Fasci-Tech. Tecnologias de rede: aplicabilidade e tendências mercadológicas para redes sem fio e a utilização do 3G, WiMAX e LTE

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Fasci-Tech – Periódico Eletrônico da FATEC-São Caetano do Sul, São Caetano do Sul, v.1, n. 2, Jan./Jun. 2010, p. 44 a 54.

Tecnologias de rede: aplicabilidade e tendências mercadológicas para redes

sem fio e a utilização do 3G, WiMAX e LTE

João Carlos Lopes Fernandes1

RESUMO

Atualmente o mercado oferece uma infinidade de soluções para o acesso à Internet de alta velocidade, vulgarmente conhecida como banda larga; elas podem ser com a utilização de fios ou sem fios; a mobilidade se tornou um fator importantíssimo para os usuários; a utilização do mesmo tipo de acesso em vários lugares sem a necessidade de reconfigurações proporciona a tão sonhada praticidade móvel.

As operadoras de telefonia celular oferecem algumas opções para o acesso à Internet de alta velocidade entre elas se destacam atualmente a tecnologia 3G, que apresenta ainda alguns problemas relacionados à área de atuação e desempenho. A Tecnologia WiMAX, que é derivada da evolução do Wi-Fi2 começa a criar corpo entre as solução existentes mais ainda é uma duvida pois já existe também uma concorrente a LTE (Long Term Evolution), possível padrão a ser utilizado na quarta geração de celulares, inclusive o mercado em franca expansão de aparelhos celulares, notebooks e netbooks, já está começando a testar seus equipamentos com estas tecnologias.

Palavras-chave: Internet; tecnologias 3G; acesso; mobilidade, WiMAX, LTE.

ABSTRACT

Currently the market offers a plethora of solutions for access to high speed Internet, commonly known as broadband, they can be with the use of wire or wireless, mobility has become an important factor for users, using the same type of access in some places without the need for reconfiguration provides the long-awaited mobile convenience.

The mobile operators offer some options for access to high speed internet among them stand out 3G technology today; it still presents some problems related to area of operation and performance. WiMAX technology, which is derived from the evolution of Wi-Fi starts to create the body between the existing solution is a further doubt as it has also a competitor to LTE (Long Term Evolution) standard can be used in fourth generation cellular including the booming market of mobile phones, laptops and netbooks, is already beginning to test equipment with these technologies.

Word-key: Internet, 3G technologies, access, mobility, WiMAX, LTE

1 Doutorando em Computação Aplicada, professor associado da Faculdade de Tecnologia de São Caetano do Sul (FATEC-SCS)

2 “Wireless Fidelity” permite a interconexão de computadores através de redes sem fio (wireless). A implementação desse tipo de rede está se tornando cada vez mais comum, não só nos ambientes domésticos e empresariais, mas também em locais públicos (bares, lanchonetes, shoppings, livrarias, aeroportos etc)

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1 INTRODUÇÃO

As vendas relacionadas à informática em 2007 levaram o mercado de computadores pessoais, vulgarmente chamados de PC (Personal Computer), a crescer 21% em relação a 2006, com alta de 183% nas vendas de notebooks, os números são de uma pesquisa do IT Data; foram comercializados aproximadamente 10 milhões de novos computadores dentre eles 8 (oito) milhões de desktops (computador de mesa) e cerca de 2 (dois) milhões de notebooks. Segundo a ABINEE (Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica), enquanto as vendas de desktops deverão cair 11% em 2009 na comparação com 2008 (de 7,70 milhões para 6,85 milhões de unidades), as vendas de notebooks, incluindo os netbooks3, deverão crescer no mínimo 20% e passar de 4,30 milhões para 5,15 milhões (G1, 2009) (ABINEE, 2010).

Tabela 1 – Vendas de computadores pessoais (em mil unidades)

Fonte: http://www.abinee.org.br/index.htm

Um dos fatores que impulsionaram a venda de notebooks, principalmente no estado de São Paulo, foi o programa do computador para o professor, realizado pelo governo do

3 Termo usado para descrever uma classe de computadores portáteis tipo subnotebook com características típicas: peso reduzido, dimensão pequena ou média e baixo custo. São utilizados, geralmente, em serviços baseados na Internet, tais como navegação na web e e-mails.

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estado, que cadastrou os interessados em adquirir um notebook financiado em até 24 parcelas fixas e sem juros, o início do cadastramento foi em 20/10/2008 e perdurou até o início do ano de 2009.

O acesso à banda larga no Brasil cresceu 16% no primeiro semestre de 2009 com aproximadamente 13,6 milhões de conexões, de acordo com a 12ª edição do Barômetro da Banda Larga, que é um estudo realizado a cada 6 (seis) meses pela empresa Cisco e o IDC4

(International Data Corporation); a estimativa é que até o final de 2010, o Brasil atingirá 15

milhões de conexões; em junho de 2009, 11,3% dos municípios brasileiros já possuíam a possibilidade da realização de acesso à banda larga através de algum tipo de sistema móvel, de acordo com o primeiro Balanço da Banda Larga Móvel que foi realizado pela fabricante de equipamentos de telecomunicações Huawei e a consultoria Teleco; podemos definir como banda larga móvel qualquer acesso realizado à Internet, utilizando alguma tecnologia convalidada feita em redes móveis de celulares com velocidades superiores a 256 Kbps.

Atualmente, estima-se a existência de 4 (quatro) milhões de aparelhos 3G em uso no País ou 1,7% da base de usuários de banda larga; no Brasil ocorrem em média 2,1 acessos a banda larga a cada 100 habitantes, com este valor ficamos bem abaixo da média mundial que é de 5 acessos a cada 100 habitantes, no Japão por exemplo, a densidade é de 74 acessos a cada 100 habitantes. Até 2014 estima-se que o mercado brasileiro poderá crescer mais de 70% e atingir a marca de 60 milhões de acessos. Em 2011 no Brasil a versão móvel de banda larga deve ultrapassar em número de acessos a versão fixa (cabos de cobre), este resultado deixa o Brasil com um atraso de 2 (dois) anos em relação à média mundial. Os estados de São Paulo, Rio de Janeiro e Minas Gerais são os estados com maior percentual de municípios cobertos pela tecnologia 3G (TELECOM, 2009).

2 REDES SEM FIO

As redes sem fio são divididas em duas categorias. A primeira categoria engloba as

4 Empresa líder em inteligência de mercado, consultoria e conferências nos segmentos de Tecnologia da Informação e telecomunicações.

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redes sem infra-estrutura, também denominadas redes ad hoc, nas quais as estações se comunicam diretamente, não existindo um ponto de acesso central. Nas redes ad hoc, os nós podem se comunicar, única e exclusivamente, com os nós que estão dentro do seu raio de cobertura (802.11, 2010).

A segunda abrange as redes com infra-estrutura, nas quais toda a comunicação é realizada através de um ponto de acesso (PA), como é o caso das redes celulares de telefonia. As primeiras gerações de celulares se caracterizaram basicamente por serem analógicas, ou seja, utilizavam a modulação em freqüência para sinais de voz e um conjunto de modulação digital FSK (Frequency Shift Keying) para sua sinalização, além de utilizar a técnica FDMA (Frequency Division Multiple Access) para múltiplos acessos e permitir o serviço de Roaming5 entre os diferentes prestadores de serviço, desde que seus sistemas fossem compatíveis. A taxa de transferência era bem baixa na casa dos 9.600 bps (bits por segundo), nesta geração era apenas fornecida a transmissão de voz. Na década de 90, os sistemas analógicos já estavam saturados principalmente nas grandes metrópoles, por este motivo se apresentou a segunda geração de celulares, que já utilizava sistemas digitais e possuía uma maior capacidade, ou seja, mais qualidade para os sinais de voz e a possibilidade da comunicação de dados com criptografia na transmissão e taxas de transferência de até 14.4 Kbps. Com o crescimento da demanda por transmissão de dados surgiu a tecnologia conhecida como 2.5 G, uma evolução da segunda geração, que suportava o padrão WAP (Wireless Application Protocol)6 e podia trabalhar com taxas de transferência de dados de até 115 Kbps,

Devido à alta procura por sistemas de telefonia celular que permitissem acesso a Internet e o avanço mundial do acesso através de banda larga, surgiram os sistemas de terceira geração, conhecidos apenas como 3G, eles procuram se utilizar de altas taxas de velocidade e permitir uma boa qualidade no acesso das informações; eles podem trabalhar em diferentes faixas de freqüências utilizadas pelos países e até mesmo permitir o uso de

5 Transferência automática de ligações entre sistemas de telefonia celular compatíveis.

6 Tecnologia desenvolvida para ser utilizada em sistema móvel e permitir o uso de recursos semelhantes aos dos navegadores web tradicionais;

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sistemas multimídia, pois permite picos de acesso de até 2 Mbps. A tecnologia TDD (Time

Divisor Duplex) utilizada no 3G permite que as transmissões do upload e o download

possam ser carregados na mesma faixa de freqüência, utilizando assim intervalos sincronizados que são os intervalos do tempo divididos na transmissão e na recepção. O FDD (Frequency Divisor Duplex) também pode ser utilizado, onde as transmissões do

upload e o download se utilizam de duas faixas de freqüência distintas e especificadas que

são atribuídas para uma única conexão. Decorrentes das diferentes modalidades de comunicação que estão espalhadas em áreas geograficamente distintas, os aparelhos 3G, automaticamente realizarão a realocação de seu módulo de transmissão para utilizar a faixa de spectrum disponível na região. (PORTAL 3G, 2010)

A quarta geração de celulares ou 4G deve atender requisitos determinados pelo UIT e é uma evolução dos padrões GSM/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA, segundo as operadoras de telefonia móvel o padrão LTE (Long Term Evolution) deverá ser utilizado, pela facilidade de adaptação na infra-estrutura já existente do 3G. A 4G já está sendo comercializado em alguns países, segundo Vinicius Aguiari da revista info online, em Estocolmo e em outras 30 cidades da Suécia e da Noruega e está em processo de implantação em cidades dos Estados Unidos, do Japão, e em outros países da Europa. Em alguns casos, com poucos usuários conectados a rede, a velocidade de tráfego pode chegar a 100 Mbps, ainda segundo Jesper Rhode da empresa Ericsson, a nova geração vai deixar para trás o estigma de que a velocidade de transmissão de dados sem fio é mais lenta do que a via cabo. O LTE é baseado fundamentalmente no protocolo TCP/IP e possui a E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestrial

Radio Access Network), análogo ao UTRAN7 existentes nas redes 3G, a grande diferença é a sua interface física com o ar, onde foi especificado o uso do modelo O FDMA (Orthogonal

Frequency Division Multiple Access) para o sentido de dowloads, podendo ser usadas até

1.200 portadoras, e uso de SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)

para o sentido de uploads. Para as transmissões, pode ser utilizada tanto a técnica TDD (Time

Division Duplex) quanto a FDD (Frequency Division Duplex), um dos fatores que possibilita

que o LTE consiga atingir taxas elevadas de transmissão é o uso da tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output), ou seja, fazer uso de várias antenas para a transmissão. O

7 A UTRAN é composta de dois equipamentos principais, o Node-B e o RNC (Radio Network Controller). O Node-B é o equipamento da UTRAN que implementa a interface de comunicação sem fio com as unidades móveis na tecnologia 3G.

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E-UTRAN especifica que todos os Nodes-B ou estações base devem ter no mínimo quatro antenas. (3GUMTS)

Para implantar o 4G no Brasil, as operadoras devem realizar adequações em sua infra-estrutura 3G existente, segundo Rhodes, o custo para as operadoras não seria alto, uma vez que toda a estrutura pode ser reaproveitada. (INFO, 2010)

Além da utilização de tecnologias coligadas a telefônica celular existe diversas tecnologias para redes sem fio, dentre as principais o padrão Wi-Fi é a tecnologia que tem obtido maior êxito comercial. Este padrão também é conhecido por Wireless LAN ou IEEE 802.11, ele é capaz de atingir distancias de até 100 metros e velocidades de acesso variando de 11 a 300 Mbps (megabits por segundo) no novo padrão IEEE 802.11n (draft 2.0) para redes sem fios e aliado à tecnologia MIMO 2x2 (duas antenas para transmissão e recepção simultânea de informações), sendo ideal para utilização em pequenas redes sem fio; uma evolução desta tecnologia é o WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), que pode atingir uma velocidade de tráfego de até 1 Gbps em um raio de até 50 km2 em condições especiais, ela nasceu da necessidade de se ter uma tecnologia sem fio de banda larga com longo alcance e alta taxa de transmissão, assim em junho de 2001, sob iniciativa da Intel e da Alvarion foi criada através da convergência e interoperabilidade entre dois padrões de rede antes independentes, o HiperMAN, proposto na Europa pelo ETSI (European

Telecommunications Standards Institute), e o 802.16 do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), padrão nos EUA. O fator muito interessante dessa tecnologia é que

mesmo em movimento é possível utilizar os equipamentos conectados à Internet sem perder o sinal, outra vantagem do WiMAX é que cada antena pode cobrir uma área de até 50 km², o que atende bem as necessidades de países como o Brasil, China, Índia e Rússia. Segundo o portal ITWeb, em 2009 o Brasil já liderava a evolução do WiMAX na America Latina.

O Grupo IEEE 802.16 é o responsável por suas especificações e desenvolveu os seguintes padrões: (802.16,2010)

 IEEE 802.16-2004 (WiMAX Fixo): Utiliza OFDM (Orthogonal Frequency

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ou sem linha de visada8_{. As especificações iniciais são nas freqüências de 3,5}

GHz e 5,8 GHz .

 IEEE 802.16e Mobile Amendment (WiMAX Móvel) Otimizado para sistemas moveis suporta handoffs9 entre células e roaming. Utiliza SOFDMA

(Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access), que é uma técnica de modulação multiportadora.

O WiMAX, também pode ser incorporado a telefonia celular, atualmente podemos citar o único serviço wireless 4G no mercado americano, o 4G WiMAX da Clearwire, oferece velocidades médias de download de 3 Mbps a 6 Mbps, comparáveis a muitos serviços de banda larga fixa DSL ou cable modem. (CLEARWIRE)

No Brasil, a Intel e a Motorola estão promovendo o WiMAX, mas a primeira operadora a testar o 4G ao Brasil deve usar LTE. O LTE possui grandes vantagens, pois é compatível com toda a rede GSM instalada, o que aparentemente não é o caso do WiMAX. Só que o WiMAX está disponível e ativo em mais de 500 redes ao redor do mundo, enquanto o LTE ainda está em testes.(4G)

As operadoras de telefonia celular oferecem vários planos de acesso à banda larga móvel, que podem ser controladas através de pacotes de dados ou velocidade de acesso; os preços são ditados pela ANATEL (Agencia Nacional de Telecomunicações). Existe em todas as operadoras a oferta de planos denominados “ilimitados”, que na verdade apenas garantem que o serviço não será interrompido e nem o custo sofrerá acréscimos no final do ciclo mensal; quando o usuário atingir algum parâmetro pré-determinado pela operadora, ele terá como “punição” a redução de sua velocidade de acesso, para o menor patamar oferecido pela operadora durante todos os dias que faltam para completar o seu ciclo mensal. A oferta dos serviços 3G no Brasil é insatisfatória, segundo a avaliação do Instituto Brasileiro de

8 É uma linha imaginária que une dois objetos sem interceptar obstáculos de modo que uma antena na posição de um dos objetos possa ver o outro.

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Defesa do Consumidor (IDEC), que tornou público em 5 de novembro de 2009, um estudo realizado no final de agosto do mesmo ano que buscou avaliar a forma como os serviços são comercializados pelas quatro maiores operadoras móveis do Brasil. Segundo esta avaliação, as operadoras não são claras sobre as regras de acesso oferecidas, e como já citado sempre existirá uma diminuição na velocidade dos planos ilimitados quando a transferência de dados for superior a 1 (um) GB ou 2 (dois) GB dependendo da operadora; algumas operadoras ainda proíbem a realização de uploads de grandes arquivos e até mesmo utilização do sistema VoIP10 (Voz sobre IP), todos estes parâmetros são descritos nos contratos das operadoras que na maioria das vezes não são observados pelos clientes que contratam os serviços. (IDEC, 2010).

Segundo a TELECO, em abril deste ano o Brasil contava com 12,6 milhões de celulares 3G, sendo 9,2 milhões aparelhos WCDMA e 3,3 milhões modems. Das adições líquidas de 656 mil acessos 3G, 510 mil foram via aparelhos WCDMA e 146 mil por modems. Os dados divulgados pela Anatel para celulares WCDMA em Janeiro de 2010 saltaram de 4,1 milhões em Dezembro de 2009 para 7,5 milhões em Janeiro de 2010. Este valor sem dúvida é referente a um ajuste feito pelas operadoras na contagem destes celulares em sua base de dados.

Tabela 2 – Quantidade de celulares 3G no Brasil – Anatel

milhares Dez/09 Jan/10 Fev/10 Mar/10 Abr/10

WCDMA 4.091 7.465 8.100 8.707 9.217 EVDO 180* 150* 120* - - Terminal de Dados 3G > 256kbit/s 2.720* 2.867* 3.013* 3.194* 3.340*

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Total 3G 6.990* 10.483* 11.233* 11.900* 12.556* Fonte: http://www.teleco.com.br/3g_brasil.asp

Tabela 3 - Quantidade de 3G no Brasil

milhões 4T08 1T09 2T09 3T09 4T09 1T10 Acessos por Aparelhos 1,0 1,5 2,1 2,5 4,3 8,7

Modems 1,1 1,5 1,9 2,3 2,7 3,2

Total 3G 2,1 3,0 4,0 4,9 7,0 11,9

3G/total celulares 1,4% 2,0% 2,5% 2,9% 4,0% 6,6%

Fonte: Teleco e Anatel

3 CONCLUSÃO

As tecnologias oferecidas sem fio para o acesso à banda larga devem nos próximos anos no Brasil ultrapassar as soluções fixas (fios de cobre), isto já é uma realidade em alguns países. A banda larga móvel apresenta ainda algumas restrições que devem ser consideradas antes de sua contratação, como exemplo, limites de velocidade, área de cobertura e serviços disponibilizados. Na utilização para leitura e transmissão de e-mails, ou seja, uma pequena quantidade de uploads e downloads, se pode considerar que as atuais ofertas de banda larga móvel são suficientes, no caso de usuários que trabalham com grandes quantidades de informação, utilizam algum tipo de sistema especifico, a análise deve ser um pouco mais detalhada, sendo neste caso sugerido outros tipos de solução.

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O LTE e WiMAX são duas tecnologias de transmissão para o futuro 4G. A primeira delas, o LTE, é o sucessor natural para o padrão 3G, ele é compatível com os serviços e aparelhos da nova rede e da antiga, podendo coexistir sem apresentar problemas. Já o WiMAX se desenvolveu de um conceito próximo do Wi-Fi, permitindo acesso à banda larga sem fio buscando a redução de custos e uma maior praticidade, mesmo já estando na frente das soluções LTE, o WiMAX, parece ser um ótimo substituto aos sistema que atualmente utilizam ADSL e seus derivados, ou mesmo ser uma tecnologia complementar.

No caso do Brasil o padrão LTE, parece ser o mais promissor, decorrente da grande quantidade de infra-estrutura já existe na telefonia móvel. O investimento em novos equipamentos também dever ser bem acirrado, notebooks, netbooks e aparelhos celulares, devem em um futuro breve já oferecem estes tipos de conexão. Até o final do ano de 2010, o mercado brasileiro deverá já estar consolidado e operando com as múltiplas soluções em seus determinados seguimentos.

REFERÊNCIAS

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802.11. Wireless Local Area Networks. Disponível em: <http://www.ieee802.org/11/>. Acesso em 20. Jan. 2010.

802.16. Wireless Local Area Networks. Disponível em: <http://www.ieee802.org/16/>. Acesso em 20. Jan. 2010.

ABINEE. Comportamento da Indústria Eletroeletrônica em 2009 e previsões para 2010. Disponível em: < http://www.abinee.org.br/noticias/com08.htm>. Acesso em 10. Jan 2010.

CLEARWIRE. 4G x banda larga fixa: Operadoras refazem plano estratégico. Disponivel em http://softwarelivre.org/portal/comunidade/4g-x-banda-larga-fixa-operadoras-refazem-plano-estrategico. Acessado em 24. Mai. 2010.

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TELECOM. Estudo: banda larga móvel no País deve crescer 70% até 2014. Disponível em: <http://businesswire.sys-con.com/node/1058785 />. Acesso em 29. Nov. 2009.