Seção: Telefonia Celular
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A real história do telefone móvel, também conhecido como celular, começou em 1973, quando foi efetuada a primeira chamada de um telefone móvel 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.
Inicialmente, os sistemas móveis tinham como objetivo alcançar uma grande área de cobertura através de um único transmissor de alta potência, e utilizavam a técnica de acesso conhecida como Frequency Division Multiple Access (FDMA), onde cada usuário era alocado em uma frequência distinta. Embora essa abordagem gerasse uma cobertura muito boa, o número de usuários era limitado. Como exemplo da baixa capacidade, pode-se citar o sistema móvel da Bell em Nova Iorque, em 1970: o sistema suportava um máximo de apenas doze chamadas simultâneas em uma área de mais de dois mil quinhentos e oitenta quilômetros quadrados. Dado o fato de que as agências de regulamentação dos governos não poderiam realizar alocações de espectro na mesma proporção do aumento da demanda de serviços móveis, ficou óbvia a necessidade de reestruturação do sistema de telefonia por rádio para que se obtivesse maior capacidade com as limitações de espectro disponível e, ao mesmo tempo, provendo grandes áreas de cobertura. (AL-SHAHRANI, Abdurrhman; AL-OLYANI, Hammod, 2009).
O conceito celular foi uma grande descoberta na solução do problema de congestionamento espectral e limitação de capacidade de usuários que havia em sistemas de comunicações móveis até então. O Federal Communication Commission (FCC) – órgão americano regulamentador de telecomunicações, em uma regulamentação de 22 de Junho de 1981 definiu o sistema celular como:
Um sistema móvel terrestre de alta capacidade no qual o espectro disponível é dividido em canais que são reservados, em grupos, a células que cobrem determinada área geográfica de serviço. Os canais podem ser reusados em células diferentes na área de serviço. (RODRIGUES, 2000).
As tecnologias de telefonia celular são classificadas em gerações e sua evolução é apresentada na figura 1 a seguir.
Primeira Geração
Com a invenção dos microprocessadores e a concepção da comunicação celular nas décadas de 70 e 80, a primeira geração das comunicações móveis nascia. Estes sistemas eram essencialmente analógicos e utilizavam o FDMA para se comunicar e foi projetado para trafegar somente voz. Os primeiros sistemas desenvolvidos foram o Nordic Mobile Telecomunications (NMT), Advanced Mobile Phone Service (AMPS), Total Access Comunications System (TACS), Extended Total Access Comunications System (ETACS), C450 e o Radicom 2000. (AL-SHAHRANI, Abdurrhman; AL-OLYANI, Hammod, 2009).
De acordo com AL-SHAHRANI e AL-OLYANI (2009) o NMT foi o primeiro sistema celular analógico que começou a ser operado na Escandinávia em 1979. Inicialmente utilizava a banda de 450 MHz e um pouco mais tarde foi nomeado NMT450. Devido a necessidade de mais capacidade, o sistema adotou a banda de 900 MHz e ficou conhecido como NMT900. O AMPS foi introduzido nos EUA em 1978 pelos laboratórios Bell e começou efetivamente a ser operado em 1983 em Chicago. O TACS teve inicio em UK em 1982. Os sistemas celulares conhecidos como C-450 (operava na banda de 450 MHz) e o Radicom 2000 (operava na banda de 200 MHz) foram introduzidos na Alemanha e na França respectivamente em 1985.
Estes sistemas possuíam inúmeros problemas como limitação de capacidade, terminais de usuários grandes e pesados, incompatibilidade entre os sistemas, as interfaces não eram padronizadas, baixa qualidade nas ligações e não havia nenhum tipo de segurança na transmissão das informações. Os principais sistemas desenvolvidos na 1ª geração são comparados na tabela 1 a seguir:
Tabela 1: Sistemas móveis de 1ª geração
Fonte: SILVA, 2010
Segunda geração
Devido a necessidade de padronização para o sistema celular Europeu e a crescente demanda pelo serviço móvel, foi necessário dar início ao desenvolvimento de sistemas digitais. Os sistemas de 2ª geração começaram a ser efetivamente utilizados no início de 1990 e foi impulsionado pelo avanço da tecnologia dos circuitos integrados que permitiram a efetiva utilização da transmissão digital.
Estes sistemas, além de possibilitar uma maior capacidade, ofereciam as seguintes vantagens sobre os analógicos:
Como resultados deste esforço surgiram os sistemas conhecidos como GSM, CT-2 e DECT na Europa, o Time Division Multiple Acess (TDMA, também conhecido como IS-54 e IS-136), o Code Division Multiple Access (CDMA IS-95) nos EUA e o Personal Digital Cellular (PDC) no Japão. (CASTRO, 2009).
A tabela 2 apresenta as principais características de cada tecnologia:
Tabela 2: Sistemas móveis de 2ª geração
Fonte: SILVA, 2010
Geração 2.5
A principal característica destes sistemas foi a possibilidade de solucionar os problemas de capacidade enfrentados pelos sistemas anteriores. Várias tecnologias foram desenvolvidas para este fim como o High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE) e o General Purpose Radio Services (GPRS).
Segundo AL-SHAHRANI e AL-OLYANI (2009) o GPRS permite taxa de dados de 115 Kbps e a utilização de códigos para correção de erros. Esta tecnologia é baseada na comutação por pacotes, o que torna o uso eficiente da largura de banda disponível com taxas de bits variável. É apropriado para serviços que utilizam transmissão por rajadas, devido a sua capacidade de alocar dinamicamente os recursos.
O EDGE representa uma fácil evolução do padrão GSM / GPRS rumo à terceira geração, possibilitando maiores taxas de dados, usando a mesma portadora de 200KHz. As alterações na rede são mínimas, com foco nas características de modulação e na implementação de nova codificação e decodificação do sinal, associadas com adaptações do sinal e envio de redundância de informação que aumentam a eficiência da utilização do espectro. Uma das principais características do EDGE esta no seu baixo custo de implantação, pois sua implementação é feita através da atualização de software das base transceiver station (BTS).
Terceira Geração
O início dos estudos sobre os sistemas de terceira geração foi marcado por uma indecisão mantida por duas correntes: uma defendia a criação de um único padrão mundial enquanto a outra defendia a evolução das redes e sistemas atuais de forma a atender aos requisitos definidos a partir da visão 3G. Apesar de ambas as alternativas possibilitarem a economia de escala de fabricação para os componentes do sistema, a segunda teve maior força, pois também permitia que os maciços investimentos já realizados pelas operadoras na implantação das redes e pelos fabricantes em processo de fabricação e etapas de desenvolvimento de produtos em todo o mundo fossem de certa forma protegidos.
Os sistemas 3G provêm diversas vantagens em comparação a seus antecessores, pois além de oferecer serviços de telefonia e comunicação de dados com altas taxas de troughput, possui maior imunidade a interferências. Os principais padrões desenvolvidos são:
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