1 Sistemas de telefonia celular no BrasilEm 1984, deu-se incio anlise de sistemas de tecnologia celular sendo denido o padroamericano, analgico, AMPS Advanced Mobile Phone System, como modelo a ser intro-duzido (foi implantado, tambm, em todos os outros pases do continente americano e emalguns pases da sia e Austrlia).Em1990, oRiodeJaneirotornou-seaprimeiracidadebrasileiraausaraTelefoniaMvel Celular,logo depois apareceu o sistema da Telebraslia em 1991. Em 1993 houveainauguraodaTelefoniaMvelCelularemSoPaulo. Em17denovembrode1997,comea a operar o primeiro servio celular digital nacional da Banda B, em Braslia. Em 19de maio so ativados os primeiros celulares digitais da regio metropolitana de So Paulo.Em 1997, com a abertura de mercado de telefonia mvel, o espectro de freqncia foidividido em duas Bandas: a Banda A (825,03834,99 MHz, abrangendo os canais de 1 a333), e a BandaB (835,02844,98 MHz, abrangendo os canais de 334 a 666). Ambas asbandas possuem uma faixa expandida que variam para a Banda A de 824,04 a 825,00 MHz,abrangendooscanaisde991a1023, eaBandaBde846,51a848,97MHzabrangendoos canais de 717 a 799, conforme pode-se observar na Figura11. As faixas de freqnciasespecicadas anteriormente so relativas a banda de subida, isto , Estao Mvel (EM)para Estao Rdio Base (ERB). A separao entre banda de subida e banda de descida(direo ERB EM) de 45 MHz, denominada banda de guarda.Figura 1: Alocao do espectro para telefonia celular.1http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colaboradores/naiade/historia.html11.1 Bandas de freqncias para o celular no BrasilEsto disponveis para o celular no Brasil (SMP), Figura22, frequncias nas bandas de:850 MHz, antigas bandas A e B;900 MHz, bandas de extenso utilizadas pelo GSM;1700 e 1800 MHz, bandas D, E e subfaixas de extenso utilizadas pelo GSM;1900 e 2100 MHZ destinadas na sua maior parte para sistemas 3G.Figura 2: Alocao do espectro para telefonia celular no Brasil .A regulamentao em escala mundial da alocao de faixas de freqncias adequadas uma atribuio da ITU (International Telecommunication Union Unio Internacionalde Telecomunicao), com sede em Genebra, Sua. A ITU (antiga CCITT) uma orga-nizao internacional dentro do sistema da ONU, composta por rgos governamentais eempresasdosetorprivado, comanalidadedecoordenarasredeseosserviosglobaisde telecomunicaes. As recomendaes emitidas devem ser usadas pelos pases membros,com as adaptaes inerentes realidade de cada pas.1.2 Principais padres de tecnologia para sistemas celulares de1ae2agerao no BrasilAMPSAdvancedMobilePhoneService: O AMPS foi o padro dominanteparaossistemascelularesanalgicosdeprimeiragerao. Foi desenvolvidopelosLaboratrios Bell da AT& T e os primeiros sistemas entraram em operao em 1983nos Estados Unidos tendo sido adotado pelo Brasil e vrios outros pases. No AMPSa comunicao entre terminal mvel e ERB feita na faixa de 800 MHz atravs desinais analgicos em canais de 30 kHz, modulao FM.DAMPS Digital AMPS: O DAMPS (tambm conhecido como TDMA), pa-dronizadopeloInterimStandardIS54e, posteriormente, aperfeioadopeloIS2http://www.teleco.com.br/Bandac.asp2136, um padro desenvolvido para aumentar a capacidade de sistemas AMPS peloaumentodonmerodeusurioscompartilhandoocanal de30kHz. Autilizaodecanaisdigitaisdecomunicaoentreterminal mvel eERBpermitequeat3usurios compartilhem um mesmo canal pela utilizao de diferentes slots de tempo,modulao empregada o DPSK.GSMGlobal SystemforMobileCommunication: OGSM,originalmenteconhecidocomoGroupeSpecial Mobile, umpadrodigital desegundageraodocelulardesenvolvidonaEuropaparasubstituir os diferentes padres analgicosutilizados pelos pases europeus nas faixas de 800 e 450 MHz. O GSM utiliza canaisde200kHz(8usuriosporportadora)nafaixade900MHzetevedesenvolvida,posteriormente, uma verso adaptada para as faixa de 1800 e 1900 MHz. O GSM hoje o padro com o maior nmero de usurios em todo o mundo.CDMA (IS 95) Code Division Multiple Access:O CDMA, padronizado peloIS 95, um padro que revolucionou os conceitos empregados na comunicao entreterminal mvel e ERB. No lugar de dividir a banda disponvel em canais que seguemum padro de reuso de freqncias o CDMA consegue atingir uma grande capacidadede usurios pela utilizao de spread spectrum em uma banda de 1,25 MHz onde paracada comunicao utiliza um cdigo de espalhamento espectral do sinal diferente. Onmero de usurios em uma clula limitado pelo nvel de interferncia presente que administrado atravs de controle de potncia e outras tcnicas. O objetivo diminuira interferncia em clulas adjacentes que utilizam a mesma banda de freqncias mascdigos diferentes.2 Modos de acesso ao meioOs padres de tecnologia descritos acima envolvem trs modos de acesso ao meio de comu-nicao. So eles:1. FDMAAcessoMultiplexadoporDivisodeFreqncia: Nesse modo deacesso, Figura3, setemumcanaldevozassociadoaumanicaportadora. Umavezalocado, ocanal usadocontinuamentepelabaseepelomvel atomdacomunicao. Emoutraspalavras, necessrioqueumtransmissor, umreceptor,dois codecs (codicador / decodicador) e dois modems (modulador / demodulador)sejam usados para cada canal numa estao base. Um desperdcio muito grande paraa rede. A alocao de mais usurios em uma mesma portadora, tornaria o sistemamais econmico nesse aspecto.2. TDMAAcessoMultiplexadoporDivisodeTempo: No modo de acessoTDMA se tem trs canais de voz para uma portadora,Figura 4,h um ganho emrelao ao FDMA. O usurio tem acesso a uma pequena poro da banda por deter-minado intervalo de tempo (slot). Uma nica portadora compartilhada em vrios3Figura 3: Acesso Multiplexado por Diviso de Freqncia.slots de tempo, ou seja, compartilhada por vrios usurios, cada qual em seu ins-tante determinado. A Figura 4, ilustra o conceito TDMA. A transmisso entre mvele base feita de forma no contnua. A transmisso entre mvelbase feita em ra-jadas, ocorrendoapenasnoinstantedetempo(slot)reservadoparaqueomveltransmita e/ou receba. Nos demais instantes de tempo, outros usurios podero teracesso mesma portadora sem, portanto, que as comunicaes interram entre si.Figura 4: Acesso Multiplexado por Diviso no tempo.3. MododeacessoCDMA:pode-se ter em tornode 52assinantes ocupandoumafaixadecanal nica, ouseja, humagrandeexpansoemrelaoaosanteriores.Todos os usurios podem transmitir simultaneamente, nas mesmas freqncias e uti-lizandotodaabandadisponvel, Figura5. Aoinvsdesefazeraseparaoentreusurios atravs de freqncia ou freqncia / tempo, a cada usurio designado umcdigo, de forma que sua transmisso possa ser identicada. Os cdigos usados tmbaixa correlao cruzada (idealmente zero), ou seja, so ortogonais, fazendo com queas informaes contidas nas vrias transmisses no se confundam.4Figura 5: Modo de acesso CDMA.3 SistemadetelefoniaempregandoomododeacessoFDMAO sistema AMPS faz parte da gerao analgica da telefonia mvel no Brasil. Na alocaodo espectro do padro AMPS, Figura36, o canal de rdio utiliza freqncias separadas paraa transmisso EMERB (upload, banda de subida 824849 MHz) e para a transmisso daERBEM(download, bandadedescida869894MHz)operaoduplex. Adiferenaentre essas duas freqncias de 45 MHz. A maior parte dos canais (30KHz) designadapara conversao telefnica. Os restantes so canais de sinalizao.Figura 6: Alocao do espectro para o padro AMPS.Esteafastamento(oset)entreasduasbandasconhecidopelostermosbandadeguarda, Figura37, sendonecessrioparasimplicaroprojetodosistema, consubstan-ciadonareduodetamanhoecustodosltrosdiplexadores. Visandocompetio, nadisposioacima, abandaA(uplink+downlink), com333canais, foidestinadaaumadeterminada operadora. Na mesma regio, outra operadora concorrente recebeu autoriza-o para operao na banda B (uplink + downlink), com outros 333 canais. Desse modo,evitando o surgimento de monoplios.Tecnicamente, o sistema permite que a faixa acima designada ao sistema AMPS sejaestendida, Figura38, resultandoemummaior nmerodecanais deRFdisponveis econseqentemente no aumento da capacidade do sistema:3http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialbandcel/pagina_3.asp5Figura 7: Oset entre bandas para o padro AMPS.824 a 849 MHz: 832 canais de 30 KHz no sentido EM-ERB;869 a 890 MHz: 832 canais de 30 KHz no sentido ERB-EM.Figura 8: Extenso de bandas para o padro AMPS.4 SistemadetelefoniacommododeacessoTDMAIS54O sistema mvel celular foi inicialmente concebido com vistas ao servio bsico de voz. Ou-tros servios poderiam ser acrescentados, como dados, fax e SMS, entre outros.Concluiu-seque deveria ocorrer a digitalizao do sistema para agregar esses servios suplementares.Uma exigncia era que os novos sistemas digitais teriam que operar sobre as mesmasbandas j existentes, evitando profundas (e dispendiosas) modicaes na planta instalada.Outra exigncia era a necessidade de aumento na ecincia espectral. Uma sobreposiodos sistemas digitais (overlay) seria feita gradativamente sobre o AMPS em operao, atacompletaextinodesse(prazoparadesativaodossistemasanalgicosexpiravaem30/06/2008).Dasdiferentespropostas, duassermaramcomercialmente: oD-AMPSeoCDMA,que juntamente com o GSM Europeu caracterizaram a segunda gerao (2G) de telefoniamvel,ainda voltada para servios de voz,porm j abrigando um determinado nmerode servios suplementares.Tendocomorequisitoacompatibilidadecomossistemaexistente, foi aprovadoumpadro TDMA com faixa de 30 KHz por portadora,designado originalmente por digitalAMPSouD-AMPS. EssepadroutilizaumTDMAcomtrsusuriosporportadora,6Figura49. O quadro tem a durao de 20 ms,correspondendo cada janela a 6,67 ms. possvel obter um ganho de 3,5 a 6 vezes a capacidade do AMPS analgico, dependendo dautilizao de um plano otimista. Em termos prticos, no entanto, admite-se para o TDMAum fator de ganho entre 3 e 4.Figura 9: Caracterizao de alocao de frequncias para o padro TDMA .Observar que o TDMA combina dois mtodos de acesso: o TDMA propriamente dito eo FDMA, naturalmente herdado dos sistemas j existentes.Obviamente a proposta TDMAtriplicou a oferta de capacidade, resultando num impressionante parque instalado em todoo mundo.5 SistemadetelefoniaempregandoomododeacessoCDMA (IS-95)O CDMA usa a tcnica de espalhamento espectral (spread spectrum), na qual usada, paraum determinado canal, toda a largura de banda disponvel. Ou seja , o sinal de voz (oudados) de um usurio ocuparia toda a banda do canal CDMA, de 1,23 MHz (em nmerosredondos).Outros assinantes podemutilizar exatamenteamesmabandaaomesmotempo; adiferenciao entre cada assinante no sistema feita por cdigos especiais associados a cadatransmisso, do mvel para a RBS e da RBS para o mvel. Cada ligao em andamentoporta um cdigo especco, no ocorrendo o uso do mesmo cdigo para ligaes diferentes.Uma portadora do CDMA, com seus 1,23 MHz de largura,ocupa o equivalente a 41portadoras de 30 kHz (30 kHz x 41 = 1,23 MHz).Portanto, para que uma portadora CDMAseja utilizada dentro da banda, 41 portadoras TDMA (AMPS) devem ser desativadas. EmtermosdeTDMA, issosignica143conversaessimultneas; noCDMA, noentanto,4http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialbandcel/pagina_4.asp7obtm-seumamaiorcapacidadedevidoexcelenteecinciaespectral queatecnologiaproporciona.6 Evoluo de Telefonia CelularA indstria classica os sistemas de telefonia celular em geraes: a primeira gerao (1G)analgica; a segunda gerao (2G), j digital e em uso intenso no Brasil; a segunda e meiagerao (2,5G), com melhorias signicativas em capacidade de transmisso de dados e naadoodatecnologiadepacotesenomaiscomutaodecircuitos; aterceiragerao(3G), ainda em experincias iniciais no Japo e na Europa. E j em desenvolvimento a 4G(quarta gerao).Tabela 1: Evoluo da telefonia celular1agerao: 2agerao: Gerao 3aGerao: integrao de vozanalgicos digitais 212dados e multimidiaDAMPSDigital AMPS CDMA WCDMA: Wideband CDMAPadres IS54 e Padro IS-95BIS36GSM: Grupe GPRS: GeneralAMPS: Spcial Mobile Packet Radio CDMA 2000Advanced mobile Servicephone EDGE: Enhancedsystem CDMA:Coded Data Rates forDivision GSM Evolution EDGEMultiple AcessPadro IS95 HSCSD:High SpeedCircuit SwitchedData6.1 Representao grca da Evoluo da telefonia celularA Figura 10 ilustra a evoluo da telefonia celular desde a primeira at a terceira geraoe considerando uma gerao de transio denominada gerao212.Uma gerao denominada 2.5 foi desenvolvida com o objetivo de aumentar a taxade transmisso de dados para suporte de aplicaes internet e permitir aos equipamentosde2ageraojexistentes, seremmodicadosereceberemcomosuplementoupgradesdesoftware. A2.5, notrazmudanasnahoradefalaraotelefone. Mas, quandooassuntoInternetmvel, asdiferenasemrelaotecnologiaatual sogritantes. Avelocidademuitomaior(podechegara144Kbps, masalcananamdiacercade70Kbps)eprincipalmenteagrandediferenaseraadoodatecnologiadepacotes, quepermitiracessosInternetcomcustosmuitomaisbaratos. Aterceirageraode8Figura 10: Evoluo da telefonia celular.telefoniacelularcombinaInternet mvel dealtavelocidade comservios baseadosemIP (Internet Protocol). eleva a velocidade a at 384 kbps quando o aparelho est paradoou em movimento lento,ou seja,nas mos de uma pessoa que esteja caminhando. Essetrfego cai para 128 kbps quando se est sendo manuseado em um carro em movimento eque atinge at 2Mbps em aplicaes xas. A terceira gerao padronizada pela ITU. Em1989 foi divulgada a viso da ITU para sistemas celulares do futuro. A essa viso deu-seonomedeIMT2000(International MobileTelephony). Para3ageraooprocessoderoaming ser global.Futuramente dever existir uma quarta gerao que ser o padro do futuro de dispo-sitivos wireless e substituir a atual 3G por volta de 2012, dever trazer a velocidade de100Mbps a 1Gbps e nada menos que 100Mhz ser necessrio para atingir essas velocidades5.5http://gattune.blog.br/telefonia-movel-uma-breve-das-tecnologias-de-hoje-e-de-amanha/9