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SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO MÓVEL DE TERCEIRA GERAÇÃO (1)

Autor: Dayani Adionel Guimarães    (*)

Agradecimentos 

Expresso aqui meu agradecimento ao Prof. Geraldo Gil Ramundo Gomes (INATEL) e ao Engo Antônio Sallum Librellato (Motorola) pelas valiosas sugestões que em muito enriqueceram esse trabalho.

Resumo

Esse tutorial apresenta uma visão geral sobre os sistemas de comunicação móvel de terceira geração, denominados simplesmente de 3G. Os atributos almejados pela 3G são citados e são apresentadas as principais características das interfaces de rádio (RTTs) propostas à ITU para o padrão global IMT-2000. São também apresentadas as principais implementações tecnológicas da 3G, a composição final da família de interfaces de rádio do IMT-2000 e o caminho de evolução dos atuais sistemas de segunda geração em direção à 3G. O cenário de padronização do IMT-2000 é abordado, mostrando a inter-relação entre os vários organismos envolvidos, sendo ainda listadas algumas recomendações já disponíveis. Finalmente são feitas algumas indicações de documentos sobre a 3G no Brasil e alguns comentários sobre os sistemas além da 3G.

Abstract

This tutorial presents an overview of the third generation (3G) communication systems. The overview includes the main requirements aimed for these systems, the technology that will be used by the 3G, the main characteristics of the Radio Transmission Technologies (RTTs) proposed for evaluation by the ITU for the IMT-2000, an overview of the radio interfaces of the IMT-2000 family of systems and the evolution path from the current second generation systems towards the third generation ones. The tutorial also shows the standardization scenario for the IMT-2000 showing the relationship among the organizations involved and giving a summarized list of the related recommendations already available. Some information about the 3G in Brazil are also presented and some aspects of the systems beyond the 3G are considered.

I.            Introdução

As Comunicações Móveis [Gui98] têm representado e irão representar importante papel no cenário de 
 desenvolvimento econômico global. É esperado que os sistemas de terceira geração (aos quais se atribuiu a sigla 3G) colaborem de forma decisiva para reduzir a distância tecnológica que existe entre os países desenvolvidos e aqueles em desenvolvimento – na reunião de aprovação das interfaces de rádio para o sistema 3G IMT-2000 [R6872], realizada em Helsinki, Finlândia, de 20 de outubro a 5 de novembro de 1999, o secretário geral da ITU, Sr. Yoshio Utsumi disse: “It is particularly important to narrow the telecommunications gap between developing and developed countries, as we move to the 21st century where timely access to information will be essential for economic progress” (é particularmente importante estreitar a distância nas telecomunicações entre os países em desenvolvimento e aqueles desenvolvidos, enquanto nos movemos em direção ao século 21 no qual o acesso à informação na hora certa será essencial para o progresso econômico). Quiçá esse desenvolvimento econômico esteja associado também a um desenvolvimento social que diminua ou outro gap: o da desigualdade social... 

Os acessos sem fio aos serviços de telecomunicações têm demonstrado um crescimento assustador nos últimos anos. Prevê-se que estes acessos irão exceder os acessos fixos convencionais por volta do ano 2010 [Sin00]. É surpreendente perceber que em apenas 20 anos os acessos sem fio irão alcançar a penetração de mercado atingida em cerca de 100 anos pelos serviços de acesso fixo convencional [ITU00]. Um dos grandes motivadores desse crescimento é a Internet. Antes dos anos 90 predominava a necessidade pelo chamado acesso básico (serviços de voz e, em alguns casos, fax). A partir dos anos 90, a explosão na popularização da Internet está rapidamente mudando esse paradigma. Os usuários necessitarão, nesse novo cenário, não somente dos serviços de voz e fax, mas também e-mail, áudio em tempo real, imagens e multimídia, acessíveis com qualidade a qualquer momento e de qualquer parte do mundo. Os serviços variarão desde comércio eletrônico (e-commerce), passando pelo acesso a informações pessoais e de negócios até entretenimento, tudo isso podendo ser realizado em movimento! 

Esse tutorial apresenta-se organizado da seguinte maneira: o item II apresenta a divisão dos sistemas de comunicação móvel nas gerações 1, 2 e 3. O item III mostra a visão do que se espera da terceira geração e de seus atributos principais. O item IV aborda as principais funções das principais implementações tecnológicas que serão utilizadas na 3G. O item V apresenta uma descrição sucinta sobre as RTTs propostas à ITU para composição da interface de rádio do padrão global IMT-2000 em sua componente terrestre e satélite e o item VI apresenta as interfaces de rádio aprovadas pela ITU que irão compor a família de sistemas IMT-2000. O item VII ilustra como os principais sistemas de segunda geração (TDMA GSM, TDMA IS-136 e CDMA IS-95) sofrerão modificações no sentido de evoluírem em direção à terceira geração, atendendo aos requisitos impostos para o IMT-2000. No item VIII é apresentado o cenário de padronização do IMT-2000; a divisão de responsabilidades dentro da ITU é mostrada e são listadas várias das recomendações sobre o IMT-2000 já disponíveis. Dados sobre o panorama da terceira geração no Brasil são apresentados no item IX e o item X conclui o presente trabalho com alguns comentários sobre a evolução dos sistemas de comunicação móvel além do IMT-2000 e a tecnologia Bluetooth, a implementação de FWA via IMT-2000 e a configuração HAPS. No item XI é apresentado um glossário de abreviações contidas no texto e o item XII contém uma extensa lista das referências bibliográficas utilizadas na composição desse tutorial. 

O principal objetivo desse trabalho foi o de oferecer ao leitor um texto que pudesse agrupar e relacionar os principais temas referentes à terceira geração de sistemas de comunicação móvel de forma que assim se possa ter uma visão, que seja incompleta pela vastidão das informações já disponíveis, mas que seja clara o suficiente e fundamentada em um sólido conjunto de referências bibliográficas de tal sorte que o leitor possa realizar estudos mais aprofundados a partir das referências citadas e consiga entender um pouco mais sobre o futuro das comunicações móveis em todo o mundo. Para que se conheça detalhes técnicos sobre os tópicos aqui abordados recomenda-se que o leitor lance mão das referências bibliográficas citadas ao longo do texto.

II.            Gerações dos Sistemas Celulares

Os sistemas de comunicação móvel que utilizam o conceito de cobertura celular, tanto terrestre quanto via satélite, deverão ser a base para o que se espera dos sistemas wireless do futuro. 

Apesar do grande número de sistemas celulares existentes em todo o mundo eles podem ser agrupados em três grandes famílias: 

       Sistemas de 1a Geração, 1G – sistemas analógicos (exemplo: AMPS, ETACS, NTT, NMT, C450); anos 80.

       Sistemas de 2a Geração, 2G – sistemas digitais (exemplo: D-AMPS, GSM, DCS-1800, PCS-1900, CDMA IS-95); anos 90.

       Sistemas de 3a Geração, 3G – sistemas digitais (IMT-2000, UMTS); primeira operação prevista para 2001 (pela NTT DoCoMo, Japão). 

Uma síntese sobre vários sistemas celulares e cordless de primeira e segunda geração e sistemas de comunicação móvel via satélite pode ser encontrada em [Gui98], bem como uma extensa lista de referências bibliográficas sobre o assunto. Algumas considerações sobre a evolução dos sistemas de comunicação móvel 3G além do IMT-2000 podem ser encontradas em [Sin00] e [Ada00]. 

É comum ouvirmos também falar de sistemas 2,5G. Esse termo se refere aos sistemas celulares com serviços e taxas adicionais àquelas oferecidas pelos sistemas 2G, porém ainda não caracterizados como 3G. Os PCSs (Personal Communication Services) se enquadram nessa categoria, sendo esses serviços oferecidos principalmente através de versões melhoradas dos atuais (2G) sistemas celulares operando nas bandas destinadas aos serviços PCS, bandas essas que diferem de país para país (no Brasil a banda escolhida para os serviços PCS está na faixa de 1,8 GHz) [1]. Pode-se então interpretar PCS como uma extensão dos sistemas celulares 2G, em bandas distintas daquelas utilizadas pelos celulares 2G e oferecendo serviços de maior valor agregado que os sistemas celulares 2G. 

Já os sistemas de comunicação móvel via satélite não apresentam claramente um subdivisão em gerações. O que pode ser notado, contudo, é que a operação comercial da maior parte desses sistemas coincidiu e coincide com a segunda geração dos sistemas celulares. 

Um cuidado deve ser tomado quando são analisadas iniciativas de certos fabricantes e organismos de padronização em disponibilizar no mercado versões melhoradas dos sistemas 2G, com denominações similares (ou até idênticas) àquelas referentes à terceira geração. Vale ressaltar que, como já citado, a primeira disponibilização de um sistema realmente 3G está prevista para acontecer no Japão, em 2001 (pela NTT DoCoMo), seguida pelos Estados Unidos e Europa, em 2002 [Sin00]. 

Essa antecipação de alguns serviços previstos aconteceu também com o PCS. Originalmente PCS era a sigla para Serviços de Comunicação Pessoal e não Sistemas de Comunicação Pessoal. O conceito sobre os serviços de comunicação pessoal marcou, no início dos anos 90, um dos primeiros movimentos preocupados com os futuros sistemas de comunicações móveis, tendo sido inclusive um dos impulsionadores das idéias referentes aos s

[1] Uma das principais diferenças em termos de concepção entre o PCS e os sistemas 3G se refere ao roaming global almejado pela 3G e não considerado como elemento chave no PCS. Além dessa diferença podem ser citadas as faixas de freqüência distintas e também o fato de PCS ser melhor definido como um serviço e não como um sistema.

(*) O autor, Dayani Adionel Guimarães nasceu em Carrancas, MG, em março de 1969. Em 1987, 1994, e 1998 obteve, respectivamente, os títulos de Técnico em Eletrônica pela Escola Técnica de Eletrônica – ETE “FMC” de Santa Rita do Sapucaí, MG, Engenheiro Eletricista pelo Instituto Nacional de Telecomunicações – INATEL de Santa Rita do Sapucaí, MG e Mestre em Engenharia Elétrica nas áreas de Eletrônica e Comunicações pela Universidade Estadual de Campinas, SP – UNICAMP. Possui também curso de especialização em Administração com ênfase em Gerência de RH pela Faculdade de Administração e Informática – FAI de Santa Rita do Sapucaí, MG. Possui experiência de 5 anos em projetos de sensores e equipamentos para instrumentação industrial e controle e, de 1 ano, como Supervisor de Produção e Supervisor de Engenharia de Produtos na SENSE Sensores e Instrumentos. Tendo sido admitido em janeiro de 1995, hoje é Professor Assistente do INATEL, onde também é responsável pela estrutura que dá suporte às atividades de ensino prático dos departamentos de telecomunicações e eletrônica. Se encontra em fase de elaboração de tese de Doutorado na UNICAMP. Suas pesquisas incluem aspectos gerais das comunicações móveis, especificamente sistemas CDMA Multiportadoras e esquemas de codificação para canais com desvanecimento. 

Endereço para contato: INATEL - Av. João de Camargo, 510, 37540-000, Santa Rita do Sapucaí, MG. Tel. (35) 3471-9214, e-mail: dayani@inatel.br. Home page pessoal: http://www.inatel.br/docentes/dayani/index.html.

 

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