão de dados com maior eficiência e capacidade, também chamado de “Acesso Banda Larga”. Entretanto, por que os usuários necessitam disto?
Dois fatores ajudam a compreender esta crescente “fome de banda” global:
A evolução da micro-eletrônica, que possibilitou a massificação e a transformação dos aparelhos celulares em verdadeiros dispositivos multimídia, com integração de recursos de imagem, som e vídeo, com suporte às últimas novidades da informática como fotografia digital, músicas em MP3, jogos e aplicativos de comunicação em tempo real (Instant Messaging – IM). O telefone celular deixou de ser unicamente uma necessidade para tornar-se um ícone de consumo popular. E naturalmente estas funcionalidades avançadas geram tráfego de dados em quantidades substanciais. A explosão da segunda onda da internet, que com as novas aplicações e conteúdos multimídia – música, vídeo, jogos, comunidades virtuais e interatividade – demanda acessos cada vez mais rápidos. Os usuários deixam de ser meros espectadores do conteúdo disponibilizado na rede e passam a ser contribuintes, demandando não somente maior velocidade na comunicação, mas também estar conectados com grande freqüência, se possível permanentemente, e em qualquer local. Isto pode ser comprovado pela recente integração de plataformas móveis existentes com estas novas aplicações. A “dependência” da Rede e suas aplicações cria a necessidade do acesso móvel em banda larga.
A evolução da micro-eletrônica, que possibilitou a massificação e a transformação dos aparelhos celulares em verdadeiros dispositivos multimídia, com integração de recursos de imagem, som e vídeo, com suporte às últimas novidades da informática como fotografia digital, músicas em MP3, jogos e aplicativos de comunicação em tempo real (Instant Messaging – IM). O telefone celular deixou de ser unicamente uma necessidade para tornar-se um ícone de consumo popular. E naturalmente estas funcionalidades avançadas geram tráfego de dados em quantidades substanciais.
A explosão da segunda onda da internet, que com as novas aplicações e conteúdos multimídia – música, vídeo, jogos, comunidades virtuais e interatividade – demanda acessos cada vez mais rápidos. Os usuários deixam de ser meros espectadores do conteúdo disponibilizado na rede e passam a ser contribuintes, demandando não somente maior velocidade na comunicação, mas também estar conectados com grande freqüência, se possível permanentemente, e em qualquer local. Isto pode ser comprovado pela recente integração de plataformas móveis existentes com estas novas aplicações. A “dependência” da Rede e suas aplicações cria a necessidade do acesso móvel em banda larga.
Fatores específicos para cada país podem também alavancar a demanda, como no caso brasileiro, onde existe carência de infra-estrutura para suporte ao acesso banda larga em grande parte do território. As tecnologias atualmente empregadas, como por exemplo, xDSL ou cabo (DOCSIS), estão disponíveis de forma ampla nos grandes centros e mesmo assim, não atendem a toda a população destes locais.
Assim sendo, o emprego de tecnologias de acesso sem fio torna-se especialmente atrativo para expansão dos novos serviços oferecidos. Estes fatores globais explicam a necessidade natural dos usuários por maior velocidade na comunicação de dados com mobilidade, que aliada às particularidades de cada região como exemplificado acima, são geradores de motivação para o desenvolvimento e investimento em redes de acesso sem fio de última geração.
Padronização das Redes de Nova Geração
Historicamente, cada país utiliza o espectro com serviços e tecnologias diferentes, e os fabricantes de equipamentos definem individualmente como desenvolver seus produtos. Com objetivo de eliminar estes obstáculos, a organização ITU (International Telecommunications Union) formulou um plano para definição de freqüências e padrões globais para as tecnologias móveis 3G chamado IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), cujas principais famílias são:
Por sua vez, o IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) definiu os padrões 802.16, dando origem ao WiMAX, em torno do qual se uniram diversas entidades (fabricantes, operadoras, etc.) para fundar o WiMAX Forum, com objetivos similares aos do ITU / 3GPP para o 3G.
Vale ressaltar que há um reconhecimento mundial de que o WiMAX em sua versão 802.16e é também uma tecnologia adequada para redes móveis de acesso em banda larga, tanto que atualmente encontra-se em discussão no ITU a inclusão do WiMAX no IMT-2000.
Tecnologias
No 3G, como sugerido por seus nomes, ambos padrões WCDMA-FDD e CDMA2000 são baseados em tecnologia CDMA (Code Division Multiple Access), em que múltiplos usuários transmitem na mesma portadora mas são distinguidos por seqüências de códigos.
Ambos sistemas são FDD (Frequency Division Duplex), em que a transmissão (uplink) e a recepção (downlink) usam freqüências diferentes. Um par de canais de rádio é sempre necessário para estabelecimento de uma chamada nestas tecnologias.
Apenas para efeito comparativo, o WiMAX em sua versão universal (802.16e – permitindo acesso fixo e móvel) utiliza modulação OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), que é um misto de TDMA (Time Division Multiple Access) e FDMA (Frequency Division Multiple Access).
Por sua vez, a maioria dos sistemas popularmente conhecidos como « 16e » utilizam duplexação TDD (Time Division Duplex), em que transmissão e recepção se dão na mesma frequência, utilizando um único canal de rádio.
Evolução do 3G e WiMAX
Ambos os padrões, 3GPP (WCDMA) e 3GPP2 (CDMA2000), vêm evoluindo continuamente. Em cada revisão (ou Release), novas melhorias são introduzidas, apontando desde já um rumo de desenvolvimento convergente.
Tanto o LTE (Long Term Evolution) do 3GPP quanto o EVDO Rev.C do 3GPP2 utilizarão OFDMA, com arquitetura de rede IP e sistemas irradiantes avançados (suporte a MIMO – Multiple Input Multiple Output) em canais de até 20 MHz. Não por acaso, as mesmas características do WiMAX em sua versão 802.16e.
Como pode ser constatado, a médio prazo a tendência é de convergência entre o que hoje se chama de 3G e WiMAX, não somente em termos de rede quanto de terminais, com a disponibilidade de dispositivos multi-tecnologia (Smartphones), como os atualmente existentes para 2G e Wi-Fi (802.11).
Em termos de eletrônica, o conceito atual de dispor de um modelo de rádio (também chamados transceptores) para cada padrão específico (GSM, CDMA, WiMAX, etc) e para cada faixa de freqüência (900/2100MHz para WCDMA, 850/1900MHz para CDMA2000 e 2500/3500MHz para WiMAX são as principais) mudará substancialmente.
A introdução da tecnologia SDR - Software Defined Radio, que permite que um mesmo transceptor suporte várias tecnologias (desde GSM, passando por WCDMA, até WiMAX) e faixas de freqüências, evitará um aumento do número de equipamentos necessários para atender aos padrões de comunicações móveis, que estão em constante progressão.
Aspectos Regulatórios
Não restam dúvidas de que as novas redes sem fio chegaram para ficar e que, tecnicamente, tudo caminha para um futuro “banda larga”. Porém é fundamental a ação do Governo e da Anatel para disponibilizar as freqüências necessárias (1,9GHZ, 2,1GHZ, 3,5GHZ, etc) para expansão dos serviços e, ao mesmo tempo, criar uma maior oferta aos usuários.
Os aspectos regulatórios devem ser suficientemente ágeis para propiciar a rápida adoção destas novidades, agindo desde a certificação de produtos até a autorização para prestação de quaisquer serviços.
Conclusão
As novas tecnologias baseadas em mobilidade com altas taxas de transmissão de dados modificarão a realidade das telecomunicações, assim como se verificou com a explosão do uso de telefones celulares. O usuário final assumirá outro papel na dinâmica do mercado, deixando de lado uma postura passiva para ditar novas tendências. Ao operador, caberá se preparar para atendê-lo, enquanto o regulador e o governo deverão assegurar condições para o desenvolvimento sadio desta nova realidade.
No Brasil, um estímulo extra é a necessidade premente de eliminar o fosso digital que separa comunidades pelo país, utilizando a tecnologia também para finalidades sociais, integrando cada vez mais a sociedade ao futuro. O Governo Nacional está ciente que tem à sua disposição os meios para tal, como recentes iniciativas do Ministério das Comunicações vêm sinalizando.
Cabe, por sua vez, à Anatel regular este novo mercado, atribuindo as faixas de freqüências necessárias, interagindo com a indústria, assegurando que requisitos de certificação de produtos estejam disponíveis e preparando o caminho para um Brasil convergente, onde não haverá mais distinção entre operadoras fixas e móveis, nem entre STFC (Serviço Telefônico Fixo Comutado) e SMP (Serviço Móvel Pessoal).
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