Alessandro F. Cunha Como funcionam os bloqueadores celulares?

1. INTRODUO Quantas vezes voc j esteve no cinema e, no meio da melhor cena, um celular quebra todo o clmax? E durante uma palestra? Nas salas de aula, em faculdades, colgios e at escolas do ensino fundamental? No teatro, atrapalhando a concentrao de atores e fazendo crescer as vaias do pblico? Sem contar os problemas causados pelo uso destes aparelhos dentro dos presdios. Muito tem se discutido sobre o bloqueio dos telefones celulares. Operadoras tiveram que tomar medidas emergenciais, como o desligamento de centrais celulares, causando transtorno populao de regies inteiras, e no apenas das reas a serem bloqueadas. Os bloqueadores de celular so aparelhos que tm a capacidade de impedir que uma regio ou rea consigam receber ou fazer qualquer ligao atravs do sistema de telefonia celular. Como funcionam estes bloqueadores? o que vamos descobrir neste artigo. 2. NVEL DE SINAL E MENSAGENS A ALMA DO SISTEMA CELULAR Antes de saber como bloquear um telefone celular necessrio conhecer dois princpios bsicos de seu funcionamento: a troca de mensagens entre a central e o aparelho celular, e a relao entre o sinal recebido e o rudo do ambiente onde o telefone est. Para fazer uma chamada, necessrio discar um nmero e em seguida pressionar a tecla SEND. Ao fazer isso, o telefone coloca este nmero em uma mensagem, faz a modulao em uma freqncia especfica e transmite o sinal para a estao celular mais prxima do aparelho. Para fazer as conexes necessrias e conseguir completar a chamada, a estao deve receber o sinal enviado, conseguir demodular a mensagem e ler o nmero que o terminal deseja chamar. Para receber uma chamada, necessrio que o sistema celular saiba qual a estao mais prxima do telefone. Para isso, todos os aparelhos celulares ficam sintonizando um canal especfico, enviado por todas as estaes do sistema, que contm as informaes das chamadas (geralmente um canal de paging). Todos os terminais recebem as informaes de todas as chamadas do sistema. Mas s conseguem ler as direcionadas ao seu aparelho, devido aos diferentes nmeros de srie de cada telefone.

Mesmo para uma conexo com a internet, servio que algumas redes digitais permitem fazer, tambm necessria a troca de mensagens. A transmisso de dados, voz ou mensagens so feitas em freqncias diferentes para a estao e para o celular, deixando um espaamento que evita interferncias entre ambas. Para conseguir decodificar as mensagens que so moduladas, o telefone e a estao celular devem receber um nvel de sinal mnimo, que, quando comparado com o rudo do ambiente, fornece uma relao mnima de sinal por rudo. O rudo a soma de todos os sinais de RF presentes naquela freqncia. Se a relao sinal/rudo for muito ruim, mesmo que a estao ou o telefone aumentem a sua potncia de transmisso, no ser possvel ouvir as mensagens trocadas, ou seja, demodular todas as informaes trocadas. Sendo mais direto: caso o nvel de rudo seja muito grande, no ser possvel estabelecer comunicao entre a estao e o terminal celular, mesmo que ambos transmitam em alta potncia. A relao sinal/rudo, tpica, para cada uma das tecnologias celulares existentes mostrada na tabela 01.

Tecnologia Sinal / Rudo AMPS 17 dB TDMA De 14 a 17 dB GSM De 7 a 9 dB

CDMA 6 dB Para um projeto de sistema celular, o mais desejvel manter o rudo afastado, seja pelo controle da potncia de outras estaes, pela limpeza de espectro de fontes interferentes ou qualquer outra ao de otimizao. Para bloquear as chamadas celulares, o que se deseja exatamente o oposto: sujar o espectro, exatamente nas freqncias utilizadas para a troca de mensagens entre os aparelhos e a estao celular, de modo que seja impossvel a comunicao. Toda conversa entre a estao e o telefone celular feita com respostas ao recebimento de mensagens, de ambos os lados. A estao envia uma mensagem para o celular e fica aguardando que o telefone responda o recebimento da mensagem. O celular envia uma mensagem para a estao e fica espera a resposta de recebimento correto da mensagem, para s ento passar para a ao seguinte. Caso as respostas de confirmao no sejam recebidas, tanto o celular quanto a estao aumentam a potncia de transmisso (at um certo limite), como se tentassem falar mais alto, para que sejam ouvidos. Isto ter duas conseqncias:

Tabela 01 Relao entre o sinal (desejvel) e o rudo (indesejvel) em cada tecnologia celular.

Aumentar a potncia gastar mais energia da bateria do celular, fazendo com que ele

fique menos tempo ligado;

Para bloquear o sistema, no necessrio interferir na freqncia do celular. Como a estao e o celular transmitem em freqncias diferentes, basta interferir na freqncia da estao, pois se no houver resposta s solicitaes do celular, a comunicao no ser estabelecida.

Em cada tecnologia celular, freqncias, canais e mensagens trocadas para viabilizar a conversao so diferentes. Mas basicamente o conceito apresentado o mesmo para todas. Uma comparao entre as tecnologias mostrada na figura 01.

f

A

AMPS Cada canal tem uma largura de 30 KHZ. Um canal ocupado por apenas um celular de cada vez. Existem os canais de controle (CCH troca de mensagens) e de trfego (VCH transmisso de voz e dados).

f

A

TDMA Cada canal tambm tem uma largura de 30 KHZ. Um canal pode ser ocupado por at seis celulares de cada vez. Existem os canais de controle (DCCH - troca de mensagens) e de trfego (TCH - transmisso de voz e dados).

Figura 01 Comparao entre as larguras de canal de cada tecnologia celular.

f

A

GSM Cada canal tem uma largura de 200 KHZ. Um canal pode ser ocupado por at oito celulares de cada vez. Existem os canais de controle (BCCH - troca de mensagens) e de trfego (TCH - transmisso de voz e dados).

BCCH TCH

DCCH TCH CCH VCH

f

A

CDMA Cada canal tem uma largura de 1250 KHZ, e chamado de portadora. Uma portadora pode ser ocupada por at sessenta celulares de cada vez. No existe diferenciao entre os canais de trfego, sincronismo, paging ou piloto, uma vez que esto todos espalhados na mesma portadora.

Portadora CDMA

2.1. AMPS e TDMA Analgico

Ainda existem no Brasil algumas regies com canais analgicos em funcionamento. Sua funo principal fazer falar os celulares que saem de uma regio atendida por uma tecnologia digital em para outra regio onde esta tecnologia no est implantada. As reas de atendimento de cada tecnologia so ilustradas na tabela 04. Isto significa dizer que, caso o terminal digital no encontre o sinal digital irradiado, pode migrar para o sistema analgico AMPS ou TDMA e, caso encontre sinal nesta freqncia, comea a utilizar esta tecnologia. Nos sistemas analgicas, toda a comunicao entre o aparelho e a estao celular se inicia pelo canal de controle, que tem largura de 30 kHz, onde so trocadas as mensagens. Independente da banda de atuao, so designados 21 canais de controle (CCH) para todo o sistema AMPS e outros 21 canais de controle (DCCH) para todo o sistema TDMA, ocupando uma faixa de freqncia de 630 kHz para cada tecnologia.

Caso a tecnologia esteja na Banda A, independente de ser AMPS ou TDMA, estes canais sero transmitidos pelas estaes na freqncia de 879,39 MHz at 879,99 MHz. Caso esteja na Banda B, so transmitidos pelas estaes na freqncia de 880,20 MHz at 880,62 MHz. Para o funcionamento de redes analgicas, a ANATEL permite apenas o uso destas freqncias, como pode ser visto na Resoluo 376, de 02 de setembro de 2004 (http://www.anatel.gov.br/Tools/frame.asp?link=/biblioteca/resolucao/2004/res_376_2004.pdf).

Note que as duas faixas de freqncia para os canais de controle so contnuas, com uma largura total de 1260 kHz, iniciando na freqncia 879,39 MHz e terminando na freqncia 880,62 MHz.

2.2. GSM Digital

A largura dos canais do sistema GSM de 200 kHz. No existe uma freqncia pr-determinada para cada atividade a ser feita pela estao e pelo telefone celular, como no caso dos sistemas analgicos. Existe apenas a necessidade de ter canais exclusivos para o controle do sistema (BCCH) e canais para trafegar voz e dados (TCH). Cada operadora, de acordo com seu projeto de rede celular, feito pelo departamento de Engenharia de RF, determina uma quantidade de canais responsveis por fazer a troca de mensagens e controle do sistema (BCCH), e quantos canais sero dedicados para trafegar as informaes, seja voz ou dados (TCH). A quantidade necessria depender do nmero de terminais que existem em uma determinada regio. Locais com grande densidade de telefones (centros urbanos, por exemplo), vo necessitar de mais canais de trfego e de controle. Para saber exatamente onde esto estes canais necessrio conhecer a alocao feita por cada operadora, dentro de cada faixa de freqncia leiloada pela ANATEL, de acordo com a tabela 03. de responsabilidade de cada operadora determinar quais so as freqncias que foram utilizadas como canal de controle (BCCH). Nestas freqncias so trocadas as mensagens entre celular e estao.

2.3. CDMA Digital O sistema CDMA trabalha com uma tcnica de espalhamento espectral. Uma informao de voz (que ocupa em um sistema analgico [AMPS ou TDMA] apenas 30 kHz, ou 200 kHz no GSM) passa por um cdigo de alta taxa no CDMA, e ocupar uma largura de espectro de 1250 kHz. No analgico ou no GSM, cada usurio tem uma freqncia especfica para transmitir as informaes. J no CDMA todos os telefones e as estaes esto na mesma freqncia. A diferenciao entre cada aparelho celular ser feita atravs dos cdigos de alta taxa utilizados para o espalhamento, que so completamente diferentes entre si, garantindo que a informao de um celular no seja confundida com a informao de outro celular, ou que a informao de uma estao no seja confundida com a de outra estao.

Para ampliar a capacidade do sistema e fazer a distino entre usurios que apenas fazem chamadas de voz dos que fazem chamadas de voz e dados, so utilizadas portadoras diferentes no sistema. Cada portadora ocupa uma largura de 1250 kHz no espectro, e tem uma freqncia central bem definida. Uma interferncia ou rudo com 200 kHz de largura, na freqncia central de cada portadora do sistema, degrada a relao sinal/rudo, impedindo a decodificao do sinal espalhado, e por conseqncia, evitando a comunicao entre o celular e a estao. 3. TCNICAS DE BLOQUEIO As duas tcnicas mais utilizadas para o bloqueio so a Gaiola de Faraday e os Geradores de Interferncias. Estas so as tcnicas com menor custo de implantao e que necessitam de equipamentos menos complexos. Existem outras tcnicas para o bloqueio, como filtro de mensagens nas centrais telefnicas, interveno de mensagens no sinal de RF ou deteco de mensagens. Mas estas tcnicas exigem equipamentos muito mais complexos e a necessidade de instalao de softwares especficos dentro das centrais, o que gera alto, inviabilizando sua instalao. Vejamos as duas tcnicas mais comuns.

3.1. Gaiola de Faraday Michael Faraday (1791 1867), fsico notvel, conseguiu provar atravs de uma aplicao prtica, a Lei de Gauss, uma das quatro Equaes de Maxwell, que condutores eletrizam-se apenas em sua superfcie. Assim, caso um campo eletromagntico incida sobre uma superfcie condutora (chapa de metal, por exemplo), a energia ser dissipada na superfcie e no ser transmitida. Cria-se, ento, um escudo contra a propagao de ondas eletromagnticas. O prprio Faraday fez um teste em 1836, montando uma gaiola metlica e provando que todo campo eletromagntico gerado em seu interior no podia ser recebido na parte externa. Campos gerados externamente tambm no podiam ser recebidos na parte interna. O bloqueio das ondas eletromagnticas estava provado. Esta experincia pode ser vista na figura 02.

Para garantir que um sinal emitido por uma estao celular no seja recebido por um aparelho, uma tela de metal deve envolver toda a rea ao redor do telefone a ser bloqueado. Portas, janelas, dutos de ventilao ou qualquer outra abertura existente pode furar a gaiola, e permitir que uma parcela do sinal transmitido chegue ao terminal, possibilitando a comunicao. No h a necessidade que seja uma chapa macia. Podem existir furos, como na tela de um galinheiro, desde que a abertura dos alvolos desta tela seja menor que o comprimento de onda da maior freqncia que se deseja bloquear, o que para a faixa de celular em torno de 1900 MHz. A grande vantagem da Gaiola de Faraday que com apenas um dispositivo, projetado para a freqncia mais alta, toda e qualquer transmisso eletromagntica feita em freqncias mais baixas, independente da tecnologia ou meio de transmisso adotado, ser barrada automaticamente. A desvantagem desta tcnica aparece quando necessrio bloquear grandes ambientes, dada a dificuldade de construo fsica. Como deve-se blindar toda a rea onde no se deseja o uso de celular, caso existam furos na Gaiola, que permitem a passagem de pores do sinal, algumas chamadas podero ser completadas.

Sinal irradiado pela estao celular.

Sinal irradiado pelo telefone celular.

Gaiola de Faraday.

Os sinais emitidos dentro da gaiola nopassam para o exterior. Os sinais emitidosfora da Gaiola no passam para o interior.H um isolamento eletromagntico.

Figura 02 Funcionamento de uma Gaiola de Faraday.

3.2. Geradores de interferncia

Como a comunicao entre os celulares e as estaes depende da troca de mensagens e da relao entre o nvel de sinal recebido e o rudo do ambiente, foram desenvolvidos os geradores de interferncia. Estes equipamentos so muito simples, eletronicamente falando. Seu painel possui apenas uma chave liga e desliga, os conectores para antenas e a conexo com a rede eltrica. So compostos por:

Antena (s): uma ou mais antenas podem ser conectadas ao equipamento. Geralmente utilizada uma antena para cada faixa de freqncia que se deseja bloquear.

Circuito eletrnico: Um VCO (voltage-controlled oscillator) gera um sinal de rdio que ir interferir na freqncia celular. Um circuito de sintonia controla esta freqncia, para que ela seja gerada apenas em faixas especificadas, evitando que o rudo se espalhe por outras bandas no desejadas. Um gerador de rudo aleatrio modula a freqncia gerada, embaralhando todo o sinal recebido pelo celular. Por fim, um estgio de potncia amplifica o sinal at o valor nominal especificado no bloqueador. Circuitos de controle deste estgio podem permitir a escolha da rea de cobertura do bloqueador atravs do controle da potncia irradiada.

Fonte de alimentao: conectada a rede eltrica, geralmente tem uma bateria interna, carregada automaticamente por um circuito de segurana que manter o funcionamento em caso de falta de energia.

No h necessidade de gerar rudo em todo o espectro de freqncia do sistema celular, poluindo o ambiente o mnimo possvel. Basta que o rudo esteja na mesma freqncia dos canais de controle transmitidos pelas estaes celulares. Com isto os telefones celulares no conseguiro ouvir as mensagens enviadas pelas estaes, e a comunicao no se estabelece. Cada tecnologia celular possui canais de controle diferentes. O bloqueador deve atuar em faixas de freqncias diferentes para cada tecnologia, com larguras de rudo irradiado diferentes, como visto na tabela 02.

Tecnologia O que deve ser

bloqueado

Largura necessria do

rudo Faixa de freqncia

AMPS TDMA Canais de controle 1260 kHz para todos os 42

canais possveis

De 879,39 MHz at 880,62

MHz

GSM Canal BCCH 200 kHz para cada canal

Depende do projeto de

cada operadora e das

bandas de atuao.

CDMA Centro de cada

portadora do sistema

200 kHz para cada

portadora

Depende do projeto de

cada operadora e das

bandas de atuao.

A potncia com que este rudo ser transmitido pelo equipamento determinar o raio de alcance de bloqueio. Potncias maiores faro com que grandes reas fiquem bloqueadas. Potncias menores so indicadas para ambientes menores. O tipo de antena conectado a sada do equipamento tambm afeta a rea de bloqueio. Antenas do tipo omni-direcional irradiam sinal em todas as direes. Devem ser instaladas no centro da rea que se deseja bloquear. Deste modo o rudo se propaguar em todas as direes, como pode ser visto na figura 03.

Tabela 02 Rudos necessrios para bloquear cada tecnologia celular.

Sinal irradiado pela estao celular.

Rudo irradiado pelobloqueador celular.

Telefones bloqueados no conseguem conversar com a central

rea a ser bloqueada.

Telefones liberados fazem e recebem chamadas normalmente.

Figura 03 Funcionamento de um bloqueador com antena omni-direcional.

J antenas diretivas irradiam sinal apenas na direo onde so apontadas. Para cobrir uma grande rea retangular, por exemplo, quatro antenas diretivas instaladas em cada canto faro perfeitamente o bloqueio, como pode ser visto na figura 04. 4. REAS DE COBERTURA NO BRASIL

4.1. Faixas de freqncia De acordo com a resoluo 376 da ANATEL, as faixas de freqncias em que as estaes celulares podem transmitir foram divididas em bandas. No Brasil temos 4 bandas, com larguras definidas, e algumas faixas de extenso, que foram licenciadas para as operadoras que no tinham concesso de uso das bandas A e B. A tabela 03 mostra as bandas, faixas de freqncia e largura de cada uma.

Sinal irradiado pela estao celular.

Rudo irradiado pelosbloqueadores celular.

Antenas direcionais.rea a ser bloqueada.

Figura 04 Funcionamento de um bloqueador com antenas diretiva.

Telefones liberados fazem e recebem chamadas normalmente.

Telefones bloqueados no conseguem conversar com a central

Banda Freqncia de transmisso

da estao celular (MHz) Largura de

Banda (MHz) de at

A 869 880 11 890 891,5 1,5

B 880 890 10

891,5 894 2,5

D 955 957,7 2,5

1805 1820 15

E 957,7 960 2,5 1835 1850 15

Subfaixas de

extenso

943,5 946 2,5 952,5 955 2,5 1820 1835 15 1870 1880 10

4.2. Concesso de licenas Para fazer a concesso das licenas de uso da telefonia celular, a ANATEL fez a diviso do Brasil em regies chamadas de SMP (Servio Mvel Pessoal). Cada uma destas regies teve subdivises, pertinentes a quantidade de usurios. Estas subdivises so conhecidas como rea de cobertura SMC (Servio Mvel Celular). O SMP tem 3 divises e o SMC tem 10 divises, como pode ser visto na figura 05.

Tabela 03 Faixas de freqncia para uso da telefonia celular no Brasil.

Figura 05 Diviso das regies SMP e SMC no Brasil.

A cada uma destas reas coube o atendimento por uma operadora, que utiliza determinada tecnologia, como pode ser visto na tabela 04. Regio

SMP

rea

SMC

Operadora (Tecnologia adotada)

Banda A Banda B Banda D Banda E

III 1 VIVO

(AMPS e CDMA)

CLARO

(TDMA e GSM)

TIM

(GSM)

No negociada

2 No negociada

I

3 VIVO

(AMPS e CDMA)

CLARO

(TDMA e GSM)

OI

(GSM)

TIM

(GSM)

4 Telemig Celular

(AMPS, TDMA e GSM)

TIM

(GSM)

OI

(GSM)

CLARO

(GSM)

II

5 TIM

(AMPS, TDMA e GSM)

VIVO

(CDMA)

CLARO

(TDMA e GSM)

Brasil Telecom

(GSM)

6 VIVO

(AMPS e CDMA)

CLARO

(TDMA e GSM)

TIM

(GSM)

Brasil Telecom

(GSM)

7 VIVO

(AMPS, TDMA e CDMA)

CLARO

(TDMA e GSM)

TIM

(GSM)

Brasil Telecom

(GSM)

I

8 Amaznia Celular

(AMPS, TDMA e GSM)

VIVO

(TDMA e CDMA)

OI

(GSM)

TIM

(GSM)

9 VIVO

(AMPS e CDMA)

TIM

(TDMA e GSM)

OI

(GSM)

CLARO

(GSM)

10 TIM

(AMPS, TDMA e GSM)

CLARO

(TDMA e GSM)

OI

(GSM) No negociada

Existem ainda os casos especiais, de operadoras que no se encaixam no SMP ou SMC, como mostrado na tabela 05.

Banda Operadora (Tecnologia adotada) Cidades atendidas

A

CTBC (GSM) Algumas cidades de Minas Gerais, So Paulo, Mato Grosso

do Sul e Goas

Sercontel Celular (AMPS, TDMA e GSM) Londrina e Tamarana, PR

TIM (AMPS,TDMA e GSM) Pelotas e regio, RS

D TIM (AMPS,TDMA e GSM) Londrina e Tamarana, PR

E Telemig Celular (AMPS, TDMA e GSM) Cidades de Minas Gerais do Tringulo Mineiro

Tabela 04 Operadoras em cada rea do Brasil.

Tabela 05 Casos especiais de concesso de operao celualr.

5. CONCLUSO Impedir que os aparelhos celulares se comuniquem com as estaes, por meio de bloqueadores, fcil. No h a necessidade de sujar todo o espectro de freqncia, irradiando sinais apenas nos canais especficos de controle de cada tecnologia. O custo destes aparelhos varia entre U$ 200,00 e U$ 2000,00. Esta grande variao causada pela potncia de transmisso de cada bloqueador, o que implica diretamente na rea que cada um consegue bloquear. Em vrias partes do mundo, o uso de bloqueadores precisa de uma licena especial dos rgos de comunicao do governo para poderem ser instalados. No Brasil, as primeiras iniciativas neste sentido vm sendo tomadas recentemente. Algumas empresas nacionais j fabricam estes equipamentos com baixa potncia, possibilitando o bloqueio em pequenas reas.