Internet Móvel GPRS / EDGE / 3G / LTE (4G)

1. Introdução

O sistema de telefonia vem se aprimorando desde o início de sua existência. No início ficávamos presos a um aparelho telefônico ligado a um cabo da rede. As centrais e os aparelhos telefônicos foram evoluindo com o passar do tempo, até surgir a telefonia celular, onde não existe mais a necessidade de ficar preso a um cabo telefônico. As tecnologias dos sistemas celulares foram se aprimorando, o que antes era apenas um telefone móvel, hoje agrega inúmeras funções.

A sobrevivência e a propagação de uma nova tecnologia de telefonia estão fortemente ligados aos benefícios que esta trás para os usuários e, também, à sua capacidade de interagir com a estrutura física já existente.

2. Conceitos da Tecnologia

As subseções a seguir apresentam os conceitos referentes às quatro tecnologias que serão estudadas neste trabalho.

2.1. GPRS (General Packet Radio Service)

O serviço GPRS utiliza os recursos já existentes na rede GSM (Global System for Mobil), acrescentando alguns equipamentos na infra-estrutura da rede para suportar os novos serviços de dados. Além de permitir aos usuários a troca de dados e acesso à internet, a rede GPRS permitiu que as operadoras de telefonia utilizassem esta rede para testar e implantar novos serviços, que futuramente seriam aproveitados na implementação das redes 3G (SVERZUT, 2005).

2.2. EDGE (Enhanced Data Rates For GSM Evolution)

Segundo (GAWLIK, 2011) esta tecnologia foi uma evolução do GPRS, que mantém a mesma estrutura GSM, mas implementa um novo sistema de modulação, que multiplica por três a velocidade de conexão. Apesar do aumento da velocidade, o EDGE não é considerado uma tecnologia 3G, mas sim 2.75G. Mesmo nas redes GSM já atualizadas para o EDGE, o GPRS continua disponível. Não existe diferença no alcance do sinal entre o EDGE e o GPRS.

2.3. Tecnologia 3G

O padrão 3G é a terceira geração de padrões e tecnologias de telefonia móvel, substituindo o 2G. As tecnologias 3G permitem às operadoras da rede oferecerem a seus usuários uma ampla gama dos mais avançados serviços, já que possuem uma capacidade de rede maior por causa de uma melhora na eficiência espectral. Entre os serviços, há a telefonia por voz e a transmissão de dados a longas distâncias, tudo em um ambiente móvel.

2.4. LTE (Long Term Evolution) - Tecnologia 4G

O 4G é a sigla para a Quarta Geração de telefonia móvel. A instalação de uma rede LTE permite fornecer uma maior largura de banda e menor latência aos utilizadores, e com isso abrir a possibilidade para oferecer novos e avançados serviços móveis de banda larga, para além da capacidade de tratar e solucionar questões levantadas pelo elevado volume de tráfego de dados nas redes móveis existentes (JORGE, 2011).

3. Princípios de funcionamento

Nesta seção, serão descritos os princípios de funcionamento das tecnologias apresentadas na seção 2.

3.1. Tecnologia 2G - GSM

Uma rede de telefonia celular GSM é composta por diversos elementos, interligados entre si através de canais de comunicação. Cada elemento possui uma função distinta, como enviar o sinal de RF até um telefone celular ou buscar numa base de dados se o usuário que solicitou uma chamada tem autorização para isto. Esses elementos são instalados de acordo com a região de cobertura e as necessidades da operadora de telefonia celular.

A arquitetura da Rede GSM pode ser subdivida em três subsistemas, os quais são chamados de BSS (Sistema de Estação Base), BSC (Controlador de estação base) e MSC (Central de Comutação de Unidade Móvel). Ver figura 1.

Figura 1: Arquitetura rede GSM (KUROSE, 2005).

3.1.1. Sistema de Estação Base (BSS)

O assinante móvel é o equipamento que se comunica na rede GSM, podendo ser, atualmente, um telefone celular ou também um equipamento qualquer que utilize a rede GSM para enviar ou receber informações. Ao movimentar-se ao longo de diferentes células o dispositivo móvel, é capaz de medir a potência do sinal recebido por cada BTS e, caso o sinal esteja fraco, realiza uma troca de BTS. A opção sempre é pela BTS com melhor sinal e maior canal de freqüência, pois a potência necessária na transmissão é menor (SVERZUT, 2005).

O padrão GSM para sistemas celulares 2G utilizam FDM/TDM (multiplexação por divisão de frequência/ multiplexação por divisão de tempo) para a interface ar.

Nos sistemas combinados FDM/TDM, o canal é dividido em um número de sub-bandas de freqüência; dentro de cada sub-banda, o tempo é dividido em quadros e intervalos. Desse modo, para um sistema combinado FDM/TDM, se o canal for dividido em F sub-bandas e o tempo em T intervalos, então o canal poderá suportar chamadas simultâneas F*T. As tecnologias GMS consistem em bandas de freqüência de 200kHz e cada banda suporta oito chamadas TDM.

3.1.2. Controlador de Estação-Base (BSC)

Um controlador de estação-base pode estar fisicamente situado com uma ou mais BTS. O papel do BSC é alocar os canais de rádio da BTS a assinantes móveis, realizar paping (encontrar a célula na reside um usuário móvel) e realizar transferências de usuários móveis.

3.1.3. Central de Comutação de Unidade Móvel (MSC)

A central de comutação interpreta o papel central da contabilidade e autorização do usuário (por exemplo, determinar se um aparelho móvel permitiu a conexão à rede celular), estabelecimento e interrupção de chamada, e transferências. Existem MSCs especiais conhecidas como roteadores das MSCs que conectam a rede de provedor celular à maior rede telefônica pública.

A tecnologia GSM atendeu por um bom tempo às necessidades dos usuários, pois, antigamente a preocupação maior era em torno de realizar a conexão dos usuários de voz celular com a rede telefônica. Porém com o avanço da tecnologia e das funcionalidades destes dispositivos, o sistema GSM se tornou obsoleto e assim métodos mais eficientes como GPRS, EDGE, 3G e 4G foram propostas.

3.2. Tecnologia 2.5G – GPRS/EDGE

A arquitetura da rede para o 2.5G