01 Capas Dedicatoria Agradecimento OK - uel.br · Figura 7.3 Diagrama do serviço de mensagem...

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE LONDRINA

Jamil Jannani

TERCEIRA GERAÇÃO NAS COMUNICAÇÕES MÓVEIS CELULARES, ASPECTOS TECNOLÓGICOS

E MERCADOLÓGICOS

Londrina Dezembro/2002

CENTRO DE TECNOLOGIA E URBANISMO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Jamil Jannani


E MERCADOLÓGICOS

Londrina Dezembro/2002

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à disciplina 3ELE023 – Tópicos em Projetos do curso de Engenharia Elétrica como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Estadual de Londrina. Orientador: Prof. Dr. Taufik Abrão.

Jamil Jannani


E MERCADOLÓGICOS

COMISSÃO EXAMINADORA ________________________________

Prof. Dr. Taufik Abrão Depto. de Engenharia Elétrica

Universidade Estadual de Londrina

________________________________ Prof. MSc. Fábio Cézar Martins

Depto. de Computação Universidade Estadual de Londrina

________________________________ Prof. Economista e Bac. em Ciências Contábeis Francisco de Assis Simões

Planase Planejamento e Assessoria Empresarial S/C Ltda.

Londrina, 19 de Dezembro de 2002.

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a todas as pessoas

que de forma direta ou indireta contribuíram

para sua realização...

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Taufik Abrão pela compreensão, incentivo e disponibilidade durante as

etapas deste trabalho.

A minha família pela educação e exemplo de conduta que me proporcionaram.

A todos meus amigos por compartilharem suas alegrias e tristezas no decorrer do

curso e da vida.

1

SUMÁRIO I RESUMO ..................................................................................................... 05 II ABSTRACT................................................................................................... 07 III LISTA DE FIGURAS....................................................................................... 09 IV LISTA DE TABELAS....................................................................................... 13 V LISTA DE SÍMBOLOS..................................................................................... 15 VI ACRÔNIMOS ................................................................................................ 17 1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 23 PRIMEIRA PARTE: ASPECTOS TECNOLÓGICOS 2. UMA BREVE INTRODUÇÃO DA 3G........................................................ 27 2.1 A TRANSIÇÃO.............................................................................................. 28 3. SEGUNDA GERAÇÃO – 2G .................................................................... 30 3.1 D-AMPS .................................................................................................... 31 3.2 CDMA IS-95 .............................................................................................. 33 3.3 GSM.......................................................................................................... 42 4. SISTEMAS DE 3G .................................................................................... 48 4.1 AS TECNOLOGIAS INTERMEDIÁRIAS – 2.5G.................................................... 59

4.1.1 GPRS............................................................................................. 59 4.1.2 EDGE............................................................................................. 64

4.2 OS PADRÕES DE 3G.................................................................................... 72 4.2.1 UMTS/IMT-2000 TERRESTRIAL RADIO ACCESS – UTRA ................... 72 4.2.2 CDMA2000 TERRESTRIAL RADIO ACCESS........................................... 74 4.2.3 TD-SCDMA .................................................................................... 76

5. TENDÊNCIAS E PERSPECTIVAS NA EVOLUÇAO À 3G ...................... 79 5.1 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS GSM ....................................................... 79 5.2 A EVOLUÇÃO COM O TD-SCDMA................................................................. 81 5.3 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS IS-95 E IS-95-B ....................................... 83 5.4 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS IS-136 ..................................................... 85 5.5 COMPARANDO OS CAMINHOS DE MIGRAÇÃO ................................................. 88

3

SEGUNDA PARTE: ASPECTOS MERCADOLÓGICOS 6. OS INVESTIMENTOS EM 3G................................................................... 99 6.1 O RETORNO DAS OPERADORAS ................................................................... 100 6.2 O LUCRO DAS OPERADORAS........................................................................ 102 6.3 O TAMANHO DO MERCADO E SEU CRESCIMENTO.......................................... 103 6.4 A ESCOLHA PELOS PADRÕES DE 3G ............................................................ 109

6.4.1 AMÉRICA DO NORTE......................................................................... 111 6.4.2 AMÉRICA LATINA............................................................................... 114 6.4.3 EUROPA OCIDENTAL ......................................................................... 116 6.4.5 ÁSIA ................................................................................................ 118 6.4.6 RESTANTE DO MUNDO...................................................................... 122 6.4.7 O MUNDO........................................................................................ 124

6.5 O PAPEL DO ASSINANTE.............................................................................. 127 6.6 MOTIVOS DOS INVESTIMENTOS EM 3G.......................................................... 130 6.7 SENTIMENTOS EM RELAÇÃO AOS INVESTIMENTOS.......................................... 131 7. DEFINIÇÕES E ANÁLISE DOS SERVIÇOS DE 3G ................................ 134 7.1 ACESSO A INTERNET MÓVEL – PESSOAL....................................................... 134 7.2 SERVIÇO DE MENSAGEM MULTIMÍDIA (CORPORATIVO) ................................... 136 7.3 SERVIÇOS BASEADOS EM LOCALIZAÇÃO (CORPORATIVO E PESSOAL) ............ 139 7.4 SERVIÇOS DE VOZ SIMPLES E VOZ AVANÇADA (CORPORATIVO E PESSOAL) ... 142 7.5 RETORNO DOS SERVIÇOS DE 3G ................................................................. 145

7.5.1 PREVISÕES GLOBAIS PARA OS SERVIÇOS DE 3G ............................... 145 7.5.2 ANÁLISE DO RETORNO INCREMENTAL E O ARPU .............................. 149 7.5.3 ANÁLISE DOS SEGMENTOS CORPORATIVO E PESSOAL........................ 150 7.5.4 ANÁLISE DOS ASSINANTES CORPORATIVO E PESSOAL ........................ 151 7.5.5 ANÁLISE PARA UMA ABORDAGEM FOCADA EM PORTAL ....................... 152 7.5.6 ANÁLISE PARA UMA ABORDAGEM FOCADA EM ACESSO....................... 153 7.5.7 ANÁLISE DE VOZ E DADOS ............................................................... 154 7.5.8 ANÁLISE PELO TIPO DE RETORNO ..................................................... 155 7.5.9 ANÁLISE DO CENÁRIO DE PENETRAÇÃO DA 3G .................................. 156

7.6 PROJEÇÕES REGIONAIS PARA TODOS OS SERVIÇOS 3G – 2001-2010 ........... 156 7.6.5 PONTOS ESSENCIAIS DA ANÁLISE ...................................................... 163

8. ANÁLISE COMPARATIVA E CONCLUSÕES ......................................... 165 9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................... 167

5

RESUMO ESTE TRABALHO BUSCA APRESENTAR A EVOLUÇÃO DA SEGUNDA À TERCEIRA GERAÇÃO DOS

SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES MÓVEIS. O SEU OBJETIVO É DISCUTIR OS PRINCIPAIS INTERESSES

DESTE PROCESSO, APRESENTANDO OS SISTEMAS DE SEGUNDA GERAÇÃO MAIS UTILIZADOS AO

REDOR DO MUNDO E SUAS PROVÁVEIS ADOÇÕES TECNOLÓGICAS EVOLUTIVAS, ASSOCIANDO AS

CONDIÇÕES TÉCNICAS ÀS PERSPECTIVAS ECONÔMICAS DA DEMANDA MUNDIAL.

7

ABSTRACT THIS PAPERWORK PRESENTS THE EVOLUTION FROM SECOND TO THIRD GENERATION OF MOBILE

COMMUNICATION SYSTEMS. ITS PURPOSE IS DISCUSS THE MAIN INTEREST OF THIS PROCESS, SHOWING THE MOST USED SYSTEMS OF SECOND GENERATION AROUND THE WORLD AND ITS

PROBABLE TECHNOLOGICAL EVOLUTION ADOPTION, ASSOCIATING TECHNICAL CONDITIONS TO THE

ECONOMICAL PERSPECTIVES OF GLOBAL DEMAND.

9

LISTA DE FIGURAS Figura 4.1 Conceito de FDD ................................................................................. 52 Figura 4.2 Princípio de operação FDD e TDD ...................................................... 53 Figura 4.3 Transmissão simétrica e assimétrica................................................... 54 Figura 4.4 Modelo conceitual do QoS ponto a ponto............................................ 57 Figura 4.5 Comparação entre as formas de modulação GPRS e EDGE............. 65 Figura 4.6 Exemplo de retransmissão no GPRS .................................................. 66 Figura 4.7 Endereçamento EGPRS...................................................................... 68 Figura 4.8 Exemplo do que ocorre nas retransmissões dos pacotes................... 69 Figura 4.9 Espectro proposto para alocação do UTRA ........................................ 72 Figura 4.10 Espectro proposto para alocação do IMT-2000 .................................. 73 Figura 4.11 Exemplo de sobreposição espectral do cdma2000............................. 76 Figura 4.12 Conceito de macro, micro e picocélula................................................ 78 Figura 5.1 Conceito da evolução dos sistemas de comunicações móveis

segundo IMT-2000............................................................................... 88 Figura 6.1 ARPU segmentado nos anos de 2001 (2G) e 2010 (3G) ................... 101 Figura 6.2 Sumário das expectativas do retorno das operadoras ........................ 101 Figura 6.3 Investimentos em infraestrutura por tecnologia, 2001 – 2010............. 106 Figura 6.4 Investimentos em sistemas móveis de 2G, 2.5G e 3G........................ 107 Figura 6.5 Investimentos em infraestrutura por geração ...................................... 108 Figura 6.6 Remuneração por tecnologia e região................................................. 110 Figura 6.7 Investimentos segmentados por região e tecnologia .......................... 111 Figura 6.8 Mercado norte americano – segmentação por tecnologia .................. 113 Figura 6.9 Mercado latino americano – segmentação por tecnologia.................. 115 Figura 6.10 Investimentos no mercado europeu – segmentação por tecnologia... 118 Figura 6.11 Investimentos no mercado asiático – segmentação por tecnologia.... 120 Figura 6.12 Investimentos no restante do mundo – segmentação por tecnologia .124 Figura 6.13 Distribuição global – segmentação por tecnologia .............................. 125 Figura 6.14 Crescimento no número de usuários................................................... 127 Figura 6.15 Penetração de aparelhos celulares ..................................................... 129 Figura 6.16 Razão entre os crescimentos de assinantes e populacional .............. 129 Figura 6.17 Representação do ciclo econômico do setor....................................... 132 Figura 6.18 Implantação de sistemas de 3G – fase de cobertura e de expansão

de capacidade...................................................................................... 133 Figura 7.1 Diagrama do serviço de acesso móvel à internet................................ 134 Figura 7.2 Diagrama do serviço de mensagem multimídia corporativo................ 137 Figura 7.3 Diagrama do serviço de mensagem multimídia – comunicação

máquina - máquina .............................................................................. 137

11

Figura 7.4 Serviços baseados em localização – navegação pessoal e informações ......................................................................................... 139

Figura 7.5 Serviços baseados em localização – rastreamento. .......................... 140 Figura 7.6 Serviços baseados em localização – subsidiados .............................. 141 Figura 7.7 Serviços baseados em localização – rastreamento de bens .............. 142 Figura 7.8 Serviços avançados de voz ................................................................. 144 Figura 7.9 Projeção de usuários para alguns serviços selecionados................... 145 Figura 7.10 Projeção do retorno dos serviços de 3G ............................................. 146 Figura 7.11 Composição nos anos de 2000, 2005 e 2010 da remuneração por

geração de comunicação móvel .......................................................... 146 Figura 7.12 Remuneração acumulada dos serviços de 3G e de voz simples........ 147 Figura 7.13 Assinantes 3G por região e serviço..................................................... 147 Figura 7.14 Retorno dos serviços de 3G, por região e serviço .............................. 148 Figura 7.15 Comparação do retorno dos serviços de 3G por região...................... 148 Figura 7.16 Retorno incremental dos serviços de 3G............................................. 149 Figura 7.17 ARPU incrementado pelos serviços de 3G ......................................... 150 Figura 7.18 Retorno dos segmentos corporativo e pessoal ................................... 151 Figura 7.19 Assinantes do segmento corporativo e pessoal .................................. 152 Figura 7.20 Retorno em abordagem focada em portal ........................................... 153 Figura 7.21 Retorno em abordagem focada em acesso......................................... 154 Figura 7.22 Retorno dos serviços de voz e dados.................................................. 155 Figura 7.23 Retorno global diferenciado pela forma............................................... 156 Figura 7.24 Retorno conforme os cenários de penetração dos serviços de 3G .... 157 Figura 7.25 Análise do ARPU sobre os cenários de implantação da 3G ............... 158 Figura 7.26 Composição do retorno dos serviços por região em 2010.................. 160 Figura 7.27 Distribuição regional do retorno sobre a população ............................ 160

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LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Uma comparação entre algumas características dos sistemas de

2G, 2.5G e a 3G.............................................................................. 29 Tabela 3.1 Parâmetros do CDMA/IS-95 em 800 MHz........................................ 42 Tabela 3.2 Algumas das tecnologias de 2G ...................................................... 47 Tabela 4.1 Serviços e capacidade do IMT-2000 ................................................ 49 Tabela 4.2 Características do modelo de tráfego do IMT-2000 .......................... 51 Tabela 4.3 Proposta de RTT terrestres para o IMT-2000 ................................... 53 Tabela 4.4 Comparação entre o GPRS e o EDGE............................................. 64 Tabela 4.5 Parâmetros básicos do UTRA.......................................................... 73 Tabela 4.6 Os parâmetros básicos do cdma2000.............................................. 75 Tabela 4.7 Comparação entre o TS-SCDMA e o UTRA..................................... 78 Tabela 5.1 Preço de aparelhos móveis; mercado norte americano, 1998-2000 .. 95 Tabela 6.1 ARPU em 2001, serviços de 2G ...................................................... 100 Tabela 6.2 ARPU em 2010, serviços de 3G ...................................................... 100 Tabela 6.3 Situação do mercado em 2001 ........................................................ 102 Tabela 6.4 Situação do mercado em 2010 ........................................................ 103 Tabela 6.5 Investimentos em infraestrutura por tecnologia ................................ 105 Tabela 6.6 Investimentos em infraestrutura ....................................................... 108 Tabela 6.7 Remuneração regional por tecnologia.............................................. 110 Tabela 6.8 Mercado de 3G por região em 2005................................................. 110 Tabela 6.9 Mercado norte americano – segmentação por tecnologia ................. 113 Tabela 6.10 Mercado latino americano – segmentação por tecnologia ................ 115 Tabela 6.11 Mercado europeu – segmentação por tecnologia ............................. 117 Tabela 6.12 Mercado asiático – segmentação por tecnologia .............................. 120 Tabela 6.13 Mercado do restante do mundo – segmentação por tecnologia ........ 123 Tabela 6.14 Crescimento global por segmento.................................................... 125 Tabela 6.15 Investimentos globais – segmentação por tecnologia ....................... 126 Tabela 6.16 Crescimento de usuários – segmentação regional ........................... 128 Tabela 7.1 Países e regiões administrativas utilizadas nas projeções ................ 159

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LISTA DE SÍMBOLOS

s(t): sinal transmitido;

P: potência do sinal;

d(t): sinal que contém os bits da informação que se deseja transmitir. Assume apenas valores +1 ou -1.

c(t): sinal de código de espalhamento. Assume apenas valores +1 ou -1.

oω : freqüência angular da portadora.

θ : fase da portadora.

Chip: elemento binário da seqüência de espalhamento espectral.

Tb: duração de um bit de informação.

Rb: taxa de transmissão de bits de informação b

b TR 1

=

Tc: duração de um chip da seqüência de espalhamento.

Rc: taxa de transmissão de chips de código c

c TR 1

=

Eb: Energia recebida por bit de informação do sinal desejado transmitido por uma estação móvel.

I0: Densidade espectral de potência equivalente do ruído térmico + interferência. A segunda parcela inclui interferência tipo multiacesso causada por outras estações móveis do mesmo sistema, bem como a de emissores alheios ao sistema CDMA.

Sci: nível de potência que uma ERB recebe da estação móvel i.

C/I: relação entre a potência de rádio freqüência da portadora pela potência de interferência total recebida.

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ACRÔNIMOS 2.5G – Geração Intermediária dos sistemas de comunicações móveis 2G – Segunda Geração dos sistemas de comunicações móveis 3G – Terceira Geração dos sistemas de comunicações móveis 3GPP – Third Generation Partnership Program 4G – Quarta Geração dos sistemas de comunicações móveis 4-PSK – 4 Phase Shift Keying 8-PSK – 8 Phase Shift Keying AMPS – Advanced Mobile Phone System ANATEL – Agência Nacional de Telecomunicações ANSI-41 – American National Institute of Standard-41 ARIB – Association of Radio Industries and Businesses ARPU – Average Revenue per Use B2B – Business to Business BEP – Bit Error Probability BER – Bit Error Rate bps – bits por segundo CATT – Chinese Academy of Telecommunication Technology CDG – CDMA Development Group CDMA – Code Division Multiple Access cdma2000 – CDMA 2000, tecnologia de terceira geração CDMAone – CDMA IS/95, tecnologia de segunda geração CDVCC – Coded Digital Verification Color Code CGSN – Gateway GPRS Service Node CRC – Cyclic Redundancy Check CWTS – China Wireless Telecommunication Standard Group D-AMPS – Digital AMPS DECT – Digital DS – Direct Sequence ECSD – Enhanced Circuit-Switched Data EDGE – Enhanced Data rates for Global Evolution EGPRS – Enhanced General Pack Radio Service EIA – Electronics Industry Association ERB – Estação Rádio Base ETSI – European Telecommunication Standards Institute ETSI/SMG – European Telecommunication Standards Institute / Special Mobile Group FCC – Federal Communications Commission FDD – Frequency Division Duplex

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FDM – Frequency Division Multiplex GAIT – GSM-ANSI Interoperability Team GGSN – Gateway GPRS Service Node GHz – Giga (109) hertz GMSK – Gaussian Minimum Shift Keying GPRS – General Packet Radio Service GSM – Global System for Mobile Communications HSCSD – High Speed Circuit Switched Data Hz – hertz IDEN – Integrated Digital Exchange Network IMEI – International Mobile Equipment Identity IMSI – International Mobile Subscriber Identity IMT-2000 – International Mobile Telecommunications 2000 IP – Internet Protocol IS–54 – Interim Standard 54 IS–95 – Interim Standard 95 IS–136 – Interim Standard 136 ITU – International Telecommunication Union JDC – Japonese Digital Cellular Kbps – Kilo (103) bits por segundo KHz – Kilo (103) hertz LAN – Local Area Network MAHO – Mobile Assisted Control Channel MAI – Multiple Access Interference MAP – Mobile Applicaton Part Mbps – Mega (106) bits por segundo MHz – Mega (106) hertz MMS – Multimidia Messaging Service ms – milésimos (10-3) de segundos MSC – Mobile Switching Center NADC – North American Digital Cellular NAW-CDMA – North American W-CDMA NMT – Nordic Mobile Telephone System OVSF – Orthogonal Variable Spreading Factor P&D – Pesquisa e Desenvolvimento PCS – Personal Communication System PDC – Personal Digital Communication PSK – Phase Shift Keying QCELP – Qualcomm Code Excited Linear Prediction QoS – Quality of Service

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QPSK – Quadrant Phase Shift Keying RAN – Radio Area Network RPE-LPT – Regular Pulse Excited-Linear Predictive Coding with a Long Term Predictor RTT – Radio Transmission Technologies S/N – relação entre o sinal e o ruído (signal/noise) SACCH – Slow Associated Control Channel SAT – Supervisory Audio Tones SGSN – Serving GPRS Service Node SNIR – Signal Noise Interference Rate SIM – Subscriber Identity Module SMP – Serviço Móvel Pessoal SMS – Short Message Service SNIR – Signal Noise Interference Rate TACS – Total Acess Communication System TDD – Time Division Duplex TDM – Time Division Multiplex TDMA – Time Division Multiple Access TD-SCDMA – Time Division Syncronous CDMA TIA – Telecommunication International Association UMTS – Universal Mobile Telecommunication System USDC – United States Digital Cellular UTRA – UMTS Terrestrial Radio Access UWC-136 – Universal Wireless Communication IS-136 VCELP – Vector Sum Excited Linear Predictive VoIP – voz sobre IP WAN – Wide Area Network WAP – Wireless Application Protocol WARC-92 – World Administrative Radio Conference 92 W-CDMA – Wideband CDMA WIMS W-CDMA – Wireless Multimidia and Messaging Services W-CDMA WRC-2000 – Word Radio Conference 2000

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1. INTRODUÇÃO

A primeira geração de telefones móveis consiste dos modelos analógicos desenvolvidos no início dos anos 80. A segunda geração (2G), a dos sistemas de comunicações digitais surgiu dez anos após a rede de primeira geração. Durante a segunda geração, a indústria de telecomunicações móveis experimentou crescimentos exponenciais, tanto em números de usuários quanto em novos tipos serviços com valor agregado.

Os provedores de serviços de telecomunicações e operadores de rede estão abraçando a recente definição mundial dos padrões de comunicação sem fio de terceira geração (3G). O conceito da tecnologia de terceira geração consiste na transição dos serviços centrados em voz para serviços orientados a multimídia.

Hoje, a “visão” unânime vem contra as realidades mais duras da competição industrial, como o ciúme de padronização e as regras do comércio internacional. Por detrás da tecnologia e do nacionalismo econômico e político exagerado, a indagação para alcançar os ideais da 3G abrange dois aspectos, a realização de negócios e o atendimento das necessidades dos consumidores.

Os padrões de 3G foram pretendidos inicialmente visando o estabelecimento de metas tecnológicas para o futuro dos sistemas de telecomunicações móveis terrestres, identificando bandas de freqüências satisfatórias e determinando um conjunto de características exigidas e o grau de compatibilidade desejado para esses sistemas. Há treze anos desde o lançamento do projeto 3G pela União de Telecomunicação Internacional, o ITU (International Telecommunications Union), a discussão extrapolou o mundo seco e imparcial da engenharia até atingir a esfera política, a opinião pública e o comércio internacional.

Durante a década passada, três tecnologias digitais de transmissão de rádio de 2G – Acesso múltiplo por divisão de código, ou CDMA (Code Division Multiple Access), sistema global para comunicações móveis, ou GSM (Global System for Mobile Communications) e acesso múltiplo por divisão de tempo, ou TDMA (Time Division Multiple Access) – tornaram-se a matriz tecnológica dos sistemas de comunicações móveis ao redor do mundo. O debate concentrou-se no âmbito dos negócios, como proteção dos investimentos e ampliação das fatias de mercado.

Recentemente, as operadoras permaneceram na periferia do debate, principalmente porque a padronização é a divergência histórica dos fabricantes e muitas operadoras continuam o processo de expansão de suas redes de 2G. Quando as operadoras

24

encontraram o caminho do debate, os pronunciamentos ocorreram principalmente por coalizões de operadoras/fabricantes: o CDMA Development Group na defesa dos interesses do CDMA, o North American GSM Alliance para os interesse do GSM e o Universal Wireless Communications Consortium para o TDMA.

Depois de 12 anos de trabalho, a reunião do ITU de abril de 1997 emitiu uma circular com suas metas: comunicações com altas taxas de dados, com cobertura global e terminais com capacidade de roaming ininterrupto entre redes múltiplas. O ITU também questionou as partes envolvidas para minimizar o número de interfaces de rádio.

Mas estas metas não serão alcançadas necessariamente convergindo para uma única tecnologia. Muitas perguntas permanecem, relativas à alocação de espectro para 3G ao redor do mundo, e alguns fabricantes, duvidam que o roaming global seja possível sem que ocorra uma distribuição maior do espectro, conseqüentemente pressionam para que o ITU destine maiores bandas de freqüências que originalmente planejado. Enfim, o objetivo do debate não é chegar a uma “melhor” tecnologia para os consumidores pois a 3G é uma iteração tecnológica.

O presente trabalho foi desenvolvido e organizado em duas partes. A primeira parte aborda os aspectos tecnológicos das comunicações móveis, englobando do segundo ao quinto capítulo. O segundo capítulo deste trabalho apresenta ao leitor uma introdução do que será a 3G e como ocorrerá a transição. No terceiro capítulo é feita uma revisão e a apresentação de alguns conceitos básicos, porém fundamentais, das principais tecnologias de 2G. O quarto capítulo apresenta os sistemas e os principais conceitos introduzidos pela 3G, assim como a forma de acesso gradual a estas tecnologias, a chamada geração intermediária (2.5G). O quinto capítulo apresenta as tendências de evolução em termos de adoção tecnológica na evolução de 2G para 3G.

A segunda parte abrange os aspectos mercadológicos das comunicações móveis em todo o mundo, discorridos entre o sexto e o sétimo capítulo. O sexto capítulo apresenta as projeções dos investimentos e o impacto econômico sobre a adoção tecnológica, através de uma abordagem regionalizada. O sétimo capítulo apresenta os principais serviços de 3G e as projeções econômicas de retorno para as operadoras. O oitavo capítulo apresenta as conclusões e o confronto dos dados sobre o contexto global da evolução de 2G para 3G.

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PRIMEIRA PARTE: ASPECTOS

TECNOLÓGICOS DAS COMUNICAÇÕES

MÓVEIS

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2. UMA BREVE INTRODUÇÃO DA 3G

A telefonia móvel permitiu a comunicação telefônica em movimento. A Internet transformou informações digitais em serviços úteis, onde os usuários encontraram facilidade em utilizar. Agora, estas duas tecnologias estão convergindo para criar a terceira geração de serviços móveis.

Em linhas gerais, a 3G de serviços de comunicações móveis combina alta velocidade de transferência das informações e acesso móvel baseado em protocolo de Internet, ou IP (Internet Protocol). O resultado é o acesso móvel à rede mundial de computadores.

A tecnologia IP deve formar o tronco dos serviços futuros significando constante status on-line: e-mail e mensagens com arquivos eletrônicos anexados estarão instantaneamente integrados ao atendimento das chamadas. Aos usuários isto significará conexão à rede global de computadores ao simples apertar de um botão de seus aparelhos móveis.

É esperada também, uma necessidade crescente por parte dos usuários móveis em interagir com máquinas, e de máquinas interagirem com outras máquinas, utilizando para isso conexões de rádio – informando falhas, ordenando novas ações, ou retransmitindo a localização detalhada sempre que exigido.

Companhias que atualmente não integram o setor de telecomunicações deverão buscar na 3G, especificamente no desenvolvimento de serviços inovadores, uma grande oportunidade de negócios.

A 3G foi projetada a oferecer, entre outros aspectos, as seguintes características:

• Uma larga gama de aplicações focadas em mercados específicos;

• Criatividade dirigida a mercados de longo prazo, uma cadeia de valores inovadores e benefícios reais aos usuários;

• Terminais avançados, leves, fáceis de serem utilizados, com interface intuitiva e conectados a um universo de comunicações multimídia de tempo-real;

• Roaming e mobilidade global;

• Uma ampla opção de fabricantes e operadoras, oferecendo aos usuários o benefício da escolha, gerando assim competição e disponibilidade;

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• E-mail e acesso a Internet com altas velocidades.

Neste trabalho, o grande questionamento do desenvolvimento da 3G não envolve uma discussão meramente técnica, como poderá ser acompanhado adiante, será uma discussão e análise onde os elementos básicos são compostos de fatores econômicos, de mercado e de regulamentação.

2.1 A TRANSIÇÃO

A 3G irá mudar o modo das pessoas pensarem em comunicações, porém o caminho para alcançá-la será muito mais evolutivo que as duas gerações prévias foram. A primeira geração, a analógica, era uma forma completamente nova de comunicações à época, por isso requereu o desenvolvimento de um sistema e de uma infraestrutura para um mercado inexistente. A 2G, a digital, tratou de certa forma de uma transição mais gradual. Companhias estabelecidas tiveram o luxo de desdobrar o serviço digital como uma sobreposição à rede analógica existente. Já as novas operadoras tiveram que implantar suas redes digitais por completo, mas desfrutaram do benefício de um mercado de telefonia sem fios que já estava atento e uma demanda crescente que já existia nos serviços avançados que a tecnologia digital oferecia. Esta condição forçou uma maior velocidade na transição das operadoras estabelecidas de forma a competirem com as estreantes no mercado.

Apenas alguns anos depois da transição para a geração digital, o mundo das telecomunicações vive outro momento de transição com a chegada da geração de comunicações sem fio multimídia. Isto não significa que os sistemas existentes ficarão obsoletos, muito pelo contrário, as operadoras encontrarão formas mais eficientes na utilização dos sistemas existentes, enquanto adicionam novos elementos à rede de serviços. A chave para a 3G é a convergência, não só uma convergência tecnológica de diferentes tipos de comunicações mas também uma convergência de negócios. A tabela 2.1 fornece alguns parâmetros, estabelecendo uma comparação entre a 2G, 2.5G e a 3G.

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CARACTERÍSTICAS 2G 2.5G 3G

Aspectos

• Ligações telefônicas; • Correio de voz; • Recepção de mensagens curtas.

• Ligações telefônicas; • Correio de voz; • Recepção/Envio de mensagens longas; • Navegação na WEB; • Navegação, mapeamento.

• Ligações telefônicas; • Cobertura global; • Correio de voz; • Recepção/Envio de longas mensagens de e-mail; • Navegação na WEB em alta velocidade; • Videoconferência; • Navegação, mapeamento.

Velocidade 10 Kbps 64 – 144 Kbps 144 Kbps – 2 Mbps Tempo para fazer o

download de um arquivo de música

MP3 de 3 min 31 – 41 min 6 – 9 min 11 seg – 1,5 min

Tabela 2.1: Uma comparação entre algumas características dos sistemas de 2G, 2.5G e a 3G. [1]

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3. SEGUNDA GERAÇÃO – 2G

O conceito básico de um sistema celular é prover uma capacidade constantemente crescente de dividir as células em tamanhos cada vez menores, aumentando assim a capacidade de reuso das freqüências. Desta forma foram criados os conceitos de macrocélula, microcélula e picocélula, visando atender áreas com altíssima densidade de usuários. As macrocélulas são células com maior área de cobertura, onde o raio de abrangência é da ordem de 5 a 15 Km, as microcélulas são as células intermediárias com raio de cobertura da ordem de 0,5 a 1,5 Km e as picocélulas são células com menor área de cobertura onde raio é de 50 a 150m . Infelizmente o conceito da divisão da célula tornou-se impraticável em termos de planejamento e localização das estações rádio base (ERB).

A demanda explosiva por telefones móveis no inicio dos anos 90 ao redor do mundo, ajudou a estimular o desenvolvimento de novos sistemas. Dois aspectos básicos foram então buscados: expansão na capacidade do canal dos sistemas existentes à época e alocação de novas bandas de freqüências para os serviços de telefonia móvel celular. Todos os novos sistemas desenvolvidos utilizavam tecnologias de transmissão digital substituindo a transmissão analógica FDM (Frequency Division Multiplex) utilizada nos sistemas celulares como o AMPS (Advanced Mobile Phone System), TACS (Total Acess Communication System) e NMT (Nordic Mobile Telephone System).

A viabilidade comercial dos sistemas de telefonia móvel celular digital disponibilizou uma tecnologia de processamento de sinais de baixo custo, possibilitando assim, a solução dos problemas em diversas áreas chave. Primeiramente, buscando a compatibilidade de espectros, era necessário comprimir a digitalização do sinal de voz, a uma taxa de bit suficientemente baixa para que a transmissão digital da voz não impusesse uma penalização ao espectro do sistema analógico. Em segundo, a aplicação de transmissão digital para ambientes móveis requeria uma equalização sofisticada sobre o sinal recebido, objetivando a redução ou até mesmo o cancelamento dos efeitos do desemparelhamento dinâmico causado pelo desvanecimento multicaminho inerente ao canal móvel. Em terceiro, a susceptibilidade de erros dos algoritmos de compressão de voz tornaram necessárias sofisticadas técnicas de correção de erro e de controle. E por último, a baixa taxa de codificação e a arquitetura dos sistemas digitais introduziram atrasos significativos no canal de voz, o que levou a necessidade de canceladores de eco para se obter uma qualidade de voz aceitável. A seguir será realizada uma breve descrição das tecnologias de 2G.

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3.1 D-AMPS

O D-AMPS (Digital AMPS), também conhecido como USDC (United States Digital Cellular) ou ainda NADC (North American Digital Cellular), representa uma evolução da tecnologia analógica AMPS. O sistema D-AMPS foi desenvolvido de forma a ser compatível com o sistema analógico, e de fato sua implantação permitia a coexistência com o AMPS, possibilitando assim uma harmoniosa migração de serviços analógicos para serviços digitais. Isto foi possível através de aparelhos de modo duplo, ou dual-mode, que operavam tanto em modo AMPS como em modo D-AMPS. O sistema foi padronizado pela EIA/TIA (Eletronics Industry Association/Telecommunications Industry Association) inicialmente como o padrão interino IS–54 (Interim Standard 54), e sua evolução, o IS–136 (Interim Standard 136).

A TRANSMISSÃO D-AMPS

O aspecto mais significativo na manutenção da compatibilidade com o AMPS, foi a necessidade de aderir ao formato da estrutura do canal FDM. Esta estrutura utiliza um canal de 30 KHz na faixa de 824 a 894 MHz. Em cada canal de 30 KHz o IS-54 define seis canais digitais operando em TDMA, com um intervalo de 40ms entre cada um. A transmissão da ERB ao terminal móvel, também chamada de transmissão no sentido direto, (downlink) ocorre através de um burst TDM contínuo com seis time slots. A transmissão de cada terminal móvel a ERB, chamada de transmissão no sentido reverso (uplink) ocorre em burst de dados que estão programados para atingir a estação separadamente, em time slots sincronizados com os time slots de saída. A cada transmissão, existe um tempo de guarda para evitar a sobreposição dos sinais e oferecer um espaço de preparo à recepção dos dados. Este tempo de guarda é minimizado ajustando o tempo de transmissão dos terminais móveis com mensagens de controles da ERB. Estes ajustes são dinâmicos de forma a acomodar a mobilidade.

O frame da transmissão digital TDMA consiste de seis time slots de 1944 bits. A taxa de repetição é de 25 frames por segundo, o que leva a uma taxa agregada de 48,6 Kbps em uma largura de banda de 30 KHz. O formato da modulação é π/4 shifted QPSK. Este formato de modulação é essencialmente 4–PSK, porém com duas referências de símbolos, deslocadas de π/4 uma da outra e alternada a cada geração de um novo símbolo de informação.

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CODIFICAÇÃO DE VOZ D-AMPS

O algoritmo de codificação de voz é o VSELP (Vector Sum Excited Linear Predictive), que processa a forma de onda da voz em segmentos com duração de 20ms. Cada segmento é representado por 159 bits. Como há dois frames VSELP em cada frame TDMA, a taxa de voz é de 7950 bps. A esta taxa são acrescidos 5.050 bps de codificação redundante para correção de erro e detecção, gerando uma taxa para o canal de voz de 13 Kbps. Existem 260 canais de bits de dados e 64 cabeçalhos em cada time slot.

CONTROLE DO CANAL D-AMPS

De forma a aumentar a expansão de capacidade, a natureza do D-AMPS oferece outras vantagens que são muito difíceis de serem atingidas com o AMPS. Uma delas é o emprego do CDVCC (Coded Digital Verification Color Code), um código enviado de uma ERB e retornado de cada terminal móvel para a mesma, confirmando a integridade de conexão, para assegurar que a ERB mantenha a conexão com os terminais desejados. O AMPS utiliza uma forma semelhante, o SAT (Supervisory Audio Tones). Um SAT é composto por três tons de 5.970, 6.000 ou 6.030 Hz que são inseridos e removidos do sinal de áudio especificamente para detectar o desvanecimento e corrigir a integridade da conexão. A disponibilidade de apenas três tons e a complexidade em inserir, detectar e repetir estes tons são limitações significativas do AMPS.

Um controle mais avançado é feito utilizando um canal dedicado em cada time slot, SACCH (Slow Associated Control Channel). Devido à presença constante deste canal, é comum a comunicação de controle e supervisão enquanto uma chamada está em andamento. Algumas das vantagens específicas deste controle, estão na autenticação, na conexão de integridade adicional, no controle da potência transmitida, nas medidas da qualidade do canal, o handoff para uma nova célula e a identificação do número de chamada. Além disto, o controle SACCH é utilizado para ajustes de tempo da operação TDMA.

Um exemplo particular da utilidade do SACCH é a de suportar o handoff móvel assistido, ou MAHO (Mobile Assisted Hand Off). Se um terminal móvel com comunicação em andamento move da área de cobertura de uma célula a outra, o handoff ocorre com maior controle e confiança do que em um sistema AMPS. O processo MAHO começa

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com a estação reportando ao terminal que faça uma medida da qualidade do canal atual e do canal potencial ao handoff. As medidas da qualidade do canal envolvem o nível de potência do sinal recebido e a taxa de bit de erro, BER (Bit Error Rate). A natureza TDMA do D-AMPS facilita a medida do canal candidato sintonizando a freqüência durante um time slot inativo. Após cada medida, estas informações são enviadas para a ERB, através do SACCH, onde esta fará a decisão e determinará a necessidade de um handoff.

CONTROLE DE ERRO D-AMPS

O controle de erro é feito através de três mecanismos: a correção de erros, a detecção de erros e a interalocação. A correção de erro é feita através de um código de convolução de meia taxa para a percepção dos bits mais significativos da voz. Existem 77 bits como este entre os 159 bits do segmento de voz. A convolução de meia taxa adiciona 77 bits a mais no canal, sendo que destes, doze possuem uma importância particular. Um processo de verificação de erro, o CRC (Cyclic Redundancy Check), contendo 7 bits é adicionado a estes bits para que se determine qual, ou quais destes bits foram recebidos com erro. Se diversos CRC de erro ocorrem, alguns parâmetros críticos do frame livre de erro são utilizados na reconstrução da voz para evitar o uso de valores aberrantes. Se diversos CRC de erros são recebidos em sucessivos frames, a reconstrução é nula, ou seja, ocorre ausência de voz. O termo para esta operação é Bad Frame Masking. O terceiro mecanismo de controle envolve a separação dos dados em um frame de voz simples, intercalando-os com dados dos frames de voz adjacentes, e transmitindo-os em dois time slots. Este processo reduz a possibilidade de um burst com erro anular a capacidade de correção da codificação convolucional. Uma desvantagem do intercalamento é o atraso adicionado ao canal, que deve ser computado pelos canceladores de eco.

3.2 CDMA IS-95

Esta tecnologia de segunda geração utiliza uma técnica de origem militar conhecida como espalhamento espectral (Spread Spectrum). Esta técnica de espalhamento

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consiste em atribuir um código de acesso de transmissão, distinto a cada usuário. O objetivo do espalhamento da banda é aumentar a privacidade das informações contidas e reduzir o efeito de interferências, propositais ou não. O termo espalhamento espectral, refere-se ao fato da largura de banda utilizada na transmissão individual de cada canal, ser maior do que a banda inerente requerida para a transmissão. Estes sistemas apresentam duas particularidades. A primeira, a dificuldade de detectar um sinal espalhado no espectro, pois a energia é espalhada ao longo da banda passante, e comumente é interpretado como um ruído de fundo. A segunda, a maior dificuldade de interferir ou de provocar congestionamento sobre um sinal espalhado pois a energia do sinal de interferência deveria ser espalhada ao longo de toda a banda ao contrário de estar concentrada em uma banda estreita.

O fato da largura de banda utilizada ser maior do que a realmente necessária, significa que o desvanecimento provocado pela propagação multipercurso não afeta da mesma forma a totalidade do sinal [4]. Este alargamento de banda é provocado por um sinal codificador. Para demodular o sinal corretamente, a recepção precisa ser sincronizada com o mesmo sinal codificador para concentrar o sinal na banda originalmente ocupada. É possível transmitir vários sinais na mesma banda através do uso de seqüências de códigos distintos e com o mínimo de correlação cruzada possível.

No sistema CDMA, diferentemente dos demais sistemas de segunda geração, não existe limite fixo e bem determinado de usuários que podem simultaneamente, estabelecer comunicação com a ERB. O bloqueio propriamente dito não existe, à medida que os usuários se acumulam na utilização da banda, o nível de ruído para cada um aumenta gradualmente. Em função desta característica, o sistema CDMA é dito como detentor de uma capacidade soft.

O padrão para compatibilidade entre ERB e estações móveis em sistemas celulares comerciais, com tecnologia de acesso CDMA surgiu em 1993, com a publicação pela EIA/TIA do padrão IS-95. [3]

A implantação de sistemas IS-95 apresentou inicialmente custos elevados, e como não atingiu grandes volumes de pedidos, os custos se mantiveram em patamares acima de sistemas como o GSM, já bastante difundidos na Europa, e que possuía uma demanda global superior, tornando a implantação inicial, através de equipamentos de infra-estrutura mais cara para o CDMA. Isto contribuiu ainda mais para a defasagem dos custos. [2]

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ESPALHAMENTO TIPO DS

Os sistemas CDMA comercialmente utilizados empregam uma técnica de espalhamento conhecida como seqüência direta, DS (Direct Sequence). Através de um código de espalhamento binário, esta técnica causa uma transição de fase no sinal modulado equivalente a 180º ou 0º dependendo da combinação do valor do bit de informação e do código. Uma expressão de forma simplificada do sinal com espalhamento DS pode ser escrita como: [JESZENSKY, 1992; SIMON et al., 1994]:

Onde:

s(t): sinal transmitido; P: potência do sinal; d(t): sinal que contém os bits da informação que se deseja transmitir. Assume apenas valores +1 ou -1. c(t): sinal de código de espalhamento. Assume apenas valores +1 ou –1 durante o período Tc (sinal de formato retangular).

oω : freqüência angular da portadora.

θ : fase da portadora.

Definindo ainda:

Chip: elemento binário da seqüência de espalhamento espectral. Tb: duração de um bit de informação.

Rb: taxa de transmissão de bits de informação b

b TR 1

=

Tc: duração de um chip da seqüência de espalhamento.

Rc: taxa de transmissão de chips de código c

c TR 1

=

Para se obter o espalhamento do sinal, é necessário que Rc > Rb. O sinal s(t) somente poderá ser decodificado por um receptor que possua a mesma seqüência c(t) sincronizada. O sinal c(t) é originado por uma seqüência que pode ser representada por {C}. Os valores para os elementos de {C} assumem apenas valores 0 ou 1.[3]

A relação entre a taxa de transmissão de chip e bit, é definida como sendo o “ganho de processamento” do sistema DS/CDMA:

( ) )cos()()(2)( θω +⋅⋅⋅= otctdPts

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Nos sistemas CDMA considerados: Rb = 9.600 bps e Rc = 1,2288 x 106 chips/s. Então o ganho de processamento pode ser calculado, e Gp = 128.

Os chips do código são sincronizados com os bits de informação de modo que cada bit corresponda a uma seqüência com número inteiro de chips (neste caso, 128 chips).

ESTABELECENDO O CANAL CDMA

O padrão IS-95 estabelece como método de espalhamento espectral o DS. Neste sistema os dados da fonte de informação passam por um processo lógico do tipo OU-EXCLUSIVO (X-OR), com uma palavra-código digital relativamente longa. Em essência, este processo substitui o lógico “1” da informação fonte pelo bit da palavra-código, enquanto o lógico “0” é substituído pela inversão do bit (not gate) da palavra-código. Se a palavra contiver n bits, o espectro ocupado pelo sinal transmitido será n vezes o tamanho da informação caso a mesma fosse transmitida diretamente. Os sinais de outros canais CDMA utilizam a mesma banda de freqüência, porém com diferentes códigos de espalhamento espectral, o que permite a separação dos sinais no circuito de processamento de sinal de um receptor.

Os canais de tráfego em sistemas celulares CDMA utilizam um codificador de voz (Vocoder) cuja taxa de transmissão varia de acordo com a atividade de voz do usuário. Esta taxa pode assumir os valores 1.200, 2.400, 4.800 ou 9.600 bps. Os sinais de voz são transmitidos em quadros de 20 ms. Durante uma chamada em um canal de tráfego, a taxa de transmissão é reduzida durante as pausas entre palavras, sílabas e tempo de escuta. O efeito resultante é a redução dos níveis de interferência dos canais de tráfego que estão sendo utilizados por outros usuários.

Uma vez que no DS/CDMA todos os usuários compartilham a mesma banda de freqüência, a redução na taxa de transmissão representará uma redução na interferência gerada pelos demais usuários sobre os canais de tráfego, denominado de interferência de múltiplo acesso, MAI (Multiple Access Interference). A redução dos níveis de interferência devido aos demais canais de tráfego, pode ser associada a um "fator de atividade vocal", que será representado por α. Valores típicos de α estão em torno de 3/8 [GILHOUSEN et al., 1991 apud BRADY, 1968]. É importante observar

b

cp RRG =

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que α pode aumentar em casos de uso intenso dos canais de tráfego, como em algumas aplicações em que haja transmissão de dados.[3]

Antes de serem transmitidos, os dígitos de informação passam por estágios para a introdução de bits que permitirão a correção de erros, para encriptação e espalhamento.

DESCRIÇÃO DE SISTEMAS DE TELEFONIA CELULAR CDMA

A faixa de operação considerada na segunda geração é a mesma utilizada para o serviço móvel celular AMPS (no Brasil de 824 MHz a 849 MHz e 869 MHz a 894 MHz). O espectro disponível é dividido em canais de rádio CDMA. Cada um deles ocupa duas faixas de 1,23 MHz separadas por 45 MHz: uma para o uplink e outra para o downlink. Os números dos canais de rádio e suas freqüências centrais em sistemas CDMA são as mesmas do sistema AMPS.

Um mesmo canal de rádio CDMA pode ser utilizado por diversos assinantes. Ele é composto por subcanais, que podem ser denominados "canais lógicos", sendo que cada um deles é identificado por uma seqüência de código distinta. Os canais lógicos são divididos em:

• Canais de tráfego: a função destes canais é a mesma dos canais de voz em sistemas AMPS.

• Canais de paging, acesso, sincronismo e piloto: utilizados para controle de chamadas e compatibilidade entre ERB e estações móveis.

É possível reutilizar o mesmo canal de rádio em todas as células de um sistema CDMA, desde que existam seqüências de espalhamento disponíveis para atender os usuários das células vizinhas, resultando em um fator de reuso das freqüências unitária. As estações móveis que utilizam canais de rádio CDMA também podem também acessar os canais do sistema AMPS, pois possuem capacidade dualmode AMPS/CDMA.

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TOLERÂNCIA CDMA AO DESVANECIMENTO MULTIPERCURSO

Uma vantagem primária de uma transmissão CDMA é a robustez contra o desvanecimento multipercurso. A razão fundamental para a tolerância pode ser analisada segundo uma mudança cíclica para os outros códigos. Devido aos códigos selecionados possuírem baixa correlação entre si, uma versão com atraso de qualquer código em particular, possui a mesma baixa correlação do que uma sem atraso. O efeito do atraso multipercurso de mais de um bit de espalhamento espectral (referido como chip) não será maior do que a interferência de um outro canal CDMA, mesmo que a versão em atraso possua o mesmo nível de potência do que o sinal original.

Do ponto vista filosófico, um sistema CDMA tem como intenção básica balancear o desempenho de todos os canais no sistema. Em sistemas FDM/TDMA alguns canais operam com grande performance, outros com baixa, ou até mesmo acabam nem sendo utilizados. O fato de existirem canais operando com alto desempenho não compensa o fato de outros canais eventualmente operarem com baixa. Um sistema com desempenho balanceado de todos os canais, resultará em maior capacidade total. A razão principal para que isso não ocorra em sistemas FDM/TDMA é a perda por desvanecimento multipercurso. Estes sistemas transmitem um certo excesso de potência, referido como margem de perda. Este excesso de potência não é um grande problema com relação à interferência em células adjacentes, pois este tipo de interferência é relativamente fácil de isolar, tanto em canais FDM com banda de guarda em freqüência, quanto em canais com banda de guarda em tempo. Já a interferência co-canal de uma célula sobre outra que utiliza o mesmo espectro de freqüência é o ponto central do problema. Se um canal em particular opera com excesso de nível de potência, este canal não pode ser reutilizado se não estiver a uma distância relativamente grande, de tal forma a reduzir substancialmente a interferência co-canal.

INTERFERÊNCIA DO TIPO MÚLTIPLO ACESSO E SUA RELAÇÃO COM A CAPACIDADE

Em um sistema CDMA, o fato de existirem outros usuários ativos no sistema, e na mesma faixa de freqüências, provoca um "ruído" adicional no receptor da ERB, o MAI. O mesmo vale no dowlink, no receptor da estação móvel.

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Quanto maior for o número de canais de tráfego em uso, menor será a relação sinal/(ruído+interferência) em cada canal de tráfego, SNIR (Signal Noise Interference Rate).

CDMA SOFT HANDOFF

Em sistemas DS/CDMA, devido à transmissão ocorrer com a mesma portadora, o receptor pode receber o sinal espalhado no espectro de todas as ERB adjacentes. Nestes sistemas, é possível reutilizar o mesmo canal de rádio em todas as células. Assim, não é necessário transladar a freqüência da estação móvel durante o handoff. Devido à diversidade de fase, uma mesma chamada de estação móvel pode ser atendida simultaneamente por até três ERB. Portanto, durante um handoff a estação móvel somente irá se desconectar de uma ERB após se conectar com outra. Este tipo de transferência recebe o nome soft-handoff. Sinais de múltiplas bases podem ser adquiridos pela mesma unidade móvel, a partir da operação de correlação, utilizando vários códigos ou por divisão de tempo, utilizando o mesmo código de correlação.

Em operações de soft-handoff o mesmo sinal de voz (mesmo canal de tráfego) é distribuído para células adjacentes selecionadas. O terminal móvel pode então comparar a qualidade dos sinais e mudar para a melhor transmissão antes de desfazer a conexão com a atual ERB. Isto já não é possível em sistemas FDM/TDMA, pois as células adjacentes utilizam freqüências diferentes. O handoff nestes sistemas requer que a conexão com uma estação seja terminada antes de conectar-se com outra, por isso é dito hard-handoff. Note que em sistemas CDMA o soft-handoff aumenta o nível de interferência, pois dois ou mesmo três canais lógicos de tráfego estão ativados em uma única conexão física.

É importante observar que há um aumento do número de canais de tráfego em uso no sistema devido a este processo, pois uma chamada em soft-handoff utiliza mais de um canal de tráfego. Além do soft-handoff, há duas outras modalidades de handoff no sistema CDMA considerado:

• CDMA/CDMA hard-handoff: transferência de uma chamada de uma célula para outra passando de um canal de rádio CDMA para outro.

• Intersistemas: CDMA para AMPS.

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O padrão IS-95 não descreve o handoff de uma estação móvel dual de um sistema AMPS para um sistema CDMA. Como conseqüência, um assinante que origine ou receba uma chamada em uma célula ou ERB de um sistema AMPS, e que se locomova para a região onde exista células e ERB de cobertura de um sistema CDMA, não poderá utilizar canais CDMA até o fim desta mesma chamada.

A recepção com diversidade de percurso ou de fase consiste de um receptor que possui a propriedade de demodular em paralelo dois ou mais sinais atrasados, combinando-os ou selecionando o melhor entre eles para posterior detecção. Assim como na diversidade espacial, temporal ou de freqüência, a função desta técnica é combater o desvanecimento multicaminho, inerente ao canal móvel. Receptores com diversidade de percurso são denominados de RAKE receivers. No padrão IS-95, uma estação móvel deve possuir ao menos três demoduladores (fingers) em paralelo.

QUALIDADE DO SINAL RECEBIDO

Para medir a qualidade do sinal no receptor de uma ERB CDMA, definem-se:

Eb: Energia recebida por bit de informação do sinal desejado transmitido por uma estação móvel.

I0: Densidade espectral de potência equivalente do ruído térmico + interferência. A segunda parcela inclui interferência ao tipo multipercurso causada por outras estações móveis do mesmo sistema, bem como a de emissores alheios ao sistema CDMA.

As mesmas definições valem, analogamente, para o downlink. A variação da probabilidade de erro de quadro em função de Eb/I0 é uma característica de desempenho do receptor, que depende do fabricante, código corretor de erros utilizado, tipo de entrelaçamento, etc.

Metas operacionais tipicamente adotadas em sistemas CDMA são [GILHOUSEN et al., 1991]:

• Eb ⟨ 7dB no uplink, considerando que o receptor da ERB possua diversidade espacial (setorização).

• Eb ⟨ 5dB no downlink.

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Os principais motivos atribuídos para a diferença entre os quesitos para o downlink e o uplink são:

• Não há canal piloto no uplink.

• Os sinais transmitidos pelas estações móveis no uplink não são síncronos, ao passo que no canal direto as funções de Walsh são transmitidas em sincronismo, sendo portanto ortogonais, reduzindo a interferência de múltiplo acesso no receptor da unidade móvel.

CONTROLE DE POTÊNCIA CDMA

O controle efetivo de potência transmitida de terminais móveis em sistemas CDMA é um requisito básico e um benefício. É uma exigência pois a transmissão móvel que esteja próxima à ERB receptora, iria gerar uma elevada quantidade de MAI, bloqueando a recepção pela ERB de outros terminais na mesma célula que estivessem localizadas nas extremidades da área de cobertura da célula. Em sistemas CDMA, as transmissões são controladas para que não utilizem mais do que a potência absolutamente necessária, logo o reuso dos canais pode ocorrer com maior freqüência, aumentando a capacidade do sistema. O benefício que provém do efeito de se utilizar níveis mínimos de potência, está no aumento da vida útil das baterias e portanto, na média, ocorre uma redução nos níveis de emissão de ondas eletromagnéticas, reduzindo a eventual possibilidade da associação de problemas de saúde ao uso de aparelhos celulares.

O controle da potência ocorre de duas formas, malha aberta (open-loop) e malha fechada (closed-loop). No modo open a unidade móvel pode determinar sua potência de transmissão, medindo o nível do sinal na recepção e assumindo que as perdas são iguais em ambas direções. Esta condição é valida para estabelecer um controle de potência bruto em sistemas CDMA, porém não para sistemas FDM/TDMA. No modo closed a ERB mede o nível da transmissão da unidade móvel e ajusta os níveis de potência dos terminais móveis, enviando um sinal de controle, possibilitando a obtenção de um controle de potência mais apurado.

A tabela 3.1 apresenta os parâmetros básicos de sistemas celulares DS/CDMA/IS-95 para a banda de 800 MHz. O algoritmo de compressão de conversação (speech) utiliza o codificador de voz denominado QCELP (Qualcomm Code Excited Linear Prediction). Sua primeira instalação comercial ocorreu em Hong Kong em 1995. [4]

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CDMA/IS-95 Largura de banda do canal 1,25 MHz

Taxa de codificação de voz (Kbps) 9,6 (max.)/4,8/2,4/1,2 (mín.)

9,6 (downlink) Controle de erro overhead (Kbps)

19,2 (uplink)

19,2 (downlink) Taxa de agregação do canal (Kbps)

28,2 (uplink)

Comprimento do código 64 chips

Taxa de espalhamento espectral do canal 1,2288 Mbps

Formato da modulação QPSK (downlink), offset QPSK (uplink) Tabela 3.1: Parâmetros do CDMA/IS-95 em 800 MHz. [4]

Quanto maior for o número de estações móveis acessando simultaneamente o mesmo canal de rádio, menor será a relação Eb/I0 em cada canal de tráfego. O número de acessos a um canal de rádio CDMA é limitado por um valor mínimo de Eb/I0. Seja Sci o nível de potência que uma ERB recebe da estação móvel i. Os valores de Sci correspondentes às várias estações móveis conectadas a uma ERB podem ter diferenças em conseqüência de:

• Distâncias distintas dos terminais móveis à ERB;

• Diversas posições relativas entre os terminais móveis e obstruções urbanas e geográficas.

Em sistemas CDMA, é desejável que todos os valores de SCi sejam iguais. Se o nível recebido de uma estação móvel for superior ao necessário, ela estará causando interferência excessiva sobre as demais. Se for inferior aos demais, então a qualidade do seu sinal estará comprometida. Este efeito é denominado efeito perto-longe, do inglês near-far effect, e é uma forma de quantificar o grau de controle e descontrole de potência do sistema.

3.3 GSM

O GSM é uma tecnologia de comunicação móvel celular desenvolvida na Europa padronizada pela ETSI (European Telecommuncation Standards Institute). O GSM

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passou então a ser adotado mundialmente como um padrão internacional de comunicação móvel digital. O processo de padronização iniciou-se em 1982, sendo o primeiro sistema GSM instalado em 1991.

O ITU alocou o espectro de freqüência para o GSM na faixa de 935 – 960 MHz para downlink e 890 – 915 MHz para uplink. Mesmo em alguns casos, onde esta faixa de espectro já estava sendo usada pela comunicação analógica, não houve tentativa em compatibilizar o plano de freqüência existente. Uma vez que os diversos padrões de comunicação analógica utilizada na Europa não eram compatíveis, o GSM surgiu inicialmente o objetivo de estabelecer um padrão comum.

ESTRUTURA DO CANAL GSM

Iniciado com um plano de freqüências já definido, os projetistas de GSM possuíram maior liberdade do que os projetistas D-AMPS. A grande diferença entre os dois sistemas está na largura do canal, pois no GSM, diferente dos limitados 30 KHz de largura de banda do canal D-AMPS, possui um canal com largura de 200 KHz, e cada canal opera com uma taxa de 270,833 Kbps utilizando modulação GMSK. A modulação GMSK é relativamente parecida com a 4-PSK, utilizada pelo D-AMPS, porém requer maior largura de banda, a título informativo a eficiência espectral no GSM é de 1,35 bps/Hz e no D-AMPS é de 1,62 bps/Hz. A modulação GMSK do GSM fornece um constante de envoltória para a potência de geração do sinal de RF mais eficiente do que o sinal filtrado da modulação 4-PSK do D-AMPS. Esta eficiência é mais importante para a vida útil da bateria, uma vez que permite a utilização de amplificadores de potência mais eficientes (classe C, D ou E).

Um canal de RF GSM utiliza um canal digital TDMA com oito canais de voz, em contraste aos três canais de voz suportado por um único canal RF do D-AMPS. A questão de possuir mais canais em único transceptor oferece uma vantagem em termos de custo para as ERB GSM.

O sistema GSM suporta oito canais de voz em uma largura de banda de 200 KHz, o que fornece 25 KHz para cada canal, um espectro eficientemente idêntico ao sistema analógico europeu FDM. Entretanto, a introdução de um sistema GSM não oferece as eficientes melhorias de espectro como o D-AMPS ofereceu. Porém um sistema GSM, oferece eficiências em termos sistêmicos, operando com um eficiente sistema de correção de erros; particularmente permite a operação com menores relações na taxa

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sinal-ruído, S/N (signal/noise). A grande tolerância a ruído ou interferência leva a grandes distâncias de transmissão, ou a maior reuso da freqüência.

O período de burst de um sistema GSM é 120/26/8 = 15/26 ms. Este período é derivado de um superframe de 120 ms, formado por 26 frames TDMA, sendo que cada frame possui 8 burst. Vinte e quatro frames de um superframe são alocados para o tráfego enquanto um dos frames é alocado para controle de canal SACCH para cada canal de tráfego, o mesmo do D-AMPS. O último é reservado. O único aspecto do GSM, em relação ao D-AMPS, é que o formato do burst TDMA é usado nas duas direções de transmissão, ao contrário do D-AMPS onde ocorre apenas no uplink.

O uso de múltiplos burst no downlink, ao contrário de uma transmissão contínua, é vantajosa de forma que permite que a ERB seja desligada durante o período inativo de chamadas, o que reduz o montante de interferência entre as células de um sistema congestionado. A vantagem de uma comunicação contínua, como a D-AMPS, é relativa a implementação e melhor desempenho do receptor digital no terminal móvel.

CODIFICAÇÃO DE VOZ GSM

O GSM utiliza o RPE-LPT (Regular Pulse Excited-Linear Predictive Coding with a Long Term Predictor). Neste algoritmo, a voz é dividida em amostras de 20 ms, onde cada amostra é codificada em 260 bits, o que fornece uma taxa total de voz de 13 Kbps. Este é o algoritmo original de codificação de voz de taxa completa.

CODIFICAÇÃO DO CANAL E MODULAÇÃO GSM

O mecanismo de correção de erro é similar ao utilizado no D-AMPS. Primeiramente os 260 bits do frame de voz são divididos em três classes:

• Classe Ia, 50 bits – mais sensíveis aos erros de bit; • Classe Ib, 132 bits – sensibilidade moderada; • Classe II, 78 bits – menos sensíveis aos erros.

Os bits de classe Ia, levam uma adição de 3 bits CRC para a detecção de erros. Caso um erro seja detectado, o frame é substituído por uma versão fortemente atenuada, do

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último frame recebido. Os 50 bits classe Ia, 3 bits CRC, 132 bits classe Ib e uma seqüência de 4 bits de finalização (totalizando 189 bits) são processados por uma convolução de meia taxa para a correção de erros. Ao resultado desta convolução são adicionados os 78 bits classe II, para produzir um frame de voz de 456 bits. Assim, a taxa de voz da codificação redundante é 22,8 Kbps.

Para proteção contra o burst de erro, cada amostra é intercalada. Os 456 bits são divididos em oito blocos de 57 bits, e estes blocos são espalhados ao longo dos oito time slot burst consecutivos. Como cada time slot burst carrega dois blocos de 57 bits, cada burst deste contém na verdade, tráfego de duas amostras diferentes de voz.

TERMINAIS MÓVEIS GSM

A estação móvel GSM consiste de um terminal móvel com cartão denominado de Smart Card, que é um módulo de identificação do assinante, o SIM (Subscriber Identity Module). Este cartão fornece mobilidade pessoal, de modo que o usuário pode ter acesso aos serviços de assinante independente do terminal. Ao inserir o cartão em outro aparelho, o usuário está habilitado a receber chamadas como se estivesse utilizando seu próprio terminal, e receber os serviços de assinante.

A identificação do aparelho é feita através do IMEI (International Mobile Equipment Identity). O cartão SIM contém o IMSI (International Mobile Subscriber Identity), utilizado para identificar o assinante perante o sistema, uma senha secreta de autenticação entre outras informações. O IMEI e o IMSI são independentes, permitindo assim mobilidade pessoal. O cartão SIM pode ainda ser protegido contra uso indevido através de uma senha ou um número de identificação pessoal.

GSM FREQUENCY HOPPING

O terminal móvel pode realizar operações de transmissão, recepção e time slot de monitoramento a cada frame TDMA, lançando mão de diferentes portadoras. Esta agilidade é utilizada para implementar a chamada esperança em freqüência, o frequency hopping. Significa o terminal móvel e a ERB transmitirem cada frame TDMA em diferentes portadoras. Este algoritmo é previsto no controle do canal. Adicionalmente o

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desvanecimento multipercurso depende da freqüência da portadora, este modo de operação do GSM contribui de forma a aliviar o problema do desvanecimento.

GSM SMS

O serviço de mensagens curtas, o SMS (Short Message Service), é bidirecional, permitindo a todos usuários receberem e enviarem mensagens contendo dados. As mensagens no GSM podem ter até 160 bits de comprimento. Devido ao fato da utilização do SACCH, as mensagens podem ser recebidas ou enviadas durante uma ligação.

A tabela 3.2 ilustra as principais características das três tecnologias de 2G descritas anteriormente, e também a tecnologia de 2G utilizada no Japão, o JDC (Japonese Digital Cellular).

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48

4. SISTEMAS DE 3G

A 3G, ou IMT-2000, são nomes comumente utilizados para representar a próxima geração dos serviços de telecomunicações móveis. A família de serviços de 3G, e os sistemas que irão proporcioná-los, são propostos de forma a refletir o alto nível de compartilhamento e compatibilidade entre si. Roaming ininterrupto é um de seus atributos, e a expectativa quanto ao acesso aos serviços é que seja uniforme. Além disto, espera-se que os usuários possam fazer o roaming de uma área urbana para uma área suburbana e para uma área rural sem a perda dos serviços básicos.

O ITU tem promovido o desenvolvimento da base dos padrões de rádio e de rede para o que hoje é definido como serviços IMT-2000 para os próximos 15 anos. A tecnologia de transmissão de radio, RTT (Radio Transmission Technologies), promovida para a padronização da interface aérea da 3G em novembro de 1998, foi o resultado de muitos anos de dedicação do setor de radiocomunicação do ITU (ITU-R – Task Group 8/1). Estas RTT formam a base para a conexão dos terminais móveis com a infraestrutura física que suporta os serviços do IMT-2000. Este grupo também foi responsável pelo desenvolvimento de métodos que possam ser utilizados para acessar o montante de espectro adicional necessário para acomodar o crescimento futuro esperado na demanda por serviços de 3G [6]. O setor de padronização de telecomunicação do ITU (ITU-T) foi responsável pelo trabalho de desenvolver a sinalização dos sistemas de 3G e os protocolos de comunicação. Estas são necessidades básicas de rede para o suporte e a definição dos serviços de 3G das aplicações do IMT-2000. A tabela 4.1, descreve algumas capacidades essenciais dos sistemas do IMT-2000.

A demanda por serviços disponíveis em qualquer lugar, combinado à expectativa de alta qualidade e velocidade de transmissão crescente, são peças chave para estabelecer a compatibilidade entre os serviços de 3G. Estima-se paro o ano de 2010, mais de um bilhão de assinantes sem fio em redes de 3G ao redor do mundo. Atualmente a penetração dos serviços sem fio ao redor do mundo está estimada em 7,5 % e espera-se que ultrapasse o patamar de 30% ao final da primeira década no novo milênio. Existem mais de 1,3 bilhões de celulares e terminais móveis de redes de segunda geração atualmente em operação ao redor do mundo, cada um com limitada cobertura geográfica. Desta forma, tornou-se cada vez mais crescente a importância em harmonizar a alocação do espectro de 3G, caso as operadoras no mundo inteiro pretendam oferecer serviços uniformes e roaming ininterrupto, em escala regional ou global. [7]

49

CARACTERÍSTICAS DO IMT-2000

Capacidade em suportar dados a altas taxas, por circuito ou por pacote: • 144 Kbps ou maior para tráfego de alta mobilidade (veicular); • 384 Kbps ou maior para tráfego de média mobilidade (terrestre); • 2 Mbps ou maior para tráfego de baixa mobilidade (ambientes fechados ou

parado).

Interoperabilidade e roaming ao longo de toda a família de sistemas IMT-2000

Capacidade de determinação da posição geográfica dos terminais e notificação tanto para a rede quanto para o terminal móvel.

Suportar os serviços/capacidade de multimídia: • Taxa bit tráfego fixa e variável; • Largura de banda sobre a demanda; • Taxa de dados assimétricos no link diretos e reversos; • Armazenamento e envio de mensagens multimídia; • Acesso a banda larga acima de 2Mbps.

Tabela 4.1: Serviços e capacidade do IMT-2000. [8]

O ITU concluiu, através do IMT-2000, que os sistemas de 3G iriam requerer espectros maiores daqueles utilizados até então pelos sistemas de primeira e segunda geração. O grande ponto de discussão global em torno do projeto, padrão e serviços de sistemas de 3G foi sobre o espectro, pois este deveria possuir harmonia global. Para facilitar o roaming, estimular a comunhão dos serviços e a economia de escala, os proponentes da 3G acreditavam ser importante identificar tanto como contínuo, como prático, um espectro harmonizado para suportar as operações 3G ao redor do mundo. Isto estimularia o desenvolvimento global e regional da cobertura dos sistemas de 3G reduzindo os custos e a complexidade no desenvolvimento dos sistemas, oferecendo aos usuários serviços com maiores relações custo-benefício.

WARC-92

Em 1992 ocorreu o WARC-92 (World Administrative Radio Conference), que acabou identificando 230 MHz nos espectros de 1885-2025 MHz e 2110-2200 MHz para os países que desejassem implementar sistemas de 3G. No caso dos Estados Unidos, o

50

FCC (Federal Communications Comission), logo após o WARC-92, conduziu leilões das licenças para as faixas de 1850-1910/1930-1990 MHz, o que levou ao rápido desenvolvimento e avanço dos serviços de comunicação móvel sem fio naquele país. O sucesso do sistema móvel pessoal norte-americano, o PCS (Personal Communication System), tem contribuído muito para o aumento da competição por lá, e ao mesmo tempo tem estimulado a demanda por serviços sem fio ainda mais avançados. Recentemente muitos países ao redor do mundo começaram a licenciar os sistemas de 3G nas bandas identificadas pelo WARC-92: 1920-1980/2110-2170 MHz.

WRC-2000

Durante o WRC-2000 (Word Radio Conference 2000), foram identificados espectros adicionais para suportar serviços IMT-2000. Três bandas de freqüência foram identificadas adicionalmente àquelas identificadas no WARC-92.

Durante os preparativos do WRC-2000, os Estados Unidos se comprometeram a estudarem a possibilidade de se utilizar as bandas de 1755-1850 MHz e 2500-2690 MHz, ou algumas faixas dentro destas, para as operações do IMT-2000. Este estudo envolveria a determinação dos impactos da operação do IMT-2000 sobre os sistemas já licenciados para operação nestas faixas. Nos Estados Unidos, a banda 1755-1850 MHz estava destinada ao uso de serviços críticos do governo federal. A porção 1710-1755 MHz da faixa 1700/1800 MHz, identificada pelo WRC-2000, foi licenciada para uso comercial. A porção 1850-1855 MHz está em uso atualmente para serviços PCS norte americanos. A faixa de 2500-2690 MHz é utilizada para prover instruções de serviços fixos televisionados e distribuição de serviços multiponto ao longo daquele país.

Qualquer serviço de 3G que esteja dirigido a usuários móveis é mais bem aproveitado tirando-se vantagens dos processos físicos envolvidos na orientação da propagação das ondas de rádio em freqüências abaixo de 3 GHz. Sistemas com freqüências de RF abaixo de 3 GHz podem transmitir e receber de modo mais eficiente do que aqueles com freqüências mais elevadas, como microondas por exemplo.

Desta forma terminais menores, compactos e relativamente de baixo peso podem ser disponibilizados aos usuários. Esta vantagem aliada ao fato de permitir transmissão de altas taxas, da ordem de Mbps, fez a combinação ideal para o uso de sistemas de telecomunicações que necessitem ser móveis e portáteis. Nas aplicações que utilizam taxas elevadas, se faz necessário apenas o uso em modo estacionário, eliminando a necessidade da utilização de terminais fixos.

51

A tabela 4.2 mostra algumas características de um sistema de 3G conforme o IMT-2000.

Parâmetro Valores

Ambiente de tráfego

Rural Veicular Pedestre

Dentro de edificações

Máximas taxas de transmissão

Rural – 9,6 Kbps Veicular – 144 Kbps Pedestre – 384 Kbps

Dentro de edificações – 2 Mbps

Tamanho das células (raio)

Rural – 10 Km Veicular – 1.000 m Pedestre – 315 m

Dentro de edificações – 40 m

Capacidade do sistema em usuários por célula, horário de pico

Rural – insignificante Veicular – 4.700

Pedestre – 42.300 Dentro de edificações – 1.275

Percentual de tráfego uplink ( > 64 Kbps) nos horários de pico

Rural – insignificante Veicular – 34% Pedestre – 30%

Dentro de edificações – 28%

Percentual de tráfego downlink ( > 64 Kbps) nos horários de pico

Rural – insignificante Veicular – 78% Pedestre – 74%

Dentro de edificações – 73%

Média de usuários por célula por MHz nos horários de pico, assumindo operação em

FDD (Frequency Division Duplex)

Rural – insignificante Veicular – (< 64 Kbps ) – 16

(>64 Kbps) – 4 Pedestre – (< 64 Kbps) – 150

(>64 Kbps) – 64 Dentro de edificações – (< 64 Kbps) – 4 (>64 Kbps) – 2

Tabela 4.2: Características do modelo de tráfego do IMT-2000. [7]

Conceitos importantes foram adequados à 3G, abaixo são listados alguns de forma a facilitar o entendimento básico de cada sistema .

52

FDD – FREQUENCY DIVISION DUPLEX

Nas comunicações sem fio tipo duplex, ou seja, aquelas onde há comunicação simultânea nos dois sentidos, tradicionalmente são implementadas dedicando-se duas faixas de freqüência separadas: uma para o uplink e outra para o downlink, este arranjo de faixas de freqüência é chamado espectro emparelhado. Esta técnica é chamada de divisão de freqüência duplex, FDD (Frequency Division Duplex). Os dois pares de espectros são separados por uma "faixa" de guarda que provê isolamento dos dois sinais (Guard Band). Este conceito é ilustrado na figura 4.1.

Figura 4.1: Conceito de FDD. [9]

TDD – TIME DIVISION DUPLEX

Os modos de comunicação duplex, também podem ser obtidos utilizando-se o tempo ao invés da freqüência. Nesta técnica, o uplink e o downlink operam na mesma freqüência, porém elas são chaveadas no tempo, ou seja, a transmissão é alternada muito rapidamente, de modo que em um determinado momento o canal é utilizado para transmitir o sinal de uplink, e em outro momento para a transmissão do sinal de downlink. Devido ao fato desta mudança ser realizada muito rapidamente, a impressão que se tem é de que o sistema opera com canal de uplink e de downlink simultaneamente. Esta operação é chamada de divisão de tempo duplex, TDD (Time Division Duplex). O TDD requer um tempo de guarda ao invés de uma freqüência de guarda, entre o fluxo de transmissão e de recepção. A figura 4.2 ilustra os dois conceitos, FDD e TDD.

53

Figura 4.2: Princípio de operação FDD e TDD. [10]

As operadoras de muitos países expressaram o desejo em utilizar sistemas TDD, principalmente porque sob as exigências do IMT2000, o sistema TDD tem as seguintes características:

1) TDD pode usar vários recursos de freqüência e não necessita de pares de freqüência;

2) TDD atende satisfatoriamente o tráfego assimétrico das taxas de transmissão de uplink e downlink, especialmente para serviços de dados IP;

3) TDD opera a uma mesma freqüência de uplink e downlink. É conveniente o uso de novas técnicas como antena inteligente, devido a característica simétrica de suas ondas de rádio. Assim, a meta de melhoria no desempenho e redução nos custos pode ser alcançada;

4) Menores custos dos equipamentos do sistema TDD. A expectativa é que seja de 20% a 50% menor do que a do sistema FDD. [9]

5) O problema principal do sistema TDD está na exigência da alta mobilidade e na área de cobertura. Por exemplo, até o momento o ITU estabeleceu que o sistema TDD alcance 120 km, enquanto o sistema FDD alcance 500 km; o

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raio da célula FDD é possivelmente da ordem de dezenas de quilômetros enquanto a do sistema TDD é de apenas alguns quilômetros.

A comunicação via satélite será utilizada para alcançar a cobertura global ininterrupta; o sistema FDD será usado para construir redes nacionais e internacionais de comunicações móveis; o sistema TDD será usado para prover alta densidade e alta capacidade de voz, dados e multimídia em áreas de grande concentração urbana, até mesmo quando foram utilizados terminais multi-modo pelos usuários para o roaming global.

TRANSMISSÃO SIMÉTRICA X TRANSMISSÃO ASSIMÉTRICA

A transmissão de informação é dita simétrica caso as transmissões de uplink e de downlink ocorram utilizando-se a mesma taxa. Este será provavelmente o caso para transmissões de voz, onde a mesma quantidade de bits é transmitida nos dois sentidos. Entretanto, para Internet e transmissão de dados, é mais provável que uma maior quantidade de bits seja transmitida do servidor para terminal móvel (downlink), neste caso ela é dita assimétrica, conforme ilustra a figura 4.3.

Figura 4.3: Transmissão simétrica e assimétrica. [9]

Transmissões FDD não atendem tão bem às aplicações assimétricas pois utilizam bandas de freqüência iguais para o uplink e para o downlink, o que acaba por desperdiçar um valioso espectro. Por outro lado, as transmissões TDD não possuem esta estrutura fixa, e a largura de banda flexível alocada atende melhor às aplicações assimétricas. Por exemplo, uma transmissão TDD, pode ser configurada para 384 Kbps para o downlink, no sentido de maior fluxo, e 64 Kbps para o uplink, onde o fluxo de

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dados é, na maioria das vezes, solicitações de informações de reconhecimento e autenticação.

O IMT-2000 foi o encontro de diversas entidades de padronização, lideradas entre outras, pela ETSI da Europa, pela ARIB (Association of Radio Industries and Business) do Japão e pela TIA dos Estados Unidos. No total foram propostas 15 RTT. Cinco baseadas em tecnologia via satélite a as demais em tecnologias com soluções terrestres. A tabela 4.3 apresenta as tecnologias baseadas em soluções terrestres, bem como a base tecnológica de acesso e as entidades proponentes. Dentre as diversas propostas, predominam as baseadas em tecnologia de acesso CDMA. A discussão deste trabalho irá percorrer algumas tecnologias consideradas como predominantes na evolução das redes de 2G para a 3G, as chamadas tecnologias intermediárias, 2.5G. Esta consideração não privilegia nenhuma tecnologia em detrimento de outra, porém são baseadas nos fatos e demonstrações do rumo que o setor está tomando globalmente.

Proposta Descrição Tecnologia de acesso Fonte

DECT Digital Enhanced

Cordless Telecommunication

Multicarrier TDMA (TDD)

ETSI Project (EP) DECT

UWC-136 Universal Wireless Communication TDMA (FDD e TDD) USA TIA TR45.3

WIMS W-CDMA Wireless Multimedia

and Messaging Services Wideband

CDMA

Wideband CDMA (FDD) USA TIA TR46.1

TD-SCDMA Time Division Synchronous CDMA

Híbrido com TDMA/CDMA/SDMA

(TDD)

Chinese Academy of Telecommunication Technology (CATT)

W-CDMA Wideband CDMA Wideband DS-CDMA (FDD e TDD) Japão ARIB

CDMA II Asynchronous DS-CDMA DS-CDMA (FDD) Coréia do Sul TTA

UTRA UMTS Universal Terrestrial Radio

Access

Wideband CDMA (FDD e TDD) ETS/SMG - 2

NAW-CDMA North America Wideband CDMA

Wideband DS-CDMA (FDD e TDD) USA T1P1-ATIS

cdma2000 Wideband CDMA (IS-95)

DS-CDMA (FDD e TDD) USA TIA TR45.5

CDMA I Multiband

Synchronous DS-CDMA

Multiband DS-CDMA Coréia do Sul TTA

Tabela 4.3: Proposta de RTT terrestres para o IMT-2000. [10]

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A discussão ocorrerá em torno das principais tecnologias que deverão predominar nas evoluções das redes, sendo elas o W-CDMA, o TD-SCDMA e o cdma2000, também conhecido como CDMA/IS-95-C, cdma2000 1xRTT (cdma2000 One Times Radio Transmission Technology), ou simplesmente cdma2000 1X e o TD-SCDMA.

O CONCEITO DO QUALITY OF SERVICE [11]

De acordo com o Fórum QoS, o QoS (Quality of Service) é um mecanismo que fornece no nível de segurança, garantias para que um serviço ou aplicação possa ser entregue ao usuário final em tempo satisfatório. Em outras palavras, o QoS refere-se à habilidade do sistema em oferecer serviços de transporte apropriados para entregar aos diferentes usuários os mais diversos tipos de serviços de telecomunicações. Em termos técnicos exatos é difícil definir os parâmetros que asseguram esta entrega, pois a percepção da qualidade do serviço pode variar de um usuário a outro. Oferecer serviços utilizando tecnologias específicas, muitas vezes elucida quais parâmetros podem ser ajustados em um determinado sentido, desde que os protocolos das camadas inferiores das redes possuam variáveis ajustáveis. Para redes comutadas por pacotes, estes parâmetros são geralmente obtidos em termos de atraso de pacotes, desordem e baixas taxas.

Os requerimentos no transporte dos serviços pode variar de acordo com os diferentes tipos de aplicação e usuários finais. Ao mesmo tempo em que as aplicações são atendidas, é desejável que o sistema seja escalonado e utilize os recursos da rede de forma eficiente. Além disto, o sistema deve ser flexível, permitindo a implementação de diferentes modelos de negócios e serviços pelos provedores de serviços de rede.

Do ponto de vista das redes fixas, o modo mais fácil de se fornecer qualidade nos serviços é assegurar que uma largura de banda suficiente esteja disponível o tempo todo a todos usuários em todos os tipos de serviços. Isto leva a uma utilização ineficiente dos recursos de rede, superdimensionamento e custos excessivos. Largura de banda pode ser adicionada, porém sua utilização ocorrerá rapidamente. O verdadeiro desafio é o gerenciamento da largura de banda da rede existente, de maneira tal que certos níveis de serviços possam ser oferecidos a todos os usuários o tempo todo. Isto seria um uso eficiente dos recursos.

Do ponto de vista das redes sem fio, prover qualidade de serviço afeta também o desempenho nas duas pontas. A interface aérea apresenta o maior fator limitante da largura de banda nas redes de dados sem fio. O rádio também é uma forma de acesso com problemas que vão desde erros até as características variantes no tempo do link.

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De um modo geral a qualidade de serviço, não adiciona uma largura de banda. Ao contrário, gerencia a largura de banda existente de tal maneira que proporcione transporte e fluxo de dados eficientes pela rede. Permite antecipar atrasos, variações de atraso e perda de taxas de pacotes, otimizando os recursos disponíveis do sistema.

A figura 4.4 apresenta o conceito do QoS, mostrando uma visão geral da arquitetura QoS ponto a ponto. Os componentes essenciais são as aplicações de serviços, a entrega de serviços e o gerenciamento, que se expande em duas outras partes. A separação de serviços de aplicação e serviços de transporte de rede é um aspecto importante deste modelo. O contexto de serviços de aplicações é oferecer controle de QoS segundo a perspectiva das necessidades das aplicações.

Figura 4.4: Modelo conceitual do QoS ponto a ponto. [11]

Cada limite do QoS pode ser descrito segundo os seguintes aspectos:

1) QoS de serviço de rede: abrange a rede de acesso de rádio, a parte de mobilidade, a rede de transporte IP, incluindo o backbone, serviços de capacitação e controle QoS.

2) QoS ponto final: abrange o terminal móvel, o usuário e os serviços de aplicações QoS e o controle.

3) QoS de controle de rede: é uma função de controle que administra os recursos nas redes de forma a atingir um comportamento de serviço consistente de acordo com as necessidades dos serviços QoS.

4) Gerenciamento QoS: fornece funções no plano de gerenciamento, fornecendo realimentação estatística para o controle de rede QoS através do gerenciamento

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da qualidade dos serviços e das diversas funções na rede, serviços e nas camadas dos usuários.

Com o serviço de transporte de rede, a funcionalidade da QoS pode ser então dividida em Plano do Usuário e Plano de Controle. No plano do usuário, inclui-se o processamento de dados e voz e serviços para o tráfego dos usuários, enquanto o plano de controle fornece o controle de dados e voz e os serviços de sinalização.

Finalmente, os serviços de transporte e os protocolos também se estendem ponto a ponto no equipamento do usuário. Isto fornece um interessante espaço duplo para os terminais móveis, pois oferecem tanto serviços de aplicações como serviços de rede. Os terminais compõem de forma importante um espaço otimizado no mapeamento dos requisitos de serviços para o transporte de QoS.

FUNÇÕES DO QoS NO 3GPP (Third Generation Partnership Program)

As funções do QoS permitem à rede fornecer diferentes níveis de serviços QoS com o propósito de estabelecer, modificar e manter os limites dos serviços de 3G. Nem todas as funções estão sujeitas à padronização, e são geralmente apenas definidas ao nível conceitual, deixando ampla liberdade de implementação. As considerações do 3GPP leva em conta as seguintes funcionalidades da 3G como um mínimo no plano de controle:

• Gerenciamento de serviços: é responsável em fornecer todas as funções de gerenciamento com os atributos relevantes. Esta função localiza-se no equipamento do usuário;

• Função de translação: situa-se no equipamento do usuário e no gateway. Sua principal função é converter os atributos QoS da rede externa, de forma que possa ser entendido pela rede de 3G e vice versa;

• Controle de admissão/capacidade: tem como propósito calcular quais recursos de rede são necessários para se oferecer o QoS solicitado; determina se tais recursos estão disponíveis reservando-os;

• Controle de assinantes: verifica os direitos administrativos dos serviços de 3G dos usuários, para utilizar os serviços solicitados dentro dos atributos QoS especificados.

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E no plano dos usuários:

• Função de mapeamento: a função de mapeamento marca cada unidade de dados com a indicação específica do QoS, relatando a unidade de dados ao serviço de transferência;

• Gerenciamento de recursos: está encarregado de determinar quando os requisitos de QoS podem ser satisfatórios e alocar os recursos de forma adequada aos pacotes em recebimento;

• Condicionamento de tráfego: assegura que o tráfego de dados dos usuários esteja de acordo com os atributos QoS.

4.1 AS TECNOLOGIAS INTERMEDIÁRIAS – 2.5G

Uma geração entre a 2G e a 3G foi concebida de forma prática pelo mercado. Trata-se de tecnologias intermediárias que estão possibilitando a evolução das redes e sistemas de 2G para a 3G, algumas inclusive possibilitam a operação de serviços de 3G em plataformas e espectro de 2G, não seguindo assim os requisitos do ITU, porém indo de encontro às necessidades do mercado e à demanda dos usuários. De um modo geral, propiciam uma ponte entre as duas gerações, sendo que a tecnologia adotada como intermediária, fornecerá o indicador tecnológico à 3G.

A seguir são apresentadas as tecnologias mais importantes do ponto de vista de mercado e volume de usuários. Algumas destas tecnologias já podem ser encontradas em operação ao redor do mundo.

4.1.1 GPRS

O GPRS (General Packet Radio Service) é um novo serviço de valor adicionado que possibilita a transmissão de informações, tanto para envio quanto para recepção, sobre

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uma rede de telefonia móvel. É um suplemento à comutação de dados por circuito e ao SMS do sistema GSM.

As taxas teóricas alcançam 171,20 Kbps, utilizando todos os oito time slots disponíveis ao mesmo tempo. Isto significa um incremento de até três vezes as atuais taxas de transmissão das redes de telefonia fixa e de até dez vezes as taxas nos serviços por comutação de dados por circuito da rede GSM. O acesso é de forma instantânea, dispensando o uso de discagem de modem, sendo o envio e o recebimento de informações obtido instantaneamente.

COMUTAÇÃO POR PACOTES

O GPRS envolve a sobreposição da interface aérea baseada em pacotes, sobre a rede GSM existente de comutação por circuito. Isto oferece ao usuário a opção em utilizar os novos serviços. Para completar uma rede por comutação de circuito com uma por comutação de pacotes, é necessário um grande upgrade. Esta evolução irá requer das operadoras novos nós de infraestrutura e um upgrade de software em alguns elementos da rede existente.

Com o GPRS, a informação é dividida em pedaços relacionados antes de serem transmitidos, e novamente agrupados na recepção. Assim como ocorre na Internet, onde a informação percorre a rede em pequenos pacotes e são agrupados da forma correta quando atingem o destino final.

A comutação por pacotes significa que as fontes de rádio GPRS apenas são utilizadas quando os usuários estão transmitindo dados. Diminuindo a necessidade de canais dedicados; esta infraestrutura pode ser implantada conforme a necessidade e a demanda por serviços de dados, e compartilhada entre vários usuários. Isto significa dizer que diversos usuários podem utilizar a mesma largura de banda e serem servidos por uma única célula. O número de usuários por célula atualmente varia conforme o tipo de aplicação utilizado e a quantidade de informação transmitida. Devido à eficiência do espectro, não é necessário um aumento na capacidade do sistema, apenas para atender os horários de pico. A tendência é que ocorra um alívio no gargalo das redes, desde que, dois fatores aconteçam de forma simultânea:

1) Alocação dos escassos recursos de rádio de forma mais eficiente, suportando conectividade virtual.

61

2) Migração do tráfego, que utilizava previamente a rede de comutação de circuito para a transmissão de dados, para a rede GPRS, e redução de algumas transmissões SMS e de canal de sinalização, migrando parte do tráfego para a rede GPRS, utilizando a interconectividade GPRS/SMS, suportada pelo padrão GPRS.

O GPRS possibilitará totalmente a Internet móvel, permitindo a comunicação entre a rede mundial e a rede GPRS. Qualquer serviço utilizado sobre a rede de telefonia fixa (FTP, navegação na web, chat, e-mail, telnet) será disponibilizado pela rede de telefonia móvel através do GPRS.

Devido à estrutura de seus protocolos, a rede GPRS, pode ser encarada como uma sub-rede da Internet, com os terminais móveis sendo vistos como acessos móveis. Isto significa que cada terminal poderá ter o seu endereço IP e ser endereçado como tal.

É importante ressaltar que o GPRS não é apenas um serviço desenvolvido para ser implantado sobre uma rede baseada no GSM como padrão de telefonia móvel. O padrão TDMA IS-136 e o japonês PDC, também suportam evolução através do GPRS. Isto faz parte de um acordo da indústria que envolve os dois tipos de operadoras de rede, para que se sigam os mesmo padrões de evolução para a terceira geração.

LIMITAÇÕES DO GPRS

O GPRS gera um impacto sobre a capacidade das células nas redes existentes. A extensão deste impacto dependerá do número de time slots, e se for reservado exclusivamente para o uso do GPRS. Entretanto, o GPRS gerencia de forma dinâmica a alocação do canal, e permite a redução nas horas de pico do canal de sinalização enviando mensagens curtas através dos canais GPRS. Isto leva a uma necessidade do SMS como complemento.

A taxa teórica máxima de 172,2 Kbps necessitaria que um único usuário utilizasse todos os oito time slots sem nenhuma proteção a erro. Isto é impossível de se obter de forma prática. A largura de banda disponível a um usuário será relativamente limitada, a realidade é que as transmissões móveis tendem a ser menores do que as transmissões fixas. Maiores taxas apenas serão possíveis aos usuários, quando for implantado o sistema EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution).

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Uma outra questão tange à modulação, como visto o GSM utiliza modulação do tipo GMSK. O GPRS possui esta mesma atribuição. No EDGE a modulação é feita de forma a possibilitar maiores taxas através da interface aérea, a modulação 8PSK, o que levará à necessidade da implantação de alguns estágios para fazer a evolução.

Os pacotes GPRS são enviados em diferentes sentidos para atingirem o destino. Isto abre a possibilidade de que algum pacote possa ser perdido ou corrompido durante a transmissão através do link de rádio. Por isso, aplicações que requerem altos níveis de confiança e de qualidade de transmissão devem ser suportadas pela utilização de HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), que nada mais é do que um simples circuito de comutação de dados, onde um único usuário pode utilizar até quatro canais ao mesmo tempo, levando a um menor atraso na entrega de dados.

APLICAÇÕES

Algumas aplicações esperadas com a implantação da rede GPRS são as seguintes:

• Chat; • Informações visuais e textuais; • Envio e recebimento de Imagens; • Transmissões de imagens em tempo real; • Navegação na Internet; • Compartilhamento de documentos; • Áudio; • E-mail; • Posicionamento veicular; • Acesso remoto a LAN; • Automação residencial.

OS NÓS DAS REDES GPRS

Para conectar a rede GPRS à rede GSM se faz necessário a adição de dois módulos, o GGSN (Gateway GPRS Service Node) e o SGSN (Serving GPRS Service Node). O GGSN age como uma rota entre a rede GPRS e a rede pública de dados. Os GGSN

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também permite a conexão com outras redes GPRS, de forma a facilitar o roaming GPRS. Já o SGSN fornece o roteamento de pacotes para todos os usuários na área de serviço.

Além disto para a adição de diversos nós e backbones GPRS, algumas mudanças técnicas são necessárias na rede GSM para a implantação do serviço GPRS. Isto inclui a adição de controle de pacotes unitários (geralmente instalados nos subsistemas das ERB), gerenciamento móvel para alocação das ERB GPRS, uma nova interface aérea para o tráfego de pacotes, novos requisitos de segurança como o de chip e de sinalização especifica GPRS.

DESAFIOS DO GPRS

Diferente dos atuais padrões, o GPRS é uma tecnologia de comutação de pacotes sobreposta a uma rede de comutação de circuito. As especificações do GPRS estipulam uma cobrança mínima de informações. Isto inclui os endereços de destino e fonte, utilização da interface aérea, utilização de redes externas, utilização de protocolos de endereçamentos de pacotes de dados, utilização das fontes GPRS e localização da estação móvel.

Como a rede GPRS divide as informações em pacotes, no mínimo a rede deve estar apta a contar estes pacotes para a cobrança por parte dos usuários, conforme o volume de pacotes enviados ou recebidos pela rede. Hoje em dia as operadoras encontram dificuldades em tarifar os serviços de dados devido aos métodos de tarifação vigentes.

A decisão em tarifar os serviços por pacotes, ou simplesmente por cotas mensais deve ser tomada. Cobrando diferentes pacotes, a diferentes taxas de transmissão, pode tornar a situação mais difícil ao usuário. Acredita-se que o ponto ótimo da tarifação deva ficar entre duas variáveis, horário e pacote.

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4.1.2 EDGE

O EDGE é um padrão que especifica o desenvolvimento do uso por time slot, tanto com HSCSD como GPRS. Basicamente ocorrerá aumento sensível nas taxas de transmissão através, principalmente, da mudança do princípio de modulação, que passará a ser 8PSK. Os canais possuem uma largura de banda de 200 KHz. O EDGE pode ser implantado com um espectro de apenas 2,4 MHz, e esperado para operar nas faixas de freqüência de 800, 900, 1800 e 1900 MHz.

O EDGE pode representar um papel importante na evolução para o WCDMA. O EDGE pode ser visto de dois modos: (1) como um avanço do GPRS, o EGPRS (Enhanced General Pack Radio Service), e (2) como um circuito de comutação de dados avançado chamado ECSD (Enhanced Circuit-Swiched Data).

O EDGE é um passo na evolução das redes GSM e IS-136. O objetivo é aumentar a taxa de transmissão de dados e a eficiência do espectro, facilitando o surgimento de novas aplicações e aumento a capacidade da utilização móvel.

Com a introdução do EDGE na fase de 2.5G, serviços de GPRS e HSCSD são melhorados através de uma nova estrutura física. Os serviços em si não são modificados. Com o EDGE o mesmo time slot suportará maiores números de usuários, levando a um decréscimo nos recursos para sustentar o mesmo tráfego, liberando recursos para os serviços de voz ou de dados. A coexistência de tráfego de dados comutados por circuito com comutados por pacote, torna-se mais eficiente.

A tabela 4.4 apresenta uma comparação das características técnicas básicas do GRPS e do EDGE. A taxa de modulação no EDGE chega a ser mais de três vezes a do GPRS; este é o motivo principal pelo qual o EDGE possui maior taxa de transmissão de bits. A taxa de dados solicitada pelo ITU de 384 Kbps, pode ser alcançada com uma taxa de 48 Kbps por time slot, considerando um terminal de 8 time slot, teoricamente possível com o EDGE.

GPRS EDGE Modulação GMSK 8-PSK/GMSK

Taxa de modulação de bit 270 Kbps 810 Kbps Taxa de rádio (time slot) 22,8 Kbps 96,2 Kbps Taxa de dados (time slot) 20 Kbps (CS4) 59,2 Kbps (MCS9)

160 Kbps 473,6 Kbps Taxa de dados (em 8 time slot) (182,4 Kbps) (553,6 Kbps)

Tabela 4.4: Comparação entre o GPRS e o EDGE. [13]

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O EDGE foi especificado de forma a reutilizar a estrutura, a largura e a codificação do canal, e os mecanismos de funcionamento do GPRS e do HSCSD. A modulação no EDGE é a 8PSK, que contempla as solicitações descritas. Esta modulação apresenta o mesmo padrão de geração de interferência em canais adjacentes do GMSK. Isto possibilita a integração de canais EDGE no plano de freqüências existente e integração de novos canais EDGE no mesmo modo dos padrões dos canais GSM.

Na modulação 8PSK, ocorre o mapeamento de três bits consecutivos, enquanto na GMSK apenas um, para o mesmo período de tempo, portanto a taxa final é aumentada por um fator igual a três. Em contrapartida, o risco de erros aumenta, porém na prática, sob boas condições de RF isso acaba tendo um impacto reduzido. Apenas em condições ruins de RF, o GMSK torna-se mais eficiente. No EDGE a codificação pode ser escolhida entre GMSK e 8PSK.

A figura 4.5 mostra as codificações existentes tanto para o GPRS como o EDGE. No GPRS existem quatro tipos de codificação (CS1, CS2, CS3 e CS4), todas GMSK. O que as diferem é a forma de correção de erro. Já no EDGE existem nove, sendo quatro codificações GMSK (MCS1, MCS2, MCS3 e MCS4), e cinco codificações do tipo 8PSK (MCS5, MCS6, MCS7, MCS8 e MCS9)

Figura 4.5: Comparação entre as formas de modulação GPRS e EDGE. [13]

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GERENCIAMENTO DE PACOTES

Uma característica adicional do EDGE, ou EGPRS, está na habilidade em retransmitir um pacote de dados que não tenha sido decodificado de forma apropriada, utilizando uma forma de codificação mais robusta. No GPRS isso não é possível, pois uma vez os dados enviados, a retransmissão destes deve seguir o esquema de codificação original, mesmo que o ambiente de rádio tenha sido alterado, e já não apresente as mesmas condições de transmissão anteriormente verificadas.

Quando um frame de dados é enviado pelo donwlink, o terminal reporta o recebimento prévio destas informações à ERB. O algoritmo de adaptação de link do controlador da ERB decide enviar o próximo conjunto de blocos de frame de dados (pacotes 1 a 4, codificados com CS3). Supondo que a relação portadora/interferência, C/I (carrier/interference) reduza bastante, a ponto de alterar as condições do ambiente de transmissão, depois do envio dos dados, a rede solicita uma nova reportagem da medida, incluindo um bitmap de acknowledged/unacknowledge (DL ACK/UNACK), informando quais blocos foram recebidos da forma correta, informando ainda sobre a qualidade do link. Neste momento assume-se que os blocos 2 e 3 foram recebidos com erro. De acordo com as novas informações do link, um algoritmo específico chamado de adaptação de link do GPRS irá ajustar a forma de codificação segundo as informações do novo ambiente de rádio para a codificação CS1, apenas para os demais pacotes 5 e 6. Como no GPRS não ocorre uma “resegmentação” sobre os pacotes anteriormente enviados, os pacotes sinalizados com erro, 2 e 3, serão retransmitidos utilizando a mesma configuração de codificação CS3, mesmo que o algoritmo tenha determinado a necessidade de um novo padrão para a codificação. Isto mantém os riscos destes pacotes continuarem a serem recebidos com erro. A figura 4.6 apresenta um exemplo de retransmissão no GPRS.

Figura 4.6: Exemplo de retransmissão no GPRS. [13]

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Devido a estas características de adaptação e link, a seleção da forma de codificação se torna mais criteriosa, e menores são os riscos que podem ser assumidos, de forma a evitar retransmissões. No EGPRS a “resegmentação” é possível, ou seja, dados enviados ou recebidos com uma certa quantidade de erros, mesmo que pequena, podem ser retransmitidos com maior proteção a erros, conforme a solicitação do algoritmo. Uma mudança brusca no ambiente de rádio, possui um efeito menor na questão da escolha inadequada da forma de codificação.

JANELA DE ENDEREÇAMENTO

Antes que uma seqüência de pacotes codificados sejam enviados, ou que blocos possam ser transmitidos, o transmissor deve associar a cada pacote um número de identificação. Esta informação é então incluída no cabeçalho de cada pacote. No GPRS a numeração de pacotes vai de 1 a 128.

Depois da transmissão de uma seqüência de pacotes (10 pacotes) o transmissor solicita ao receptor que verifique a correção de pacotes recebidos, através de um relatório ACK/UNACK. Esta reportagem informa ao transmissor quais foram os pacotes não decodificados de forma correta e que necessitam ser enviados novamente. Como o número de endereçamento é limitado a 128 e a janela de endereçamento a 64, o processo de endereçamento pode ficar sem endereços após 64 pacotes.

Se um pacote decodificado erroneamente necessite ser retransmitido, poderá ter o mesmo número de um novo pacote da seqüência. Se isso ocorrer, o protocolo entre o terminal e a rede sofrerá atraso, e todos os pacotes pertencentes a uma mesma camada inferior do frame deverão ser retransmitidos.

No EDGE o endereçamento vai até 2048 e a janela foi aumentada para 1024 de forma a reduzir o risco de atraso, reduzindo o risco de retransmissão de uma camada inferior inteira do frame, prevenindo e reduzindo o congestionamento no gargalo dos dados. A figura 4.7 ilustra o endereçamento EGPRS.

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Figura 4.7: Endereçamento EGPRS. [13]

PRECISÃO DAS MEDIDAS

Como no ambiente GSM, o GPRS mede as condições do ambiente de rádio, visando a manutenção da taxa de erro de bit, a valores pré-configurados. Estas medidas tomam um certo tempo do terminal móvel.

Para informações comutadas por circuito, há a necessidade de analisar as condições do link de rádio de forma rápida o suficiente, de tal maneira que possibilite a adaptação do sistema de codificação às novas condições medidas, caso seja necessário. Este procedimento de análise do canal, no GPRS torna a seleção da codificação apropriada mais difícil, uma vez que as medidas de interferência são realizadas somente durante o período inativo entre os bursts. Assim as medidas podem ser feitas somente duas vezes entre períodos de 240 ms.

No EGPRS as medidas ocorrem em cada burst, juntamente com a equalização de cada terminal, resultando em uma estimativa da probabilidade de bit de erro, BEP (Bit Error Probability). Estimado a cada burst, a BEP reflete o nível atual da relação C/I, o tempo de dispersão do sinal e a velocidade do terminal. A variação do valor do BEP durante vários bursts fornecerá informações adicionais sobre a velocidade e o frequency hopping, assim uma BEP mais precisa pode ser alcançada.

Uma BEP principal é calculada por bloco, cada bloco contém 4 bursts, assim como uma variação, um desvio padrão sobre a medida principal, com os 4 bursts. Estes resultados são então filtrados para todos os blocos.

Estes resultados são bem precisos, até mesmo durante curtos períodos de medição, permitindo assim rápidas reações para a mudança de ambiente de rádio, atingindo melhores e mais flexíveis adaptações de link, com o EGPRS.

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INTERLEAVING

De forma a melhorar o desempenho do sistema EGPRS, em condições onde são utilizadas altas taxas de codificações (MCS7 – MCS9), mesmo com baixas relações C/I, o processo de interleaving foi alterado no EGPRS.

Quando se utiliza frequency hopping, o ambiente de rádio é alterado ao nível de cada burst. Como o interleaving ocorre a cada bloco de transmissão com 4 bursts no GPRS, cada burst poderá então experimentar um ambiente de interferência diferente, e se apenas um dos 4 bursts não for recebido de maneira correta, o bloco inteiro contendo os 4 bursts deve ser transmitido novamente. No caso de uma modulação CS4 no GPRS, quase nenhuma proteção de erro é utilizada.

O EGPRS lida com as altas formas de codificações de uma maneira diferente. As codificações de MCS7 a MCS9 transmitem dois blocos de rádio com 4 bursts, e o interleaving ocorre sobre dois bursts ao invés de quatro. Isto reduz a quantidade de bursts que necessitem retransmissão. Caso ocorram erros, a chance de se receber dois bursts livre de erro é maior do que receber quatro. Isto leva a uma maior robustez nas altas taxas do EGPRS em relação ao frequency hopping. A figura 4.8 exemplifica este conceito.

Figura 4.8: Exemplo do que ocorre nas retransmissões dos pacotes. [13]

No EGPRS, de forma a se alcançar um maior fluxo de dados sobre um link de rádio, ocorre a combinação de duas funções: a adaptação do link, e a redundância incremental.

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ADAPTAÇÃO DE LINK

A adaptação do link utiliza as medidas da qualidade do link tanto no downlink quanto no uplink, com o objetivo de escolher a forma mais apropriada de codificação da modulação. Para transmitir a próxima seqüência de pacotes, no caso de uplink, a ERB informa ao terminal móvel qual tipo de codificação utilizar. A codificação pode ser alterada a cada bloco (4 bursts), porém uma mudança geralmente é iniciada sob novas estimativas da qualidade. A taxa prática de adaptação é obtida pelo intervalo de medidas.

REDUNDÂNCIA INCREMENTAL

A redundância incremental é um processo de controle que difere da adaptação de link, por não necessitar das informações referentes ao link de rádio. Uma transmissão ocorre inicialmente utilizando um alto padrão de codificação, como o MCS9, com pouca proteção de erro, desconsiderando as condições sobre a qualidade do link. Quando uma informação é recebida de forma incorreta, novas transmissões são realizadas, porém utilizando-se codificações adicionais, com padrões de codificação que possuam maior proteção a erro. Estas informações serão então combinadas de maneira suave com as informações recebidas inicialmente de forma errada. Este processo se repete até que decodificação da informação inicial ocorra de forma correta. Na redundância incremental as informações sobre o link não são necessárias.

IMPACTO DO EGPRS SOBRE REDES GSM/GPRS

Devido a uma pequena diferença entre o GPRS e o EGPRS, seu impacto em uma rede existente limita-se apenas ao sistema da ERB. A ERB é afetada com a introdução de um novo transceptor, capaz de lidar com a modulação utilizada no padrão EDGE, assim como um software que habilita o novo protocolo de pacotes sobre a interface aérea, tanto na ERB quanto no controlador da ERB. A rede como um todo não requer adaptações.

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PADRONIZAÇÃO

A padronização é divida em três áreas:

1) Padronização das mudanças ao nível físico (definição da modulação e forma de codificação);

2) Mudança de protocolo para ECSD; 3) E finalmente o EGPRS

O EDGE irá promover duas fases:

1) Serviços por comutação de pacotes simples e multislot e serviços por comutação de circuitos simples e multislot.

2) Serviços em tempo real utilizando a nova técnica de modulação, que não fora incluído na primeira fase.

REQUISITOS

Desde o início, a padronização do EDGE ficou restrita ao nível físico, e na introdução de uma nova forma de modulação. Como o EDGE foi concebido como uma evolução da já existente tecnologia de acesso GSM, os requisitos foram ajustados da seguinte forma:

1) Terminais móveis EDGE e não EDGE devem estar aptos a compartilhar o mesmo time slot;

2) Transceptores EDGE e não EDGE devem ser implantados no mesmo espectro.

Isto possibilita uma introdução parcial do EDGE de forma a facilitar a implantação de novos terminais. Levando-se em conta as características assimétricas da maioria dos serviços disponíveis, foi decidido que duas classes de terminais deveriam ser suportados pelo padrão EDGE:

• Terminais que possuam capacidade de demodulação 8PSK (apenas para o downlink);

• Terminais que possuam capacidade de modulação e demodulação 8PSK (para uplink e downlink).

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Como visto, com a introdução do EGPRS é possível atingir taxas teóricas aproximadamente três vezes superiores ao padrão GPRS. Com o EDGE isto é simplesmente atingido através do reuso do QoS do GPRS, estendendo a faixa dos parâmetros para atingir maiores taxas, em outras palavras, maiores valores de fluxo de dados.

4.2 OS PADRÕES DE 3G

4.2.1 UTRA (UMTS/IMT-2000 TERRESTRIAL RADIO ACCESS)

O Sistema de Telecomunicações Móvel Universal, ou UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), é o termo introduzido pela ETSI/SMG (Special Group Mobile) para os serviços de 3G na Europa. Este sistema é baseado na tecnologia W-CDMA, com os canais de donwlink e uplink multiplexados no tempo e em freqüência.

Conforme as figuras 4.9 e 4.10, a comparação das propostas de alocação de freqüência para o UTRA e para o IMT-2000, permite verificar que ambas estão habilitadas a utilizar a alocação completa do espectro para os sistemas de 3G, pois estas freqüências já estão parcialmente alocadas para outros serviços. O acesso de rádio suporta tanto operações FDD como TDD.

Figura 4.9: Espectro proposto para alocação do UTRA. [10]

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Figura 4.10: Espectro proposto para alocação do IMT-2000. [10]

A tabela 4.5 apresenta alguns parâmetros básicos do padrão UTRA. Quando comparadas às características com o sistema CDMA/IS-95 de 2G (CDMAone), percebe-se que ambos sistemas operam com taxa básica de chip de 4,096 Mcps, o que fornece uma largura de banda nominal de 5 MHz. O IMT-2000 pode ter uma baixa taxa de chip adicional (1,024 Mcps), o que corresponde a uma largura de banda de 1,25 MHz, idêntica ao CDMAone. Taxas de chip maiores de 8,192 Mcps e 16,384 Mcps também são especificadas para casos de altas taxas de bit (acima de 2 Mbps).

Tecnologia de acesso ao rádio FDD: DS-CDMA TDD: TDMA/CDMA

Ambientes de operação Fechado/Aberto para fechado/Veicular Taxa de chip (Mcps) UTRA: 4,096/8,192/16,384

IMT-2000: 1,024/4,096/8,192/16,384 Largura do canal (MHz) UTRA: 5/10/20

IMT-2000: 1,25/5/10/20 Fator Nyquist de filtro 0,22 Modo Duplex FDD e TDD Taxa de bits do canal (Kbps) FDD (UL): 16/32/64/128/256/512/1024

FDD (UL): 32/64/128/256/512/1024/2048 TDD (UL/DL): 512/1024/2048/4096

Duração do frame 10 ms Fator de espalhamento FDD: variável de 4 a 256

TDD: variável de 2 a 16 Esquema de detecção Coerente com símbolos piloto

multiplexados no tempo Operação intercélulas FDD: Assíncrono

TDD: Síncrono Controle de potência Loop aberto e fechado Faixa de potência dinâmica transmitida 80 dB (UL), 30 dB (DL) Handover Soft Handover

Inter-freqüência Handover Tabela 4.5: Parâmetros básicos do UTRA. [10]

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O padrão UTRA satisfez os requisitos de um sistema de 3G, oferecendo taxas de bit acima dos 2 Mbps. Vários serviços com diversas taxas de bit e QoS podem ser de fato obtidos utilizando a codificação OVSF (Orthoghonal Variable Spreading Factor). Diferente do padrão CDMAone, o sistema de 3G UTRA atribui símbolos piloto sobre a seqüência de dados dos usuários. Isto pode ser solicitado com o objetivo de suportar as operações de antenas adaptativas nas ERB, e/ou detecção avançada do tipo multiusuário, o que não era facilitado pelo canal piloto comum no sistema IS-95.

4.2.2 cdma2000 TERRESTRIAL RADIO ACCESS

Atualmente os dois sistemas padronizados pela TIA nos Estados Unidos são IS-95-A e o IS-95-B. Ambos são baseados nos sistemas de banda estreita DS-CDMA, com taxa de chip de 1,2288 Mcps, o que equivale a uma largura de banda de 1,25 MHz. Como já visto anteriormente, o sistema IS-95-A foi lançado comercialmente em 1995, suportava tanto comutação a circuito como a pacote com taxa máxima de 14,4 Kbps [14]. A evolução do sistema IS-95-A ficou conhecido como IS-95-B, desenvolvida e introduzida em 1998 com o objetivo de oferecer maiores taxas de transmissão, da ordem de 115,2 Kbps [15]. Isto seria teoricamente possível, dispensando a necessidade de mudar a camada física do padrão IS-95-A. Entretanto estes requisitos ainda seriam insuficientes para atender as solicitações dos padrões de 3G. O comitê técnico TR45.5 da TIA propôs então o cdma2000, um sistema móvel de rádio capaz de atender todas as solicitações do ITU. Um dos problemas enfrentados pela TIA foi o fato dos pares de freqüências, 1885-2025 MHz e 2110-2200 MHz, apontados pelo WARC92, já estarem sendo ocupados pelo PCS nos Estados Unidos na faixa de 1,8 GHz até 2,2 GHz [10]. Em particular, o CDMA PCS baseado em IS-95 foi alocado nas bandas de 1850-1910 MHz e 1930-1990 MHz [10]. Assim, os sistemas de 3G deverão ser implantados sem oferecer interferência aos sistemas em operação e sem sofrer o mesmo tipo de problema dos mesmos. Desta forma, o framework do cdma2000 foi desenvolvido de tal forma que possibilitasse a sobreposição ao padrão IS-95, e também a manutenção da compatibilidade.

Como indica a tabela 4.6, o cdma2000 possui uma taxa típica de 3,6864 Mcps, o que equivale a uma largura de banda de 3,75 MHz. A taxa de chip utilizada é três vezes a taxa utilizada pelo padrão IS-95; a largura do canal também é o triplo. Assim as atuais redes IS-95 podem suportar operações de cdma2000. Altas taxas de transmissão do

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tipo N x 1,2288 Mcps, onde N pode ser 6, 9, 12 também são possíveis. Isto habilita a rede para altas taxas de transmissão de bits. O valor de N é um parâmetro importante na determinação da taxa de codificação do canal e na taxa de transmissão de bits. Com o objetivo de se transmitir sinais com altas taxas de chip (N>1), duas técnicas de modulação são utilizadas. No método de modulação por espalhamento-direto, o direct-spread mudulation mode, os símbolos são espalhados conforme a taxa de chip e transmitidas utilizando uma única portadora, o que resulta em bandas com largura de N x 1,25 MHz. Este método é utilizado tanto no uplink como no downlink. Na modulação multiportadora, multicarrier modulation, os símbolos a serem transmitidos são demultiplexados em diferentes sinais paralelos, cada um é então espalhado com uma taxa de chip da ordem de 1,2288 Mcps. São utilizadas N diferentes portadoras para a transmissão destes sinais, cada uma com largura de banda de 1,25 MHz. Este método é utilizado apenas no downlink, sendo assim, a diversidade de transmissão pode ser obtida transmitindo-se diferentes portadoras por antenas separadas espacialmente.

Tecnologia de acesso ao rádio DS-CDMA, Multicarrier CDMA

Ambientes de operação Fechado/Aberto para fechado/Veicular

Taxa de chip (Mcps) 1,2288/4,6864/7,3728/14,7456

Largura do canal (MHz) 1,25/3,75/7,5/11,25/15

Modo duplex FDD e TDD

Duração do frame 5 e 20 ms

Fator de espalhamento Variável de 4 a 256

Esquema de detecção Coerente com canais piloto comum

Operação intercélulas Síncrono (FDD e TDD)

Controle de potência Loop aberto e fechado

Handover Soft Handover, Inter-freqüência Handover

Tabela 4.6: Os parâmetros básicos do cdma2000. [10]

No modo de múltiplas portadoras, o cdma2000 é capaz de sobrepor seus sinais aos canais de 1,25 MHz do padrão IS-95. O Exemplo desta sobreposição está ilustrado na figura 4.11. Altas taxas de chips são transmitidas com potências menores do que baixas taxas. Assim, as interferências são mantidas aos níveis mínimos.

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Figura 4.11: Exemplo de sobreposição espectral do cdma2000.

De maneira similar ao UTRA e aos padrões do IMT-2000, o cdma2000 também suporta operações TDD em bandas não emparelhadas. De forma a facilitar a implementação de terminais duais FDD/TDD, a maioria das técnicas utilizadas para operações FDD podem ser utilizadas em operações TDD. A diferença entre estes dois modos está na estrutura do frame, onde um tempo adicional deve ser incluído para operações TDD.

Porém, em contraste ao UTRA, onde os sinais piloto são multiplexados no tempo, com o canal de dados dedicado no downlink, o cdma2000 emprega um código contínuo comum multiplexado no canal piloto para o downlink, como no padrão IS-95. A vantagem de um canal piloto comum para downlink é que nenhum cabeçalho individual faz-se necessário. Entretanto, se forem utilizadas antenas adaptativas, canais piloto adicionais devem ser transmitidos por cada antena.

Outra diferença em relação ao UTRA, é que do cdma2000, nenhuma ERB opera em sincronismo. O resultado disto é que o mesmo código PN, porém com diferentes defasagens, é utilizado para distinguir as ERB.

4.2.3 TD-SCDMA

A China, através da CWTS (China Wireless Telecommunication Standard Group) submeteu sua própria proposta para a 3G ao ITU, o TD-SCDMA (Time Division Syncronous CDMA), completou o padrão por seus próprios esforços, tornando-se um parceiro do padrão CDMA/TDD. No estabelecimento dos padrões, o CWTS se tornou

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um das entidades de padronização admitida pelo ITU. É importante ressaltar que a China figura como o terceiro maior mercado de comunicação móvel do mundo, e seus usuários aumentam a uma velocidade de um milhão por mês! [16]

A utilização de uma única portadora, tanto para o tráfego de envio quanto para a recepção, proporciona uma otimização no uso dos recursos de rádio. O TDMA em combinação com o TDD, melhora de forma significativa o desempenho da rede, permitindo que os recursos de rádio processem o tráfego da rede em ambas as direções, tanto no uplink quanto no downlink. O TDMA usa um frame de 5 ms para a repetição das transmissões. Este frame é subdividido em 7 time slots, que podem ser flexibilizados e enviados a vários ou a um único usuário, que pode requerer múltiplos times slots. O princípio do TDD permite ao tráfego de uplink e de downlink utilizarem o mesmo frame com time slots diferentes. Para serviços assimétricos, como acesso à Internet, onde são transmitidos altos volumes de dados da ERB para o terminal, maiores tempos de guarda são utilizados no downlink do que no uplink.

Para serviços simétricos, utilizados na transmissão de voz, onde a mesma quantia de dados é transmitida em ambas as direções, os time slots são igualmente divididos entre o downlink e uplink. Esta capacidade de adaptação, em formatar downlink/uplink de acordo com o carregamento dos dados, dentro de uma única banda de freqüência, aumenta a capacidade global da interface aérea.

As antenas inteligentes permitem obter os feixes direcionais na transmissão, minimizando a interferência entre células e aumentando a capacidade do sistema. As ERB TD-SCDMA equipadas com antenas inteligentes designam os sinais para terminais específicos e reduzem a interferência intercelular, reduzindo também o nível de potência utilizado nas transmissões. A ERB acompanha o terminal móvel através da focalização do feixe ao longo da célula, de forma que a relação S/N no terminal móvel é melhorada em aproximadamente 8 dB. Além disto, as antenas inteligentes aumentam a capacidade da interface de rádio das operadoras TD-SCDMA, oferecendo baixo custo de ERB.

A sincronização/detecção em modo comum do terminal, contribui para a qualidade de transmissão e para o aumento na capacidade de interface aérea. A detecção em modo comum elimina a MAI, associada a acessos multiusuário, devido a processos paralelos de fluxos de tráfegos individuais. A sincronização com o terminal, melhora a qualidade do sinal de uplink, reduzindo o tempo de transmissão de cada terminal individual em relação a sua ERB, simplificando o hardware. Juntas, estas duas combinações aumentam a cobertura de uma ERB, permitindo o desenvolvimento do TD-SCDMA para aplicações em macro, micro e pico células, conceito ilustrado na figura 4.12.

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Figura 4.12 – Conceito de macro, micro e picocélula. [9]

A tabela 4.7 apresenta alguns parâmetros do padrão chinês, comparando-os aos parâmetros do padrão UTRA. Como pode ser analisado, o desempenho do padrão TD-SCDMA não depende de grande disponibilidade de espectro.

ITEM UTRA TDD TD-SCDMA Largura de banda 5 MHz 1,6 MHz

Taxa de chip por portadora 3,84 Mcps 1,28 Mcps

Espalhamento espectral DS,SF=1/2/4/8/16 DS,SF=1/2/4/8/16

Modulação QPSK QPSK

Codificação do canal Convolucional código: R=1/2, 1/3, Turbo

Convolucional código: R=1/2, 1/3, Turbo

Interleaving 10/20/40/80ms 10/20/40/80ms

Estrutura do frame Super frame 720ms, Rádio frame 10ms

Super frame 720ms, Rádio frame 10ms

Subframe NA 5ms

Estrutura do burst Midamble Midamble

Número de time slots 15 7

Antena Inteligente – SIM

Capacidade (nº canais de voz / time slot ) 8 16

Nº canal de voz / portadora 7x8=56 3x16=48

Eficiência de espectro (Erl./MHz) 10 (aumenta de 50% com estimulo da voz) 25

Capacidade (taxa de transmissão / time slot) 220,8 Kbps 281,6 Kbps

Taxa total de transmissão / portadora 3,31 Mbps 1,971 Mbps

Eficiência de espectro 0.662 Mbps/MHz 1.232 Mbps/MHz

Tabela 4.7: Comparação entre o TS-SCDMA e o UTRA. [16]

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5. TENDÊNCIAS E PERSPECTIVAS NA EVOLUÇAO À 3G

É estimado que o desenvolvimento do mercado de 3G ocorra em pelo menos três fases distintas: [16]

Fase preliminar, 2001-2005: A segunda geração de comunicação móvel continuará a se desenvolver e se expandir. A 3G, embasada na rede de 2G, será provida em algumas áreas (em áreas de concentração, como grandes centros metropolitanos), a taxa de dados estará limitada a 384 Kbps ou possivelmente menor.

Fase intermediária, 2004-2010: Este é o período no qual a 3G irá se desenvolver em alta velocidade. O desenvolvimento da 2G deverá ser estancado, a construção da 3G, juntamente com a cobertura global poderá estar completa. Todas as exigências do IMT-2000 estarão satisfeitas.

Fase final, 2010 em diante: 25% das pessoas ao redor do mundo, utilizarão sistemas de comunicação móvel de terceira geração. A quarta geração (4G) de serviços de comunicações móveis, iniciará sua estréia no mercado, proporcionando serviços multimídia com altas taxas de transmissão, como por exemplo transmissão televisiva.

Esta previsão é a fundamentação para a formulação das políticas de evolução de 2G para 3G. Isto se chama evolução, pois as circunstâncias da fase preliminar, como mencionado acima, são levadas em consideração e a política apropriada deve ser assegurada. O processo de evolução à 3G é segmentado em duas perspectivas. A primeira será a de prover serviços de comunicação móvel de 3G sobre a rede de 2G, a segunda seria a transição por completa à rede de 3G.

5.1 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS GSM

Como pode ser extraído das informações anteriores, o caminho natural para as operadoras GSM seria uma evolução passando ao GPRS, depois ao EDGE e finalmente a completa transição para o UMTS, a ser implantado em um novo espectro. A utilização do GPRS e do EDGE devem ocorrer no espectro de 900, 1800, e/ou 1900 MHz, onde

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atualmente o GSM já é utilizado. Isto requer a disponibilidade de aparelhos multi-mode/multi-band, que irão permitir a convergência ininterrupta entre GSM (GPRS-EDGE) e UMTS, a ser explorado em 1900 e 2100 MHz.

O GPRS, considerado o primeiro passo na transição para a 3G, incrementa a rede GSM, sobrepondo uma arquitetura de pacotes, em uma de comutação de circuitos. Possibilita às operadoras adquirirem experiência neste tipo de arquitetura, cobrando por tráfego de pacotes, e entregando pacotes baseados em aplicações IP, na qual será mista, do tipo pacote-circuito. Possibilita ainda conexões à Internet com taxas de 115 Kbps. O custo de implantar uma arquitetura GPRS, é atualmente apenas uma fração da implementação do UMTS. No futuro, com a implantação do UMTS, a rede GPRS seria incorporada a esta. Isto elimina a possibilidade da tecnologia se tornar órfã e o investimento oneroso. Pelo fato do GPRS requerer aparelhos dual-mode (GSM-GPRS), seria necessário atingir uma economia de escala, onde os terminais teriam valores pouco mais elevados do que os terminais GSM. [17]

O EDGE seria o complemento para o GPRS, uma evolução na interface aérea da rede GSM. Teoricamente, em conjunto com o GPRS, o EDGE permitirá taxas de 384 Kbps. No universo TDMA/IS-136, o EDGE seria implementado como uma parte integrante de uma nova rede GSM. Implementar uma rede GPRS/EDGE, seria mais fácil do que integrar o EDGE a uma rede GSM existente. Entretanto requer mais do que um simples upgrade de software, pois possui uma característica diferente de modulação do que o TDMA e o GSM. Seriam necessários novos hardwares em sub-sistemas.

O EDGE também requer mudanças nos padrões de reuso, implicando em mudanças para as antenas da ERB, e ERB adicionais [NOKIA, Helsinki, 1999]. Utilizará a mesma freqüência do GSM-GPRS, sendo necessário aparelhos do tipo tri-mode (GSM/GPRS/EDGE).

Por estes motivos ainda permanece incerto quando os terminais EDGE tornar-se-ão comercialmente disponíveis, e em qual taxa de transmissão prática irão operar. Outra questão ainda seria o custo destes terminais. Mesmo assim algumas operadoras podem não optar pelo EDGE e evoluir direto do GPRS para o UMTS.

O UMTS é o padrão aceito como de 3G; requer pares de canais de 5 MHz, quatro vezes o necessário para o cdma2000. Por isso é referenciado como CDMA de banda larga, o wideband CDMA (W-CDMA). Na evolução para o UMTS, as operadoras irão desfrutar de maiores espectros, assim como a expansão do funcionamento desta nova tecnologia. O UMTS incorpora um vocoder variável mais eficiente (codec). Assim como no cdma2000, este vocoder aumentará a capacidade de voz. O UMTS foi projetado nos espectros de 1900 MHz (uplink) e 2100 MHz (downlink). Por isso, as operadoras que já

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operam suas atuais redes em 1900 MHz estarão impossibilitadas de migrarem ao UMTS [17].

Com exceção do Japão que construirá uma rede dedicada (stand alone), todas as demais operadoras utilizarão aparelhos multi-mode/multi-band, permitindo o handoff entre as todas as redes utilizadas (GPRS, EDGE e UMTS). A grande vantagem será a evolução conforme a demanda requerida; a desvantagem será a complexidade e o custo dos terminais. [17]

No caso específico da China, como já descrito anteriormente, a tecnologia TD-SCDMA seria o padrão aceito pelo país e pelo ITU como de 3G. Seria aplicado às operadoras GSM e CDMA.

5.2 A EVOLUÇÃO COM O TD-SCDMA

Uma vez que existe a compatibilidade entre o padrão TD-SCDMA com a infraestrutura GSM, um possível primeiro passo seria a instalações de ERB TD-SCDMA, ou seja, um nó utilizando um espectro de 3G onde o desenvolvimento da rede GSM é urgente. Este nó seria conectado à central de comutação móvel, o MSC (Mobile Switching Center), esta conexão ao MSC da rede GSM existente é feita por um avançado controlador de ERB. Serviços de voz são gerenciados pelo MSC, enquanto serviços de dados de até 384 Kbps são suportados pela funcionalidade do SGSN. Esta integração, de uma interface aérea 3G à infra-estrutura GSM existente, resulta em uma disponibilidade, a curto prazo, de serviços de 3G sem a necessidade ou custo de instalar uma rede completamente nova. [18]

O Segundo Passo ocorreria durante a fase de coexistência das redes GSM e 3G. Este nó seria conectado à rede de 3G através de interfaces padronizadas. Este sistema permite o uso contínuo dos terminais existentes, reduzindo a necessidade de migração técnica e ainda requerem investimentos significativamente baixos.

O Terceiro Passo, viria mais adiante, com a evolução das redes em sistemas baseados em IP, onde as ERB permanecem inalteradas. Os terminais existentes permanecem operando.

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Graças à compatibilidade do TD-SCDMA com a infra-estrutura de GSM existente, versões aperfeiçoadas para redes 3G são possíveis. E sua capacidade em direcionar tráfego baseado em IP também deixa a rede em prontidão para futuras expansões.

Os serviços de 3G permitem dados em alta velocidade, dados por pacote, multimídia e excelente qualidade de voz, conectando uma RAN (Radio Area Network) TD-SCDMA à rede de GSM/GPRS, com algumas vantagens: [18]

• Maior eficiência de espectro (1,6 MHz de largura de banda, 3 a 5 vezes maior que o GSM, suportando tráfego com menor número de ERB) assegura o seu uso de forma econômica;

• Suporte a todas as formas de redes – LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network) entre outras – permitindo cobertura completa dos serviços.

• Melhor serviço para Internet móvel de 3G, com aplicações provindas da flexibilidade inerente da tecnologia;

• Flexibilidade para tráfego assimétrico.

Quando a capacidade da rede GSM existente for ampliada, o controlador da ERB será utilizado. Simultaneamente em áreas de grande concentração de usuários, ERB TD-SCDMA serão adicionadas às ERB GSM existentes. A composição TD-SCDMA/GSM utilizará um par de freqüências e terminais multimodo. Os usuários preliminares poderiam desfrutar de serviços de 3G na área de cobertura das ERB TD-SCDMA. Este seria o momento de maior aporte de capital, devido à substituição de certos equipamentos. [16]

A introdução deste modo é mais simples do que a expansão da capacidade da rede GSM (o preço médio das ERB e de seus controladores serão de 20% a 30% mais baixos que o do sistema de GSM) [16]. Deste modo, não só a capacidade será estendida, mas também serão oferecidos serviços de comunicação móvel em áreas de pouca densidade. Assim o problema de capacidade causado pela disponibilidade de espectro será resolvido. Além disso, a rede de 3G será desenvolvida conforme a necessidade e urgência.

As recomendações são válidas tanto para sistema GSM como para sistemas CDMAone de 2G. A proposta principal em aplicar um sistema TD-SCDMA a um CDMA é de atender a demanda de alta densidade de usuários para voz e dados em regiões de grande concentração, não esquecendo que este cenário refere-se à China.

A transição completa à rede de 3G, viria em uma segunda fase. Uma vez que as ERB foram implantadas na primeira fase, apenas um upgrade de software seria necessário, não existindo nenhuma necessidade de investimento em hardware. Neste momento

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existem tanto ERB TDD como também FDD. A evolução de 2G para 3G seria completada em um processo sem grandes necessidades de novos investimentos.

Quando forem instaladas ERB TD-SCDMA em um sistema de GSM existente, os riscos técnicos são reduzidos, pois os serviços de 3G serão desenvolvidos em uma rede GSM em operação ao longo de vários anos, com seus problemas técnicos já superados.

O TD-SCDMA fornece uma eficiência de espectro de 3 a 5 vezes maior que o GSM. Juntando a habilidade em oferecer tanto serviços simétricos e assimétricos, como também taxas flexíveis, cada portadora poderá ser utilizado com sua máxima eficiência. Isto permite maiores densidades de tráfego em cada célula e em áreas com baixa densidade de tráfego, a área de cobertura poderia ser aumentada.

5.3 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS IS-95-A E IS-95-B

O caminho evolutivo para as operadoras que utilizam sistemas CDMAone se estende opcionalmente para o CDMA/IS-95-B (implantado no Japão, Coréia e Peru) até evoluírem ao CDMA/IS-95-C, ou simplesmente cdma2000.

Após a implantação do cdma2000 1xRTT, o próximo passo seria a evolução ao cdma2000 1xEV-DO (cdma2000 One Times Evolution – Data Only) e futuramente ao cdma2000 1xEV-DV (cdma2000 One Times Evolution – Data and Voice).

O CDMAone suporta voz por comutação de circuito e dados por comutação de circuito ou pacote à velocidade de 14,4 Kbps. Historicamente foi utilizada pelas operadoras exclusivamente para serviços de voz por comutação de circuito, recentemente em pequena escala para serviços de dados por comutação de circuito.

O padrão CDMA/IS-95-B suporta transmissão de voz, com comutação a circuito e transmissão de dados comutados a pacote. As operadoras KDDI do Japão e SK Telecom (SKT) na Coréia utilizam esta tecnologia desde 1999. Oferecem idealmente taxas de 115 Kbps, obtendo na prática, taxas de 64 Kbps. Este padrão também está sendo superado pelo cdma2000, de maior capacidade e velocidade, e não deverá ser implantada por mais nenhuma operadora.

O cdma2000, também chamado de fase 1 da 3G, é tido por uma parte da comunidade das telecomunicações como 2.5G. O ITU a considera uma tecnologia de 3G. Esta

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tecnologia suporta voz comutada por circuito e dados por pacote no mesmo canal de RF. Permite taxas ideais de 307 Kbps ou ainda maiores, dependendo do ambiente de RF. O cálculo indica um acréscimo por um fator de 10 sobre os 14,4 Kbps. Em outubro de 2000, a operadora coreana SKT, utilizando equipamentos Samsung, lançou o primeiro serviço comercial cdma2000, no espectro de 800 Mhz. Em maio de 2001, as também coreanas LG Telecom (LGT) e Korea Telecom Freetel (KTF) lançaram o cdma2000 no espectro que já ocupavam. Apesar de possuírem a licença para implantarem o UMTS em 1900 e 2100 MHz, SKT e KTF estão implantando o cdma2000 no atual espectro.

O cdma2000 1xEV-DO suporta voz por comutação de circuito e dados por pacote em canais separados. O canal de dados permite a rotulação flexível e o baixo custo de transmissão, vantagens de uma rede de pacote. Oferece taxas ideais de 2,4 Mbps; conceitualmente por utilizar canais separados para voz e dados, requer maior largura de banda do que canais simultâneos. Na prática, a desvantagem do espectro diminui conforme aumenta o tráfego de dados.

Particularmente, a evolução do CDMA/IS-95 para o cdma2000, permite maior flexibilidade no uso do espectro do que a migração do GSM para o UMTS, e do TDMA/IS-136 para GSM e UMTS. Conforme os conceitos atuais, o GSM não estará disponível em 1900 e 2100 MHz, destinados ao UMTS. O UMTS não estará disponível nas bandas de 800, 900, 1800 e 1900 MHz. Entretanto, as operadoras poderão implantar cdma2000 1xEV-DO (e eventualmente o EV-DV) tanto nas freqüências destinadas de 1900 e 2100 MHz, quanto em 800 e/ou 1900 MHz. Exclusivamente no caso da Coréia, em 1700 MHz, pois é onde encontra a atual alocação de seu espectro. A maioria das operadoras deve fazê-lo em seu próprio espectro como no caso coreano.

A flexibilidade de utilização de espectro é uma vantagem do uso do cdma2000, evitando que as operadoras tenham de arcar com novos investimentos em espectro. Entretanto as operadoras que fizerem a implantação no mesmo espectro não desfrutaram do ganho de capacidade oferecido pelo IMT-2000. Porém esta desvantagem é suprida através de algoritmos de codificação mais eficientes que praticamente dobram a capacidade do CDMAone, na prática o ganho sem degradação de voz será de 50% [LATOUR, A., dezembro, 2000]. EDGE e UMTS também implantarão algoritmos de codificação eficientes e realizarão o ganho na capacidade associado. Devido ao GPRS ser uma arquitetura de rede e não uma interface de RF, não proporcionará ganho de capacidade.

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5.4 A EVOLUÇÃO PARA OPERADORAS IS-136

Originalmente, a evolução à 3G, seria um paralelo do caminho a ser efetuado pelas operadoras GSM para a 3G. Deveriam sobrepor uma arquitetura baseada em pacotes GPRS sobre a infraestrutura TDMA. E seguindo o caminho pelo EDGE até o UMTS. No entanto, o conceito parece ter mudado desde o anúncio da operadora norte americana AT&T, em adotar a migração ao GSM, como forma de evolução rumo à 3G [21]. Atualmente é tido como tendência a implantação de uma infraestrutura GSM, no atual espectro 800 e/ou 1900 MHz. Fazendo uma sobreposição na rede TDMA. E daí em diante seguiria o caminho do GSM. Isto trás um grande benefício, que seria desfrutar dos esforços de pesquisa e desenvolvimento (P&D) já realizados e a economia de escala proporcionada pelo GSM.

No entanto, este caminho trás no mínimo quatro desafios de implementação, todos deverão ser experimentados pelas empresas que operam suas redes em 800 MHz e dois para as que operam em 1900 MHz: [17]

1) Atualmente o sistema GSM está disponível apenas para as bandas de 900, 1800 e 1900 MHz. Não há nenhuma infraestrutura ou terminais para 800 MHz, onde a maioria das operadoras TDMA/IS-136 tiveram seus espectros alocados. Portanto não poderão iniciar a migração ao GSM, enquanto a indústria não disponibilizar infraestrutura, e não menos importante, aparelhos GSM em 800 MHz (GSM 800). Isto se aplica, nos EUA, à Cingular, uma das maiores operadoras norte-americanas; na América Latina aplica-se à grande maioria das operadoras.

2) Devido ao custo e complexidade, a indústria deverá estar inapta a oferecer aparelhos AMPS-TDMA-GSM. A Siemens havia programado para o quarto semestre de 2001 o lançamento de um aparelho dual-mode/multi-band TDMA-GSM; devido ao custo não pôde agregar capacidade analógica AMPS, e não planeja produzir aparelhos AMPS-TDMA-GSM [SIEMENS, Abril 2001]. Entretanto, muitas operadoras TDMA/IS-136 que operam em 800 MHz, não estenderam a cobertura TDMA para áreas rurais. Caso não encontrem tais aparelhos, ou a rede não apresente cobertura 100% TDMA, o handoff de terminais GSM-TDMA não será possível. Como conseqüência, as operadoras terão que implantar células GSM mais densas, portanto mais caras. Caso não o façam, correrão o risco de oferecer serviços com qualidade inferior.

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3) O portfólio de serviços GSM, não estará disponível em redes TDMA, mesmo com aparelhos duais, GSM-TDMA; os assinantes apenas desfrutarão serviços GSM na rede GSM, apesar dos esforços em se resolver este problema, nada foi oferecido até o presente momento.

4) A maioria das operadoras na América do Norte e do Sul, que implantaram redes TDMA/IS-136, o fez no espectro de 1900 MHz, destinado ao UMTS ou reservado para o serviço móvel pessoal, como o PCS norte americano. Isto indica que não há espectro disponível, para empresas que operam tanto em 800 MHz quanto em 1900 MHz, que permita a migração pelo GSM-GPRS-EDGE para o UMTS. O Brasil é uma exceção; a Agência Nacional das Telecomunicações, a ANATEL, órgão federal que regulamenta as telecomunicações, destinou o serviço móvel pessoal brasileiro, o SMP, para o espectro de 1800 MHz, reservando as freqüências de 1900 e 2100 MHz para o UMTS.

O conceito está bem claro no caminho via GSM, porém na prática existem grandes barreiras. A grande barreira para as operadoras TDMA 800 MHz é a incerteza quanto à disponibilidade de equipamentos GSM 800 MHz, em especial unidades móveis. Para todas as operadoras TDMA que adotarem o caminho evolutivo através do GSM, a dificuldade será a grande desvantagem competitiva, devido ao fato de seus assinantes estarem impossibilidade de usufruir os serviços GSM, quando em roaming dentro de redes TDMA; além disto a incerteza quanto à disponibilidade do espectro para implantação do UMTS.

O custo de aparelhos do tipo dual-mode GSM-TDMA será inerentemente mais caro, sendo útil apenas a um nicho especifico de mercado, não sendo beneficiado pela economia de escala, experimentado pela comunidade GSM.

O cdma2000 seria uma alternativa às operadoras TDMA/IS-136 na evolução à 3G. Parte destas incertezas poderiam ser superadas, pois tanto para 800 MHz quanto para 1900 MHz, a infra-estrutura e os terminais já estão disponíveis. Todos os terminais 800 MHz possuem modo analógico, portanto suprem o problema de áreas sem cobertura por parte das redes de 2G. [17]

Para as operadoras TDMA, o caminho a seguir ainda não está muito claro, mas será complexo, longo e possivelmente oneroso. Isto quer dizer que independente do caminho que as operadoras TDMA/IS-136 escolham, se pelo caminho GSM ou pelo CDMA/IS-95, deverão superar desafios os quais a industria jamais encarou. Tais operadoras iniciam a evolução com um problema que operadoras GSM e CDMA/IS-95 não encontrarão, por isso estão em desvantagem.

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A realidade é que a tecnologia TDMA/IS-136 irá se tornar uma tecnologia órfã, pois atende o mercado apenas no curto prazo, e não oferece base para futuras evoluções [19]. Prova disto é a sucessão desta por novas tecnologias mais funcionais e com custos alternativos menores. Por isso não oferecem mais do que uma curta vida útil de vantagens às operadoras de rede e aos usuários. Para os fabricantes isto significa redução nos volumes de produção e nos lucros. Em reconhecimento a isso param com os investimentos em P&D. E isto apenas acelera o status de tecnologia órfã.

As vendas mundiais de terminais comprovam este status. Durante o ano de 2000, 63% dos terminais vendidos eram GSM, 13% CDMAone e 9% TDMA [20]. Porém o fato que poderá ter sacramentado esta situação, foi o anúncio da operadora americana AT&T que fará a sobreposição do sistema GSM na atual rede TDMA [21].

A decisão da AT&T e da Cingular baseia-se na vantagem dos esforços massivos em P&D que estão sendo depositados na transição pelo caminho do GSM, e na economia obtida com a produção em escala do GSM e eventualmente o UMTS. A premissa de uma economia de escala através de P&D e a produção em larga escala de unidades móveis e equipamentos, formam a base fundamental da razão pela escolha do GSM como caminho de transição para o 3G, afirmam fontes da indústria. O dilema central das operadoras está na escolha do caminho para migração: deverá a operadora escolher um caminho com baixo custo a curto e médio prazo, porém com custos indefinidos a longo prazo, ou optar por custos altos a curto e médio prazo, porém com prováveis custos baixos a longo prazo?

O fato é que a AT&T e a Cingular, duas das três maiores operadora norte-americana, sepultaram qualquer perspectiva de se desenvolver alguma evolução para 3G baseada em TDMA/IS-136. Isto significa que toda operadora TDMA deverá optar por uma alternativa como migração, podendo tanto ser pelo GSM como pelo cdma2000. A figura 5.1 sintetiza as opções de evolução para as operadoras, segundo o conceito do IMT-2000.

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Figura 5.1: Conceito da evolução dos sistemas de comunicações móveis segundo IMT-

2000.

5.5 COMPARANDO OS CAMINHOS DE MIGRAÇÃO

O TEMPO NECESSÁRIO PARA SE DESENVOLVER E IMPLANTAR A TECNOLOGIA

O desenvolvimento de GSM 800 MHz enfrenta desafios. Os fabricantes deverão decidir com aplicar os recursos escassos, e como deverão destinar os mesmos. Isto centrou duas questões a serem abordadas: [17]

1) Os fabricantes têm condições de entregar infraestrutura GSM 800 em tempo hábil?

2) Mais importante ainda. Os fabricantes poderão efetivamente sobrepor uma infraestrutura GSM 800 sobre a atual rede TDMA/IS-136 em tempo hábil?

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Não são perguntas triviais, pois caso os fabricantes falhem ao entregar e integrar a infraestrutura GSM 800, as operadoras perderão competitividade para as concorrentes que utilizam tecnologias CDMAone e GSM.

ENTREGANDO A INFRAESTRUTURA

Muitos fabricantes apontam a “descida de banda” de 900 MHz para 800 MHz, como algo trivial. Tecnicamente pode até não ser uma tarefa árdua, porém o tempo necessário e os investimentos em testes em ambientes jamais trabalhados por equipamentos e engenheiros de GSM podem levar tempo e dispêndios de capitais consideráveis.

No início de 2001 muitos fabricantes anunciaram as datas de entrega de infraestrutura GSM 800, que acabaram não se concretizando. Isto demonstra as dificuldades já apontadas. [17]

IMPLANTANDO A INFRAESTRUTURA

A simples entrega da infraestrutura apenas resolve metade das questões envolvendo o GSM 800. A outra metade dos problemas está na implantação desta infraestrutura sobre uma rede TDMA/IS-136. Isto pode levar um tempo maior do que o previsto pelos fabricantes, e a razão está centrada toda ela em uma questão de engenharia de RF, no espectro de 800 MHz. Nas Américas, o espectro já está congestionado, e juntamente com o espectro de 1900 MHz é o único espaço para as múltiplas tecnologias de RF.

Na maioria dos países de América do Norte e do Sul, os serviços de 800 MHz possuem espectro curto (2 x 25 MHz), comparado à Europa onde os serviços de 900 MHz possuem espectros maiores (2 x 39 MHz). A alocação do PCS em 1900 MHz resultou em um espectro com o dobro de banda (2 x 60 MHz).

O fato do espectro encontrar-se congestionado irá dificultar a implantação e sobreposição tanto via CDMA como GSM. A antiga infraestrutura deverá dar lugar para que a nova seja implantada. Os desafios serão maiores no inicio do processo. Aliado às questões de interferência e “banda de guarda” necessária, com o CDMA serão necessários inicialmente 1,8 MHz e com o GSM 2,5 MHz. Como a banda inicial para o CDMA é menor, inicialmente as dificuldades no CDMA deverão ser menores. [17]

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As dificuldades de engenharia, como a implantação, transferem-se diretamente para um desafio de mercado. Removendo os canais TDMA/IS-136 para suportar a nova tecnologia de RF, as operadoras correm o risco de diminuir a qualidade nos serviços, o que pode levar seus clientes à insatisfação, aumentando o risco de perdê-los.

A questão de múltiplas tecnologias de RF operarem sobre 800 MHz pode parecer tão desafiadora quanto a questão do congestionamento do espectro. Com exceção dos sistemas em 1900 MHz, o GSM sempre foi implantado em espectros dedicados e exclusivos como 900 e 1800 MHz. Nenhuma outra tecnologia divide este espectro; portanto, generaliza o potencial de interferência provindo de outros sistemas. Os engenheiros que sempre trabalharam em ambientes de 900 Mhz e 1800 MHz, possuem ampla experiência de interferência de co-canais GSM porém não de outras tecnologias.

Um argumento procede pelo fato das tecnologias GSM, TDMA/IS-136 e CDMA/IS-95 ocuparem o mesmo espectro em 1900 MHz. Os engenheiros de GSM possuem experiência em implantar sistemas em ambientes CDMA e TDMA. Porém esta experiência não é nada parecida com a situação de congestionamento dos 800 MHz.

Como idéia destes problemas, pode ser revisto os problemas da implantação do TDMA/IS-54, o predecessor do TDMA/IS-136. Inicialmente, as operadoras foram informadas que somente seriam necessários a realocação de 30 KHz do canal AMPS para 30 KHz de canal TDMA na ERB. A realidade provou-se totalmente diferente. Com a implantação, os engenheiros de RF descobriram que o sinal TDMA atenuava mais rapidamente do que o sinal AMPS, isso requereu um rebalanceamento da rede com a introdução do TDMA. Além dito os canais TDMA adjacentes interferiam sobre o AMPS. A solução deste problema demonstrou ser onerosa e longa. Os mesmos fenômenos foram registrados nas redes européias, quando da transição do TACS para o GSM. [17]

Com base nas experiências passadas, a integração de GSM em redes TDMA poderá ocorrer com maior dificuldade que os fabricantes esperam. Entretanto, isto não significa que com o CDMA desafios semelhantes não ocorrerão. Terão, porém a diferença refuta ao fato da experiência de implantação do CDMA em 800 MHz, enquanto com o GSM não há.

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O TEMPO NECESSÁRIO PARA SE DESENVOLVER E FABRICAR OS APARELHOS

Se a disponibilidade de infraestrutura GSM 800 é crítica, a questão dos aparelhos GSM 800 é ainda maior. Sem os aparelhos, as redes não têm porque existirem. Uma vez disponíveis, deverão ser totalmente funcionais, sob o risco de seus usuários os rejeitarem, diminuindo retorno das operadoras. [17]

A disponibilidade dos aparelhos sempre tem atrasado a implantação da infraestrutura. Este é o chamado intervalo real, ou reallity gap. De um lado, a diferença entre a performance que os fabricantes prometem e a real capacidade inicial de seus produtos. Do outro lado, a diferença entre a promessa de entrega contra a real entrega dos seus produtos.

O GPRS está vivendo esta realidade, atrasando a disponibilidade e desapontando as operadoras quanto ao desempenho. Em julho de 1999, a Nokia prometeu o lançamento do serviço para a segunda metade de 2000, quando os terminais já estariam disponíveis. Em maio de 2001 planejou a entrega comercial de aparelhos durante o terceiro bimestre de 2001, e em escala no último bimestre do ano. Atrasando em 9 meses seu anúncio inicial. [17]

A ENTREGA DE APARELHOS GSM 800

A AT&T e a Cingular, podem construir suas redes GSM e prover a seus assinantes cobertura nacional através do roaming pela rede da VoiceStream. Sobre este cenário as operadoras TDMA necessitariam apenas de aparelhos 800/1900 MHz. Porém, isto não parece tão simples, pois as operadoras iriam requerer aparelhos dual-mode e dual-band, para habilitar seus assinantes a fazer o handoff entre as redes GSM e TDMA e entre as bandas 800 e 900/1900 MHz.

A vantagem do dual-mode está no fato de permitir aos usuários cobertura contínua, isto no caso dos EUA, dando tempo às operadoras construírem suas redes GSM. A desvantagem está no tempo que levará para os fabricantes desenvolverem e entregarem aparelhos dual-mode dual-band, e como é de esperar aparelhos mais caros.

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Prover acesso em aparelhos dual-mode/dual-band TDMA-GSM requer o desenvolvimento e a integração de duas e possivelmente três tecnologias em separado; os desafios incluem:

• Redução da banda de 900 para 800 MHz; • Integração de GSM e TDMA/IS-136 em um único aparelho dual-mode; • Possível desenvolvimento do GAIT (GSM-ANSI Interoperability Team).

GAIT é padrão de rede proposto que transcreve sinais em rede MAP (Mobile Applicaton Part) em sinais ANSI-41 (American National Institute of Standard-41) e vice-versa. Desta forma possibilitaria aos usuários acessar toda a linha de serviços nos aparelhos TDMA-GSM, tanto em redes TDMA como em redes GSM. Sem isto, possivelmente os usuários do sistema GSM acessariam apenas serviços de voz e SMS, quando em handoff sobre redes TDMA.

A realidade do mundo GSM é que a demanda maior está na Europa e os fabricantes estarão concentrando seus esforços em atender a demanda deste mercado prioritariamente. A demanda por aparelhos GSM 800/1900 MHz estará no fim da linha de interesse dos fabricantes. [17]

A ENTREGA DE APARELHOS cdma2000

As unidades móveis já estão em uso em toda a Coréia, através de aparelhos Samsung. Com a entrada de novos fabricantes como a Nokia, a disseminação será mais rápida e com a concorrência a tendência de queda nos aparelhos deve ser maior. A maior variedade de aparelhos estimula a demanda do mercado. Assim, com mais aparelhos sendo fabricados, os preços tendem a baixar.

Os mesmos desafios dos terminais TDMA-GSM são esperados para aparelhos TDMA-CDMA, entretanto os mesmos não deverão ser produzidos. Este ponto de vista faz sentido tanto econômica quanto comercialmente. Este ponto de vista assume que os benefícios para as operadoras e os usuários são maiores com o dispêndio dos investimentos das operadoras na implantação de infraestrutura ao invés do subsídio de aparelhos. [17]

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A COMPATIBILIDADE ENTRE AS REDES E OS CUSTOS DE INFRA-ESTRUTURA

Diferente dos padrões americanos, os padrões europeus, como o GSM tem sempre especificado a interface entre a comutação dos terminais e as ERB. Isto significa que as ERB GSM de um fabricante poderão interoperar com ERB de outros fabricantes.

O preço nominal de uma infraestrutura GSM é menor do que uma infraestrutura CDMA. Afora a discussão técnica, isto pode apresentar uma pequena vantagem inicial para uma migração via GSM em relação ao CDMA. Esta vantagem deve permanecer mesmo com a incorporação de infraestrutura GPRS e EDGE sobre a infraestrutura GSM.

Por sua vez, o CDMA apresenta certas vantagens, cujo impacto econômico acaba não sendo tão visível. Duas delas são aparentemente plausíveis.

1) A possibilidade de utilizar ERB CDMA com comutadores TDMA/IS-136. 2) A possibilidade de incorporar CDMA em subsistemas e plataformas de

serviços em componentes TDMA. Isto incluiria registro do sistema à qual o terminal móvel pertence e em roaming; correio de voz; e SMS, entre outros.

Isto porque CDMA e TDMA utilizam o mesmo tipo de sinalização de rede, o padrão ANSI-41. A sinalização de rede direciona os subsistemas e os serviços de plataforma. A sinalização GSM é feita pelo MAP, um método incompatível.

A extensão do reuso de infraestrutura TDMA/IS-136 pode provar ser o melhor caminho, porém, caberá aos fabricantes assegurarem a interoperabilidade entre os componentes TDMA e as atuais ERB CDMA.

Construir uma rede GSM 800 em uma TDMA/IS-136 implica em integrar duas tecnologias, particularmente os sistemas de sinalização MAP e o ANSI-41. Mesmo que a operadora decida implantar uma nova rede GSM 800 totalmente separada, ainda assim precisaria que as duas comunicassem entre si, levando à necessidade de mais um elemento no sistema, o GAIT.

Quanto ao sistema de cobrança ainda não pode se afirmar que o sistema MAP poderia ser integrado ao sistema ANSI-41. Caso não ocorra, obrigaria a operadora a ter duas formas de conta separadas, o que para o usuário seria um processo não muito agradável e talvez não muito claro.

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Operadoras TDMA/IS-136 que escolherem o cdma2000, irão implantar uma rede cdma2000 1xRTT paralelamente. Talvez devam fazê-la com maior velocidade devido às incertezas quanto à disponibilidade de terminais do tipo dual TDMA/cdma2000. Uma vez com cobertura de área suficiente, poderá iniciar a migração dos assinantes. Conceitualmente não há razão para operadoras que escolham o GSM também não o façam; fazendo-o estarão evitando a penalização do preço de terminais dual-mode. [17]

A rápida implantação de uma rede não é tão onerosa quanto parece à primeira vista. Criticamente, a construção civil já está toda realizada. A infraestrutura física de transmissão também. A rede, inicialmente com poucos assinantes, seria dimensionada para prover larga cobertura e não larga capacidade. Por isso a implantação inicial de uma rede dedicada separada, tanto cdma2000 como GSM, seria realizada com poucas ERB, de forma rápida e com baixos investimentos.

Além disto, a opção de desenvolver uma rede paralela inteira e esquecer completamente dos aparelhos duais, pode apresentar como a opção mais viável e atrativa economicamente, sem a necessidade de subsidiar aparelhos. Esta vantagem, existe potencialmente tanto na adoção do CDMA quanto do GSM.

O CUSTO DOS APARELHOS

O custo inicial dos aparelhos tem demonstrado ser um grande problema para a introdução de novas gerações de tecnologias móveis. Apenas com subsídios oferecidos pelas operadoras é que os assinantes sentem-se motivados e estimulados a adquirir e adotar novas tecnologias. Os preços tendem a reduzir apenas quando se atinge grandes economias de escalas, o que tradicionalmente leva um certo tempo.

Para as novas tecnologias, os preços iniciais dos aparelhos são sempre maiores do que os preços de aparelhos de tecnologias já estabelecidas. O preço reduz com a maturidade da tecnologia e a economia de produção em larga escala. Entretanto, é menos reconhecido que o preço dos aparelhos das novas tecnologias tendem a permanecer acima daqueles mais amadurecidos.

A tabela 5.1 ilustra este fenômeno, comparando os preços de aparelhos GSM e CDMA no mercado americano, de 1998 ate 2000. O GSM, introduzido inicialmente em 1991 e 1992 na Europa, é a tecnologia mais madura, o CDMA é mais recente, sendo que sua introdução ocorreu em Hong Kong, Coréia e EUA em 1995 e 1996. A tabela apresenta a média inferior dos preços de venda de todas as classes de aparelhos CDMA e GSM.

95

TECNOLOGIA ANO

GSM (US$) CDMA/IS-95 (US$) DIFERENÇA (US$)

1998 117 191 74

1999 89 135 46

2000 95 120 25

Tabela 5.1: Preço de aparelhos móveis; mercado norte americano, 1998-2000. [17]

A diferença de preço entre aparelhos GSM e CDMA caiu de US$ 74,00 em 1998 para US$ 25,00 em 2000. A taxa de decréscimo para aparelhos CDMA foi de 11% entre 1999 e 2000, a considerar a mesma taxa para o ano de 2001 estimou-se um valor de US$ 106,00. Por essa média, além dos preços praticados por Ericsson, Qualcomm e Lucent, o preço médio chega a US$ 112,00.

Entretanto o maior interesse está no preço dos aparelhos cdma2000. A Sprint estima algo em torno de dezenas de dólares mais caro do que os valores atuais, algo em torno de US$ 30,00 e 50,00. Somados aos US$ 112,00, indica um preço entre US$ 142,00 e 162,00. A Lucent havia apontado para um preço de US$ 149,00 [LUCENT Technologies, Maio 2001]. A Ericsson estima entre US$ 130,00 e 140,00. Utilizando os valores médios dos intervalos, temos US$ 145,00 e utilizando um decréscimo de 11% anual, estima-se que feche 2002 com valor médio de US$ 129,00. [17]

Para que os aparelhos TDMA-GSM sejam competitivos nos mesmos níveis, seriam necessários subsídios por parte das operadoras. Qualquer produto TDMA-GSM ou TDMA-CDMA que seja desenvolvido nunca seria um produto com produção em grandes volumes. Sem estes volumes, os preços permaneceriam em níveis semelhantes ao de lançamento. Isto difere em muito em relação aos aparelhos AMPS-Digital que alcançaram enormes volumes de produção.

O preço estimado para um terminal com tecnologia GAIT está em torno de US$ 200,00 ou mais, comparado à estimativa de US$ 129,00 dos terminais cdma2000, isto equivale a uma diferença de US$ 71,00. Esta poderá ser a punição a ser paga pelas operadoras por assinante, caso escolhem como alternativa o GAIT.

97

SEGUNDA PARTE: ASPECTOS

MERCADOLÓGICOS DAS COMUNICAÇÕES

MÓVEIS

99

6. OS INVESTIMENTOS EM 3G

A questão não é se as operadoras devem melhorar a qualidade de seus serviços através de alterações estruturais em suas redes, mas quando e de qual forma. Toda companhia deve buscar a otimização da geração de caixa, através de decisões prudentes dos investimentos. Para as operadoras móveis, essas necessidades levam a uma das diferentes categorias:

• Custo – Substituição de equipamentos; • Cobertura – Oferta e melhora na área de cobertura do sistema; • Capacidade – Melhorar a capacidade de tráfego.

Em qualquer dos casos, o objetivo é melhorar as condições de utilização por parte de seus consumidores, melhorando a qualidade do serviço ou reduzindo os custos operacionais. A melhoria da qualidade leva a retornos nos serviços, enquanto a redução dos custos operacionais leva a vantagens em ganhos contínuos de eficiência.

A maioria dos investimentos na 2G, ocorreram em vista de melhoria na qualidade do serviço, tanto pela expansão da área de cobertura quanto no aumento da capacidade. Como regra, em torno de 80% dos investimentos das operadoras nas tecnologias atuais foi com o intuito de acomodar maiores tráfegos (capacidade) com 10% sendo dedicado à extensão da mobilidade e na modernização da rede. Os incentivos aos investimentos emanam dos ganhos de eficiência, refletida pela menor unidade de custo de serviço ofertado e maiores capacidades. De forma oposta, a cobertura da rede de 3G deverá se manter inferior em relação a das redes de 2G existentes, provavelmente ao longo de toda a próxima década.

Na modelagem das perspectivas de investimentos futuros da 3G (2001 – 2010), uma atenção especial deve ser prestada nas seguintes condições:

• O retorno médio por usuário deverá aumentar consideravelmente como resultado da introdução de novos serviços;

• A média de tráfego por usuário deverá aumentar mais de dez vezes, como efeito do ganho de eficiência inerente à 3G.

• O ponto de otimização possivelmente dependerá primeiramente do poder de compra da população, e secundariamente do nível de competição.

100

6.1 O RETORNO DAS OPERADORAS

O faturamento, ou retorno médio por usuário, ARPU (Average Revenue per Use), como o próprio nome sugere é simplesmente a razão do retorno total que os assinantes geram para as empresas, em valores brutos de faturamento, pela totalidade destes usuários. A tabela 6.1 apresenta o ARPU em função da segmentação para os serviços de 2G. É possível inferir, através da tabela, que quanto maior for a expansão quantitativa de usuários, menor será o ARPU, ocorrendo uma correlação negativa e progressiva.

A segmentação dos usuários representa a quantidade de usuários por nível percentual, ou seja, cada 10% representa 300 milhões assinantes, na linha seguintes os números são acumulados. Na seqüência são os investimentos por usuário na segmentação. Na linha subseqüente os investimentos segmentados e o acumulado, e finalmente o ARPU também acumulado.

Fator / Segmentação do usuário 10% 20% 30% 40% 50% 60% Usuário por segmentação (milhões) 300 300 300 300 300 300 Usuários acumulados (milhões) 300 600 900 1.200 1.500 1.800 Investimento por usuário (US$ / ano) 450 375 300 225 150 75 Investimento segmentado (milhões US$ / ano) 135 113 90 68 45 23 Investimento acumulado (milhões US$ / ano) 135 248 338 405 450 473 ARPU (US$, acumulado) 450 413 375 338 300 263

Tabela 6.1: ARPU em 2001, serviços de 2G. [35]

O efeito do volume efetivo de assinantes gera uma influência no retorno médio acumulado por usuário. Segunda as projeções do UMTS a rentabilidade global é maximizada em torno de 1,9 bilhões de assinantes em 2010, o retorno de serviços agregados deve triplicar, alcançando o patamar de aproximadamente US$ 1,0 trilhão, com um retorno médio por usuário, o ARPU, pouco acima de US$ 500,00 por ano, o que fornece pela média US$ 44,25 mensais. A tabela 6.2 apresenta os valores do ARPU para os serviços de 3G no ano de 2010.

Fator / Segmentação do usuário 10% 20% 30% 40% 50% 60% Usuário por segmentação (milhões) 300 300 300 300 300 300 Usuários acumulados (milhões) 300 600 900 1.200 1.500 1.800 Investimento por usuário (US$ / ano) 911 759 607 455 304 152 Investimento segmentado (milhões US$ / ano) 273 228 182 137 91 46 Investimento acumulado (milhões US$ / ano) 273 501 683 820 911 856 ARPU (US$, acumulado) 911 835 759 683 607 531

Tabela 6.2: ARPU em 2010, serviços de 3G. [35]

101

A figura 6.1 apresenta a regressão dos valores apresentados nas tabelas acima. É importante ressaltar que a segmentação é realizada sobre o horizonte do assinante mais rentável.

Figura 6.1: ARPU segmentado nos anos de 2001 (2G) e 2010 (3G). [35]

Quando os valores são projetados sobre o horizonte dos usuários é obtida a remuneração total, logo, pode ser inferido que o crescimento no retorno é de aproximadamente US$ 69.000 por segmento de usuário (10%) para serviços de 3G, contra aproximadamente US$ 34.000 para a 2G. A figura 6.2 apresenta esta evolução. A projeção leva a um retorno da ordem de 2,8 vezes maior.

2001 2010 Variação Número de usuários (milhões) 940 1910 203% ARPU (US$ / ano) 370 504 136% Retorno gerado (bilhões US$ /ano) 348 963 277%

0 500 1000 1500 2000 2500

Número deusuários (milhões)

ARPU (US$ / ano)

Retorno gerado(bilhões US$ /ano)

20012010

2010

2001

2001

2010

Figura 6.2: Sumário das expectativas do retorno das operadoras. [35]

102

6.2 O LUCRO DAS OPERADORAS

O retorno das operadoras irá depender de fatores específicos de cada mercado. Principalmente os valores e as participações em cada mercado, a demografia econômica, e não menos importantes, fatores essenciais de ordem geográfica como a densidade populacional e as características de propagação de rádio.

Fatores como desenvolvimento da tecnologia levam a um decréscimo nos custos operacionais, reduzindo os custos com mão de obra, tornando as operações mais eficientes. A própria redução física dos equipamentos aumenta a facilidade de instalação e de comissionamento, onde grandes ganhos de produtividade são alcançados.

As tabelas 6.3 e 6.4 apresentam uma comparação do mercado em 2001 e a projeção para 2010, com base nas operadoras, no mercado de comunicações móveis como um todo e na razão dos investimentos.

Mercado Global de Operadoras, 2001 Fator Montante Assinantes (milhões) 940 ARPU (US$) 370 Retorno das operadoras (milhões US$) 347.800 Mercado de Comunicações Móveis, 2001 Fator US$ (milhões) Mercado de infraestrutura móvel 54.000 Mercado de aparelhos móveis 47.000 Mercado de comunicações móveis 101.000 Razão de Investimentos, 2001 Fator Proporção Mercado de infraestrutura móvel 16% Mercado de aparelhos móveis 14% Mercado de comunicações móveis 29% Engenharia civil / Razão de infraestrutura móvel 65% Razão de investimentos de capital 26%

Tabela 6.3: Situação do mercado em 2001. [35]

103

Mercado Global de Operadoras, 2010 Fator Montante Assinantes (milhões) 1.910 ARPU (US$) 504 Retorno das operadoras (milhões US$) 961.690 Mercado de Comunicações Móveis, 2010 Fator US$ (milhões) Mercado de infraestrutura móvel 198.000 Mercado de aparelhos móveis 120.000 Mercado de comunicações móveis 318.000 Razão de Investimentos, 2010 Fator Proporção Mercado de infraestrutura móvel 21% Mercado de aparelhos móveis 12% Mercado de comunicações móveis 33% Engenharia civil / Razão de infraestrutura móvel 40% Razão de investimentos de capital 29%

Tabela 6.4: Situação do mercado em 2010. [35]

6.3 O TAMANHO DO MERCADO E SEU CRESCIMENTO

Apesar dos atrasos e dos problemas técnicos encontrados, os investimentos em 3G deverão ser acelerados ao longo dos próximos anos, atingindo em torno de US$ 4,0 bilhões em 2005 e quadruplicando até o final da década. O W-CDMA, a tecnologia que deverá estar presente em todos os continentes, deve representar 70% dos investimentos em 3G. Os demais padrões, cdma2000 e EDGE, deverão crescer marginalmente, o TD-SCDMA, com o apoio do governo chinês, deverá ganhar espaços.

Excluindo os serviços em construção civil, a indústria de equipamentos de 3G deverá saltar dos atuais US$ 5,0 bilhões em 2002 para US$ 40,0 bilhões em 2005. Nesta época, espera-se que os investimentos de 3G igualem aos investimentos de 2G, girando em torno de US$ 53,0 bilhões no mundo todo. Na segunda metade da década, deve

104

manter a expansão de dois dígitos, o esforço das operadoras deverá se concentrar em multiplicar a capacidade das redes e melhorar a qualidade dos serviços.

As projeções do mercado 3G em 2010 apontam para patamares de US$ 170,0 bilhões, com crescimento anual da ordem de 15%. Equipamentos sem fio devem constituir um dos setores de tecnologias com maior crescimento. É importante observar que o crescimento médio de 33% de 2005 a 2010 aplica-se apenas ao mercado de 3G isoladamente, enquanto que os investimentos em 2G deverão estagnar em um primeiro instante, e após a alocação destes recursos na 3G, deverão declinar.

O W-CDMA deverá se tornar uma tecnologia mais predominante do que o GSM é hoje. A tecnologia deverá estar presente em todos os continentes, incluindo América do Norte e América do Sul. A versão de seqüência direta deverá demandar 75% dos investimentos globais em 3G (comparado aos atuais dois terços para o GSM). Em termos médios, o cdma2000 e o EDGE deverão ser vistos como tecnologias de evolução para operadoras que preferirem uma evolução mais fácil e rápida das infraestruturas existentes de CDMAone e TDMA, respectivamente. A composição dos investimentos em infraestrutura é representada pela tabela 6.5, do ano de 2001 a 2010.

A figura 6.3 ilustra na forma gráfica, a distribuição dos investimentos por tecnologia. A análise destes números mostra que os investimentos em W-CDMA devem se manter constantes em termos percentuais dos investimentos globais entre os anos de 2005 e 2010, ao passo que os investimentos nas demais tecnologias apresentam queda na participação global a partir do ano de 2008, com exceção do TD-SCDMA que pelas condições da China começa a apresentar crescimentos maiores.

105

Investimentos Acumulados por Tecnologia de 3G (milhões US$) Tecnologia 2001-10 2001-05 2006-10 EDGE 32.750 5.350 27.400 W-CDMA 518.200 63.500 454.700 Cdma2000 50.800 7.300 43.500 TD-SCDMA 66.450 3.250 63.200 Total 668.200 79.400 588.800

Investimentos em Infraestrutura por Tecnologia (bilhões US$) 1999 – 2004* Tecnologia 1999 2000 2001 2002 2003 2004 EDGE 0 0 0 200 1.050 1.700 W-CDMA 0 0 1.100 4.500 9.100 17.800 Cdma2000 0 0 0 100 900 1.900 TD-SCDMA 0 0 0 0 50 900 Total 0 0 1.100 4.800 11.100 22.300 Divisão dos Investimentos por Tecnologia (%), 1999 – 2004* Tecnologia 1999 2000 2001 2002 2003 2004 EDGE 0 4 9 8 W-CDMA 100 94 82 80 Cdma2000 0 2 8 9 TD-SCDMA 0 0 0 4 Total 100 100 100 100

Investimentos em Infraestrutura por Tecnologia (bilhões US$), 2005 – 2010* Tecnologia 2005 2006 2007 2008 2009 2010 EDGE 2.400 3.400 5.400 6.800 6.300 5.500 W-CDMA 31.000 51.700 71.300 90.200 112.500 129.000 Cdma2000 4.400 6.600 8.100 9.900 9.800 9.100 TD-SCDMA 2.300 4.700 7.700 11.100 14.900 24.800 Total 40.100 66.400 92.500 118.000 143.500 168.400 Divisão dos Investimentos por Tecnologia (%), 2005 – 2010* Tecnologia 2005 2006 2007 2008 2009 2010 EDGE 6 5 6 6 4 3 W-CDMA 77 78 77 76 78 77 Cdma2000 11 10 9 8 7 5 TD-SCDMA 6 7 8 9 10 15 Total 100 100 100 100 100 100 * Excluindo os serviços de construção civil.

Tabela 6.5: Investimentos em infraestrutura por tecnologia. [35]

106

Figura 6.3: Investimentos em infraestrutura por tecnologia, 2001 – 2010.

A figura 6.4 apresenta a distribuição dos investimentos para a 2G e a 3G. É importante extrair duas questões desta comparação. A primeira refere-se aos investimentos em W-CDMA; no ano de 2005, estes investimentos deverão ser maiores em termos percentuais que os investimentos em GSM no ano de 2002. A segunda questão é referente aos investimentos em cdma2000, que no ano de 2005 se apresentam percentualmente inferiores aos investimentos em CDMAone em 2000. Estas duas

107

questões refletem, de certa formar a diferença dos investimentos necessários para a evolução entre o CDMAone e o GSM, sendo menor para o primeiro.

Divisão dos Investimentos em Sistemas de 2G por Tecnologia, 2002

TDMA9%

PDC5%

CDMAone17%

GSM69%

Divisão dos Investimentos em Sistemas de 2.5G e 3G por Tecnologia, 2005

W-CDMA75%

TD-SCDMA6%

cdma200011%

EDGE8%

Figura 6.4: Investimentos em sistemas móveis de 2G, 2.5G e 3G. [35]

Estas projeções sugerem que os investimentos em 3G tomarão o lugar dos investimentos de 2G por volta do ano de 2006, quando as duas gerações deverão apresentar valores próximos em termos de oportunidades. Após este período, a 3G continuará a estender este crescimento em detrimento dos investimentos em 2G. Ao fim da década, as emergentes redes de 4G, até então apenas sobre as mesas de projeto, deverão começar a ganhar espaço. É notável que o crescimento nas tecnologias atuais irá manter patamares modestos até 2004, com pico estimado em US$ 58,0 bilhões, em torno de 10 a 15% acima dos níveis de 2002.

A dimensão do universo de 3G deverá contar com cerca de 200 operadoras ao redor do mundo, devendo permitir expansão nos lucros por toda a cadeia de suprimentos do setor, durante toda a década. Com investimentos totais projetados em US$ 200,0 bilhões em 2010, a taxa de crescimento anual, apesar de começar a decrescer, deverá permanecer em dois dígitos por mais dez anos. Baseado nestas análises, estima-se que a expansão média deverá ser de 15% de 2001 a 2010; valor maior que o apresentado

108

pelo setor de equipamentos de telecomunicações em geral. Este cenário é apresentado na tabela 6.6 e ilustrado na figura 6.5.

Investimentos em Infraestrutura por Geração (bilhões US$), 1999 – 2004* Geração 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2G 46.700 57.700 53.519 51.400 56.300 58.000 3G - - 1.100 4.800 11.100 22.300 4G - - - - - - Total 46.700 57.700 54.619 56.200 67.400 80.300 Investimentos em Infraestrutura por Geração (bilhões US$), 2005 – 2010* Geração 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2G 54.300 44.800 36.600 29.800 24.100 19.400 3G 40.100 66.400 92.500 118.000 143.500 168.400 4G - - 200 600 3.300 10.500 Total 94.400 111.200 129.300 148.400 170.900 198.300 * Excluindo os serviços de construção civil.

Tabela 6.6: Investimentos em infraestrutura. [35]

020.00040.00060.00080.000

100.000120.000140.000160.000180.000200.000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Inve

stim

ento

s (m

ilhõe

s, U

S$)

2G3G4GTotal

Figura 6.5: Investimentos em infraestrutura por geração. [35]

109

6.4 A ESCOLHA PELOS PADRÕES DE 3G

Assim como hoje, as tecnologias móveis existentes apresentam diferenças regionais, elas continuarão a ser após a transformação da 3G pela próxima década. Enquanto na Europa o caminho aparenta ser mais homogêneo, com adoção do W-CDMA para os ambientes externos e o TD-SCDMA para ambientes internos, na Ásia o caminho será de estruturas múltiplas combinando W-CDMA e cdma2000, e no caso especial da China o TD-SCDMA, e finalmente nas Américas o carro chefe sendo o W-CDMA, cdma2000 e o EDGE.

Da mesma forma como o GSM dominou em termos de penetração de mercado durante a fase da 2G, espera-se que o W-CDMA assuma posição semelhante perante as demais tecnologias na fase de consolidação da 3G; sendo assim, as diferenças regionais deverão permanecer ao longo da próxima década. A razão principal, como de costume no setor de telecomunicações, é a importância da instalação de uma base tecnológica e sua conseqüente expansão comercial.

Como ocorre em toda transição de produtos, com evolução gradual e sobreposição de tecnologias, durante os próximos anos é de esperar baixa mobilidade e qualidade nos serviços. Inicialmente, a satisfação dos usuários deverá se ater sobre a interoperabilidade entre as diferentes gerações de redes existentes. Estas questões devem fortalecer a comercialização das redes de 3G, uma vez que surgirá uma demanda por estruturas de células mais densas do que as infraestruturas existentes. Células menores implicam em maior capacidade do sistema, mas também em custos mais elevados, tanto em implantação como em operação e manutenção para as operadoras, mas também apresenta ao usuário melhor qualidade e maior percepção do valor do serviço prestado. Como alternativa, as operadoras deverão privilegiar a cobertura de regiões com maior densidade populacional, onde se concentram maiores demandas por estes serviços.

Os recentes fatos, como a opção da tecnologia de 3G por algumas das maiores operadoras norte americanas e a definição da China pelo padrão TD-SCDMA, como melhor solução para o seu caso de alta densidade populacional, mexeram com o mercado. No caso norte americano, o problema encontrado foi a questão do espectro, onde as licenças do PCS foram comercializadas e já encontram-se em operação. A tendência de que o cdma2000 predomine por lá e o TD-SCDMA na China devem resultar em fatias de mercado destas tecnologias entre 15 e 20% em 2005, a maior fatia tanto em penetração quanto em remuneração será W-CDMA. A tabela 6.7 mostra a remuneração por região dividido em tecnologia, e a figura 6.6 ilustra estes números.

110

Remuneração das Operadoras por Tecnologia e Região (bilhões US$), 2005* Região W-CDMA cdma2000 EDGE TD-SCDMA Total

Europa Ocidental 10,5 0,0 0,6 1,2 12,3 Resto do Mundo 3,0 0,3 0,3 0,2 3,8 América do Norte 3,3 1,4 0,8 0,0 5,5 América Latina 2,7 0,8 0,6 0,0 4,2 Ásia 11,4 1,9 0,0 1,0 14,3 Global 31,0 4,4 2,3 2,4 40,1

Remuneração das Operadoras por Tecnologia e Região (bilhões US$), 2005* Região W-CDMA cdma2000 EDGE TD-SCDMA Total

Europa Ocidental 85% 0% 5% 10% 100% Resto do Mundo 80% 7% 8% 5% 100% América do Norte 60% 26% 14% 0% 100% América Latina 65% 20% 15% 0% 100% Ásia 80% 13% 0% 7% 100% Global 77% 11% 6% 6% 100% * Apenas equipamentos móveis, excluindo equipamentos, serviços e construção civil.

Tabela 6.7: Remuneração regional por tecnologia. [35]

05

101520253035

WCDMA cdma2000 EDGE TD-SCDMARem

uner

ação

(bilh

ões,

US$

)

ÁsiaAmérica LatinaAmérica do NorteResto do MundoEuropa Ocidental

Figura 6.6: Remuneração por tecnologia e região. [35]

A tabela 6.8 apresenta o mercado de 3G projetado para o ano de 2005, com sua distribuição regional, e a figura 6.7 ilustra estes números.

Mercado de 3G Segmentação por Região (bilhões US$), 2005* Região 2005 Fatia 3G

Europa Ocidental 12,3 31% Resto do Mundo 3,8 9% América do Norte 5,5 14% América Latina 4,2 10% Ásia 14,3 36% Global 40,1 100%

Tabela 6.8: Mercado de 3G por região em 2005. [35]

111

02468

10121416

EuropaOcidental

Resto doMundo

Américado Norte

AméricaLatina

Ásia

Ret

orno

(bilh

ões,

US$

)*

WCDMA cdma2000 EDGE TD-SCDMA

*Apenas em equipamentos móveis, excluindo transmissão, serviços e construção civil.

Figura 6.7: Investimentos segmentados por região e tecnologia. [35]

6.4.1 AMÉRICA DO NORTE

Após anos de dificuldades de investimentos, marcados por incertezas econômicas e tecnológicas, a América do Norte entra em um momento de retomada do fôlego, com crescimentos esperados para a casa de dois dígitos. A decisão da AT&T e da Cingular na adoção de suas tecnologias abriu as portas do continente para os maiores fabricantes europeus e japoneses de GSM, GPRS, EDGE e W-CDMA.

A grande virada da AT&T, fortemente influenciada pela sua parceria com a NTT DoCoMo do Japão, tem profundas conseqüências para operadoras e fornecedores. Quando o mais ávido defensor do D-AMPS com uma base de clientes de 15 milhões, investimentos acumulados da ordem de alguns bilhões de dólares, anunciou o caminho em favor do GSM como evolução à 3G, as conseqüências foram sentidas em escala global. Operadoras D-AMPS detentoras de caminhos tecnológicos diferentes, como cdma2000, agora correm o risco de ficarem isoladas devido a relação do usuário com o serviço, do roaming e do ponto de vista de produtos também. Esta decisão não foi a esmo, segue uma tendência natural econômica onde a tecnologia já possui dois terços do mercado global, com uma grande projeção do W-CDMA. Estas decisões acabam seguindo as tendências de demanda e ganhos de larga escala que a tecnologia proporcionará no futuro.

112

A promessa pela entrega rápida de terminais e de novos produtos, a preços competitivos e com maior opção de escolha, foi citada também como uma das razões principais da escolha da AT&T. Outro fator teve como berço decisões políticas, onde a NTT DoCoMo vislumbrou a América do Norte como um berço de teste para persuadir as operadoras européias em adotar o I-mode como tecnologia de acesso à Internet, opondo-se ao tão criticado WAP. A estratégia parece ter obtido sucesso devido a gradual transformação da Telecom Italia em um próspero parceiro da NTT DoCoMo no desenvolvimento de serviços I-mode na Europa.

Dez meses depois, a Cingular, outra operadora Norte Americana, anunciou que irá seguir o mesmo caminho escolhido pela AT&T. Isto apenas facilitou as coisas para o mercado e a tecnologia, que ganhou maior escala. Assim as empresas esperam oferecer aparelhos dual-mode D-AMPS/GSM para cobertura nacional.

A notável diferença entre as duas operadoras TDMA está no fato da Cingular ver o EDGE como ferramenta suficientemente poderosa, porém não descarta por completa uma evolução ao W-CDMA. De forma oposta, a AT&T já firmou compromissos com o W-CDMA. Com a parceria da Cingular com a Voice Stream, duas rivais tecnológicas históricas, o mercado norte americano pode ser discernido: de um lado, AT&T, Cingular e Voice Stream adotando o GSM/GPRS como caminho aos serviços de 3G; do outro, Verizon e Sprint endossando o caminho natural do CDMAone. Tal situação, acredita-se, pode levar a uma corrida frenética, como ocorrido neste mesmo mercado entre os anos de 1996 e 1999.

As previsões para o mercado norte americano refletem as mudanças nas preferências por tecnologia como o GSM, levando a uma cobertura de todo o território com este padrão. Com a afirmação da Cingular sobre a adoção do GSM como evolução da rede de 2G, espera-se que o padrão europeu deva dominar os investimentos no ano de 2003. Enquanto isso, o D-AMPS deve rapidamente diminuir o peso neste mercado e os investimentos nesta tecnologia não devem se estender além do ano de 2002. Por outro lado, a expansão do CDMA deve ocorrer de modo mais modesto, devendo decrescer moderadamente a partir deste mesmo ano.

Os investimentos significativos em W-CDMA e cdma2000 devem ocorrer ao longo de 2003 e 2004, ou seja, dois a três anos depois que ocorrerem na Europa, Japão e Coréia. A mais importante determinação em se compartilhar o W-CDMA e o cdma2000 cabe a Verizon, a maior operadora mundial de CDMA com 30 milhões de assinantes. Assim que adquirido o espectro adicional através de leilão, acredita-se que as chances em se escolher o W-CDMA seja bem maior, devido à participação da Vodafone em seu capital (45%). Independente do resultado das definições quanto a adoção da tecnologia de evolução para a 3G, o mercado norte americano possivelmente deverá experimentar

113

taxas de crescimento que deverão dobrar até 2005, atingindo US$ 24-25 bilhões, correspondendo a uma taxa média de crescimento de usuários de 13%. A tabela 6.9 apresenta os investimentos por tecnologia, do mercado norte americano, excluindo os investimentos em IDEN (Integrated Digital Exchange Network); a figura 6.8 ilustra o crescimento dos investimentos.

Mercado de Sistemas Móveis na América do Norte (bilhões US$)* Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 0,8 0,4 0,2 0,1 0,1 0 0 0 D-AMPS 1,9 2,5 3,5 2,4 1,8 1,2 0,6 0,3 CDMA 2,6 3,3 4,3 3,9 3,8 3,3 2,5 1,8 GSM 0,7 1,0 1,3 1,6 3,2 4,9 6,4 6,7 3G 0 0 0 0 0,3 1,2 2,9 5,5 Total 6,0 7,2 9,3 8,0 9,2 10,7 12,5 14,4 Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,1 D-AMPS -2,1 CDMA -2,1 GSM 5,2 3G 5,5 Total 6,5

* Excluindo IDEN. Tabela 6.9: Mercado norte americano – segmentação por tecnologia. [35]

012345678

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s U

S$)*

Analógico D-AMPS CDMA GSM 3G

*Excluindo IDEN

Figura 6.8: Mercado norte americano – segmentação por tecnologia. [35]

114

6.4.2 AMÉRICA LATINA

Uma vez superada a crise econômica, a América Latina, impulsionada pelas demandas do Brasil e do México, representará uma das regiões mais atrativas para os fabricantes na próxima década. As regras em favor do GSM (1800 MHz) e os efeitos já conhecidos dos anúncios da AT&T e da Cingular na mudança de tecnologia, devem transferir o equilíbrio do poder econômico novamente aos europeus, ganhando mercado em detrimento do bloco TDMA/CDMAone. [35]

Os países latino-americanos formam, uma das regiões de maior interesse para as indústrias de telecomunicações. Com aproximadamente 600 milhões de habitantes e uma penetração das comunicações móveis de apenas 12%, a América Latina oferece grande potencial de crescimento ao longo dos próximos anos. Após a desordem econômica e política na Argentina, que acabou se estendendo e contaminado estes mercados, não deve demorar muito para que a América Latina retome os níveis de expansão do setor na ordem de 20 a 25 %. Individualmente, Brasil e México, asseguram o privilégio de possuir 30 e 20 milhões de assinantes [35], respectivamente, e um potencial de crescimento incrível ao longo da próxima década.

As alterações tecnológicas estão bem encaminhadas. Seguindo as regras do governo brasileiro, em favor do espectro de 1800 MHz para as novas licenças, atualmente o GSM ganha espaço no mercado brasileiro. Após apenas um ano e meio da venda das licenças, no segundo semestre de 2002, o serviço GSM já alcança uma cobertura parcial, envolvendo as principais metrópoles, através das operadoras Oi (grupo Telemar) e Telecom Italia.

O anúncio da AT&T sobre a adoção do GSM ecoou sobre todo o continente. Duas operadoras devem seguir este mesmo caminho, a Telcel do México e a Telecom Personal da Argentina. Atraídas pela grande disponibilidade de equipamentos a preços competitivos e roaming global, outras operadoras ainda devem seguir o mesmo caminho. Como conseqüência, o D-AMPS deve ter vida curta, e a batalha entre o GSM/EDGE/W-CDMA e CDMAone/cdma2000 deve permanecer por muito tempo.

A previsão é de que o GSM ganhe gradualmente espaço com investimentos acelerados no ano de 2003, enquanto o CDMAone ainda deva continuar a consumir investimentos, principalmente fora do Brasil.

Assim como na América do Norte, o D-AMPS deve dar espaço aos investimentos do GSM nos próximos anos. Redes de 3G construídas inicialmente com W-CDMA e cdma2000, com pequenas contribuições do EDGE, deverão paralelamente seguir a

115

trajetória norte americana, porém com atraso de aproximadamente um ano, com o grande salto esperado para 2005. Somando todas as tecnologias, o mercado de sistemas móveis na América Latina deve mais do que dobrar, dos atuais US$ 5,5 bilhões em 2002 para mais de US$ 22,0 bilhões em 2005. Como o GSM e as tecnologias de 3G oferecem boas perspectivas de crescimento, os fabricantes europeus deverão sair na frente entre 2002 e 2005. A tabela 6.10 apresenta os investimentos por tecnologia do mercado latino americano e a figura 6.9 ilustra o crescimento dos investimentos.

Mercado de Sistemas Móveis na América Latina (bilhões US$)* Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 0,9 0,5 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 D-AMPS 1,8 2,8 3,5 2,9 1,7 1,9 1,4 0,8 CDMA 0,9 1,6 2,5 3,4 2,2 2,5 2,5 2,2 GSM 0,1 0,2 0,3 0,7 1,5 2,6 3,9 4,0 3G 0 0 0 0 0 0,5 1,6 4,2 Total 3,7 5,1 6,6 7,2 5,5 7,6 9,5 11,3 Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,1 D-AMPS -2,1 CDMA -1,2 GSM 3,3 3G 4,2 Total 4,1

* Excluindo IDEN. Tabela 6.10: Mercado latino americano – segmentação por tecnologia. [35]

0

1

2

3

4

5

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s U

S$)*


* Excluindo IDEN.

Figura 6.9: Mercado latino americano – segmentação por tecnologia. [35]

116

6.4.3 EUROPA OCIDENTAL

As operadoras da Europa ajustaram os recursos físicos e financeiros de forma a retardar o desenvolvimento do W-CDMA; os investimentos em GSM estão próximos da saturação. Até mesmo as operadoras líderes de mercado estão preferindo preservar o caixa, retendo os investimentos e explorando todo o potencial das redes instaladas. As previsões dos investimentos em sistemas móveis indicam uma retomada em 2003, com uma taxa de crescimento médio de 60 a 65% até 2005 quando o segmento W-CDMA sozinho deverá apresentar valores de vendas em torno de US$ 12,0 bilhões.

Nos próximos cinco anos, a Europa deve atravessar a mais dramática transformação desde o início dos anos 90, quando os sistemas analógicos NMT e TACS foram substituídos pelo GSM. Apesar das similaridades, entre a o processo de transição da 2G para 3G, em relação ao ocorrido na transição da primeira geração para a 2G, como a unanimidade por de trás da padronização e sua penetração mundial, existem diversas e cruciais diferenças.

Inicialmente, o ritmo da transição foi radicalmente acelerado, com nada menos do que sessenta novas redes implantadas e projetadas para serem comercializadas entre 2002 e 2003. Como comparação, o ritmo do GSM, lançado há dez anos, cresceu com uma média de dez redes ativas por ano. Apesar da demanda ter se mostrado maior, o retorno deverá vir não do atendimento agregado da demanda, mas da capacidade dos fabricantes em entregar seus produtos em quantidades e de acordo com as especificações.

Os fornecedores estão buscando formas de partilhar os custos de licenças da 3G; que apenas na Europa deve atingir US$ 150 bilhões. A infraestrutura móvel deverá alcançar outros US$ 150 bilhões ao longo dos próximos sete anos. Esta situação, exacerbada pelas condições adversas do mercado de capitais no quarto bimestre de 2000 e que durou todo o ano de 2001, aumentou a importância dos sistemas de pagamentos provisionados. Isto abriu espaço para novas oportunidades aos fornecedores que decidiram assumir os riscos de crédito para conquistá-las. Porém, a euforia deve acabar, simplesmente porque os balanços das empresas fabricantes não suportam mais do que uma fração da demanda das operadoras, e o crédito do setor atravessa um período de pouca liquidez. [35]

Como em toda a fase de transição, o mercado deverá enfrentar um congelamento nos investimentos da fase anterior, especialmente pela redução nas disponibilidades de recursos. Em face aos grandes requerimentos de investimentos e o enorme desafio

117

logístico em se cobrir toda a Europa com milhares de ERB, os investimentos em GSM deverão reduzir drasticamente antes do previsto.

Os investimentos deverão atingir US$ 12 a 13 bilhões por ano em 2005. As projeções indicam um crescimento médio nos investimentos de 13% por ano durante os próximos quatro anos, trazendo em torno de US$ 20 bilhões em 2005; de 60% a 65% acima das estimativas até o ano passado. A mudança nos investimentos do GSM para uma situação mais competitiva e onerosa com o W-CDMA, inevitavelmente deverá produzir impactos negativos na cadeia dos fornecedores a médio prazo.

Mesmo com a redução de 20% nos investimentos em GSM no ano de 2001, os recursos deverão ser alocados na infraestrutura de W-CDMA. Apesar de tudo, espera-se que o ano de 2002 encerre com uma redução mais moderada, em torno de 5% a10%. No ano de 2004, os investimentos em 3G na região devem somar em torno de US$ 8 a 9 bilhões por ano, igualando ao GSM. No período, os investimentos em GSM deverão reduzir a US$ 4,5 bilhões (-38%); a 3G deve saltar para nada menos do que US$ 12 bilhões em 2005, representando 30% do mercado global de 3G, atrás apenas da Ásia. A tabela 6.11 apresenta os números referentes ao mercado europeu.

Mercado de Sistemas Móveis na Europa (bilhões US$)* Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0 0 GSM 9,2 11,3 14,2 12,0 9,6 8,9 7,8 7,5 3G 0,0 0,0 0,0 0,1 2,9 5,5 9,3 12,3 Total 9,5 11,6 14,4 12,2 12,6 14,5 17,1 19,8 Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,1 GSM -4,5 3G 12,2 Total 7,6

* Excluindo IDEN. Tabela 6.11: Mercado europeu – segmentação por tecnologia. [35]

A figura 6.10 apresenta a evolução dos investimentos e a alteração no perfil dos investimentos em 3G, que a partir de 2002 passa a apresentar crescimento mais intenso.

118

02468

10121416

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s U

S$)*

GSM 3G

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s U

S$)*

GSM 3G

* Excluindo IDEN.

Figura 6.10: Investimentos no mercado europeu – segmentação por tecnologia. [35]

6.4.5 ÁSIA

A natureza tão variada da Ásia requer uma análise de forma separada em sub-regiões, notavelmente a China, Japão e Coréia. Enquanto o GSM e o W-CDMA devoraram grande fatia do mercado das operadoras, a influência de outras tecnologias, como o CDMAone, o cdma2000 e o TD-SCDMA estão longe de serem negligenciadas. A previsão é de que a Ásia se torne a maior região da 3G, com investimentos que devem alcançar patamares de US$ 14 a 15 bilhões em 2005.

119

De todas as regiões, a Ásia constitui uma das mais importantes no momento. Tudo devido a sua grande população, mais de 3 bilhões de habitantes e uma penetração dos serviços da ordem de apenas 15%, aliada à ausência de boas condições de infraestrutura. Grandes disparidades são percebidas ao longo do continente.

Países com Japão, Coréia, Taiwan, Singapura, Hong Kong e Austrália já operam como uma das mais avançadas redes de telecomunicações. No outro extremo, países como a Índia, com uma nação gigantesca de mais de 1 bilhão de habitantes, encontra dificuldades em disseminar o conceito da telefonia móvel celular. Muito disto, pode ser atribuído a questões burocráticas e culturais. Apesar se tudo, no meio de uma grande competição, a retomada na aceleração aponta para estimativas de mais de 50 milhões de assinantes para 2005. A China por sua vez, continua com uma taxa de crescimento incrível, e comemora o ingresso de 5 milhões de novos assinantes a cada mês, a maioria em redes GSM! O mercado chinês deve estar atualmente em 140 milhões de assinantes, representando nada menos do que 15% do total de usuários globais ou 25% dos assinantes GSM do mundo todo. É um tributo para os benefícios gerados pelas comunicações móveis que o país mais populoso, apesar das desvantagens sociais que isso acarreta, tem se tornado ao longo da última década o maior mercado de celulares do mundo. [35]

A saturação de mercados na Ásia, não deverá deixar de atrair investimentos massivos ao longo dos próximos anos, principalmente em função da implantação das redes de 3G. Como epicentro do desenvolvimento, o Japão tornou-se a linha de frente em tecnologia de 3G, com o lançamento comercial da NTT DoCoMo no dia 1º de outubro de 2001, seguido pela Japan Telecom em 2002. A Coréia recentemente sinalizou um desenvolvimento mais cuidadoso, devendo seguir com duas redes W-CDMA e uma cdma2000 em operação pelo ano de 2003 ou 2004. A China, o mais precioso mercado de todos, também não deverá lançar serviços antes de 2004 ou 2005, quando realmente de fato os produtos e serviços deverão estar mais amadurecidos e mais otimizados, já tendo ultrapassado toda a fase de testes.

Devido à importância do Japão e da Coréia na região, a infraestrutura de 3G deverá gerar um grande impacto sobre os investimentos na Ásia. Como resultado espera-se que em 2005 o mercado asiático desponte como o maior mercado de 3G, quando os investimentos agregados em W-CDMA, cdma2000 e TD-SCDMA deverão alcançar US$ 15 bilhões, o equivalente a 35% do mercado global de 3G e 40% dos investimentos totais da região. A tabela 6.12 apresenta as projeções para o mercado asiático e a figura 6.11 o gráfico desta evolução.

120

Mercado de Sistemas Móveis na Ásia (bilhões US$) Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0 D-AMPS 0,4 0,5 0,7 0,5 0,4 0,2 0,2 0,1 CDMA 1,9 2,5 3,5 3,7 4,8 6,2 7,8 7,0 GSM 5,8 7,3 9,7 10,7 11,9 13,5 13,7 13,3 PDC 5,2 5,8 6,6 4,2 3,0 2,0 1,3 0,5 3G 0,0 0,0 0,0 1,0 1,6 3,5 6,7 14,3 Total 13,8 16,5 20,8 20,4 21,9 25,5 29,8 35,2 Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,3 D-AMPS -0,4 CDMA 3,3 GSM 2,6 PDC -3,7 3G 13,3 Total 14,8

Tabela 6.12: Mercado asiático – segmentação por tecnologia. [35]

0

5

10

15

20

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

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S$)*

Analógico D-AMPS CDMA GSM 3G PDC

Figura 6.11: Investimentos no mercado asiático – segmentação por tecnologia. [35]

CHINA

A nação mais populosa do mundo deverá continuar a investir maciçamente na expansão e melhoria da infraestrutura existente. O potencial de crescimento sustentável é inquestionável. Com uma penetração não muito superior a 10%, o país poderia expandir

121

com um índice de 60 milhões de usuários por ano, a uma taxa de 5 milhões de novos assinantes todo mês, até atingir uma penetração de mercado de 30%. Do montante dos investimentos em tecnologia móvel, estima-se que 85% tenha sido destinado ao GSM, sendo uma menor, porém crescente fatia em CDMAone. Entretanto, a China já atingiu a marca de 20% dos investimentos globais em infraestrutura GSM, tornando-se um importante mercado na óptica dos fabricantes.

Estimativas apontam crescimento nas vendas dos fabricantes da ordem de 77%, atingindo US$ 2,66 bilhões em 2000 e apontando a uma ambiciosa marca de US$ 5,0 bilhões para 2002. Os ventos sopram a favor do fortalecimento do mercado interno, com uma presença maciça de fabricantes locais. Prova disto foi o endosso do governo chinês à tecnologia de 3G desenvolvida no país, o TD-SCDMA.

JAPÃO

A segunda maior economia do mundo chamou atenção mundial com o início do lançamento dos serviços de 3G, isso em 2001. O Japão deve constituir o grande laboratório global das duas maiores plataformas tecnológicas de 3G. Duas operadoras optaram pelo W-CDMA (NTT DoCoMo e Japan Telecom) e uma evoluiu a rede CDMAone ao cdma2000 (DDI).

A NTT DoCoMo, após implantar a nova rede, experimentou taxas práticas de transmissão bem menores das esperadas (384 Kbps para aplicações em ambiente externo e de 2 Mbps para ambientes internos). Um dos elementos mais críticos, a cobertura, limitou-se inicialmente a algumas metrópoles, com uma área de cobertura que atingia efetivamente 22% da população. Em 2002, com a extensão da cobertura a outros grandes centros, este índice deverá atingir 60%. [35]

A disputa por usuários de 3G cresceu muito durante o ano de 2002 quando a Japan Telecom, controlada atualmente em sua maior parte pela Vodafone, entrou na briga pelo mercado lançando sua rede W-CDMA. É importante ressaltar que as redes implantadas são de diferentes fabricantes. Logo após, outra operadora, a KDD, conhecida previamente como DDI/IDO, anunciou a evolução de sua rede CDMAone para o cdma200 1xRTT; a implantação completa é esperada entre os anos de 2003 e 2004.

O dispêndio de capital para acomodar capacidade, cobertura e qualidade de serviço não será pequeno. A NTT DoCoMo pretende investir o equivalente a US$ 9 bilhões na implantação de sua rede W-CDMA até o final de 2003. A taxa média dos investimentos

122

deve ser de US$ 3,6 bilhões ao ano (US$ 300 mil por mês). Deste montante, 40% deve ser destinado às obras civis, deixando um orçamento de US$ 5,4 bilhões para ser consumido em equipamentos de operação. Estes números não contemplam os investimentos em marketing, número raramente revelado pelas operadoras.

Estes números apontam para uma média de investimento por usuário da ordem de US$ 375,00 por assinante, um patamar muito acima dos US$ 150,00 ocorrido na 2G, refletindo assim a necessidade por células mais densas. Isto deve levar as operadoras a concentrarem os investimentos em regiões metropolitanas onde a demanda é maior e a recuperação do capital investido deva ocorrer com maior velocidade.

CORÉIA

O mercado coreano apresenta-se como o mercado de maior batalha em termos de tecnologia. Tratada como uma região isolada, com custos de equipamentos mais elevados e deficiência no roaming internacional. Entretanto SK Telecom e a Korea Telecom, anunciaram a preferência pelo W-CDMA durante as rodadas de negociação dos padrões. Em oposição a estas operadoras, a indústria local, fortemente estabelecida nos domínios do cdma2000, defende que o país deva favoreça os produtos internos.

Após muito lobby em torno destas questões, o governo atendeu os pedidos locais, firmando o compromisso de que ao menos uma operadora adote o cdma2000, competindo assim com o W-CDMA da SK Telecom e da Korea Telecom.

6.4.6 RESTANTE DO MUNDO

Os demais países do mundo, compostos pela Europa Central e Oriental (incluindo Rússia), o Oriente Médio e África, fazem parte do crescimento marginal do mercado global. Porém este mercado apresenta-se com dimensões semelhantes ao mercado norte americano, com investimentos que devem consumir em 2002 US$ 7,0 bilhões e devem alcançar nada menos do que US$ 14,0 bilhões em 2005. Os investimentos

123

devem ser basicamente dominados por GSM e W-CDMA, alcançando patamares da or4dem de 80%.

Apesar de estarem marginalizados na discussão, estes países juntos somam uma população que os fabricantes não tem como ignorar. Rússia, Turquia, Arábia Saudita e África do Sul são apenas alguns exemplos de países, que já assumiram posição no pelotão de frente. Apesar da desvalorização local e das altas tarifas, o mercado turco permanece em estado de forte agitação. Na Arábia Saudita, fabricantes anunciaram contratos da ordem de US$ 1,0 bilhão para acelerar a implantação de redes GSM.

Acredita-se que o ano de 2002 encerre com uma movimentação de US$ 7,0 bilhões, pouco acima dos patamares de 2000. A segmentação do mercado ocorre com uma participação de 70% em sistemas GSM, 10% em CDMAone, pouco menos de 5% em D-AMPS e algum residual de tecnologia analógica. O sistema GSM deverá permanecer como a tecnologia dominante até o início das mudanças para o W-CDMA, previstas para ocorrerem em 2004.

Ao final do período de previsão, os investimentos em 3G devem alcançar patamares de US$ 4,0 bilhões, a sua grande maioria em W-CDMA. Paralelamente, o CDMAone deverá puxar recursos da ordem de US$ 700 milhões por ano. Os sistemas GSM deverão apresentar crescimentos de assinantes e redes até 2005, quando os investimentos em infraestrutura devem alcançar US$ 14,0 bilhões, um crescimento médio de assinantes de 18%. A tabela 6.13 apresenta a evolução destes países em termos de investimentos e a figura 6.12 ilustra de forma gráfica estas projeções.

Mercado de Sistemas Móveis no Restante do Mundo (bilhões US$) Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 0,4 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 D-AMPS 0,2 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 CDMA 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,7 0,7 GSM 3,8 4,5 5,6 5,9 6,3 7,8 8,7 9,0 3G 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,4 1,8 3,8 Total 4,6 5,4 6,6 6,8 7,1 9,1 11,4 13,7 Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,1 D-AMPS -0,1 CDMA 0,2 GSM 3,1 3G 3,8 Total 6,9

* Excluindo IDEN. Tabela 6.13: Mercado do restante do mundo – segmentação por tecnologia. [35]

124

0

2

4

6

8

10

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

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s U

S$)*


* Excluindo IDEN.

Figura 6.12: Investimentos no restante do mundo – segmentação por tecnologia.[35]

6.4.7 O MUNDO

Das tecnologias existentes de 2G, o GSM deve continuar a ganhar peso com uma participação mundial de 65%, devendo alcançar 80% até o ano de 2005. O W-CDMA está crescendo como alternativa às operadoras em todos os continentes, com presença marcante nos mercados da Europa, Japão, China, EUA, Coréia garantida até 2005. Após o W-CDMA consumir de 75% a 80% dos investimentos em equipamentos, o cdma2000 deve vir com aproximadamente 10% e o TD-SCDMA com 5%, com uma proporção bem reduzida do EDGE.

Como figura mundial o GSM e o CDMAone são as únicas tecnologias de 2G que devem ainda crescer até 2005. O D-AMPS e o PDC devem rapidamente deixar de atrair investimentos como conseqüência dos anúncios das americanas AT&T e Cingular assim como os planos ambiciosos do Japão em relação à 3G. Ao final do período de previsão, os investimentos em GSM devem alcançar US$ 40 a 41 bilhões, 30% maior em relação ao ano de 2000; deverá ser quatro vezes o volume dos investimentos em CDMAone com US$ 11 a 12 bilhões.

Os investimentos em 3G, devem acelerar de 2005 em diante. Após as ERB se tornarem disponíveis em larga escala, isto entre 2003 e 2004, o crescimento deve ser exponencial. Em contra partida os investimentos em 2G devem ter comportamento

125

inverso, devido à nova alocação destes recursos. Como resultado nas previsões de crescimento do retorno aos fabricantes, a participação de 3G devem alcançar 9% em 2002, 16% em 2003 e entre 40% e 45% em 2005. A grande incerteza para estas projeções é relativa a aceitação da 3G e a velocidade do retorno por parte das operadoras. A tabela 6.15 e figura 6.13 apresentam os números para o mercado global.

Crescimento do Retorno em Sistemas Móveis Globais (bilhões, US$) Geração 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2G 34,7 43,9 56,4 52,6 50,9 55,9 57,7 54,1 3G 0,0 0,0 0,0 1,1 4,8 11,1 22,3 40,1 3G (%) 0% 0% 0% 2% 9% 16% 28% 42% Total 37,6 45,8 57,7 54,6 56,3 67,4 80,3 94,4

Tabela 6.14: Crescimento global por segmento. [35]

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s,

US$

)*


0

10

20

30

40

50

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005Inve

stim

ento

s (b

ilhõe

s U

S$)*


Figura 6.13: Distribuição global – segmentação por tecnologia. [35]

126

Mercado de Sistemas Móveis Global (bilhões US$) Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 2,9 1,9 1,3 0,9 0,6 0,4 0,3 0,2 D-AMPS 4,3 6,1 8,0 6,0 4,0 3,4 2,3 1,3 CDMA 5,6 7,7 10,7 11,5 11,4 12,7 13,5 11,7 GSM 19,6 24,3 31,1 30,9 32,5 37,8 40,6 40,6 PDC 5,2 5,8 6,6 4,2 3,0 2,0 1,3 0,5 3G 0,0 0,0 0,0 1,1 4,8 11,1 22,3 40,1 Total 37,6 45,8 57,7 54,6 56,3 67,4 80,3 94,4

Crescimento no Retorno de Sistemas Móveis Global por Tecnologia Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico -41% -34% -32% -31% -33% -33% -25% -33% D-AMPS 39% 42% 31% -25% -34% -15% -33% -44% CDMA 44% 38% 39% 7% 0% 11% 6% -13% GSM 33% 24% 28% -1% 5% 16% 7% 0% PDC -2% 12% 14% -36% -29% -33% -35% -62% 3G 336% 131% 101% 80% Total 17% 22% 26% -5% 3% 20% 19% 18% Investimentos em Tecnologia Padrão Crescimento nos Investimentos (bilhões US$), 2001 a 2005 Analógico -0,7 D-AMPS -4,7 CDMA 0,3 GSM 9,7 PDC -3,7 3G 39,0 Total 39,8 Distribuição do Mercado de Sistemas Móveis Global por Tecnologia Padrão 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Analógico 8% 4% 2% 2% 1% 1% 0% 0% D-AMPS 11% 13% 14% 11% 7% 5% 3% 1% CDMA 15% 17% 19% 21% 20% 19% 17% 12% GSM 52% 53% 54% 57% 58% 56% 51% 43% PDC 14% 13% 11% 8% 5% 3% 2% 1% 3G 0% 0% 0% 2% 9% 16% 28% 42% Total 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

Tabela 6.15: Investimentos globais – segmentação por tecnologia. [35]

127

6.5 O PAPEL DO ASSINANTE

O número de aparelhos celulares ativos deve dobrar de 2002 até a metade da década. A Ásia figura como a região mais importante no contexto mundial do mercado de celulares, após adicionar metade das novas assinaturas dos próximos quatro anos e finalizar o período com mais de 40% dos usuários globais. A tabela 6.16 e as figuras 6.14 e 6.15 apresentam a evolução regional no número de usuários.

Evolução de Assinantes de Serviços Móveis

0

200

400

600

800

1000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Ass

inan

tes

(milh

ões)

Europa Ocidental Restante do Mundo América do NorteAmérica Latina Ásia

Crescimento Líquido de Assinantes

020406080

100120140

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Ass

inan

tes

(milh

ões)


Figura 6.14: Crescimento no número de usuários. [35]

128

Assinantes de Sistemas Móveis (milhões) Região 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Europa Ocidental 144 243 283 315 340 358 370 Restante do Mundo 52 72 101 135 175 220 265 América do Norte 84 116 138 168 195 220 240 América Latina 33 63 85 102 135 178 225 Ásia 145 233 340 455 580 700 815 Total 458 727 947 1.175 1.425 1.676 1.915 Crescimento 52% 59% 30% 24% 21% 18% 14% Crescimento Líquido de Assinaturas de Celulares, 1999 – 2005.

Região 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Europa Ocidental 49 99 40 32 25 18 12 Restante do Mundo 26 20 29 34 40 45 45 América do Norte 23 32 22 30 27 25 20 América Latina 16 30 22 17 33 43 47 Ásia 42 88 107 115 125 120 115 Total 156 269 220 228 250 251 239 População por Mercado Regional, 1999 – 2005.

Região 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Europa Ocidental 383 388 394 400 406 412 418 Restante do Mundo 1.281 1.320 1.359 1.400 1.442 1.485 1.530 América do Norte 287 293 299 305 311 317 324 América Latina 558 575 592 610 628 647 667 Ásia 3.250 3.331 3.415 3.500 3.588 3.677 3.769 Total 5.759 5.907 6.059 6.215 6.375 6.539 6.707 Penetração do Mercado de Celulares, 1999 – 2005.

Região 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Europa Ocidental 38% 63% 72% 79% 84% 87% 88% Restante do Mundo 4% 5% 7% 10% 12% 15% 17% América do Norte 29% 40% 46% 55% 63% 69% 74% América Latina 6% 11% 14% 17% 21% 28% 34% Ásia 4% 7% 10% 13% 16% 19% 22% Total 8% 12% 16% 19% 22% 26% 29% Crescimento da Penetração no Mercado de Celulares, 1999 – 2005.

Região 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Europa Ocidental 12% 25% 9% 7% 5% 3% 2% Restante do Mundo 2% 1% 2% 2% 2% 3% 3% América do Norte 8% 10% 7% 9% 8% 7% 5% América Latina 3% 5% 3% 2% 5% 6% 6% Ásia 1% 3% 3% 3% 3% 3% 3% Total 3% 4% 3% 3% 3% 3% 3%

Tabela 6.16: Crescimento de usuários – segmentação regional. [35]

129

Penetração do Mercado de Celulares

0%

20%

40%

60%

80%

100%

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Pene

traç

ão (%

)


Figura 6.15: Penetração de aparelhos celulares. [35]

A análise anterior permite estabelecer um razão entre o crescimento do número de assinantes e o crescimento da população. Quanto mais o índice se aproximar da unidade, significa que mais próxima será a relação, e o percentual de penetração do mercado estará com pequeno crescimento, ou seja, o crescimento de assinantes cresce pouco acima da população. Em uma análise mais crítica, o índice deveria ser calculado sobre a população economicamente ativa. Índice muito maior que a unidade indicará que o crescimento do número de usuários é bem maior em relação à população. Isto é apresentado na figura 6.16. Na América Latina é possível, através do gráfico, visualizar o efeito das crises econômicas entre os anos de 2001 e 2002.

Relação entre o Crescimento de Assinantes e o Crescimento da População

1,00

1,15

1,30

1,45

1,60

1,75

1,90

2000 2001 2002 2003 2004 2005Europa Ocidental Restante do Mundo América do América Latina Ásia

Figura 6.16: Razão entre os crescimentos de assinantes e populacional.

130

6.6 MOTIVOS DOS INVESTIMENTOS EM 3G

A revolução da Internet está sem dúvida repercutindo sobre a comunidade das comunicações móveis. Sem suporte aos serviços da rede mundial de computadores, a rede móvel provavelmente deixaria de ser atrativa em relação à rede de serviços fixa, restringindo-se apenas às comunicações de voz. Como resultado, o congestionamento deve acompanhar os ambiciosos planos de expansão e de largura de banda para a 3G. Como já era de se esperar, e demonstrado pelas experiências comerciais iniciais, a taxa prática de transmissão deverá ficar entre 100 Kbps e 200 Kbps, ou seja, um décimo do esperado.

Após algum período de estabilização, o crescimento dos sistemas móveis foi fortemente impulsionado pela explosão da transmissão de dados. O sucesso do SMS, em particular no mundo dos negócios e no público jovem, é um indicativo. Assim como deverá ser a área de e-mail pessoal e corporativo, a esperada Internet móvel e as transações eletrônicas. Assim, as redes estão se adaptando para acomodar flutuações, assimétricas e variação de velocidade. A inevitável mudança para uma arquitetura centrada em dados é a maior razão em torno da unanimidade do CDMA como interface de rádio no futuro.

A expansão no tráfego através dos serviços de voz é a maior preocupação das operadoras nas áreas metropolitanas. Enquanto a adoção de tecnologias como picocélulas, codificadores de voz adaptativos de múltiplas taxas e os novos algoritmos de rádio podem aliviar esta preocupação, nenhuma delas se apresenta como solução a longo prazo.

O crescimento e as estratégias do setor de telecomunicações, obviamente dependem dos programas governamentais, pois estes serviços são regulamentados pelos governos, e considerados estratégicos do ponto de vista da soberania de cada país. Isto influi de forma direta, particularmente nos campos de Internet e dos serviços móveis, pois constituem os pilares de sustentação do crescimento das tecnologias no futuro.

A competição tecnológica forçou a uma competição agitada, ao menos nos últimos anos, quando as operadoras aspiraram a maiores de fatia de mercado, maximizando suas ações de marketing. Quanto maior o impacto nas oportunidades de negócios no futuro, maior será a disputa. Após um período passado de crescimentos incríveis, o setor certamente deverá limitar os investimentos. Os líderes de mercado deverão procurar proteger suas posições, acelerando o tempo de capitalização do mercado em sua base de equipamentos já instalada. [35]

131

6.7 SENTIMENTOS EM RELAÇÃO AOS INVESTIMENTOS

O mercado de telefonia móvel tem meramente refletido os ciclos econômicos, que atualmente retêm os fluxos de capitais e os planos de investimentos em infra-estrutura das operadoras. Com o comportamento dos executivos fortemente influenciado pelas prioridades a curto prazo dos acionistas, o atual momento é de uma retomada no crescimento, uma vez que a economia mundial ainda encontra-se desacelerada.

O aprendizado dos anos anteriores, onde os investimentos em busca de crescimento foram enormes, remete a questões importantes sobre a racionalidade das decisões naquele dado momento. Mas o mercado absorveu algumas lições da euforia dos investimentos entre os anos de 1999 e 2000:

• Todo projeto, não importa o quão excitante sejam suas perspectivas de crescimento, torna-se perigosamente arriscado e com maiores probabilidades de perdas, caso atrai-a muito capital;

• Os cases de negócios devem ser realizados sobre valores reais de situações competitivas, e com igual importância, os planos de negócios devem ter flexibilidade, de modo a possibilitar ajustes que reflitam as mudanças nas condições de oferta e demanda;

• O comportamento dos executivos é fortemente afetado pelos caprichos e pelos padrões de equilíbrio e compromissos do mercado. Enquanto os investidores recompensarem crescimentos sem muita preocupação com os riscos, as operadoras naturalmente explorarão o mercado financeiro como forma de favorecer o potencial de seus negócios, fortalecendo suas aquisições de moeda e estabelecendo novas formas de remuneração sem o envolvimento de capital;

• As telecomunicações são parte integral da economia mundial, tornando-as sensíveis às flutuações das atividades dos negócios globais. Na maioria dos mercados as operadoras sabem como agir para garantir os interesses de curto prazo dos acionistas.

A figura 6.16 apresenta o modelo do pêndulo para os ciclos econômicos, representado no contexto das telecomunicações.

132

Figura 6.17: Representação do ciclo econômico do setor. [35]

Conforme ocorrido na economia mundial, o setor de telefonia móvel celular se rendeu à desaceleração, através de uma pequena retração do setor, em contraste aos crescimentos de 20% a 25% esperados no ano de 2001. Este momento de reversão nas perspectivas de crescimento a longo prazo pegou até mesmo os observadores de surpresa.

Perturbados pelas constantes e dramáticas variações nas expectativas do mercado, a percepção quanto a próxima geração permanece, sugerindo que:

• Fornecedores e operadoras passem por períodos de sintonia fina e otimização das redes em operação;

• Implementação em escala massiva de redes 3G a partir de meados de 2003; • Comercialização viável de serviços será introduzida em 2004/2005; • Qualidade de voz em redes de 3G será semelhantes à de 2G apenas em

2006/2007; • Fornecedores alcançarão o ponto de equilíbrio em torno de 2004.

Apesar da extensão da recessão econômica mundial até os dias atuais, estimativas apontam que os investimentos globais em infraestrutura para a 3G alcançarão os níveis atuais da 2G, US$ 55 bilhões, pelo ano de 2006.

As operadoras deverão concentrar seus recursos dec forma a oferecerem cobertura satisfatória em um primeiro momento de desenvolvimento, para depois atentarem à expansão da capacidade em função das condições crescentes de tráfego. Portanto,

133

inicialmente, o raio efetivo de uma célula 3G deverá ser semelhante aos atuais da 2G, poucos kilometros em média, e gradativamente encolher ao longo do tempo, especialmente em regiões de grande concentração populacional, conforme apresenta a figura 6.17.

Figura 6.18: Implantação de sistemas de 3G – fase de cobertura e de expansão na capacidade. [35]

134

7. DEFINIÇÕES E ANÁLISE DOS SERVIÇOS DE 3G

7.1 ACESSO A INTERNET MÓVEL – PESSOAL

O serviço de Internet móvel, basicamente repassa a Internet fixa para um ambiente móvel, oferecendo uma alternativa como forma de acesso. O grande alvo deste segmento é o usuário de Internet com acesso fixo.

Oferecendo acesso móvel, os provedores de serviço 3G estarão adotando uma abordagem focada em acesso. Com o objetivo de possibilitar a navegação móvel, eles proverão o acesso de seus usuários a outros operadores e parceiros de portais fixos e móveis. O modelo de negócios do acesso móvel é ilustrado na figura 7.1.

Figura 7.1: Diagrama do serviço de acesso móvel à Internet. [33]

Segundo esta abordagem, o serviço de Internet móvel é definido como:

• Acesso móvel à Internet;

• Tarifação individual;

• Propósitos primários de acesso doméstico, negócios pessoais e recreativos.

135

FATORES DE HABILITAÇÃO

O acesso móvel foca em uma base crescente de usuários de Internet fixa. Porém, as tarifas para acesso fixo, pequenas ou gratuitas, restringirão qualquer bonificação às tarifas móveis. A expectativa dos consumidores será por serviços e tarifas comparáveis ao universo de acesso fixo.

Enquanto o acesso móvel não puder competir com o acesso fixo devido às limitações dos aparelhos móveis e da largura de banda para o acesso, é esperado que o acesso móvel apenas se torne possível com o advento dos aparelhos tipo “Internet de mão”, em torno de 2005. O acesso e a navegação através de laptops e PDA atualmente é possível. É esperado como a grande alavanca do mercado de terminais a implementação de gráficos detalhados, operações de sistemas html em ambiente móvel.

Alguns usuários da rede fixa estarão preparados para aceitar uma redução na qualidade nas experiências móveis ou em ambientes com mobilidade. A Internet já está envolvida com a crescente utilização de som, multimídia, plug-in e com o advento da conectividade ponto a ponto. A Internet em 2005 pode ser muito diferente do que é hoje. Os aparelhos necessitarão suportar todos as funcionalidades atuais e futuras, oferecendo toda a experiência vivida em Internet fixa, porém com mobilidade, caso contrário a aceitação por parte dos usuários ocorrerá com extrema dificuldade.

IMPLICAÇÕES

Uma otimista previsão aponta que, em 2004, existirão mais aparelhos móveis do que PC acessando a Internet [33]. Muitos acreditam que a própria popularidade do acesso móvel irá acelerar o crescimento da própria Internet. Porém, é necessária uma importante distinção entre serviços de acesso móvel banda larga, ou aparelhos sem fio em LAN e aparelhos móveis em redes de larga cobertura. A ênfase no termo navegação móvel de Internet, reflete a perspectiva dos usuários nos serviços 3G como sistemas sem fio de altas taxas.

O acesso móvel em qualquer ambiente não é esperado como dominante na utilização dos usuários. Acesso de rede fixa com banda larga sempre será um importante ponto da Internet. Os serviços de 3G irão substituir alguns acessos de alta velocidade, porém

136

nunca será um substituto completo. Entretanto, a 3G será uma poderosa ferramenta no desenvolvimento de terminais com capacidade de navegação completa.

O simples acesso, por si só, não será capaz de habilitar o desenvolvimento da Internet. Os serviços de e-mail e navegação são poderosos atributos para a mobilidade; provedores de 3G que não ofertarem estes serviços poderão fatalmente estar em grandes desvantagens. Os serviços aumentarão a fidelidade do usuário e o valor aos acionistas. Porém, no ambiente fixo, serviços baseados em IP são incapazes de sustentar o modelo de negócios a longo prazo.

Apenas o acesso móvel, não permite muitas oportunidades de faturamento às operadoras, através da venda de novos serviços aos consumidores. Representa uma pequena margem de lucro e requer economia de escala para se tornar viável.

7.2 SERVIÇO DE MENSAGEM MULTIMÍDIA (CORPORATIVO)

O serviço de mensagem multimídia, MMS (Multimidia Messaging Service), é um serviço de 3G que oferece o envio mensagens multimídias. Estas mensagens não são de natureza tempo real, porém, apresentam capacidade contínua, personalizada em ambiente de rede usuário a usuário, permitindo o envio das mensagens de forma instantânea.

O MMS no setor corporativo inclui mensagens de serviços, tanto entre usuários quanto entre máquinas, contendo ao menos uma componente multimídia (vídeos, gráficos/fotos, áudio, animação), significando mais do que um simples texto ou voz. Estes serviços são ditos corporativos, pois são utilizados com o propósito de realização de negócios, podem ser tarifados tanto pessoalmente (usuários de forma individual) como corporativamente (pacotes dedicado a empresas).

A essência do tráfego das mensagens de negócios será uma composição de texto, voz e gráficos simples, equivalentes a um e-mail. Somente mensagens baseadas em texto são insustentáveis como fonte de retorno exclusiva e adicional.

A unificação das mensagens é um serviço de gerenciamento das comunicações pessoais, que habilita todas as formas de ligação e multimídia a serem guardadas e acessadas de uma central da forma desejada pelo usuário. A unificação das mensagens

137

é controlada pelo usuário, podendo ser utilizada com o propósito de negócios e/ou sociais. A unificação de mensagens é incluída no serviço MMS, porém deve gerar retornos separados (taxa de assinatura e tempo/mensagem) por quatro ou cinco anos, após isso fará parte dos serviços básicos, não representando grande fonte de retorno.

A figura 7.2 mostra a relação de negócios entre os provedores de serviço de 3G e os consumidores. Esta relação ocorre tradicionalmente sem intermediários; o usuário paga diretamente aos provedores pelos serviços de MMS.

Figura 7.2: Diagrama do serviço de mensagem multimídia corporativo. [33]

A comunicação máquina a máquina é uma categoria especial do MMS Corporativo, ilustrada conforme figura 7.3. Este modelo inclui os serviços de telemetria com componentes multimídia. É um serviço tipicamente B2B (Business to Business), gerando valor ao usuário final, porém sem envolvê-lo diretamente na transação. Este tipo de serviço não é uma fonte de retorno tão significante comparado aos demais serviços, porém está incluída na categoria de MMS Corporativo.

Figura 7.3: Diagrama do serviço de mensagem multimídia – comunicação máquina -

máquina.

138


A facilidade de criação de listas de distribuição será um item que irá assegurar os serviços de mensagem multimídia. Estes itens aumentam a fidelidade do cliente.

A capacidade contínua da rede de 3G possibilitará o serviço de forma instantânea. Os usuários corporativos estão acostumados à capacidade de serviços de e-mail instantâneos sobre LAN corporativa. Tal capacidade será apenas uma parte do pacote de negócios, o seu valor virá com o estreitamento do cliente, sua fidelização e a geração de tráfego de mensagens.

A necessidade do usuário em desenvolver e criar conteúdo poderá inicialmente desacelerar o desenvolvimento do serviço, porém será compensado pela criação de banco de dados de gráficos e vídeos. A longo prazo, a funcionalidade de permitir ao usuário criar conteúdo será uma forma de desenvolver o serviço de mensagem multimídia.

IMPLICAÇÕES

A facilidade na utilização será fator chave do MMS Corporativo. A interface do usuário será crítica, particularmente no estabelecimento e manipulação das listas de distribuição.

Questões pertinentes ao serviço de MMS inclui: padronização de gráficos e mensagens; interoperabilidade entre o sistema de mensagens e os mecanismos para manusear mensagens não entregues.

139

7.3 SERVIÇOS BASEADOS EM LOCALIZAÇÃO (CORPORATIVO E PESSOAL)

É um serviço misto, tanto pessoal quanto corporativo; possibilita aos usuários e aos aparelhos localizarem outras pessoas, veículos, serviços ou aparelhos, assim como permitem aos usuários identificar a própria localização ou de um veículo através de seu terminal. Estes serviços incluem:

• O retorno incremental gerado pelo serviço de localização realizado através das assinaturas 3G dos portais de serviços;

• Serviços de telemática; • Dados vendidos a parceiros e terceiros.

Desta forma, quatro conceitos primários de serviços são desenvolvidos: navegação pessoal e serviços de informação; serviços de rastreamento; serviços subsidiados e rastreamento de bens.

NAVEGAÇÃO PESSOAL E SERVIÇOS DE INFORMAÇÃO

Com estes serviços os usuários solicitarão e pagarão pelas informações conforme sua localização. Isto pode incluir consulta a listas telefônicas eletrônica, guias de roteiro, informações de tempo e tráfego de veículos, direções e serviços pessoais de procura. A figura 7.4 ilustra este conceito, apresentando seu modelo de negócios.

Figura 7.4: Serviços baseados em localização – navegação pessoal e informações. [33]

140

SERVIÇOS DE RASTREAMENTO

Este serviço permite o rastreamento contínuo de pessoas e animais. Estes serviços são mais prováveis de serem oferecidos por empresas especializadas lidando diretamente com o usuário final. O retorno dos serviços de telemática será baseado em informações de localização e outros serviços acessados através de portais de automóveis por sistemas veiculares. O modelo de negócios para este segmento é ilustrado na figura 7.5.

Figura 7.5: Serviços baseados em localização – rastreamento. [33]

SERVIÇOS SUBSIDIADOS

São serviços de propaganda, do tipo M-commerce (Marketing Commerce). Estão sendo testados de forma que o usuário final não pague aos provedores diretamente pelo serviço utilizado. O cupom instantâneo é um exemplo; o usuário recebe uma mensagem com avisos de descontos e ofertas especiais de produtos. Os usuários devem registrar-se, permitindo às empresas que realizem o envio de tais mensagens. Outro serviço que poderia se encaixar neste perfil é o de consulta a lista, possibilitando aos usuários encontrarem os fornecedores mais próximos conforme suas necessidades, onde o pagamento pelo serviço seria realizado por anunciantes. A figura 7.6 apresenta esta modelagem.

141

Figura 7.6: Serviços baseados em localização – subsidiados. [33]

RASTREAMENTO DE BENS

No ambiente corporativo, o serviço de rastreamento será mais utilizado para o monitoramento de bens e de objetos. Como no caso pessoal, o serviço deverá ser ofertado por empresas especializadas.

O retorno dos provedores de serviços móveis, com estes serviços, virá em maior proporção de terceiros do que diretamente dos usuários finais. Os provedores estarão aptos a vender serviços a terceiros, que proverão aos usuários finais serviços baseados em localização. Estas empresas combinarão as informações de localização com dados contextuais de relevância, tornando uma expressiva e significante oportunidade de retorno, conforme apresentado no modelo de negócios sugerido pela figura 7.7.

Figura 7.7: Serviços baseados em localização – rastreamento de bens. [33]

142


Regulamentações para os serviços de localização de emergência são grandes propulsores da introdução das tecnologias de localização.

A propaganda baseada em localização é tida pela maioria dos participantes deste mercado, como um serviço de alto valor agregado, capaz de gerar retornos substanciais.

IMPLICAÇÕES

Os serviços baseados em localização também representam uma oportunidade de estabelecer parcerias com provedores de acesso. Tais parcerias podem abrir novas oportunidades de retorno antes jamais visionadas pelo mercado.

Os dados de localização por si só provavelmente não apresentarão retornos sustentáveis. As operadoras deverão encarar estes serviços como parte de uma infra-estrutura básica. Os dados contextuais são de grande importância para os usuários finais.

7.4 SERVIÇOS DE VOZ SIMPLES E VOZ AVANÇADA (CORPORATIVO E PESSOAL)

É um serviço de 3G prestado em tempo real. Oferece capacidades avançadas de voz, como voz sobre IP (VoIP), acesso a redes por comando de voz, ligações telefônicas pela rede mundial de computares, mantendo as tradicionais características de voz. Com o amadurecimento dos serviços, serviços como de videofones e comunicação multimídia serão incluídos.

143

Os serviços de voz, diferentes dos serviços descritos anteriormente que tratam de comunicações entre usuário e máquinas, lida com comunicação entre usuários, de característica simétrica.

Os serviços básicos já atendidos pela 2G são chamados de voz simples. Os avanços nos serviços com objetivo de agregar novas capacidades à voz, como IP e elementos multimídia, são chamados de serviços de voz avançada, ou simplesmente voz avançada.

Neste contexto, os serviços de voz simples são serviços originados por usuários 3G com aparelhos de 3G. Na sua maioria estes serviços serão apenas transferidos da 2G para a 3G. Ainda assim, alguns usuários de 3G não estarão interessados nos serviços avançados, apenas nos serviços de simples comunicação. No entanto as projeções dos serviços são feitas de forma separada. O modelo de negócios deste tipo de serviço é apresentado na figura 7.8.

Para os serviços de voz simples, as projeções incluem:

• Serviço móvel de voz simples, iniciada por terminais de 3G, mesmo que ocorram ou não sobre redes de 3G.

Para a voz avançada incluem:

• Serviços corporativos de áudio conferência; • Serviços de voz envolvendo pessoa a pessoa, tanto para corporativo como

pessoal. Estes serviços incorporam interatividade multimídia em tempo real, possibilitando transmissões simultâneas de gráficos ou imagens e conferências via web.

• Serviços de videofone e vídeo conferência, definidos como voz mais transmissão de vídeo em tempo real, suportados sobre rede de 3G.

144

Figura 7.8: Serviços avançados de voz. [33]


A implementação de ligações multimídia será um dos grandes fatores de habilitação para os serviços avançados de voz. O subsidio de aparelhos inicialmente poderá estimular o mercado, assegurando grande disponibilidade de terminais.

IMPLICAÇÕES

O serviço avançado de voz envolvendo comunicações multimídia é a única categoria de serviço que requer um modelo de ligação multimídia. Os benefícios de tais serviços apenas estarão disponíveis quando os modelos de comunicação multimídia estiverem implantados nos aparelhos e nas redes. Isto requer tecnologia IP sobre o acesso de rádio, incluindo a interface aérea.

Competir no mercado de conferência significa competir com empresas de telefonia fixa e empresas especializadas. As operadoras móveis estarão entrando em um mercado totalmente novo e que não conhecem com grande profundidade.

De forma a obterem vantagem completa sobre as oportunidades apresentadas pelos serviços avançados de voz, as operadoras necessitarão desenvolver tecnologias apropriadas de web áudio e capacidade de vídeo conferência.

145

7.5 RETORNO DOS SERVIÇOS DE 3G

7.5.1 PREVISÕES GLOBAIS PARA OS SERVIÇOS DE 3G

A seguir será apresentada uma visão geral das análises e projeções dos serviços de 3G até o ano de 2010. Este análise assume que os usuários de 3G possuirão assinaturas de serviços de voz simples. Para todo os demais serviços, o número de assinantes será menor do que o número de assinantes 3G. Entretanto, um assinante poderá obter um pacote de serviços, então o número de assinantes de todos os serviços excederá o número total de assinantes.

A figura 7.9 apresenta as projeções de usuários de alguns serviços selecionados. É importante perceber que o grande volume de usuários continuará concentrada na utilização do serviço básico de voz simples. Na figura 7.10 são apresentadas as projeções do retorno gerado pelos serviços.

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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

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ões)

Voz simples

Acesso à internet

MMS Pessoal

Acesso intranet/extranet

Infodiversão

Figura 7.9: Projeção de usuários para alguns serviços selecionados. [33]

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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Ret

orno

(bilh

ões,

US$

)

Voz simplesAccess à internetMMS PessoalAcesso intranet/extranetInfodiversãoVoz avançadaServiço de LocalizaçãoMMS Corporativo

Figura 7.10: Projeção do retorno dos serviços de 3G. [33]

Diferente dos assinantes, o retorno gerado pelos serviços é cumulativo, podendo ser somado para se chegar a uma previsão total do retorno potencial dos serviços de 3G. Segundo as projeções, estima-se que no ano de 2010 estes serviços gerem em torno de US$ 237 bilhões por ano. Como perspectiva a figura 7.11 mostra a relação do mercado móvel global.

Figura 7.11: Composição nos anos de 2000, 2005 e 2010 da remuneração por geração

de comunicação móvel. [33]

Um indicador do potencial global do mercado de 3G é o retorno acumulado de todos os serviços ao longo do tempo. A figura 7.12 indica que o mercado de 3G prevê gerar em torno de um trilhão de dólares entre 2001 e 2010.

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350

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Ret

orno

acu

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ado

(bilh

ões,

US$

)

Voz simplesTodos os serviços de 3G

Figura 7.12: Remuneração acumulada dos serviços de 3G e de voz simples. [33]

Os serviços serão desenvolvidos de forma diferente nas distintas regiões. Dependerá da variedade de fatores demográficos, como a taxa de penetração móvel e de Internet, e o cronograma de comercialização da 3G. A figura 7.13 apresenta a previsão de usuários por região e a figura 7.14 o retorno gerado. Neste caso as projeções da América Latina estão inclusas nas projeções do restante do mundo.

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Ass

inan

tes

(milh

ões)

Voz simples 241,70 189,90 129,70 68,50

Acesso à internet 16,20 16,00 18,00 10,00

MMS Pessoal 49,50 43,90 20,70 14,50

Acesso intranet/extranet 74,30 69,70 89,10 25,10

Infodiversão 155,00 100,20 22,60 33,60

Ásia Europa América do Norte Restante do mundo

Figura 7.13: Assinantes de 3G por região e por tipo de serviço. [33]

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05.000

10.00015.00020.00025.00030.00035.00040.00045.000

Ret

orno

dos

Ser

viço

s (m

ilhõe

s, U

S$)

MMS Corporativo 8.825 8.624 4.656 2.937

Serviço de Localização 2.440 3.321 3.769 397

Voz avançada 4.864 7.054 8.000 915

Infodiversão 42.705 27.601 6.220 9.253

Acesso intranet/extranet 17.460 16.377 20.921 5.905

MMS Pessoal 6.857 6.081 2.867 2.011

Acesso à internet 3.805 3.767 4.229 2.353

Voz simples 33.712 26.488 18.082 9.559

Ásia Europa América do Norte Restante do mundo

Figura 7.14: Retorno dos serviços de 3G por região e serviço. [33]

A demanda total, segmentada por região é apresentada na figura 7.15 que ilustra a maior geração de retorno como sendo oriunda do mercado asiático e que o mercado norte americano estará atrás dos mercados asiático e europeu.

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Ásia Europa América doNorte

Restante domundo

Ret

orno

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ões,

US$

) Voz simplesDemais serviços de 3G

Figura 7.15: Comparação do retorno dos serviços de 3G por região. [33]

149

7.5.2 ANÁLISE DO RETORNO INCREMENTAL E O ARPU

O retorno de cada uma das categorias de serviços tem sido medida sobre a projeção da base de assinantes de 3G, de forma a produzir um retorno incremental, um indicador similar ao ARPU. O retorno incremental indica o retorno adicional gerado individualmente pelo assinante de 3G, enquanto o ARPU é um indicativo da variação do retorno quando medida sobre toda a base de assinantes. Os resultados são apresentados na figura 7.16.

O alto incremento no retorno de cada um dos serviços no ano de 2002, resulta da implantação inicial do acesso móvel à Internet e do acesso móvel à intranet/extranet. São esperados para estes serviços taxas crescentes no número de adeptos e preços elevados aos usuários iniciais. Porém, o preço tende a apresentar um declínio e espera-se que o retorno incremental deste serviço estabilize em torno de US$ 40,00 por mês (excluindo o retorno gerado pelo serviço de voz simples) em 2005, declinando a US$ 30,00 por mês em 2010.

Figura 7.16: Retorno incremental dos serviços de 3G. [33]

O impacto do retorno incremental destes serviços sobre o ARPU tradicional é apresentado na figura 7.17, que mostra uma média crescente sobre toda a base de assinantes.

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Figura 7.17: ARPU incrementado pelos serviços de 3G. [33]

Estes números são significativos. A adoção conservadora de 3G e as taxas de penetração são estimadas globalmente em 28% de toda a base de assinantes de 3G em 2010, um número bem inferior do que muitos analistas prevêem. Mesmo nos limites mais conservadores, o incremento projetado sobre o ARPU sobre toda a base de assinantes celulares é de US$ 9,00 por mês em 2010.

7.5.3 ANÁLISE DOS SEGMENTOS CORPORATIVO E PESSOAL

A metodologia utilizada nesta análise modela os segmentos de mercado corporativo e pessoal dependendo das características do serviço. Isto abre uma estimativa a ser feita sobre os potenciais retornos da 3G em cada um destes segmentos, conforme apresentado na figura 7.18. Ambos os segmentos de mercado possuem potencial significante de retorno, porém a previsão é de que o segmento pessoal gere a maior parte do retorno em bases globais.

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Figura 7.18: Retorno dos segmentos corporativo e pessoal. [33]

7.5.4 ANÁLISE DOS ASSINANTES CORPORATIVO E PESSOAL

De forma a projetar índices que não apresentem dados de forma dobrada, a análise é feita separando sempre usuários corporativos de usuários pessoais. Conseqüentemente, os assinantes de 3G devem ser classificados em serviços corporativos ou pessoais, mesmo que de modo prático os assinantes utilizem o mesmo terminal para acessos a serviços corporativos e pessoais. A figura 7.19 ilustra esta comparação entre assinantes corporativos e pessoais dos serviços de 3G.

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Figura 7.19: Assinantes do segmento corporativo e pessoal. [33]

7.5.5 ANÁLISE PARA UMA ABORDAGEM FOCADA EM PORTAL

Este limite entre usuários corporativos e pessoais pode ser analisado de acordo com a abordagem básica de negócios adotada. A figura 7.20 ilustra o retorno de serviços de 3G oferecido, adotando uma abordagem focada em portal. Nesta abordagem, o segmento pessoal gera a maior fatia de retorno, oferecendo a oportunidade de capturar novas fontes de retorno e permitindo às operadoras aumentarem a corrente de valor. O sucesso no segmento pessoal deverá ser atingido mais rápido pelas operadoras, enquanto estas poderão paralelamente realizar os investimentos.

153

Figura 7.20: Retorno em abordagem focada em portal. [33]

7.5.6 ANÁLISE PARA UMA ABORDAGEM FOCADA EM ACESSO

Por outro lado, adotando uma abordagem focada em acesso, o resultado do retorno é maior no segmento corporativo, conforme figura 7.21. Se as operadoras figurarem como provedoras na composição da corrente de negócios, cobrando pelo acesso, o segmento corporativo se apresentará como maior fonte de retorno pois gera maiores tráfegos de dados que o segmento pessoal.

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Figura 7.21: Retorno em abordagem focada em acesso. [33]

7.5.7 ANÁLISE DE VOZ E DADOS

Um elemento essencial da 3G é a habilidade em oferecer outros serviços além dos de voz, o que resulta em retorno dos serviços de dados, compensando o declínio no retorno dos serviços puramente de voz. Esta situação é ilustrada pela figura 7.22 que mostra como o retorno de serviços de dados irá dominar sobre o retorno dos serviços de voz nas condições da 3G; a figura inclui o retorno de serviços simples de voz como propósito de comparação. O retorno de serviços de voz simples é uma porção do total dos retornos gerados no mercado móvel.

155

Figura 7.22: Retorno dos serviços de voz e dados. [33]

7.5.8 ANÁLISE PELO TIPO DE RETORNO

A metodologia utilizada nesta análise inclui o retorno dos serviços a serem classificados em categorias de maior utilização, retorno baseado em transações e propaganda. A utilização inclui mensagens, tempo de utilização e taxas de assinatura. O resultado, excluindo retorno de voz simples, é apresentado na figura 7.23. A maior parcela do retorno é gerada através do tempo de acesso, mensagens e assinaturas. Propaganda e serviços baseados em transações oferecem uma nova corrente de retorno para os provedores de serviços móveis e a previsão é de que estes serviços juntos contribuam em 20% no retorno em 2010.

156

Figura 7.23: Retorno global diferenciado pela forma. [33]

7.5.9 ANÁLISE DO CENÁRIO DE PENETRAÇÃO DA 3G

O cenário de análise foi conduzido de forma a visualizar os efeitos de uma taxa de penetração dos assinantes de 3G maior do que a base total. Os resultados são ilustrados na figura 7.24. A curva indicando a menor penetração representa a expectativa de como o serviço apenas de voz deva gerar retorno ao longo do tempo. Durante o período de 2001 a 2010, o retorno total de todos os serviços de voz são esperados, em termos globais, para permanecerem essencialmente em patamares baixos e constantes. O contínuo declínio nas tarifas de voz não irá gerar um colapso no retorno dos serviços de voz, pois será compensado pelo aumento no número de assinantes e de tráfego. Este efeito mascara a situação em países cuja penetração de celulares se aproxima da saturação, e devem experimentar perda de retorno com o declínio das taxas de cobrança.

A curva de penetração de 28% ilustra o impacto do retorno de serviços de 3G não baseados em voz. A contribuição deste percentual é de um retorno incremental da ordem de US$ 240 bilhões, equivalente a todo o mercado móvel de voz atualmente.

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Se um grande percentual dos assinantes estiver em redes de 3G em 2010, então o retorno incremental deverá ser maior. O percentual dado de 28% pode ser considerado como o de um cenário o mais conservador possível, onde as variáveis econômicas globais apresentam também este mesmo perfil conservador.

Se metade dos assinantes estiver em redes de 3G no ano de 2010, o retorno incremental gerado pelos serviços de 3G seria maior do que o total do retorno de voz de toda a base de usuários em serviços de voz.

Figura 7.24: Retorno conforme os cenários de penetração dos serviços de 3G. [33]

Na figura 7.25 estes cenários são projetados sobre o ARPU. O cenário para o serviço apenas de voz, mostra uma projeção decrescente do ARPU. A pressão sobre os preços dos serviços resultará em uma queda de um ARPU mundial de US$ 30,00 por mês para US$ 11,00 por mês em 2010.

Os demais serviços de 3G, não baseados em voz, sobre a projeção de uma penetração de mercado da ordem de 28%, diminui significativamente o ARPU, estabilizando em US$ 20,00 por mês em 2010.

Para se obter o atual valor do ARPU em 2010 seria necessário uma taxa de penetração de mercado entre 55% e 65% à época. Porém, o ARPU é medido sobre toda a base de assinantes, esta base apresenta um crescimento substancial, tal cenário representa um aumento maciço por um fator igual a três sobre o retorno total do mercado.

É importante notar que estes cenários apenas consideram retorno adicional dos serviços entregues através de redes de 3G. Serviços similares também devem ser entregues

158

utilizando tecnologias alternativas, como as redes de 2.5G, que juntamente com a de 2G responderão por mais de 75% dos retornos globais em 2010.

Figura 7.25: Análise do ARPU sobre os cenários de implantação da 3G. [33]

As tecnologias interinas deverão oferecer alguns serviços a curto prazo, mas não devem estar aptas a oferecerem soluções a longo prazo. Conforme o crescimento no número de assinantes, a eficiência da 3G e o fato destes serviços estarem sendo implantados em novos espectros serão considerações crescentemente importantes. Finalmente, apenas a 3G poderá oferecer a capacidade de roaming global e economia de escala suficiente para atender às expectativas dos usuários.

7.6 PROJEÇÕES REGIONAIS PARA TODOS OS SERVIÇOS DE 3G – 2001-2010

As previsões de retorno e as projeções da miscelânea de serviços móveis diferem de uma região para outra. Estas variações originam de diferenças demográficas, condições atuais das redes fixas, serviços móveis, penetração da Internet e a experiência dos usuários em serviços atuais e as expectativas futuras.

159

As previsões regionais são segmentadas em quatro regiões: Europa, Ásia, América do Norte e o restante do mundo. O restante do mundo inclui a América Latina e África. A tabela 7.1 apresenta os países e regiões administrativas destas projeções.

Regiões e Países Ásia Europa América

do Norte Restante do Mundo Afeganistão Armênia Austrália Azerbaijão Butão Brunei China Taiwan Timor Leste Fiji Geórgia Hong Kong Índia Indonésia Japão Kazaquistão Kurdequistão Laos

Macau Malásia Maldivas Mongólia Nova Zelândia Paquistão Papa Guiné Nova Papa Guiné Filipinas Rússia Singapura Ilhas Salomão Korea do Sul Siri Lanka Tailândia Turcomenistão Uzbequistão

Albânia Áustria Bielorússia Bélgica Bósnia Bulgária Croácia Chipre Republica Tcheca Dinamarca Estônia Finlândia França Alemanha Grécia Hungria Irlanda Itália

Latvia Lituânia Luxemburgo Macedônia Malta Moldova Países Baixos Noruega Polônia Portugal Romênia Eslováquia Eslovênia Espanha Suíça Suécia Turquia Reino Unido

Canadá Estados Unidos

Algéria Angola Argentina Bahamas Bahrein Barbados Belize Benim Bolívia Bostwana Brasil Camarões Cabo Verde Chile Colômbia Comoros Congo Costa Rica Cuba Republica Domenicana Equador Egito El Salvador Guinea Equatorial Etiópia Antilhas

Gabão Zâmbia Faixa de Gaza Gana Guadalupe Guatemala Guinea Guiana Haiti Honduras Irã Iraque Israel Costa Ívori Jamaica Jordânia Kênia Kuwait Líbano Lisoto Libéria Líbia Martinique Mauritânia México Marrocos Namíbia

Nicarágua Nigéria Omã Panamá Paraguai Peru Porto Rico Quatar Arábia Saudita Senegal África do Sul Sudão Suriname Síria Togo Trinidad Tobago Tunísia Uganda Emirados Árabes Unidos Uruguai Venezuela Iêmen Zâmbia Zimbaue

Tabela 7.1: Países e regiões administrativas utilizadas nas projeções. [33]

O retorno previsto para cada região é baseado na mesma média mundial estimada para cada serviço. Isto significa que a renda por unidade será a mesma quando for realizada a comparação entre regiões. Esta aproximação permite uma comparação mais significante da oportunidade por região. As figuras 7.26 e 7.27 apresentam as projeções regionais, composição e o retorno dos serviços de 3G por população em cada região.

160

Figura 7.26: Composição do retorno dos serviços por região em 2010. [33]

Figura 7.27: Distribuição regional do retorno sobre a população. [33]

161

DEMANDA ASIÁTICA

A região asiática é o mercado de maior crescimento no mundo. Muitos países tecnologicamente avançados como o Japão, Cingapura, Coréia do Sul, Hong Kong estão contribuindo com este crescimento. Não é a esmo, pois mais de um terço da população mundial habita a China e a Índia. A estabilidade política e o crescimento da indústria e da base tecnológica nestes dois países está promovendo o crescimento econômico e uma base fértil para o desenvolvimento de serviços móveis.

A rede de telefonia fixa possui uma penetração muito baixa em muitos países da Ásia, assim a penetração da telefonia móvel excede a da fixa. Portanto é de se esperar que sejam agregados muitos usuários à revolução da Internet através dos telefones móveis. Os desenvolvimentos da 2G e as redes GPRS são precursoras da banda larga, emergindo às redes de 3G. As redes de 3G deverão ter capacidade para reconhecer dados móveis desta região densamente povoada.

DEMANDA EUROPÉIA

A Europa é uma das principais regiões do mundo no desenvolvimento das redes de 3G. Os usuários móveis na Europa estão adquirindo um gosto para dados em comunicações sem fio, consciência disseminada graças a serviços como o WAP (Wireless Application Protocol). Há um interesse por parte dos usuários para este tipo de serviço. Para aplicações de multimídia de 2G, o WAP possui uma limitação de largura de banda, o que têm causado frustração quanto à qualidade do serviço. O GPRS tem sido uma tecnologia de transição à 3G que possibilita aos usuários utilizarem o serviço de modo mais satisfatório.

As previsões para os países da Europa assumiram datas de comercialização antecipadas em relação aos demais países e regiões. De forma semelhante à Ásia, o retorno na região européia deverá ser concentrada principalmente sobre os serviços de infodiversão e de voz simples.

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DEMANDA NORTE AMERICANA

A demanda para os serviços de 3G está crescendo continuamente nos EUA e no Canadá. Os EUA estão próximo ao que foi a Europa e o Japão no início da implantação das redes de 3G a alguns anos atrás.

A base de clientes norte americana possui uma rica experiência em utilizar serviços de Internet fixos com alta velocidade. A largura de banda e a capacidade das redes de 3G seriam capazes de atrair a demanda desta base de clientes.

Aproximadamente 37% do retorno no mercado norte americano será oriundo de acesso móvel à Internet e acesso móvel à intranet/extranet, serviços estes projetados para usuários centrados em Internet. Em contraste com a Europa e a Ásia, a infodiversão só inclui 9% dos rendimentos totais.

DEMANDA NO RESTANTE DO MUNDO

O quadro de previsão do retorno nas diferentes partes do restante do Mundo é constituído de uma mistura heterogênea. Há alguns poucos países produtores de petróleo no oriente médio, com enormes riquezas, com grandes índices do PIB. Por outro lado há alguns países de pobreza extensa, sem estabilidade política e uma situação econômica muito precária, com uma pequena infraestrutura em telecomunicações. Nas projeções foi assumido que uma grande porção destes países não comercializarão nenhum serviço de 3G até o ano de 2007.

A infodiversão e os serviços de voz simples incluem 50% da previsão dos serviços de 3G.

A América Latina, apesar de inclusa no bloco do restante do mundo, possui uma significativa previsão de retorno. No retorno dos serviços, 54% virá de infodiversão e voz simples. É importante ressaltar que os valores apresentados estão inclusos nos valores apresentados nas previsões do restante do mundo.

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DEMANDA DAS ECONOMIAS EMERGENTES E EM DESENVOLVIMENTO

As economias emergentes e em desenvolvimento podem ser definidas, agrupando países por desenvolvimento econômico ao invés da região geográfica. Exemplo destes países são Brasil, República Tcheca, Hungria, Israel e África do Sul. As economias emergentes representam aproximadamente 25% dos rendimentos globais.

7.6.5 PONTOS ESSENCIAIS DA ANÁLISE

• Em 2010, a média do que um assinante de 3G gastará será ao redor de US$ 30 por mês em serviços de dados de 3G;

• Em 2010, o retorno incremental dos serviços de dados de 3G, assumindo uma penetração na base móvel global de 28%, somará US$ 9 por mês para o ARPU total global;

• Propagandas e retornos em transações serão uma nova fonte de renda para as operadoras de 3G, representando quase 20% de retorno (US$60 bilhões). Além disto, estas novas fontes de renda representam uma oportunidade para o fortalecimento das relações com os clientes;

• Segmentos corporativo e pessoal são projetados com potencial de retorno significante, com o segmento pessoal contribuindo com aproximadamente 65% do retorno global;

• Ao longo do período de previsão, a infodiversão apresentou-se como oportunidade ímpar, com o maior retorno durante o período de previsão, contribuindo com US$86 bilhões em 2010;

• Serviço de dados superarão serviços de voz em 2004 e incluem 66% do retorno dos serviços de 3G em 2010;

• Serviços de voz simples permanecerão como componente vital das operadoras, contribuindo com 34% do total de rendimentos em 2010;

164

• A Ásia representa a maior oportunidade de rendimentos (US$120 bilhões em 2010), enquanto a Europa e a América do Norte proverá o mais alto rendimento anual da população economicamente ativa (US$150 a US$200 por ano);

• Com exceção de alguns países latinos americanos, a maioria dos países restantes ainda estará marginalizada nos primeiros anos de penetração de serviço 3G em 2010. O rendimento de todos os serviços para esta região é pequeno e contribui com apenas 10% (US$ 33 bilhões) dos rendimentos mundiais em 3G no ano de 2010, mas apresentam potencial significante após o período de previsão;

• Serviços avançados de voz, como videofone e conferência multimídia, contribuirão com aproximadamente de 7% (US$ 21 bilhões) do total dos rendimentos em 3G em 2010, mas é esperado que aumente significativamente ao longo dos anos após o período de previsão;

• O acesso focado em portal prevê rendimentos anuais equivalentes entre US$140 a US$160 bilhões em 2010.

IMPLICAÇÕES

Para as que operadoras móveis concretizem estas projeções, várias e importantes estratégias devem ser alcançadas durante o planejamento das redes de 3G. Estas estratégias incluem assuntos como a segurança, privacidade, tarifação, faturamento e transição de 2G para 3G. Todos estes fatores devem ir de encontro aos interesses dos assinantes.

165

8. ANÁLISE COMPARATIVA E CONCLUSÕES

Existem muitas opiniões sobre as metas precisas do projeto 3G do ITU. O debate da harmonização contra a não-harmonização não pode ser entendido sem a análise de uma retórica enganosa: a 3G não é, e nunca foi, um esforço em se estabelecer um único padrão de tecnologia de transmissão de rádio global.

Uma mudança de consciência e de cultura será necessária tanto do lado dos usuários quanto das operadoras. Muitos dos modelos utilizados atualmente no mundo dos negócios das telecomunicações ficarão obsoletos. Os impactos da 3G ocorrerão tanto sobre a estrutura móvel quanto sobre a fixa. A competição e a importância dos serviços comandarão tudo isto, como também as demandas sempre crescentes por mobilidade e largura de banda. Custos operacionais também representarão um papel importante. Até mesmo as operadoras de grande porte deverão estreitar suas relações de forma a competir.

A demanda dos assinantes será o fator chave; as expectativas dos usuários para os serviços móveis de 3G serão bem elevados. Os serviços devem guiar a competição no mundo da 3G; a voz será um artigo essencial, deixando de ser o centro de lucro real.

O custo em oferecer as taxas teóricas de transmissão demonstrará ser economica e comercialmente insustentáveis. Para oferecer algo em torno de 384 Kbps em tempo real, enormes investimentos serão necessários por parte das operadoras. Sem se esquecer da expansão da capacidade de RF, pois a oferta da devida taxa de transmissão em serviços de dados, não poderá comprometer o tráfego convencional de voz. Se os serviços de dados forem ofertados sem a expansão da capacidade da rede, a qualidade no serviço convencional de voz será prejudicada. Os custos de se conseguir evitar este efeito está estimado em US$ 400,00 por habitante coberto, porém US$ 200,00 deva ser suficiente, isto é algo em torno de 3 a 5 vezes o que foi necessário para oferecer um serviço de voz de forma aceitável. Para se ter uma idéia, do início de 1983 até dezembro de 2000, o investimento acumulado por todas operadoras norte americanas foi da ordem de US$ 89,6 bilhões, para uma população de 276 milhões, fornecendo US$ 325,00 por habitante coberto.

Os serviços de maior demanda e rentabilidade serão inicialmente o envio de e-mail, SMS, MMS, download de arquivos de campainha para os aparelhos e screen-saver. Estes serviços não necessitam de altas taxas de transmissão, até porque muitos deles já estão sendo explorados pelas operadoras através dos sistemas de 2G.

166

Isto significa que a relevância comercial da 3G não será as taxas de transmissão. Em sua maioria deverão estar focadas em perspectivas de custos, aplicações e serviços. Os negócios em 3G não consistirão em ofertar maciçamente serviços de banda larga. Virão da promoção de custos eficientes, em serviços de tráfego mistos de voz e dados, com acesso à Internet de forma imediata e com baixo custo.

O objetivo maior das operadoras será aumentar o ARPU, desta forma, suas operações demonstrarão ser mais rentáveis. Apenas os investimentos maciços em sistemas e tecnologia de interface aérea, não são garantia de aumento no ARPU através dos serviços de dados. A experiência asiática mostrou ser possível um aumento de mais de 10% no ARPU quando os usuários utilizam aparelhos celulares com display colorido, sendo um aumento de 75% em serviços de dados e 5% em serviços de voz [34]. Portanto, o modelo ideal será uma composição de tecnologia, ações de marketing eficientes e aparelhos com interface intuitiva, que despertem o desejo dos usuários em consumir serviços mais rentáveis às operadoras.

É fundamental o volume da demanda dos sistemas, pois quando não ocorre, a tecnologia tende a apresentarem desvantagens. O exemplo maior disto foi o ocorrido com a tecnologia TDMA/IS-136, após os anúncios das operadoras norte americanas. Este sistema se tornou órfão, e não apresenta grandes vantagens às operadoras e no futuro, não deverá apresentar aos usuários. Esta condição esgota os investimentos na tecnologia, tornando-a obsoleta.

Os diferentes sistemas de 3G demonstraram capacidades similares. A diferença maior será o custo ao longo da operação. O W-CDMA possui vantagens ao longo do tempo em razão da enorme escala proporcionada pelo número massivo de seus usuários. O cdma2000 possui custos inicias inferiores, porém, pelo fato de não atingem uma escala eficiente como a do W-CDMA, demonstrará custos maiores ao longo do tempo.

O mercado asiático será o grande fiel da balança; muito do que ocorrer no continente asiático deverá ser exportado ao redor do mundo: adoções tecnológicas, exploração de serviços, aparelhos inovadores entre outros. Por isso, muita atenção deverá ser dispensada ao continente nos próximos anos.

Quanto ao potencial de retorno dos serviços de 3G, apesar da abordagem conservadora, o quadro é otimista. Mesmo com a suposição de que menos de um terço dos assinantes estarão em redes de 3G em 2010, o potencial de retorno acumulado para o mercado sobre o período é de mais de US$ 1,0 trilhão incluído o serviço de voz simples, e de US$ 800 bilhões apenas com serviços de 3G, representando a verdadeira mudança no perfil dos serviços.

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9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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[2] MASON, CHARLES, “A VERDADE SOBRE CDMA”; ENCARTE DA REVISTA

NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES, Nº 222, FEVEREIRO DE 1998.

[3] EISNER, R. L. C., “UMA ESTRATÉGIA DE MIGRAÇÃO DE SISTEMAS DE TELEFONIA MÓVEL COM TECNOLOGIA AMPS PARA A TECNOLOGIA CDMA”, DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DA ESCOLA POLITÉCNICA DA USP, SÃO PAULO, 1997.

[4] BELLAMY, JOHN C., “DIGITAL THELEPONY”, JOHN WILEY & SONS, 2000.

[5] COUCH, LEON W II, “DIGITAL AND ANALOGUE COMMUNICATION SYSTEMS”,

PRENTICE HALL, 1997.

[6] ITU-R RECOMMENDATION M., “ITU-R RADIOCOMMUNICATION ASSEMBLY”, ESPECIFICAÇÕES DO IMT, ESTAMBUL, MAIO 2000.

[7] FCC, “THE POTENTIAL FOR ACCOMMODATING THIRD GENERATION MOBILE

SYSTEMS IN THE 1710 – 1850 MHZ BAND: FEDERAL OPERATIONS, RELOCATION COSTS AND OPERATIONAL IMPACTS”, WASHINGTON D.C., MARÇO 2001.

[8] ITU-T, “ITU-T DRAFTY RECOMMENDATION Q.1701”, IMT SPECIFICATIONS,

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[9] THREE-G.NET, “A 3G INTRODUCTION TO 3G TECHNOLOGY, 3G STANDARDS AND 3G SPECTRUM”, ENDEREÇO ELETRÔNICO DA INTERNET HTTP://WWW.THREE-G.NET, 2002.

[10] HANZO, L. E YEN, K., “THIRD-GENERATION WIRELESS SYSTEMS”, PP. 897 –

954, ARTECH HOUSE, 2001.

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