A EVOLUÇÃO NAS COMUNICAÇÕES CELULARES

Primeira Geração de Sistemas Móveis

Os Laboratórios Bell, da AT&T, desenvolveram o conceito do celular em 1947, sendo que em 1970 a própria AT&T propôs a construção do primeiro sistema telefônico celular de alta capacidade que ficou conhecido pela sigla AMPS, ou seja, Advanced Mobile Phone Service. Em 13 de Outubro de 1983, o primeiro sistema celular nos EUA entrava em operação comercial em Chicago. No entanto, a NTT (Nippon Telephone & Telegraph) havia se antecipado colocando um sistema semelhante ao AMPS em operação em 1979 na cidade de Tóquio, no Japão.
Na Europa a primeira geração de sistemas celulares era composta de diversos sistemas. O NMT (Nordic Mobile Telecommunications), adotado por diversos outros países além dos nórdicos, o TACS (Total Access Communications System), no Reino Unido, Itália, Áustria, Espanha e Irlanda, o C-450 na Alemanha e Portugal, o Radiocom 2000 na França e o RTMS na Itália. Todos esses sistemas eram bastante parecidos entre si, sendo que as principais diferenças concentravam-se no uso do espectro de freqüência e no espaçamento entre canais. O AMPS, por exemplo, opera na faixa de 869-894 MHz para recepção e 824-849 MHz para transmissão; o NMT-450 opera na faixa de 463-468 MHz para recepção e 453-458 MHz para transmissão enquanto que o NMT-900 utiliza a faixa de 935-960 MHz para recepção e 890-915 MHz para transmissão, etc. Com relação ao espaçamento entre os canais pode-se citar, por exemplo, o AMPS que adota 30 kHz, o TACS e vários outros que adotam 25 kHz, etc.
Essa primeira geração de sistemas celulares caracterizava-se basicamente por ser analógica, utilizando modulação em freqüência para voz e modulação digital FSK (Frequency Shift Keying) para sinalização. O acesso à canalização é obtido através do FDMA (Frequency Division Multiple Access). O tamanho das células situa-se na faixa de 500 metros a 10 quilômetros, sendo permitido o "handoff" ou "handover" (permite a transferência automática de ligações de uma célula para outra). Possibilita igualmente o "roaming" (transferência automática de ligações entre sistemas) entre os diferentes provedores de serviço, desde que adotem o mesmo sistema.

Segunda Geração de Sistemas Móveis

O TDMA opera dividindo o tempo de um canal, que opera em uma determinada freqüência, em um certo número de partes e designando cada uma das diversas conversações telefônicas para cada uma dessas partes.
O CDMA, um forte concorrente do TDMA, é um sistema proprietário desenvolvido pela empresa QUALCOMM, baseada em San Diego, nos EUA. O sistema utiliza a técnica de espalhamento espectral e foi originalmente utilizado pelos militares para espalhar o sinal em uma faixa de espectro bastante larga, tornando as transmissões difíceis de interceptar ou mesmo interferir.

Existe também o CDMA de banda larga (Broadband CDMA ou B-CDMA), estando as patentes em poder da empresa InterDigital. Essencialmente, o B-CDMA opera partilhando o espectro de freqüência com as demais tecnologias celulares existentes.

O GSM foi adotado como padrão Europeu em meados dos anos 80 e introduzido comercialmente em 1992, operando na faixa de freqüência 935-960 MHz para recepção e 890-915 MHz para transmissão. O GSM possui uma arquitetura aberta, o que permite a combinação de equipamentos de diferentes fabricantes, possibilitando assim a manutenção de preços baixos. A seu favor, contabiliza-se ainda uma larga infra-estrutura já implantada de mais de US$ 50 bilhões de dólares, com mais de 150 redes celulares do tipo GSM-900, DCS-1800 e PCS-1900 com mais de 57 milhões de assinantes distribuídos em 98 países; mais de 45 milhões de assinantes se concentram somente na Europa Ocidental (23 países). O GSM é hoje, indiscutivelmente, o padrão mais popular implementado mundialmente.

Em resumo, os serviços de comunicações de segunda geração são baseados em sistemas de alto desempenho, alguns com capacidade, no mínimo, três vezes superior à dos sistemas de primeira geração. Caracterizam-se, em geral, pela utilização de tecnologia digital para transmissão tanto de voz quanto de sinalização.

Além dos sistemas celulares vistos até aqui, existe ainda uma outra linha de desenvolvimento, conhecida como "cordless systems" ou "cordless telephones", ou seja, sistemas sem fio ou telefones sem fio, ou ainda CT. Esses sistemas têm experimentado diferentes níveis de sucesso ao longo do tempo e encontram-se em uso em milhões de residências ao redor do mundo.

Estima-se que nos EUA existam mais de 60 milhões de telefones sem fio, dos mais diferentes tipos e/ou modelos. O seu uso era considerado ilegal na Europa nos anos 80, embora certamente um considerável número de aparelhos operasse em milhares de residências. Surgiu então um padrão europeu, o CT1 (Cordless Telephone 1), com 80 canais, operando nas faixas 914-915 MHz (móvel para base) e 959-960 MHz (base para móvel).

Vários novos padrões se sucederam ao CT1 e foram considerados digitais na medida em que digitalizavam o tráfego de voz para transmissão sobre a interface aérea. Uma das suas principais atrações é a qualidade do sinal, que é enviada a uma taxa de 32 kbit/s - os sistemas celulares digitais convencionais adotam geralmente taxas de até 13 kbit/s. Dentre esses padrões convém ressaltar o CT2 (Cordless Telephone 2), o DECT (Digital European Cordless Telephone), o PHS (Personal Handyphone System) desenvolvido no Japão e o PACS (Personal Access Communications Services ) proposto pelo Bellcore nos EUA.
O CT2 foi projetado para uso em ambientes domésticos e empresariais e pode ser usado como teleponto, ou seja, oferece ao usuário a possibilidade, quando este estiver próximo de cabinas ou postes devidamente equipados, de ingressar na rede de telefonia pública comum. O DECT oferece uma estrutura de comunicações sem fio para alta densidade de tráfego, telecomunicações de curta distância e cobre uma ampla gama de aplicações e ambientes. O PACS suporta serviços de voz, dados e imagens de vídeo para uso em interiores e microcélulas.

Como resposta à má qualidade de serviço oferecida por sistemas analógicos, à sua inabilidade de adequar capacidade à demanda e à elitização de seus serviços dada a exorbitância dos preços, surgiu, na Inglaterra, em 1989, o conceito PCN (Personal Communications Network). O "Department of Trade and Industry" (DTI), órgão governamental responsável pelo setor de telecomunicações do Reino Unido, disparou um processo de consulta sobre o desenvolvimento de um sistema rádio que fornecesse serviços bidirecionais de telecomunicações de alta qualidade, para ambientes fixos e móveis, a um custo acessível. A meta era o mercado de massa, constituído potencialmente por milhões de usuários, promovendo, desta forma, uma competição com o sistema celular. A arquitetura do sistema seria suportada por uma ampla estrutura microcelular para possibilitar o uso de terminais de baixa potência e, conseqüentemente, leves para serem transportados no bolso (pocket-size). A faixa de freqüência mais adequada estaria entre 1,7 e 2,3 GHz, por estar menos congestionada que a faixa do celular convencional, em torno dos 900 MHz, e a atenuação adicional da nova faixa seria compensada pela menor dimensão das células. Nos EUA, esse serviço, que pretende ser cada vez mais o meio de comunicações entre pessoas e não entre lugares ficou, conhecido como PCS (Personal Communications Service).

O termo PERSONAL ou PESSOAIS é visto como ponto-chave em termos mercadológicos porque captura a imaginação e inspira liberdade, individualidade e algo feito sob medida. As operadoras vêem nessa solução uma forma de melhorar os serviços já oferecidos onde se incluem atualmente os celulares, os "pagers" e a própria rede fixa de telefonia convencional.
Na Europa, as primeiras aplicações de PCS surgiram no final de 1993 com o sistema DCS-1800, uma variante do GSM operando com potências menores e em uma faixa de freqüência mais alta. Em janeiro de 1998, apenas na Alemanha, França e Inglaterra, existiam cerca de 3,7 milhões de assinantes nessa tecnologia.

Terceira Geração de Sistemas Móveis

Mesmo não estando ainda os sistemas de segunda geração totalmente amadurecidos e firmemente estabelecidos, já se trabalha intensamente no desenvolvimento da terceira geração. Este trabalho está sendo liderado mais uma vez pela Europa e patrocinado pelo ITUR (International Telecommunications Union

Radiocommunications sector) e ETSI (European Telecommunications Standard Institute).

O objetivo é criar um sistema móvel de terceira geração por volta do ano 2000. Esse sistema está sendo denominado UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Progressos significativos já foram obtidos, como por exemplo a reserva de 230 MHz de espectro, com a aprovação de 127 países, na "World Administrative Radio Conference" (WARC) em 1992.
A topologia provável desse novo sistema será baseada em uma forma de arquitetura mista de células; células de tamanho variável serão implementadas com dimensionamento adequado para áreas geográficas específicas e em função das diferentes demandas de tráfego. Células diminutas, ou seja, picocélulas, instaladas em interiores, serão versões melhoradas das atuais tecnologias "cordless", com "handsets", isto é, aparelhos de assinante, bastante pequenos e leves; células maiores, ou seja, microcélulas e macrocélulas, poderão operar segundo características evoluídas a partir do GSM. "Handsets" diferentes precisarão reconhecer e operar indistintamente em pico, micro e macrocélulas. Ou seja, o objetivo é criar uma plataforma de rede SEM FIO, oferecendo aos usuários a possibilidade de acesso, através de ondas de rádio, como extensão do sistema telefônico do escritório quando se encontram no trabalho ou como telefone móvel convencional quando se encontram ausentes ou ainda como telefone principal de suas residências quando estão em casa.
A evolução em direção aos serviços de telecomunicações móveis universais, UMTS, muito provavelmente, deverá ter como base a estrutura do GSM. Econômica e tecnicamente falando, a criação de um padrão independente para o UMTS seria injustificável dado o enorme investimento para a viabilização das redes celulares digitais já em uso.
O objetivo do UMTS é prover um padrão universal para as comunicações pessoais com o apelo do mercado de massa e com a qualidade de serviços eqüivalente à rede fixa. Na visão UMTS, um sistema de comunicações deverá suportar diversas facilidades: (1) portadoras realocáveis, banda atribuível sob demanda (por exemplo, 2 Mbps para comunicações em ambientes internos e pelo menos 144 kbps para ambientes externos); (2) variedade de tipos de tráfego compartilhando o mesmo meio; (3) tarifação adequada para aplicações multimídia; (4) serviços personalizados; (5) facilidade de implementação de novos serviços (por exemplo, utilizando ferramentas de rede inteligente); (6) WLL (Wireless Local Loop) de banda larga, etc. O WLL de banda estreita tem sido utilizado em substituição aos fios/cabos de cobre para conectar telefones e outros dispositivos de comunicação com a rede de telefonia comutada pública, ou PSTN (Public Switched Telephone Network).
O GSM já atende a alguns destes requisitos, a uma taxa de adesão da ordem de 50 mil assinaturas por dia e prevêem-se algumas centenas de milhões de usuários por volta de 2002, época prevista para a entrada em operação do UMTS. Sem dúvida, o emprego em larga escala da tecnologia não pode ser o único fator a ser ponderado na adoção de padrões. Especificamente em relação ao UMTS, três quesitos são de primordial importância: (1) rádio acesso de banda larga; (2) "roaming" inteligente; e (3) alta capacidade. O GSM, em sua evolução natural, tem plenas condições de atender também a esses quesitos.
Os delegados do ETSI reunidos em Paris em 29/01/98 concordaram com a adoção de um padrão de interface aérea para a terceira geração que incorpora elementos de duas tecnologias: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) e TDMA/CDMA (híbrido de "Time Division Multiple Access/Code Division Multiple Access"). A versão detalhada da solução européia será apresentada à ITU (International Telecommunications Union) em junho de 1998. A rede básica do sistema deverá ter como base o GSM.
O projeto de um produto pessoal como o terminal de assinante para o celular ou PCS vem também se tornando num desafio crescente para a indústria. Os terminais têm se tornado cada vez menores, mais leves, as baterias têm durado mais e os novos modelos que surgem apresentam sempre uma série de novas características e funcionalidades.
A Hewlett-Packard Co. e outros estão tentando concentrar todas as funções de um telefone em um cartão de crédito comum. Os laboratórios de pesquisa da British Telecom, Reino Unido, estão desenvolvendo um comunicador pessoal como peça de vestuário e que combine vídeo, telefonia, comunicação de dados e um assistente digital pessoal, conhecido como PDA (Personal Digital Assistant). A Sony vem trabalhando há anos num sistema que efetua traduções em tempo real, de forma que pessoas de países diferentes possam estabelecer uma conversação normal em línguas diferentes. Adicionalmente, todo esse poder de processamento deverá estar concentrado em um único "chip".
A AT&T, divisão de "Wireless Services", está introduzindo um equipamento que permite aos usuários enviar e receber dados em uma rede celular e que recebe "e-mails" no próprio terminal equipado com uma tela de cristal líquido, LCD (Liquid Crystal Display), com capacidade para três linhas. A Nortel já introduziu um terminal GSM que combina voz digital e serviço de dados e serve também como um organizador eletrônico pessoal. O novo "Nokia 9000 Communicator" pode enviar e receber "faxes", "e-mails" e mensagens curtas, ter acesso a serviços da Internet e bases de dados, públicas ou de corporações, funcionar como calendário, livro de endereços, bloco de rascunho e calculadora. A Alcatel e a Sharp Electronics desenvolveram terminais GSM equipados com telas com capacidade gráfica onde são apresentados ícones e teclados que permitem acesso a funções com apenas um toque.
A integração da tecnologia de computação com a de comunicações e a eletrônica de estado sólido deve se constituir na base para sistemas multimídia com fantásticos poderes de processamento. Virtualmente, dentro de algum tempo, qualquer indivíduo poderá ter acesso às comunicações sem fio e estará enviando ou recebendo "e-mails", "faxes", vídeo e, na maioria dos casos, utilizando dispositivos portáteis.