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Tecnologias de rede de telefonia celular 2G x 3G.

Há algumas tecnologias comuns usadas pelas redes de celulares 2G para a transmissão de informações:

  • Acesso múltiplo por divisão de freqüência (FDMA)

  • Acesso múltiplo por divisão de tempo (TDMA)

  • Acesso múltiplo por divisão de código (CDMA)

Apesar de essas tecnologias parecerem bastante complexas, você poderá ter uma boa idéia de como elas funcionam apenas interpretando o título de cada uma.

A última palavra informa qual é o método de acesso. A palavra divisão permite saber que ela fraciona as chamadas com base no método de acesso.

  • FDMA coloca cada chamada em uma freqüência separada.

  • TDMA reserva certa porção de tempo para cada chamada em uma freqüência designada.

  • CDMA fornece um código exclusivo para cada chamada e a espalha (em inglês) ao longo das freqüências disponíveis.

O termo acesso múltiplo significa que mais de um usuário pode utilizar cada célula.

FDMA
A tecnologia FDMA separa o espectro em canais de voz distintos por meio de sua divisão em porções uniformes de largura de banda. Para entender melhor a tecnologia FDMA, pense nas estações de rádio: cada estação envia seu sinal em uma freqüência diferente dentro da banda disponível. FDMA é usada, principalmente, para a transmissão analógica. Apesar de ser capaz de portar informação digital, a tecnologia FDMA não é considerada um método eficiente para a transmissão digital.


Na tecnologia FDMA, cada telefone usa uma freqüência diferente

TDMA
TDMA é o método de acesso usado pela Electronics Industry Alliance (Aliança das Indústrias Eletrônicas) - em inglês - e a Telecommunications Industry Association (Associação das Indústrias de Telecomunicações) - em inglês - para o Padrão Ínterim 54 (IS-54) e Padrão Ínterim 136 (IS-136). Usando TDMA, uma banda estreita com 30 kHz de largura e 6,7 milissegundos de comprimento é dividida em três janelas de tempo.

Banda estreita significa "canais" no sentido tradicional. Cada conversa chega ao rádio por um terço do tempo. Isso é possível porque os dados de voz que foram convertidos em informação digital são comprimidos de modo a ocupar um espaço de transmissão significativamente menor. Assim, a tecnologia TDMA tem três vezes a capacidade de um sistema analógico, usando o mesmo número de canais. Os sistemas TDMA operam nas freqüências de banda de 800 MHz (IS-54) ou 1.900 MHz (IS-136).

 


TDMA divide uma freqüência em janelas de tempo

 

GSM
 

TDMA também é usada como a tecnologia de acesso para o Sistema Global para Comunicação Móvel (em inglês, GSM - Global System for Mobile Communications). Entretanto, a tecnologia GSM implementa a TDMA de uma maneira um pouco diferente e incompatível com o padrão IS-136. Pense no GSM e IS-136 como dois sistemas operacionais diferentes que trabalham no mesmo processador, como Windows e Linux, ambos trabalhando em um Intel Pentium III. Os sistemas GSM usam criptografia para tornar as chamadas telefônicas mais seguras. O GSM opera nas bandas de 900 MHz e 1.800 MHz na Europa e na Ásia, e na banda de 850 MHz e 1.900 MHz (algumas vezes referida como 1,9 GHz) nos Estados Unidos. Ele é usado em sistemas de celular digital e baseados em PCS. O GSM também é a base para a Rede Digital Ampliada Integrada (em inglês, IDEN), um sistema popular apresentado pela Motorola (em inglês) e usado pela Nextel (em inglês).

 

O GSM é o padrão internacional na Europa, Austrália e grande parte da Ásia e África. No Brasil, quase 64% dos celulares são GSM (dados da Anatel de dezembro de 2006). Nas áreas de cobertura, os usuários de celulares podem comprar um telefone que funcionará em qualquer lugar em que o padrão for suportado. Para se conectar aos provedores de serviços específicos em diferentes países, os usuários de GSM simplesmente trocam os cartões do módulo de identificação de assinante (SIM, em inglês). Os cartões SIM são pequenos discos removíveis que entram e saem dos telefones celulares GSM. Eles armazenam todos os dados de conexão e números de identificação que você necessita para acessar, especialmente, um provedor de serviços sem fio.

Infelizmente, os telefones GSM de 850 MHz/1900MHz usados nos Estados Unidos não são compatíveis com o sistema internacional. Se você mora nos Estados Unidos e necessita portar e utilizar telefone celular em uma viagem internacional, você pode comprar um telefone GSM de 3 ou 4 faixas e usá-lo tanto domesticamente quanto em viagens internacionais.

CDMA
A tecnologia CDMA tem uma abordagem totalmente diferente em relação à TDMA. A CDMA, após digitalizar os dados, os espalha ao longo de toda a largura de banda disponível. Chamadas múltiplas são sobrepostas umas sobre as outras no canal, cada uma designada por um código seqüencial exclusivo. CDMA é uma forma de espalhamento espectral, o que significa que os dados são enviados em pequenos pedaços ao longo de diversas freqüências diferentes disponíveis para uso, a qualquer momento, na faixa especificada.

 


Na tecnologia CDMA, os dados de cada telefone têm um código exclusivo

 

Todos os usuários transmitem na mesma faixa do espectro de banda larga. O sinal de cada usuário é espalhado por toda a largura da banda por meio de um código de espalhamento exclusivo. No receptor, esse mesmo código exclusivo é usado para recuperar o sinal. Como os sistemas CDMA necessitam de um registro de tempo exato em cada pedaço de sinal, eles consultam o sistema GPS para obter essa informação. Entre oito e 10 chamadas independentes podem ser suportadas no mesmo espaço de canal como uma única chamada AMPS analógica. A tecnologia CDMA é a base para o Padrão Ínterim 95 (IS-95) e opera em ambas as bandas de freqüência de 800 MHz e 1.900 MHz.

Teoricamente TDMA e CDMA não interferem uma com a outra. Na prática, sinais CDMA de alta potência elevam o patamar de ruído para os receptores TDMA, e os sinais TDMA de alta potência podem causar sobrecarga e embaralhamento dos receptores CDMA.

Vamos ver agora a diferença entre as tecnologias de banda múltipla e o modo múltiplo.

 

Celulares multi-banda X celulares multi-modo.

Se você viaja muito, provavelmente vai querer telefones que ofereçam bandas múltiplas, modos múltiplos ou ambos. Vamos dar uma olhada em cada uma dessas opções:

  • Banda múltipla - um telefone que tem capacidade de banda múltipla pode alternar freqüências. Por exemplo, um telefone TDMA de banda dupla pode usar serviços TDMA tanto em um sistema de 800 MHz quanto em um de 1.900 MHz. Um telefone GSM de banda quádrupla pode usar serviços GSM nas bandas de 850 MHz, 900 MHz, 1.800 MHz ou 1.900 MHz.
     

  • Modo múltiplo - nos telefones celulares, "modo" se refere ao tipo de tecnologia de transmissão utilizado. Assim, um telefone que suporte AMPS e TDMA pode alternar de um para outro, conforme necessário. É importante que um dos modos seja AMPS. Isso lhe proporcionará serviço analógico caso esteja em uma área que não possua suporte digital.
     

  • Banda múltipla/Modo múltiplo - o melhor de ambos os mundos permite que você alterne entre as freqüências de banda e os modos de transmissão conforme necessário.

A alternância de bandas ou modos é feita automaticamente por telefones que suportam essas opções. Geralmente o telefone tem uma opção padrão estabelecida, como 1.900 MHz TDMA, e tenta se conectar primeiro naquela freqüência com aquela tecnologia. Caso ele suporte bandas duplas, ele alternará para 800 MHz se não puder se conectar a 1.900 MHz. E se o telefone suportar mais de um modo, ele tentará primeiro o(s) modo(s) digital(is) e, em seguida, alternará para o analógico.

Você pode encontrar tanto telefones de modo duplo quanto de modo triplo. O termo modo triplo, ou "tri-mode", pode ser decepcionante. Ele pode significar que o telefone suporta duas tecnologias digitais, como CDMA e TDMA, assim como analógico. Nesse caso, ele será um verdadeiro telefone de modo triplo. Mas isso também pode significar que ele suporta uma tecnologia digital em duas bandas e também oferece suporte analógico. Uma versão popular do tipo de telefone de modo triplo para pessoas que fazem muitas viagens internacionais possui serviço GSM na banda de 900 MHz para Europa e Ásia e na banda de 1.900 MHz para os Estados Unidos, além do serviço analógico. Tecnicamente é um telefone de modo duplo, e um desses modos (GSM) suporta duas bandas.

 

Celular X PCS


Personal Communications Services (PCS) é um serviço telefônico sem fio muito similar ao serviço de telefone celular, mas com ênfase no serviço pessoal e na mobilidade estendida. O termo "PCS" é freqüentemente usado no lugar de "celular digital", mas o verdadeiro PCS oferece outros serviços, como paging (recados), identificador de chamadas e e-mail.

Enquanto o celular foi criado originalmente para uso em carros, o PCS foi concebido desde o início para a maior mobilidade do usuário. O PCS possui células menores e, assim, requer um maior número de antenas para cobrir uma mesma área geográfica. Os telefones PCS usam frequências entre 1,85 e 1,99 GHz (1.850 MHz a 1.990 MHz).

Tecnicamente, os sistemas celulares nos Estados Unidos operam em bandas de freqüência de 824 MHz a 894 MHz, enquanto o PCS opera nas bandas de 1.850 MHz a 1.990 MHz. E enquanto o celular digital se baseia em TDMA, o PCS possui espaçamento de canais de 200 kHz e oito janelas de tempo em vez do típico espaçamento de canais de 30 kHz e das três janelas de tempo encontrados no celular digital.

 

 

Rede de telefonia celular 3G.

 


Foto cedida por Amazon.com
Telefone Sony Ericsson V800 3G
 

A tecnologia 3G é a mais recente nas comunicações móveis. 3G significa "terceira geração", já que a tecnologia do celular analógico é de primeira geração e a do celular digital/PCS é de segunda geração. A tecnologia 3G se destina aos verdadeiros telefones celulares multimídia, chamados de smartphones ou telefones inteligentes, e apresenta largura de banda ampliada e taxas de transferência para acomodar aplicações baseadas na Web e arquivos de vídeo e áudio baseados no telefone.Para saber mais sobre telefonia 3G, leia nossa artigo Como funciona a telefonia 3G.
 

 

3G engloba diversas tecnologias de acesso digital. As mais comuns em 2005 eram:

  • CDMA2000 (em inglês) - baseada em Code Division Multiple Access (acesso múltiplo por divisão de Código) 2G (veja Tecnologias de acesso celular)

  • WCDMA (UMTS) em inglês - Wideband Code Division Multiple Access (acesso múltiplo por divisão de código de banda larga)

  • TD-SCDMA (em inglês) - Time-division Synchronous Code-division Multiple Access (acesso múltiplo por divisão de código síncrono por divisão de tempo)

As redes 3G têm velocidade de transferência potencial de até 3 Mbps (cerca de 15 segundos para o download de uma música em MP3 de 3 minutos). Para exemplificar, os telefones 2G mais rápidos podem chegar até 144 Kbps (cerca de 8 minutos para o download de uma música de 3 minutos). As altas taxas de dados do 3G são ideais para o download de informações da Internet e para o envio e recebimento de arquivos grandes de multimídia. Os telefones 3G são como minilaptops e podem acomodar aplicações de banda larga como videoconferência, recepção de sinais de vídeo da Web, envio e recepção de fax e download instantâneo de mensagens de e-mail com anexos.

Entendendo a 3G.

A telefonia 3G está para a telefonia 2G assim como a internet banda larga está para a discada. Ou seja, transmissão de dados em alta velocidade que permite o acesso a conteúdo multimídia, como vídeos, TV e animações em alta resolução, a e-mail, mensagens instantâneas e a recursos antes relegados à telefonia fixa ou à telefonia IP, como videoconferência e download rápido de grandes quantidades de dados. Mas para entender o que é a telefonia 3G, é preciso familiarizar-se com a sopa de letras de padrões, tecnologias da telefonia móvel.

Primeira Geração ou 1G
 

  • AMPS (Advanced Mobile Phone Service): tecnologia analógica da primeira geração da telefonia móvel desenvolvida pelos Laboratórios Bell, da At&T, nos anos 80. Essa tecnologia opera na faixa dos 800 MHz e só permite transmissão de voz.

Segunda Geração ou 2G
 

  • TDMA (Time Division Multiple Access): uma das tecnologias digitais mais usadas no mundo. Ela divide os canais de freqüência em até seis intervalos de tempo diferentes, e cada usuário usa um desses espaços para impedir interferências. Opera na freqüência de 800 MHz.

  • CDMA (Code Division Multiple Access): tecnologia digital que aumentou a capacidade das redes de telefonia celular ao permitir o acesso de muitos usuários simultaneamente em um único canal de estação rádio-base. No Brasil, a Vivo era a única operadora a adotar esta tecnologia, cuja principal desvantagem é tornar os aparelhos celulares mais suscetíveis à clonagem.

  • GSM (Global System for Mobile Communication): tecnologia baseada em chips de memória desenvolvida na Europa. O GSM foi adotado na maior parte do mundo por permitir taxas de transferências mais rápidas e a portabilidade das informações. Como número da linha, dados pessoais e agenda de contatos ficam armazenados em um chip de memória, é possível levar as características do assinante para outro aparelho ou rede GSM. Esta tecnologia opera nas faixas de freqüência de 900, 1800 e 1900 MHz.

Geração 2,5 - ou 2,5G

  • GPRS (General Packet Radio Service ou Padrão de Transmissão de Rádio por Pacote): evolução da GSM, esta tecnologia 2,5G divide os dados em pacotes, possibilitando uma conexão permanente de dados, com taxas de transmissão variando de 30 kbps a 115 kbps. O GPRS permite a conexão dos smartphones à Internet, e sua principal vantagem é que os usuários só pagam pelos dados e não pelo tempo de permanência no ar.

  • EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution ou GPRS ampliada): tecnologia que transmite dados a até 384 kbps, com taxas médias entre 110 kbps e 120 kbps. Essas taxas permitem serviços de dados avançados, como streaming de áudio e vídeo, acesso à Internet em alta velocidade e download de arquivos pesados. Assim como a GPRS, a Edge divide os dados em pacotes e oferece conexão permanente de dados, suportando serviços "push-to-talk". Aparelhos Blackberry e alguns modelos Nokia e Motorola utilizam esse tipo de tecnologia.

Terceira Geração ou 3G

­

  • ­CDMA-2000 1x ou 1xRTT (1xRadio Tansmission Technology): tecnologia considerada de terceira geração por atingir taxas de transmissão superiores a 144 kbps e que preparou o terreno para as altas velocidades de dados hoje disponíveis. Permite total conexão sem fio.

  • UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service): evolução da GSM, essa tecnologia baseada em IP (Protocolo de Internet) opera na faixa de 1900 MHz e atinge taxas de transmissão de até 2 Mbps, a velocidades médias de 220 a 320 kbps. Ela possibilita serviços de alto consumo de banda, como videoconferência, transmissão de TV, e streaming de áudio e vídeo. Como é compatível com a GPRS e a Edge, a UMTS pode operar em qualquer uma dessas redes com segurança.

  • HSPA (high Speed Packet Access): tecnologia que permite enviar e receber grandes arquivos, jogar online, enviar e receber vídeos e imagens em alta resolução, fazer download de música e permanecer conectado à Internet ou à rede IP do escritório. Pode transmitir dados a uma velocidade de até 5,7 Mbps, com taxas mínimas de transferência variando de 144 kbps a 384 bps. A sigla tem duas variações - HSDPA e HSUPA. A primeira, High Speed Downlink Packet Access, refere-se à velocidade com a qual a pessoas podem baixar arquivos de dados. A segunda, High Speed Uplink Packet Access, à velocidade para enviar pacotes de dados.

  • WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access): protocolo de transmissão da terceira geração da telefonia celula­r que utiliza o método de sinalização da tecnologia CDMA para alcançar velocidades mais altas e suportar mais usuários. A tecnologia foi desenvolvida pela NTT DoCoMo, operadora de telefonia japonesa como uma interface aérea da rede 3G da também japonesa Foma. O protocolo acabou virando parte do IMT-2000 (International Telecommunication Union), do padrão internacional da 3G. A WCDMA permite atingir velocidades de até 5,7 Mbps, dependendo do padrão adotado (HSDPA ou HSUPA).

Mas afinal, o que é a 3G?

Agora que você já conhece as principais tecnologias usadas nas três gerações da telefonia celular, está na hora de saber o que é a 3G. Evolução da 2G e 2,5G, a telefonia 3G, como dissemos anteriormente, se caracteriza pela transmissão de dados em alta velocidade. Na 3G, as operadoras transmitem voz e dados dentro de um espectro de freqüência mais amplo - entre 1,9 GHz e 2,1 GHz. Nas telefonias 2G e 2,5G (a segunda geração na qual nos encontramos atualmente), os celulares operam na faixa entre 900 MHz e 1,8 MHz e atingem taxas de transmissão de até 384 kbps, usando tecnologia EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), e de até 85 kbps, usando tecnologia GPRS. No Brasil, todas as operadoras GSM (Global System for Mobile Communication) utilizam as duas tecnologias, e a velocidade alcançada depende do aparelho celular que cada pessoa tem.

Veja na tabela abaixo a comparação das velocidades alcançadas com as tecnologias de telefonia móvel.
 

 

 

Tecnologia

Taxa de download

Taxa de upload

GPRS

de 60 kbps a 80 kbps

de 20 kbps a 40 kbps

EDGE

de 177,6 kbps a 384 kbps

de 59,2 kbps a 118,4 kbps

WCDMA

de 384 kbps a 5,7 Mbps
 

de 144 kbsp a 384 kbps

­

 

As velocidades alcançadas na tabela acima dependem da localização do terminal celular. Em ambientes móveis (no carro em movimento, por exemplo), a 3G atinge 144 kbps. Em ambientes abertos, com aglomeração de pessoas, 384 kbps. Em ambientes fixos, como dentro do escritório ou em casa, é possível atingir a velocidade máxima da tecnologia.

Para garantir atrasos mínimo na entrega dos pacotes de dados na rede 3G e o mínimo de erros por bit, a tecnologia divide os pacotes de serviços em quatro classes de qualidade (QoS):

  • Conversational class (voz, telefonia com imagem, jogos sem acesso à rede)
     

  • Streaming class (multimídia e vídeo por demanda)
     

  • Interactive class (navegação na web, jogos em rede, acesso a banco de dados)
     

  • Background class (e-mail, SMS, download)
     

Vantagens

A principal característica -e também o maior benefício - da terceira geração de telefonia celular é a velocidade. As redes 3G garantem uma velocidade de transmissão de dados até 15 vezes maior que as atuais. Com redes mais rápidas, haverá melhorias nos serviços de multimídia (voz, dados, vídeo e acesso remoto), e os usuários poderão consumir serviços que exigem mais banda, como vídeo conferência, telefonia com vídeo, TV, downloads, mapas, Internet, fax, mensagens multimídia e compartilhamento de música. E pagando menos, já que ao trabalhar com espectro mais amplo, as operadoras poderão oferecer planos de minutos mais vantajosos sem sobrecarregar a rede. A rede 3G oferece capacidade de roaming por toda Europa, Japão e Estados Unidos, onde a tecnologia já está em uso há mais tempo que no Brasil.

No Brasil, a telefonia 3G traz ainda uma vantagem para as operadoras. Pelas normas da Anatel, elas poderão prover serviços de banda larga para computadores, como fazem os provedores de internet. A oferta, segundo o site IDG Now!, "consiste no aluguel ou na venda de aparelhos de modem que utilizam a rede celular para se conectar à web". O usuário paga mensalmente por um plano com volume de dados trafegados.

 

 

Problemas com telefones celulares.

Um telefone celular, como qualquer outro dispositivo eletrônico para consumidores, tem seus problemas.

  • Geralmente, a corrosão de componentes internos não reparáveis ocorre quando o telefone fica molhado ou mãos úmidas pressionam os botões. Considere a aquisição de uma capa protetora. Se o telefone molhar, assegure-se de secá-lo totalmente antes de ligá-lo para tentar evitar a danificação dos componentes internos.
     

  • O calor extremo no interior de um carro pode danificar a bateria ou a eletrônica do celular. O frio extremo pode causar uma perda momentânea da visão da tela.
     

  • Os telefones celulares analógicos sofrem de um problema conhecido como "clonagem". Um telefone é "clonado" quando alguém rouba seus números de identificação e é capaz de fazer chamadas fraudulentas na conta do proprietário.

Aqui está o processo de clonagem: quando seu telefone faz uma chamada, ele transmite o ESN e o MIN para a rede no início da chamada. O par MIN/ESN é um rótulo exclusivo de seu telefone - é assim que a companhia telefônica fica sabendo de quem cobrar a chamada. Quando seu telefone transmite um par MIN/ESN, é possível que pessoas com más intenções consigam ouvir (com um scanner) e capturar o par. Com o equipamento apropriado, é muito fácil modificar outro telefone de modo que ele contenha seu par MIN/ESN, o que permitirá que o indivíduo mal-intencionado faça chamadas na sua conta.

 

 

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