REDES MÓVEIS 4G

Santos - SP 2018 anderson gonçalves de andrade redes móveis 4g Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Telecomunicações da UNIP Universidade Paulista, como requisito parcial à obtenção do título de Pós-Graduado em Engenharia de Redes e Telecomunicações. Comissão examinadora _____________________________________ Professor 1(Titulação e nome completo) Instituição 1 _____________________________________ Professor 2 (Titulação e nome completo) Instituição 2 _____________________________________ Professor 3 (Titulação e nome completo) Instituição 3 São Bernardo do Campo, ____ de ________ de 2017. Dedico este trabalho agradecimentos resumo O presente trabalho apresenta o estudo das redes de quarta geração (4G), contemplando todo o histórico evolutivo das tecnologias móveis, isto é, desde o surgimento do 1G até a geração já citada, características de cada uma delas, as tecnologias utilizadas no 4G, como o LTE – Long Term Evolution, o LTE advanced e o WiMAX e todos os conceitos relacionados necessários para a compreensão do tema.

O assunto é de grande relevância considerando que os usuários, a partir de uma mudança comportamental e cultural, utilizam um celular além das conversas por voz, buscando por diversas outras funções embutidas nos smartphones: vídeos, redes sociais, streaming, jogos, entre outros, que precisam suportar uma comunicação de dados cada vez mais veloz e com intenso fluxo de informações em tempo real. Como esses dispositivos se tornaram um artigo presente na vida de grande parte da população, existe a necessidade da busca por maior desenvolvimento de tecnologias que visam atender a uma demanda de características exponenciais e a uma expectativa crescente dos clientes emergentes. WiMAX. G. Lista de FIGURAS Figura 1 Bandas de telefonia celular no AMPS 18 Figura 2 Bandas de telefonia celular no GSM 22 Figura 3 Arquitetura da rede GPRS-EDGE 23 Figura 4 Evolução da rede 4G no Brasil 30 Figura 5 Comparação entre as velocidades de banda larga móvel 31 Figura 6 Funcionamento de uma conexão WiMAX  35 Figura 7 Arquitetura de protocolos WiMAX 38 Figura 8 Diagrama de fase e quadratura 16QAM e 64QAM 40 Figura 9 Diagrama de modulação QPSK 41 Figura 10 Exemplo de MIMO  42 Figura 11 Espectro de frequências FDM tradicional e OFDM 43 Figura 12 Composição OFDMA 44 Figura 13 Comparação entre OFDM e SC-FDMA 44 Figura 14 Diagrama de blocos para geração de um sinal SC-FDMA 45 Figura 15 Velocidade média das redes LTE 48 Figura 16 Divisão da faixa de frequência 50 Figura 17 Dispositivo móvel para testes na rede 5G  52 Figura 18 Resultado do leilão 54 Lista de tabelas Tabela 1 – Evolução dos padrões 3GPP 25 Tabela 2 – Características do LTE 26 Tabela 3 – Evolução para as tecnologias 4G 29 Tabela 4 – Comparação entre o 3G e o 4G 31 Tabela 5 – Taxas de download e upload do LTE usando MIMO 2x2 32 Tabela 6 – Taxas de download e upload do LTE usando MIMO 4x4 32 Tabela 7 – Taxas de download e upload em cada categoria de dispositivo de rede 33 Tabela 8 – Tipos de acesso WiMAX 39 Tabela 9 – Cronograma de implantação LTE 49 Tabela 10 – Resultado do leilão 55 Lista de abreviaturas e siglas 1G – 1ª Geração 2G – 2ª Geração 3G – 3ª Geração 3GPP - Third Generation Partnership Project 4G – 4ª Geração AMPS - Advanced Mobile Phone System ANATEL - Agência Nacional de Telecomunicações ARQ - Automatic Repeat Request ASK - Amplitude Shift Keying CDMA - Code Division Multiple Access CEPT - Conférence Européenne des Postes et Télécommunicatios D-AMPS – Digital AMPS DFT - Discrete Fourier Transform DSL - Digital Subscriber Line EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution ERB - Estação Rádio Base ETSI - European Telecommunications Standards Institute FCC - Federal Communications Commission FDD - Frequency Division Duplex FDMA - Frequency Division Multiple Access FFT - Fast Fourier Transform FM - Modulação em frequência GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying  GPRS - General Packet Radio Services GSM - Global System for Mobile Communications HARQ - Hybrid Automatic Repeat Request HSPA - High Speed Packet Access IEEE - Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos IFFT - Inverse Fast Fourier Transform IMT-2000 - International Mobile Telecommunications-2000 LTE - Long Term Evolution MIMO - Multiple Input, Multiple Output NMT 900 - Nordic Mobile Telecommunications NTT - Nippon Telephone and Telegraph OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing PAPR - Peak-to-Average Power Ratio PNBL - Programa Nacional de Banda Larga PS - Packet Switched PSK - Phase Shift- Keying QAM – Quadrature Amplitude Modulation QoS – Quality of Service QPSK - Quadrature Phase Shift Keying RTT (Round Trip Time SAE GW - Service Architecture Evolution Gateway SC-FDMA - Single Carrier Frequency Division Multiple Access SUI - Stanford University Interin TACS - Total Access Communication System TDMA - Time Division Multiple Access TIA - Telecommunications Industry Association TDD - Time Division Duplex UE - User Equipament UMTS - Universal Mobile Telecommunication System WCDMA - Wide-Band Code-Division Multiple Access WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access SUMÁRIO 1 Introdução 13 1.

QUESTÃO 15 1. Objetivos 16 1. O que se pode esperar do WiMAX? 37 4 CONCEITOS BÁSICOS ENVOLVIDOS NO 4G 39 4. Modulação adaptativa 39 4. qam – Quadrature amplitude modulation 39 4. QPSK – Quadrature Phase Shift Keying 41 4. MIMO – Multiple-Input Multiple-Output 41 4. Atualmente, uma das maiores ferramentas de comunicação consiste no aparelho celular, ou smartphone, devido não só à sua mobilidade facilitada por se tratar de um aparelho compacto, mas principalmente por ofertar uma série de possibilidades de exploração de aplicativos das mais diversas finalidades que vão muito além do simples uso do aparelho para a realização de uma simples chamada, permitindo o uso de vários recursos. Como exemplos dessa diversidade de aplicativos com diferentes finalidades pode-se citar: gravador de voz, aplicativos para estudo de idiomas que envolvam recursos de áudio e vídeo, redes sociais, calculadora, editores de texto, dentre muitos outros.

À medida que essas inovações foram surgindo, passou a haver um problema: a tecnologia de telefonia utilizada (“3G” – 3ª Geração) não estava mais preparada para a utilização dos mais variados recursos disponibilizados pelo aparelho, pois passaram a exigir maior largura de banda. Afinal, antes dessas inovações, o ser humano utilizava o aparelho celular para realização de downloads pequenos mas atualmente, o uso de tecnologias como vídeo chamadas, streaming (muito utilizadas em aplicativos como “Spotify”, “Netflix”, “youtube”, dentre outros), passaram a exigir muito mais recursos. Por todos esses motivos, surgiu uma grande necessidade de se criar um sistema de telefonia mais avançado, que possibilitasse o uso desses aplicativos para se obter uma resposta mais satisfatória, como por exemplo. Com base na grande demanda de necessidades surgidas pelo número de usuários com acesso a essa tecnologia, este trabalho visa apresentar as tecnologias relacionadas à geração atual de celulares (4G), bem como as tecnologias anteriores que possibilitaram que se chegasse ao nível de segurança e eficiência da rede 4G (MORAES, 2015).

A ideia fundamental deste trabalho é falar das características da rede 4G, da evolução até chegar a esse padrão, de suas tecnologias e dos conceitos mais importantes relacionados. O capítulo 1 traz a introdução de redes 4G, a questão envolvida no trabalho que é o motivo da existência do mesmo, os objetivos do trabalho que estão relacionados com a caracterização da rede 4G e o aspecto metodológico, que se refere ao uso de referências bibliográficas para conferir todo o aspecto técnico a esta obra. O capítulo 2 apresenta a evolução das comunicações móveis, ou seja, desde o surgimento da primeira geração, 1G, até o 4G, objetivo principal desse trabalho. O capítulo 3 discorre sobre as características das redes 4G e as tecnologias empregadas, como o LTE, o LTE Advanced e o WiMAX.

Objetivos Específicos Os objetivos específicos do trabalho são: a) Definir os termos importantes para a compreensão da rede 4G, como modulação adaptativa, MIMO, QAM, QPSK, entre outros. b) Mostrar a evolução dos sistemas de comunicações móveis, desde a primeira geração até encontrar a quarta geração. c) Conceituar e elencar as principais características do LTE, LTE Advanced e WiMAX. d) Indicar as dificuldades de implantação que o 4G enfrentou e os custos de sua implantação. e) Apresentar a rede 5G. Continuando essa sequência, veio a quarta geração, mais avançada e com variados recursos, que contava com maior banda e eficiência do espectro (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). G – Primeira geração móvel Os primeiros serviços de telefonia móvel surgiram no fim da década de 1940 nos Estados Unidos e no começo da década de 1950 no continente europeu.

No continente americano, o FCC (Federal Communications Commission), que era órgão responsável pelos regulamentos e leis na área de telecomunicações, permitiu que o serviço fosse gerenciado pela AT&T. O serviço analógico, era direcionado para a comunicação por voz, tinha muitas limitações, pouco móvel, qualidade ruim e demandava grande potência para transmitir. Devido aos poucos recursos, não chamava tanto a atenção, possuindo poucos usuários no mundo todo. G – Segunda geração móvel Os sistemas de telefonia móvel até 1991 ainda eram analógicos, possuindo canais de tráfego de 30 KHz e modulados em FM (modulação em frequência). Nessa época, a transmissão entre as ERBs e as centrais já eram digitais. O grande crescimento da telefonia celular fez com que o sistema atingisse sua capacidade máxima e houve a necessidade da expansão das interfaces aéreas.

Não aconteceu uma padronização, de nível mundial, na segunda geração de sistemas móveis, da mesma maneira que na primeira. A utilização de um sistema que fosse conciliável com o AMPS, em sua forma analógica, suscitou discussões à respeito dessa temática de uma forma diferente do que acontecia no continente europeu (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). O primeiro sistema foi lançado em 1992 e o Japão entrou já na segunda geração, lançando o seu próprio sistema GSM, chamado PDC (Personal Digital Celular), escolhendo o TDMA como técnica de acesso. No Brasil, nessa época quando acabavam de serem definidos os primeiros sistemas digitais, por falta de decisão governamental, foi adotado em 1992 o padrão AMPS analógico e não havia mais tempo para sucessão ao digital.

No Brasil, no ano de 1992, foi adotado o padrão AMPS analógico por decisão do Governo, época em que os primeiros sistemas digitais estavam sendo implantados. Por esse motivo, o país acabou perdendo a chance de instalar o sistema celular que já fazia muito sucesso no mundo. Em 1993, o GSM, já estava disponível no continente europeu, além de Hong Kong e Austrália. O sistema D-AMPS é uma versão ampliada do AMPS que utiliza mais canais de tráfego digitais. Usando o TDMA, com três intervalos de tempo, um canal de 30 KHz, possui capacidade para três canais de tráfego na taxa de codificação total. O padrão IS-54 possibilitou tanto canais de tráfego do tipo analógico quanto digitais em uma mesma rede, na mesma célula.

Os clientes desse tipo de rede possuem menor taxa de bloqueio caso seus aparelhos possam revezar entre os canais de tráfego digital e analógico no período de handover (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). O Global System for Mobile Communications foi caracterizado pelo ETSI e começou a funcionar em 1992. O número de 124 canais duplex ou 124 pares de canais do tipo simplex, irão resultar em 992 canais físicos, pois a portadora está dividida em 8 intervalos. Comparando com o AMPS digital, cada canal de frequência possui três canais de tráfego. Figura 2 – Bandas de telefonia celular no GSM Fonte: Rodovalho; Júnior (2014) A mudança do GSM para redes de terceira geração adicionou aos poucos, outras funções que melhoraram a capacidade de dados ofertada para os clientes.

O avanço iniciou com a atualização da rede GSM para 2,5G, onde era usado o GPRS (General Packet Radio Services) que possibilitou um serviço orientado a pacotes, onde as estações móveis poderiam enviar e receber pacotes IP (Internet Protocol) sobre a comunicação de voz que já existia (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). O GPRS incluiu uma nova funcionalidade na arquitetura de redes móveis, o chamado PS (Packet Switched). G – Terceira geração móvel O aumento da quantidade de clientes móveis e a demanda crescente do número de informações e dados trafegados indicou que o sistema GSM não teria capacidade para suportar a necessidade que se impunha. Desse modo, para atender essa necessidade, surgiram as redes da terceira geração, pensando na oferta de alta qualidade de soluções multimídia, streaming de vídeo em alta definição, jogos online, rede social e compartilhamento de arquivos ponto-a-ponto.

Assim, as redes móveis passam por atualização frequente para oferecer, cada vez mais, maior e melhor velocidade de acesso e uma série de aplicações para os seus clientes (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014). A ITU-T (International Telecommunication Union) comandou o projeto para formação e organização de futuros padrões para telefonia móvel, o IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000), que pretendia desenvolver sistemas móveis de ampla faixa de operação. O 3GPP (Third Generation Partnership Project), entidade que reúne operadoras, empresas controladoras e fornecedores, manteve esse projeto e estabeleceu o UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), como o sistema de telecomunicações móvel universal que seria utilizado em redes 3G. Com relação aos padrões do UMTS no 3GPP, existem inúmeras especificações, denominadas de lançamentos, fases, ou do inglês, releases e podem ser descritas como na tabela 1 (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014).

Tabela 1 – Evolução dos padrões 3GPP Padrão Release Pico DL Pico UP Latência GPRS 97/99 40-80kbps 40-80kbps 700ms EDGE 4 237-474kbps 237kbps 450ms UMTS 4 384kbps 384kbps <200ms HSDPA 5 1,8Mbps 384kbps <120ms HSPA 6 3,6-7,2Mbps 2Mbps <100ms HSPA+ 7 28-42Mbps 11,5Mbps <80ms LTE 8 173-326Mbps 86Mbps <10ms Fonte: Rodovalho; Júnior (2014) O sistema WCDMA foi idealizado para carregar voz, multimídia, acesso à internet com uma taxa de 384 Kbps e videoconferência, com bastante mobilidade, chegando a um valor, na teoria, que poderia ser de 2 Mbps. Como possui uma largura de banda de 5 MHz e o GSM possui uma de 200 KHz, fica claro o motivo do WCDMA fornecer maior taxa de dados e capacidade quando comparado com as redes que a precederam, sendo considerado um sistema de ampla faixa.

G - Quarta geração móvel O LTE (Long Term Evolution – Evolução de Longo Prazo) é uma solução disponível em banda larga móvel que permite uma gama de recursos flexíveis no sentido de implantação e provimento de serviços. Ela possui uma característica bem diferente do 3G, pois, está fundamentada em comutação de pacotes, inclusive, com suporte ao IPv6 (Internet Protocol versão 6). Considerando uma alocação de faixa de 20 MHz, a taxa de dados, no downlink, pode alcançar os 100 Mbps, o que dá uma eficiência de 5bps para cada hertz; enquanto no uplink, pode alcançar 50 Mbps, o que dá uma eficiência de 2,5 bps para cada hertz. Mobilidade: altíssimo desempenho para baixas velocidades do móvel, apesar de suportar até 350 Km/h (RODOVALHO; JÚNIOR, 2014).

Retransmissões na camada de enlace: usa o dispositivo HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) para retificar erros nos pacotes na camada física. Existe a possibilidade de algum pacote não seja eliminado e ser aceito em algumas aplicações. Nesse caso, em instâncias superiores, existe um segundo dispositivo, ARQ (Automatic Repeat Request) que atua na camada de rádio e corrigirá esses erros que restaram ou irá descartar os pacotes. Proporciona serviços de dados com maior velocidade que o EDGE (cerca de 2x). kbps 5MHz Rel-4 Mar/2001 Suporte a mensagens Mutimídia. Primeiros passos para um Core IP. Interoperabilidade com GSM. kbps 5MHz Rel-5 Jun/2002 HSDPA (High Speed Downlink Packet Access). SAE Especificações – New IP core network (definição do EPC, nova arquitetura do Core Network). UMTS Femtocells, Dual Carrier HSDPA.

Mbps (Dl) 50Mbps (Up) 1,4; 3; 5; 10; 15; 20 MHz Fonte: Rodovalho; Júnior (2014) Figura 4 – Evolução da rede 4G no Brasil. Fonte: Moraes (2015) 3 redes 4g e suas tecnologias Com a chegada da rede móveis 4G, as conexões ficam muito mais rápidas e, com isso, ver vídeos em alta definição, fazer videoconferências com excelente qualidade de vídeo e áudio, com velocidades 10 vezes mais rápidas, podendo alcançar 50 Mbps (NYKOLOFSKI, 2011). Existem dois tipos principais dessas redes: as redes LTE e as redes WiMAX. A velocidade final da rede, como acontece com outros padrões, possui uma dependência com o tanto de banda utilizada pela operadora que também depende de quantas bandas conseguirá nos leilões das concessionárias e em virtude da configuração das antenas. Utilizando MIMO 2x2 que foi utilizados nos aparelhos da primeira geração, tem-se: Tabela 5 – Taxas de download e upload do LTE usando MIMO 2x2.

Fonte: Nykolofski (2011) Caso use o MIMO 4x4 que é complicado de implantar em smartphones graças a grande quantidade de antenas usadas, as taxas de download dobram, mesmo mantendo a mesma faixa de frequência: Tabela 6 – Taxas de download e upload do LTE usando MIMO 4x4. Fonte: Nykolofski (2011) As taxas supracitadas são as máximas no campo da teoria, considerando situações ideais e consumidores bem perto das antenas. Na prática, em boa parte do tempo, pode-se contar com 20 a 25% da velocidade teórica (NYKOLOFSKI, 2011). Outro aspecto relevante é que a situação é distinta da que aconteceu no continente europeu, onde a implantação do 3G iniciou-se em 2000 e, por esse motivo, a rede 3G é mais recente aqui e ainda há um certo atraso, pensando em diminuir o pouco o custo empreendido, antes de investir em algum upgrade.

Resumidamente, o LTE oferta taxas de transmissão maiores e aumenta a capacidade de transmissão dos dados em cada transmissor, possibilitando que mais consumidores sejam atendidos e que planos com tráfegos maiores sejam possíveis, ou as duas coisas. Porém, para que isso ocorra na prática, a estrutura de interligação e links de internet precisam se reformular para que ocorra de fato (NYKOLOFSKI, 2011). O Release 8 do padrão LTE não possui suporte a chamada de voz que utilizam a rede 2G ou 3G. Isso acontece porque o chaveamento entre as torres é lento, impossibilitando essas chamadas e até o VoIP, quando o móvel está se movimentando. O sistema é composto por duas partes, de acordo com Mazzioni (2014): • Uma torre WiMAX, semelhante conceitualmente a uma torre de telefonia celular, que provê cobertura para uma área bastante extensa (8 mil km2); • Um receptor WiMAX, geralmente, ligado ao computador do cliente.

Uma torre WiMAX pode se conectar diretamente à Internet utilizando uma conexão com fio de grande largura de banda. Pode-se também ligar a outra torre WiMAX utilizando um link de micro-ondas em visada. A conexão com a segunda torre é denominada de backhaul e possibilita que o sistema tenha cobertura em áreas muito afastadas. A figura 6 mostra o funcionamento dessa rede: Figura 6 – Funcionamento de uma conexão WiMAX. Os consumidores passam a desfrutar de uma ampla cobertura sem fio, alta velocidade, conexão com conteúdos complexos e jogos, em uma experiencia de conectividade alta, mesmo com o consumidor transitando. A conectividade para essa tecnologia depende de um dispositivo que esteja habilitado para ela e da obtenção de serviços de banda larga WiMAX de um provedor. Também pode precisar da compra de sistemas ou de equipamentos adicionais.

O desempenho, na prática, pode oscilar em virtude de fatores do ambiente e outras variáveis. Segundo Mazzioni (2014), alguns aspectos dessa tecnologia não estão tão claros. Entretanto, esse valor só é alcançado em pequenas distâncias e a velocidade diminui, gradualmente, conforme a distância e o nível de sensibilidade da antena do usuário. Considerando os valores práticos e realísticos, para uma média cobertura, a velocidade está na faixa de 6 a 12 Mbps. Há padrões dessa tecnologia para o acesso fixo, como o 802. ou 802. d e, para o móvel, o 802. m oferta taxas bem mais altas e compatibilidade com os padrões anteriores. Assim, utilizando uma faixa de frequência de 20 MHz e consumidores utilizando um receptor MIMO de 4x2, conseguiria valores em torno de 120 Mbps no download e 60 Mbps no upload, podendo concorrer com a versão original do LTE (NYKOLOFSKI, 2011).

A tabela 8 mostra os tipos de acesso de sistemas WiMAX, mostrando o padrão que permite cada acesso, conforme o que preconiza a proposta do IEEE: Tabela 8 – Tipos de acesso WiMAX. Fonte: Nykolofski (2011) 4 CONCEITOS BÁSICOS ENVOLVIDOS NO 4G 4. Modulação adaptativa O LTE usa as modulações: Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) e Quadrature Amplitude Modulation (16QAM e 64QAM) no downlink e uplink. Fonte: Morases (2015) Pode-se notar que no modo 16QAM alcança-se uma taxa de transmissão menor do que no modo 64QAM, uma vez que cada símbolo transporta um número menor de bits. Entretanto, a maior distância entre os símbolos no 16QAM dificulta erros de interpretação no receptor durante a detecção de um símbolo, permitindo melhor qualidade de serviço (MORAES, 2015).

QPSK – Quadrature Phase Shift Keying A modulação QPSK é uma técnica de modulação decorrente do PSK, que varia a fase da portadora conforme o sinal digital a ser enviado, mas nesse caso, são usados parâmetros de fase e quadratura da portadora, modulando o sinal com a informação. Com ela usa dois parâmetros, é possível usar mais símbolos nessa constelação, possibilitando a transmissão de mais bits que no PSK. A figura 9 apresenta os símbolos que essa modulação gera: Figura 9 – Diagrama de modulação QPSK. O OFDMA é um aperfeiçoamento do Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) e sua criação objetivou a possibilidade de dividir os recursos entre todos os clientes. A técnica OFDM, que consiste na multiplexação por divisão de frequência ortogonal, veio a partir da FDM (Frequency Division Multiplex), entretanto, ela usa a superposição de portadoras, que são ortogonais, e a FDM, usa a banda de guarda para a separação.

A propriedade que o OFDM possui permite diminuir a interferência provocada por portadoras vizinhas e faz com que haja uma redução em torno de 50% do espectro de frequências utilizado, como pode ser visto na figura 11: Figura 11 – Espectro de frequências FDM tradicional e OFDM. Fonte: Moraes (2015) O OFDM parte a faixa de frequência da portadora em subportadoras menores, distanciadas uma das outras de 15 KHz, e utiliza-se a técnica IFFT (Inverse Fast Fourier Transform ou Transformada rápida inversa de Fourier) para a modulação e a FFT (Fast Fourier Transform ou Transformada rápida de Fourier) para a demodulação dos sinais, em que cada canal pode ser modulado a partir das técnicas QPSK, 16QAM ou 64QAM. No OFDMA, os dados são difundidos usando múltiplas portadoras estreitas ao mesmo tempo, que são agrupadas em 12 subportadoras separadas, por espaços regulares de 15 KHz cada Δf e cada grupo possui 7 símbolos OFDM, formando um resource block ou bloco de recursos, que é o menor bloco alocado para um cliente.

O WiMAX usa o OFDMA para o downlink e para o uplink (MORAES, 2015). Figura 13 – Comparação entre OFDMA e SC-FDMA. Fonte: Moraes (2015) O SC-FDMA também usa os prefixos de ciclos entre os blocos de símbolos que vão ser enviados como intervalo de guarda e, para que esse sinal seja gerado, usa-se a DFT (Discrete Fourier Transform - transformada discreta de Fourier). Primeiramente, os dados são convertidos de serial para paralelo. Cada bit será modulado e modificado do domínio do tempo para o domínio da frequência, a partir da FFT (Fast Fourier Transform ou transformada rápida de Fourier) e o que é obtido é mapeado nas subportadoras acessíveis. Latência reduzida A questão da interatividade deve se desenvolver e aumentar com o LTE, considerando que os tempos de transmissão de ida e volta serão diminuídos para valores abaixo de 10 ms, impulsionando serviços de tempo real combinados com altíssima qualidade (NYKOLOVSKI, 2011).

Compatibilidade entre sistemas Baseado em uma arquitetura simples e interfaces abertas, o Long Term Evolution possui na estrutura EPC, fundamentada no protocolo TCP/IP, uma imprescindível ferramenta para a comunicação com diversas redes, sejam elas, fixas ou móveis. Dificuldades de implantação da rede 4g O padrão LTE já se encontra implantado em todo o mundo e, em uma estimativa do final de 2015, é que já existiam mais de 450 redes desse tipo operando comercialmente (MORAES, 2015). As primeiras redes comerciais surgiram na Suécia e Noruega, com a empresa TeliaSonera, em 2009. Entretanto, até chegar em nosso país essa tecnologia, levou-se um bom tempo. Considerando os dados da ANATEL – Agência Nacional de Telecomunicações, em dezembro de 2014, 147 cidades já eram atendidas pelo serviço, dentre elas, 23 capitais e o Distrito Federal, chegando a quase 42% da população.

A Anatel sugeriu um cronograma de implantação para que as operadoras pudessem se adaptar suas redes à nova tecnologia. A tabela 9 mostra os prazos e metas que elas deverão cumprir (MORAES, 2015): Tabela 9 – Cronograma de implantação LTE. Fonte: Moraes (2015) Com a definição das subsedes (centro de treinamento – CT) da Copa no Brasil apenas em janeiro do ano de 2014, a Anatel e as operadoras entraram em um acordo e trocaram a necessidade prevista no Edital, do atendimento de 12 cidades indicadas como subsedes, por atender mais 27 cidades, além das sedes, no prazo que terminava no fim de 2013, por uma ou mais operadoras. Os CTs conseguiram cobertura pontual em 4G em abril de 2014. Fonte: Moraes (2015) Outra explicação para a faixa de 700 MHz ser a melhor opção, é porque, segundo o presidente da Tim, Luca Luciani, os investimentos para ela são muito menores do que seria necessário para a faixa de 2,5 GHz.

Isso é explicado porque a quantidade de antenas é menor, de 4 a 5 vezes (MORAES, 2015). A questão dessa faixa é que ela ainda era utilizada pela TV analógica no Brasil. Mesmo com as vantagens dessa faixa, vários países estão implantando uma rede híbrida, utilizando os benefícios das duas. A AT&T realizou serviços com espectro de 1,7 GHz e 700 MHz; e na Itália, a TIM realizou um com 2,5 GHz e 700 MHz. Figura 17 – Dispositivo móvel para testes na rede 5G. Fonte: Moraes (2015) A intenção fundamental dessa geração foi permitir velocidades ainda mais altas que as alcançadas com a geração anterior e suportar a necessidade exponencial por serviços de vídeo, para isso, é preciso que a largura espectral seja ampliada. De acordo com o CEO da Huawei, Ken Hu, as tecnologias que utilizam realidade virtual e sensação de imersão estão ainda mais presentes na internet e demandam grande velocidade de banda.

Investimentos em interfaces e arquiteturas de rede precisam ser aumentados, além de fomentar o surgimento de novas tecnologias para que se possa atender às expectativas dos consumidores. Ele está confiante no crescimento da eficiência espectral do 5G a partir de novas soluções e implementações que a farão alavancar o seu funcionamento. custos da implantação do 4g pelas operadoras Cronologia Consulta pública do Edital: 02/05 a 03/06/14. Aprovação do Edital: 18/07/14. Publicação do edital: 21/08/14. Entrega de propostas: 23/09/14 (Vivo, TIM, Claro e Algar enviaram propostas) Leilão: 30/09/14    Figura 18 – Resultado do leilão. Fonte: Teleco (2016)   Lote Área Frequências (MHz) Preço mínimo (R$ milhões) Limpeza de faixa (R$ milhões) Vencedor Proposta  (R$ milhões) 1 Brasil 738 a 748/ 793 a 803 1. Para cada lote, a empresa que vencesse teria que assumir os custos da limpeza da faixa, de acordo com a tabela 10.

O valor relativo aos lotes restantes (R$ 890 milhões) foi dividido entre os vencedores e descontado do valor total de 5852 milhões das propostas dos quatro lotes que apresentaram vencedores. A Anatel abateu dos R$ 890 milhões, os créditos tributários, o que causou uma reação ruim por parte das operadoras (TELECO, 2016). Forma de pagamento: Preço das frequências: pelo menos, 10% no ato de assinatura do termo. O valor restante dividido em até seis parcelas, reajustadas pelo IGP-DI (Índice Geral de Preços – Disponibilidade Interna) + 1% a. Compromissos de Limpeza de Subfaixa Necessidade de ressarcir as despesas com a migração para a TV Digital. Distribuição de conversores de TVD e de filtros de recepção. Eliminação de eventuais problemas de interferência, conforme o Regulamento de Convivência TVD x 4G LTE (TELECO, 2016).

As empresas vencedoras da licitação irão formar uma Entidade Administradora do Processo de Redistribuição e Digitalização de Canais de TV e RTV (EAD). A Anatel formará o GIRED (Grupo de Implantação), visando fiscalizar o processo. A evolução das redes móveis não pára por aqui, outras versões e gerações trarão novas capacidades e melhorias às existentes elevando ao máximo às expectativas dos usuários. No próprio 3GPP estudos para novos Releases já estão prontos aguardando o amadurecimento comercial das redes 4G atuais, como o Release-9 (Dezembro/2009), o Release-10 (Março/2011, denominado LTE Advanced), o Release-11 (Setembro/2012) e o Release-12 (Março/2014). Além de todos esses estudos desenvolvidos para evolução do 4G, vários institutos de pesquisa estão pensando bem mais longe para elaboração de uma nova geração de redes móveis, o 5G, com previsão de lançamento comercial apenas para 2020.

Desenvolvida para operar em altas frequências com grande eficiência espectral (bits/segundo/Hertz/célula), o 5G será capaz de entregar velocidades cada vez maiores em regiões de grande densidade demográfica. O 5G prevê a implantação de redes heterogêneas inteligentes, redes auto-organizáveis (SON, Self Organizing Network) com suporte às tecnologias anteriores, como LTE (e LTE-Advanced), 3G e Wi-Fi. Monografia submetida ao corpo docente do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Juiz de Fora, como parte integrante dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Bacharel em Sistemas de Informação. Juiz de Fora, MG. MORAES, R. S. Aplicação da tecnologia 4G em projetos de telefonia. JÚNIOR, A. C. S. Evolução da telefonia móvel: 1G ao 4G.

I SRST – Seminário de Redes e Sistemas de Telecomunicações. Acesso em: 07 mai.