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Como Funciona a 4G (TEL084)

Ainda nem todos os países adotaram a terceira geração de serviços de telefonia celular (3G) já está se falando na quarta! Vem aí, se bem que ainda demora um pouco, a 4G. Prevista para os anos entre 2010 e 2015, essa nova geração de serviços acena com possibilidades fantásticas que analisaremos neste artigo. (2005)

De acordo com os planos da International Telecommunication Union. a nova geração 4G deverá ter características que tornam a 3G “coisa da pré-história”, como é a telefonia convencional por fios em relação aos serviços de banda larga atuais.

A ideia básica da nova geração pode ser melhor entendida se analisarmos o gráfico da figura 1, em que as diversas gerações de serviços telefônicos, incluindo os telefones sem fio residenciais são plotadas.


 

 

 Os serviços 4G, conforme mostra o gráfico estão além de tudo que os serviços anteriores podem oferecer tanto em termos de velocidade como de opções.

Neles, a taxa de transmissão de dados será em torno de 100 Mbps para quando o sistema for móvel e chegará a 1 Gps para um sistema estacionário ou mesmo quando o sistema normalmente em movimento estiver parado.

Essa fantástica largura de faixa permite serviços de Internet com grande velocidade e principalmente multimídia. Até mesmo sinais de HDTV poderão ser transmitidos pelo celular!

É claro que a transição da 3G para a 4G não será imediata. Na verdade, haverá uma 3.5G antes em que teremos um aumento da taxa de transmissão com a possibilidade de se enviar sinais de vídeo normais, além de outros serviços que gradualmente serão introduzidos.

A 4G depende de avanços em novas tecnologias como a WiMAX e Voip que facilitam a superposição de sinais de voz a dados (Voice Over Internet Protocol).

Outras tecnologias como a Wi-Fi e Bluetooth também vão fazer parte da 4G. Na verdade, a 4G pode ser considerada uma mistura de outras tecnologias, conforme mostra a seguinte tabela.

Padrão

802.15.3a

802.15.1

802.11a

802.11b

802.11g

802.16d

802.16e

2.5G

3G

3G

Uso

WPAN

WPAN

WLAN

WLAN

WLAN

WMAN Fixed

WMAN Portable

WWAN

WWAN

WWAN

Velocidade

110-480Mbps

Até 720Kbps

Até 54Mbps

Até 11Mbps

Até 54Mbps

Até 75Mbps (20MHz BW)

Até 30Mbps (10MHz BW)

Até 384Kbps

Até 2.4 Mbps (típicol 300-600Kbps)

Até 2Mbps (Atéo 10Mbps com tecnologia HSDPA)

Alcance

até 10 metros

até 10 metros

até 100 metros

Até 100 metrost

Até 100 metros f

Entre 4 e 6 milhas

Entre 1 e 3 milhas

Entre 1 e 5 milhas

Entre 1 e 5 milhas

Entre 1 e 5 milhas

Frequencia

7.5GHz

2.4GHz

5GHz

2.4GHz

2.4GHz

Sub 11GHz

2-6GHz

1900MHz

400, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100MHz

1800, 1900, 2100MHz

 

Cada uma das tecnologias será usada conforme a aplicação. Assim, um telefone móvel celular pode usar as tecnologias VoP sobre Wi-Fi quando perto de um ponto de acesso Wi-Fi e uma rede de celular comum quando estiver fora do alcance.

Essa possibilidade já começa a ser usada também na geração 3G e deve já ser comum na 3.5G.

No entanto, existem muitos analistas acreditam que ainda é cedo para se determinar exatamente quais as tecnologias é que vão ser usadas na 4G.

Por exemplo, muitos acham que a Wi-MAX ainda está engatinhando e que não deve alcançar seu pleno desenvolvimento em menos de 10 anos.

O que falta a essa tecnologia ainda é mobilidade, segundo alguns analistas, mas isso já está sendo prometido pelo padrão 802.16e que deve ser adotado em breve.

A figura 2 mostra como a WiMAX está sendo movimento para aplicações móveis a partir de aplicações fixas e portáteis.

 


 

 

 Nessa transição as conexões com acesso à Internet por cabo ou DSL vão ser substituídas por acesso sem fio, e isso já neste ano, segundo se anuncia.

As fases seguintes, que começam a ocorrer em 2006 incluem mobilidade para transmissão de dados, mas ainda não voz.

Um dos pontos críticos quando se passa de um estágio a outro na evolução dessas tecnologias é a segurança.

Depois disso temos os problemas de mobilidade, quando um usuário passa de uma situação em que ele se encontra em movimento para um ponto fixo e vice-versa.

A própria Intel em um documento denominado “Global, Interoperable Broadband Wireless Networks: Extending WiMAX Technology to Mbility” reconhece que se trata de uma tarefa extremamente desafiadora fazer isso.

A Intel, por exemplo, desde o final passado, baseada no padrão IEEE 802.16e já está trabalhando uma tecnologia desenvolvida pela Samsung denominada WiBro (Wireless Broadband – Banda Larga sem Fio).

Essa nova tecnologia vai permitir que os usuários se desloquem uma velocidade superior a 100 km/h recebendo sem problemas tanto dados como multimídia.

A Samsung já pretende vender na Coréia no próximo ano sistemas e handsets com acesso de dados de alta velocidade WiBro com capacidade de operação em velocidades de deslocamento até perto de 50 km/h.

A LG é outra empresa trabalhando no sistema, o que a torna com a Samsung, as únicas com possibilidade de adotar a 4G completamente antes de 2010.

Mas, a WiMAX não é a única tecnologia que está observada para fazer parte da 4G.

Uma outra tecnologia em estudo para aplicações em celulares é a chamada High Speed Downlink Packet Access ou HSDPA, destinada a ser um “upgrade” das redes 3G do Universal Mobile.

Telecommunications Service (UMTS). Essa nova tecnologia permite downloads em velocidades de 10 Mbps e até maiores.

A grande vantagem dessa tecnologia é que ela não exige modificações na infraestrtura celular já existente.

Uma idéia em curso é de se aplicar VoIP no Wi-Fi, de modo a se superar as limitações do Wi-Fi, como pequeno alcance, nenhuma mobilidade, e sobretudo garantia da qualidade do serviço.

Assim, um dos grupos mais importantes de Wi-Fi VoIP denominado UMA (Unlicenced Mobile Access) que é formado por empresas como a Nokia, Nortel, Motorola, British Telecom, Simens, Sony Ericsson, Cingular e T-Mobile, fornece seviços móveis com GSM (Global System for Mobile) e GPRS (General Packet Radio Service) usando tecnologias não licenciadas como a Bluetooth e 802.11.

Os mesmos princípios da tecnologia UMA também são aplicados à tecnologia CDMA.

Conforme mostra a figura 3, o manuseio dos sinais entre uma rede de celulares e uma rede Wi-Fi ou Bluetooth é completamente transparente para o usuário.

 


 

 

 

Quando um usuário com o sistema UMA habilitado entra numa área em que possa acessar uma rede Blue-Tooth ou Wi-Fi, o sistema automaticamente faz isso de forma direta. Feita essa conexão, o controlador UMA de rede (UNC) permite que o aparelho portátil acesso serviços GSM de voz ou GPRS de dados através dessas redes.

Se o usuário sair do alcance da rede, o sistema automaticamente comuta para o acesso à rede local.

O roamaing automático da UMA permite a operação conjunta com a rede convencional e também Wi-Fi e Bluetooth.

 

Conclusão

A união de diversas tecnologias, com aumento da mobilidade e velocidade de acesso vai permitir que os equipamentos da próxima geração (4G) possam compartilhar dados e multimídia de uma forma muito mais eficiente.

No entanto, isso ainda depende de desenvolvimentos em algumas das tecnologias que, conforme vimos no artigo, ainda não estão totalmente preparadas para essa integração.

 

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