3G Introdu¸c˜ao
Introdu¸c˜
ao
3G ´e a terceira gera¸c˜ao de padr˜oes e tecnologias de telefonia m´ovel, substituindo o 2G e 2,5G.
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E baseada na fam´ılia de normas da Uni˜ao Internacional de Telecomunica¸c˜oes (UIT), no ˆambito do Programa Internacional de Telecomunica¸c˜oes M´oveis (IMT-2000).
As tecnologias 3G permitem `as operadoras da rede oferecerem a seus usu´arios uma ampla gama dos mais avan¸cados servi¸cos, j´a que possuem uma capacidade de rede maior por causa de uma melhora na eficiˆencia espectral.
Entre os servi¸cos, h´a a telefonia por voz e a transmiss˜ao de dados a longas distˆancias, tudo em um ambiente m´ovel.
Ao contr´ario das redes definidas pelo padr˜ao IEEE 802.11, as redes 3G permitem telefonia m´ovel de longo alcance e evolu´ıram para incorporar redes de acesso `a Internet em alta velocidade e V´ıdeo-telefonia.
3G Introdu¸c˜ao
As redes IEEE 802.11 (mais conhecidas como Wi-Fi ou WLAN) s˜ao de curto alcance e ampla largura de banda e foram originalmente desenvolvidas para redes de dados, al´em de n˜ao possu´ırem muita preocupa¸c˜ao quanto ao consumo de energia, aspecto fundamental para aparelhos que possuem pouca carga de bateria. At´e dezembro de 2007, 190 redes 3G j´a operavam em 40 pa´ıses e 154 redes HSDPA operavam em 71 pa´ıses, segundo a Global Mobile Suppliers Association. Na ´Asia, na Europa, no Canad´a e nos Estados Unidos, as empresas de
comunica¸c˜oes utilizam a tecnologia WCDMA, com cerca de 100 terminais designados para operar as redes 3G.
Na Europa, os servi¸cos 3G foram introduzidos a partir de Mar¸co de 2003, come¸cando pelo Reino Unido e It´alia.
O Conselho da Uni˜ao Europ´eia sugeriu `as operadoras 3G cobrirem 80% das popula¸c˜oes nacionais europ´eias at´e ao final de 2005.
A implanta¸c˜ao das redes 3G foi tardia em alguns pa´ıses devido a enormes custos adicionais para licenciamento do espectro.
3G Introdu¸c˜ao
Em muitos pa´ıses, as redes 3G n˜ao usam as mesmas frequˆencias de r´adio que as 2G, fazendo com que as operadoras tenham que construir redes completamente novas e licenciar novas frequˆencias.
Exce¸c˜ao s˜ao os Estados Unidos em que as empresas operam servi¸cos 3G na mesma frequˆencia que outros servi¸cos.
Os custos com licen¸ca em alguns pa´ıses europeus foram particularmente altos devido a leil˜oes do governo de um n´umero limitado de licen¸cas e a leil˜oes com propostas confidenciais, al´em da excita¸c˜ao inicial sobre o potencial do 3G. Outros atrasos se devem a despesas com atualiza¸c˜ao dos equipamentos para os novos sistemas.
Em Junho de 2007, o assinante 3G de n´umero 200 milh˜oes foi conectado. Se comparado aos 3 bilh˜oes de assinantes de telefonia m´ovel no mundo, esse n´umero corresponde apenas a 6,7%.
Nos pa´ıses onde a 3G foi lan¸cada inicialmente (Jap˜ao e Cor´eia do Sul), mais da metade dos assinantes utilizaram 3G.
3G Introdu¸c˜ao
Na Europa, o pa´ıs l´ıder foi a It´alia, com um ter¸co dos seus assinantes tendo migrado para a 3G.
Outros pa´ıses l´ıderes na migra¸c˜ao para a 3G foram o Reino Unido, a ´Austria e a Singapura, com 20% de migra¸c˜ao.
Uma estat´ıstica confusa computava clientes de CDMA 2000 1x RTT como se fossem clientes 3G.
Se fosse utilizada essa defini¸c˜ao de car´ater disputado, o total de assinantes 3G seria de 475 milh˜oes em Junho de 2007, 15,8% dos assinantes de todo o mundo. A caracter´ıstica mais importante da tecnologia m´ovel 3G ´e suportar um n´umero maior de clientes de voz e dados, especialmente em ´areas urbanas, al´em de maiores taxas de dados a um custo incremental menor que na 2G.
Ela utiliza o espectro de radiofrequˆencia em bandas identificadas, fornecidas pela UTI para a Terceira Gera¸c˜ao de servi¸cos m´oveis IMT-2000, e depois licenciadas para as operadoras.
Permite a transmiss˜ao de 384 kbits/s para sistemas m´oveis e 2 Megabits/s para sistemas estacion´arios.
3G Introdu¸c˜ao
Obteve-se uma maior capacidade de usu´arios e uma maior eficiˆencia espectral, de forma que os consumidores possam dispor de roaming global entre diferentes redes 3G.
O IMT-2000 da Uni˜ao Internacional de Telecomunica¸c˜oes (ITU) consiste de seis interfaces de r´adio:
IMT-DC: WCDMA IMT-MC: CDMA2000
IMT-TD: TD-CDMA/TD-SCDMA
IMT-SC: UWC (geralmente implementado como EDGE) IMT-FT: DECT
IMT-OFDMA: Mobile WiMAX
As redes de telecomunica¸c˜oes de telefonia celular m´ovel s˜ao atualizadas de forma a utilizarem as tecnologias 3G desde 1999.
O Jap˜ao foi o primeiro pa´ıs a implementar o 3G nacionalmente e essa transi¸c˜ao foi praticamente completada em 2006.
Logo ap´os o Jap˜ao, a Cor´eia tamb´em iniciou sua transi¸c˜ao, que foi feita por volta de 2004.
3G Introdu¸c˜ao
A partir de 2005, a evolu¸c˜ao das redes 3G ocorreu em alguns anos, devido `a capacidade limitada das redes 2G existentes.
“2,5G” (e mesmo 2.75G) s˜ao tecnologias como o servi¸co de dados i-mode, telefones com cˆamera, circuito de alta velocidade de dados comutados (HSCSD) e General Packet Radio Service (GPRS) foram criados para fornecer alguma
funcionalidade de dom´ınios, como redes 3G, mas sem a plena transi¸c˜ao para a rede 3G.
Eles foram constru´ıdos para introduzir as possibilidades de aplica¸c˜ao de tecnologia wireless para o consumidor final, e assim aumentar a procura de servi¸cos 3G. Uma organiza¸c˜ao chamada 3rd Generation Partnership Project (3GPP) continuou esse trabalho definindo um sistema m´ovel compat´ıvel com o padr˜ao IMT-2000. Esse sistema ´e chamado de Sistema Universal de Telecomunica¸c˜oes M´oveis (Universal Mobile Telecomunications System - UMTS).
3G 3G no Brasil
3G no Brasil
A primeira operadora a oferecer 3G no Brasil foi a Vivo em 2004 com a tecnologia Evolution-Data Optimized ou CDMA 1X-EVDO que atinge velocidades de at´e 2Mb por segundo.
No entanto, a cobertura ficou limitada a poucas cidades, nas quais muitas possu´ıam cobertura parcial (algumas regi˜oes de cada munic´ıpio).
No final de 2007, as operadoras Claro e Telemig celular lan¸caram suas redes 3G UMTS/HSDPA na frequˆencia de 850 MHz, antecipando-se ao leil˜ao realizado em dezembro de 2007.
Em dezembro de 2007 foi realizado o leil˜ao das faixas de frequˆencias no Brasil. Dessa forma as trˆes principais operadoras do pa´ıs Vivo, Claro e TIM conseguiram obter cobertura nacional.
A Oi obteve licen¸cas nas regi˜oes I e III, com a compra da BrT (Brasil Telecom), que atuava somente na regi˜ao II, vai ter cobertura nacional.
A Telemig celular e a BRT obtiveram a cobertura em suas respectivas regi˜oes.
3G 3G no Brasil
Nesse mesmo leil˜ao, a operadora CTBC tamb´em adquiriu a tecnologia para a sua ´area de concess˜ao: Triˆangulo Mineiro e parte dos estados: Goi´as, Mato Grosso do Sul e S˜ao Paulo.
A Sercomtel Celular utilizar´a a tecnologia 3G na frequˆencia de 850 MHZ, nas cidades de Londrina e Tamarana.
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A ´epoca, primeira semana de mar¸co de 2008, o presidente da Anatel, Ronaldo Sardenberg, disse que o leil˜ao da sub faixa H da Terceira Gera¸c˜ao deveria ocorrer at´e o final do semestre, sub faixa esta reservada para um quinto player (outra operadora).
Como naquele leil˜ao, a Nextel surpreendeu a todos disputando com altos lances uma das bandas, a Anatel considerou a possibilidade dessa quinta operadora ter se estabelecido e habilitado para ingressar no mercado 3G, mas n˜ao ocorreu.
3G WCDMA
WCDMA
WCDMA (Wideband CDMA), padr˜ao norte-americano conhecido por IS-665, foi legalizado em junho de 1995.
Possui uma largura de banda com 5, 10 ou 15 MHz para a comunica¸c˜ao pessoal j´a estabelecida.
Por adotar 32 kbps ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation), t´ecnica de codifica¸c˜ao de voz muito eficiente, o WCDMA ´e um sistema de comunica¸c˜ao m´ovel pessoal que permite comunica¸c˜ao em movimento de at´e 100 km/h com alta qualidade.
O WCDMA ´e um sistema de transmiss˜ao de dados sem fio de banda larga (wideband), baseado no m´etodo de propaga¸c˜ao de espectro, e possui um importante papel na evolu¸c˜ao das comunica¸c˜oes m´oveis sem fio, porque tem quase a mesma performance de transmiss˜ao que as comunica¸c˜oes com fio. J´a ´e adotado como o sistema de comunica¸c˜ao da terceira gera¸c˜ao em v´arias comunidades de padroniza¸c˜ao, na Europa e no Jap˜ao.
A velocidade do tr´afego de dados chega a 2 Mbps para cada usu´ario.
3G WCDMA
Servi¸cos com comuta¸c˜ao por pacotes e por circuitos podem ser livremente combinados, com larguras de banda vari´aveis, e serem entregues simultaneamente ao usu´ario com n´ıveis de qualidade espec´ıficos.
As exigˆencias da largura de banda para um usu´ario podem ser mudadas durante uma sess˜ao.
O WCDMA pode ser desenvolvido dentro da nova faixa de frequˆencia de 2 GHz, reservada para servi¸cos da terceira gera¸c˜ao UMTS/IMT-2000, ou dentro das faixas de frequˆencia j´a utilizadas.
Esse padr˜ao pode ser considerado como uma tecnologia com baixos riscos, o que ´e uma considera¸c˜ao importante, tamanha a velocidade com que os mercados est˜ao se movimentando.
Usando WCDMA como o padr˜ao para UMTS na Europa e para IMT-2000 globalmente, procura-se realizar as esperan¸cas e as inten¸c˜oes originais da padroniza¸c˜ao da pr´oxima gera¸c˜ao: pela primeira vez, ajustar um padr˜ao
verdadeiramente global para comunica¸c˜oes sem fio, conduzindo `a oportunidade de roaming global.
3G UMTS
3G
Por volta do ano 2000, um dos sistemas de terceira gera¸c˜ao foi batizado UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Mesmo n˜ao estando ainda os sistemas de segunda gera¸c˜ao totalmente amadurecidos e firmemente estabelecidos, trabalhou-se intensamente no desenvolvimento da terceira gera¸c˜ao.
Liderado mais uma vez pela Europa e patrocinado pelo ITUR (International Telecommunications Union Radiocommunications sector) e ETSI (European Telecommunications Standard Institute).
Progressos significativos foram obtidos, como por exemplo a reserva de 230 MHz de espectro, com a aprova¸c˜ao de 127 pa´ıses, na “World Administrative Radio Conference”(WARC) em 1992.
Os delegados do ETSI reunidos em Paris em 29/01/98 concordaram com a ado¸c˜ao de um padr˜ao de interface a´erea para a terceira gera¸c˜ao que incorpora elementos de duas tecnologias: WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) e TDMA/CDMA (h´ıbrido de “Time Division Multiple Access/Code Division Multiple Access”).
3G UMTS
A topologia proposta foi baseada em uma forma de arquitetura mista de c´elulas: c´elulas de tamanho vari´avel foram implementadas com dimensionamento adequado por ´areas geogr´aficas espec´ıficas e diferentes demandas de tr´afego. C´elulas diminutas, ou seja, picoc´elulas, instaladas em interiores, seriam vers˜oes melhoradas das atuais tecnologias “cordless”, com “handsets”, isto ´e, aparelhos de assinante, bastante pequenos e leves; c´elulas maiores, ou seja, microc´elulas e macroc´elulas, operando segundo caracter´ısticas evolu´ıdas a partir do GSM. Objetivo: ´e criar uma plataforma de rede sem fio, oferecendo aos usu´arios a possibilidade de acesso, atrav´es de ondas de r´adio, como extens˜ao do sistema telefˆonico do escrit´orio quando se encontram no trabalho ou como telefone m´ovel convencional quando se encontram ausentes ou ainda como telefone principal de suas residˆencias quando est˜ao em casa.
O objetivo do UMTS ´e prover um padr˜ao universal para as comunica¸c˜oes pessoais com o apelo do mercado de massa e com a qualidade de servi¸cos equivalente `a rede fixa.
3G UMTS
Na vis˜ao UMTS, um sistema de comunica¸c˜oes suporta diversas facilidades: portadoras realoc´aveis, banda atribu´ıvel sob demanda (por exemplo, 2 Mbps para comunica¸c˜oes em ambientes internos e pelo menos 144 kbps para ambientes externos);
variedade de tipos de tr´afego compartilhando o mesmo meio; tarifa¸c˜ao adequada para aplica¸c˜oes multim´ıdia;
servi¸cos personalizados;
facilidade de implementa¸c˜ao de novos servi¸cos (por exemplo, utilizando ferramentas de rede inteligente);
WLL (Wireless Local Loop) de banda larga, etc. A rede b´asica do sistema tem como base o GSM.
3G Terminais UMTS
Terminais UMTS
A complexidade t´ecnica de um telefone 3G depende da sua necessidade de itinerˆancia no legado das redes 2G.
Nos primeiros pa´ıses, o Jap˜ao e a Cor´eia do Sul, n˜ao havia necessidade de incluir capacidades de roaming mais velhos, tais como redes GSM, de forma que celulares 3G foram pequenos e leves.
Na Europa e na Am´erica, os fabricantes e operadores de rede quiseram celulares 3G multi-modo, que operam em redes 2G e 3G (por exemplo, WCDMA e GSM), que acrescentou `a complexidade, tamanho, peso e custo da EM.
Como resultado, no in´ıcio os telefones europeus WCDMA foram significativamente maiores e mais pesados que telefones WCDMA compar´aveis no mercado japonˆes. A japonesa Vodafone KK’s experimentou um grande n´umero de problemas com estas diferen¸cas quando sua m˜ae baseada no Reino Unido, Vodafone, insistiu na utiliza¸c˜ao de celulares normais pela subsidi´aria japonesa.
3G Terminais UMTS
Clientes japoneses que estavam habituados aos pequenos aparelhos foram subitamente obrigados a mudar para as EM’s europ´eias, que foram consideradas muito mais pesadas e feias pelos consumidores japoneses.
Pouco tempo depois, Vodafone vendeu a filial (agora conhecida como Softbank). A anterior tendˆencia geral para telas pequenas nos telefones, e aparelhos cada vez menores foi invertida, com a capacidade de grandes telas sens´ıveis ao toque nos telefones para fornecer mais v´ıdeo, jogos e internet sobre o uso de redes 3G.
3G Operadoras e redes UMTS
Operadoras e redes UMTS
Ao converter uma rede GSM para uma rede UMTS, a primeira nova tecnologia usada foi General Packet Radio Service (GPRS), que foi o gatilho para os servi¸cos 3G.
A liga¸c˜ao `a rede ´e sempre relativa, de modo que o assinante est´a on-line o tempo todo.
Desde o ponto de vista do operador, ´e importante saber que os investimentos em GPRS s˜ao reutilizados quando se vai para o UMTS.
Tamb´em ´e importante capitalizar a experiˆencia adquirida no neg´ocio utilizando GPRS.
De GPRS, os operadores poder˜ao mudar diretamente para a rede UMTS, ou investir em um sistema EDGE.
V´arios elementos das ent˜ao antigas redes GPRS podem ser reutilizados nas redes 3G, com exce¸c˜ao ´unica aos BSC e BTS - por estes estarem ligados diretamente `a camada f´ısica do sistema, e pelas redes 3G utilizarem frequˆencias acima das praticadas em sistemas 2G.
4G
Do 3G ao 4G
A evolu¸c˜ao do padr˜ao 3G est´a acontecendo tanto para 3GPP quanto 3GPP2. As especifica¸c˜oes das evolu¸c˜oes dos padr˜oes 3GPP e 3GPP2 s˜ao nomeadas como LTE e UWB, respectivamente.
O sistema ainda n˜ao se encontra totalmente especificado e maduro, mas j´a existem pontos de consenso relevantes.
Um deles se refere, por exemplo, `a possibilidade da 4G promover unifica¸c˜ao das diferentes redes sem fio, incluindo as tecnologias de redes locais como a Wi-Fi (Wireless Fidelity), que outros preferem chamar simplesmente de Wireless LAN, ou ainda pela denomina¸c˜ao dada pelo IEEE, que a designa por IEEE 802.11 (com as vers˜oes a, b, c, d, e, f, g e n).
Al´em dessas, ´e preciso mencionar as redes Hiper LAN/2 e HomeRF. A 4G dever´a, por fim, integrar as chamadas redes pessoais, como a rede Bluetooth, para curtas distˆancias.
4G
Sob o padr˜ao 4G, haver´a, ent˜ao, a interliga¸c˜ao de todos os tipos poss´ıveis de aparelhos, dispositivos ou equipamento m´oveis, interligando os diversos tipos de redes, algumas delas utilizando espectro licenciado e outras, n˜ao (em resumo, 4G: “tudo poder´a funcionar em qualquer lugar”.
Condi¸c˜ao b´asica de interoperabilidade da internet tem sido a ado¸c˜ao de padr˜oes universais, tais como o protocolo IP, a linguagem HTML, procedimentos e interfaces.
No Brasil o leil˜ao das faixas e permiss˜oes para explora¸c˜ao da tecnologia 4G ocorreu em Junho de 2012, vencidas por Vivo, Claro, Oi e Tim, que operar˜ao na faixa de 2,5GHz.
Maio de 2014: todas as capitais e cidades com mais de 500 mil habitantes devem estar cobertas. Final de 2017: servi¸co ativo nas cidades com mais de 30 mil habitantes. Munic´ıpios menores com 4G at´e o final de 2019.
A empresa tamb´em fica obrigada a oferecer servi¸co de internet em escolas p´ublicas rurais, com taxa de download (velocidade para baixar arquivos) de 256 Kbps, mas que sobe para 1 Mbps (megabits por segundo) at´e dezembro de 2017.
4G LTE
Long Term Evolution, ou simplesmente LTE.
O LTE ´e uma tecnologia m´ovel de transmiss˜ao de dados que foi criada com base no GSM e WCDMA.
A diferen¸ca ´e que, dessa vez, a tecnologia prioriza o tr´afego de dados em vez do tr´afego de voz, como acontecia em gera¸c˜oes anteriores (proporciona uma rede de dados mais r´apida e est´avel).
Quando criado, n˜ao existia voz trafegando sobre a rede, exclusivo para dados. Para que a rede suportasse liga¸c˜oes, as operadoras precisaram adaptar a rede. Existem duas possibilitades: uma dela ´e de, no momento de receber a liga¸c˜ao, rebaixar o dispositivo m´ovel para a rede GSM/WCDMA.
A outra possibilidade surgiu um pouco depois, com a cria¸c˜ao do VoLTE, no qual o telefone funciona normalmente na rede 4G.
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E a tecnologia padr˜ao para a evolu¸c˜ao das atuais redes GSM/WCDMA. Ainda assim, algumas operadoras com tecnologia CDMA, como as americanas Verizon e Sprint, optaram por aderir `a tecnologia.
4G LTE
O principal diferencial do LTE ´e a rede de dados.
Em testes de laborat´orio, uma rede experimental de LTE, com 20 MHz de espectro, alcan¸cou, aproximadamente, 300 Mbps de downstream e 75 Mbps de upstream.
Entretanto, a velocidade real de navega¸c˜ao beira aos 100 Mbps de download e 50 Mbps de upload (protocolos e perdas grandes).
O tempo de resposta do LTE ´e visivelmente mais baixo em rela¸c˜ao ao que conhecemos das redes 3G: em condi¸c˜oes normais, a latˆencia da rede chega a, no m´aximo, 30 ms.
Outra diferen¸ca ´e sobre a quantidade de usu´arios pendurados na rede: 5 MHz de espectro permitem at´e 200 acessos simultˆaneos - praticamente o dobro das redes atuais.
LTE permite manter a velocidade e latˆencia quando utilizados em movimento, em uma velocidade de at´e 350 km/h (deslocamentos a´ereos).
4G LTE
O LTE j´a se encontra em opera¸c˜ao em 32 pa´ıses da Europa, ´Asia, Oceania e Am´ericas.
A primeira rede LTE no mundo foi lan¸cada em dezembro de 2009 na Su´ecia pela operadora TeliaSonera.
Hoje, no mundo, as redes LTE est˜ao mais abrangentes, mas ainda assim n˜ao ´e algo t˜ao comum.
O 4G ainda continua sendo um servi¸co caro e para poucos, j´a que, mesmo l´a fora, a rede 4G n˜ao possui cobertura a n´ıvel nacional.
M´edias de pre¸cos no exterior:
Antel (Uruguai): UYU 1780$ (aprox. R$ 164,24) pelo plano ilimitado na velocidade de 20 Mbps.
Rogers (Canad´a): 81,93 CAD (aprox. R$ 143,87) pelo plano que inclui 9 GB de tr´afego. Cada GB excedente custa 10 CAD (aprox. R$ 17,56).
Verizon Wireless (Estados Unidos): US$ 80 (aprox. R$ 142,72) pelo plano com 10 GB de tr´afego. Cada GB excedente custa US$ 10 (aprox. R$ 17,84).
4G LTE
LTE no Brasil
Primeira rede LTE: Sky, 2011, que iniciou em janeiro suas opera¸c˜oes de internet banda larga em Bras´ılia.
A empresa de televis˜ao por assinatura passou a oferecer o acesso fixo, j´a que a SKY n˜ao tem licen¸ca para acessos m´oveis.
As velocidades comercializadas eram de 2 Mbps e 4 Mbps, ao custo mensal de R$ 79,90 e R$ 99,90 respectivamente.
O primeiro leil˜ao do 4G ocorreu entre 12 e 13 de junho de 2012. Nele foram oferecidos 150 lotes ou ”peda¸cosˆA´ˆA´ da faixa de frequˆencia de 2,5 GHz (gigahertz), sendo quatro deles nacionais e o restante regionais. Os quatro lotes nacionais foram arrematados por Vivo, Claro, TIM e Oi, que pagaram por eles R$ 2,565 bilh˜oes, ´agio de 35,69% em rela¸c˜ao ao valor m´ınimo fixado em edital. As vencedoras dos lotes nacionais tiveram que se comprometer com o
investimento em telefonia m´ovel e banda larga na ´area rural. Entre as metas o atendimento de todos os munic´ıpios brasileiros at´e dezembro de 2015 e a oferta de servi¸co de internet em escolas p´ublicas rurais, com taxa de download (velocidade para baixar arquivos) de 256 Kbps, mas que sobe para 1 Mbps (megabits por segundo), at´e dezembro de 2017.
4G LTE
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