Daniel Metz Felipe Griep Mauricio Astiazara

81,9(56,'$'(/87(5$1$'2%5$6,/ &8562'(6,67(0$6'(,1)250$d­2 &Æ0386&$12$6 7(/()21,$0Ï9(/

Daniel Metz

Felipe Griep

Mauricio Astiazara

Pesquisa desenvolvida durante a disciplina de Teoria Geral de Sistemas do Curso de Sistemas de Informação da Universidade Luterana do Brasil, câmpus Canoas.

Prof. Mauro Erbert

2

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Metz, Daniel. Griep, Felipe. Astiazara, Mauricio.

Telefonia Móvel / Daniel Metz; Felipe Griep; Mauricio Astiazara. – Canoas: 2004.

25 p.: il.

Universidade Luterana do Brasil, 2004.

1. Telefonia Móvel. 2. Telefone Celular. 3. Telecomunicação.

Endereço:

Universidade Luterana do Brasil – Câmpus Canoas Av. Miguel Tostes, 101 – Bairro São Luís

680È5,2 /,67$'(),*85$6  /,67$'(7$%(/$6  /,67$'($%5(9,$785$6(6,*/$6 5(6802  $%675$&7  ,1752'8d­2   &21&(,72   +,67Ï5,$  *(5$d®(6  4.1 PRIMEIRA GERAÇÃO...13 4.2 SEGUNDA GERAÇÃO...13

4.3 SEGUNDA GERAÇÃO E MEIA...14

4.4 TERCEIRA GERAÇÃO...14  (YROXomRQRV3ULQFLSDLV3DtVHV&RQVXPLGRUHV 5.1 EUROPA...15 5.2 ESTADOS UNIDOS...16 5.3 JAPÃO...16  &21&/86­2  $1(;2$±(67$7Ë67,&$6'2%5$6,/  $1(;2%±0$3$'2%5$6,/  $1(;2&±$35(6(17$d­2'(6/,'(6  5()(5Ç1&,$6 

/,67$'(),*85$6

Figura 1 – Funcionamento da telefonia móvel ...11 Figura 2 – Evolução para 3G ...17 Figura 3 – Mapa das operadoras no Brasil...22

/,67$'(7$%(/$6

Tabela 1 – Operadoras atuantes ...19

Tabela 2 – Acessos por região em Outubro de 2004 ...20

Tabela 3 – Acessos por Estado em Outubro de 2004 ...20

Tabela 4 – Acessos por tecnologia em Setembro de 2004...21

Tabela 5 – Acessos por banda em Setembro de 2004...21

Tabela 6 – Acessos por plano de serviço em Setembro de 2004 ...21

/,67$'($%5(9,$785$6(6,*/$6

1G Primeira Geração

2G Segunda Geração

3G Terceira Geração

8PSK 8 Bits quadrature Phase-Shift Keying AMPS Advanced Mobile Phone System

Anatel Agência Nacional de Telecomunicações CCC Central de Comutação e Controle CDMA Code Division Multiple Access EDGE Enhanced Data GSM Environment ERB Estação Rádio Base

Ev-DO Evolution Data Optmized Ev-DV Evolution Data and Voice

FDMA Frequency Division Multiple Access GMSK Gaussian Minimum Shift Keying GPRS General Packet Radio Services

GSM Global System for Mobile Communication IP Internet Protocol

Kbps Quilobits por segundo

MHz Mega Hertz

NAMTS Nippon Advanced telephone System NMT Nordic Mobile telephone Service PDC Personal Digital Cellular

TACS Total Access Communications Systems TCP Transmission Control Protocol

TDMA Time Division Multiple Access

UMTS Universal Mobile Telecommunications System WCDMA Wideband Code Division Multiple Access

5(6802

Este trabalho tem como objetivo proporcionar um conhecimento básico sobre a as tecnologias de telefonia móvel atualmente em uso, quais suas características, a aplicação em cada país e as tendências para o futuro.

$%675$&7 7LWOH ³0RELOHWHOHSKRQ\´ 7KLVZRUNKDVDVREMHFWLYHWRSURYLGHDEDVLFNQRZOHGJHRQWKHFXUUHQWO\WHFKQRORJLHV RIPRELOHWHOHSKRQ\H[SODLQLWVFKDUDFWHULVWLFVWKHDSSOLFDWLRQLQHDFKFRXQWU\DQGWKHWUHQGV IRUWKHIXWXUH .H\ZRUGV 0RELOHWHOHSKRQ\&HOOXODU7HOHSKRQH7HOHFRPPXQLFDWLRQ

 ,1752'8d­2

Com o rápido avanço das telecomunicações no país, principalmente alavancadas pela privatização da estatal de telefonia, uma miscelânea de siglas e termos passou a fazer parte do dia a dia do brasileiro, proporcionando até mesmo uma confusão e desnorteamento. Através da leitura desse trabalho, será possível obter um nível de conhecimento suficiente para esclarecer essa babel de tecnologias de forma imparcial e não tendenciosa como as campanhas publicitárias das operadoras de telefonia.

O primeiro capítulo explica o princípio básico de funcionamento da telefonia móvel de forma simplificada. Já no capítulo seguinte, um pouco da história do surgimento e aplicação no mundo e no Brasil. Em seguida, a evolução tecnológica da telefonia móvel é abordada geração a geração. Mais detalhes sobre os rumos do setor de cada país são levantados no próximo capítulo. Informações estatísticas sobre a telefonia móvel do Brasil estão anexas no final do trabalho.

 &21&(,72

Segundo a Anatel, “Serviço móvel celular é o serviço de telecomunicações móvel terrestre, aberto à correspondência pública, que utiliza sistema de radiocomunicações com técnica celular, interconectado à rede pública de telecomunicações, e acessado por meio de terminais portáteis, transportáveis ou veiculares, de uso individual”.

O funcionamento da Telefonia Móvel baseia-se na divisão da área a ser coberta em áreas menores chamadas de células. Cada área é coberta por um transmissor de baixa potência chamado de Estação Rádio Base (ERB), cuja função é atender a demanda originada pelos usuários que estão dentro da sua área de cobertura. Cada ERB está conectada a uma Central de Comutação e Controle (CCC) que está conectada à Rede Pública de telefonia. A CCC é responsável pela interligação e controle de várias ERBs, pela monitoração de handoff (quando o usuário muda de uma ERB para outra à medida que se desloca) e pelo redirecionamento de chamada via roaming. Ao se conectar a uma ERB, o usuário recebe 2 faixas de freqüências diferentes, para que ele possa falar e ouvir ao mesmo tempo.

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Proposto no ano de 1945 pela AT&T Bell Labs, o conceito de telefonia celular se tornou a forma de comunicação sem fio mais conhecida do mundo. Nos anos 70, a mesma AT&T lança o sistema celular conhecido por AMPS (Advanced Mobile Phone System). A princípio, tal sistema destinava-se a automóveis e sua aplicação era limitada tendo em vista a baixa durabilidade das baterias, além de atender um baixo número de usuários. No final da década de 70, foi lançada no Japão a primeira rede de telefonia celular.

No começo da década de 80, o sistema AMPS é melhorado, e a primeira rede americana baseada neste sistema é criada em Chicago e Baltimore. Na mesma época, outros sistemas similares entram em operação no mundo: TACS (Total Access Communications Systems) no Reino Unido; NMT (Nordic Mobile telephone Service) na Escandinávia, NAMTS (Nippon Advanced telephone System) no Japão.

No Brasil, no início da década de 70, foi implantado em Brasília um serviço anterior à tecnologia celular, contando com apenas 150 terminais. E, em 1984, deu-se início à análise de sistemas de tecnologia celular, sendo definido o padrão americano, analógico AMPS, como modelo a ser introduzido (foi implantado, também, em todos os outros países do continente americano e em alguns países da Ásia e Austrália). A primeira cidade a usar o serviço foi o Rio da Janeiro, em 1990, seguido por Brasília. Em São Paulo, considerado o último dos grandes mercados do mundo, o serviço móvel celular foi inaugurado em 6 de agosto de 1993 numa área de concessão que envolveu 620 municípios, sendo 64 em sua região metropolitana e 556 no Interior. A partir de 31 de janeiro de 1998, o serviço celular passou a ser operado pela Telesp Celular S.A., na Banda A.

No início, os aparelhos pesavam quase meio quilo, e os assinantes tinham que pagar uma caução de US$ 20 mil para entrar no sistema. Havia aparelhos veiculares que ficavam fixos no carro e outros que podiam ser carregados.

Em 1997, com a liberação da Banda B para empresas privadas, o sistema aumentou as áreas de abrangência e o número de terminais.

A telefonia móvel chegou ao Rio Grande do Sul em 18 dezembro de 1992. O sistema começou de forma limitada, abrangendo Porto Alegre, Guaíba, Eldorado do Sul, Gravataí e Litoral Norte do Estado, com uma capacidade inicial de 4 mil assinantes. Em 1993, a capacidade foi ampliada para 20 mil assinantes.

 *(5$d®(6

Os marcos tecnológicos que aconteceram na telefonia celular serviram para a definição de gerações que são vistas a seguir.

 35,0(,5$*(5$d­2

A primeira geração de telefonia móvel, apelidada 1G, utilizava a modulação analógica de sinais em uma onda portadora de rádio frequência, e operava sobre redes com tecnologia de comutação de circuito. Neste tipo de rede, um circuito de voz é alocado permanentemente enquanto dura a chamada. Trata-se de um serviço orientado a conexão. Para a modulação do sinal analógico na portadora de rádio freqüência foi adotado o FDMA, Frequency Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência). Um exemplo de sistema de telefonia móvel que opera na geração 1G é o AMPS, Advanced Mobile Phone Service.

 6(*81'$*(5$d­2

Com a demanda de novos usuários, o sistema de telefonia analógico foi rapidamente exaurido. Novos sistemas com novas tecnologias seriam necessários. Assim surgiu a segunda geração, 2G. Na 2G, um sinal, agora digital, é modulado na onda de rádio freqüência. O sinal digital modulado é ainda transportado sobre rede com tecnologia comutada a circuito, assim como na 1G. Algumas vantagens imediatas do sistema 2G sobre o 1G foram: a acomodação de maior número de usuários numa mesma faixa de frequência, possibilidade de conferência entre usuários e sistema de mensagens.

Com a 2G, o FDMA é ainda usado para a divisão da faixa de frequência em pequenos blocos, porém a utilização de tais blocos é feita com a adoção de duas novas, até então, tecnologias de acesso digital: TDMA, Time Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo), e CDMA, Code Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de Código). Estas tecnologias são classificadas como “air interface”: uma forma de manipular os sinais de forma a maximizar o uso da faixa de frequência disponível. Assim, FDMA é uma tecnologia air interface analógica, enquanto que TDMA e CDMA são digitais. Outras tecnologias da segunda geração são GSM, Global System for Mobile Communication (Sistema Global para Comunicação Móvel) e PDC, Personal Digital Cellular (Celular Digital Pessoal). Serviços 2G “puros” podem ofertar uma taxa de transmissão de dados de até 14 Kbps.

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 6(*81'$*(5$d­2(0(,$

Um novo degrau da evolução do padrão 2G foi sua integração com transmissão de pacotes de dados, muito devido à forte demanda de serviços de acesso à internet para ambiente wireless. Esta nova capacidade recebeu o nome de sistemas 2,5G. O maior incremento que o 2,5G trouxe foi uma técnica avançada de modulação (comparado ao 2G), permitindo a comutação de pacotes ao invés de circuitos, a mesma técnica de transmissão adotada pelo IP da arquitetura TCP/IP. Diferentemente da comutação por circuito que aloca um circuito fim-a-fim durante a transmissão, a comutação de pacotes só utiliza o caminho quando de fato há dados para transmitir. Assim, a tecnologia 2,5G trouxe um uso mais eficiente do espectro de frequência e da banda disponível, promovendo o meio de transporte mais apropriado para a navegação de aplicações na internet a partir de dispositivos wireless, notadamente com o surgimento de aparelhos celulares com esta capacidade. Com 2,5G puro, pode-se atingir a taxa de transmissão de dados de até 144 Kbps.

Na maioria dos casos, os sistemas 2,5G são implementados diretamente sobre as redes 2G existentes. Como resultado, um sistema 2,5G não é uma rede comutada a pacotes “pura”. Na verdade, pacotes de dados são transmitidos sobre redes de circuitos comutados. Redes wireless comutadas puras para pacotes somente serão mesmo disponibilizadas com o advento da geração 3G. A rede digital 2,5G no Brasil é pelo protocolo GPRS, General Packet Radio Services, sobre redes GSM e pelo CDMA 1x (evolução do CDMA).

 7(5&(,5$*(5$d­2

Uma segunda evolução para redes 2G GSM, após o GPRS, é a técnica de modulação denominada EDGE, Enhanced Data GSM Environment. Enquanto GPRS utiliza a modulação GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), EDGE utiliza a 8PSK (8 Bits quadrature Phase-Shift Keying) que possibilita um incremento na velocidade de transmissão de três vezes sobre o GPRS. A geração 3G adotada na Europa, onde a Anatel alinha-se para definir os padrões no Brasil, como evolução para o GSM é denominada UMTS, Universal Mobile Telecommunications System, que utiliza a tecnologia de acesso WCDMA, Wideband Code Division Multiple Access.

Já para redes CDMA1x, a evolução para 3G são o CDMA 2000, Ev-DO (Evolution Data Optmized) e Ev-DV (Evolution Data and Voice), que possuem velocidades de banda larga.

Esta geração é, já na sua essência, uma rede de comutação de pacotes (e não de circuitos) para acesso wireless. Com esta geração vislumbra-se alcançar de forma plena a convergência da internet com a mobilidade.

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 (YROXomRQRV3ULQFLSDLV3DtVHV&RQVXPLGRUHV

Por várias razões, a evolução da telefonia celular para a 3G segue caminhos diferentes nas maiores regiões usuárias do mundo: Europa , Estados Unidos e Japão. Como a Anatel brasileira tradicionalmente segue padrões definidos na Europa, os comentários realizados para aquele continente também são válidos aqui para o Brasil.

Todas as três regiões começaram com o seu próprio padrão analógico, não vislumbrando que seu padrão de telefonia celular de então pudesse ser usado/aproveitado em outra região do mundo. Uma vez surgindo as tecnologias digitais, o serviço de telefonia celular apresentou espantoso crescimento, onde usuários do “mundo globalizado” cruzavam fronteiras de seus países cada vez mais freqüentemente. Daí que o sistema de telefonia celular começou a ter que atender novas demandas de tais usuários.

Alguém teve a idéia de que seria realmente muito bom se um único padrão digital mundial pudesse ser implantado comercialmente. Este alguém foi o ITU, International Telecommunications Union. O ITU, orgão subjugado às Nações Unidas, então iniciou o programa denominado IMT-2000 (International Mobile Telephone). O objetivo de tal programa é desenvolver um único padrão digital de serviço de telefonia móvel para operar em todo o mundo.

Assim, o IMT-2000 começou seus trabalhos alocando para a 3G o espectro de freqüência entre 1885 e 2200 MHz. Daí em diante, cada região do mundo encontrou diferentes obstáculos para chegar a 3G.

 (8523$

A Europa começou com vários sistemas analógicos 1G como o TACS na Inglaterra e o NMT nos países escandinavos. Estes sistemas não operavam na mesma faixa de freqüência o que não era um grande problema pois ainda não havia demanda para a interconexão entre eles.

Quando o upgrade para a segunda geração (já digital) começou, a Europa decidiu que um único padrão em todo o continente seria adotado: GSM. O GSM europeu usa o TDMA como air interface e opera em duas bandas: 800 MHz e 1800 MHz.

Razões comerciais não deram tempo para que a 3G européia ficasse madura e disponível comercialmente. Antes disso, passos intermediários entre a 2G e a 3G foram

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adotados. O primeiro destes passos, denominado 2,5G, foi a implantação do GPRS, General Packet Radio Services. Em termos simples, o GPRS é o uso de pacotes comutados sobre os serviços de circuitos comutados do GSM. Note que até então, o 2,5G ainda não implementava uma rede pura e nativa de pacotes comutados, que seria o ambiente ideal para a transmissão de dados TCP/IP.

O próximo passo intermediário foi a adoção do protocolo EDGE, Enhanced Data GSM Enviroment. EDGE incorpora a modulação 8PSK (enquanto que GSM usa a GMSK), incrementando a taxa de transmissão do 2,5G.

Finalmente, o padrão 3G “oficial” europeu foi definido e denominado UMTS, Universal Mobile Telecommunications System. A boa notícia sobre o UMTS é que ele provê uma rede verdadeiramente orientada a pacotes comutados, e não o overlay visto no 2,5G. A má notícia sobre o UMTS é que ele opera em uma faixa de freqüência (2000 MHz) diferente do 2G, o que significa a exigência que grandes investimentos por parte das Operadoras para o upgrade do sistema. Outro aspecto que chama atenção no UMTS é que ele não usa o TDMA como air interface (como o GSM). Ele usa o WCDMA, Wideband CDMA.

 (67$'2681,'26

Os Estados Unidos começaram a 1G com um padrão diferente do europeu. O AMPS norte-americano opera a 900 MHz. Quando aconteceu a evolução para a 2G, os Estados Unidos deram uma guinada e adotam três diferentes sistemas: IS-95, IS-54 e IS-136. O IS-95, também denominado CDMA-One tem seu air interface baseado no CDMA. O IS-54 tem seu air interface no GSM TDMA e o IS-136 no D-AMPS. Estes três sistemas adotaram duas diferentes freqüências: 900 MHz e 1900 MHz. Eles evoluiram por dois diferentes caminhos na direção da 3G e, pior ainda, findando em dois diferentes sistemas 3G.

O caminho TDMA adota o protocolo EDGE europeu. Então, neste ponto da evolução há compatibilidade entre o 2,5G norte-americano e europeu, apesar da faixa de freqüência ser um pouco diferente. Infelizmente, ao finalizar no 3G, este caminho norte-americano não termina no UMTS europeu porque os Estados Unidos não adotaram a faixa de freqüência de 2000 MHz (já previamente alocada para outros propósitos) para a sua 3G.

O caminho CDMA passou por uma série de evoluções. A versão 2,5G é chamada CDMA 2000 1X, enquanto a versão 3G é chamada de CDMA 2000 3X. Cada um destes pontos da evolução do CDMA significam incremento no processamento digital do sinal, na taxa de transmissão e na modulação.

 -$3­2

O sistema 1G japonês operou com o sistema analógico JTACS e a sua 2G digital foi implementada via PDC, cujo air interface é baseado no conhecido TDMA. Devido a esta uniformidade, foi possível ao Japão pular do 2G direto ao 3G, não passando pelo 2,5G. Como resultado, a Operadora NTT DoCoMo japonesa foi a primeira no mundo a adotar comercialmente o 3G, em outubro de 2001. O sistema é baseado no air interface WCDMA, similar ao UMTS.

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A Figura a seguir resume os caminhos discutidos em direção a 3G

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 &21&/86­2

Com tudo o que foi visto, verificou-se que a adoção de uma ou outra tecnologia não depende somente de fatores técnicos. A decisão é influenciada por fatores como compatibilidade, atendimento das necessidades do usuário, reaproveitamento de recursos já existentes e as próprias tendências e maturidade do mercado.

No caso específico da telefonia móvel, foi constatado que a tecnologia GSM continua sendo utilizada por uma questão de compatibilidade, uma vez que possui uma ampla base de usuários a nível mundial.Novas tecnologias melhores que o GSM já estão disponíveis e podem levar o Brasil e o resto do mundo para a terceira geração de telefonia móvel, mas ainda não foram adotadas pelos motivos que foram citados anteriormente.

$1(;2$±(67$7Ë67,&$6'2%5$6,/

Para mostrar em termos mais concretos a realidade da telefonia móvel no Brasil, são apresentados dados estatísticos da Anatel.

7DEHOD±2SHUDGRUDVDWXDQWHV 7HFQRORJLDV 5HJLmR 2SHUDGRUD 7'0$ *60 &'0$    Amazônia Celular X X X Vivo X X X X X Oi X X TIM X X X X X Claro X X X X X TELEMIG Celular X X X CTBC X X X X X BrT Celular X X 5HJLmR

Estados do Rio de Janeiro, Espírito Santo, Minas Gerais, Amazonas, Roraima, Amapá, Pará, Maranhão, Bahia, Sergipe, Piauí, Ceará, R. G. do Norte, Paraíba, Pernambuco e Alagoas 5HJLmR

Estados do Paraná, Santa Catarina, R. G. do Sul, Goiás,

Tocantins, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Rondônia, Acre e Distrito Federal

5HJLmR

20 7DEHOD±$FHVVRVSRUUHJLmRHP2XWXEURGH 5HJLmR $FHVVRVPLOKDUHV 'HQVLGDGH DFHVVRVSRUKDELWDQWH Norte 3 472,81 24,69 Nordeste 9 708,59 19,47 Sudeste 29 879,55 39,14 Sul 10 628,39 40,39 Centro Oeste 5 975,72 47,68 7DEHOD±$FHVVRVSRU(VWDGRHP2XWXEURGH 5HJLmR (VWDGR $FHVVRV PLOKDUHV 'HQVLGDGH DFHVVRVSRUKDELWDQWH Norte Rondônia 423,02 28,58 Norte Acre 155,27 25,28 Norte Amazonas 905,04 29,19 Norte Roraima 99,06 26,94 Norte Pará 1 459,73 21,80 Norte Amapá 195,01 35,26 Norte Tocantins 235,69 18,81 Nordeste Maranhão 730,70 12,29 Nordeste Piauí 367,66 12,47 Nordeste Ceará 1 581,90 20,12

Nordeste Rio Grande do Norte 717,74 24,55

Nordeste Paraíba 701,97 19,82

Nordeste Pernambuco 2 125,42 25,80

Nordeste Alagoas 622,23 21,11

Nordeste Sergipe 441,54 23,20

Nordeste Bahia 2 419,43 17,85

Sudeste Minas Gerais 5 812,51 30,98

Sudeste Espírito Santo 991,19 30,05

Sudeste Rio de Janeiro 7 601,97 50,57

Sudeste São Paulo 15 473,89 39,43

Sul Paraná 3 327,33 33,22

Sul Santa Catarina 2 082,03 36,61

Sul Rio Grande do Sul 5 219,03 49,18

Centro Oeste Mato Grosso do Sul 1 003,26 45,63

Centro Oeste Mato Grosso 1 038,96 38,51

Centro Oeste Goiás 1 909,20 35,34

21 7DEHOD±$FHVVRVSRUWHFQRORJLDHP6HWHPEURGH %DQGD $FHVVRV 3DUWLFLSDomR AMPS 431 383 0,74 TDMA 24 634 676 42,36 CDMA 17 262 852 29,68 GSM 15 829 153 27,22 7DEHOD±$FHVVRVSRUEDQGDHP6HWHPEURGH %DQGD $FHVVRV 3DUWLFLSDomR A 30 530 193 52,50 B 16 960 411 29,16 D 9 190 716 15,80 E 1 476 744 2,54 7DEHOD±$FHVVRVSRUSODQRGHVHUYLoRHP6HWHPEURGH 3ODQR $FHVVRV 3DUWLFLSDomR Pós-Pago 11 860 922 20,39 Pré-Pago 46 297 142 79,61 7DEHOD±1RYDV(5%VLQVWDODGDVHP6HWHPEURGH %DQGD (5%V 3DUWLFLSDomR A 8 931 37,44 B 5 290 22,17 D 6 520 27,33 E 3 115 13,06

22

$1(;2%±0$3$'2%5$6,/

Distribuição das operadoras de telefonia móvel no Brasil segundo a Anatel. )LJXUD±0DSDGDVRSHUDGRUDVQR%UDVLO

24

$1(;2&±$35(6(17$d­2'(6/,'(6

5()(5Ç1&,$6

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