Evolução da tecnologia movel no Brasil

Comissão examinadora _____________________________________ Professor 1(Titulação e nome completo) Instituição 1 _____________________________________ Professor 2 (Titulação e nome completo) Instituição 2 _____________________________________ Professor 3 (Titulação e nome completo) Instituição 3 Nova Iguaçu, ____ de ________ de 2018. Dedico este trabalho agradecimentos resumo Este trabalho apresenta um estudo baseado em pesquisas bibliográficas sobre a evolução da tecnologia móvel no Brasil, com um olhar mais aproximado para a telefonia, contemplando seu desenvolvimento desde os aparelhos analógicos, na primeira geração até a quinta geração, que promete revolucionar a área de telecomunicações. A retrospectiva do desenvolvimento das tecnologias celulares, 1G até a 5G utilizada atualmente, apresenta o longo caminho percorrido até que se chegasse aos aparelhos e ao modo como o celular é utilizado nos dias de hoje. Por fim, a popularização dos smartphones e, consequentemente, o crescente número de pessoas com acesso às redes 4G, exigiu novas pesquisas para o desenvolvimento das tecnologias das gerações futuras, de modo a atender a demanda por velocidade e permitindo mudanças significativas na experiência para o usuário.

No contexto traçado desde o início da comunicação analógica em celulares na década de 1980 até o momento atual com conteúdo digital em alta velocidade nos dispositivos móveis, o presente estudo fará uma abordagem geral da história e evolução da tecnologia móvel sem fio, mostrando as peculiaridades fundamentais de cada geração, como a estrutura analógica na primeira geração, a mudança para o digal na segunda, utilizando as técnicas de múltiplo acesso, na terceira, que usou uma técnica de banda larga, possibilitando o surgimento da internet, na quarta, que adota a técnica de ortogonalidade para a multiplexação, permitindo que diversos clientes usem a internet e diversos serviços como dados, vídeos, fotos com alta qualidade, chegando até a quinta geração, que otimiza a quarta, com a promessa de ser milhares de vezes mais rápida.

Cell phones. Lista de FIGURAS Figura 1 PDA 15 Figura 2 Tablet da Apple 16 Figura 3 Ultra Mobile PC 17 Figura 4 Funcionamento da telefonia celular 18 Figura 5 Bandas da telefonia celular no AMPS 20 Figura 6 Bandas de telefonia celular no GSM  23 Figura 7 Arquitetura da rede GPRS-EDGE 23 Figura 8 Dispositivo móvel para testes na rede 5G 28 Figura 9 Evolução das gerações 29 Lista de tabelas Tabela 1 – Evolução dos padrões 3GPP 25 Tabela 2 – Características do LTE 26 Lista de abreviaturas e siglas 1G – 1ª Geração 2G – 2ª Geração 3G – 3ª Geração 3GPP - Third Generation Partnership Project 4G – 4ª Geração AMPS - Advanced Mobile Phone System ANATEL - Agência Nacional de Telecomunicações ARQ - Automatic Repeat Request ASK - Amplitude Shift Keying CDMA - Code Division Multiple Access CEPT - Conférence Européenne des Postes et Télécommunicatios D-AMPS – Digital AMPS EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution ERB - Estação Rádio Base ETSI - European Telecommunications Standards Institute FCC - Federal Communications Commission FDD - Frequency Division Duplex FDMA - Frequency Division Multiple Access FM - Modulação em frequência GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying  GPRS - General Packet Radio Services GSM - Global System for Mobile Communications HARQ - Hybrid Automatic Repeat Request HSPA - High Speed Packet Access IEEE - Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos LTE - Long Term Evolution MIMO - Multiple Input, Multiple Output NMT 900 - Nordic Mobile Telecommunications NTT - Nippon Telephone and Telegraph OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing PS - Packet Switched PSK - Phase Shift- Keying QAM – Quadrature Amplitude Modulation QPSK - Quadrature Phase Shift Keying RTT (Round Trip Time SAE GW - Service Architecture Evolution Gateway SC-FDMA - Single Carrier Frequency Division Multiple Access TACS - Total Access Communication System TDMA - Time Division Multiple Access TIA - Telecommunications Industry Association TDD - Time Division Duplex UMTS - Universal Mobile Telecommunication System WCDMA - Wide-Band Code-Division Multiple Access SUMÁRIO 1 Introdução 12 2 DISPOSITIVOS móveis 14 2.

PDA 14 2. Tablet 15 2. Ultra Mobile PC - umpc 16 2. Desse modo, para se entender, minimamente, sobre tecnologias móveis, deve-se conhecer o que aconteceu, os contextos e características, para se compreender o panorama que essa área se encontra atualmente. Segundo, a tecnologia de transmissão se desenvolveu e, em cada geração, ela teve suas características e elas precisam ser conhecidas, para que se saiba como se chegou às tecnologias mais modernas. O objetivo geral deste trabalho é compreender a evolução da tecnologia móvel no Brasil, sobretudo a de telefonia celular, tendo como objetivos secundários, caracterizar as fases, avanços, mudanças até o 5G. Visando alcançar os objetivos propostos, utilizou-se como recurso metodológico, a pesquisa bibliográfica, a partir da análise de trabalhos disponíveis na literatura.

O texto final teve como embasamento as concepções e ideias de autores como: Cunha et al. Esses dispositivos podem ser encontrados através dos PDAs (Personal Digital Assistant), celulares, tablets, smartphones e aparelhos semelhantes. O desenvolvimento dessa tecnologia pode ser considerado como muito acelerado e possuir acesso a informações em todo lugar e instante, é realmente muito interessante para os consumidores. Por isso, são considerados uma revolução, modificando a cultura e hábitos das pessoas, alterando sua rotina e maneira diferentes de tomada de decisão (CUNHA et al. PDA O PDA é um assistente pessoal digital, um tipo de computador de pequenas dimensões que realiza várias funções. Ele tem passado por várias modificações ao longo do tempo e tem se parecido cada vez mais com um computador.

Figura 1 – PDA Fonte: Cunha et al. Tablet O tablet consiste em um tipo de computador móvel, maior que um celular ou PDA, possuindo um touch screen, que pode ser usado a partir das mãos ou de uma caneta. Normalmente, não possui um teclado físico acoplado, mas pode ser conectado a partir de uma rede sem fio ou USB (Universal Serial Bus). Para diferenciar um tablet de outro dispositivo parecido basta verificar se ele possui uma tela de toque e, caso não tenha características de um telefone, é, possivelmente um tablet. Hoje, há certos modelos que são denominados híbridos, ou seja, são uma parte tablet, outra parte computadores portáteis, contendo até mesmo, um teclado (CUNHA et al. Obteve grande êxito, que acabou por abrir o mercado para outros de mesmas características, mas de outros fabricantes, como o Samsung Galaxy Tablet (CUNHA et al.

Há quatro tipos de Tablet PC: - Slate – não tem um teclado anexado, mas possui reconhecimento de escrita. Booklet - capacidade de se dobrar como fosse um livro, tendo duas telas. Convertible – pode ser transformado em um aparelho que se parece com um computador portátil (CUNHA et al. Hybrid – possui características tanto do Slate quanto do Convertible, possuindo um teclado que pode ser extraído quando preciso. A rede central manda a informação de um telefone para outro a partir dos comutadores que tem como finalidade de controlar o fluxo de dados, isto é, interconecta as informações vindas do banco de dados para as torres. O comutador também conserva a base de dados que possui informações sobre os usuários da rede, controla e realiza outras atividades, como contas e tarifas.

A rede de acesso via rádio controla a comunicação entre a rede central e os celulares. Nesta rede encontram-se um número grande de estações rádio base (ERB), onde cada uma transmite e recebe sinais de aparelhos celular em uma área delimitada. A área que cobre a ERB normalmente é dividida em diversos setores, onde cada uma se comunica com os telefones celulares correspondentes de cada setor (TAKEDA, 2013). No começo da operação desse sistema, os sistemas estavam limitados ao interior do país. Poucos consumidores se interessavam e como o equipamento possuía um custo alto, era pesado e gastava bastante energia, era usado praticamente em uma viatura de polícia, fazendo a comunicação entre os policiais e as centrais. Este sistema era conhecido como simplex e constitui a base de desenvolvimento para as aplicações móveis.

Os primeiros dispositivos móveis utilizados comercialmente, em grande escala, apareceram na década de 1980 e foram chamados de sistemas da primeira geração. Utilizava comunicação analógica e era constituído por um conjunto de sistemas próprios para cada parte do mundo – AMPS (Analogue Mobile Phone System) nas Américas, o TACS (Total Access Communication System) em alguns países europeus, bem como o NMT (Nordic Mobile Telephone) e o J-TACS, usado no Japão e Hong Kong (TAKEDA, 2013). Começou com a transmissão analógica, sobretudo, com o serviço de voz, muito restrito, pouca mobilidade, utilizando muita potência para se transmitir, com qualidade e capacidade baixas. Com esta configuração, o serviço parecia pouco interessante, tendo poucos clientes no mundo todo (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014).

A partir do momento em que novos clientes entram, o sistema precisou evoluir, partindo para soluções que oferecessem melhor qualidade na transmissão por voz, com pouca interferência, mais móvel, menor potência para se transmitir e que as chamadas não caíssem. Essa necessidade acabou por criar os sistemas analógicos de primeira geração: • AMPS - utilizado nas Américas, Austrália e em outros países; • TACS – utilizado na Inglaterra, Itália, Emirados Árabes, China e outros. • NMT 900 – utilizado na Suíça, Espanha, Marrocos, Iugoslávia e outros; • NTT - utilizado no Japão. Depois disso, em 1993, foi introduzido o padrão IS-95 que deu origem ao CDMA (Code Division Multiple Access). O continente europeu estava em busca de uma padronização para permitir a integração do mesmo em seu território.

Anteriormente a 1992, haviam vários sistemas operando. Foi criado, então, um grupo que fazia parte do CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunicatios), que ficaria com a função de realizar a criação de um novo padrão. Foi desenvolvido o GSM (Global System for Mobile Communications) baseado no trabalho do ETSI (European Telecommunications Standards Institute) (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). O AMPS digital é um sistema TDMA/FDMA-FDD (Frequency Division Duplex), ou seja, utiliza ao mesmo tempo, o acesso múltiplo por divisão de frequências, o acesso múltiplo por divisão no tempo e uma faixa de frequências em cada sentido de propagação (uplink/downlink) (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). Assim como no AMPS, o IS-54 possui a comunicação full-duplex, por divisão de frequência, ou seja, usa uma portadora para transmitir no downlink e outra, no uplink.

As portadoras usadas estão separadas por 45 MHz. Usa, também, a mesma numeração que o AMPS utiliza, tendo disponibilizados, 416 canais físicos por faixa de operação, o que ajudou na mudança da primeira para a segunda geração. O GSM foi projetado pelo ETSI e começou a operar em 1992. Figura 6 – Bandas de telefonia celular no GSM Fonte: Rodovalho; Júnior, 2014. O desenvolvimento do GSM para o 3G foi somando, aos poucos, novas funções para aumentar o pacote de dados para os clientes. Essa evolução iniciou-se com uma mudança do GSM para o 2. G, onde o GPRS (General Packet Radio Services) inseriu um serviço baseado em pacotes, onde os dispositivos móveis poderiam trocar pacotes IP (Internet Protocol) sobre o sistema de voz que já estava consolidado (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014).

Este protocolo inseriu uma nova funcionalidade na arquitetura das redes móveis que é o Packet Switched (PS). G – Terceira geração móvel A quantidade de clientes foi aumentando pedindo, também, que um número alto de dados fosse disponibilizado, assim, o GSM não conseguia mais atender o que era preciso. Assim, as redes 3G surgiram, com o intuito de prover grande qualidade de conteúdo multimídia, com streaming de vídeo em alta qualidade, jogos online, rede social, vídeos ao vivo e troca de arquivos ponto a ponto. Assim, elas precisam estar sempre se atualizando para continuar atendendo a demanda por mais acesso e velocidade para os clientes (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). O 3GPP (Third Generation Partnership Project), entidade que possui operadoras, fornecedores, instituições de normatização, determinou o UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) como o sistema móvel universal para redes 3G, que tem como peculiaridades mais importantes, maior taxa de dados e largura de banda maior e compatível mundialmente.

As redes de terceira geração se baseiam na tecnologia FDD-WCDMA (Frequency Division Duplex-Wideband Code Division Multiple Access), também denominada de FDD-UMTS. G - Quarta geração móvel O LTE é uma solução para banda larga de dispositivos móveis que oferta uma série de recursos bastante flexíveis em questões de implantação e oferecimento de serviços, é totalmente fundamentada em comutação de pacotes, suportando IPv6, possuindo outros aspectos relevantes mostrados na Tabela 2: Tabela 2 – Características do LTE Parâmetro Valor Tecnologia Acesso Uplink SC-FDMA Tecnologia Acesso Downlik OFDMA Flexibilidade Espectral 1,4; 3; 5; 10; 15 e 20 MHz TTI mínimo 1ms Espaçamento entre portadoras 15 kHz Modulação QPSK, 16QAM, 64QAM Taxa de pico Downlink De 3-4 vezes Rel-6 podendo atingir 100Mbps (5bps/Hz – 20MHz) * Taxa de pico Uplink De 2-3 vezes Rel-6 podendo atingir 50Mbps (2,5bps/Hz – 20MHz) * Latência Plano de Usuário Menor que 5ms Fonte: Rodovalho; Júnior, 2014.

OFDM de grande eficiência de espectro é o alicerce da camada física. No downlink, usa-se o OFDMA - Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access – Acesso Múltiplo por Divisão Ortogonal de Frequência, uma técnica de acesso múltiplo que dispõe subportadoras superpostas para os clientes, possibilitando o tráfego de dados de cada um deles, ao mesmo tempo, tendo como benefício, um ganho de cerca de 50% no aproveitamento do espectro. Isso acaba conferindo robustez contra problemas de multipercurso e pode usar um sistema de antenas MIMO (Multiple Input, Multiple Output). Já no uplink, é usado o SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access – Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência com Portadora Única). Mobilidade: Aperfeiçoado para baixa velocidade de deslocamento (0 a 15Km/h) com grande desempenho, embora aguente velocidades de, no máximo, 350Km/h (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014).

Retransmissões na camada de enlace: usa a estrutura HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) para consertar os erros de pacotes na camada física. Além disso, existe a possibilidade de que alguns pacotes com falhas não sejam descartados e podem ser recebidos em algumas aplicações. Desse modo, estes são enviados para as camadas superiores. Uma estrutura posterior, ARQ (Automatic Repeat Request), é usada na camada de rádio e resolverá esses erros residuais, corrigindo-os ou rejeitando os pacotes. Diversos obstáculos podem ser indicados como problemas de acesso à rede móvel, como muitos clientes por área, dificuldades de transmissão dos dados pelas ERBs, estações que não têm tido manutenção ou com pouca capacidade para enviar sinais e burocracia enfrentada com os órgãos fiscalizadores para a instalação de novas estações.

A tecnologia se desenvolve e aperfeiçoa e isso não está relacionado a um local específico e nem ao fato de certa localidade não atender mais aos requisitos dessa evolução. Pode ser feita a melhoria daquilo que já construído e implementado. Assim, alguns países e organizações têm investido em pesquisas para aprimorar a comunicação dos dispositivos móveis (MENDES, 2014). Figura 9 – Evolução das gerações. Com dispositivos móveis não é diferente, as tecnologias vêm evoluindo cada dia mais e superando as já existentes, trazendo mais recursos de som, imagem e dados. Referências ANDRADE, M. M. Introdução à Metodologia do Trabalho Científico: laboração de trabalhos na graduação. ed. GODINHO, H. F. et al. Uma abordagem sobre a tecnologia LTE e sua aplicação no Brasil.

Revista Científica – Semana Acadêmica. T. Redes de comunicações móveis de 5ª Geração: cenários, requisitos, aplicações e tendências tecnológicas. INATEL – Centro de Referência em Radiocomunicações. Disponível em: < http://www. fapemig. R. F. A quarta geração das redes sem fio: benefícios e evolução. Monografia apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Especialista em Teleinformática e Redes de Computadores, do DAELN, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Curitiba, PR. N. Evolução da tecnologia móvel até 2013. Trabalho de conclusão de curso (bacharelado - Engenharia Elétrica) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, SP.