Seção: Tutoriais Telefonia Celular

 

Banda para Telefonia Celular: Histórico

 

Estados Unidos da América do Norte

 

Os primeiros sistemas de comunicação móvel surgiram no início do século. Os radioamadores, com seu pioneirismo característico, também tiveram papel importante neste ponto, realizando diversas experiências.

 

No início dos anos 20, nos EUA, a polícia equipou os veículos com receptores de rádio na faixa de 2 MHz. Do comando central eram transmitidas ordens via rádio, que eram recebidas por todas as viaturas. Na ordem emitida, estava incluída a tarefa a ser realizada e quem deveria executá-la.

 

Naturalmente, os veículos não tinham sistemas de transmissão para responder ou confirmar a mensagem, o que caracterizava o sistema como simplex. Este foi o precursor dos sistemas de despacho, sendo a base primitiva para todo o desenvolvimento da comunicação móvel da forma como a conhecemos nos dias atuais.

 

Já nessa época existia o consenso que as comunicações teriam que caminhar em direção a freqüências mais elevadas. Nos anos 30 se tornaram comuns as transmissões em HF (ondas curtas) para comunicação móvel e em VHF para enlaces de média/longa distância ponto-a-ponto.

 

A segunda guerra mundial impulsionou o desenvolvimento de sistemas utilizando freqüências ainda mais elevadas. Exemplos disso são os sistemas rádios ponto-a-ponto em faixa de UHF e o surgimento do radar, que alavancou a pesquisa nas faixas de microondas.

 

Com o fim da segunda guerra mundial começaram a aparecer os primeiros esboços do que seriam os sistemas móveis. Na Suécia entrou em operação em 1946 o que talvez tenha sido o primeiro sistema móvel concreto, quando considerado que era conectado ao sistema de telefonia fixa. O sistema foi testado nas viaturas da polícia sueca.

 

No mesmo ano, nos EUA, ocorreu a primeira grande iniciativa, para a época, de desenvolvimento de sistemas móveis, quando os laboratórios Bell deram partida a experimentos na faixa de 150 MHz. Em 1946 a Bell iniciou a operação comercial do seu sistema. A estação radiobase era instalada de forma central na região e operava em altos níveis de potência para poder cobrir a área almejada. A modulação era em AM, de baixo desempenho.

 

Começaram a aparecer outros sistemas, nos quais eram utilizadas basicamente duas bandas: 35 a 44 MHz e em torno de 150 MHz. Todos esses sistemas, no entanto, tinham suas chamadas completadas para a rede pública de telefonia de forma manual (telefonistas). Os sistemas com discagem a partir do terminal somente começaram a aparecer nos anos 50. Também não havia muito sigilo, sendo possível a escuta das ligações por terceiros.

 

Em relação às faixas de operação, o uso de freqüências em HF (ondas curtas) pareceu ser o mais apropriado na época, porém a experiência posterior mostrou que, devido à propagação peculiar nessa faixa, em longas distâncias e principalmente no período noturno, os problemas com conversações indevidamente ouvidas a grandes distâncias e os problemas de interferência em outros sistemas se mostraram incontornáveis.

 

A pesquisa mostrou que a solução do problema estava em dois caminhos: o uso de freqüências mais elevadas e a operação em menores níveis de potência. As freqüências elevadas caracteristicamente não se propagam a grandes distâncias, sendo detectadas apenas em uma área determinada em torno da antena, amenizando consideravelmente desta forma o problema da interferência.

 

A redução nos níveis de potência, no entanto, também contribui para a diminuição do alcance. Isso apontou para a mudança no conceito, até então vigente, de um único ponto para a instalação da estação radiobase. Foi imaginado o conceito de células múltiplas: diversas estações radiobase operando em menores níveis de potências, cada uma cobrindo uma parcela da área original.

 

Um terminal móvel seria identificado por meio da célula em que se encontrava. Estava assim criado o modelo teórico do que viria a ser o padrão da telefonia móvel mundial: os sistemas celulares, que no entanto só teriam implementação somente alguns anos depois.

 

Uma observação importante é que, até aquele momento, todas as soluções eram implementadas exclusivamente com válvulas a vácuo, pois o transistor só viria a ser inventado em 1947 e comercialmente lançado em 1948. Isso condicionava o uso de terminais móveis exclusivamente na forma embarcada, alimentados pelas baterias dos automóveis. O terminal totalmente portátil ainda era um sonho distante.

 

A interligação com os sistemas telefônicos fixos não era automatizada. O número de canais de operação atribuídos era muito limitado. Outra observação importante era o fato dos sistemas serem exclusivamente analógicos. Todas as propostas consistiam de iniciativas localizadas, nenhuma delas tendendo a uma universalização do conceito de telefonia móvel.

 

Esta situação começou a mudar nos anos 60. Em 1964 foi lançado nos EUA o sistema MJ, operando em 150 MHz, que fazia uso mais eficaz dos poucos canais existentes e possibilitava uma economia operacional. O MJ permitia a seleção automática do canal vago, além de permitir a discagem automática para o número desejado.

 

Em 1968 foi proposto um conceito que se aproximou bastante do modelo que seria padrão: diversas pequenas células, cada uma delas com uma estação radiobase operando com baixas potências e um centro inteligente (CCC – Central de Comutação e Controle) controlando a operação de um determinado número de células de uma forma coordenada e realizando as ligações de forma automática entre os usuários e destes para outros sistemas.

 

A inevitável movimentação dos usuários entre as células de uma mesma CCC era gerenciada pelo sistema, conceito conhecido como handoff (ou handover). Quando havia troca de células em que outra CCC era envolvida, o termo adotado foi roaming.

 

Em 1969, passou-se a usar freqüências na faixa de 450 MHz. Os sistemas operando nesta faixa foram denominados MK e incorporavam os refinamentos introduzidos no MJ.

 

O conhecimento acumulado com esses dois sistemas redundou no desenvolvimento de um terceiro sistema, denominado IMTS (Improved Mobile Telephone System), que todavia ainda continuava sofrendo das limitações já conhecidas anteriormente: escassez de canais de RF, limitando sobremaneira a capacidade de atendimento, com pouco mais de 50 canais, e níveis ainda elevados de potência para cobrir células com raios entre 30 e 40 km, portanto sem solução prática para o problema da interferência.

 

No caso de Nova York, o espectro alocado dispunha no máximo de 6 canais para atendimento a 225 usuários. Considerando uma duração média de 2 minutos por chamada, o bloqueio era de cerca de 40%.

 

Em 1974 a FCC (Federal Communication Commission, agência fiscalizadora e reguladora norte-americana para todos os tipos de comunicações eletrônicas e de rádio interestaduais) regulamentou a faixa para telefonia celular, da forma como será vista mais adiante. Com base nessa regulamentação de faixa, os Laboratórios Bell da AT&T iniciaram em 1975 o desenvolvimento daquele que seria o primeiro grande sistema comercial de telefonia móvel: o AMPS (Advanced Mobile Phone System), que implementou na prática todas as propostas inovadoras anteriores, relacionadas com a adoção de operação em células e uso de menores potências operacionais.

 

Em 1978 foi ativado um sistema de testes (trial) em Chicago, objetivando demonstrar as reais possibilidades do sistema AMPS. O AMPS finalmente entrou em operação comercial em 1983, também em Chicago. Em que pese sua interface de RF analógica, hoje obsoleta, o AMPS teve o grande mérito de implementar soluções que consolidaram o padrão de telefonia móvel até hoje empregado. Foi o padrão dominante por um tempo considerável, tendo servido de base para o desenvolvimento de outros sistemas, como o TACS inglês.

 

Estas soluções passaram a ser padrão mundial, e mesmo os sistemas digitalizados que surgiram posteriormente utilizaram a estrutura básica introduzida pelo AMPS. Outra observação importante foi o desenvolvimento dos terminais portáteis, ampliando o conceito anterior que obrigava a comunicação móvel ser operada apenas na forma embarcada.

 

A viabilização de terminais portáteis foi possível graças às conquistas da microeletrônica (circuitos integrados em escala ampla, incorporando uma maior eficiência energética) e o desenvolvimento de baterias recarregáveis com tecnologias mais avançadas.

 

Um passo intermediário foi a utilização dos chamados bag phones, consistindo de uma bolsa ou pequena pasta, com um transceptor de potência média e uma bateria, que era carregada por meio de um acendedor de cigarros do veículo, podendo ser então transportada.

 

Japão

 

Em 1978 o Japão iniciava a operação da telefonia celular com um sistema exclusivo, o Hicap, com canais de 25 kHz de largura. Observar que isso ocorreu no mesmo ano em que, nos EUA, o AMPS ainda estava em operação experimental.

 

Europa

 

Na Europa, cada país desenvolveu seu próprio sistema, todos analógicos, em 450 e 900 MHz. Exemplos: NMT nos países nórdicos, Europa Oriental e Rússia, TACS no Reino Unido, C-450 na Alemanha Ocidental e Portugal, Radiocom 2000 na França e RTMI na Itália.

 

Esses sistemas, em sua maioria, eram tecnicamente incompatíveis entre si. Devido às características específicas do continente europeu (diversos países próximos e de médias/pequenas dimensões), as incompatibilidades logo se fizeram sentir: em viagens em que se cruzam dois ou mais países, coisa comum na Europa, o usuário de um terminal móvel não tinha outra solução senão desligá-lo logo que ultrapassasse a fronteira do país de origem.

 

Em setembro de 1981 entrou em operação comercial a primeira rede de telefonia celular com roaming automático, um sistema NMT, desenvolvido nos países nórdicos. A curiosidade em relação a esse fato é que o primeiro sistema foi lançado na Arábia Saudita, um mês antes da entrada em operação destes sistemas nos próprios países nórdicos.