Relatório de Projecto - GSBL

Transcrição

Relatório de Projecto
ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA DE SERVIÇOS
DE TELECOMUNICAÇÕES MÓVEIS
AUTOR
Nuno Miguel Fonseca Ferreira
ORIENTADOR
Prof. Doutor A. Manuel de Oliveira Duarte
CO-ORIENTADOR
Prof. Doutor Eduardo Anselmo de Castro
Departamento de Electrónica e Telecomunicações
Universidade de Aveiro
ii
Agradecimentos
Terminar este meu percurso sem referir todos aqueles que me deram a mão, nos
momentos em que mais precisei, seria no mínimo de uma ingratidão atroz. Tal como na
vida não vivemos numa clandestinidade receosa dos desafios da vida, todas as
contribuições foram bem vindas.
Em primeiro lugar, queria agradecer ao meu orientador de projecto, Professor Doutor
A. Manuel de Oliveira Duarte, por toda a ajuda, orientação, motivação, ensinamentos e
especialmente pela nova visão actual e futura das redes e serviços de Telecomunicações,
que partilhou comigo ao longo deste projecto. Espero ter incorporado os seus
ensinamentos, e uma perspectiva critica do mundo das Telecomunicações.
Não resisto à tentação de citar este poema de Antero de Quental (A evolução) que tão
bem reflecte o meu sentir.
«Fui rocha em tempo, e fui no mundo antigo
tronco ou ramo na incógnita floresta...
Onda, espumei, quebrando-me na aresta
Do granito, antiquíssimo inimigo...
Rugi, fera talvez, buscando abrigo
Na caverna que ensombra urze e giesta;
O, monstro primitivo, ergui a testa
No limoso paul, glauco pascigo...
Hoje sou homem, e na sombra enorme
Vejo, a meus pés, a escada multiforme,
Que desce, em espirais, da imensidade...
Interrogo o infinito e às vezes choro...
Mas estendendo as mãos no vácuo, adoro
E aspiro unicamente à liberdade.»
Um agradecimento a todo o pessoal do Grupo de Sistemas de Banda Larga ao António,
João Rocha, José Pedro, Ricardo, Sérgio, Santiago e ao Daniel. Um agradecimento
especial à Filipa Borrego ao Pedro Pego, pela oportunidade que me deram de discutir
com eles os mais diversos assuntos.
Não posso deixar de agradecer a todos os meus amigos, que sempre estiveram
disponíveis para me apoiar, incentivar e motivar nos momentos mais difíceis. Assim
como um abraço especial, ao Grupo do G.R. pelo forum, pela amizade, companheirismo
e pela descontracção que me proporcionaram em todas as actividades gastronómicas,
culturais e Sociais nas quais estamos incumbidos de levar a bom porto. Um grande
abraço ao Joaquim Matos, pela ajuda e disponibilidade demonstrada ao longo destes
tempos difíceis.
Um agradecimento muito especial à Ana Sofia, por todo o apoio compreensão, pelas
vezes (que não foram poucas!) que não foi possível ir tomar café e/ou ir ao cinema,
assim como pelas vezes que não fui às compras etc..., mas penso ter valido a pena, esta
minha dedicação a este projecto.
“O sentimento muda o som das palavras quando as lemos”
Quero dedicar este meu relatório aos meus pais e à memória da minha avó.
Nuno Fonseca Ferreira
II
ANÁLISE TECNO-ECONÓMICA DE SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES MÓVEIS
Índice
Índice
Índice de Figuras..............................................................9
Índice de Tabelas............................................................13
Lista de Acrónimos ............................................................14
Capitulo 1
Introdução.................................................18
1.1
Enquadramento do Projecto .......................................................................... 20
1.2
Políticas reguladoras dos negócios das telecomunicações ............................. 20
1.2.1
Responsabilidades políticas do sector das telecomunicações................. 23
1.2.2
Organismo Regulador Nacional ............................................................. 23
1.2.2.1 A Organização da ANACOM ............................................................ 24
1.2.2.2 O sector das Telecomunicações.......................................................... 25
1.2.2.3 Estratégia e objectivos da regulação nacional ................................... 26
1.3
Mercado das telecomunicações ...................................................................... 27
1.3.1
Dinâmica da situação actual ................................................................... 28
1.3.1.1 Liberalização do mercado e redução de custos dos serviços.............. 28
1.3.1.2 Convergência ...................................................................................... 30
1.3.2
Aplicações e serviços de telecomunicações ........................................... 32
1.3.2.1 Evolução dos Serviços de telecomunicações...................................... 33
1.3.2.2 Natureza dos Serviços de Telecomunicações..................................... 34
1.3.2.3 Caracterização dos Serviços ............................................................... 37
1.3.2.4 Previsão da procura de serviços de telecomunicações ....................... 38
1.4
Mercado das Telecomunicações..................................................................... 39
1.4.2
Visão tridimensional do mercado ........................................................... 43
1.4.3
Evolução da tecnologias e Redes de Telecomunicações ........................ 44
1.4.5
Convergencia das redes de telecomunicações ........................................ 51
Capitulo 2
Redes de Acesso ............................................55
2.1
Introdução....................................................................................................... 55
2.2
Definição de Rede de Acesso ......................................................................... 56
2.2.1
Rede telefónica ....................................................................................... 56
2.2.1.1 Breve história da rede telefónica ....................................................... 56
2.2.1.2 Rede telefónica actual........................................................................ 61
2.2.1.3 Estrutura Organizacional da rede telefónica....................................... 62
2.2.1.4 Redes de Serviços Integrados ............................................................. 67
2.2.1.5 Exemplo da estrutura telefónica da PT Comunicações ..................... 69
2.2.1.6 Sinalização......................................................................................... 73
2.2.2
Redes HFC (CATV) ............................................................................... 78
2.2.2.1 Rede de cliente .................................................................................. 81
2.2.2.2 Rede de transporte ............................................................................. 81
2.2.2.3 Rede de distribuição ........................................................................... 82
2.2.3
Topologia das redes de acesso................................................................ 84
2.2.3.1 Estrela activa ou passiva..................................................................... 85
2.2.3.2 Árvore (tree-and-branch) .................................................................. 87
2.2.3.3 Anel de estrelas.................................................................................. 88
2.2.3.4 Estrutura de anéis .............................................................................. 89
2.3
Tecnologias na rede de acesso........................................................................ 90
Índice
2.3.1
Reutilização do cobre na rede de acesso ................................................ 91
2.3.1.1 ADSL................................................................................................. 91
2.3.1.2 HDSL.................................................................................................. 97
2.3.1.3 RADSL ............................................................................................... 99
2.3.1.4 SDSL .................................................................................................. 99
2.3.1.5 IDSL ................................................................................................... 99
2.3.1.6 VDSL.................................................................................................. 99
2.3.2
Fibra óptica na rede de acesso .............................................................. 101
2.3.2.1 Características dos serviços e arquitecturas de rede........................ 102
2.3.2.2 Redes de Fibra Óptica.......................................................................... 103
2.3.2.2.1 Arquitecturas com fibra na rede de acesso (FITL) ..................... 104
2.3.2.2.1.1 Fiber-To-The-Curb (FTTC)................................................. 105
2.3.2.2.1.2 Fiber-To-The-Building/Office (FTTB/FTTO) .................... 107
2.3.2.2.1.3 Fiber-To-The-Home (FTTH)............................................... 109
2.3.3
Técnicas de transmissão ....................................................................... 110
2.3.3.1 Métodos de Multiplexagem.............................................................. 110
2.3.3.2.1 Sistemas SDM (Space Division Multiplexing) .......................... 111
2.3.3.1.2 Sistemas TCM (Time Compression Multiplexing) ................... 111
2.3.3.2.3 Sistemas CDM (Code Division Multiplexing) ........................... 112
2.3.3.1.4 Sistemas SCM (SubCarrier Multiplexing) ................................. 112
2.3.3.1.5 Sistemas WDM (WaveLength Division Multiplexing).............. 112
2.3.3.2 Redes de Serviços de Banda larga.................................................... 113
2.3.3.2.1 Modo de Transferência Assíncrono (ATM) ............................... 113
2.3.3.2.2 Redes ópticas passivas baseadas em ATM (ATM-PON)........... 114
2.3.3.2.3 Rede de Acesso Óptica Multi-Serviços (FSAN) ........................ 115
2.3.3.2.4 Rede BBL (BroadBandLoop)..................................................... 116
2.3.3.3.3 SDH ............................................................................................ 118
Capitulo 3
Rádio na Rede de Acesso ............................121
3.1
Configurações dos Sistemas de Rádio na Rede de Acesso .......................... 123
3.1.1
Configuração Ponto-a-Ponto ................................................................ 123
3.1.2
Configuração Ponto-Multiponto........................................................... 124
3.1.2.1 Configuração Ponto-Multiponto com Cobertura Celular ................. 125
3.2
Sistemas de Rádio na Rede de Acesso Actuais ............................................ 126
3.2.1
Sistemas Analógicos............................................................................. 127
3.2.2
Sistemas Digitais .................................................................................. 128
3.2.3
Sistemas de Comunicações Móveis...................................................... 128
3.2.3.1 Sistemas Analógicos......................................................................... 129
3.2.3.2 Sistemas Digitais ............................................................................. 129
3.2.3.2.1 Sistema GSM (Global System for Mobility).............................. 130
3.2.3.2.2 Sistema UMTS (Universal Mobile Telecom. System)............... 131
3.2.3.3 Sistemas de Comunicações Móveis por Satélite .............................. 134
3.2.3.4 Sistemas Microcelulares ................................................................... 134
3.2.4
Acesso Fixo Via Rádio (FWA) ............................................................ 136
3.2.4.1 Perspectivas de Evolução do FWA .................................................. 140
3.2.14.2
Implementação do sistema FWA na Europa ................................ 141
3.2.5
BWA-Acesso Rádio em Banda Larga .................................................. 142
3.2.6
MMDS .................................................................................................. 146
3.2.7
LMDS ................................................................................................... 147
3.2.8
DECT.................................................................................................... 150
4
Índice
Capitulo 4 As tecnologias das telecomunicações Móveis ..152
4.1.
Origem dos sistemas celulares...................................................................... 153
4.1.1
Os Comités Técnicos GSM e SMG...................................................... 156
4.1.2
Objectivos principais do GSM ............................................................. 158
4.2
GSM – Global System for Móbile Communications ................................... 158
4.2.1 Conceitos Celulares ..................................................................................... 159
4.2.2
Reutilização de frequências .................................................................. 161
4.2.3
Ajuste do Tamanho da Célula .............................................................. 162
4.2.4
Melhoramentos na Eficiência do Espectro GSM ................................. 163
4.2.5
Técnicas de Multiplexagem no Sistema GSM ..................................... 164
4.2.5.1
TDMA .......................................................................................... 165
4.2.5.2 FDMA............................................................................................... 168
4.2.5.3 Diferenças entre TDMA e FDMA........................................................ 170
4.2.5.4 CDMA .............................................................................................. 171
4.2.5.4.1 Frequency Hopping Spread Spectrum........................................ 173
4.2.5.4.2 Direct Sequence Spread Spectrum ............................................. 174
4.2.6
Princípios Gerais de uma Arquitectura de Rede................................... 176
4.2.6.1 Arquitectura de uma rede Celular..................................................... 178
4.2.6.3 Entidades Envolvidas no Sistema..................................................... 182
4.2.6.3.1 Mobile Station (MS).................................................................. 182
4.2.6.3.2 Subscriber Identity Module (SIM) ............................................ 183
2.3.3.2.4 4.2.6.3.3 Sub Sistema Estação Base (BSS) ................................ 184
4.2.6.3.3.1 Estação Base (BTS) ............................................................ 187
4.2.6.2.3.2 Base Station Controller (BSC) ............................................... 188
2.3.3.2.5 4.2.6.3.4 Sistema de Comutação (SS) ........................................ 189
4.2.6.2.4.1 MSC/VLR e GMSC ........................................................... 191
4.2.6.2.4.2 Home Location Register (HLR) ............................................. 192
4.2.6.2.4.3 Centro de Autenticação AUC ............................................. 193
4.2.6.3.4.4 EIC Registo de Identificação de Equipamento.................. 195
4.2.6.3.4.5 Centro de Operações e Manutenção (OMC) ....................... 195
4.2.6.4 Sinalização........................................................................................ 196
4.2.6.5 Gestão de Chamadas........................................................................ 197
4.2.6.5.1 Chamada iniciada na rede GSM e terminada em outra rede ..... 198
4.2.6.5.2 Chamada terminada na rede GSM e iniciada em outra rede ..... 199
4.2.7
A Geração 2.5 G ................................................................................... 202
4.3
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) .............................................. 202
4.3.1
Interface Air.......................................................................................... 205
4.3.2
Protocolos de dados .............................................................................. 208
4.4
GPRS ............................................................................................................ 213
4.4.1
Atractivos do GPRS ............................................................................. 213
4.4.1.1 Novas Aplicações ............................................................................ 214
4.4.1.2 Conectividade Instantânea e Constante ........................................... 215
4.4.1.3 Acesso ao Serviço............................................................................ 215
4.4.2
Características da Rede GPRS............................................................. 217
4.4.2.1 Comutação de Pacotes..................................................................... 218
4.4.2.2 Eficiência do Espectro ..................................................................... 218
4.4.2.3 Serviços de Portadora ...................................................................... 219
4.4.2.4 Esquemas de codificação de canal................................................... 220
4.4.2.5
Atribuição de Timeslots ................................................................. 221
4.4.3
Arquitectura do GPRS .......................................................................... 222
5
Índice
4.4.3.1 Estação Móvel (MS)........................................................................ 223
4.4.3.2 Sub sistema de Estação Base ........................................................... 225
4.4.3.3
Os Novos Elementos na rede........................................................ 226
4.4.3.4 GPRS Support Nodes (GSN)........................................................... 228
4.4.3.5 Serving GPRS Support Node ( SGSN ) .......................................... 228
4.4.3.6 Gateway GPRS Support Node ( GGSN ) ........................................ 229
4.4.4
Rede GPRS ........................................................................................... 229
4.4.4.1 GPRS Backbone Network ............................................................... 229
4.4.4.2 SS7-Network ................................................................................... 230
4.4.5
Protocolos ............................................................................................ 230
4.4.5.1 Camada de Transmissão .................................................................. 231
4.4.5.2 Camada de Aplicação ...................................................................... 232
4.4.5.3 TCP / UDP........................................................................................ 232
4.4.5.4 IP e X.25 .......................................................................................... 233
4.4.5.5 SNDCP ............................................................................................ 233
4.4.5.6 LLC.................................................................................................. 234
4.4.5.7 RLC e MAC .................................................................................... 234
4.4.5.8 Interface Rádio ................................................................................ 235
4.4.6
Sinalização............................................................................................ 236
4.4.7
Mobilidade e Routing ........................................................................... 237
4.4.8
Gestão de Mobilidade entre GSM/GPRS ............................................. 238
4.4.8.1 Attach e Detach no GPRS ............................................................... 240
4.4.8.2 Activação e Desactivação de contextos PDP .................................. 241
4.4.9
Comparação entre o GPRS e os outros................................................. 242
4.4.10 Qualidade de Serviço (QoS) no GPRS ................................................. 244
4.5
EDGE ........................................................................................................... 246
4.5.1
A tecnologia.......................................................................................... 246
4.5.2
Parâmetros de sistemas EDGE ............................................................. 247
4.5.3
Classes de EDGE.................................................................................. 248
4.5.4
Estratégia de Evolução ......................................................................... 249
4.6
EHSCSD....................................................................................................... 250
4.7
EGPRS.......................................................................................................... 250
4.8
Terceira Geração de Comunicações Móveis ................................................ 252
4.8.1
Tendências para o “Sem fios” .............................................................. 253
4.8.2
A convergência no UMTS.................................................................... 255
4.8.3
A standardizações do esquema de interface ar num contexto 3G ........ 257
4.8.4
Características Gerais do Sistema UMTS/IMT-2000........................... 258
4.8.5
Considerações genéricas sobre a rede UMTS ...................................... 259
4.8.6
WCDMA no Modo FDD...................................................................... 265
4.8.6.1 Características do sistema................................................................ 268
4.8.6.2 Canais Físicos e Lógicos ................................................................. 270
4.8.6.4 Controlo de Potencia ........................................................................ 277
4.8.6.4.1 Outer loop ................................................................................... 280
4.8.6.4.2 Open Loop .................................................................................. 280
4.8.6.4.3 Códigos de Espalhamento .......................................................... 281
4.8.6.4.4 Serviços Multirate ...................................................................... 281
4.8.6.4.5 Transmissão de Pacotes.............................................................. 282
4.8.6.4.6 Handover .................................................................................... 282
4.8.6.4.6.1 Softer Handover................................................................... 284
4.8.6.4.6.2 Handover inter frequência ................................................... 284
6
Índice
4.8.7
Arquitectura de Rede ............................................................................ 286
4.8.7.1 Arquitectura do UTRAN ................................................................. 286
4.8.7.2 Protocolos da Interface Rádio ......................................................... 287
4.8.7.3
Rede UMTS.................................................................................... 290
4.9
Sistemas de Comunicações de banda larga “sem fios” (WBCS) ................. 292
4.9.1
WLAN (Wireless Local Area Network)............................................... 293
4.9.1.1
Vantagens das WLAN .................................................................. 294
4.9.1.2 Aplicações das WLAN .................................................................... 294
4.9.1.3 Hiperlan 2 ........................................................................................ 295
4.9.1.4 IEEE 802.11a.................................................................................... 297
4.9.1.4.1 Arquitectura de uma rede IEEE 802.11......................................... 298
4.9.1.5 Bluetooh .......................................................................................... 300
4.9.1.5.1 Características básicas do Bluetooth ......................................... 301
4.9.2 MBS............................................................................................................ 301
Capitulo 5
Projectos de Investimento ........................304
5.1
Introdução..................................................................................................... 304
5.1.1
Definição de Investimento.................................................................... 305
5.1.2
Classificação dos investimentos ........................................................... 307
5.1.3
Tipos de investimentos ........................................................................ 307
5.1.4
Principais fases de um projecto de investimento.................................. 310
5.1.4.1 Identificação ......................................................................................... 310
5.1.4.2 Preparação ............................................................................................ 311
5.1.4.3 Análise ................................................................................................. 312
5.1.4.3.1 Análise financeira ....................................................................... 312
5.1.4.3.2 Análise Técnica .......................................................................... 314
5.1.4.3.3 Análise Institucional ................................................................... 315
5.1.4.3.4 Análise económica...................................................................... 315
5.1.4.3.5 Análise social.............................................................................. 317
5.1.4.3.6 Análise ambiental ....................................................................... 318
5.1.4.4 Decisão ............................................................................................. 318
5.1.4.5 Execução.......................................................................................... 318
5.1.4.6 Funcionamento e controlo ............................................................... 320
5.2 Conceitos económicos relevantes....................................................................... 321
5.2.1 Taxa de actualização.................................................................................... 321
5.2.2 Resultados ilíquidos..................................................................................... 322
5.2.3 Amortizações ............................................................................................... 323
5.2.4 Noção de Cash-flow .................................................................................... 324
5.3 Principais Critérios de analise de projectos de investimentos........................... 326
5.3.1 Valor Actual Liquido ( VAL )..................................................................... 326
5.3.2 Taxa interna de rentabilidade ...................................................................... 327
5.3.3
Período de recuperação............................................................................ 329
5.4
Análise de sensibilidade ............................................................................... 330
5.5
Erros frequentes na preparação de um projecto de investimento ................. 331
5.6. Plano de negócios .............................................................................................. 331
5.6.1 Introdução.................................................................................................... 331
5.6.2 Fases de um Plano de Negócios .................................................................. 332
Capitulo 6 Análise Tecno-económica de Redes e Serviços TONIC - ..........................................................................333
6.1
Introdução..................................................................................................... 334
7
Índice
6.2
Objectivos do projecto TONIC..................................................................... 334
6.3
Desenvolvimento e Participantes ................................................................. 335
6.3.1
Principais contribuições do programa .................................................. 336
6.3.2
Inovação ............................................................................................... 337
6.3.3
contribuição e directrizes para a Comunidade Europeia. ..................... 338
6.3.4
Contribuição aos objectivos sociais da comunidade ............................ 339
6.4
Descrição ...................................................................................................... 340
6.5
Modulação do mercado ................................................................................ 341
6.5.1
Modelos de Previsão............................................................................. 341
6.5.1.1 Modulação da evolução de tarifas ................................................... 342
6.5.1.2 A Modulação de incertezas na evolução de mercado...................... 342
6.6
Ferramenta Metodologia .............................................................................. 343
6.6.1
Viabilidade económica do Operador Virtual de Rede Móvel .............. 343
Capitulo 7
Estudo de Caso ..........................................345
7.1
Contexto Histórico........................................................................................ 347
7.2
Conceito de MVNO...................................................................................... 347
7.3
Definição de Operador Móvel Virtual (MVNO).......................................... 348
7.4
Diferentes classes de MVNOs...................................................................... 349
7.4.1
O ‘Puro’ MVNO.................................................................................. 349
7.4.2
O Enhanced Service Provider.............................................................. 350
7.4.3
O Fornecedor de Serviços .................................................................... 350
7.5
Considerações de Regulação ........................................................................ 351
7.5.1
Resumo dos vários pontos de vista....................................................... 352
7.5.2
Relacionamento com os MNOs............................................................ 352
7.6
MVNO no mercado das Telecomunicações móveis.................................... 354
7.6.1
MVNO como um novo valor................................................................ 356
7.6.2
Formulas para Operar no mercado ....................................................... 358
7.6.3
Impacto do MVNO no mercado ........................................................... 360
7.6.4
Modelo de negócios de um MVNO...................................................... 362
7.6.4.1 Um Possível Modelo de Custos....................................................... 366
7.7
Serviços e classes de serviço ........................................................................ 370
7.7.1
Perfis de Negócio ................................................................................. 370
7.7.2
Perfil de cliente..................................................................................... 374
7.7.3
Classes de serviço................................................................................. 375
7.7.4
Tarifas e Revendas................................................................................ 377
7.7.4.1 Considerações Gerais ...................................................................... 378
7.7.4.2 Calculo do ARPU através da análise ao trafego.............................. 380
7.7.4.3 Procura de serviços de telecomunicações......................................... 383
7.7.4.4 Modelo de Logistica ......................................................................... 384
7.8
arquitectura e elementos da rede .................................................................. 388
7.8.1
Rede de Interligação (CN).................................................................... 391
7.8.2
Base Station System (BSS) .................................................................. 395
7.9
Soluções Técnicas possíveis para a partilha de infra-estruturas................... 396
Referências ......................................................................399
8
Índice de Figuras
Figura 1 Organograma da ANACOM ...................................................................................25
Figura 2 Macro-estrutura das Telecomunicações Fonte:Maxitel .............................................26
Figura 3 Estrutura da Industria Integração vertical ou horizontal [39] ......................................30
Figura 4 Convergência de Media, Telecomunicações e Computação ..........................................32
Figura 5 Evolução dos serviços de telecomunicações Fonte: Prof. Duarte ...............................33
Figura 6 Sistematização das principais etapas do processo produtivo associado a serviços.............35
Figura 7 Dinamismo do mercado das comunicações [69] ........................................................37
Figura 8 Cenário de agentes, funções e serviços de telecomunicações FONTE: Prof. Duarte ...........37
Figura 9 Vectores de relacionamento entre serviços e mercado de telecomunicações .....................40
Figura 10 Classes de redes [2,3] .........................................................................................42
Figura 11 Visão tridimensional do mercado das telecomunicações Fonte: Prof. Duarte ...............43
Figura 12 Visão simplificada das redes de telecomunicações [3, 88] ..........................................44
Figura 13 Diferentes serviços disponibilizados por diferentes redes de comunicação [3,88] ..........45
Figura 14. Situação actual das redes de telecomunicações [3,88]..............................................47
Figura 15 Evolução na rede de transporte .............................................................................48
Figura 16. Passagem vertical - horizontal .............................................................................49
Figura 17. Papel dominante do IP nas telecomunicações [3] ....................................................50
Figura 18 Convergência nas rede de Telecomunicações ...........................................................52
Figura 19 O IP como uma plataforma integradora e convergente [89] .......................................53
Figura 20 Exemplo de uma rede telefónica com uma estrutura hierárquica de 4 níveis de comutação63
Figura 21 Configuração genérica das redes telefónicas em Portugal .........................................64
Figura 22 Estrutura da rede telefónica (com a introdução de centrais digitais de grande porte
incorporando funções de comutação local e de trânsito)...................................................66
Figura 23 Níveis hierárquicos da rede telefónica da PT Comunicações .......................................70
Figura 24 Dimensionamento de acordo com a densidade populacional .......................................71
Figura 25 Rede de Sinalização ............................................................................................75
Figura 26 Rede de sinalização operando no modo associado ....................................................77
Figura 27 Rede de sinalização operando no modo não - associado ............................................77
Figura 28 Rede de sinalização operando no modo quase associado ...........................................78
Figura 29 Topologia em árvore das redes de CATV .................................................................79
Figura 30 Rede híbrida (utilização mista de fibra e cabo coaxial) com arquitectura FTTF [13] .......80
Figura 31 Pormenor da rede de cliente em estrela e em árvore ..................................................81
Figura 32 Rede de transporte, topologia em estrela [90] ..........................................................82
Figura 33 Pormenor da rede de distribuição em árvore [90] .....................................................83
Figura 34 Factores determinantes na escolha da topologia .......................................................84
Figura 35 Exemplos de topologias em estrela activa e passiva ...................................................86
Figura 36 Exemplo da topologia em árvore (tree-and-branch) ..................................................87
Figura 37 Exemplo de uma rede de acesso com topologia em anel de estrelas ..............................88
Figura 38 Exemplo de uma topologia em estrutura de anéis ......................................................89
Figura 39 O espectro no ADSL [67] ....................................................................................93
Figura 40 Elementos de transmissão via ADSL na estação [67] .................................................94
Figura 41 Elementos de transmissão via ADSL no cliente [67] ..................................................95
Figura 42 Divisão do espectro ADSL[67] ..............................................................................97
Figura 43 Comparação das tecnologias E1 e HDSL[Adaptado de 67] ........................................98
Figura 44 Capacidade de transporte ADSL vs VDSL [69] ......................................................100
Figura 45 Exemplo de uma arquitectura FTTC utilizando uma topologia em estrela passiva .........106
Figura 46 Habitações uni-familiares[78] ............................................................................106
9
Figura 47 Exemplo de uma arquitectura FTTB utilizando uma topologia em estrela passiva .........108
Figura 48 Habitações multi-familiares[68] ..........................................................................109
Figura 49 Exemplo de uma arquitectura FTTH utilizando uma topologia em estrela passiva .........110
Figura 50 Arquitectura genérica da FSAN ...........................................................................115
Figura 51 Sistema BBL [91] .............................................................................................117
Figura 52 Área de acesso típica [13] ..................................................................................118
Figura 53 Plataforma SDH ...............................................................................................120
Figura 54 Sistema de acesso baseado num anel ATM [13] ......................................................120
Figura 55 Exemplo de uma configuração Ponto-a-Ponto [13] .................................................124
Figura 56 Exemplo de uma configuração Ponto-Multiponto [13] .............................................125
Figura 57 Exemplo de uma configuração Ponto-Multiponto com Cobertura Celular [13] .............126
Figura 58 Sistemas Rádio na rede de acesso [Adaptado de 74] ...............................................127
Figura 59 Gerações da s comunicações móveis....................................................................128
Figura 60 Número de subscritores celulares por região Fonte : ARC....................................132
Figura 61 Cobertura do UMTS[81] ....................................................................................133
Figura 62 Espectro UMTS para satélites .............................................................................135
Figura 63 Rede de Acesso Via Rádio ..................................................................................136
Figura 64 Possível cenário de desenvolvimento do mercado de serviços de telecomunicações em BWA
............................................................................................................................144
............................................................................................................................145
Figura 66 configuração de uma célula LMDS [70] ................................................................147
Figura 67 Arquitectura LMDS [72] ....................................................................................149
Figura 68 Principais objectivos estabelecidos nos primórdios dos sistemas celulares ..................154
Figura 69 Vantagens dos sistemas celulares da primeira geração ............................................155
Figura 70 Estrutura celular hexagonal com reutilização de frequência .....................................160
Figura 71 Estrutura de uma Trama TDMA com 8 slots temporais ............................................165
Figura 72 Acesso múltiplo por divisão no tempo (TDMA) [13] ................................................166
Figura 73 Acesso múltiplo por divisão na frequência (FDMA).................................................168
Figura 74 Diferença entre o TDMA e o FDMA ....................................................................170
Figura 75 Acesso múltiplo por divisão no código (CDMA)......................................................171
Figura 76 Vantagens e desvantagens do CDMA ....................................................................173
Figura 77 Frequency Hopping Spread Spectrum ...................................................................174
Figura 78 Direct Sequence Spread Spectrum ........................................................................175
Figura 79 Esquema preliminar de uma rede GSM ................................................................176
Figura 80 Arquitectura de um Sistema Celular .....................................................................179
Figura 81 Arquitectura de rede GSM [8] .............................................................................182
Figura 82 Sistema de Estações Base ...................................................................................185
Figura 83 Configurações típicas dos BSS´s ..........................................................................186
Figura 84 Exemplos de Estações base para interior...............................................................187
Figura 85 Equipamento de Unidade de Adaptação de Ritmo e BSC ..........................................189
Figura 86 Elementos de um sistema de comutação ................................................................190
Figura 87 Entidades operantes no MSC/VLR .......................................................................192
Figura 88 Entidades Operantes no HLR ..............................................................................193
Figura 89 Estabelecimento de uma chamada com origem no móvel [10] ...................................198
Figura 90 Chamada terminada na rede GSM [10] ................................................................200
Figura 91 Arquitectura do sistema HSCSD com configuração de múltiplos canais ......................205
Figura 92 Exemplo da configuração simétrica HSCSD com dois canais TCH/F ..........................206
Figura 93 Exemplo da configuração HSCSD simétrica com mais de 2 canais TCH/F ..................206
Figura 94 HSCSD assimétrica, tipos de configurações de canais (3+1,3+2,4+1) ........................207
10
Figura 95 Protocolos para HSCSD não transparente combinando múltiplos canais ....................210
Figura 96 Exemplo de alocação estática de Timeslots [56] .....................................................222
Figura 97 Esquema geral de uma rede GSM com GPRS [58] ..................................................223
Figura 98 Rede GPRS ......................................................................................................226
Figura 99 Redes Intra – PLMN e Inter PLMN backbone [60] ..................................................230
Figura 100 Esquema protocolar OSI relativo ao GPRS[68] ....................................................231
Figura 101 Bloco RLC e bloco radio ..................................................................................235
Figura 102 Exemplo de routing áreas .................................................................................238
Figura 103 Procedimentos de Attach GPRS[62] ...................................................................240
Figura 104 Activação de contextos PDP [62] .......................................................................241
Figura 105 Evolução cronológica das taxas de transferência de dados[61]................................243
Figura 106 Comparação entre GPRS e GSM........................................................................243
Figura 107 Interacção entre BTS e MS ...............................................................................248
Figura 108 Tendência de Evolução [72]..............................................................................249
Figura 109 Taxas de transferência por slot temporal no EHSCSD[72] ......................................250
Figura 110 Taxas de transferência por slot temporal no EGPRS ..............................................251
Figura 111 Mercado de utilizadores móveis e de dados ..........................................................253
Figura 112 Factores que determinam a necessidade de “dados sem fios” ..................................254
Figura 113 Factores de mercado que contribuem para a expansão do “sem fios” .......................255
Figura 114 Os mundos em convergência [75] ......................................................................256
Figura 115 Estrutura hierárquica das células[81].................................................................260
Figura 116 Modo FDD e TDD ..........................................................................................261
Figura 117 1Espectro alocado para o UMTS ......................................................................263
Figura 118 Diagrama de blocos de um transmissor DS-CDMA ...............................................265
Figura 119 Ex. de um transmissor DS-CDMA ......................................................................266
Figura 120 Diagrama de Blocos de um receptor DS-CDMA....................................................266
Figura 121 Controlo de potencia com a variação da distancia ................................................267
Figura 122 Utilização do espectro em WCDMA [72] ............................................................270
Figura 123 Estrutura da trama para o canal físico do dedicado no sentido uplink[72] .................273
Figura 124 Multiplexagem temporal dos canais de controlo de dados ......................................274
Figura 125 Multiplexagem IQ/código de espalhamento dos Canais de controlo e dados ...............275
Figura 126 Estrutura de uma trama DPCH..........................................................................276
Figura 127 Estrutura do canal de sincronização (SCH)..........................................................277
Figura 128 Espectro do sinal CDMA ..................................................................................278
Figura 129 Representação celular de Handover ...................................................................284
Figura 130 Identificação dos vários interfaces na Arquitectura do UTRAN ................................287
Figura 131 Arquitectura Protocolar da Interface Rádio .........................................................288
Figura 132 Fluxo de dados para as camadas RLC e MAC não transparentes ............................290
Figura 133 Arquitectura da rede UMTS [ 3, 83] ...................................................................291
Figura 134 Rede WLAN ...................................................................................................292
Figura 135 Arquitectura das camadas Hiperlan2 ..................................................................296
Figura 136 União de duas BSS formando uma ESS...............................................................299
Figura 137 Previsão de evolução dos sistemas móveis ...........................................................302
Figura 138 Ciclos macro-económicos .................................................................................306
Figura 139 principais fases dum projecto de investimento ......................................................310
Figura 140 Fluxograma dum projecto de investimento [13] ...................................................320
Figura 141 Calculo do cash-flow[13] .................................................................................325
Figura 142 Gráfico do VAL em relação à taxa de actualização(13) ..........................................328
Figura 143 Os principais elementos incluídos num caso num estudo de caso ..............................340
Figura 144 Ilustração da metodologia TERA. FONTE: TONIC ...............................................343
Figura
11
Figura 145 Tipos de MVNO FONTE:TONIC Del. 9 ...............................................................349
Figura 146 Relacionamento na cadeia de valor das telecom. móvisl. Fonte: Questus (adaptado).[26]
............................................................................................................................357
Figura 147 Novos e velhos jogadores estão a enfrentar as mudanças de papeis ..........................358
Figura 148 Fórmulas para operar no mercado ....................................................................359
Figura 149 Os MVNOs e a procura latente do mercado .........................................................360
Figura 150 Cadeia de valor de forma a poder configurar a oferta de serviços ............................361
Figura 151 Evolução do posicionamento da marca própria ....................................................362
Figura 152 Modelo Genérico de um MVNO Fonte: ARC. ......................................................363
Figura 153 Modelo de negóciosFONTE: TONIC Del 8 ..........................................................365
Figura 154 Modelo de Custeio ..........................................................................................367
Figura 155 Esquemas de custeio ........................................................................................368
Figura 156 Vantagens e desvantagens dos dois modelos de custos ...........................................369
Figura 157 Possíveis pontos de acesso na rede MNO.............................................................369
Figura 158 Principais perfis de negócio ..............................................................................372
Figura 159 Síntese das estimativas de ARPU Fonte: TONIC ..................................................379
Figura 160 Calculo do ARPU............................................................................................381
Figura 161 Evolução do ARPU mensal estimado para um operador MVNO num país grande (Sem
serviços banda larga) FONTE : TONIC ......................................................................382
Figura 162 Evolução do ARPU mensal estimado para um operador MVNO num país pequeno (Sem
serviços banda larga) ..............................................................................................383
Figura 163 penetração total estimada de subscritores móveis para a Europa Ocidental. FONTE:
TONIC ..................................................................................................................385
Figura 164 Previsão de penetração de subscritores para os diferentes sistemas móveis na Europa
Ocidental[89] ........................................................................................................386
Figura 165 Previsão de penetração de subscrições para os diferentes sistemas móveis na Europa
Ocidental ..............................................................................................................387
Figura 166 Posicionamenento na cadeia de valor das diferentes classes....................................390
Figura 167 Arquitectura de MVNO full (baseado na especificação R99) [89] .............................391
Figura 168 Exemplo de uma estrutura de HSS Genérica e interfaces ........................................392
Figura 169 Configuração Básica de um PLMN.....................................................................393
Figura 171 Exemplo de uma BTS FONTE: Alcatel ............................................................395
Figura 172 Os cinco níveis da partilha de infra-estrutura FONTE: TONIC Del. 9 .......................396
Figura 173 Partilha de Antenas FONTE: TONIC Del. 9 .........................................................397
Figura 174 Principio aplicado na partilha do node B FONTE: TONIC Del. 9 ............................398
Figura 175 Principio da partilha da rede Core FONTE: TONIC ..............................................398
12
Índice de Tabelas
Tabela 1 Variação da taxa de transmissão ................................................................................................93
Tabela 2 Características dos sistemas analógicos [75] .........................................................................129
Tabela 3 Sistemas Móveis Digitais .........................................................................................................130
Tabela 4 Taxa de transmissão em função das características da área de cobertura............................132
Tabela 5 Ambiente competitivo ...............................................................................................................138
Tabela 6 Perspectivas de evolução do FWA...........................................................................................141
Tabela 7 Características básicas de diverso equipamento BWA ...........................................................146
Tabela 8 Características Principais do standard GSM..........................................................................162
Tabela 9 Relação entre os slots temporais e canais de comunicação....................................................166
Tabela 10 Alteração das taxas de transferencia por slot temporal .......................................................204
Tabela 11 Parâmetros dos esquemas de codificação .............................................................................221
Tabela 12 Classes de EDGE ...................................................................................................................248
Tabela 13 Parâmetros do WCDMA ........................................................................................................269
Tabela 14 Tipos de canais .......................................................................................................................271
Tabela 15 Intervalos de vida útil de imobilizações corpóreas[13]........................................................324
Tabela 16: Lista de participantes............................................................................................................336
Tabela 17 Exemplos de empresas que manifestam interesse em MVNOs Fonte: Analysys, press and
company reports, 2000...................................................................................................................371
Tabela 18 Categorias de Qualidade do Serviço Classes definidas pelo 3GPP [72].............................376
Tabela 19 Classes de serviço assumidas.................................................................................................377
Tabela 20 Resumo das projecções de ARPU identificadas nos estudos FONTE : TONIC ..................380
Tabela 21 Suposições da total penetração de subscrições e subscritores móvei ..................................385
Tabela 22 Evolução do segmento de mercado num país grande ...........................................................388
Tabela 23 Evolução do segmento de mercado num país pequeno .........................................................388
Tabela 24 Comparação dos vários intervenientes.................................................................................390
13
Lista de Acrónimos
ACTS
ADM
ADSL
AON
AP
APC
ARPU
ASB
ASP
ATM
AUC
BAN
BAR
BBL
BMG
BOLM
BRAIN
BS
BSC
BSS
BTS
BU-OLM
CATV
CDMA
CEPT
CONVAIR
CPE
CSCF
CSDN
DECT
DFS
DHCP
Advanced Communications Technologies and Services
Add Drop Multiplexer
Asymmetric Digital Subscriber Line
All Optical Network
Access Point
Access point Controller
Average Revenue Per User
Asymmetric Switched Broadband
Application Service Provider
Asynchronous Transfer Mode
AUthentication Centre
Brain Access Network
BRAIN Access Router
BroadBand Loop
BRAIN Mobility Gateway
Broadband Optical Line Module
Broadband Access for IP Based Networks (IST Project)
Base Station
Base Station Controller
Base Station Subsystem
Base Transceiver Station
Broadband Upgrade Optical Line Module
Community Antenna Television
Code Division Multiple Access
Conference of European Posts and Telecommunications
administrations
Consensus & Verification in ACTS Results Exploitation
Customer Premises Equipment
Call State Control Function
Circuit Switched Data communication Network
Digital Enhanced Cordless Telecommunications
Dynamic Frequency Selection
Dynamic Host Configuration Protocol
14
DLC
DNS
DSL
DS-SS
DTH
EDGE
ETSI
ETSI
EU
FDD
FDMA
FH-SS
FITL
FP
FR
FSAN
FTTB
FTTC
FTTCab
FTTE
FTTF
FTTH
FTTN
FTTO
FW
FWA
Gb
GGSN
GMSC
GPRS
GRAN
GSM
GSN
HDSL
HFC
HIPERLAN
HLR
HSCSD
HSS
ICP
IN
IP
Data Link Control
Domain Name Server
Digital Subscriber Line
Direct Sequence Spread Spectrum
Direct to the Home
Enhanced Data for GSM Evolution
European Telecommunications Standards Institute
European Telecommunications Standards Institute
European Union
Frequency Division Duplex
Frequency Division Multiple Access
Frequency Hopping Spread Spectrum
Fiber In The Loop
Flexibility Point
Frame Relay
Full Services Access Network
Fiber To The Building
Fiber To The Curb
Fiber To The Cabinet
Fiber To The Exchange
Fiber To The Feeder
Fiber To The Home
Fiber To The Node
Fiber To The Office
Firewall
Fixed Wireless Access
Interface Gb between BCS and SGSN
Gateway GPRS Support Node
Gateway Mobile Switching Center
General Packet Radio System
Generic Radio Access Network
Global System for Mobile Communications
GPRS Support Node
High bit rate Digital Subscriber Line
Hybrid Fiber-Coax
High Performance Radio Local Area Network
Home Location Register
High Speed Circuit Switched Data
Home Subscriber Server
Instituto de Comunicações de Portugal
Intelligent Networks
Internet Protocol
15
IRR
ISDN
IST
IT
ITU
Iu
Iu-bis
Iur
IWU
LAN
LAN
LEx
LL
LMDS
MAC
MAN
MBS
MGCF
MGW
MIND
MIP
MMDS
MPLS
MS
MSC
MT
MTBR
MNO
MTTR
MVNO
MW
Node B
NPV
NSS
NT
OA&M
OLM
OLT
OMC
ONU
OPEX
OPTIMUM
Internal Rate of Return
Integrated Services Digital Network (RDIS)
Information Society Technologies
Information Technologies
International Telecommunications Union
Interface between RNC and Core Network
Interface between Node B and RNC
Interface between RNCs
InterWorking Unit
Local Area Network
Local Area Network
Local Exchange
Link Level
Local Multipoint Distribution Service
Medium Access Control
Metropolitan Area Network
Mobile Broadband System
Media Gateway Control Function
Media GateWay
Mobile IP based Network Developments (IST Project)
Mobile IP
Multichannel Multipoint Distribuition Service
MultiProtocol Label Switching
Mobile Station
Mobile Switching Centre
Mobile Terminal
Mean Time Between Repairs
Mobile Network Operator
Mean Time To Repair
Mobile Virtual Network Operator
Microwave Link
UMTS Base Station and Base Station Node
Net Present Value
Network Subsystem
Network Termination
Operation, Administration and Management
Optical Line Module
Optical Line Terminal
Operations and Maintenance Centre
Optical Network Unit
Operating Expenditures
Optimised Network Architectures for Multimedia
Services
16
PBP
PDH
PME
PON
POTS
PSTN
RSU
SCMA
SDH
SFAA
SIM
SS7
SSB
STM
TA
TDM
TDMA
TERA
TIR
TITAN
TONIC
UMTS
VAL
VDSL
VLR
VoD
VoIP
VR
WDM
Pay Back Period
Plesiochronous Digital Hirarchy
Pequenas e Médias Empresas
Passive Optical Network
Plain Old Telephone System
Public Switched Telephone Network
Remote Switching Unit
SubCarrier Multiple Access
Synchronous Digital Hierarchy
Sistema Fixo de Acesso de Assinante
Subscriber Identity Module
Signaling System 7
Symmetric Switching Broadband
Synchronous Transfer Mode
Taxa de actualização
Time Division Multiplexing
Time Division Multiple Access
Techno-Economic Results from ACTS
Taxa interna de rentabilidade
Tool for Introduction scenario and Techno-economic
evaluation of Access Networks
Techno-Economics of IP Optimized Networks and
Services
Universal Mobile Telecommunications Service
Valor Actual Liquido
Very high bit rate Digital Subscriber Line
Visitor Location Register
Video on Demand
Voice over IP
Valor Residual (Rest Value)
Wavelength Divison Multiplexing
17
Capitulo 1
A
Introdução
sociedade contemporânea tende a satisfazer as necessidades básicas e
universais do cidadão comum e das suas empresas. A globalização é um
dado na realidade económica, social e política deste inicio de século, com
manifesta implicação na vida quotidiana das sociedades..
A grande evolução vivida nos últimos e as vastas perspectivas de mercado estão a
desenvolver novos ramos no negócio das telecomunicações. A explosão da Internet e a
disseminação das comunicações móveis, em paralelo com a utilização de novas
tecnologias e desenvolvimento de serviços, associados à liberalização do mercado estão
a aumentar a volatilidade do mercado de referencia.
O facto de ser um mercado relativamente recente associado à baixa regulação, impõem
que seja o seu próprio dinamismo o motor para o seu desenvolvimento espontâneo
obtendo quotas elevadas de crescimento, penetração, cobertura e uso. Pode-se
considerar que as telecomunicações móveis, juntamente com a Internet, como a grande
revolução do sector de telecomunicações da última década do século XX, e a sua
convergência (Internet - Móvel) são o novo motor do sector para o recém estreado
século XXI.
A Internet, incluindo serviços móveis de Internet, contribuem cada vez mais para a
satisfação das necessidades referidas anteriormente e proporcionam uma oportunidade
única para nivelar o desenvolvimento tanto em áreas urbanas como em áreas rurais,
melhorando a qualidade de vida das populações.
18
Introdução
A evolução e as expectativas elevadíssimas colocadas no mercado dos telefones móveis,
originaram uma corrida acelerada dos operadores europeus na aquisição de licenças de
telefone móveis de terceira geração (UMTS), bem como o desenvolvimento das área de
negócio associadas à Internet móvel que lhes permita posicionar-se e captar o negócio
associado ao futuro mercado das telecomunicações móveis. No entanto, o elevado
atraso na implementação dos serviços UMTS continua a contrastar com as elevadas
expectativas iniciais.
Um dos factores determinantes para a dinamização do sector, após o alcance de um
elevado nível de maturidade, é o incremento de novos actores no mercado (fornecedores
de conteúdos, aplicações e serviços, agregadores e portais etc.) impulsionando o
melhoramento de serviços oferecidos neste ambiente cada vez mais competitivo.
O incremento da concorrência, pode ser efectuado pela segmentação de mercado e
introdução de novos actores que não requerem o uso de licenças de espectro
radioeléctrico(Operadores Virtuais de Redes Móveis – MVNO, e provedores de
serviços). Resolvendo o problema, de escassez de espectro e melhorando a prestação de
serviços e impondo um abaixamento de preços, beneficiando os operadores de rede
móvel (MNO), de forma directa ampliando a oferta de serviços, ou indirectamente pelos
custos de interligação. Este modelo já foi implementado em diversos países europeus,
sendo o exemplo da Virgin o mais popular conseguindo 1 milhão de clientes em
Inglaterra.
O mercado futuro das telecomunicações assenta numa redefinição das suas bases
implicando um reajustamento nos modelos de negócio e redefinindo o posicionamento
neste mercado turbulento.
19
1.1
Introdução
Enquadramento do Projecto
Este relatório de projecto final de curso está integrado na disciplina de projecto inserida
na licenciatura em Engenharia Electrónica e Telecomunicações da Universidade de
Aveiro, e pretende aferir sobre a viabilidade tecno-económica de diversos cenários de
oferta de serviços de telecomunicações móveis estudando diversos modelos de negócio.
Devotando particular atenção aos chamados MVNO (Mobile Virtual Network
Operators), englobando diversas soluções de rede baseadas na emergente tecnologia IP.
O projecto está inserido no projecto TONIC (TechnO-EcoNomICs of IP Optimised
Networks and Services), ao abrigo do programa IST (Information Society
Technologies) da Comissão Europeia.
1.2
Políticas reguladoras dos negócios das telecomunicações
No cenário da globalização contemporânea, a consequência mais evidente da
convergência tecnológica, é a enorme e sem precedentes concentração de propriedade,
provocando a consolidação e a emergência de um reduzido número de mega-empresas
mundiais. A convergência tecnológica está a dissolver as fronteiras entre as
telecomunicações, os “mass media” e a informática, isto é entre o telefone , a televisão e
o computador ou entre a televisão, a Internet e o computador. Daí que actualmente, se
fale numa concentração de políticas para o sector das comunicações, isto é uma política
integrada de telecomunicações, convergentes com as políticas sectoriais de cada estado.
A tendência liberalizante de privatizações e a “desregulamentação” que varreu a
Europa, teve como catalisador a aprovação do “Telecommunications Act” nos E.U.A.,
em fevereiro de 1996, provocando uma avalanche de aquisições, fusões e “Joint
Ventures” envolvendo empresas da mais variada natureza, mais visível em toda a
América Latina, mas muito influente em toda a Europa.
Muitos autores, já constatam que a “Global oligolistic market that covers the spectrum
of media is now crystallizing with very high barriers to entry” [1], o mercado é
dominado pelos grandes grupos de telecomunicações. O processo de “oligopolização” e
emergência de novos e poderosos “global players” no cenário económico e político
20
Introdução
mundial tem sido justificado como correspondendo ao processo biológico de sinergia.
Argumentando, que considerando o nível elevado dos investimentos necessários, a
integração horizontal, vertical e até mesmo cruzada da industria das telecomunicações,
ou seja, dentro do mesmo grupo, a acção coordenada de várias empresas torna-se
inevitável e aumenta a eficiência comparativamente a empresas isoladas.
Paralelamente emergem duas consequências a este novo padrão internacional: uma
primeira abordagem consiste na fusão em uma única política de comunicações das
diferentes políticas públicas de que desde então vão deixar de ser elaboradas
isoladamente para as áreas de telecomunicações, media e informática. Numa segunda
abordagem, para a crescente politização do sector é uma presença assídua e intreventiva,
mais activa e directa, não só dos recentes “global players” mas também dos organismos
internacionais, nos quais estão representados assim como os estados nacionais que
partilham os seus interesses como poderosos actores na formulação dessa política, a
nível nacional e internacional.
A propriedade e o controle das telecomunicações, por exemplo nacionais até a não
muito tempo monopólio do estado, seguiram um caminho de transferência para
oligopólios privados, com uma posição dominante do operador incumbente. Os
processos de concentração são de três tipos:
Concentração Horizontal, trata-se de uma monopolização ou oligopolização
que se produz dentro de uma mesma área do sector das telecomunicações. Por
exemplo, dois grupos dominam a distribuição por cabo em Portugal a TV Cabo
(Portugal Telecom) e a Cabovisão.
Concentração Vertical trata-se da integração das diferentes etapas da cadeia de
produção e distribuição. Por exemplo, a PT incorpora em si, desde o acesso, até
à produção e fornecimento de conteúdos e relacionamento com o cliente.
Cruzada trata-se da propriedade, pelo mesmo grupo, de diferentes media do sector das
comunicações, a SONAE é um bom exemplo possui um Grupo de Imprensa escrita (e
com conteúdos on-line), um Operador de Rede Móvel e a Novis que opera na rede fixa
21
Introdução
assim como uma rede de hipermercados, possuindo excelentes canais de distribuição
dos seus produtos ou serviços.
Tentando não aprofundar a discussão da presença, activa e directa, dos global players e
dos organismos reguladores nacionais e internacionais na formulação da nova política
de comunicações, verifica-se que o padrão universal do sector manifesta-se em
Portugal sem contudo, alterar muito significativamente a hegemonia de um único
grande grupo. Uma avaliação crítica das tendências aqui apontadas deverá ter em conta
as peculiaridades do nosso sistema nestes tempos de globalização, e ser efectuada de
diferentes perspectivas e com critérios múltiplos. Um exemplo claro é proposto no
quadro regulamentar para as comunicações electrónicas de modo a reforçar a
concorrência nos mercados das comunicações na Comunidade Europeia (cinco
directivas de harmonização, incluindo uma directiva quadro e quatro directivas
específicas relativas a autorizações, acesso e interligação, serviço universal e direitos
dos utilizadores e a protecção de dados nos serviços de telecomunicações, um
regulamento relativo à oferta separada da linha de assinante, um projecto de Directiva
da Comissão relativo à liberalização, e decisões sobre a política comunitária do espectro
de radiofrequências.
As políticas nacionais de telecomunicações, não pretendem reinventar o quadro jurídico
nacional aplicável ao sector das telecomunicações mas adaptar às realidades actuais os
instrumentos em vigor deixando todo o espaço à auto-regulação. Exige-se portanto das
entidades nacionais reguladoras, uma intervenção mínima e atenta, activa e discreta.
Assim é possível identificar os mais relevantes princípios de intervenção que
caracterizam a política dirigida ao sector, cujo espaço de partilha é a Comunidade
Europeia. Sob objectivo lato de promover e acelerar a criação de um mercado único
para as telecomunicações, o enquadramento normativo tem como base dois grandes
movimentos um com uma política global de liberalização, e outro de harmonização.
As evoluções recentemente verificadas em Portugal integram uma dinâmica mais
alargada e profunda que, de modo gradual e articulado, têm promovido a crescente
desregulamentação e a instituição de novos princípios de concorrência que facilitam a
instituição de um mercado alargado e dinâmico nas telecomunicações. Um exemplo é o
acordo entre a ONI e a TMN, para que a primeira opere como operador virtual de rede
22
Introdução
móvel sob a rede da segunda, quase sem intervenção da entidade reguladora. No
entanto, algumas barreiras foram colocadas ao operador virtual (ONI) na interligação da
sua rede com as redes dos operadores de rede móvel.
1.2.1 Responsabilidades políticas do sector das telecomunicações
O Ministério do Equipamento Social (MES) é responsável pela política de
comunicações. Para tal define objectivos e medidas de política. O grande desígnio da
governação consistiu em promover o desenvolvimento das redes e serviços de
telecomunicações, seguindo uma via de modernidade e estímulo à inovação e ao
investimento, no respeito pelos princípios da universalidade, qualidade e combate à
chamada «info-exclusão». As principais abordagens de acção são:
Desenvolvimento de mercados abertos e concorrenciais;
Gestão racional e pró-activa dos recursos escassos - espectro radioeléctrico,
numeração, etc;
Regulação isenta e transparente do mercado de telecomunicações;
Protecção dos direitos dos consumidores e dos cidadãos em geral
Desenvolvimento da Sociedade da Informação.
Neste âmbito, o papel do regulador (ANACOM), cujo estatuto de independência e
isenção na acção Regulatória constituem uma garantia para o mercado.
1.2.2 Organismo Regulador Nacional
No actual ambiente de mercados abertos e concorrências deve ser facilitada e
incentivada a interoperabilidade de serviços de telecomunicações de uso público, tendo
como princípios gerais de orientação promover os interesses dos utilizadores, a
eficiência na afectação dos recursos utilizados e o desenvolvimento sustentado do
sector.
23
Introdução
A autoridade reguladora em Portugal é a ANACOM (ex-ICP), tem como finalidade
principal o apoio ao Governo no planeamento, coordenação e tutela do sector das
comunicações de uso público, bem como a representação desse sector e a gestão do
espectro radioeléctrico.
A ANACOM é um Instituto público dotado de personalidade jurídica, com autonomia
administrativa, financeira e património próprio exercendo a sua acção na dependência
do Ministério que tutela a actividade das comunicações.
De uma forma genérica, podemos sistematizar as funções da entidade reguladora, da
seguinte forma:
Definição das políticas do Sector
Estabelecimento do quadro legal regulador
Moderador do Mercado
Intervenções pontuais no mercado
Gestão, controlo e fiscalização do espectro radioeléctrico e das posições arbitrais
Fiscalização das telecomunicações e do cumprimento das respectivas
disposições legais e regulamentares relativas à actividade, bem como a aplicação
das sanções previstas, sempre que aplicável .
Conceder licenças e autorizações aos operadores e prestadores de comunicações.
Aprovação, normalização e homologação de materiais e equipamentos de acordo
com a legislação vigente.
Definição das condições de interligação de redes e serviços de telecomunicações
de uso público explorados por operadores com posição relativamente
significativa nos mercados (ex: Portugal Telecom)
1.2.2.1 A Organização da ANACOM
Os corpos sociais ANACOM são constituídos por Conselho de Administração, conselho
Fiscal e Conselho Consultivo.
A ANACOM encontra-se estruturada em 4 níveis hierárquicos: Direcção directamente
dependentes da administração, divisões, Departamentos e Secções, representadas na
Figura seguinte:
24
Introdução
Gestao do espectro e
Engenharia (DGE)
Comunicaçao e
Relaçoes
exterernas
(GACRE)
Conselho
Fiscal (CF)
Enquadramento
Regulamentar e
Administraçao
Regulamentaçao e
Contencioso (DRC)
Equipamentos e
Normalizaçao (DEN)
Regulaçao
dos Mercados
Preços e Interligaçao
(DPI)
Superdivisao de
Mercados (DSM)
Conselho de
Administraçao
(CA)
Conselho
Consultivo
(CC)
Financeira e
Administrativa (DFA)
Politicas de
Comunicaçao
Convergencia e
Desenvolvimento (DCD)
Assuntos Europeus
(DAE)
Delegaçao dos Açores
Projectos
especiais
Delegaçao da Madeira
Delegaçao do Norte
Figura 1 Organograma da ANACOM
A ANACOM é o órgão regulador do sector das comunicações em Portugal e exerce a
sua acção sob tutela do Ministério do Equipamento Social. Enquanto instituto público
com autonomia administrativa e financeira, iniciou a sua actividade em 1989sob o nome
Instituto das comunicações de Portugal (ICP).
1.2.2.2 O sector das Telecomunicações
25
Introdução
Com a entrada de novos operadores de telecomunicações, provocada pela liberalização
do mercado, alterou-se significativamente a Macro-estrutura interna do sector das
telecomunicações, em sentido lato, podemos dizer que o MES representa actualmente a
macro-estrutura interna do sector das telecomunicações.
Conselho Consultivo
MES
ANACOM
Grupo
PT
Operadores de
Telecomunica
çoes privados
MERCADO
Figura 2 Macro-estrutura das Telecomunicações
Fonte:Maxitel
Em termos sintéticos, a macro-estrutura do sector das telecomunicações em Portugal, é
constituída pelo Ministério do Equipamento Social, referenciado anteriormente, e que o
tutela, apoiado pelo ANACOM (autoridade reguladora de Portugal) como Organismo
autónomo e em coordenação com a Comissão Europeia.
A ANACOM é apoiada, pelo conselho consultivo no desenvolvimento e aplicação de
assuntos relacionados com o sector.
1.2.2.3
Estratégia e objectivos da regulação nacional
A estratégia da ANACOM, por norma está alinhada com os objectivos de interesse
público politicamente definidos a nível nacional e ao nível da Comunidade Europeia.
Essa estratégia de uma forma sintética, tem como linhas mestras:
A promoção e o desenvolvimento da Sociedade da Informação e do
Conhecimento, enquanto instrumento de crescimento económico, da promoção
26
Introdução
da qualidade de vida, da educação e da formação e da coesão social. Incluem-se
neste objectivo a consagração dos mecanismos que viabilizem a oferta de redes e
serviços de banda larga, o incentivo ao desenvolvimento de plataformas digitais
e a promoção do acesso à Internet em condições de acessibilidade económica;
Satisfação das necessidades de comunicações das populações e das entidades
públicas e privadas dos diversos sectores de actividade, tendo em consideração o
papel indispensável que os serviços de comunicações desempenham como
suporte das actividades económicas, administrativas e sociais, e enquanto infraestrutura da sociedade da informação;
Uma política ambivalente de estímulo ao desenvolvimento de redes e infraestruturas diversificadas, a par da criação de condições de abertura de redes,
designadamente a dos operadores históricos, proporcionando condições
favoráveis de acesso e interoperacionalidade aos novos operadores;
A promoção da concorrência;
Uma nova visão foi realçada com a reestruturação interna do organismo,
traduzido na prioridade atribuída às políticas de defesa e salvaguarda dos
direitos dos cidadãos e dos consumidores;
A promoção de mercados abertos e concorrências, salvaguardando-se a imposição de
regras e regulamentações específicas onde aqueles não garantam o cumprimento dos
objectivos de interesse público acima referidos. A ANACOM, enquanto órgão
regulador do mercado das comunicações, promove a universalidade, qualidade,
diversidade e a eficiência na utilização das redes e serviços de telecomunicações.
1.3
Mercado das telecomunicações
Recentemente,
foram
introduzidas
mudanças
profundas
no
mercado
das
telecomunicações. O mercado das telecomunicações foi marcado por uma vaga de
fusões e alianças de empresas, parcerias estratégicas, e a introdução de novos actores,
27
Introdução
convergência das tecnologias e serviços com a explosão da Internet e o crescimento
acelerado das redes e serviços móveis.
Com a liberalização, a globalização, o aumento da concorrência, e a rápida evolução
tecnológica os mercados têm tendência a tornarem-se mais exigentes. As sinergias das
telecomunicações e das tecnologias são constantemente adaptadas às necessidades dos
utilizadores, sob a forma de aplicações.
1.3.1 Dinâmica da situação actual
A evolução e desenvolvimento interno do sector é em grande medida influenciado pelas
dinâmicas de transformação que ocorrem no plano internacional. Para compreender o
mercado nacional das telecomunicações é necessário determinar os factores
impulsionadores, acompanhados sempre que possível por ferramentas ou indicadores
que nos permitam ter uma dimensão dessa mudança.
1.3.1.1 Liberalização do mercado e redução de custos dos serviços
A liberalização do mercado das telecomunicações constitui uma tendência gradual que
caracteriza a estratégia de evolução do mercado a nível global e, particularmente na
Comunidade Europeia. No ano passado (2001) a liberalização global do mercado das
telecomunicações chegou à totalidade dos países da CE. A Grécia constituía o último
país a beneficiar da derrogação do prazo para a plena liberalização do sector das
telecomunicações, vedando o acesso a alguns segmentos de mercado.
Durante os últimos anos têm-se verificado a privatização gradual dos operadores
históricos de telecomunicações dos países da CE, o que reduz a participação produtiva
do estado no sector. Os processos de privatização dos operadores históricos da CE
constitui um mecanismo impulsionador do desenvolvimento da concorrência nos
mercados. O movimento de privatização teve inicio no Reino Unido, no entanto outros
países se lhe seguiram.
Existiu uma evolução gradual de um modelo generalista de organização monopolista
dominado pelo estado para um modelo aberto à iniciativa privada acompanhado de uma
progressiva desregulamentação do sector das telecomunicações, implicando novas
condições.
28
Introdução
O sector abandonou a óptica de produção para se fixar numa óptica de mercado,
introduzindo novos critérios de competitividade entre operadores. O mercado torna-se
mais volátil, e mais valorizado e tenta responder às necessidades heterogéneas sob uma
tendência crescente de segmentação. A necessidade de segmentar, nasce de uma
tentativa de conquistar uma posicionamento estratégico no mercado. Aumenta o grau de
sofisticação e diversificação dos serviços, valorizando a exploração dos recursos
tecnológicos existentes. O mercado responde a estas iniciativas aumentando o nível de
exigência quanto à qualidade do serviço e do preço, obrigando a uma maior eficiência
organizacional. Assim, em paralelo com estratégias de serviço surgem estratégias de
preço num quadro de grande concorrência.
As crescentes estratégias de liberalização têm fomentado a globalização do mercado,
atendendo às fusões aquisições etc, abrindo novas portas aos operadores que melhor se
posicionem no mercado.
A proliferação de fusões e aquisições na área das telecomunicações é o principal
indicador de um fenómeno apelidado de consolidação. A consolidação, que agrupa as
tendências anteriores, é fruto da liberalização em qualquer sector da economia. O
objectivo da consolidação numa óptica de negócio, é extremamente vantajoso ao nível
da redução dos custos de produção associados e a uma maior quota de mercado,
aumentando as vantagens competitivas.
A integração, vertical e horizontal, é o mote do fenómeno da consolidação. A
integração vertical pode ser expressa como a aquisição da rede de produção e
distribuição, ficando a empresa a dominar todas as etapas do processo. Por sua vez a
integração horizontal pode ser encarada como uma forma de expansão da quota de
mercado através da aquisição de novas empresas.
Estas definições de integração não revelam totalmente a complexidade da consolidação,
tentam
apenas
esclarecer
alguns
pontos
chave.
Esta
tendência
de
consolidação/integração tem como consequência um reajustamento na estrutura da
indústria.
29
Estrutura antiga :Integração Vertical
Estrutura Nova : Incrementa a
Integração Horizontal
cc
cc
Rede de
Acesso
Fornecedores
de banda larga
Utilizador
Vendas e
Marketing
Introdução
Utilizador
Aplicações
Vendas e
Marketing
Portal
ISPs,ASPs
ecomerce
Serviços de criação e
distribuição
Vendas e
Marketing
Conteúdos, dados, Internet
e Serviços de suporte
Comutação/routing
e transmissão
Vendas e
Marketing
Infra-estrutura
de Banda Larga
Figura 3 Estrutura da Industria Integração vertical ou horizontal [39]
O atrair, agregar e reter de clientes tem sido uma preocupação para as empresas de
telecomunicações. A estratégia de agregação de mercado não é, em princípio, mais
significativa para o sector das telecomunicações que para outro sector da economia. No
entanto, novos métodos de estimação e projecção do valor económico dos clientes têm
atingido um estado cada vez mais elevado nos anos mais recentes. As duas razões
principais para este desenvolvimento são as seguintes:
Devido à liberalização, os clientes – residenciais e empresariais – têm agora um
leque de alternativas quanto à oferta de serviços e produtos.
A contínua expansão dos serviços de Internet impulsionou novas oportunidades de
negócio cuja valorização depende em parte da filiação de novos clientes[78].
1.3.1.2 Convergência
Em certos sectores onde a mudança é impelida por transformações sociais, culturais,
políticas, económicas ou através de avanços tecnológicos assistimos a reconfigurações
no tipo e na forma da exploração do negócio. Estas reconfigurações têm como principal
intenção a penetração em novos mercados, expansão da quota de mercado e o
ultrapassar de possíveis obstáculos à entrada no mercado. No caso das telecomunicações
30
Introdução
as mudanças económicas, políticas e tecnológicas fundem-se para alimentar estas
sinergias. A cooperação de duas ou mais empresas para exploração mutua de vantagens
económicas, é a convergência.
Este fenómeno não impede a competição entre empresas, muito pelo contrário. Estas,
alterando a sua estrutura de negócio, podem competir em novas áreas.
Na área das telecomunicações não se pode esquecer um outro tipo: a convergência
tecnológica. As necessidades da sociedade da informação vão requerer (ou forçar) a
convergência não só dos mercados, mas também das tecnologias, das indústrias e dos
próprios meios de informação. Isto significa que as fronteiras existentes vão sendo
gradualmente esbatidas.
As possibilidades de combinação de tecnologias no sentido da diversificação e
sofisticação dos serviços de telecomunicações, constituem um vector fundamental para
o sector das telecomunicações, quer pela introdução de novas áreas de negócio (novos
mercados), quer pela aceleração das dinâmicas de globalização facilitadas pelo
surgimento de novas tecnologias.
De forma gradual verifica-se a recorrente possibilidade de combinar na mesma
plataforma tecnologias de comunicação (redes) com tecnologias de computação às quais
se associam conteúdos. A utilização combinada destes recursos permite um leque
variado de serviços. Assim, uma rede telefónica pode transportar além de voz, imagem e
dados permitindo gerir esta informação toda. A disseminação da Internet deve ser
entendida como o expoente máximo desta dinâmica, uma vez que combina a utilização
de redes de comunicação para tornar acessível e transportar informação.
31
Introdução
MEDIA
- Publicidade
- IndústriaFilm.
- Divertimento
Filme
Notícias
Educação
Off-line
Divertimento
entertenimento&
TV Cabo
informação Serviços
TV Satélite
interactivos
Hardware &
Software
Networking
Switching
Telefone
COMPUTAÇÂO
- Process. Informação
- Cliente electrónico
TELECOMMUNICAÇÔES
- Infra-estrutura de Rede
Figura 4 Convergência de Media, Telecomunicações e Computação
A convergência de base tecnológica conforme ilustrado na figura anterior, decorre do
facto de se poder representar e processar qualquer tipo de informação de uma única
forma, a digital. Pela digitalização, a computação (a informática e as suas aplicações),
as telecomunicações (transmissão e recepção de dados, voz, vídeo etc) e os media
(livros, filmes, pinturas, músicas etc) aproximam-se vertiginosamente.
A conjugação de todos os factores descritos anteriormente, enquadrados num contexto
de crescente globalização económica, social e cultural favorecem um crescimento célere
e sustentado do mercado das telecomunicações.
1.3.2 Aplicações e serviços de telecomunicações
Numa primeira análise podemos dizer que as redes e os serviços de comunicação e
informação estão presentes em praticamente todos os domínios da actividade humana.
32
Introdução
1.3.2.1 Evolução dos Serviços de telecomunicações
Um processo dinâmico e evolutivo é iniciado em 1947, com a invenção do telégrafo, e
que se consolidou com a invenção do telefone na segunda metade do século XIX.
Durante o século XX com a evolução, aperfeiçoamento e massificação destes serviços,
tendo como exemplo o telegrafo e o telefone, criou-se uma visão alternativa dos
serviços de telecomunicações. Com o Aparecimento da rádio e televisão um novo
conceito de serviços e mercado foi introduzido: Média. Uma das mais marcantes
evoluções, foi a digitalização dos dados, voz e media e outras informações podiam ser
codificadas em zeros e uns, permitindo uma transmissão mais rápida nas redes de
telecomunicações.
Telex
Comutação
de pacotes
Telégrafo
Telégrafo
Telex
Telégrafo
Telégrafo
Telex
Telefone
Facsimile
Telefone
Telégrafo
Telégrafo
Telefone
Som
Som
Televisão
Telex
Dados de alta
velocidade
Dados de
velocidade média
Dados Dados de baixa
velocidade
Facsimile
Telefone
Facsimile
Telefone
Som stereo hi-fi
Som stereo hi-fi
Televisão
a cores
Televisão
a cores
Telefone móvel
Telefone móvel
Paging
Comutação
de circuitos
Video-texto
Facsimile
Telefone
Teletexto
Video-conferência
Som stereo hi-fi
Televisão a
cores stereo
Telefone móvel
Paging
1847
1877
1920
1930
1960
1975
Figura 5 Evolução dos serviços de telecomunicações
1984
Telex
Banda larga
Comutação de pacotes
Comutação de circuitos
Telemetria
Teletexto
Facsimile
Facsimile a cores
Internet
Web
Correio electrónico
Jornal electrónico
Telefone
Tele-conferência
Video-conferência
Video-telefone
Som stereo hi-fi
Televisão a cores
Televisão stereo
Televisão de alta definição
Video-telefone móvel
GSM, GPRS, UMTS
Texto móvel
Facsimile móvel
WAP
Dados móveis
Video-texto móvel
Paging
2002
Fonte: Prof. Duarte
Em paralelo com a explosão da utilização da Internet uma das manifestações mais
visíveis destes desenvolvimentos foi a disseminação da telefonia móvel com base em
tecnologias celulares de que o GSM (Global System for Mobility) é um dos expoentes
máximos.
33
Introdução
Com o SMS, é introduzido o conceito de transmissão de dados “sem fios”. A elevada
utilização de dados SMS, é actualmente interpretada como uma grande apetência do
lado da procura por dados “sem fios”. Acreditando-se que os dados estarão na base dos
serviços inovadores futuros. No entanto é importante sublinhar que apesar do estado de
maturação do mercado de voz, este continuará a ter um papel fundamental nas redes de
telecomunicações.
1.3.2.2 Natureza dos Serviços de Telecomunicações
Num enquadramento sócio-económico do sector das telecomunicações actual importa
explicitar, com recurso a alguns conceitos, a natureza dos serviços de telecomunicações,
que poderá ser feita com recurso á seguinte classificação:
Serviços de suporte , aqueles que dizem respeito ao fornecimento de capacidades
básicas de telecomunicações tendo como base a operação de redes. A este nível
distingue-se o serviço em função da capacidade da rede, no modo de
transferência da informação, velocidade de transmissão, estrutura da informação,
direccionalidade, simetria, etc.
Serviços básicos aqueles que recorrem a um serviço de suporte definem
funcionalidades específicas associadas ao serviço como por exemplo, telefonia,
Fax, etc
Serviços de valor acrescentado (VAS), podendo ser entregues por fornecedores
de serviços independentes ou não, dos operadores de rede que asseguram os
serviços de transporte, consiste na utilização e integração de determinados
serviços mais sofisticados nomeadamente serviços multimedia interactivos.
Um exercício de sistematização, é passível de ser realizado como forma de compreender
o processo produtivo de um serviço de telecomunicações. Numa primeira fase é
possível identificar a promoção da inovação e desenvolvimento de recursos que
permitam incrementar as performances de transmissão. Numa segunda fase, a
arquitectura de serviços que aproveitando os recursos tecnológicos existentes assegurem
uma resposta às necessidades do mercado. Por ultimo, a difusão dos serviços e a
34
Introdução
avaliação do seu grau de eficácia na resposta às necessidades existentes e que constitui
um elemento de reciclagem do serviço, permitindo um reiniciar de todo o processo.
•
•
Desenvolvimento de capacidades e recursos
de transmissão ex:UMTS,MBS,LMDS
Instalação e funcionamento da infra-estrutura de
transmissão
•
Análise de necessidades do mercado e sua
segmentação
•
Especificação de serviços e desenvolvimento de
serviços
•
Organização e prestação de serviços suportados
nos recursos da rede
•
Controlo
de
de
Qualida
Marketing
•
Análise de satisfação dos clientes e valorização
do retorno obtido
Figura 6 Sistematização das principais etapas do processo produtivo associado a serviços
A constante evolução tecnológica permitiu aumentar a diversidade de serviços dando
origem, por vezes ao desenvolvimento de redes especializadas em cada um dos serviços
prestados. A diversificação de infra-estruturas introduziu em alguns casos
incompatibilidades e criou novas dimensões e complexidades, de que são reflexo a
evolução da tecnologia que suporta o fornecimento de serviços. Nem sempre se pode
substituir um serviço dito antigo por um serviço mais inovador, por vezes é imposta a
compatibilização e coexistência de ambos. Por razões de regulação, mas também por
imposição de especificações técnicas que forçam a utilização de determinadas
tecnologias em detrimento de outras .
Um aspecto importante na análise de serviços resulta no conhecimento do perfil de
utilização dos clientes, necessário para adaptar a oferta à procura de serviços de
telecomunicações. Um planeamento eficaz da oferta permite influenciar a procura de
serviços assim como a evolução tecnológica da rede. A grande variedade de serviços
fornecidos, assenta numa tendência para segmentar e personalizar os mesmos, gerando
35
Introdução
um contexto multi-serviços que impõe aos operadores a necessidade de assegurar o
interfuncionamento entre segmentos de redes e inter-acessibilidade de serviços.
A complexidade das redes de telecomunicações contemporâneas decorrente da sua
heterogeneidade tecnológica e funcional, diversos problemas de interfuncionamento
dificultam e limitam a inter-acessibilidade dos serviços e condicionam a sua estrutura e
organização actuais. No entanto as redes IP aparecem como uma solução provável para
este problema, emergem como uma plataforma integradora, sobejamente testada
garantindo interfuncionamento entre redes e uma acessibilidade diversificada.
Em paralelo com a diversidade de infra-estruturas, há ainda que considerar o dinamismo
de mercado, que impõe a necessidade de uma ‘ponte’ que efectue a ligação do lado da
oferta ao lado da procura. A necessidade flutuante por parte de uma população de um
serviço específico de telecomunicações, por exemplo um grupo de pessoas cuja
actividade profissional está intimamente ligada às condições meteorológicas, essa
necessidade pode ser satisfeita pelo mercado de telecomunicações. No entanto, é
afectada por tendências no consumo (poder compra) e especialmente pela mudança dos
preços das tarifas. Se aumentar a procura deste tipo de serviços, aumenta também a
procura por parte dos operadores de equipamentos tecnológicos. Por sua vez, os
fabricantes de tecnologia também irão responder aumentando e melhorando os seus
produtos. A adaptação da oferta à procura está necessariamente nas tarifas impostas
pelos operadores (lado da oferta) e na vontade de pagar lado do cliente (lado da
procura).
Para que este ponte ligue ambas as margens, impõem-se uma análise das possíveis
arquitecturas de redes (operadores) e uma constante redefinição dos serviços necessários
(utilizadores). A
Figura 7 ilustra a “ponte” realizada pelo mercado das
telecomunicações:
36
Selecção das possíveis
arquitecturas de rede
de forma a satisfazer
as necessidades
dos utilizadores
Tarifas
Introdução
Vontade
de pagar
Análise económico
financeira de diferentes
cenários de arquitecturas
de redes tendo em conta
uma pré-especificação
das condições
de mercado
Estimação do potencial de arranque
dos serviços identificados (procura)
Identificação das necessidades
em termos de serviços
Caracterização
sócio-económica
e geográfica
O Lado da Procura
O Lado da Oferta
Operadores,
Fornecedores de Serviços,
Fabricantes de Tecnologia
Autoridades regulamentadoras
Políticas públicas
Utilizadores
Figura 7 Dinamismo do mercado das comunicações [69]
1.3.2.3 Caracterização dos Serviços
Progressivamente, as constantes inovações tecnológicas das telecomunicações implicam
a definição de determinados conceitos que permitam aos fabricantes, utilizadores e
operadores ter uma visão comum sobre a forma de especificar e caracterizar os serviços.
Dependendo do contexto em que surge e da perspectiva com que é encarado, o conceito
de serviço de telecomunicações pode ser aplicado de diversas formas. A Figura 8
representa um possível cenário para as relações entre os intervenientes no processo :
agentes, classes de serviços e funções..
Agentes
Utilizador
Serviços
Funções
Aplicações
Utilização dos
serviços
Serv iços
av ançados
Fornecedor
de serviço
Fornecimento
dos serviços
Sev iços
básicos
O perador de
rede
Serv iços de
suporte
Fornecimento
de recursos
de rede
Figura 8 Cenário de agentes, funções e serviços de telecomunicações FONTE: Prof. Duarte
37
Introdução
Neste cenário, o operador de rede é responsável pelos serviços de suporte, ou seja pelas
capacidades básicas de transporte da informação.
Num patamar superior ao operador de rede, e apoiando nos recursos por ele
disponibilizados, encontra-se o fornecedor de serviços. As suas funções específicas
geralmente variam em função do tipo de serviço a fornecer. Do ponto de vista do
utilizador ele é responsável pelo seu fornecimento, independentemente de outras
entidades poderem estar envolvidas, nomeadamente operadores de rede ou fornecedores
de conteúdo. Embora, exista uma tendência gradual de tornar as redes de serviços de
telecomunicações cada vez mais transparentes ao utilizar.
Neste cenário, é possível desenhar três grupos de serviços: serviços de suporte, serviços
básicos (por exemplo: telefonia, fax, transferência de dados) e serviços avançados,
normalmente baseados na utilização de um ou mais serviços. Existem no entanto
serviços suplementares, definidos em função dos primeiros, que de alguma forma
acrescentam funcionalidades adicionais (um exemplo , reencaminhamento de chamadas,
identificação do chamador, aviso de chamada em espera etc.).
Acrescenta-se ainda a este cenário os serviços de valor acrescentado (VAS) explorados
por fornecedores de serviço podendo ou não diferir dos operadores de rede.
Numa abordagem “Top-Down” encontramos o utilizador no topo da hierarquia, com
capacidade de utilizar os serviços que lhe são fornecidos e eventualmente adaptá-los às
suas necessidades específicas, ou seja, construir as suas próprias aplicações.
1.3.2.4 Previsão da procura de serviços de telecomunicações
A necessidade de previsão da procura de novos serviços de telecomunicações tem sido
um problema complicado para os operadores, que têm adoptado como solução a
definição de uma determinada metodologia.
38
Introdução
A dificuldade de prever o comportamento dos consumidores mediante a entrada de
novos serviços no mercado, sendo o desenvolvimento dos serviços/aplicações de banda
larga nos próximos anos, caracterizados pela evolução do multimedia.
Desde sempre a resposta dos utilizadores face à evolução das tecnologias da rede e à
introdução de serviços inovadores tem constituí uma dicotomia. Por um lado, fortes
investimentos sem garantias de retorno a médio ou longo prazo pode ser uma opção
ruinosa. Em contrapartida, uma atitude passiva, aguardando que outros assumam esse
risco, pode significar a perda definitiva de um negócio extremamente rentável.
É essencial criar mecanismos metodológicos de previsão, permitindo aos operadores
obter um conhecimento prévio das potencialidades e desafios do mercado dos diversos
serviços, e desta forma, fazer as opções acertadas. Em paralelo, estudar a concorrência e
adaptar os serviços fornecidos às necessidades dos utilizadores tendo sempre em
atenção as características socioeconómicas dos utilizadores.
Algumas ferramentas permitem fazer uma estimativa mais ou menos rigorosa da
procura de serviços, como por exemplo:
Análise estatística de dados históricos relativamente a serviços existentes;
Modelos de difusão da procura de novos serviços;
Despesas em telecomunicações relativamente ao produto interno bruto;
Criação de cenários de estudo
Estudo de teorias comportamentais
1.4
Mercado das Telecomunicações
A evolução da componente tecnológicas das telecomunicações em conjugação com a
forte procura de serviços de telecomunicações impõem um mercado onde se operam
sem cessar, transformações relevantes. A componente comercial, é cada vez mais, o
centro das atenções do sector. O sucesso ou mesmo insucesso dos vários intervenientes
no sector das telecomunicações dependem de um correcto posicionamento no mercado,
assim como de uma correcta abordagem aos aspectos da concorrência, consumidores,
globalização, regulação e custos.
39
Introdução
A relação entre mercado e serviço, ao longo dos tempos têm atingido uma elevada
maximização. Normalmente, representada sob a forma de penetração de um
determinado serviço num determinado mercado. A volatilidade desse mercado é
acompanhada de um constante alargamento do próprio mercado, com tendência a impor
a si próprio o limite geográfico: Mundo.
A Figura 7, ilustra o relacionamento existente entre a crescente oferta de soluções
tecnológicas distintas, e as suas implicações futuras. O aumento da inovação
tecnológica, assim como as recentes atitudes inovadoras de alguns intervenientes no
mercado têm permitido um acentuado desenvolvimento conceptual dos serviços.
As inovações no mercado têm como consequencia uma extensão do próprio mercado.
Por outro lado, o crescente desenvolvimento do mercado de serviços associado à
extensão provocadas pelas constantes novidades, no futuro irá implicar uma
diversificação de serviços e mercados.
Serviços
Aumento das no vidades tecnológicas
Presente
Futuro
Aumento das no vidades no merc ado
Mercado
Presente
Penetração
no
mercado
Extensão
de
mercado
Futuro
Desenvolvimento
de
Serviços
Diversificação
Figura 9 Vectores de relacionamento entre serviços e mercado de telecomunicações
40
Introdução
A imperiosa e constante necessidade de segmentação do mercado, tem conduzido por
um lado a situações de diversificação de negócios, e por outro lado à especialização de
negócios. Esta estrutura de negócio é visível em contextos macroeconómicos.
A Figura 11, apresenta uma visão tridimensional, do mercado das telecomunicações.
O mercado das telecomunicações envolve vários agentes e actores: fornecedores de
equipamento
e
hardware,
desenvolvimento
de
software,
operadores
de
telecomunicações, fornecedores de serviço, fornecedores de conteúdos, entidades
reguladoras e políticas, e utilizadores de diferentes naturezas. Actualmente de forma
resumida é possível identificar quatro vectores fundamentais representativos da
dinâmica do sector:
Desenvolvimento de tecnologias;
Condições de mercado;
Estrutura Regulatória;
Envolvente social.
O relacionamento entre serviços e utilização é demonstrado na Figura 8, onde é
estabelecido o relacionamento entre nível de utilização e serviços. È possível
estabelecer perfis de utilização, de acordo com o tipo de serviço. Por exemplo, para os
serviços fixos podemos subdividir entre empresarial e residencial. No móvel podemos
dividir em perfis de utilização profissional ou pessoal.
Numa segunda dimensão, está patente a segmentação das redes de telecomunicações. A
complexidade das redes de telecomunicações é demonstrada pela sua heterogeneidade
tecnológica e funcional. O agregado de elementos funcionais que integram as redes de
telecomunicações e a densidade de inter-relações confere ao mercado de serviços de
rede(redes de telecomunicações) um estatuto de evolução permanente numa tentativa de
se adaptarem ao meio em que se inserem (evolução tecnológica, posicionamento no
mercado, características demográficas assim como no quadro regulamentar em que se
insere).
Os utilizadores de serviços de rede, permitem a utilização da sua solução de rede sendo
taxados por essa utilização. Diferentes segmentos das rede de comunicação geram
diferentes abordagens, assim como diferentes serviços.
41
Introdução
Na Figura 10 identificam-se as três classes de redes: a rede de interligação, a rede de
acesso e a rede do cliente. A estruturação em classes pretende facilitar a identificação
das diferentes tecnologias de transmissão, comutação e encaminhamento usadas nas
redes de comunicação actuais. No entanto, a linha que separa estas classes de redes é
muito tênue, dependendo do objecto em análise, da sua dimensão, número de
utilizadores e utilização[2].
Rede de
Interligação
Rede de
Acesso
Rede do
Cliente
Figura 10 Classes de redes [2,3]
Em sentido lato, poderíamos dizer que uma rede de dados de uma Universidade é uma
rede de cliente. No entanto, existe um troço que pode ser considerado como rede de
interligação entre todos os departamentos. Um segundo troço que liga os vários andares
de cada departamento e que será a rede de acesso e um último troço que liga todos os
computadores de cada andar e que formaria assim a rede de cliente[2].
As redes do cliente são redes de reduzidas dimensões, direccionadas para fornecerem
serviços a uma organização ou a pessoas particulares. São redes que vão evoluindo
muito mais rapidamente que as outras, uma vez que são mais pequenas e de gestão
privada.
A ligação entre as redes de interligação e do cliente é efectuada através das redes de
acesso. A rede de interligação permite uma transmissão com mais fiabilidade
comparativamente com as redes de acesso.
42
Introdução
1.4.2 Visão tridimensional do mercado
Em paralelo com a diversidade de infra-estruturas, há ainda que considerar o dinamismo
de mercado, que impõe a necessidade de uma ‘ponte’ (
Figura 7)que efectue a
ligação do lado da oferta ao lado da procura. A necessidade flutuante por parte de uma
população de um determinado produto, impõem uma constante adaptação da oferta à
procura. Do lado da oferta, operadores, fornecedores de serviço, fabricantes de
tecnologia, elaboram análises económico-financeiras de diferentes cenários de
arquitecturas de redes, considerando as pré-especificações de mercado, assim como a
selecção de determinadas arquitecturas de rede de forma a satisfazer necessidades
latentes da procura. Do lado da procura, temos a necessidade de caracterizar os
utilizadores do ponto de vista económico e socio – geográfico. A caracterização do
utilizador conduz à identificação das necessidades em termos de serviços. A vontade de
pagar do lado da procura, e as tarifas do lado da oferta permitem adaptação da oferta à
procura. Vários efeitos, têm que ser considerados nos mercados de serviços de
telecomunicações, nomeadamente os efeitos de substituição de serviços. Assim como os
efeitos de “pull” e “push”, característicos deste mercado, atentamente acompanhados
por um ambiente legislativo e minimizados por intervenção regulatória.
Serviços
avançados
Fornecimento
dos serviços
Seviços
básicos
Operador de
rede
Serviços de
suporte
Utilização
Fixo: Empresarial/Residencial
Móvel: Profissional/Pessoal
Fornecimento
de recursos
de rede
do
rca ades s,
Me
ra
rid
Caracterização sócio-económica e
geográfica
Utilização
dos serviços
Identificação das necessidades em
termos de serviços
Aplicações
Vontade de pagar
Fornecedor
de serviço
Funções
Tarifas
Serviços
Utilizador
Serviços
Selecção de possíveis arquitecturas
de rede de forma a satisfazer as
necessidades dos utilizadores
Agentes
Análise económico-financeira de
diferentes cenários de arquitecturas de
redes tendo em conta uma préespecificação de condições de mercado
Rede de Interligação
Estimativa do potencial de arranque
dos serviços identificados (procura)
Rede do Cliente
Rede de Acesso
a
cur
Pro adores
iz
Util
o
o
Aut entad licas
lam Púb
u
g
s
re ítica
rta
Ofe dores, erviço,
ol
ia P
S
ra
g
Ope res de cnolo
edo e Te
nec ntes d
r
o
F
rica
Fab
Figura 11 Visão tridimensional do mercado das telecomunicações Fonte: Prof. Duarte
43
Introdução
1.4.3 Evolução da tecnologias e Redes de Telecomunicações
A grande diversidade de redes e tecnologias, existentes num passado impôs um desafio
estrural na definição da industria: os modos de acesso.
A cada modo de acesso estão associadas diferentes arquitecturas de redes, suportadas
por soluções tecnológicas obviamente distintas.
A desagregação das redes, por estranho que possa parecer, foi incentivada no passado
pelas entidades reguladoras. Foram desenhadas como entidades distintas e autonomas,
sob uma optica de tecido produtivo, em que os estados impuseram uma visão
monopolista para cada um dos elementos: difusão de televisão, difusão rádio, telefone e
Internet. Este tipo de visão associada à unicidade de serviços fornecidos por cada um
dos elementos provocou uma coexistencia paralela.
Difusão
de TV
Difusão
de Rádio
Telefone
Internet
Conteúdo
Conteúdo
Serviços
Telefónicos
Serviços de
Web
Som e
Imagem
Som
Voz
Suporte
de Web
Controlo
Controlo
Controlo
Controlo
Figura 12 Visão simplificada das redes de telecomunicações [3, 88]
A maior parte das redes públicas consiste numa ou mais entidades separadas, como se
pode observar na figura anterior. Com o advento das redes de acesso moveis, ainda
analógicas, iniciou-se timidamente um movimento de complementaridade mas não de
alternativa[88]. A simplicidade da rede de difusão de TV, associada a um modo de
acesso por captação de ondas hertezianas, nas bandas de UHF e VHF, difundidas
através do espaço livre, em complementaridade com as redes de cabo coaxial, assim
44
Introdução
como a rede de acesso de telefonia fixa, direccionada quase exclusivamente para voz,
não poderiam fazer prever uma evolução significativa na infra-estrutura de acesso.
Difusão
de TV
Difusão
de Rádio
Telefone
Internet
Conteúdo
Conteúdo
Serviços
Telefónicos
Serviços de
Web
Som e
Imagem
Som
Voz
Suporte
de Web
Controlo
Controlo
Controlo
Controlo
Rede de
Acesso Rede de
Fixo
Acesso
Móvel
Rede de
Difusão em
espaço livre
Rede de
Difusão
por cabo
Redes de Acesso
Figura 13 Diferentes serviços disponibilizados por diferentes redes de comunicação [3,88]
Numa fase mais avançada, começam a aparecer serviços sobre soluções de rede que não
foram desenvolvidas para esses serviços, no caso do serviço telefónico e Internet [3]. A
utilização do dispositivo MODEM, permitiu a transmissão de dados sobre redes de voz,
mesmo que com um desempenho diminuto. Por vezes, a necessidade de fornecer
determinados serviços sobre infra-estruturas tecnológicas desajustadas, é sinónimo de
um elevado potencial de desenvolvimento desse tipo de serviços.
Os operadores de difusão de televisão, começam a disponibilizar serviços de
telecomunicações nos seus meios, em especial os de CATV, pois disponibilizavam à
porta de casa do cliente, com um meio de transmissão de elevada capacidade.
As redes de CATV, criam uma nova variavél, pois os utilizadores passam a subscrever
mais outro serviço de telecomunicações. O utilizador, dispõem agora para além da linha
45
Introdução
telefónica em sua casa de uma outra infra-estrutura de acesso com elevado potencial de
velocidade de transmissão. De uma forma discreta, o utilizador passa a ter uma pequena
infra-estrutura
de
telecomunicações
com
determinados
elementos,
mas
sem
interfuncionalidade entre eles.
A convergência das redes de voz e dados, e das redes de difusão em redes multimédia,
de interligação e interfuncionamento assume o papel de integração entre as diversas
infra-estruturas.
As diferentes tecnologias usadas no passado nas redes de acesso, impuseram uma
integração vertical de redes únicas para serviços especificos.
Devido à elevada penetração de terminais sem fios no tráfego de voz, a interação entre
serviços móveis e serviços de Redes Inteligentes (IN – Intelligent Networks), é uma
realidade.
Com o advento das redes digitais, na decada de 80, houve um crescimento da procura,
por parte dos operadores, dirigidas para tecnologias com caracteristicas que não
poderiam ser realizadas através dos standards de transmissão existententes, baseados no
PDH.
A relação exponencial entre os custos e a largura de banda disponível, assim como a
falta de flexibilidade associada a uma gestão dificil da rede, ditou a substituição do PDH
pelo SDH.
A tecnologia de transporte PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), foi gradualmente
substituída pela SDH (Synchronous Digital Hierarchy) sendo actualmente responsável
pelo fornecimento da maior parte da largura de banda das redes públicas. Sendo que,
existe um claro domínio do SDH na rede de acesso.
O SDH apresenta-se como uma solução flexivel, inclusivamente porque suporta o
transporte de sinais PDH. Permitindo também o transporte de celulas ATM.
46
Introdução
Com a introdução gradual da fibra, a procura de soluções flexíveis aumentou, utilizando
fibra e o rádio para o segmento empresarial e o par de cobre para o segmento
residencial.
Operador 1
Serviço
Funcionalidades
Operador 3
Operador 4
Operador...
Grandes
Operador N
PME
Centro de
Chamadas
Web e E-Mail
Casa
Aplicações
Intranet
Browser
Voz Dados
Internet
Info
PSTN
GSM
Intranet
CO
PABX
S
CO
CL
IP
Comutação e
Encaminhamento
GSM
PSTN
S
S
FR
DTTB
CL
IP
BSS
SAT
Acesso Indirecto
à Internet
CATV
Transporte
Móvel
E-Mail
Comercio e
serviços de
segurança
Avançado
Básico
Operador 2
DECT
ATM
HFC
SDH
SDH
Transmissão
Cobre
Rádio
Fibra
Para outros
operadores
Rede de Acesso
N
E
T
s
10/100 Mbps
LAN
Rede do Cliente
Público
ATM
BSS
CATV
CL
CO
DTTB
DECT
- Asynchronous Transfer Mode
- Base Station Subsystem
- CAbleTeleVision
- Connectionless
- Connection Oriented
- Digital Terrestrial Television Broadcast
- Digital European Cordless Telephony
Terminais
Privado
HFC
IN
IP
LAN
PABX
SDH
- Hybrid Fiber/Coax
- Inteligent Network
- Internet Protocol
- Local Area Network
- Private Automatic Branch eXchange
- Synchronous Digital Hierarchy
Figura 14. Situação actual das redes de telecomunicações [3,88]
A voz sobre redes intranet privadas e sobre a Internet (VoIP) surge em aplicações
híbridas, suportadas pelo interfuncionamento com serviços de voz tradicional. A
explosão da Internet e o aumento do tráfego intranet confirma o IP (Internet Protocol)
como protocolo dominante.
O nivelamento horizontal do mercado, suportado pelo fornecimento de serviços, vem
reduzir a integração vertical histórica, como ilustra a figura anterior. Tendo como
consequencia, a entrada de novos operadores, ocupando funções cada vez mais
especializadas.
As modernas redes de telecomunicações, têm sob si uma complexa estrutura cada vez
menos transparente ao utilizador. São estruturas, com uma elevada dimensão e
complexidade, “divididas” em segmentos de rede, possuem determinados elementos e
47
Introdução
funcionalidades, assim como diferentes níveis de interligação. As funcionalidades de
gestão ao nível da rede estão disponíveis para a maior parte elementos da rede.
1.4.4 Perspectivas de evolução das tecnologias e redes de telecomunicações
O sincronismo da estrutura de multiplexagem, permitiu uma reorganização das
arquitecturas de comutação, e um melhoramento no transporte das linhas de
transmissão. O SDH que permite uma gestão flexivél da rede, podendo suportar o
transporte de sinais PDH e células ATM.
O transporte vai inicialmente evoluir, numa primeira fase, de PDH para SDH. O
objectivo em ultima instancia é uma rede totalmente óptica – AON (All Optical
Network) – provavelmente baseada em tecnologia STM ou WDM, que transportarão
todo o tráfego, incluindo IP e ATM. Os dois principais vectores, para este tipo de
evolução das redes deve-se essencialmente a uma exigência imposta pelos serviços e
aplicações da rede, por um lado, e por outro à tendência para minimização dos custos no
transporte.
D iminuição dos
PDH
SDH
Aumento
Cust
os
AON
da
i lida
Flexib
IP Sobre tudo
de
Figura 15 Evolução na rede de transporte
48
Introdução
No cenário iluustrado na Figura 16, apresenta-se a evolução das tecnologias na rede de
transporte, numa perspectiva horizontal de diposição. A desintegração vertical, das
redes assume uma vertente de “horizontalização”, criando novas oportunidades para
que novos tipos de operadores participem neste mercado.
Figura 16. Passagem vertical - horizontal
A estrutura usada na rede de acesso, num futuro próximo desempenhará um papel
preponderante, pois a migração de novas aplicações ao mercado das telecomunicações
está dependente da evolução previsível no acesso.
Dentro da estrutura hierárquica organizada das redes de telecomunicações, é na rede de
acesso que é mais previsivél, a disputa das maiores batalhas por parte dos operadores. A
evolução das redes de banda estrita é um factor crítico para o fornecimento de serviços
multimédia de banda larga.
A gestão ao nível do serviço vai ser comum e o interfuncionamento entre os sistemas do
cliente e do operador vão ser largamente standardizados e consideradas essenciais. Com
o aumento de redes corporativas de dados privadas, utilizando tecnologias IP é mesmo
49
Introdução
muito provavél que se tente pretenda rentabilizar essas redes para transportar outro tipo
de serviços com por exemplo a voz . O IP assume por excelência o papel de uma
tecnologia de sistemas abertos, possibilitando que diferentes tecnologias proprietárias,
possam comunicar sobre todas as redes bastando para isso estarem interligadas.
A curto prazo espera-se que o fornecimento de serviços esteja completamente separado
da infra-estrutura, permitindo o desenvolvimento independente da estrutura e por
diferentes fornecedores. Assim espera-se uma infra-estrutura de comutação multiserviço baseada em IP/ATM.
A médio/longo prazo, pensa-se que o transporte de todo o tráfego será feito sobre o IP –
Everything Over IP – assim como que todas as tecnologias possam funcionar com base
em IP – IP Over Everything. Desta forma se mostra a relevância enorme do papel do IP,
como plantaforma integradora e convergente. Na Figura 17, ilustra-se o papel do IP, nas
redes de comunicação.
Dados
Video
Tudo sobre IP
IP
IP sobre tudo
Voz
PSTN, GSM
ATM
SDH
WDM
Fibra
Figura 17. Papel dominante do IP nas telecomunicações [3]
50
Introdução
1.4.5 Convergencia das redes de telecomunicações
A rede telefónica actual (PSTN), é a maior infra-estrutura mundial continuando sempre
em crescimento. No entanto, a rede telefónica fixa utiliza o estabelecimento de ligações
entre a origem da chamada e o seu destino. As actuais redes necessitam de flexibilidade
que lhes permita fornecer os serviços mais variados sobre elas. Assim, está-se a passar
de uma tecnologia que estabelece um caminho entre a origem e o destino, para uma
tecnologia que não estabelece ligações e em que cada pedaço de informação é tratado de
uma forma independente[3].
É neste contexto, que têm sido desenhadas as futuras redes de telecomunicações,
vulgarmente chamadas de Next Generation Networks (NGN). Este nova geração de
redes, resulta essencialmente da convergencia das redes ditas tradicionais, direccionadas
para trafego de voz em comutação de circuitos (Switched Circuit Networks), utilizando
tecnologia TDM (Time division Multiplexing) (ver secção 2.3.3.1), e as redes de dados
tipicamente utilizam comutação de pacotes (Packet Switched Networks), em que o IP
assume-se como um factor dominante da comunicação.
A diferenciação das aplicações comerciais vai dever-se mais ao utilizador e a sua
aplicação do que ao meio envolvido no detalhe da construção da rede.A inteligência das
redes pública e privada vai ser colocada em agentes no terminal e no CPE (Customer
Premises Equipment – Equipamento do Cliente).
As redes de comunicações multi-serviço privadas e públicas vão suportar tráfego
orientados à conexão e tráfego connectionless (não orientado à conexão), suportando a
evolução dos protocolos Internet. Muitas redes vão usar a tecnologia ATM para
transportar IP.
A maior parte da lógica do serviço vai estar separada da camada de comutação e
encaminhamento para entrega de serviço independente da rede e do interfuncionamento
horizontal melhorado[78].
51
u
co m
Tele
ç
nic a
Introdução
ões
Convergência ao nível dos serviços
el
Móv
ting
dc as
a
o
r
B
TV/Rádio
Voz
ca
máti
In for
Dados
Interativos
Convergência ao nível das Redes
Telefone
Dados
CAT
TV
Móvel
TV
Rádio
Ondas hertzianas
Suporte Físico
Convergência ao nível dos Terminais
PC
TV
Terminais
Figura 18 Convergência nas rede de Telecomunicações
Fonte: [Comunicação Particular, engº Morgado PT]
A
convergencia
num
contexto
tecnológico,
representa
essencialmente
a
simplificação das redes, de forma a permitir serviços transparentes e portáveis de
forma a permitir uma multiplicidade de utilizadores independentemente da sua
localização.
As novas redes de telecomunicações, estão num estado de «gestação convergente»,
não só por um desenvolvimento acelerado de tecnologias como o GSM, GPRS e o
UMTS, mas também por uma necessidade perene nas redes fixas de disponibilização
de serviços integrados, independentemente do modo de acesso.
A convergencia entre redes fixas e moveis dá-se essencialmente na rede de
interligação. Tecnologias como o GPRS (.General Packet Radio Service) que
definem um serviço orientado ao pacotes, foram desenvolvidos para facilitar o
acesso a serviços baseados no IP.
52
Introdução
O IP aparece como uma plantaforma tecnológica integradora e convergente. A
figura seguinte ilustra o conceito de uma plantaforma convergente e integradora do
multimedia e as tecnologias das redes.
data
telephony
multimedia
applications
higher layer protocols
IP
lower layer protocols
Telephony network
ATM network
Leased lines
Mobile network
Satellite network
Figura 19 O IP como uma plataforma integradora e convergente [89]
Uma questão que se pode colocar, é porque é que o IP consegue ser tudo aquilo que no
passado foi «sonhado» para o ATM ?
Nos anos 80, existiu uma tentativa gorada baseada no ATM. A propalada convergência
através de redes ATM não se sustentou. Embora o ATM, continue a ser utilizado a
concorrencia com outras tecnologias, como por exemplo a Ethernet, com um preço
relativamente baixo, foi determinante. Assim como, a explosão da Internet, e o facto
desta ser suportada pela tecnologia IP. Sem conseguir cumprir os objectivos mais
ambiciosos para si traçados, o ATM passou a ser apenas mais uma tecnologia de rede
com a agravante de requer uma tecnologia de “intererligação” de redes, tais como o IP
foi fatal.
53
Introdução
Quanto às tecnologias e arquitecturas de acesso sem fio, o seu enorme crescimento ao
longo dos últimos anos, incluindo sistemas rádio terrestre e sistemas por satélite, levou a
um crescendo interesse na tecnologia sem fios para acesso de banda larga. Foram
entretanto propostas uma série de tecnologias alternativas e novos conceitos para acesso
de banda larga sem fios, encontrando-se já há alguns anos em fase de desenvolvimento
e investigação. O tamanho das células, a capacidade e possibilidade de canais de retorno
são os atributos que marcam a diferença entre as várias soluções de acesso wireless.
Há uma série de alternativas de banda larga disponíveis ou em desenvolvimento:
O GPRS (General Packet Radio System) será o próximo passo nos sistemas
móveis (a chamada geração 2,5).
A geração de sistemas móveis – o UMTS (Universal Mobile Telecommunication
System) – terá capacidade de transmissão até 2 Mbps.
O MBS (Mobile Broadband System) é especificado para transmissão simétrica a
155 Mbps em zonas de algumas dezenas de metros na banda de frequência dos
40-60 GHz.
O sistema MMDS (Multichannel Multipoint Distribuition Service) já existe
desde 1989, e actualmente está desenvolvido a partir dum sistema de difusão
com a capacidade de 30 canais analógicos com transmissão digital e capacidades
bastante mais altas. O raio das suas células é da ordem dos 50 quilómetros.
O LMDS (Local Multipoint Distribuition Service) é a evolução dos sistemas
MMDS, tem uma área de serviço com raio menor (entre 5 e 10 quilómetros), e
maior capacidade.
54
Índice
Capitulo 2
D
Redes de Acesso
esde sempre o Homem teve necessidade de comunicar a grandes
distâncias,
tendo
criado
ao
longo
do
tempo
uma
rede
de
telecomunicações que adquiriu uma complexidade acentuada, cobrindo
actualmente todo o globo terrestre, e tornando-se assim uma das invenções mais úteis
alguma vez criada.
2.1
Introdução
As redes de telecomunicações e os serviços por elas disponibilizados constituem a
espinha dorsal da sociedade de informação emergente. De facto, a grande maioria das
recentes inovações tecnológicas têm como base o acesso simplificado aos serviços
fornecidos pelas redes de telecomunicações. De modo a suportar estes novos
desenvolvimentos e tendências, é necessário estabelecer novas estratégias para a
actualização das tecnologias de rede para facilitar os novos serviços e ir ao encontro
das necessidades reais de informação e comunicação dos clientes.
De um modo genérico, a rede de acesso compreende toda a infra-estrutura necessária
para que os utilizadores, ou grupos de utilizadores, tenham acesso aos serviços de
telecomunicações, com uma qualidade de serviço adequada a um custo razoável. No
entanto, as fronteiras de delimitação da rede de acesso são, por vezes, difíceis de
determinar já que dependem de factores como a limitação geográfica e do facto da
rede ser pública ou privada [4].
2.2
Redes de Acesso
Definição de Rede de Acesso
A rede de acesso, aparece hoje aos olhos dos operadores de redes de
telecomunicações, como uma possível fonte de receitas. Os operadores incumbentes
enfrentam o desafio de desenvolver a rede de acesso de banda estreita, baseada em
fios de cobre, numa rede de acesso de banda larga e necessitam desenvolver
estratégias específicas para assimilar uma parcela lucrativa do novo mercado.
De acordo com o disposto no Decreto Lei nº 290-A/99 de 30 de Julho, na alínea a) do
nº 3 do seu artigo 12º, introduz o conceito de Sistema Fixo de Acesso de Assinante
(SFAA), definido como sendo o conjunto de meios de transmissão localizados entre
um ponto fixo, ao nível da ligação física ao equipamento terminal de assinante e outro
ponto, situado ao nível da ligação física no primeiro nó de concentração, comutação
ou processamento[64]. Face ao exposto podemos considerar que o conceito de SFAA
se aproxima do conceito de Rede de Acesso, mas de uma forma restrita, ou seja, só
contempla a rede fixa endereçada, excluindo outras redes como as de rádio, satélite,
fibra e cabo coaxial.
É necessário compreender melhor o que são as redes de acesso e quais as suas
estruturas actuais, nomeadamente as redes telefónicas e de televisão por cabo (CATV
– Community Antenna Television), que são aquelas que têm conhecido maior
aceitação, mas também as redes de acesso fixo via rádio.
A rede de acesso é, na maioria, dos casos, uma rede híbrida – HFC (Hybrid
Fibre/Coax), ou seja usa uma mistura de cabo coaxial e fibra óptica. Actualmente já se
utiliza fibra até ao passeio – FTTC (Fibre To The Curb).
2.2.1 Rede telefónica
2.2.1.1
Breve história da rede telefónica
O objectivo da rede telefónica comutada é essencialmente a comunicação de voz entre
dois pontos. Antes do aparecimento do telefone, o telégrafo tinha já tido forte
56
Redes de Acesso
implantação, por permitir comunicações mais rápidas que o correio e a longa
distância.
Alexander Graham Bell desenvolveu o telefone, onde era possível ouvir o interlocutor
e comunicar com privacidade. A primeira demonstração bem sucedida foi feita em
1876, e era agora possível comunicar em tempo real e a longas distâncias.
Inicialmente a estrutura telefónica era muito simplificada, ligavam-se dois telefones.
Com o aumento do número de telefones, tornava-se necessário encontrar uma maneira
de os interligar. Como hipótese surgiu a opção de ligar cada telefone a cada um dos
outros telefones na rede. Mas esta solução seria um desperdício de fios condutores,
para além dos gastos associados. Surgiram então as centrais telefónicas manuais, onde
a ligação entre telefones era feita pelas operadoras. No entanto tornava-se possível à
operadora ouvir a comunicação, perdendo-se assim privacidade, uma das virtudes
pelas quais o telefone tinha sido inventado.
Por esta razão, Strowger inventou em 1891 a primeira central telefónica de comutação
automática, que era constituída por dois elementos básicos:
Um disco com dez dígitos colocado no telefone do assinante, que gerava impulsos de
corrente que representavam os dígitos de zero a nove, o que permitia à central
determinar o telefone para o qual se pretende ligar.
Um comutador existente na central, onde um braço rotativo se movia num arco
semicircular com dez contactos, cada um ligado a uma linha ou a outro comutador,
sendo o braço controlado pelos impulsos de corrente enviados pelo assinante.
Este tipo de centrais foram de aplicação generalizada até aos meados dos anos 70. A
comutação actualmente feita por centrais digitais, em que os computadores
substituíram os mecanismos eletromecânicos.
Hoje em dia, os fios de cobre são muito utilizados como principal meio de ligação
entre a central e os assinantes. Para ligações entre centrais utilizam-se os cabos
coaxiais, estando estes a ser progressivamente substituídos por fibras ópticas, que são
mais rentáveis para comunicações digitais.
57
Redes de Acesso
Em 1936 Alec Reeves inventou o PCM (pulse code modulation) e nos anos setenta
criam-se os primeiros sistemas experimentais de digitalização. A digitalização da voz
veio permitir o tratamento e comutação por computadores, obtendo-se assim uma
maior qualidade e rapidez no estabelecimento das comunicações.
Em 1877, o ano seguinte ao da descoberta do telefone por Alexander Graham Bell, as
primeiras experiências com o telefone tinham lugar no nosso país, ligando Lisboa a
Carcavelos, e os observatórios da Escola Politécnica e da Tapada da Ajuda.
Após Cinco anos, arrancavam as primeiras redes públicas nas cidades de Lisboa e
Porto, a cargo da empresa privada Edison Gower Bell (mais tarde transferida para a
APT - Anglo-Portuguese Telephone).
Em 1904 e 1905, novas redes alargavam-se a outros pontos do país, como Coimbra,
Braga e Setúbal, a cargo dos CTT (Correios, Telégrafos e Telefones), empresa
pertencente ao Estado. Nos anos iniciais, era ainda escassa a utilidade do telefone
junto de empresas, comerciantes e profissões liberais, dada a boa qualidade do
existente serviço de telégrafo. A primeira lista telefónica em Lisboa tinha somente 15
subscritores, entre os quais a agência de notícias Havas, os bombeiros voluntários da
capital e o hotel Central. Rapidamente aderiam ao serviço o teatro D. Maria II, o
Coliseu dos Recreios e o jornal Comercio de Portugal. Pequenas histórias publicadas
na imprensa ajudaram a vulgarizar o aparelho, caso da ópera Laureana, escutada pelo
rei D. Luís I no sossego do seu lar e não no teatro S. Carlos. Impedido de participar
em actos públicos, por luto familiar, o rei pôde ouvir o seu género musical favorito,
graças à ligação entre o teatro e o palácio da Ajuda, feita pela companhia de telefones.
Estava-se em 1884.
A partir de 1904, estabeleceu-se, por todo o país, um conjunto de redes telefónicas
mais modernas. A ligação oficial entre Lisboa e Porto dava-se a 11 de Abril desse
ano, e como havia uma só linha, existiam diferentes categorias de prioridade. O rei e
os seus ministros tinham acesso imediato; as chamadas com hora previamente
combinada ficavam mais baratas. Por seu lado, os jornais enviavam despachos por
telefone, abandonando lentamente o serviço telegráfico. Embora ainda com
assistência de telefonistas, instalavam-se novos equipamentos de comutação,
58
Redes de Acesso
implantavam-se cabos subterrâneos e efectuava-se a interligação entre redes das
diferentes cidades do país.
Os anos da década de 1910 foram relativamente apáticos em termos de actividade
(com a Primeira República e a Guerra Mundial vieram as desvalorizações monetárias
e a escassez de equipamentos), mas a partir de 1923 invertiam-se os indicadores. Quer
as redes do Estado quer as da APT conheceram uma forte expansão. Em finais da
década de 20, os CTT tinham redes em cerca de 360 localidades e investiam 47 mil
contos entre 1926 e 1934, especialmente para a modernização das redes. Ligações
com o estrangeiro eram já possíveis para Espanha, França, Bélgica, Holanda, Itália,
Reino Unido e Suíça, entre outros países. Nas redes da APT, a partir de 1930,
montavam-se as primeiras centrais telefónicas automáticas, prescindindo-se do
trabalho das telefonistas, até então figuras centrais na comunicação vocal.
A partir de 1936, lançavam-se os primeiros serviços de valor acrescentado:
transmissão de desafios de futebol e de festas e concertos, serviço informativo,
despertar e serviço de horas. Embora apenas com recurso à telefonia vocal,
desenhava-se o futuro das telecomunicações, passando do telefone como aparelho de
uma só função para um múltiplo conjunto de actividades que incluem a transmissão
de voz, som, dados e imagem, assim como a entrada na indústria dos conteúdos,
indicando convergências com outros sectores.
Entre 1880 e meados de 1930 a telefonia vocal cresceu em número de clientes e em
qualidade, e preparou-se para novos desafios tecnológicos e comerciais.
A comunicação através de telex e cabo submarino conheceu uma forte expansão, a
cargo dos CTT e da Rádio Marconi (fundada em 1925). Por um lado, os contactos
familiares ampliaram-se, por telefone e telegrama; por outro, difundiu-se o uso das
telecomunicações nos negócios e na divulgação de informação através das agências
noticiosas. O parque de acessos telefónicos aumentou vertiginosamente, abrangendo
quer zonas urbanas quer regiões rurais (1935-1995).
Após a estagnação sentida na segunda guerra mundial (1939-1945), o consumo de
telecomunicações atingiu níveis elevados, consolidados nas décadas de 1950, 1960 e
1970. As redes telefónicas foram sendo automatizadas em todo o país e ilhas,
59
Redes de Acesso
processo que ficou concluído no ano de 1985. Começou a preparar-se a digitalização
da comutação telefónica, arrancando as primeiras centrais telefónicas digitais em
1987, em Lisboa (Carnide) e Aveiro.
Equipamentos, redes, serviços e conhecimentos técnicos sofreram uma evolução
ímpar. Se, nas primeiras décadas, foi possível estabelecer uma cronologia muito
precisa sobre os acontecimentos e as tecnologias, com o correr dos anos, os variados
aspectos tornaram mais complexos e minuciosos os marcos históricos.
Na transmissão, passaram a coexistir gerações diferentes de redes, com recurso ao
cabo de cobre, à fibra óptica e à rádio. A transmissão deixou de ser exclusivamente
analógica e passou a incorporar tecnologias SDH (Synchronous Digital Hierarchy)e
ATM (Asynchronous Transfer Mode). Na comutação, o trabalho manual da
telefonista foi substituído por centrais automáticas electromecânicas e depois, digitais.
O acesso das redes de diferentes operadores e serviços obrigou a entendimentos entre
fornecedores de equipamentos, operadores e utilizadores (débitos, protocolos, etc).
A personalização, a gestão e a oferta de múltiplos serviços, foram palavras que
entraram na linguagem corrente das telecomunicações. À ideia de um único serviço, o
do telefone, sucedeu a realidade da panóplia de serviços adaptados a cada cliente,
acabando com os monopólios. Com a oferta de múltiplos serviços nasceram novos
saberes e profissões: o mundo das telecomunicações acabou com o técnico generalista
e criou especializações.
As telecomunicações passaram a desenvolverem-se num contexto de operadores em
concorrência, abrangendo a telefonia, os dados, os telefones móveis, a televisão e o
multimedia. Em Portugal, a Telepac começou a sua actividade em 1985, liderando no
inicio o mercado de dados e Internet.
A perspectiva histórica apresentada anteriormente pretende demonstrar de forma
simplista mas taxativa, a importância do cobre. Praticamente nasce com a criação das
primeira linhas de telecomunicações, que foi e ainda é o seu mercado por excelência,
foi sistematicamente sujeito ao aparecimento de novas tecnologias que, de uma forma
60
Redes de Acesso
ou de outra, ameaçaram ou expandiram as suas utilização e uso nas redes de
telecomunicações.
Em paralelo, o vertiginoso desenvolvimento tecnológico tanto na informática como
nas telecomunicações, e o que esse desenvolvimento acarreta em termos de exigência
de largura de banda e de capacidade de transmissão da rede impede um cenário de
uma eventual substituição total do cobre por fibra óptica, tal como pensado a partir de
meados da década de oitenta. De facto, o cobre tem sido empurrado para a fase final
da rede de acesso sendo que, agora, na restante parte da rede já praticamente só se
utiliza fibra. Na parte da rede interior às casas, a predominância do cobre é quase
absoluta. O par de cobre da categoria 5 permite, para distâncias inferiores a 100
metros, taxas de transmissão que superam, pelo menos para já e para um futuro
próximo, todas as necessidades.
2.2.1.2
Rede telefónica actual
Nas redes de acesso de telecomunicações a infra-estrutura dominante, continua a ser
baseada no par entrançado de cobre dos serviços telefónicos. Em adição a este
aspecto, muitos clientes empresariais estão agora ligados à rede de acesso com
múltiplos de 2 Mbps fornecidos pela fibra óptica. As redes de cabo coaxial e os
satélites DTH (Direct to the Home) suportam o mercado residencial com aplicações
distribuídas de banda larga.
Nas áreas urbanas dos dias de hoje a fibra óptica já não é somente usada na junção de
redes mas também começa a fazer parte da rede de acesso. O desenvolvimento de
novas arquitecturas está a avançar com a introdução da tecnologia SDH e dos ADM
(Add-Drop Multiplexer) na rede de acesso.
Os operadores de cabo têm, tipicamente, uma rede de distribuição em cabo coaxial,
para serviços de difusão de televisão. A rápida expansão da Internet criou um novo
mercado e tem levado à procura crescente por uma série de novas aplicações.
A tecnologia usada actualmente na rede de transporte é maioritariamente a fibra
óptica e sistemas de transmissão PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) com
ligações de rádio para as áreas rurais. Durante os próximos anos esperam-se grandes
61
Redes de Acesso
mudanças na tecnologia no que diz respeito a preço e funcionalidade. Os operadores
de rede vão passar a implementar sistemas de transmissão SDH para expansão da
capacidade da sua rede, substituindo gradualmente o equipamento PDH por SDH. Em
paralelo a introdução de comutação ATM já começou.
2.2.1.3 Estrutura Organizacional da rede telefónica
Inicialmente a ligação entre os telefones era efectuada através de um fio entre cada
par de telefones. Com o aumento do número de telefones, esta solução tornou-se
inviável. Desenvolveu-se um sistema hierárquico actualmente muito utilizado. A rede
telefónica actual é assim um sistema multi-nível e redundante. É um sistema
hierárquico que apresenta configurações do tipo estrela/ malha.
Vários factores determinam o número de níveis hierárquicos, nomeadamente a
densidade de utilizadores e a área do país. A rede telefónica resulta da conjugação de
recursos que se estendem pela rede de interligação, rede de acesso e rede de cliente
outrora apelidada de rede de assinantes.
62
Redes de Acesso
Centro terciário
Rede de longa
Distância
Centro
Secundário
Centro Primário
Rede de
Acesso
Comutador
Local
Central distribuidora
Central de Centro de Grupo de
R d
Central Nodal
Central Local
Figura 20 Exemplo de uma rede telefónica com uma estrutura hierárquica de 4 níveis de
comutação
Devido a esta estrutura hierárquica das redes, o número de comutadores diminui à
medida que subimos no nível hierárquico. Cada comutador, é ligado àquele acima de
si na hierarquia, originando uma rede em estrela (traços a grosso na Figura 20). Quando
o tráfego gerado entre dois comutadores o justificar, estabelecem-se ligações directas
entre eles, quer pertençam ao mesmo nível hierárquico ou a níveis diferentes (traços a
fino na Figura 20). Esta malha de ligações entre comutadores transformam a rede em
estrela numa rede híbrida estrela/malha, como referido anteriormente.
Normalmente, dividem-se as redes telefónicas em redes locais e redes de longa
distância. As primeiras gerem o tráfego dentro de áreas geográficas restritas, por
exemplo um centro urbano, enquanto as segundas gerem o tráfego entre regiões,
cidades ou países, os tráfegos chamados regional, interurbano e internacional
respectivamente e são constituídas pela rede de transporte e pelas centrais de trânsito.
Nas redes locais ainda se utilizam técnicas de transmissão analógicas enquanto na
rede de longa distância se torna essencial o recurso a técnicas de transmissão digital.
63
Redes de Acesso
Geralmente a rede de longa distância é toda ela composta por fibra óptica, o que
permite distâncias sem repetidores muito superiores ao cobre e ritmos de transmissão
também muito maiores.
No caso português, a rede tinha, até à introdução das centrais digitais, quatro níveis
hierárquicos e encontrava-se organizada da forma como se ilustra na figura seguinte.
O número de hierarquias de comutação tem sido diminuído através da digitalização da
rede, ficando a diminuição a dever-se fundamentalmente ao desmantelamento de
centrais nodais e à substituição de comutadores analógicos por concentradores digitais
nas centrais locais terminais. A comutação fica assim centralizada nos centros de
grupo de redes.
R ede de
interligação
Inter-urbano
R ede de
interligação
R egional
R ede de
Interligação
Local/
R egional
R ede de
Acesso
C entral distribuidora
C entral Local
C entral de C entro de
G rupo de R edes
C entral Nodal
C oncentrador Digital
Equipam ento T erm inal
Figura 21 Configuração genérica das redes telefónicas em Portugal
A rede telefónica é entendida como a conjugação de três grandes conjuntos de
elementos, variando a sua natureza de conjunto para conjunto, e que são os seguintes:
64
Redes de Acesso
A rede de acesso local é a que faz a ligação entre os equipamentos dos clientes e as
centrais comutadoras locais podendo ser estabelecida através de um circuito por cada
cliente, como actualmente se faz na maior parte das redes telefónicas, ou através de
circuitos partilhados, com multiplexadores. Normalmente, esta segunda opção é
utilizada nas redes de dados por serem redes com poucos utilizadores. Com as novas
tecnologias digitais de comutação, também a rede telefónica começa a ser operada
desta forma, especialmente em zonas com poucos utilizadores.
As centrais locais e de trânsito são as centrais responsáveis pela comutação e
encaminhamento das chamadas, sendo normalmente constituídas por comutadores e
ou concentradores digitais. Existem dois tipos de comutadores, os de trânsito, que
fazem a comutação de junções entre comutadores locais, e estes, que comutam
circuitos de cliente. A designação da central segue o modelo de designação dos
comutadores.
A rede de transporte é a rede de equipamentos e instalações que gere o tráfego entre
as centrais locais e de trânsito
Com a introdução das centrais digitais, os níveis hierárquicos reduziram-se
significativamente, uma vez que uma mesma central digital pode cumprir as funções
de central distribuidora, central de grupo de redes e central local. Assim, uma
qualquer central digital tem a capacidade de encaminhar o tráfego de uma rede local
para qualquer destino. Deste modo, a rede telefónica nacional é vista como um
conjunto de centrais digitais interligadas às quais estão ligados todos os clientes do
serviço telefónico. No entanto, não sendo economicamente viável interligar todas as
centrais locais, formando assim uma densa malha, algumas das centrais locais
desempenham um papel diferente de outras, em tudo semelhante à hierarquia descrita
anteriormente.
65
Redes de Acesso
Rede de
Interligação
Rede de
Interligação
Centrais
Digitais
Rede de
distribuição
Rede de
Acesso
Rede
cliente
PPCA
Figura 22 Estrutura da rede telefónica (com a introdução de centrais digitais de grande porte
incorporando funções de comutação local e de trânsito)
A transmissão de dados na rede telefónica, obtida com a ligação de modems, é
limitada por uma ordem de factores que afecta as transmissões, nomeadamente, as
taxas de transferência reduzidas, as taxas de erro e os tempos de estabelecimento de
ligação elevados e a possibilidade de cancelamento da transmissão nos períodos de
tráfego mais intensos. Apesar destes factores limitativos, esta ainda acaba por ser a
solução mais frequente para a transmissão de dados em muitos países, sobretudo
devido ao facto de esta infra-estrutura permitir estes serviços e não ser assim
necessário instalar de raiz novas estruturas.
Ainda assim, alguns países construíram redes de dados independentes da rede
telefónica. Estas redes, que utilizam comutação de pacotes e comutação de circuitos,
apresentam normalmente menos níveis de hierarquia do que as redes telefónicas dado
que têm muito menos clientes. Os comutadores só são instalados em grandes centros
urbanos porque a densidade de utilizadores só aí o justifica. Assim sendo existe um
grande número de utilizadores remotos e as distâncias são também, normalmente,
muito elevadas. O recurso a concentradores e multiplexadores torna-se essencial para
viabilizar economicamente estas redes, dado que este tipo de equipamentos
66
Redes de Acesso
concentram o tráfego produzido pelos vários utilizadores e emitem-no depois para o
comutador através de um número reduzido de linhas.
2.2.1.4 Redes de Serviços Integrados
A forma mais comum de transmissão de dados e voz até locais remotos baseia-se em
tecnologia analógica. A razão das perdas sensíveis de qualidade na transmissão de
dados e voz, está subjacente à técnica de transmissão: os sinais são transmitidos
através de fios de cobre e relés mecânicos, pelo que, ao utilizar este processo, a
transmissão de dados está sujeita a influências de ruídos residuais. Apesar do efeito
compensador por amplificação, é provocada uma redução na relação sinal/ruído que
leva a perdas de dados durante a transmissão, sobretudo em ligações de longa
distância.
Desde os anos 80, que existe a rede telefónica RDIS em alguns países europeus. A
sigla RDIS significa "Rede Digital com Integração de Serviços" facultando vantagens
importantes; como seja o facto de todas as informações partirem do equipamento, em
vez de serem transmitidas de forma analógica, passam a ser transmitidas digitalmente.
Os próprios equipamentos transformam o sinal analógico (som/voz) e efectuam a
transmissão. Assim a distância e o tipo de ligação deixam de ter efeito na qualidade
dos sinais. Adicionalmente a RDIS utiliza protocolos de correcção de erros de
transmissão.
Os Canais B, ou canais úteis, apenas transportam pacotes de dados com uma
velocidade constante e efectiva de 64.000 bit/s bidireccional. Para que possam estar
dois equipamentos activados em simultâneo, existem dois canais B por cada acesso
básico.
O Canal D, ou canal de dados, funciona com 16.000 bit/s de forma a ficar com uma
reserva de 8.000 bit/s. No canal D encontram-se todas as informações necessárias
sobre os dois canais B, inclusivamente o protocolo de transmissão de dados e o tipo
de equipamento, bem como as informações de serviço (exp. taxação, data, hora,
chamada em espera).
67
Redes de Acesso
O canal D apoiado pelo hardware, consegue, se necessário, juntar os dois Canais B
para poder transmitir dados com maior rapidez (channel bundling).Com a RDIS
consegue-se uma velocidade de transmissão de dados de 64.000 bit/s em um canal e
respectivamente 128.000 bit/s em dois canais B (sem compressão de dados).
Nas ligações RDIS existem 2 formas de comunicação:
A primeira possibilidade é o acesso básico e destina-se ao utilizador particular
ou a pequenas e médias empresas. É possível ligar vários equipamentos
terminais e a ligação de acesso básico põe sempre à disposição dois canais,
possibilitando assim a utilização de um máximo de dois equipamentos ou
ligações em simultâneo.
A segunda opção é o acesso primário (Primary Multiplex). Este permite a
utilização de, no máximo, 30 canais e está ligado através de uma central
telefónica, e não através de um acesso básico. O acesso primário não dispõe de
uma conexão comum ficando assim dependente da central telefónica.
Tendo observado que nas redes de telecomunicações existentes raramente se
interligavam, ou se integravam, sistemas de transmissão de dados, de voz e de
imagem na mesma rede, concebeu-se a Rede Digital com Integração de Serviços
(RDIS) que, para além de contribuir para a modernização dos sistemas existentes, deu
origem a um novo conceito nas telecomunicações, o da integração num único sistema
dos vários sistemas existentes até aí, elidindo assim as fronteiras entre os diferentes
tipos de informação e tecnologias simplificando deste modo a comunicação entre as
pessoas. Os objectivos que presidiram à implementação desta rede digital foram os
seguintes:
Integração de tecnologias – para que serviços que utilizam dados de
naturezas diferentes possam ser transportados da mesma forma;
Introdução de novos serviços – através de novas conjugações de dados, seria
possível criar novos serviços.
68
Redes de Acesso
Através dos serviços e opções que a RDIS proporciona aos seus utilizadores as
vantagens são várias, nomeadamente :
maior versatilidade de comunicação, devido sobretudo às novas aplicações
tornadas possíveis com a integração de dados, voz e imagem por exemplo
troca de informação com a rede, através de canais de sinalização, o que
permite uma série de comodidades ao utilizador;
melhor acesso à rede, através de dois canais básicos;
uso facilitado dos sistemas de comunicação.
2.2.1.5
Exemplo da estrutura telefónica da PT Comunicações
A rede telefónica fixa é definida como uma rede pública comutada de
telecomunicações que serve de suporte à transferência entre pontos terminais da rede
em locais fixos, de voz e de informação áudio com largura de banda de 3,1 KHz
(300Hz – 3400Hz) como suporte para, nomeadamente, o serviço fixo de telefone, as
comunicações fac-símile do grupo III, de acordo com as recomendações ITU-T da
“série T”, e a transmissão de dados em banda vocal via modems com um débito de,
pelo menos, 2400 bits/s , de acordo com as recomendações ITU-T série V.
69
Redes de Acesso
A rede comutada de banda estreita da PT Comunicações, actual ou prevista para o
curto prazo, é essencialmente uma rede hierárquica podendo ser identificados os
seguintes níveis hierárquicos:
1 nas Picoas e 2 em Linda-a-Velha
Na zona de Lisboa: 2 nas
Picoas e 1 na Boa-Hora. Na
zona do Porto, 2 na Batalha e
1 em Devesas
Nível 1
Comutadores
Internacionais
Nível 2
Comutadores de Trânsito Nacional
4 no Grupo de Redes de
Lisboa e 3 no grupo de
Redes do Porto, restantes
Grupo de Redes).
Nível 3
Trânsito Regionais
(só para Lisboa e Porto)
Vários a
nível local
Nível 4
Comutadores digitais locais.
Figura 23 Níveis hierárquicos da rede telefónica da PT Comunicações
As ligações entre comutadores dos vários níveis são geralmente hierárquicas,
existindo no entanto algumas malhas directas (entre comutadores do mesmo nível ou
de níveis diferentes), cuja existência se baseia exclusivamente em critérios tecnoeconómicos, empregando-se no encaminhamento do tráfego mecanismos de rotas
alternativas e de partilha de carga.
Uma parte significativa da rede local é constituída pela infra-estrutura de fios de cobre
que ligam os telefones dos clientes às centrais locais. Essa infra-estrutura é constituída
quase exclusivamente por pares entrelaçados designados por pares simétricos, como
70
Redes de Acesso
tinha sido visto anteriormente. No entanto, estão a explorar-se outras alternativas ao
cobre, nomeadamente a fibra óptica. Com esta tecnologia têm-se duas soluções
possíveis: colocar a fibra directamente até à instalação do assinante, designada
normalmente por FTTH (fibre-to-the-home); colocar a fibra até um armário exterior
às instalações do assinante, ligando em seguida o fio de cobre até ao cliente,
designando-se FTTC (fibre-to-the-curb), ou em alternativa usar fibra óptica até um
distribuidor no quarteirão.
Dentro da solução tradicional, milhares de pares simétricos são agrupados num cabo
que sai do repartidor geral da central local, que vão sendo separados em feixes para
um determinado número de áreas de serviço. Estas áreas de serviço (cobertura) podem
ter diferentes dimensões, que nas áreas urbanas podem chegar a algumas dezenas de
quilómetros quadrados.
Central Local
Interface de área de serviço
Limite da área de serviço
Grupos de casas
Figura 24 Dimensionamento de acordo com a densidade populacional
Geralmente as linhas da rede local estão subaproveitadas em termos da sua
capacidade de transmissão, pois o tráfego do assinante médio é reduzido.
71
Redes de Acesso
A rede da PT Comunicações é uma rede digital integrada, em que todas as centrais de
comutação são digitais e o tráfego entre centrais é transportado em sistemas de
transmissão digital, e onde a sinalização entre as centrais é do tipo canal-comum,
sendo usada na rede da PT uma variante nacional do sistema de sinalização número 7
(SS7) da ITU-T.
Dentro de uma rede digital integrada todos os canais de tráfego são codificados no
formato PCM de 8 bits. A conversão A/D é requerida apenas nas fronteiras da rede,
que geralmente se situam na entrada das centrais locais.
Se existir transmissão digital até ao cliente (outrora simplesmente assinante), estamos
em presença de uma rede digital com integração de serviços (RDIS).
Nas redes digitais integradas, como a comutação digital é sempre feita a quatro fios
(dois para cada sentido da comunicação) é mais fácil fazer o tratamento e regeneração
do sinal durante a transmissão, ao invés da comutação analógica a dois fios em que é
necessário utilizar equipamento mais complexo para amplificar o sinal.
Na rede digital integrada as perdas de transmissão tornam-se independentes do
número de ligações e centrais presentes numa ligação porque se pode procede a uma
regeneração do nível lógico e assim melhorar a margem sinal/ruído, ao contrário das
ligações analógicas, em que a amplificação tanto aumenta o nível do sinal como o
nível do ruído.
Entre centrais são usados canais de transmissão que têm uma elevada capacidade.
Sendo assim, é feita uma rentabilização das capacidades de transmissão recorrendo a
técnicas de multiplexagem no tempo.
Na rede portuguesa são seguidas as recomendações do ITU-T para as hierarquias da
rede telefónica. Assim, num primeiro nível são multiplexados 30 canais de voz
codificados em PCM de 8 bits (com um débito binário de 64 kbit/s por canal) e mais 2
canais (também com um débito de 64 kbit/s cada um) reservados para a sinalização, o
que resulta num débito binário total para a primeira hierarquia de 2048 kbit/s. A
estrutura da trama de dados que é enviada após a multiplexagem é também definida
pelo ITU-T e consiste na divisão do período da trama em 32 “time slots” e a
atribuição sequencial de cada um destes “time slots” aos canais tributários, nos quais
72
Redes de Acesso
se incluem os canais de sinalização (com um débito de 64 kbit/s). Esta técnica de
multiplexagem requer que os débitos dos tributários sejam nominalmente iguais, mas
permite que haja alguma variação, pois é possível compensar algumas ligeiras
variações nos débitos binários.
Nas hierarquias seguintes é aplicada a mesma metodologia de multiplexagem, mas
desta vez os tributários têm débitos binários de 2048kbit/s (ou superiores, conforme a
hierarquia) e são constituídos pelas várias tramas da 1ª hierarquia (ou seguintes) e
ainda são adicionados outros canais de sinalização.
2.2.1.6
Sinalização
A sinalização é responsável pela transferência de informação de controlo entre a rede
utilizadores, e entre centrais, sendo responsável pelo estabelecimento, manutenção e
remoção de ligações entre clientes.
Temos por exemplo, a sinalização entre a rede e o assinante que indicam se o
assinante pode enviar o número para quem quer ligar (sinal de linha), se o número
para o qual se quer ligar está ocupado (sinal de impedido), se o número para o qual se
pretende estabelecer ligação está disponível e está à espera de ser atendido (sinal de
chamar) e ainda outros sinais.
A sinalização tem como funções gerais:
Alerta – o toque de chamada no telefone do cliente, ou o levantar do telefone por
parte de um cliente, geram sinais de alerta.
Endereçamento – o número de telefone do destinatário deve ser transmitido pelo
assinante de origem. O número telefónico do destinatário pode ser transmitido
através de impulsos de corrente ou por combinação de duas frequências (DTMF –
Dual Tone Multifrequency)
Supervisão – As centrais de comutação necessitam de saber quais as linhas
inactivas ou em utilização.
Informação – O sinal de linha, o sinal de impedido, o sinal de chamar e gravações
enviadas para o assinante são sinais de informação
73
Redes de Acesso
Tarifação – sinais utilizados para tarifar
Gestão da rede – sinais usados para efeitos de manutenção, diagnóstico e
operação.
A relação entre as funções de sinalização e controlo nas centrais de comutação tem
sido o principal factor de desenvolvimento dos sistemas de sinalização. Nas centrais
analógicas as funções de controlo estavam intimamente ligadas às funções de
comutação. Neste caso, os caminhos físicos de sinalização e de voz são os mesmos,
sendo por isso designados por sistemas de sinalização de canal associado ou CAS
(“Channel Associated Signalling”).
Numa fase seguinte, separaram-se as funções de comutação das funções de controlo,
tornando-se possível usar computadores para realizar as funções de controlo, obtendose uma maior flexibilidade e redução de custos. As centrais que usam computadores
para realizar o controlo designam-se por Centrais SPC (“Stored Program Control”).
Outro tipo de sistema de sinalização é a sinalização em canal comum ou CCS
(“Common Channel Signalling”). Neste tipo de sistema é usado um caminho comum
para um determinado número de circuitos de sinalização, o que leva a existirem
caminhos diferentes para a voz e sinalização.
O sistema de sinalização em canal comum, desenvolvido pelo antigo CCITT (actual
ITU-T) é chamado “CCITT Common Channel Signalling System Number 7”
vulgarmente conhecido por SS7 que é o sistema de sinalização adoptado pela PT
Comunicações, com algumas alterações específicas, para a sua rede.
O SS7 foi projectado usando conceitos de comutação de pacotes e estruturado em
diferentes níveis conforme o modelo OSI (“Open Systems Interconnection”), para ser
usado em ligações nacionais e internacionais.
A rede do SS7 pode ser vista como uma rede de comutação de pacotes, que é usada
para transmitir mensagens de sinalização entre os processadores das várias centrais de
comutação. O SS7 define três entidades funcionais:
Ponto de Sinalização ou SP (“Signalling Point”) – Nó terminal da rede onde os
pacotes são criados ou recebidos.
74
Redes de Acesso
Ponto de Transferência de Sinalização ou STP (“Signalling Transfer Point”) – São
comutadores de pacotes responsáveis pelo encaminhamento das mensagens de
sinalização entre os vários SPs
Via de Sinalização ou SL (“Signalling Link”) – São ligações de dados capazes de
suportar um débito binário de 64 kbit/s
Uma das exigências que se colocam a uma rede de sinalização de canal comum é a
sua elevada fiabilidade, já que cada ligação transporta a sinalização de milhares de
assinantes. Assim, numa rede SS7 existe redundância na ligação entre SPs e STPs.
Sendo assim, cada SP está ligado a dois STPs. Os STPs, seguindo a mesma filosofia
de redundância, são implementados aos pares (STP gémeos) e separados
geograficamente, tendo um a base de dados idêntica à do outro. Os diferentes STPs
estão ligados entre si com uma topologia em malha.
Central de
Comutação
C
Rede Voz
Central de
Comutação
A
Central de
Comutação
B
SP A
SP C
SP B
Rede de Sinalização
STP C
STP A
STP B
Figura 25 Rede de Sinalização
Podem-se distinguir três tipos de SP:
75
Redes de Acesso
Ponto de comutação, ou SP (“Switching Point”) – é constituído pelo hardware e
software, adicionado às centrais de comutação, responsáveis pela conversão do
formato das mensagens de sinalização originadas na rede telefónica (ex.: sinal de
chamar, sinal de impedido, ...) para o formato do SS7.
Ponto de comutação de serviços, ou SSP (“Service Switching Point”) – são centrais
de comutação capazes de reconhecer chamadas que requerem tratamento especial
(acesso a base de dados) antes de serem completadas (ex.: números verdes, números
azuis, números de emergência, reencaminhamentos, ...). As centrais de comutação que
possuem unicamente a funcionalidade garantida pelos SPs, necessitam de recorrer a
centrais SSP para acederem a bases de dados.
Ponto de controlo de serviços, ou SCP (“Service Control Point”) – consiste num
processador centralizado que controla a execução dos serviços mais complexos da
rede através do acesso a bases de dados que suportam esses serviços.
Tal como os STPs, os SCPs são implementados aos pares, e cada SCP do par possui
nas suas bases de dados informação idêntica à do outro. Quando um SSP detecta uma
chamada especial suspende o procedimento normal e requer a intervenção do SCP e
só depois deste enviar a sequência de comandos necessária é que o referido SSP
completa a chamada. Portanto, o controlo das chamadas especiais é feito pelo SCP e
não pelo SSP, funcionando assim o SCP como o “cérebro” da rede[65].
A rede de sinalização pode operar em três modos de exploração:
Modo associado – a um dado conjunto de canais de comunicação fica associado uma
ligação de sinalização de canal comum.
76
Redes de Acesso
SPa
SPb
Central de
Comutação
Central de
Comutação
SPc
Central de
Comutação
Rede Telefónica
Figura 26 Rede de sinalização operando no modo associado
Modo não associado – o percurso seguido pelas mensagens de sinalização, entre
centrais de comutação é diferente do percurso seguido pelo canal de voz., sendo o seu
encaminhamento efectuado pelos STPs. Além disso o percurso varia ao longo do
tempo consoante a disponibilidade das vias de acesso e dos STPs, podendo dizer-se
que cada mensagem segue um percurso aleatório, sem nenhum trajecto previamente
definido pela rede.
STP
SPa
SPb
Central de
Comutação
Central de
Comutação
SPc
Central de
Comutação
Rede Telefónica
Figura 27 Rede de sinalização operando no modo não - associado
Modo quase-associado – neste caso, a rede também faz recurso aos STPs para fins de
encaminhamento, no entanto o trajecto seguido pelas mensagens de sinalização é prédefinido.
77
Redes de Acesso
SPb/STP
Central de
Comutação
SPa
SPc
Central de
Comutação
Central de
Comutação
Rede Telefónica
Figura 28 Rede de sinalização operando no modo quase associado
2.2.2 Redes HFC (CATV)
De início, as redes de televisão por cabo utilizavam uma topologia em árvore (treeand-branch). A sua estrutura era simples e crescia unidireccionalmente e onde os
clientes se iam “pendurando” nos ramos da árvore. O cabo coaxial era o elemento
base. Atendendo as frequências elevadas utilizadas, logo à consequente atenuação que
originava problemas naturais associados ao cabo coaxial,.
78
Redes de Acesso
Cabos coaxiais
Cabeça
de Rede
Amplificadores
Figura 29 Topologia em árvore das redes de CATV
O uso recorrente de amplificadores de RF funcionava como factor compensador da
atenuação mas, no entanto, o uso repetitivo e em cascata destes elementos activos
também degradava a imagem. A alimentação remota dos amplificadores também era
outro inconveniente. Devido a estes problemas tornou-se desejável tornar as redes
CATV progressivamente ópticas dado que a fibra óptica apresenta índices de
performance muito superiores ao cabo coaxial tanto no que diz respeito à atenuação
como à largura de banda e, até, nas questões de imunidade ao ruído.
A substituição total do cobre por fibra, até à casa do cliente, é ainda uma solução
economicamente pouco viável, especialmente porque o receptor óptico-eléctrico é
ainda um equipamento relativamente caro, e disponibilizar um para cada utilizador,
especialmente neste troço da rede onde a densidade é mais elevada, é uma solução
mais dispendiosa do que a do cabo coaxial. Por outro lado, até relativamente à
segurança, a solução óptica apresenta alguns problemas porque, para se poderem
efectuar as grandes divisões de sinal necessárias neste troço da rede teriam de se
disponibilizar grandes potências ópticas. Deste modo caminhou-se para uma solução
híbrida em que se utiliza fibra nos troços de transporte, de longa distância, e cabos
coaxiais nas zonas de distribuição do sinal, mais perto do cliente portanto. Estas
79
Redes de Acesso
estruturas de rede denominam-se exactamente redes híbridas (Hybrid Fibre-Coax
Networks – HFC). Na Figura 30 Rede híbrida (utilização mista de fibra e cabo coaxial) com
arquitectura FTTF ,encontra-se um exemplo duma estrutura destas.
Receptor
Ó ti
Emissor
Ó ti
Amplificador
d Li h
Fibra
Ó ti
Amplificador de
T
Cabeç Centro
de
Distribuiç
d
R d
ãPrimár
Rede de i
Transporte
Rede
de Distribuição
Primária
Rede de
T Óptict
Rede de Distribuição
Secundária
Rede de
Cliente
Centro
Distribuiç
d
ã
Rede de
Di t Coaxi
ib i ã
l
Distribuidor Coaxial de n saídas
(Splitter)
Acoplador Direccional
(TAP)
Repartidor de
Cliente
Figura 30 Rede híbrida (utilização mista de fibra e cabo coaxial) com arquitectura FTTF [13]
Consoante o local até onde se utiliza fibra existem diversas denominações para as
diversas arquitecturas existentes, assim sendo tem-se:
FTTF – Fibre To The Feeder, em que se utiliza fibra óptica até um grande
centro de distribuição,
FTTC – Fibre To The Curb, com fibra até um armário no passeio,
FTTB – Fibre To The Building, em que se tem fibra até ao edifício.
Actualmente, e devido à sua relação entre custos, flexibilidade e facilidades de
expansão, as arquitecturas mais comuns para as redes HFC de CATV são as FTTF ou,
menos correntemente, as FTTC. Deste modo, ao mesmo tempo que se maximizam as
possibilidades dos recursos centrais e dos receptores ópticos da rede, minimiza-se o
número de repetidores em cascata contribuindo assim para uma melhoria final do
sinal. Do mesmo modo, caso um dia se decida começar a levar fibra até casa do
80
Redes de Acesso
cliente os investimentos já serão mais reduzidos, devido à quantidade de fibra que já
existe e que foi sendo introduzida gradualmente.
Quanto à sua estrutura, as redes de CATV também apresentam três troços principais,
tal como as outras redes de telecomunicações, sendo eles os de transporte, de
distribuição e de cliente.
2.2.2.1
Rede de cliente
A rede de cliente corresponde à interligação entre um ponto de distribuição (saída dos
amplificadores de linha ou de tronca) e o ponto terminal da rede (extremo da
instalação individual de cliente onde se prevê a instalação do equipamento), passando
por dispositivos de ligação de cliente (DLC). Os DLC's são elementos passivos que
dividem o sinal por diversas saídas com atenuações variáveis entre si, apresentando
diferenças em relação ao número de saídas, atenuação de inserção e atenuação na via
do cliente.
Os requisitos técnicos destas redes prendem-se, fundamentalmente, com o nível e a
qualidade do sinal que deverão estar disponíveis na tomada do cliente.
P.D.
P.D.
DLC - Acoplador Directional - TAP
DLC - Repartidor de cliente - Splitter
Figura 31 Pormenor da rede de cliente em estrela e em árvore
2.2.2.2
Rede de transporte
A rede de transporte consiste, tipicamente, numa rede de transmissão óptica,
analógica ou digital, geralmente propriedade de um operador de telecomunicações. A
principal função desta rede é interligar a cabeça de rede, ver Figura 30 ,local onde são
81
Redes de Acesso
recebidos e processados os diversos canais a difundir na rede, através dos diversos
receptores ópticos, situados nos diversos centros de distribuição. A qualidade de
transmissão da rede de transporte deverá ser o mais elevada possível, garantindo que o
sinal chegue a cada centro de distribuição nas melhores condições, para posterior
distribuição nas sub-redes seguintes (distribuição e de cliente).
O troço designado por rede de transporte é tipicamente delimitado por dois pontos
fronteira: O Centro de Distribuição Primário/Cabeça de Rede – local dotado de
equipamento de recepção, processamento e injecção de sinais na rede de transporte. O
equipamento electro-óptico está também localizado neste local. E o Centro de
Distribuição, tipicamente um receptor óptico, colocado no ponto a partir do qual se
pretende instalar uma rede de distribuição para servir uma célula.
Célula 2
Célula 1
Amplificador de Linha
Receptor Óptico
Receptor Óptico
Cabeça
de Rede
Amplificador de Tronca
Emissor Óptico
Distribuidor óptico
Rede de Transporte
Rede de Distribuição Primária
Célula n
Rede de Distribuição Secundária
Rede de Cliente
Distribuidor Coaxial de n saídas (Splitter)
Receptor Óptico
Acoplador Direccional (TAP)
Repartidor de Cliente
Figura 32 Rede de transporte, topologia em estrela [90]
2.2.2.3 Rede de distribuição
A rede de distribuição corresponde à rede em cabo coaxial que estabelece a ligação
entre os centros de distribuição (receptores ópticos) e os pontos de distribuição (saídas
82
Redes de Acesso
dos amplificadores de linha ou saídas derivadas dos amplificadores de tronca). Esta
rede pode ainda ser sub-dividida em primária e secundária.
A rede de distribuição primária é constituída por eixos (troncas primárias) que partem
geralmente dum centro de distribuição, estendendo-se até aos amplificadores de
tronca. Esta rede é tipicamente formada por cabos coaxiais, amplificadores de tronca
e, eventualmente, elementos passivos. A rede de distribuição secundária parte das
saídas derivadas dos amplificadores de tronca. Esta rede é formada por cabos
coaxiais, amplificadores secundários e de linha e elementos passivos. Na rede de
distribuição podem-se definir dois pontos fronteira: O Centro de Distribuição que
define a fronteira entre a rede de transporte e a rede de distribuição e corresponde
tipicamente a um receptor óptico.E o Ponto de Distribuição que pode ser definido
pelas saídas derivadas dos amplificadores de tronca (equipamento de amplificação do
sinal eléctrico, tele-alimentado, projectado para se poderem ligar em cascata,
possuindo uma saída principal, para prolongamento da rede de distribuição primária, e
saídas secundárias para alimentação das redes de distribuição secundárias), ou pelas
saídas dos amplificadores de linha (amplificador que faz parte da rede de distribuição
secundária permitindo criar um ou dois pontos de distribuição, dependendo do facto
de possuir uma ou duas saídas).
Rede de Transporte
Rede de Distribuição Primária
Rede de Distribuição Secundária
Célula
Rede de Cliente
Distribuidor Coaxial de n saídas (Splitter)
Acoplador Direccional (TAP)
Repartidor de Cliente
C.D.
Cabeça
de Rede
Receptor Óptico
Emissor Óptico
Distribuidor óptico
P.D.
P.D.
Figura 33 Pormenor da rede de distribuição em árvore [90]
83
Redes de Acesso
2.2.3 Topologia das redes de acesso
A opção da topologia numa rede de acesso não deve ser um acto isolado, uma vez que
a sua escolha influencia a escolha do meio de transmissão e do método de acesso ao
meio. Um estudo aprofundado permite determinar a estratégia mais adequada para a
cablagem da rede de acesso. Um dos problemas que irá surgir neste tipo de redes está
relacionado com a questão da segurança da informação pessoal, mas as técnicas de
scrambling, encriptação e as chaves de segurança irão certamente resolver o
problema.
Custos
Fiabilidade
Flexibilidade
Topologia
Tipo de
serviços
Flexibilidade
Densidade
de
Utilizadores
Figura 34 Factores determinantes na escolha da topologia
Vários factores devem ser levados em consideração,(Figura 34) nomeadamente a
localização geográfica da área e as condutas disponíveis, bem como a sua densidade
de utilizadores, ou de potenciais utilizadores.
O Tipo de serviços, bem como as taxas de transmissão exigidas por este, as diferentes
naturezas dos mesmos (difusão ou comunicação) podem ser factores determinantes na
escolha da topologia. Actualmente, a largura de banda e a taxa de transmissão, são
dois conceitos chave na escolha da arquitectura de rede. No entanto, critérios de
84
Redes de Acesso
análise como sejam a direccionalidade ou até mesmo a simetria permitem excluir à
priori determinadas arquitecturas.
Os custos da infra-estrutura física, bem como os de “cablagem”, trabalhos de
escavação, postes entre outros. A flexibilidade, tendo em mente uma possível
actualização ou ampliação da rede. Prevendo o tipo de avarias e a probabilidade de
acontecerem, facilidades de detecção dessas mesmas avarias e os condicionamentos
impostos pela topologia que possam levar à congestão da rede, ou seja é necessário
atender à flexibilidade da rede.
2.2.3.1 Estrela activa ou passiva
A designação deste tipo de topologia depende do nível de sub-repartição que as
compõem. Assim, quando as ligações entre a central local e o equipamento terminal
de cliente são realizadas de uma forma ponto-a-ponto, sem pontos de repartição
intermédios, usa-se a designação topologia em estrela simples. Caso seja introduzido
algum ponto intermédio de sub-repartição, passa a designar-se por topologia em
estrela dupla, tripla, etc., dependendo do número de pontos de sub-repartição entre os
pontos terminais da rede. Estes pontos de sub-repartição podem ser armários de subrepartição passivos, juntas de derivação ou simplesmente pontos de distribuição. A
partir destes pontos será disponibilizada uma ligação dedicada a cada cliente. Este
conjunto de topologias é também genericamente designado por topologias em estrela
passiva.
85
Redes de Acesso
Estrela Simples
Central Local
Estrela Dupla Passiva
Central Local
EstrelaTripla Passiva
Central Local
M
U
X
Estrela Dupla Activa
Central Local
M
U
X
Central Local
- Equipamento Passivo
Estrela Híbrida
M
U
X
- Equipamento de Multiplexagem
Figura 35 Exemplos de topologias em estrela activa e passiva
Este tipo de topologias é bastante simples e possui um elevado grau de fiabilidade e
de isolamento de avarias, sendo utilizado na maioria das redes públicas de
telecomunicações.
Existe um outro caso, caracterizado pelo facto de os pontos de sub-repartição serem
constituídos por equipamento activo. Neste caso a designação de topologias em
estrela activa. Nestes casos, os pontos de sub-repartição são constituídos por
equipamentos de multiplexagem ou de concentração activos, permitindo uma
economia nos cabos, entre a estação e estes pontos. Contudo, necessitam de
alimentação eléctrica e constituem mais um ponto de potenciais avarias, as quais,
neste ponto, influenciarão toda a rede por si alimentada.
Este tipo de topologias é tipicamente utilizado para fornecer serviços telefónicos a
aglomerados de utilizadores, instalados a distâncias consideráveis da central local. No
caso particular em que o meio de transmissão utilizado é a fibra óptica, as topologias
em estrela passiva são usualmente designadas por PON (Passive Optical Network).
PON é um conceito geral utilizado nas redes onde várias ligações de cliente são
86
Redes de Acesso
multiplexadas, partilhando o mesmo meio de transmissão, única e exclusivamente
com a utilização de componentes ópticos passivos (splitters, WDM, juntas óptica por
fusão ou mecânicas, conectores, etc.). Este tipo de topologias, segundo uma corrente
dominante, no futuro poderá ser um dos mais viáveis, na introdução de sistemas
ópticos na rede de acesso local, para fornecimento de serviços telefónicos tradicionais
e de serviços RDIS.
2.2.3.2
Árvore (tree-and-branch)
Estas topologies, são muito utilizadas na rede de distribuição secundária de CATV,
com cabo coaxial. Os equipamentos para intercepção do cabo principal são
tipicamente divisores de potência (splitters ou taps).No entanto, tem uma
característica, o meio de transmissão é partilhado por vários utilizadores, através de
métodos de acesso ao meio, desenvolvidos para o efeito.
Central Local
Equipamento
Passivo
Figura 36 Exemplo da topologia em árvore (tree-and-branch)
87
2.2.3.3
Redes de Acesso
Anel de estrelas
Esta configuração corresponde a um conjunto de nós ligados por um anel a uma
estação local. Estes pontos poderão ser equipamentos electrónicos activos que
permitam identificar o tráfego que a eles se destina.
Figura 37 Exemplo de uma rede de acesso com topologia em anel de estrelas
Esta topologia começa a ser utilizada, nos grandes centros urbanos, em redes de
distribuição de serviços de telecomunicações destinados ao mercado empresarial ou a
grandes aglomerados habitacionais. Neste cenário, os vários nós de acesso a estas
redes são ligados a uma estação local, através de um anel de fibra óptica ou de cobre,
dependendo das tecnologias de transmissão utilizadas.
Nas soluções onde o cobre é o meio de transmissão, é usual utilizarem-se cabos de
grande capacidade e cada ponto de acesso ao anel encontra-se ligado à estação local
por dois caminhos distintos. No caso de ocorrência de falhas num ponto do anel, a
ligação será garantida pelo outro caminho disponível. Nesta configuração, cada nó de
acesso possui duas ligações dedicadas à central local, beneficiando assim das
vantagens de uma topologia em estrela e das vantagens de uma topologia em anel.
88
Redes de Acesso
Actualmente, com a introdução dos cabos de fibra óptica, surgem novas soluções,
baseadas em anéis duplos de fibra óptica e em sistemas de transmissão SDH
(Synchronous Digital Hierarchy)). Neste caso, o meio de transmissão é partilhado por
vários utilizadores, através da introdução de pontos de acesso ao meio, usualmente
designados por ADM (Add Drop Multiplexer). Esta solução só é justificável para
disponibilizar serviços de banda larga para o mercado empresarial, pois para além de
poder disponibilizar grandes taxas de transferência, é também mais segura, o que é de
grande importância para este mercado.
2.2.3.4
Estrutura de anéis
Esta configuração corresponde a um conjunto de nós, interligados por anéis. Cada um
dos nós de acesso do anel secundário será interligado com um nó do anel primário,
por intermédio do anel secundário.
Central Local
Figura 38 Exemplo de uma topologia em estrutura de anéis
Esta topologia possui grande potencial para a implementação de MAN's
(Metropolitan Area Network), nos grandes centros urbanos, vocacionadas para a
distribuição de serviços de banda larga ao mercado empresarial, onde os vários nós de
acesso a estas redes são interligados com um comutador local, através de um anel em
fibra óptica. Por sua vez, o comutador local será interligado, também por uma
estrutura em anel, a um grupo de outros comutadores locais ou de trânsito.
89
Redes de Acesso
Actualmente, esta topologia começa a ser frequentemente utilizada na interligação de
comutadores. A solução de transmissão utilizada nas interligações dos vários
comutadores, baseia-se na hierarquia síncrona SDH.
2.3
Tecnologias na rede de acesso
Desde há muito tempo que se transmite dados sobre as linhas telefónicas, um exemplo é
a transmissão por fax. Nesta tecnologia a taxa de transmissão é baixa comparativamente
à capacidade de transmissão do meio, porque o fax só utiliza as mesmas frequências que
a comunicação por voz e a baixa largura de banda fornecida nas linhas telefónicas limita
as taxas de transmissão; na melhor das hipóteses a cerca de 28.8 Kbps, com a maioria
das linhas telefónicas a não pernitir mais que os 9600 bps. No entanto devido a técnicas
de codificação / modulação bastante complexas, os modems de 56 Kbps são muito
utilizados.
Com tecnologias de comunicação digital (RDIS) a transmissão digital pode facilmente
atingir os 160 Kbps sobre a maioria dos pares de cobre e pode ser efectuado com um
custo mais reduzido do que com a comunicação em banda voz, porque os modems que
operam na banda de voz necessitam de técnicas de codificação/modulação algo
complexas para permitirem uma maximização da taxa de transferência sobre os canais
de voz.
Várias tecnologias estão disponíveis para pares de cobre:
Modems – Actualmente os modems V.90 conseguem atingir 56 Kbps no sentido
descendente e cerca de 33.6 Kbps no sentido ascendente. Mas, há duas décadas
atrás, a taxa de transmissão era de apenas 1200 bits/s
Fax – Velocidades entre 9600 bps e 28.8 Kbps
Transmissão nas linhas T1 e E1
RDIS – Rede Digital Integrada de Serviços
xDSL
90
Redes de Acesso
xDSL é uma família de tecnologias de transmissão de dados de alta velocidade para
pares de cobre, que liga o utilizador final como um nó de rede ou diferentes nós de rede.
O “x” utiliza-se para diferenciar os vários tipos de serviços e/ou tecnologias DSL (ex:
HDSL,ADSL,SDSL,RADSL;VDSL).
São tipicamente soluções de ultimo Km, cuja principal vantagem advém do facto de
utilizarem as linhas telefónicas ditas convencionais, para satisfazer a crescente procura
de velocidade por parte dos utilizadores, reduzindo os custos e tempo de instalação.
As tecnologias xDSL têm e continuaram a ter um papel crucial nos próximos anos, à
medida que mais operadores de telecomunicações entram no mercado para distribuir
informação em vídeos e formatos multimedia. Actualmente, a prioridade nas
tecnologias xDSL está a ser dada ao desenvolvimento e aplicação dos sistemas ADSL,
VDSL e HDSL.
2.3.1 Reutilização do cobre na rede de acesso
Durante algum tempo o par simétrico entrançado de cobre foi interpretado como um
obstáculo significativo, no que concerne à sua capacidade. Como já foi dito
anteriormente, alguns desenvolvimentos nos complexos esquemas de modulação
permitiram a extensão da capacidade das linhas.
A curto prazo a principal vantagem do cobre é a opção variável de custos, poupando as
empresas de telecomunicações a altos investimentos de risco. Em adição a este
pormenor, outra vantagem imediata é a base instalada de 600 milhões de linhas de cobre
no mundo. O melhoramento das tecnologias de cobre (ou DSL) diferem no aspecto da
capacidade e distância de transmissão e do número de pares usados. Em geral, na opção
xDSL, há um compromisso entre distância e capacidade.
2.3.1.1
ADSL
É um sistema de transmissão assimétrico que utiliza apenas um par de cobre, numa
topologia ponto a ponto. Tem uma capacidade de transporte que pode atingir mais de 8
91
Redes de Acesso
Mb/s no sentido descendente e 800 Kb/s no sentido ascendente e permite uma cobertura
superior a 3 Km em cabos de 0.4 mm, dependendo este valor do ruído induzido em
causa. Em paralelo, com estas características coexiste com o serviço telefónico normal.
O ADSL Fórum foi formado em dezembro de 1994 para promover o conceito de ADSL
e facilitar o desenvolvimento de arquitecturas de sistema ADSL, protocolos, e interfaces
para as principais aplicações ADSL. O Fórum tem aproximadamente 300 membros que
representam os fornecedores de serviço, fabricantes de equipamento, e companhias de
semicondutores de todo o mundo Instituições como o ANSI (ANSI TI.413), ITU-T
(ITU-T 1998-a/1998b) e ETSI já publicaram padrões para algumas características da
ADSL. Foram testados, com êxito, modems ADSL em mais de 100 companhias de
telefone nos EUA (1998), operadoras de telecomunicações, e milhares de linhas foram
instaladas com tecnologias variadas na América Norte, Europa e Ásia. Algumas
companhias telefónicas projectam diversas alternativas de mercado que usam o ADSL,
principalmente porque têm acesso a dados, mas também incluindo aplicações em vídeo
compras on line, jogos interactivos e teleconferência l [67].O ADSL - Asymmetric
Digital Subscriber Line ou Linha Digital Assimétrica para Assinante é uma tecnologia
que converte o sinal padrão num fio telefónico comum em um sinal digital de alta
velocidade, através da inserção de modems ADSL em ambos as pontas criando um
aproveitamento das frequências disponíveis. Pode transformar uma linha digital comum
de voz em uma linha de alta velocidade capaz de transportar dados e multimedia e
manter a linha de voz original.
A característica da assimetria justifica-se porque as necessidades são muito superiores
no sentido descendente, imaginem-se downloads de imagens e gráficos da Internet por
exemplo, do que no sentido ascendente(uploads). Dessa forma, o ADSL dedica grande
parte da largura de banda às aplicações descendentes. Na parte inferior do espectro
existe um canal de 4 KHz reservado para voz e que é funcionalmente independente do
resto da “corrente” de dados.
92
Redes de Acesso
Figura 39 O espectro no ADSL [67]
A taxa de transmissão de dados depende de vários factores, tais como o comprimento da
linha de cobre, diâmetro, a presença de derivações, e interferências de outros pares. A
atenuação na linha aumenta com o comprimento e a frequência, e diminui com aumento
do diâmetro do fio. Ignorando as derivações, o ADSL, como podemos constatar através
da Tabela 1:
Taxa
medida do fio
Diametro
1.5 ou 2 Mbps
24 AWG
0.5 mm
1.5 ou 2 Mbps
26 AWG
0.4 mm
6.1 Mbps
24 AWG
0.5 mm
6.1 Mbps
26 AWG
0.4 mm
Tabela 1 Variação da taxa de transmissão
Distancia
5.5 Km
4.6 Km
3.7 Km
2.7 Km
Geralmente, a velocidade é sempre constante e de acordo com o contrato com o
operador. Por exemplo, 256 Kbps no sentido descendente e 16 Kbps no sentido
ascendente.
93
Redes de Acesso
A partir de uma rede de cabos de pares simétricos é possível a transmissão via ADSL
introduzindo-se na estação um multiplexer de acesso designado por DSLAM (Digital
Subscriber Line Access Multiplexer), bem como a respectiva plataforma de gestão, uma
bancada de modems ADSL e filtros de estação.
Figura 40 Elementos de transmissão via ADSL na estação [67]
Em cada cliente instala-se um filtro designado por splitter seguido do respectivo modem
de cliente.
94
Redes de Acesso
A função principal do DSLAM é o encaminhamento do tráfego proveniente dos
modems do cliente para os respectivos PVCs (circuitos virtuais privados) da rede ATM.
Figura 41 Elementos de transmissão via ADSL no cliente [67]
95
Redes de Acesso
A tecnologia ADSL utiliza técnicas de processamento de sinal digital que inserem e
extraem mais dados digitais das linhas analógicas. A tecnologia ADSL cria 3 canais de
informação separados:
Um canal downstream de alta velocidade
Um canal upstream de média velocidade
Um canal para serviços telefónicos básicos
Um circuito ADSL conecta um modem ADSL em cada ponta de uma linha de telefone
comum e cria três canais lógicos, um para download de alta velocidade, um dúplex de
média velocidade para Upload, e uma POTS (Plain Old Telephony Services ou linha de
voz comum) utilizada pelas companhias telefónicas. O canal de POTS é dividido no
modem digital por filtros, garantindo canal de voz ininterruptos, até mesmo se houver
falhas com o ADSL.
Os modems ADSL na Europa usam a tecnologia de modulação DMT (Discrete Multi-
Tone), dividindo o espectro disponível em 256 portadoras de 4.1325 KHz, moduladas
em n-QAM. Para a transmissão de telefonia analógica são reservadas as primeiras 6
portadoras, e para RDIS são usadas as primeiras 12, não sendo nenhuma destas usadas
para transmissão ADSL. Para transmissão ADSL no sentido ascendente usam-se as 26
(ou 32) portadoras seguintes e as restantes são usadas para transmissão no sentido
descendente, pressupondo que é usado o método de divisão na frequência dos canais
ascendente e descendente. Isto encontra-se ilustrado na Figura 42.
96
Redes de Acesso
Figura 42 Divisão do espectro ADSL[67]
2.3.1.2 HDSL
Os sistemas HDSL (High bit rate Digital Subscriber Line) foram desenvolvidos para
transmissão simétrica E1 (2048 Kb/s) ou T1 (1544 Kb/s); pode ser utilizado em
topologias ponto-a-ponto ou em topologias ponto multiponto; é tolerante a diafonias e à
existência de troços de cabo derivados do par utilizado (bridge taps).Tem como grande
vantagem, relativamente aos sistemas E1 e T1, permitir a eliminação ou diminuição dos
repetidores em linha diminuindo os custos de instalação e manutenção.
O HDSL foi largamente utilizado nos E.U.A., em aplicações comerciais e, tipicamente,
transmite 1.5 Mbps em cada sentido, isto com vista a substituir o sistema T1. No
entanto, na Europa e devido ao aumento da procura de serviços a 2 Mbps, o HDSL
passou a ser visto como o substituto dos sistemas E1 com repetidores.
Na
Figura 43 que se segue é possível ver as diferenças de implementação dos dois sistemas.
Normalmente é utilizado para distâncias inferiores a 4 Km podendo no entanto ser
utilizado para distâncias de 6 Km caso se usem pares metálicos com fio de diâmetro
igual a 0.9 mm. Também já foram apresentados modems HDSL com capacidade para
transmitirem, com condições ideais de fio, a distâncias de cerca de 7 Km.
97
Repetidor
E1
Redes de Acesso
2.048 bps
Repetidor
E1
Transceiver
E1
Transceiver
E1
Repetidor
E1
2.048 bps
Repetidor
E1
1.168 bps
Transceiver
HDSL
Transceiver
HDSL
1.168 bps
Figura 43 Comparação das tecnologias E1 e HDSL[Adaptado de 67]
Dado que normalmente requer dois ou três pares de cobre, o HDSL não é considerado
como possibilidade para o mercado residencial. Existem várias técnicas possíveis para a
operar em HDSl:
Transmissão Downstream e Upstream utilizam a mesma banda
O HDSL utiliza cancelamento de eco
Utiliza a operação duplex em ambos os pares que tradicionalmente operam a
1544 Mbps nas linhas T1
A taxa de transmissão em cada par é aproximadamente metade, o que implica
uma menor atenuação e menor NEXT (Near End Cross Talk)
A inovação fundamental que faz com que a tecnologia HDSL seja possível é a
introdução de novas técnicas de modulação que foram refinadas para utilização no
acesso básico RDIS, onde a transmissão é bidireccional num único par. Usando
transmissão full duplex em ambos os pares que tradicionalmente são requisitos para
operar a 1.544 Mbps, a frequencia de operação em cada par é aproximadamente metade.
Isto constitui uma vantagem, porque o limite de operação na ausência de ruído externo é
determinado pela atenuação da transmissão e pelo nível de NEXT e ambos são menores
quando a operação é feita a baixas frequencias.
98
Redes de Acesso
2.3.1.3 RADSL
O RADSL, Rate Adaptive Digital Subscriber Line, é uma variação de ADSL em que o
equipamento é capaz de percepcionar a velocidade a que a linha pode transmitir e fazer
o ajustamento a esse valor. O modo de determinação da velocidade pode ser efectuado
testando a linha durante a instalação e definir uma velocidade ou então ir ajustando
continuamente durante o período em que está a operar. A sua capacidade de débito
máxima ronda os 7 Mbps.
2.3.1.4 SDSL
SDSL é uma forma simétrica de xDSL que transmite a cerca de metade da velocidade
do HDSL mas usando apenas um par de cobre em vez dos usuais dois.Este sistema
permite incluir a opção de transmitir a telefonia analógica no mesmo par de cobre.
2.3.1.5 IDSL
Tipo de tecnologia DSL (ISDN Digital Subscriber line ou RDIS) que se baseia nas
mesmas técnicas de codificação de RDIS, o que faz com que os clientes RDIS possam,
sem equipamentos adicionais, ter acesso a este tipo de serviços.
2.3.1.6 VDSL
Numa linguagem corrente, podemos dizer que é um prolongamento dos sistemas ADSL
na perspectiva de maiores débitos e utilizando apenas um par de cobre para efectuar a
ligação. utilizado em topologia ponto-a-ponto e tal como o ADSL também coexiste com
o serviço telefónico.
A transmissão VDSL (Very high Data Rate Digital Subscriber Line) pode ser utilizado
no fim de uma ligação de fibra óptica, para fazer a ligação final do último quilometro
em par de cobre. Nos sistemas FTTC (Fiber to the Curbe), o comprimento da ligação
VDSL pode ter até 500 m, e velocidades de transmissão entre 25 e 51 Mbps.Nos
sistemas FTTCab (Fiber to the Cabinet), o comprimento pode ser superior a um
quilometro e velocidades de transmissão de 25 Mbps.
99
Redes de Acesso
Pelo facto das distancias cobertas por este tipo de tecnologia serem relativamente curtas
o seu uso está associado a sistemas de rede óptica passiva (PON), implementando a
ligação de ultimo troço desde um armário de rua (PON-FTTC) até à casa do cliente. Na
Figura 44 podemos comparar as distancias cobertas pelas tecnologias VDSL e ADSL, e
podemos constatar que a tecnologia VDSL tem mior desempenho, mas para distancias
menores [68].
Mb/s
50
VDSL
40
ADSL
30
20
10
1
2
3
Distância em Kms
4
5
6
Figura 44 Capacidade de transporte ADSL vs VDSL [69]
Não estando ainda standardizado, o VDSL é visto como o passo seguinte na escada de
evolução das tecnologias DSL. Com velocidades máximas no sentido descendente de
cerca de 52 Mbps, e de 6.3 Mbps no sentido ascendente, mas isto para distâncias de 300
m, e ainda com a capacidade de ser oferecido em duas versões, uma assimétrica e outra
simétrica, e note-se que nesta versão e para mesma distância de 300 m, já se
conseguiram taxas de 34 Mbps nos dois sentidos, o VDSL parece de facto ser o
próximo degrau da escala evolutiva desta tecnologia. Dado que é necessária uma
política de compromisso entre distância e taxas de débito, o par metálico VDSL deverá
ser alimentado por fibra óptica numa ONU (Optical Network Unit) relativamente
próximo do utilizador para poder depois transportar o sinal até casa.
100
Redes de Acesso
2.3.2 Fibra óptica na rede de acesso
A introdução de fibra óptica na rede de acesso local (FITL– Fiber in the loop) é
dispendiosa sendo os seus custos, face aos custos da introdução de novas redes de
cobre, ou reutilização das redes de cobre existentes, apenas justificados num cenário
onde o mercado de serviços de banda larga atinja uma expressão significativa.
Assim, a tendência é desenvolver soluções que, duma forma económica e gradual,
permitam a introdução de fibra óptica até às proximidades do utilizador final para que
seja possível a implementação de arquitecturas maioritariamente ópticas na rede de
acesso. São várias as estratégias possíveis, passando pela utilização de fibra óptica em
conjunto com soluções sobre cobre ou rádio.
O surgimento desta tecnologia é uma realidade, no entanto tem que ser efectuado de
forma faseada, o que envolve um enorme investimento, e muito tempo. A questão
principal é saber qual a altura em que tal vai acontecer, e qual o melhor percurso para
este objectivo.
A rede de acesso fixa vai ser uma rede completamente óptica, isto é, fibra até ao
escritório ou até à residência, juntamente com uma ou outra ligação por rádio ou por par
de cobre nas zonas rurais [70].
Basicamente esta rede de “migração” vai ser do tipo FTTx (Fiber To The x), em que o
“x” vai passar da central para o escritório ou residência, através de alguns pontos
intermédios, tais como o armário ou a cave do edifício. A infra-estrutura da fibra óptica
pode ser do tipo anel, estrela ou árvore, ponto-a-ponto ou ponto-a-multiponto ou
combinações baseadas em diferentes esquemas e tecnologias de transmissão, tais como
SDH, ATM, IP/Ethernet.
Combinando todos estes parâmetros, há um grande número de arquitecturas distintas
que podem surgir, tendo como factor importante a rede já existente, da área considerada,
da classe de utilizadores e dos tipos de serviço a serem entregues.
101
2.3.2.1
Redes de Acesso
Características dos serviços e arquitecturas de rede
A escolha de uma arquitectura de rede está relacionada com os serviços e aplicações a
serem fornecidos pela rede, pelo que é necessário o conhecimento das características
desses serviços.
Relacionados com a selecção dos serviços, existem factores a ter em atenção na escolha
da arquitectura da rede de acesso tais como:
técnicas de modulação;
largura de banda requerida, característica fundamental na escolha da arquitectura
já que nem todos os meios físicos oferecem a capacidade requerida. Não é um
parâmetro independente, sendo determinado pelo tipo de modulação e código
adoptado para a transferência de informação;
simetria dos serviços, que se distingue entre arquitecturas concebidas para
serviços assimétricos, casos do ADSL, o tradicional cabo coaxial e alguns tipos
de sistemas de rádio, e simétricos como o HDSL e sistemas de fibra óptica
ponto-a-ponto;
configuração de comunicação;
estabelecimento de comunicação, que associa a capacidade de alocação
permanente na rede de acesso e a capacidade de alocação a pedido (alguns
serviços de distribuição de vídeo, como distribuição de televisão digital, pay-
per-view ou vídeo-on-demand, requerem uma largura de banda fixa por
utilizador);
Flexibilidade da rede
102
2.3.2.2
Redes de Acesso
Redes de Fibra Óptica
Inúmeros factores fazem com que a fibra óptica ou outras soluções que combinem fibra
com outros materiais, seja um meio de transmissão preferível em relação ao cobre, cabo
coaxial ou a comunicação sem fios. Portanto a substituição dos meios de transmissão
por cabos de fibra na rede, melhora a qualidade de serviço (bit rate, qualidade de
transmissão, disponibilidade) e reduz o custo de operação e manutenção da rede de
acesso.
Existem várias vantagens na utilização da fibra óptica em relação aos demais meios de
transmissão[13]:
Pequenas dimensões e baixo peso - o volume e o peso dos cabos ópticos é muito
inferior ao dos cabos convencionais em cobre, para transportar a mesma
quantidade de informações, facilitando a instalação dos cabos.
Grande capacidade de transmissão e baixa atenuação - os sistemas de
comunicações por fibras ópticas tem uma capacidade de transmissão muito
superior a dos sistemas em cabos metálicos. Devido à baixa atenuação (perda)
podem transmitir sinais a distâncias muito grandes. Com a tecnologia de
amplificadores ópticos, é possível uma transmissão até centenas de quilómetros
de distância sem estações intermediárias, aumentando a fiabilidade do sistema,
diminuindo o investimento inicial e as despesas de manutenção.
Imunidade à interferência - por serem feitas de material dialéctico, as fibras
ópticas
são
totalmente
imunes
a
ruídos
em
geral
e
interferências
electromagnéticas, como as causadas por descargas eléctricas e instalações de
alta tensão. Por outro lado, não causam interferência entre si, eliminando assim
um problema comum enfrentado nos sistemas com cabos convencionais,
principalmente nas transmissões em alta frequência.
Facilidade de upgrade - há maior facilidade de fazer o upgrade (actualização)
duma rede de fibra óptica, devido ao maior grau de flexibilidade desta.
103
Redes de Acesso
O uso de fibras ópticas apresenta algumas desvantagens em relação aos meios de
transmissão convencionais. As fibras ditas, sem encapsulamento são muito frágeis
fazendo com que o seu manuseamento seja muito delicado. As pequenas dimensões das
fibras exigem procedimentos e dispositivos de alta precisão na realização de junções e
conexões. Os acopladores do tipo T têm nível de perdas muito grandes, o que dificulta a
sua utilização em sistemas multiponto. Os sistemas com fibras ópticas requerem
alimentação eléctrica independente para cada repetidor, por isso não é possível a
alimentação remota através do próprio meio de transmissão.
A maior dificuldade para uma utilização em massa da fibra óptica, na rede local, é o seu
custo. Uma penetração em massa de serviços de banda larga, tais como: televisão por
cabo, Pay-Per-View TV, serviços de vídeo a pedido, etc, podem vir a justificar os custos
adicionais da solução de fibra óptica, em relação à de pares de cobre. Contudo, incerteza
na
procura
de
novos
serviços
de
vídeo,
no
mercado
residencial,
reduz
consideravelmente o ritmo de penetração da fibra.
2.3.2.2.1
Arquitecturas com fibra na rede de acesso (FITL)
Tipicamente, as arquitecturas adoptadas para a utilização de fibra óptica na rede de
acesso são baseadas na topologia em estrela, podendo ser classificadas em dois grupos,
activas (ADS-Active Double Star) ou passivas (PON- Passive Optical Network),
dependendo da existência ou não de equipamento óptico activo nos pontos de
repartição. Em alguns casos particulares, poderá ser vantajosa a utilização de soluções
híbridas[13].
A principal vantagem da solução activa (ADS) é o facto da ligação final ao utilizador
ser dedicada ou, quando muito, dividida por um pequeno número de utilizadores,
podendo então utilizar equipamento óptico entre o ponto activo da rede e o cliente com
requisitos de largura de banda reduzidos e, consequentemente, com custos mais baixos.
Por outro lado, apresenta problemas na localização, alimentação eléctrica e operação
remota dos equipamentos electrónicos instalados no campo, e elevados custos iniciais,
envolvidos na instalação deste tipo de rede.
104
Redes de Acesso
A principal vantagem da solução passiva (PON) é o facto dos custos iniciais de
instalação da rede serem particularmente baixos, consistindo basicamente na instalação
de equipamentos ópticos passivos. Contudo, apresenta como desvantagens o facto do
equipamento terminal óptico (ONU - Optical Network Unit) requerer maior largura de
banda e equipamentos ópticos de melhor qualidade, e a necessidade de implementação
de um protocolo de acesso ao meio, por forma a garantir que a informação de cada
utilizador seja convenientemente sincronizada com o comutador.
Para ambos os sistemas, ADS e PON, continuam a haver limitações no tipo de
utilizadores que podem ser servidos de uma forma economicamente viável. Não será
então possível, a curto prazo, disponibilizar fibra até à casa de cada utilizador (FTTH –
Fiber To The Home) a não ser que a largura de banda requerida justifique esta opção.
Estes condicionalismos levaram ao aparecimento de algumas variantes da solução
FTTH, que permitirão a introdução gradual de fibra óptica na rede de acesso, das quais
se destacam FTTC (Fiber To The Curb), FTTO (Fiber To The Office) e FTTB (Fiber To
The Building)[13].
2.3.2.2.1.1
Fiber-To-The-Curb (FTTC)
Nesta arquitectura, os sinais são multiplexados e transmitidos entre a estação local e os
pontos de distribuição, composto por ONU’s (equipamento conversor electro-óptico e
electrónica associada), através de uma rede óptica passiva. Cada uma destas ONU’s
destina-se a alimentar uma determinada área e são instaladas no passeio.
Finalmente, a ligação dos clientes à estes pontos pode ser concretizada utilizando ou
reutilizando a infra-estrutura de cobre instalada, nomeadamente os pares de cobre e o
cabo coaxial utilizando as tecnologias xDSL (ADSL, HDSL ou VDSL) ou adoptando
soluções de rádio.
105
Redes de Acesso
ONU
Coax
Fibra óptica
Rádio
ONU
Cobre
ONU
Figura 45 Exemplo de uma arquitectura FTTC utilizando uma topologia em estrela passiva
Os custos por cliente destes sistemas reduzem-se significativamente em relação aos da
solução de cobre à medida que distância entre os clientes e a central local aumenta e à
medida que a densidade de clientes aumenta. Assim, para grandes aglomerados
residenciais relativamente distantes do ponto de acesso ao serviço, a solução FTTC
poderá tornar-se vantajosa em relação à solução de cobre.
Um exemplo de configuração de redes de acesso para um operador com uma rede já
existente, considerando utilizadores em habitações uni-familiares (vivendas), é
apresentado na Figura 46.
Para este tipo de utilizadores utiliza-se a configuração descrita anteriormente, ou seja.,
utiliza-se fibra óptica até ao ONU no passeio e a partir daí cobre ou rádio para as
residências dos utilizadores.
Figura 46 Habitações uni-familiares[78]
106
Redes de Acesso
Apresenta-se a seguir a descrição de alguns componentes patentes na figura anterior, de
modo a tornar mais legível a sua interpretação .
STM-1 (Synchronous Transport Module a 155 Mbps) é o ponto de acesso ao anel SDH
(Synchronous Digital Hierarchy) que é a tecnologia de transmissão mais moderna no
momento e, tal como o nome sugere, baseia-se numa tecnologia de multiplexagem
síncrona, o que facilita a gestão da rede.
O ASW (ATM Switched Module) é o módulo responsável pelo tráfego ATM na PON,
podendo ser partilhado por várias BOLM, num máximo de 4.OLM (Optical Line
Module) — módulo responsável pela transmissão simétrica de 155 Mbps entre o anel
SDH e uma fibra, que será partilhada pelas ONU’s. Definem-se dois tipos de OLM: um
para a SDH PON e um, BOLM, para a APON. Este último é utilizado para serviços de
banda larga sobre ATM, podendo ser evoluído (módulo BU-OLM, Broadband
Upgrade-Optical Line Module) permitindo a transmissão de 1 Gbps no sentido
descendente e 576 Mbps no sentido ascendente.
BONM (Broadband Optical Network Module), termina a rede optica de distribuição
(ODN – Optical Distribution Network) e faz a multiplexagem de células. Possui
capacidades de encaminhamento de células e multicasting desde a ligação óptica até aos
modems xDSL.
NT (Network Termination) converte o protocolo e o meio de transmissão da rede de
acesso para o utilizado pelo interface do utilizador.
OLT (Optical Line Termination) — efectua a adaptação entre o anel SDH e a rede de
acesso, sendo constituido por um ADM (Add-drop multiplexer), um ASW e um máximo
de 4 OLM’s.
2.3.2.2.1.2
Fiber-To-The-Building/Office (FTTB/FTTO)
A configuração FTTC é uma solução eficiente, em termos de custos, em áreas pequenas
com alta densidade de utilizadores. No entanto, neste tipo de rede, a qualidade do cabo
107
Redes de Acesso
de cobre existente é essencial em serviços de banda larga. Se o cobre utilizado é de má
qualidade, os cabos têm que ser substituídos e, assim, a configuração FTTB será mais
eficiente[13].
Na arquitectura FTTB/FTTO é instalada fibra óptica até ao edifício, que poderá ser um
bloco habitacional (FTTB) ou um bloco de escritórios (FTTO), sendo a ONU partilhada
por todos os clientes do edifício.
O
N
U
FIBRA ÓPTICA
O
N
U
Figura 47 Exemplo de uma arquitectura FTTB utilizando uma topologia em estrela passiva
Da mesma forma da arquitectura descrita anteriormente, o último troço da rede, entre a
ONU e o cliente, pode ser implementado usando pares de cobre, cabo coaxial ou rádio.
Esta é uma situação intermédia entre a arquitectura FTTC e a arquitectura FTTH. A
grande vantagem desta arquitectura em relação à FTTC é, para além da maior largura de
banda potencialmente disponível a cada utilizador (pelo facto de a ONU ser partilhada
por um menor número de utilizadores), requerer ONU’s menos sofisticadas e robustas e
ter custos de manutenção menores.Deste modo, é possível fornecer alguns serviços
interactivos de banda larga, isto porque as distâncias entre a ONU e o ponto de acesso
ao serviço são bastante reduzidas em relação à solução FTTC.Esta arquitectura é
adequada para zonas com grande densidade de blocos habitacionais e/ou de escritórios.
Um exemplo de aplicação da arquitectura FTTB/FTTO é apresentado na figura
seguinte, implementação de redes de acesso para um operador com uma rede já
existente, considerando utilizadores em habitações multi-familiares (apartamentos).
108
Redes de Acesso
Figura 48 Habitações multi-familiares[68]
Na
Figura 48, pode-se observar uma das soluções possíveis para utilizadores em blocos de
apartamentos, onde é feita ligação PON do ponto de acesso até edifício, e a partir desse
ponto é utilizado cabo UTP até ao utilizador.
2.3.2.2.1.3
Fiber-To-The-Home (FTTH)
A arquitectura FTTH é caracterizada por a ligação entre o cliente e a Central Local ser
integralmente em fibra óptica. Neste caso não há partilha dos recursos electro-ópticos
instalados do lado do cliente e o trabalho de construção civil necessário para reparar e
manter esta rede é de grande custo. Geralmente, o custo dos elementos da rede diminui
com o tempo o que não se verifica com custo do trabalho da construção civil. Todos
estes factores fazem com que esta arquitectura seja uma solução pouco atraente do
ponto de vista económico. Na
Figura 49,ilustra-se esta arquitectura:
Fibra óptica
109
Redes de Acesso
Figura 49 Exemplo de uma arquitectura FTTH utilizando uma topologia em estrela passiva
Esta arquitectura é utilizada desde que a largura de banda requerida pelo cliente o
justifique, i.e., se os serviços requeridos forem mais exigentes, como são os casos da
televisão por cabo, video-on-demand, near video-on-demand, acesso rápido à internet,
etc.
Apesar da introdução de fibra óptica até ao utilizador final ser o ideal em termos de
disponibilidade de velocidades de acesso, os estudos económicos apontam para uma
estratégia de evolução gradual. Esta estratégia passa pelo recurso a tecnologias de
aproveitamento
das
infra-estruturas
eléctricas
existentes,
tal
como
referido
anteriormente. Um exemplo de implementação de redes de acesso para um operador
com uma rede já existente, considerando como utilizadores as pequenas e médias
empresas, um mercado com elevadas potencialidades.
Utilizando esta solução, os custos de operação, administração e manutenção da rede
(OAM) são menores pelo facto de se usar fibra até ao utilizador. A alimentação e
manutenção da ONU é da responsabilidade do utilizador, pelo que esta solução é pouco
atraente sobretudo para os utilizadores residenciais.
2.3.3
Técnicas de transmissão
A rede de acesso precisa de equipamentos de comutação e de multiplexagem, para
encaminhar e separar a informação na fibra. Os atributos da tecnologia do sistema são
portanto as técnicas de multiplexagem, o protocolo de acesso ao meio para
configurações ponto-multiponto e as técnicas de modulação (basicamente classificadas
como analógicas e digitais).
2.3.3.1 Métodos de Multiplexagem
Os métodos de multiplexagem mais utilizados na rede de acesso são por divisão no
tempo (TDM), por divisão de comprimento de onda (WDM) e de sub-portadora (SCM).
Quando se pretende transmitir sinais correspondentes a vários canais, ou a diferentes
serviços, na mesma fibra são aplicadas as várias técnicas de multiplexagem aos sinais
eléctricos.
110
2.3.3.2.1
Redes de Acesso
Sistemas SDM (Space Division Multiplexing)
A solução mais elementar para transmissão bidireccional utiliza a técnica de
multiplexagem espacial. A transmissão na sentido descendente e ascendente é efectuada
em meios físicos distintos.
A separação física da direcção de transmissão resolve o problema das reflexões ópticas
e aumenta a flexibilidade na estrutura da rede.
No entanto, esta técnica tem como desvantagem o número dos componentes (fibra,
splitters e conectores) utilizados é o dobro dos necessários para outros métodos, logo os
custos de cablagem, instalação e operação associados são mais elevados. Contudo o
preço do cabo de fibra, componentes passivos e técnicas de junção continua a baixar o
que terá provavelmente menor impacto no custo total do sistema.
2.3.3.1.2
Sistemas TCM (Time Compression Multiplexing)
Este método utiliza uma técnica de multiplexagem por divisão no tempo onde a
informação é dividida em slots, intervalos de tempo discretos, transmitida em rajada
(burst).
A informação a transmitir é primeiro comprimida e depois transmitida sobre uma única
fibra, sendo a transmissão nos dois sentidos feita alternadamente. No receptor, acontece
o processo inverso, i.e., a informação recebida é descomprimida.
Para soluções baseadas numa PON, esta técnica consiste em distribuir determinado
número de canais, atribuindo a cada canal um intervalo de tempo pré-definido. Esta
técnica é simples e económica para baixas taxa de transmissão. Para grandes taxas de
transmissão, os custos do interface desmultiplexador da ONU são elevados, o que leva a
escolha de soluções mais económicas.
111
2.3.3.2.3
Redes de Acesso
Sistemas CDM (Code Division Multiplexing)
A informação é modelada por diferentes códigos ópticos, para a direcção ascendente e
descendente. Os efeitos de reflexão do sinal transmitido são reduzidos devido à
utilização de diferentes códigos para multiplexagem.
Esta técnica explora a possibilidade de gerar pulsos de luz ultrasónicos para codificar
cada bit de informação, sendo cada utilizador identificado por uma sequência de
impulsos única.
O principal obstáculo na utilização desta técnica é a necessidade de utilização de lasers
capazes de gerar pulsos ultrasónicos (na ordem dos picosegundos, ou mesmo mais
pequenos). Também aqui é usado o mesmo comprimento de onda para ambos os
sentidos de transmissão.
2.3.3.1.4
Sistemas SCM (SubCarrier Multiplexing)
Os sinais eléctricos no sentido ascendente e descendente, são modulados na frequência
por diferentes sub-portadoras. O espectro de frequência dos dois sinais modulados são
separados um do outro.Esta técnica de multiplexagem é aconselhável para grandes taxas
de transmissão no sentido descendente, pois apesar da complexidade da OLT, a taxa de
processamento na ONU é reduzida em relação a taxa de transmissão utilizada. Neste
método também é utilizada uma única fibra e um único comprimento de onda para
transmissão nos dois sentidos.
2.3.3.1.5
Sistemas WDM (WaveLength Division Multiplexing)
Um aumento explosivo da utilização da Internet tem aumentado vertiginosamente o
tráfego de dados comparativamente relação ao tráfego de voz.
Uma consequência directa deste facto é o esgotamento da capacidade disponível das
redes de telecomunicações. Logo, o aumento da capacidade das redes existentes tornouse o grande desafio, o qual conduziu à implementação de sistemas WDM (WaveLength
112
Redes de Acesso
Division Multiplexing, até 4 comprimentos de onda) e DWDM (Dense WDM, até 100
comprimentos de onda ainda na fase de testes laboratoriais) que aumentam
significativamente a capacidade das fibras ópticas.
Um sistema DWDM pode ser visto como um conjunto de canais ópticos paralelos, cada
um usando um comprimento de onda diferente, mas partilhando o mesmo meio de
transmissão, ou seja, uma mesma fibra pode multiplicar a sua capacidade pelo número
de canais utilizados. Cada comprimento de onda pode ser considerado como um canal
óptico, possibilitando, por exemplo, a transmissão de serviços RDIS, serviço interactivo
de banda larga e difusão de canais TV digital e analógico nos diferentes canais.
Esta tecnologia tem evoluído rapidamente, consequência do enorme interesse que tem
sido alvo, sendo já possível aumentar a capacidade de uma fibra óptica até 100 vezes
(100 canais) não sendo por isso necessária a instalação de novas fibras.
2.3.3.2 Redes de Serviços de Banda larga
A tendência de evolução para uma rede de integração de serviços de banda larga,
implica satisfazer determinados requisitos, nomeadamente de aumento da capacidade de
transmissão e de uma nova arquitectura de rede.
A substituição do cobre por fibra óptica como meio transmissão, não permite explorar a
enorme capacidade disponível da fibra nem as propriedades únicas da tecnologia óptica,
por isso muitas vezes não é uma boa solução do ponto de vista económico. É necessário
definir interfaces que flexibilizem o transporte da informação, com especial atenção
para as tecnologias SDH e ATM, uma vez que permitem manobrar, multiplexar e ter
acesso a várias formas de tráfego digital, de um modo económico e mais eficiente .
2.3.3.2.1
Modo de Transferência Assíncrono (ATM)
As redes ATM (Asyncronous Transfer Mode) encontram-se numa fase de
experimentação e de expansão a nível nacional. De uma forma sucinta, podemos dizer
que se baseiam na comutação de células de comprimento de 53 bytes, podendo ser
interpretada como uma tecnologia de comunicação de dados que congrega vários
113
Redes de Acesso
serviços. Estas células ATM são transmitidas independentemente do meio de
transmissão, podendo ser transportadas sobre PDH ou SDH ou SONET, atendendo à
sua transparência em relação ao meio de transmissão. Esta comutação de células de
comprimento fixo torna a adaptação de largura de banda a novos serviços extremamente
flexível. O ATM pode ser utilizado na rede local ou em outros tipos de rede.
Com o ATM, é possível integrar diversos serviços, tais como serviços de voz, vídeo,
dados e multimedia numa só rede, o que teoricamente permitiria acabar com redes
baseadas em diferentes tecnologias que são desenvolvidas de forma desintegrada.
Durante muitos anos o ATM, apareceu aos olhos dos projectistas como sendo um
remédio para todas as doenças, na realidade a sua utilização está maioritariamente
associada à banca.
O ATM, recorda-me os jovens jogadores de futebol portugueses que no inicio da
carreira são promessas de elevadíssima qualidade, cobiçados pelos mais prestigiados
clubes de futebol europeu e que terminam a carreira na 2a divisão. O ATM apresenta
como principais desvantagens : a complexidade de implementação e os custos elevados
da implementação.
No entanto, a implementação de uma solução puramente ATM para serviços
residenciais de banda larga apresenta várias vantagens importantes, como seja:
suporte integral de multiplexagem/desmultiplexagem dos serviços
transmissão por rajada (burst), de taxa variável ou constante
suporte de serviços interactivos de voz e vídeo
gestão e operação de rede simplificada
2.3.3.2.2
Redes ópticas passivas baseadas em ATM (ATM-PON)
O aparecimento de sistemas FITL que oferecem flexibilidade necessária e suficiente
para adaptar as necessidades actuais e futuras conduz ao conceito de PON. As duas
técnicas de acesso mais usadas para a transmissão ao longo de PONs são TDMA e a
SCMA. O primeiro sistema baseado no método TDMA, desenvolvido em 1989, foi o
sistema TPON que originaria posteriormente o sistema ATM-PON..
114
Redes de Acesso
A PON baseada em ATM, utiliza mecanismos de transporte baseado em ATM na rede
óptica usando tecnologias TDM/TDMA. Liga até 32 utilizadores à rede PON e
disponibiliza flexibilidade na velocidade de acesso ao sistema (622 Mbps ou 155 Mbps
no sentido descendente, 155 Mbps no sentido ascendente). No sentido descendente, é
implementado o método de multiplexagem ATM das células, enquanto que o protocolo
TDMA controla o acesso dos utilizadores à rede no sentido ascendente, assegurando
que dois ou mais ONU’s não transmitam simultaneamente. Em ambas as direcções as
células ATM são encapsuladas nos chamados pacotes APON.
2.3.3.2.3
Rede de Acesso Óptica Multi-Serviços (FSAN)
A rede de acesso óptica Multi-Serviços (FSAN – Full Service Access Network) aparece
assim como uma solução. Esta rede é capaz de suportar serviços tais como serviços de
banda estreita, difusão, interactivos de banda larga, entre outros. O principal objectivo
deste sistema é a harmonização da rede de acesso e dos parâmetros através da definição
dos requisitos comuns, assentando sobre esta infra-estrutura comum todos os serviços e
seus operadores criando um verdadeiro conceito de rede aberta.
Os novos serviços são baseados principalmente nas capacidades de banda larga, com a
integração de vídeo e/ou dos componentes multimédia. Isso engloba uma vasta gama de
serviços com requisitos de largura de banda e interactividade diferentes. O objectivo é,
portanto, implementar um sistema que permita acelerar a introdução de serviços de
banda larga na rede pública de forma economicamente viável para os operadores.
Rede de Acesso
Rede de Linhas
Alugadas
Utilizador
Serviços
Distribuídos
NT
Servidor Multimédia
ATM Core
Network
Ponto
de
Acesso
Rede de Linhas
Alugadas
Telefonia
PC Multimédia
Centro de Operações
Set-Top TV
Serviços Telefónicos
Gateway do Serviço
Figura 50 Arquitectura genérica da FSAN
115
Redes de Acesso
Para a rede de acesso, diversas topologias são possíveis, tais como fibra óptica (ponto-aponto ou rede óptica passiva), híbrida fibra-cobre (HFC) com vários graus de
penetração de fibra, tecnologias xDSL sobre pares de cobre ou rádio.
As configurações de rede podem ser, por exemplo, ponto-a-ponto, ponto-multiponto
com ponto de repartição situado no interior da central, ou em qualquer ponto na área de
distribuição, ou uma configuração ponto-multiponto com ponto de repartição
distribuído.
O sistema FSAN é baseada em ATM-PON e utiliza a tecnologia TDM/TDMA como
método de transmissão entre a ONU e a OLT, ou seja, no sentido ascendente, utilizando
WDM no sentido descendente.
2.3.3.2.4
Rede BBL (BroadBandLoop)
Este sistema foi planeado para fornecer tanto serviços de banda estreita como serviços
de banda larga, tais como acesso rápido à Internet e video-on-demand, a utilizadores
residenciais e de pequenas e medias empresas.
Em áreas onde a penetração de POTS é alta e a qualidade do cobre instalado é boa, o
sistema BBL usa os pares de cobre para transmissão de serviços de banda larga. Mais
tarde quando o cobre precisar de ser substituído, ou o cobre instalado for insuficiente, os
serviços de banda estreita serão ligados através do sistema de banda larga. Por outro
lado, em áreas sem cobre instalado (greenfield) ou com cobre de má qualidade é
desenvolvida desde o início um sistema integrado tanto para serviços de banda estreita
como de banda larga.
No entanto, projecto BBL inicialmente foi projectado para aferir em sistemas
experimentais, o conceito FSAN com uma introdução gradual da fibra óptica na rede à
medida que a utilização da largura de banda aumenta. A topologia de rede BBL está
representada na figura seguinte.
116
Redes de Acesso
Single Business customer
Max 4 x E1
Office ONU
in box
ONU
2 x ATM 25
SDH Ring (STM-1 or STM-4)
Multiple Residential/ Small Business customers
Passive
Splitter
Shelf ONU
with ATM25,
Ethernet,
xDSL cards
MAX 4 x E1(For PMUX support)
ONM
OLT
NT
n x xDSL
155Mbit/s
ATM 25
SIM
n x 51Mbit/s
n x 51Mbit/s
Residential customers
Outdoor ONU
with 8 x xDSL
ONU
xDSL
xDSL
NT
ATM 25
NT ATM 25
Figura 51 Sistema BBL [91]
Este sistema é baseado numa PON com uma única fibra com razão de divisão máxima
de 16, ao contrário do que acontece com o sistema FSAN que tem uma divisão máxima
de 32. A largura de banda da PON é de 155Mbps bidireccional podendo ser aumentada
para 1Gbps no sentido descendente e 576Mbps no sentido ascendente. A PON consiste
numa OLT (Optical Line Termination), numa ODN (Optical distribution Network) e
ONU’s (Optical Network Unit).
A ligação entre os utilizadores e a ONU pode ser directa, utilizando fibra ou usando
uma tecnologia VDSL sobre o cobre, dependendo da aplicação.A PON BBL suporta
tráfego síncrono e assíncrono na rede de acesso. A separação e tratamento do tráfego
síncrono e assíncrono é feita na OLT no ponto de acesso.
O sistema BBL impõem transparência quer para os serviços convencionais de banda
estreita quer para os novos serviços de banda larga. Para clientes residenciais e PMEs a
rede é redesenhada e optimizada.
Na figura seguinte ilustra-se uma rede típica onde um anel SDH fornece tráfego a certo
número de pontos de acesso (AP – Access Points) [13].
117
Redes de Acesso
DP
AP
ATM
Switch
POTS
ISDN
Switch
AP
SDH Ring
AP
FP
DP
FP
DP
DP
AP
FP
DP
Figura 52 Área de acesso típica [13]
Um concentrador remoto localizado no ponto de acesso fornece serviços através de par
entrançado de cobre. As linhas de cobre são organizadas em pontos de flexibilidade (FP
– Flexibility Points) e pontos de distribuição (DP – Distribution Points) entre o AP e o
cliente. Os nós de serviço para banda estreita e ATM estão localizados nas “costas” da
rede.
Em áreas onde a penetração da rede telefónica POTS (Plain Old Telephony Service) é
alta e a qualidade dos cabos de cobre boa, o sistema BBL vai usar o cobre para
transmissão de banda larga. Mais tarde, quando o cobre necessitar de substituição ou os
recursos existentes forem insuficientes, os serviços de banda estreita passam a ser
fornecidos através do sistema de banda larga.
2.3.3.3.3
SDH
Durante a ultima década, tem-se verificado uma completa renovação dos sistemas de
telecomunicações. Com a introdução de novos serviços surgiu a necessidade de se
inserirem novas tecnologias nas redes com o objectivo de satisfazer a procura de largura
de banda pelos clientes. Um dos casos típicos é a introdução dos sistemas de
transmissão da tecnologia SDH (Síncrona) em detrimento da tecnologia PDH
(Pleosíncrona). Esta tecnologia, tem como principais inovações a possibilidade de
permitir débitos mais elevados, logo maior largura de banda, que podem ir até aos 10
Gbps (o PDH ia até aos 565 Mbps). A própria estrutura da trama permite aceder
directamente a outros débitos sem utilizar multiplexagem até aos 2 Mbps, 34 Mbps ou
118
Redes de Acesso
140 Mbps e posterior multiplexagem, directamente a partir da trama STM-n, permitindo
valores mais elevados de disponibilidade uma vez que o número de equipamentos na
cadeia de transmissão é menor.
Esta tecnologia permite também uma gestão centralizada, o que possibilita uma maior
eficácia de monitorização da rede e uma maior rapidez na reparação de eventuais
avarias com a possibilidade de, através de tele-comandos, se poder baldear o trafego
entre circuitos reduzindo o tempo de corte (normalmente, a estrutura SDH é em anel
que, no caso de ocorrer um corte numa secção óptica, os nós adjacentes a esse corte
façam um loop para o lado do equipamento, permitindo que não se verifique corte de
trafego, uma vez geralmente usam protecção do tipo SNCP ou MSSPRING)[70].
Outra das principais vantagens é que com o SDH passou a haver uma normalização das
hierarquias de transmissão, o que não se verificava no PDH, uma vez que havia uma
hierarquia japonesa, uma norte americana e outra européia, que obrigava a adaptadores
de débito nas ligações intercontinentais[72]. O SDH é uma tecnologia popular entre
operadores e funciona em muitos países, sendo uma técnica de transporte muito comum.
A plataforma baseada em SDH é apresentada na figura seguinte [13]. Apresenta uma
estrutura em anel na área metropolitana de acesso e uma topologia de acesso baseada
em fibra ponto-a-ponto.
119
UNI
...
Redes de Acesso
SDH
VDSL
VDSL
SDHoverDWDM
Remote
DSLAM Flexible ring structureSDH Core
Multiplexer
Flex Mux
Mux
VDSL
...
Cabinet
...
Flex Mux
Frame /Cell
Relay
Interactive
Video
Comutação
Metro
Leased Line
Telephone
Flex Mux
Acesso
Internet
Internet
SNI
Figura 53 Plataforma SDH
O sistema de acesso baseado num anel ATM sobre SDH é composto por diversos anéis
com um nó principal que funciona como OLT, disponibilizando o interface para a rede
core, e diversos nós secundários que funcionam como ONU disponibilizando os
interfaces para os clientes.
Figura 54 Sistema de acesso baseado num anel ATM [13]
120
Capitulo 3
Rádio na Rede de Acesso
A
era rádio iniciou-se à aproximadamente 150 anos , 1864, com dois
cientistas europeus: James Clerck Maxwell e Heinrich Rudolf Hertz.
Maxwell apresentou as equações de Maxwell unificando toda a teoria de
Lorentz, Faraday, Ampere e Gauss. Apenas 20 anos depois Hertz validou as ideias de
Maxwell e conseguiu gerar, transmitir e receber ondas rádio no laboratório.
Só após mais 20 anos um jovem ambicioso de seu nome, Gugliemo Marconi, decidiu
transmitir informação via rádio, esse invento permitiu-lhe abrir uma empresa de
transmissão que enviava informação de um continente para outro sem nenhuma ligação
física.
O invento de Marconi permitiu fazer com que os barcos já não estivessem isolados em
alto mar, inclusive a ligação feita a bordo do Titanic impressionou a sociedade da altura.
Assim apareceu o telegrafo como meio de comunicação rápida. Este invento deu o
prémio Nobel a Marconi em 1909.
Em 1907 a válvula de vácuo de DeForest permitiu Na década de 1900 as transmissões
rádio ocorriam em comprimentos de onda muito elevados, e a geração de sinais rádio
consistia em alternadores de Alexanderson, e muitos outros dispositivos laboratoriais.
construir o primeiro rádio de CW, o que permitiu sinais a frequências muito mais
elevadas, ainda assim abaixo dos 1.5 Mhz, e a potências mais elevadas.
Em 1920, pela primeira vez foi implementado um sistema de rádio broadcast para os
carros da policia em Detroit. A partir desse momento, assistimos a um aumento das
comunicações via rádio bastante significativo, principalmente em sistemas de
121
Rádio na Rede de Acesso
emergência e marítimos. Na segunda guerra mundial apareceu o radar, que foi um dos
sistemas rádio mais importante nessa década. Para comunicações de longo percurso
utilizavam-se tipicamente sistemas baseados na propagação da troposfera. Em 1959,
Pierce e Kompfner visionaram a emissão de comunicações transoceânicas via satélite.
Este facto revestiu-se de grande importância, pois abriu uma era de comunicações
globais via satélite que ainda perdura.
Depois de 1980 os telefones sem fios e os telefones celulares tornaram-se muito
populares e tiveram um crescimento muito rápido. Hoje os chamados sistemas de
comunicação pessoal , emitem com altas taxas de transmissão e permitem vários
serviços, como voz, e-mail, vídeo, etc.
No entanto, os sistemas de rádio na rede de acesso, ao longo dos últimos anos sofreram
um desenvolvimento acentuado, consequência evidente dos avanços que, de um modo
geral, têm caracterizado as tecnologias da informação e das telecomunicações. Assim
como a sua utilização sofreu evoluções, sendo actualmente muito vasto o leque de
serviços fornecidos, como sejam aplicações que vão deste as convencionais
comunicações de voz e dados às comunicações de alto débito para serviços multimédia.
A interface rádio é uma solução tecnológica com custos bastante mais baixos,
comparativamente com os custos inerentes às soluções que assentam em meios físicos
que não o ar. Este tipo de tecnologia, pode no futuro, vir assumir um papel de grande
relevo na Rede de Acesso e nos serviços mais exigentes em termos de largura de banda.
Os primeiros sistemas de rádio na rede de acesso surgiram nos Estados Unidos da
América 1950, com o objectivo de fornecer serviço telefónico a regiões isoladas. Com
os novos sistemas não eram necessárias ligações físicas entre os utilizadores e a unidade
de comutação. Hoje, e perante uma sociedade de consumo exigente, o conjunto de
objectivos tornou-se mais amplo, com o intuito de [13]:
satisfazer o crescente aumento da procura de telecomunicações;
suportar novos serviços;
permitir a expansão e modernização das redes existentes num curto espaço de
tempo;
suportar novas redes de telecomunicações;
A tecnologia rádio na rede de acesso nasce como uma alternativa à ligação física que é
uma característica comum aos fios de cobre e fibras ópticas.
A utilização de sistemas de rádio apresentam algumas vantagens face aos tradicionais
sistemas das redes fixas. São sistemas direccionados para ambientes urbanos e
ambientes rurais, são mais económicos, a sua instalação é rápida, são flexíveis, e não
necessitam de ligações físicas. Apresentam algumas limitações ao nível do espectro
radioeléctrico, da largura de banda, exigindo um planeamento eficiente, por forma a
possibilitar a oferta de elevadas capacidades permitindo níveis de qualidade de serviço
(QoS) minimamente aceitáveis.
3.1
Configurações dos Sistemas de Rádio na Rede de Acesso
Os sistemas de rádio na rede de acesso permitem diversas configurações de rede de
acordo com as aplicações a que se destinam, podendo ser do tipo:
Ponto-a-Ponto;
Ponto-Multiponto;
Ponto-Multiponto com cobertura celular.
3.1.1 Configuração Ponto-a-Ponto
Os primeiros sistemas de rádio para a rede de acesso eram implementados com uma
configuração do tipo ponto-a-ponto. Esta designação ficou a dever-se ao facto destes
sistemas apenas estabelecerem ligações entre dois pontos específicos da rede de
telecomunicações, nomeadamente, entre a central de comutação e os terminais dos
utilizadores. Uma vez que, que a sua função era garantir o serviço telefónico nas zonas
rurais isoladas, estes eram também conhecidos por Sistemas Rurais.
123
CONTROLADOR
RADIO
Figura 55 Exemplo de uma configuração Ponto-a-Ponto [13]
A configuração dos sistemas ponto-a-ponto, apesar de ter surgido associada a
condicionalismos tecnológicos, continua a ser utilizada em diversas circunstâncias,
nomeadamente:
ligação de aldeias remotas e isoladas à rede fixa de telecomunicações (Figura
55);
ligações dedicadas para comunicações integradas de voz, dados e multimédia.
Os sistemas mais recentes, apesar de conceptualmente idênticos aos primeiros sistemas
rádio ponto-a-ponto, suportam serviços avançados de telecomunicações e possibilitam a
ligação de vários terminais.
3.1.2 Configuração Ponto-Multiponto
Os sistemas ponto-multiponto (Figura 56) surgiram com o objectivo de fornecer
serviços de telecomunicações a certas zonas, que por diversos condicionalismos, a
instalação de redes cabladas não se mostrava adequada, essencialmente, devido a
determinadas características, entre as quais se incluem a elevada dispersão dos
utilizadores e/ou a grande irregularidade dos terrenos.
124
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
ESTAÇÃO DE
COMUTAÇÃO
FAU
FAU
Figura 56 Exemplo de uma configuração Ponto-Multiponto [13]
A designação ponto-multiponto advém do facto destes sistemas permitirem, dentro da
sua área de cobertura, a ligação de diversos terminais (na ordem das centenas) a um nó
da rede fixa de telecomunicações, mais concretamente, a uma estação de comutação,
podendo servir áreas cujos raios chegam a atingir várias dezenas ou centenas de
quilómetros. Estes sistemas são também conhecidos por Sistemas Zonais.
3.1.2.1 Configuração Ponto-Multiponto com Cobertura Celular
Os sistemas de rádio na rede de acesso do tipo ponto-multiponto com cobertura celular
(Figura 57) surgiram pela transposição das tecnologias utilizadas pelos sistemas móveis
celulares. Estas configurações caracterizam-se pela divisão da área a servir em múltiplas
células que fazem uso de diferentes frequências.
A transposição destas tecnologias, nomeadamente, a aplicação do conceito celular,
resultou num aumento da capacidade de tráfego permitida por estes sistemas e,
consequentemente, no alargamento do seu espectro de aplicação, possibilitando a sua
utilização tanto em cenários urbanos como suburbanos e rurais.
Estes sistemas têm, habitualmente, a designação de Sistemas Celulares.
125
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
FAU
Figura 57 Exemplo de uma configuração Ponto-Multiponto com Cobertura Celular [13]
Mais recentemente, surgiu uma nova variante dos sistemas ponto-multiponto com
cobertura celular, resultante da utilização das tecnologias de comunicações “sem fios”
(cordless). Estes sistemas são habitualmente designados por sistemas micro celulares.
A designação de micro celular deve-se, obviamente, à dimensão das células utilizadas,
que neste caso são da ordem das centenas de metros (< 1 km).
3.2
Sistemas de Rádio na Rede de Acesso Actuais
Existem diversas soluções rádio para a implementação de redes de acesso, que
apresentam características diversificadas aos mais variados níveis: tecnologias rádio,
técnicas de acesso ao meio, configurações de rede, arquitecturas e serviços
suportados[72].
Face ao cabo ou fibra, as tecnologias de acesso via rádio apresentam vantagens,
nomeadamente no que se refere à facilidade de instalação da infra-estrutura (eliminando
a necessidade de negociação de direitos de passagem, embora exista a necessidade de
garantir os locais para colocação de equipamento), e no factor custo, na medida em que
os valores subjacentes são inferiores a uma solução “terrestre”.
Não obstante a viabilidade económica deste tipo de rede de acesso depende em grande
medida do perfil de consumo dos clientes, não sendo indicada para padrões de consumo
reduzidos, dados os custos fixos mínimos associados a cada ligação a um cliente final.
126
Ritmo de transmissão, Mbits/s
Terminais
Fixos
100.0
10.0
Hiper LAN
Wireless LAN
1.0
UMTS
0.1
DECT
GSM/GPRS
0.01
Casa ou
escritório
Edifício
Interior
Estacionamento
Pedestre
Veicular
Exterior
Figura 58 Sistemas Rádio na rede de acesso [Adaptado de 74]
3.2.1 Sistemas Analógicos
Apesar de estarem a ser gradualmente substituídos pelos modernos sistemas de rádio na
rede de acesso baseados em tecnologias digitais, os sistemas analógicos ainda
representam uma larga quota de sistemas instalados e em funcionamento.
Embora incapazes de suportar serviços avançados de telecomunicações (RDIS, N x 64
kbps, etc.), continuam a apresentar a melhor relação entre serviços disponibilizados e
custo do equipamento, especialmente em cenários onde se pretenda apenas fornecer o
serviço básico de telefone, e onde devido aos baixos níveis de densidade habitacional,
se verificam taxas de tráfego reduzidas. Assim, é lícito afirmar que os sistemas
analógicos de rádio na rede de acesso irão, pelo menos até que os custos dos sistemas
digitais baixem para níveis comparáveis, continuar a desempenhar um papel
preponderante no fornecimento do serviço telefónico em zonas remotas e isoladas,
caracterizadas por baixos índices de densidade habitacional [72].
127
3.2.2 Sistemas Digitais
Os sistemas de rádio modernos para a rede de acesso, baseados nas tecnologias de
comunicações móveis e comunicações sem fios (cordless), disponibilizam um conjunto
diversificado de soluções que vão desde as aplicações urbanas, onde a capacidade de
tráfego é um factor decisivo, às aplicações suburbanas e rurais que têm características
heterogéneas no que concerne à capacidade de tráfego em função da área de cobertura.
Para além desta flexibilidade, face aos cenários de aplicação, estes sistemas possibilitam
para além dos serviços convencionais (voz, fax e transmissão analógica de dados), o
fornecimento de serviços avançados de telecomunicações como RDIS, N x 64 kbps e
acesso rápido à Internet[72].
A todas estas características, acresce a diversidade existente em termos de arquitecturas
que permite a instalação das infra-estruturas necessárias com base nas necessidades de
tráfego e nas áreas de cobertura (arquitecturas modulares e adaptáveis), e/ou o
reaproveitamento das infra-estruturas das redes móveis celulares existentes e instaladas.
3.2.3 Sistemas de Comunicações Móveis
As comunicações móveis atravessam diversas gerações de implementação. A transição
entre cada geração pode ser descrita por:
Analógico Digital
1ª Geração
Voz- Multimédia
2ª Geração
3ª Geração
Figura 59 Gerações da s comunicações móveis
O grande desenvolvimento das tecnologias de comunicações móveis levou ao
aparecimento de diversos sistemas e serviços (analógicos e digitais). Globalmente, os
sistemas de comunicações móveis estão divididos em três grupos designados por:
128
sistemas da 1ª geração (sistemas analógicos);
sistemas da 2ª geração (sistemas digitais);
sistemas da 3ª geração, como por exemplo o sistema UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System)
3.2.3.1 Sistemas Analógicos
Os sistemas iniciais de comunicações móveis existentes na Europa baseavam-se em
sistemas analógico, o mais utilizado foi o TACS, Total Access Communications
Systems. Nos Estados Unidos a forma analógica era apelidada de AMPS, Advanced
Mobile Phone Service, e ainda hoje é utilizado.
Normas de Rádio Móvel
AMPS
TACS
ETACS
NMT 450 NMT 900
824-849 890-915 872-905 453-477.5 890-915
Banda atribuida (Mhz)
Espaçamento em
frequência (Khz)
Número de Canais
Região
869-894
935-960
30
25
832
América
Austrália
Ásia SE
África
1000
Europa
África
917-950 463-467.5 935-960
25
1240
25
12,5
180
Europa
1999
Inglaterra África
Ásia SE
Àsia SE
Tabela 2 Características dos sistemas analógicos [75]
3.2.3.2
Sistemas Digitais
Os sistemas celulares foram desde sempre bem aceites pelo mercado, mas rapidamente
começaram a saturar, quer seja por capacidade, qualidade ou serviços disponibilizados.
Os serviços digitais fornecem melhores desempenhos em:
Aumento da capacidade, por exemplo multiplexagem temporal
Aumento da qualidade, nos analógicos qualquer alteração da interface ar podia
alterar a qualidade, no caso digital este fenómeno é diminuído
O serviço digital permite fornecer um número elevado de serviços, de dados por
exemplo, que não eram possíveis de se fornecer com o serviço analógico.
Influencias políticas e económicas forçaram ainda mais esta introdução
129
As capacidades de “roaming” em áreas extensas e internacionais foram aumentadas
com a introdução dos sistemas digitais. Assim como, uma maior segurança contra
fraudes através da validação do terminal e autenticação do utilizador e as capacidades
de encriptação que possibilitam maior privacidade e segurança da informação. Uma
gama mais vasta de serviços foi proporcionada. A tabela seguinte, apresenta um resumo
dos sistemas digitais existentes.
SISTEMAS MÓVEIS DIGITAIS EXISTENTES
Sistema
IS-54
IS-95
PCS 1900
Sistema
GSM
DCS 1800
AMÉRICA DO NORTE
Banda
Modulação Técnica de Largura de
Banda de
Utilizada
Acesso
canal
Múltiplo
30 kHz
824-894 π/4-DQPSK TDMA/FDD
MHz
824-894 π/4-DQPSK
CDMA
1.25 MHz
MHz
1900 MHz
GMSK
TDMA/FDD 200 kHz
EUROPA
Banda
Modulação Técnica de Largura de
Banda de
Utilizada
Acesso
canal
Múltiplo
890-960
GMSK
TDMA/FDD 200 kHz
MHz
1710-1860
GMSK
TDMA/FDD 200 kHz
MHz
Tabela 3 Sistemas Móveis Digitais
Os sistemas digitais mais utilizados são na América o IS-54 e o IS-9, Interim Standard,
na Europa o GSM, Global system for mobile communications, e no Japão o JDC
(Japanese Digital Cellular).
3.2.3.2.1
Sistema GSM (Global System for Mobility)
A International Telecommunications Union (ITU) alocou as bandas de 890-915MHz a
935-960MHz para as redes móveis na Europa. A primeira banda de 15MHz destina-se a
comunicações a partir do terminal móvel para a Estação Base e a segunda banda, de
25MHz, da Estação Base para o terminal móvel. Estas acções designam-se,
respectivamente, por uplink e downlink.
Quando o GSM estava a ser desenvolvido, as bandas de 15MHz estavam já a ser utilizadas
pelos telemóveis analógicos. Porém, a Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT)
130
reservou os 10MHz superiores de cada banda para a comunicação de GSM. As redes
analógicas estão a ser gradualmente encerradas, pelo que, eventualmente, será alocada ao
GSM toda a largura de banda dos 50MHz (25MHz uplink e 25MHz downlink).
O sistema GSM utiliza a banda de frequência dos 900 MHz, tendo uma largura de
banda de 50 MHz que está dividida em duas sub-bandas:
os canais uplink utilizam a banda de frequência que vai dos 890 MHz –
915 MHz (móvel para a estação base);
os canais downlink utilizam o intervalo de frequências de 935 MHz – 960
MHz (estação base para o móvel).
A largura de banda rádio está dividida em pares de frequências de 124 portadoras, e
cada portadora está codificada digitalmente segundo a técnica TDMA. A modulação
rádio utilizada é a GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). A tabela seguinte,
apresenta um resumo dos sistemas digitais existentes.
3.2.3.2.2
Sistema UMTS (Universal Mobile Telecom. System)
O sistema de 3.ª geração destina-se essencialmente a unificar os sistemas de
comunicações móveis e o fornecimento de diversos serviços de telecomunicações, que
vão desde a voz até às transmissões de elevado débito, serviços multimédia, com uma
qualidade comparável à da rede fixa. Em Portugal, a atribuição das quatro licenças de
UMTS foi efectuada por “concurso de beleza”. A data para inicio de comercialização
prevista era 1 de Janeiro de 2002, no entanto pensa-se que em finais de 2002 seja
iniciado o lançamento do sistema.3G.
131
Figura 60 Número de subscritores celulares por região
Fonte : ARC
Apesar dos sucessivos adiamentos, as expectativas em relação ao UMTS são muito
elevadas. Estima-se que no ano 2010 se atinja os 2 Biliões de utilizadores.A cobertura
oferecida pela Terceira Geração irá ser a nível Global:
em casa dos utilizadores
no trabalho
na rua e áreas urbanas
meios rurais e zonas remotas espalhadas pelo mundo
A tabela da página seguinte sumaria as taxas de transmissão em função das
características da área de cobertura do sistema UMTS.
DÉBITO CARACTERÍSTICAS DA ÁREA DE
BINÁRIO
COBERTURA
Macro celular (wide area
144 kbps
coverage)
Micro celular (local area
384 kbps
coverage)
Pico celular em ambientes
2 Mbps
interiores
9.6 kbps
Satélite
Tabela 4 Taxa de transmissão em função das características da área de cobertura
132
Os utilizadores poderão migrar entre as várias redes terrestres e por satélite com a
mínima interrupção, permitindo uma cobertura universal e uma mobilidade quase total.
Zona 4:
Zona 3:
Satellite
Zona 2:
Zona 1:
Dentro do
edíficio
Celula
Mundial
Macro celula
2Gs: Rede de
Satélites
Micro celula
Rede Móvel
e Rede Fixa
Pico celula
Rede residencial
privada e Rede Fixa
Figura 61 Cobertura do UMTS[81]
Ao contrário da Segunda Geração onde os serviços têm uma especificação precisa, o
UMTS tem uma visão de criação de uma plataforma onde se introduzem serviços
inovadores. As vantagens da tecnologia UMTS são enormes:
Vantagens para os utilizadores:
Serviços úteis, terminais de fácil utilização
Ligação de alta velocidade onde se paga apenas o tráfego (ligação
permanente)
Gestão de tráfego (esquema de prioridades entre serviços)
Benefícios económicos
Reaproveitamento da infra-estrutura existenteOportunidade de mercado
anual representa cerca de 120 biliões de Euros (serviços e venda de terminais)
133
3.2.3.3 Sistemas de Comunicações Móveis por Satélite
A nova geração de comunicações móveis por satélite é parte integrante da terceira
geração de sistemas IMT-2000. Esta nova geração, nomeadamente o GMPCS (Global
Mobile Personal Communications by Satellite) está projectado para suportar débitos de
transmissão equivalentes ao actual sistema GSM, ou seja, não superiores a 9.6 kbps,
mas com possibilidade de oferecer cobertura em todo o globo. A diferença imediata
entre o UMTS e o GMPCS, é que o primeiro tem como objectivo principal fornecer
serviços com taxas de transmissão muito elevadas, enquanto que o último aposta na
garantia de uma cobertura global, padecendo, no entanto de fortes limitações impostas
pelas leis da física, que condicionam a oferta de serviços que envolvam elevados débitos
de transmissão.[72].
O espectro identificado para UMTS/IMT-2000 para os serviços Terrestres e de Satélite
deveria estar disponível no ano 2002 de acordo com o mercado. O UMTS está a ser
concebido para funcionar a nível global, compreendendo redes terrestres e redes por
satélite.
Para a rede terrestre foi calculado 582 MHz de largura de banda:
Para ambientes urbanos é necessário mais 187 MHz pelo ano 2010
Para o serviço por satélite:
Até ao ano 2005 - 2*123 MHz e no ano 2010 - 2*145 MHz estando previsto
ainda outros bandas de frequência
3.2.3.4 Sistemas Microcelulares
Os sistemas microcelulares permitem elevadas capacidades, pois as células utilizadas
são de pequenas dimensões (pico- ou micro-células), permitindo uma utilização mais
adequada das frequências, que se traduz obviamente numa gestão mais eficiente do
espectro radioeléctrico. Na tecnologia microcelular, os desvanecimentos lento e rápido
do sinal, provocados em geral, pelo efeito sombra e por sinais interferentes resultantes
de multipercursos respectivamente, não são tão acentuados. As potências envolvidas são
134
baixas, permitindo a utilização de terminais portáteis de menores dimensões, no entanto,
com maior autonomia. Um dos problemas inerentes a este tipo de tecnologia é o curto
alcance das estações base (poucas centenas de metros), necessitando de muitas estações
base para efectuar a cobertura de pequenas áreas. Todavia, o controlo de rede é mais
fácil, sendo possível atribuir as portadoras às estações base com mais tráfego e alterar a
técnica de modulação com custos reduzidos. Exemplos de sistemas microcelulares
utilizados pelo mundo fora são: CT2, DECT, PHS, PASC, etc.
No entanto, estima-se que menos de 20 %da área Mundial esteja coberta pelas redes
terrestres. Serão os satélites a assegurar a cobertura mundial. A tendência actual é que as
diferenças de preços entre redes terrestres e via satélite pensa-se que se irão manter. Na
figura seguinte, podemos observar o espectro disponível para UMTS e Satélite.
300
Requisitos futuros de banda
(17 MHz by 2005,
61 MHz by 2010)
250
2520-2535/2655-2670 MHz
(30 MHz)
200
2500-2520/2670-2690 MHz
(40 MHz)
Satélite
Global
(MHz)
150
1980-2010/2170-2200 MHz
"IMT-2000 bands" (60 MHz)
MM Interctivo
100
1610-1626.5/2483.5-2500
MHz (16.5 MHz)
Medio MM (asym)
50
Baixa Taxa Dados
1525-1559/1626.5-1660.5
MHz (66 MHz)
Voz
0
2005
2010
Ano
Figura 62 Espectro UMTS para satélites
135
3.2.4 Acesso Fixo Via Rádio (FWA)
A escassez de recursos económicos obriga a que a implementação da rede seja rápida,
de forma a abranger o maior número de clientes possível, utilizando tecnologias de
baixo custo. Em países com baixa penetração , a procura condiciona uma rápida
instalação da rede. No entanto, deverá ser considerado a possibilidade de um rápido
crescimento no nível de exigência dos consumidores. Em países com elevada
penetração, os operadores têm que disputar o mercado com forte concorrência tendo
possivelmente que se destacar com serviços inovadores ou simplesmente satisfazer
alguns nichos de mercado menos satisfeitos. O FWA (Fixed Wireless Access) aparece
como uma das soluções possíveis para todos estes problemas. O FWA consiste num
sistema que interliga todos os equipamentos do cliente à rede telefónica pública
utilizando sinais de rádio. Em Portugal as licenças de Acesso Fixo Via Rádio formam
atribuídas aos novos operadores em Novembro de 1999.
Cliente
Nó de
Distribuição
Central de
Comutação
Local
Cliente
Cliente
Nó de
Distribuição
Cliente
Figura 63 Rede de Acesso Via Rádio
O FWA tem como principal orientação, a substituição das tradicionais ligações por
cobre no segmento entre o ponto de distribuição e as instalações do cliente por ligações
rádio, oferecendo serviços com qualidade equivalente.
136
Os sistemas FWA são uma solução para a ligação do último troço da rede de
telecomunicações ao cliente, através de tecnologia rádio que substitui o cobre que liga
os clientes à rede telefónica. Muitas das vezes, também se usa o termo WLL (Wireless
Local Loop) para designar este tipo de sistemas. [76,77]
O FWA introduz um conceito novo que é a sua capacidade de permitir a coexistência de
diferentes tecnologias sem fios no interior de uma única área geográfica, pertencentes e
operadas por diferentes fornecedores de serviços de telecomunicações.
O acesso rádio tem algumas vantagens/desvantagens relativamente ao acesso
tradicional. Atendendo ao desenvolvimento das tecnologias rádio, os custos de
instalação tornam-se mais baixos. Outra mais valia, é a elevada flexibilidade na gestão
do equipamento. O equipamento pode ser adquirido consoante o crescimento da procura
(o que não acontece com a rede de cobre, que tem que ser instalada antes de haver
qualquer procura). O equipamento pode ser deslocado de clientes que desistiram do
serviço para novos clientes). Apresenta no entanto como desvantagem, o facto de
existirem limitações na largura de banda disponível. O aumento do número de clientes
para além do planeado poderá conduzir a uma degradação do serviço, à semelhança de
outras tecnologias.
As possibilidades de sucesso do FWA variam de acordo com a envolvente contextual.
Quando o mercado das telecomunicações é abundante em oferta de serviços, um
operador naturalmente sente certas dificuldades de crescimento. A solução passará pela
oferta de novos e melhores serviços, tentando direccionar a sua actividade para nichos
de mercado em que os clientes se encontrem menos satisfeitos. As funcionalidades e
serviços pretendidos condicionam fortemente a tecnologia a utilizar e consequentemente
o montante do investimento assim como o ambiente competitivo em que se inserem as
mesmas, ver Tabela 5 .
137
Acesso
Mobilidade
Telefónico
Nenhuma
Tradicional
Acesso
Total
Móvel
Acesso sem
Limitada
Fios
FWA
Qualidade
Excelente
Preço
Baixo
Variável
Boa e
Excelente
Exige-se
Alto
Médio
Baixo
Nenhuma
Excelente
Serviços Mercado
Vários
todos os lares
Todos os
individuos
Habitantes de
Limitados
cidades
Todos os lares
vários na área de
cobertura
Limitados
Tabela 5 Ambiente competitivo
O FWA não está previsto oferecer mobilidade. No entanto, a utilização de ligações
rádio pode permitir mobilidade. Uma possível forma de permitir alguma mobilidade
seria a utilização de um equipamento portátil. Dada a inferior potencia de um
equipamento portátil e a utilização de antenas omnidireccionais (em vez de
direccionais), a mobilidade será restringida a uma pequena área próxima da estação
base. Esta situação coloca problemas, pois o serviço de mobilidade será disponibilizado
apenas a clientes que habitam próximo da estação base. Outra forma seria utilizando
aparelhos convergentes , que acedam alternadamente ao FWA ou a redes celulares. No
entanto, se o operador em FWA não possuir uma rede celular , perderá as receitas do
trafego encaminhado pela rede celular. A solução aparentemente mais viável passará
por instalar uma base DECT nas instalações do cliente, o que permitiria mobilidade
num pequeno raio.
O FWA está na sua primeira geração, ainda não se encontra normalizado, sendo várias
as tecnologias de acesso rádio adoptadas para a sua implementação, de acordo com a
envolvente. Os sistemas celulares foram projectados para fornecer mobilidade em áreas
de dimensões consideráveis, permitindo roaming. Os sistemas sem-fios foram
projectados para fornecer mobilidade num área muito restrita, sem possibilidade de
roaming. Após um periodo inicial em que os sistemas existentes (celulares e sem fios)
eram adaptados para FWA, começaram a surgir produtos concebidos especialmente
para o efeito. No entanto, estes produtos utilizam tecnologias proprietárias, o que
implica incompatibilidade entre produtos de diferentes fabricantes. As principais
vantagens para este tipo de acesso são as seguintes:
138
Forma rápida de fornecer redes de acesso ou complementar a rede existente com
mais capacidade.
Velocidade e facilidade de adicionar novas linhas de cliente para os serviços
existentes.
Possibilidade de fornecer novos serviços com maiores requisitos de largura de
banda.
Baixo investimento necessário para adicionar grandes áreas de cobertura numa
rede de acesso.
Rapidez na instalação do serviço para novos clientes.
Boa solução para inverter as dificuldades de fornecimento de serviços a locais
remotos, a zonas com relevos acidentados, ou a locais onde outras restrições não
permitam a ligação normal por fio.
A natureza do meio partilhado de rádio, fornece uma forma ideal para
concentração de ligações, assim como facilidade de difusão e de fornecimento
de serviços assimétricos. [72]
Após um período inicial de instalação de acessos fixos sem fios por rádio em que
algumas tecnologias já existentes eram adaptadas para o efeito, os fabricantes
começaram a desenvolver de raiz sistemas que, naturalmente, oferecem melhores
desempenhos. No entanto, dado que não se verificou o efeito de escala, estes sistemas
ainda são mais dispendiosos do que os sistemas DECT e por exemplo Ericsson DRA
1900. No entanto as funcionalidades que oferecem podem ser compensadas em
determinados contextos. Existem especialmente duas situações em que um operador
deve aferir sobre a viabilidade da instalação de um serviço fixo sem fios. Quando
pretende instalar uma nova rede de acesso (green field), relativamente à qual apenas
operador público de telecomunicações está interessado, logo deverá avaliar qual a
tecnologia mais económica para estabelecer a rede num local que ainda não está
servido[72].
139
Quando um novo operador de telecomunicações entra num mercado desregulado, tem
que comparar o custo de acesso inerente ao fornecimento das linhas, ou o custo de
circuitos dedicados a alugar à empresa que os detém.
Vários factores afectam os resultados da análise económica, ao comparar o acesso fixo
sem fios com outras soluções de acesso, os mais determinantes são os seguintes[72]:
O preço pago pelo espectro de rádio e frequência a usar (que pode ser uma
soma muito substancial, sobretudo se esse espectro for atribuído por leilão,
como se verificou na Alemanha e na Inglaterra relativamente às licenças de
UMTS).
A quantidade de espectro radioeléctrico existente, que é limitada.
A densidade de clientes e a cobertura total da área (que afecta o equipamento
necessário).
O custo do equipamento.
O custo das alternativas, pois as topologia de rede que em certos locais são
mais viáveis financeiramente podem não o ser noutros locais.
3.2.4.1 Perspectivas de Evolução do FWA
A evolução do posicionamento dos sistemas de comunicação “sem fios” no mercado,
pode ser sistematizado da seguinte forma:
Inicialmente como forma complementar de acesso às redes fixas
Actualmente, como solução concorrencial ao ADSL e Cabo
De futuro, como solução para fornecimento de serviços de televisão e
interactivos (sistemas sem fio multimedia de banda larga)
Em concreto, a evolução do FWA pode ser resumida do seguinte modo:
140
Anos
Caracteristicas
Aplicações
Transmissão Digital
1995-1999
1999-2001
2002
Unidireccional e Tecnologia de
Difusão de Televisão
Televisão (DVB-T) e FDD
Transmissão Digital Bidireccional
Internet de alta
e Portadora única Wireless IP e
FDMA/FDD
velocidade e LAN to LAN
Transmissão Digital Bidireccional VOD
TV interactiva
e Múltiplas portadoras e
Linhas alugadas-VPNs e
Modulação adaptável
Serviços agregados
TDMA/TDD e FEC dinâmica e
(voz,video e dados de
QoS a Pedido
alta velocidade)
Tabela 6 Perspectivas de evolução do FWA
3.2.14.2
Implementação do sistema FWA na Europa
O segmento residencial é considerado o menos viável para soluções “sem fios” pontomultiponto, devido à assimetria e aos volumes de trafego gerados, por comparação com
o segmento empresarial. As grandes empresas optam, geralmente por soluções ponto a
ponto em fibra óptica[73].
A disponibilidade de acesso de banda larga tem impacto no perfil de consumo,
aumentando significativamente o volume médio de utilização assim como nas infraestruturas com cablagens que implicam:
Grandes investimentos
Investimentos antecipados face à angariação de clientes, não possibilitando um
crescimento gradual da infra-estrutura de rede a acompanhar o aumento do
número de clientes
Custos com capacidade de rede não utilizada
As infra-estruturas de FWA:
Requerem investimentos inferiores, sendo a maior fatia a respeitante aos
equipamentos terminais de cliente
Permitem um investimento faseado e indexado ao crescimento do número de
clientes
141
Não implicam custos com capacidade de rede instalada e ainda não utilizada,
permitindo mesmo a re-utilização de determinados equipamentos.
Os sistemas FWA abaixo de 11 Ghz, são direccionados inicialmente para o segmento de
mercado SOHO e PME´s. Concorrendo com as tecnologias xDSL e cable modems.
Suportando serviços em determinadas situações que outros sistemas FWA não
suportam. Possibilitando, uma fácil instalação, não necessitando de antenas tão
directivas sem impor uma cobertura forçada. Possibilitam no entanto, desenvolvimentos
em sistemas de reutilização de frequências com múltiplas células.
No que respeita à gestão de espectro é realçada a necessidade de tomar algumas
medidas ao nível da Europa, como sejam[73]:
Harmonização européia das bandas de espectro e larguras de banda a atribuir aos
operadores, de forma a suportar um desenvolvimento maciço da produção de
equipamentos, permitindo reduzir custos, graças a economias de escala.
Restringir o número de operadores licenciados em cada banda de frequência,
para proporcionar, a cada um deles uma largura de banda que sustente a
viabilidade do negócio.
Avaliar a libertação de determinadas bandas de frequência com elevado
potencial para FWA de banda larga.
Permitir a utilização de determinadas bandas de frequência, nomeadamente
acima dos 20 Ghz, para backhauling, por exemplo das redes móveis.
3.2.5
BWA-Acesso Rádio em Banda Larga
A cada vez maior convergência das tecnologias de voz , dados e vídeo conduz
rapidamente os operadores à necessidade de utilização de um serviço de
telecomunicações mais flexível. Este serviço deverá estar vocacionado para grandes
empresas como também para o pequeno negócio e para subscritores particulares.
142
A substituição da rede de cobre local para suportar esta capacidade torna-se lenta e cara.
Nestas circunstâncias a tecnologia mais apropriada será a sem fios, como foi visto no
ponto anterior .
Em 1997 a Europa através do organismo ETSI lançou o projecto BRAN (Broadband
Radio Access Network) para o estudo e desenvolvimento:
Standard para a tecnologia
Distribuição geográfica dos operadores (melhor regional do que nacional
Distribuição do espectro
Identificação da procura deste tipo de serviços e nível de interesse de potenciais
operadores
Escala temporal para o seu desenvolvimento e comercialização
Custos de instalação muito inferiores à tecnologia Wired
Implementação mais rápida
Broadband Wireless Access apresenta-se como um meio alternativo de ligação do
subscritor e o anel local de acesso, com uma capacidade de transmissão de superiores.
Integrando serviços, e melhorando a gestão dos recursos.
Partilhando os recursos entre vários subscritores, os sistemas BWA usam o espectro
rádio de forma mais eficiente do que uma ligação rádio point-to-point tradicional,
baixando o preço da mesma.
Os intervenientes empresariais interessados no BWA podem ser dividido, de uma forma
geral em três categorias: operadores de telecomunicações, de televisão por cabo e
aqueles que pretendem, inicialmente a integração destes 2 serviços.
Actualmente existem grandes empresas que possuem ligações de banda larga seja por
fibra óptica, cabo ou por rádio point-to-point.
Os fabricantes desta tecnologia acreditam que existem uma gama vasta de aplicações
que pode ser disponibilizada e tendo como característica a flexibilidade e a rápida
adaptação aos novos requerimentos de um mercado em rápida transformação. Note-se
que as aplicações iniciais são simétricas e geram tráfego nos 2 sentidos, mas existe um
consenso crescente que se tornará cada vez mais assimétricos.
143
Inicialmente estes serviços serão caros, destinando-se principalmente para instituições
estatais e PMEs. Mas à medida que os serviços e clientes aumentarem e a tecnologia se
tornar mais acessível a tendência é para uma diminuição dos preços.
A figura ilustra a forma como os operadores de telecomunicações esperam que seja o
desenvolvimento do mercado, começando pelo sector das PME(s) e ramificando-se a
partir de finais de 2002 para o sector residencial. É também ilustrado o bitrate típico
esperado. A tracejado está representado um mercado mais pequeno associado a
pequenas corporações.
Entretenimento
2x5 Mbits/s
Residencias
PMEs
Grandes Empresas
Mais de 2 Mbits/s 8-34 Mbits/s
2-8 Mbits/s
34-155 Mbits/s
2005
2002
2000
Actualmente as empresas de TV cabo proporcionam serviços de telefonia e de
broadcast sendo tratados de forma separada. Com a digitalização generalizada estes
dois serviços serão integrados. Novos serviços surgem, desde serviços de
entretenimento uni e bidireccionais (como Video-On.Demand) e serviços de banda larga
bidireccionais como a telefonia vídeo.
Estes operadores podem usar tecnologia wireless em zona onde não se justifique a
instalação de uma rede por cabo.
144
Entretenimento
2x5 Mbits/s
Residencias
PMEs
Mais de 2 Mbits/s 8-34 Mbits/s
64 Mbits/s
2 Mbits/s
5 Mbits/s
2005
2002
2000
Os fabricantes desta tecnologia não esperam que exista um serviço motor que sirva
como impulsionador comercial será no entanto a variedade de serviços oferecidos o
ponto forte da sua implantação. Novos serviços e tipos de serviços irão surgir com
amadurecimento desta tecnologia, sendo o próprio mercado a impulsionar a indústria.
Um dos impulsionadores actual da BWA é o serviço em banda larga para PMEs. Nos
próximos anos os serviços para negócios e particulares serão fornecidos por operadores
diferentes e serão limitados a áreas pequenas. Contudo com a sucessiva generalização
de serviços, os fornecedores tenderão para o Full Services Access.
Segundo a OFTEL[35], na Grã-Bretanha aponta-se para um crescimentos de 100x para
as PMEs e de 430x para subscritores individuais entre os anos 2000 e 2010
Actualmente estão a ser instaladas as primeiras redes com carácter comercial nos EUA.
No entanto na Europa já foram testadas na GB (a 10GHz) e noutros países da
comunidade européia (a 26/28GHz).
As características básicas de equipamento de topologia point-to-multipoint de 3
fabricantes de tecnologia.
145
Multi-Access / Duplex Mode
Bosch
Digital Multipont
System
Ericsson
Netro
Airline
Airstar
Capacidade
Dísponível
FDMS/FDD
64 Kbits/s a 2
Mbits/s
FDMA/FDD
por subscritor
Capacidade máxima por
64 Kbits/s a 6x2
67.2 Mbits/s
64 Kbits/s a 8
portadora
Frequência
Outras
Mbits/s
em 2x28 Mhz
Mbits/s
10 Ghz (GB)
10 Ghz (ETSI)
24.5-26.5 Ghz(ITU10 Ghz(GB) 24 Ghz (EUA)
R) 27.5-29.5 Ghz
(FCC)
26 Ghz (ETSI)
Migração Comutação de
pacotes com
para ATM
Tabela 7 Características básicas de diverso equipamento BWA
3.2.6 MMDS
Durante a década de 80, os canais de difusão de televisão nas gamas de VHF (Very
High Frequency) e UHF (Ultra High Frequency) atingiram o ponto de saturação devido
à crescente entrada no mercado de canais televisivos, daí que inicialmente se pensasse
que as bandas MMDS (Multichannel Multipoint Distribution system) fossem uma das
soluções para distribuição de televisão terrestre. Uma das soluções consideradas
inicialmente envolvia a utilização das técnicas convencionais de televisão na gama de
frequências das microondas. Assim, surgiu o MMDS. [25]
O MMDS surge como uma tecnologia capaz de fornecer o serviço de difusão televisiva,
reservando para o efeito, uma série de bandas na zona das microondas, permitindo, em
alguns casos, células de difusão muito abrangentes – com raios que chegavam a atingir
os 25 quilómetros. No entanto, a procura continuava a crescer e os operadores de
telecomunicações reconheceram o seu potencial para usar uma adaptação desta
tecnologia para fornecer comunicações multimédia interactivas nos dois sentidos (two-
way), telefonia e acesso Internet, tornando-se assim essencial a reserva de frequências
muito mais altas[73]. Assim surge o LMDS a 28 e 40 GHz. O surgimento do LMDS
(Local Multipoint Distribution Service) foi consequência da grande procura e da rápida
exaustão das bandas de rádio do sistema MMDS. A idéia central, a distribuição multicanal dos sinais de banda larga, é comum a ambos os sistemas, mas o alcance do LMDS
é menor.
146
3.2.7 LMDS
O LMDS (Local Multipoint Distribution Systems) está a surgir como uma tecnologia de
acesso rádio, capaz de fornecer múltiplos serviços tanto para clientes residenciais (TV,
acesso de Internet, POTS) como para clientes empresariais (linhas alugadas, acesso à
Internet). O LMDS é uma tecnologia de acesso fixo, na qual a mobilidade do terminal
não está incluída. O LMDS é implementado como sendo um sistema de ligação celular
dos utilizadores finais à estação base com uma topologia estrela ou ponto-multiponto. A
configuração do LMDS típico é mostrada naFigura 66 .
A implementação destes sistemas é tipicamente para 2-5 km e as condições de “line-of-
sight” têm de ser estabelecidas para fornecer uma operação viável. Em alguns casos, a
base da hierarquia têm de ser implementada usando os repetidores rádio. A informação
no uplink, cobre tipicamente 1-10 Mbit/s enquanto o downlink cobre 10-50 Mbit/s[70].
Radio
Base
Base
Macro célula
Micro célula
Figura 66 configuração de uma célula LMDS [70]
O sistema LMDS opera na banda de frequência rádio, tanto em 26/28 GHz como em
40/42 GHz. A banda de frequência mais baixa é usada normalmente para soluções de
negócios, principalmente como um substituto das linhas de aluguer. A banda de
frequência mais elevada é pensada para os serviços residenciais, incluindo a TV. Muitos
147
países aplicaram licenças para as frequências rádio LMDS. Tem sido difícil obter uma
frequência de alocação mundial para o LMDS. Existem hoje várias indústrias com
produtos comerciais LMDS, mas estes estão a focar para o mercado de negócios na
banda de frequência 26/28 GHz. Por exemplo em Portugal, foram consideradas bandas
de frequências especificas assim como a reutilização de frequências pelas células da
rede. O LMDS tem claramente potencial para se tornar na tecnologia de acesso de
banda larga tanto para o mercado residencial, mas no momento o custo do equipamento
do LMDS (exemplo: terminal rádio e NT) é demasiado elevado para este propósito.
O LMDS pode-se considerar como uma nova tecnologia e é o primeiro investimento de
grande-escala para a operação comercial que começou em 99 nos EUA e no Canadá. Na
Europa, muitas experiências piloto estão a operar a 26 GHz e a 42 GHz acompanhadas
de grandes discussões técnicas.As características básicas do LMDS são: “sem fios” fixo,
de banda larga, distribuído, multiponto, bidireccional e local. Como já foi dito
anteriormente, o serviço não tem a mobilidade de um celular, é um potencial
concorrente da actual rede fixa. O sistema LMDS apresenta algumas vantagens
económicas comparativamente com os sistemas convencionais:
Baixo custo de implementação
Rapidez na implementação
Sistema facilmente expansível
Custo elevado nos equipamentos do utilizador, mas apenas existe um custo
efectivo com a entrada de novos clientes no sistema
Custo de manutenção relativamente baixo
Utiliza uma frequência mais alta logo, maior largura de banda disponível.
O menor alcance permite maior reutilização das frequências.
As maiores vantagens do LMDS residem basicamente na velocidade de implantação da
rede e no menor custo para a instalação de acessos. Um estudo comparativo da Winstar
[73], estima que o investimento necessário para se ligar um edifício com LMDS, nos
EUA, é 5 vezes menor que o mesmo investimento realizado usando fibras ópticas.
148
Outro ponto positivo do LMDS é em relação os investimentos em infra-estrutura. Nos
sistemas de telecomunicações tradicionais, a infra-estrutura consome a maior parte dos
investimentos. No LMDS ocorre uma mudança, a maior parte dos investimentos estão
nos equipamentos a serem instalados no cliente. Isto significa que o operador, só irá
fazer o investimento, quando cliente contratar o serviço.
A arquitectura do sistema LMDS, de uma forma simplificada pode ser dividida em 4
elementos chave: Centro de Operações, estação base, sistema de fibras e estação do
utilizador, como ilustra a figura seguinte:
A
B
C
LEX
ODF
L
M
LMDS D
S
HE m
od
EO
D
OE
NT
EO
UNI
100bT
TV
LMDS Centro
de Operação
Estação do Utilizador
LMDS Estação base
> 1 km
< 4 km
Figura 67 Arquitectura LMDS [72]
A- Centro de Operações – Contêm a gestão da rede
B- Estação Base – onde ocorre a conversão e acoplamento do sistema sem fios para
o sistema de fibras. O sistema de comutação pode ser local, optimizando desta
forma a comunicação entre utilizadores da mesma base, não sendo necessária a
ligação com sistema de fibra. As tecnologias de acesso mais utilizadas são o
FDMA e TDMA.
C- Siste,a de Fibra – é utilizado para fazer a ligação com o sistema “sem fios”.
D- Estação do utilizador – geralmente um grupo de utilizadores irá compartilhar a
mesma estação base.
A arquitectura de implementação dos links LMDS e a sua capacidade, é dimensionada
considerando as tecnologias de acesso e tipos de modulação. Em geral a arquitectura
muda com os diferentes tipos de estratégia.
149
3.2.8 DECT
O DECT – Digital Cordless Telecomunicacions, conforme actualmente se designa é
uma tecnologia extremamente flexível e eficiente para aplicações residenciais (telefones
sem fio), redes locais sem fios, ou até como extensão de serviços de redes celulares ou
de redes fixas (ponto de acesso com telefones digitais sem fios) pois foi desenvolvida
para o mesmo tipo de aplicações da RDIS (ISDN ), com qualidade de voz exelente (32
Kbit/s) e grande disponibilidade de largura de banda. Para além disso, não requer
planeamento de rádio frequência, (o DECT atribui as frequências de canal de forma
dinâmica), funciona na banda de espectro radioeléctrico de utilização livre entre 1.88
GHz e 1.9 GHz, permite o “handover” não apenas entre as estações base, como também
na própria estação base, mudando de frequência/”time slot”.
Como as especificações do DECT não descrevem a sua infra-estrutura, pode ser usado
para aceder a diferentes tipos de sistemas e aplicações, um exemplo é o caso de sistemas
terminais mistos DECT/GSM, DECT/RDIS e DECT/POTS etc.
Em Portugal o DECT não foi adoptado para o FWA, devido essencialmente à pequena
dimensão das células (no máximo até 5 Km e em boas condições de propagação) e
também à sua susceptibilidade à interferência entre símbolos em caso de multi-percurso
de sinal reduzindo o raio celular, em ambiente urbano , para valores abaixo dos 300m, o
que não é muito atractivo para operadores de rede fixa. No entanto, a utilização de
antenas direccionais permite aumentar consideravelmente o alcance , sendo este
limitado apenas pela potência.
O DECT opera na banda 1.88 –1.9 GHz. Cada canal tem 1.728 GHz de largura de
banda, transportando um débito de 1.152 Mbps. Os canais obedecem a um espaçamento
de 2 MHz entre si. A base tem como função escolher o canal a utilizar mais adequado,
opôs “ouvir” o meio, o que permite evitar o planeamento de frequências. Dado o débito
ser bastante inferior à largura de banda do canal, as interferências entre canais
adjacentes é mínima, sendo possível bases próximas utilizarem canais adjacentes.
O DECT transmite utilizando TDMA/TDD (Time Division Multiple Acess/ Time
Division Duplex), sendo cada canal dividido em em 24 time slots. Normalmente são
150
atribuídos 12 canais de uplink e 12 canais de downlink. A utilização do mesmo canal
nos dois sentidos simplifica o uso de diversidade de antenas (a base transmite pela
antena em que recebe o sinal mais forte).
151
Capitulo 4
A
As tecnologias das telecomunicações Móveis
massificação das telecomunicações móveis é um dos grandes
acontecimentos a que estamos a assistir nos últimos anos. As
implicações daí resultantes são de extrema importância para o
desenvolvimento das sociedades modernas. A rápida evolução dos sistemas de
comunicações móveis tem permitido que estes respondam cada vez mais eficazmente às
necessidades dos seus utilizadores, e isto com preços de utilização mais baixos, o que
leva a uma maior apetência pelos mesmos, contribuindo para uma rápida generalização
da sua utilização, e permitindo que cada pessoa, e não cada casa, possa vir a possuir um
terminal móvel.
Os sistemas telefónicos fixos só permitem contactar com alguém que se encontre num
local, definido previamente, onde exista um terminal fixo ligado fisicamente a uma
rede.
Por seu lado, os sistemas telefónicos móveis permitem o acesso a qualquer dos seus
utilizadores, onde quer que ele se encontre no interior da área abrangida pela cobertura
rádio do sistema.
As telecomunicações móveis não sendo uma tecnologia recente, é uma tecnologia que
se encontra em permanente e rápida evolução. Até meados da década 80, os terminais
móveis, para além de serem montados em veículos, criando um conceito de “mobilidade
condicionada”o seu preço era exorbitante comparando com os preços praticados nos
nossos dias. A introdução da tecnologia analógica celular no início dos anos 80,
permitiu um grande avanço nos sistemas de comunicações móveis. A partir do início da
presente década, a introdução da tecnologia celular digital tem tido como consequência
152
Tecnologias das Comunicações Móveis
um aumento extraordinário do número de utilizadores, a evolução visa o sentido da
massificação dos sistemas móveis .
O sistemas europeu GSM assim como o DCS 1800 são os sistemas europeus, entre
outros a nível mundial, que têm contribuído para essa evolução, mais visível nos anos
90.
O sistema pan-europeu GSM foi desenvolvido durante os anos 80 e entrou em
funcionamento, em vários países europeus, em 1992.
Este sistema foi desenvolvido pelos maiores operadores de telecomunicações e
fabricantes europeus integrados em comités de estandardização. A razão do seu grande
sucesso deve-se, precisamente, ao trabalho prévio destes comités, na produção de
especificações técnicas necessárias à estandardização do sistema, e à apetência dos
utilizadores para o conceito de mobilidade.
4.1.
Origem dos sistemas celulares
O conceito celular foi introduzido pelo Bell System e estudado em várias partes do
mundo nos anos 70. Segundo este conceito, à área coberta por cada estação fixa
emissora/receptora dá-se o nome de célula. As diferentes áreas geográficas (células),
correspondentes às áreas de cobertura das várias estações fixas sobrepõem-se e
constituem a área de cobertura global da rede.
Os objectivos estabelecidos para um sistema deste tipo foram: Grande capacidade de
utilizadores, utilização eficiente do espectro, compatibilidade a nível nacional, ampla
cobertura, adaptabilidade à densidade de tráfego, serviço para veículos e estações
portáteis, providenciar telefonia básica e serviços especiais, incluindo envio de
mensagens,qualidade de serviço telefônico, preço acessível para o utilizador.
Preço
Qualidade
Capacidade de Elevado Número de Clientes
Compatibilidade
Serviços
Eficiente Utilização do espectro
Elevada Cobertura
Adaptação ao Trafego
Figura 68 Principais objectivos estabelecidos nos primórdios dos sistemas celulares
Todos os sistemas celulares da primeira geração se baseiam na transmissão analógica do
sinal de voz e na modulação de frequência. Usam bandas de frequência em torno dos
450 MHz e dos 900MHz. A sua cobertura é a nível nacional e a capacidade atinge
algumas centenas de milhares de utilizadores. A maior taxa de penetração destes
sistemas verificou-se nessa data nos países nórdicos, concretamente na Suécia e
Noruega, que em 1991 atingia os 6%. Como termo de comparação é de referir que a
taxa de penetração em França era, na mesma altura, um décimo desta, ou seja, 0,6%.
O equipamento móvel evoluiu rapidamente nos últimos anos da década de 80.
Inicialmente, tal como já foi referido, apenas existia equipamento móvel para ser
montado em veículos. Em meados da década 80 aparece o primeiro equipamento
portátil, pesando alguns quilogramas e com uma autonomia de poucas horas. O
equipamento manual surge por volta de 1988, embora ainda não suficientemente
pequeno para caber num bolso, mas apropriado para ser transportado numa sacola. Em
1990 o terminal móvel mais pequeno pesava menos de 400 g e já cabia num bolso.
Actualmente já existem telefones de mão que pesam menos de 100 g.
Paralelamente a esta diminuição do tamanho os preços têm vindo a decrescer
rapidamente o que torna os telefones moveis acessíveis a um número cada vez maior de
154
pessoas, contribuindo para a sua maximização, e massificação como é o caso do nosso
pequeno Portugal.
Preço
Qualidade
Maior Capacidade
Diminuição da possibilidade de interferência
Controlo e Sinalização Digitais
Melhoria da Técnica de Acesso Multiplo
Gestão de um Elevado Número de Células
Figura 69 Vantagens dos sistemas celulares da primeira geração
As vantagens destes sistemas celulares em relação aos anteriores:
Maior capacidade
Técnica celular
Reutilização da frequência
Diminuição da possibilidade de interferência
Baixa potência de emissão nas estações fixas
Controlo automático do nível de potência nas estações moveis
Controlo e sinalização digitais
Aumento da eficiência de utilização dos canais (canais dedicados ao
estabelecimento de chamadas)
155
Maior fiabilidade no estabelecimento e controlo de chamadas
Melhoria da técnica de acesso múltiplo de canais na unidade móvel Sintetizador
de frequências
Tamanho mais reduzido e custos mais baixos
Acesso múltiplo a um elevado número de canais (600 a 1000)
Meios adequados de gestão de um elevado número de células (Centrais digitais
com programa armazenado)
Manutenção das chamadas quando da deslocação para células adjacentes
(handover)
Utilização dos serviços em qualquer local abrangido pela área de
cobertura rádio de redes do mesmo tipo, desde que haja acordos entre as
administrações das redes envolvidas (roaming )
Serviços especiais (marcação abreviada, barramento de chamadas, etc.)
4.1.1 Os Comités Técnicos GSM e SMG
O CEPT criou, em 1982, o grupo de standardização GSM, com a tarefa de especificar
um sistema comum de radiocomunicações para a Europa, à frequência de 900 MHz.
Em 1990, a pedido do Reino Unido, este grupo de trabalho foi também responsabilizado
pela especificação de uma versão do GSM adaptada à frequência de 1800 MHz, com
uma largura de banda de 2 × 75 MHz. Esta variante, o DCS 1800 (Digital Cellular
System 1800) permite atingir capacidades mais elevadas em áreas urbanas, tal como as
que se prevêem para as redes de comunicações pessoais (PCN - Personal
Communication Network), referentes aos sistemas de 3ª geração.
Os dois primeiros anos de funcionamento do grupo GSM foram dedicados à discussão
dos princípios fundamentais. Em 1984 foram criados 3 subgrupos de trabalho dentro
156
deste grupo: WP1 para a definição dos serviços;WP2 para a especificação da
transmissão rádio, assunto que se manteve dominante até 1987;WP3 para todos os
outros aspectos, isto é, principalmente a arquitectura da rede, a especificação dos
protocolos de sinalização e das interfaces abertas entre as diferentes entidades da rede.
Um quarto grupo (WP4) foi criado mais tarde, para tratar especificamente da
implementação dos serviços.
Em princípios de 1986 foi criado um núcleo permanente (PN - Permanent Nucleus),
sediado em Paris, com o objectivo de coordenar o trabalho entre estes subgrupos e gerir
a edição e a actualização das recomendações por eles produzidas.
Quando o ETSI (European Telecommunications Standard Institute) foi criado, em 1988,
passou a integrar o grupo GSM. Contrariamente ao CEPT, que congrega apenas as
administrações das PTTs europeias, o ETSI inclui membros das indústrias, grupos de
utilizadores assim como operadoras.
Por uma questão de simplificação, o grupo de Marketing & Planning do MoU, atribuiu,
em 1989, uma nova designação ao acrónimo GSM, passando o mesmo a significar
Global System for Mobile communication.
As recomendações GSM antes de se tornarem ETS (European Telecommunications
Standards) são designadas por GSM TS (GSM Technical Specifications).
Após a integração no ETSI os subgrupos acima referidos passaram a constituir
subcomités técnicos (STCs - Sub Technical Committes / GSM1, GSM2, GSM3 e
GSM4), e o grupo GSM tornou-se num comité técnico (Technical Committee). O
núcleo permanente (PN) tornou-se no PT 12 (Project Team nº12) do ETSI.
Em fins de 1991 as actividades concernentes à geração das comunicações móveis pós- GSM foram, também, atribuídas ao Comité Técnico GSM, o qual passou a designar-se
por SMG (Special Mobile Group), com os Subcomités Técnicos SMG1 a SMG4,
correspondentes aos anteriores GSM1 a GSM4, e o SMG5, dedicado à geração pósGSM, ou seja, ao sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), na
banda dos 1,9 a 2,1 GHz.
157
Um outro subcomité foi criado, em 1992, o SMG6 para as áreas de operação e
manutenção.
4.1.2 Objectivos principais do GSM
Inicialmente este sistema foi concebido para proporcionar uma maior capacidade,
segurança, clareza e aumentar a variedade e quantidade de serviços do que era possível
com a tecnologia analógica.
Contudo, um dos principais objectivos era o de criar um sistema único que permitisse o
roaming dos utilizadores ao nível da Europa. Desta forma, o mesmo terminal móvel
podia efectuar ou receber chamadas independentemente da sua posição geográfica,
desde que dentro da área internacional coberta pelo sistema.
Este roaming tornou-se extensível a todos os países europeus, que foram adoptando o
sistema.
Os requisitos básicos do sistema foram definidos em 1982 e revistos em 1985, sendo
reproduzidos em seguida: SERVIÇOS.
4.2
GSM – Global System for Móbile Communications
Em Portugal, a rede digital com a norma GSM entrou em funcionamento em 1992,
estando a operar até aos dias de hoje.
A primeira norma europeia GSM usava a banda de frequências centrada nos 900 MHz,
enquanto que nos Estados Unidos da América a frequência central era a dos 1900 MHz.
Entretanto, algumas empresas decidiram começar a operar na banda dos 1800 MHz.
Muito embora este facto parecesse um revés na questão da uniformização, a indústria
reagiu bem, de tal modo que actualmente a frequência dos 1800 MHz é parte integrante
nos telemóveis ditos de “dual band”.
158
4.2.1 Conceitos Celulares
As limitações impostas pela mobilidade permitida aos utilizadores de terminais móveis
tem um grande impacto nos mesmos. Actualmente a tendência na construção de um
terminal móvel denota uma diminuição das dimensões e uma significativa redução do
peso, atendendo a significativa evolução das baterias utilizadas no mesmo, principal
responsável pela elevada dimensão dos terminais da 1a Geração.
Existe uma
proporcionalidade inversa entre o tamanho e transporte, quando esta relação se
maximiza o manuseamento do mesmo aumenta significativamente. No entanto, tal
configuração implica uma bateria de pouca capacidade, o que é um factor importante na
duração razoável para operação do móvel. Outros aspectos importantes da mobilidade
dizem respeito à rede, incluindo a necessidade de localizar os utilizadores, a habilidade
para seguir os seus movimentos e a capacidade de monitorar a sua acessibilidade. Outra
característica também importante dos terminais móveis é a sua performance em
ambientes ruidosos, como sendo as avenidas de uma cidade ou até mesmo o interior de
uma unidade fabril com um ruído ensurdecedor bem como a tranqüilidade de uma zona
rural em que os terminais têm que ser eficientes e demonstrar flexibilidade em relação
ao meio em que são utilizados. .
Os terminais fixos que contém os transmissores e receptores são conhecidos por
estações base (BS). considerando a potência emitida como limitada, a gama dos sinais
também vai ser limitada, logo para cobrir uma grande área é necessário um número
substancial de estações base. No entanto, dada a pouca potência transmitida na área de
cobertura, é possível reutilizar a mesma frequência em zonas suficientemente separadas
sem sofrer de interferência entre canais.
Esta reutilização da frequência é um conceito fundamental na telefonia pública por
rádio já que o espectro electromagnético é um recurso escasso e este tipo de
“reciclagem” optimiza o seu uso.
Numa rede, a célula é o elemento básico usado na arquitectura duma zona que usa um
grupo de frequências. Para usar qualquer uma destas frequências iguais em duas células
diferentes, C1 e C2, tal deve ser arranjado para que estas estejam afastadas no mínimo
por outras duas células, de maneira a limitar a interferência entre canais.
159
Como foi referido anteriormente, os sistemas celulares são baseados num grande
número de BTS ( Base Transciever Station ), geralmente referidas como Base Stations,
espalhadas numa área de cobertura. Cada uma das base stations cobre uma zona
geográfica. Embora as células sejam bastante irregulares, na realidade, são vulgarmente
representadas por hexágonos, como na figura seguinte. Isto, torna possível modelar uma
estrutura celular, preenchendo uma área com uma figura geométrica única. A cada
célula é atribuído um número variável de portadoras, onde cada portadora representa na
realidade um transciever individual na base station, normalmente chamado TRX
(Transmiter Receiver ). Por sua vez, cada portadora, está dividida em oito timeslots cada
um dos quais é usado como link entre o terminal móvel e a BS.
Figura 70 Estrutura celular hexagonal com reutilização de frequência
Em geral, e em especial nas zonas urbanas, as estações base estão localizadas na
intersecção de três células de forma a optimizar o seu número.
A liberdade dos utilizadores se moverem impõe os seguintes requisitos:
Localização dos utilizadores na rede.
Monitorização do seu movimento na rede.
Manutenção da ligação entre o cliente e a rede quando o primeiro muda de
célula.
160
Quando a rede se apercebe que o cliente que está a efectuar uma chamada na periferia
de duas células, ele transfere a chamada entre as duas células de maneira a perturbar o
mínimo da ligação que for possível. Esta transferência intercelular, conhecida por
handover, é tecnicamente muito complexo.
O handover é o processo de comutação duma chamada activa dum canal físico para
outro. Existem duas formas de handover:
Handover intracelular, que é a transferência duma chamada dum canal físico
numa célula noutro canal físico da mesma célula.
Handover intercelular, em que há transferência da chamada entre duas células.
4.2.2 Reutilização de frequências
A escassez de espectro inerente às bandas de frequências do GSM, limita o número de
ligações simultâneas disponíveis na mesma célula. No entanto, a reutilização das bandas
de frequência atribuídas a cada célula, modera as restrições quanto aos recursos rádio.
Isto significa que, a banda de frequências utilizada numa dada célula é reutilizada a
algumas células dali em várias direcções, mas a uma distância suficiente para que a
inevitável interferência entre canais com a mesma banda de frequência, caia para níveis
aceitáveis. O conceito de reutilização de frequências, é o factor chave para atingir maior
capacidade em redes rádio. Para tirar vantagem do conceito, os operadores de redes
móveis devem decidir sobre o factor de reutilização de frequências a incorporar no seu
sistema celular. Este factor de reutilização, irá depender da morfologia e do tráfego, na
hora de maior utilização na área coberta pela célula.
Por exemplo, se forem disponibilizadas a um operador de rede móvel, N portadoras e
cada banda de frequências for utilizada a cada 9 células ( isto é, factor de frequência de
9 ), então a alocação de espectro permite N/9 portadoras simultâneas em cada célula.
Um factor de frequência menor, iria aumentar proporcionalmente o número de
portadoras disponíveis em cada célula, mas por outro lado isto iria aumentar a
interferência entre canais.
161
GSM 900
GSM 1800
890-915 Mhz 1710-1785 Mhz
Banda de Frequência
935-960 Mhz 1805-1880 Mhz
Limite de Espaçamento
25 Mhz
75 Mhz
Espaçamento Duplo
45 Mhz
95 Mhz
Espaçamento da Portadora
200 Khz
200 Khz
Portadora
124
374
Timeslots por Portadora
8
8
Acesso Multiplo
TDMA/FDMA TDMA/CDMA
Banda Tipica da Célula
<300m-35Km <100-15 Km
Potencia do terminal
0.8 e 8 W
0.25 e 1 W
Tabela 8 Características Principais do standard GSM
4.2.3 Ajuste do Tamanho da Célula
Um parâmetro importante no planeamento de uma rede de acesso rádio, é o tamanho da
célula. Um sistema, pode ser adaptado de modo a suportar uma maior densidade de
utilizadores, reduzindo o tamanho das células. Quando percebemos que uma estrutura
celular já não consegue suportar o tráfego existente, células com alta densidade de
tráfego podem ser reduzidas em tamanho através do processo de cell-splitting e
adicionando novas BS.
A capacidade total do sistema, aumenta com a redução do tamanho das células. Se no
princípio, o GSM era suposto servir células com diâmetros na ordem de Kms ou
dezenas de Kms, actualmente o tráfego existente exige células mais pequenas, no
entanto, o tamanho das células não pode ser reduzido indefinidamente pelo aumento dos
custos e com o aumento da mobilidade dos utilizadores, quanto menores as células
maior o número de handovers, o que implica maior tráfego de sinalização o que em caso
extremo se torna impraticável.
4.2.4 Melhoramentos na Eficiência do Espectro GSM
O número de células que cobrem determinada área com uma determinada densidade de
tráfego, sendo a capacidade do sistema, determinada directamente pelo factor de
reutilização e o número total de canais de tráfego ( timeslots ) que o operador dispõe.
Estes dois factores estão agrupados naquilo a que se chama a eficiência de espectro do
sistema. O número de canais versus a interferência entre canais com a mesma banda de
frequência, é um compromisso importante para os operadores.. Isto deve-se ao facto de
que a interferência entre canais aumenta a quantidade de retransmições e diminui o
desempenho, que por sua vez reduz a tendência de ter mais canais com tráfego.
Contudo, o sistema GSM utiliza sistemas sofisticados com o objectivo de melhorar a
eficiência de espectro, e por conseguinte reduzir a interferência entre canais. Em
primeiro lugar, devido ao terminal e à BS estarem perto do solo, é comum que
obstáculos se interponham entre ambos. Acrescentando ainda as reflexões devido a
edifícios que causam multipath e fading na onda propagada. A combinação destes dois
factores de interferência, faz com que o sinal recebido varie significativamente com o
movimento do utilizador. Para combater este efeito indesejado, métodos de diversidade
são introduzidos na interface rádio.
Alguns outros melhoramentos técnicos foram concebidos durante a concepção original
do sistema GSM. Estes, aumentam a complexidade do sistema, mas são compensado
pelas vantagens de diminuir a interferência entre canais permitindo aumentar a
capacidade do sistema:
O controle de potência transmitida no link rádio tenta minimizar a potência
transmitida pelos terminais e pelas BS, mantendo a qualidade de transmissão
acima de determinado patamar. Na prática isto significa que, a potência
transmitida diminui com o aumento da qualidade do sinal. Isto poupa a bateria
dos terminais e reduz o nível de interferência com outros canais de comunicação
estabelecidos.
163
Transmissão descontínua ( DTX ) permite a supressão da potência transmitida
sempre que possível. Isto poupa a bateria dos terminais e reduz o nível de
interferência com outros canais de comunicação estabelecidos. No caso de voz,
um detector de actividade de voz (VAD Voice Activity Detector ) reduz para
metade a potência de transmissão do terminal quando não detecta mais do que
ruído de fundo.
Handover assistido pelo móvel possibilita transferencia entre células adjacentes,
possibilitando algoritmos de handover eficientes. Isto visa o minimização da
interferência gerada pela chamada, enquanto mantém a qualidade da transmissão
acima de determinado nível.
4.2.5 Técnicas de Multiplexagem no Sistema GSM
O sistema GSM envolve o conceito de múltiplo acesso, definindo como os utilizadores
partilham os recursos rádio. De facto, o GSM é uma mistura de duas técnicas de acesso
múltiplo, Frequency Divison Multiple Access ( FDMA ) e Time Division Multiple
Access
( TDMA ). Isto implica que cada portadora é dividida na frequência, e esta
dividida no tempo. O Frequency Hopping é baseado na técnica de múltiplo acesso,
melhorando significativamente a eficiência espectral. Basicamente, são transmitidos
blocos rádio em bursts no domínio tempo-frequência de acordo com um padrão de
hopping. Uma vez que as frequências têm diferentes desvanecimentos, pequenos bursts
de dados espalhados na frequência virá a ter melhor eficiência. Outra vantagem no
frequency hopping é, conseguir reduzir a interferência de canal adjacente. Isto é devido
ao facto de que células adjacentes que reutilizem a mesma frequência, do ponto de vista
estatístico, interferem menos se forem espalhadas de modo aleatório em torno da banda
da portadora disponível. Por outras palavras, células que usem a mesma banda de
frequência, interferem menos se as sequências de hopping dentro das bandas for
diferente.
164
Uma técnica de partilha do meio de transporte, é a multiplexagem. Atribuindo aos
vários utilizadores uma partição fixa do recurso, de acordo com uma sequência
constante. Com o objectivo de optimizar o uso da frequência e fornecer o máximo
número de canais de transmissão, o standard GSM foi desenvolvido com base em duas
das técnicas mais comuns de multiplexagem, usando em simultâneo: TDMA (Time
Division Multiple Access) e FDMA (Frequency Division Multiple Access).
4.2.5.1
TDMA
No acesso múltiplo por divisão de tempo –TDMA – o tempo é o recurso partilhado. A
trama é uma sequência de intervalos de tempo constante, que forma a unidade básica de
transmissão. Assim, divide-se uma única portadora sincronizada em intervalos de
tempo. Múltiplos da trama básica podem ser agregados formando multi-tramas. Uma
trama é composta por um determinado número de intervalos de tempo, conhecidos
como time slots. O GSM divide a trama em oito slots, como se pode ver na figura
seguinte [14].
0
1
2
3
4
5
6
7
Figura 71 Estrutura de uma Trama TDMA com 8 slots temporais
O esquema de acesso múltiplo TDMA, pode ser observado através da figura seguinte:
165
Código
Canal N
Canal 3
Canal 2
Frequência
Canal 1
Tempo
Figura 72 Acesso múltiplo por divisão no tempo (TDMA) [13]
Efectivamente, existe uma correspondência entre o slot e o canal de comunicação:.
Slot
Slot
Slot
Slot
Slot
Slot
Slot
Temporal
Temporal
Temporal
Temporal
Temporal
Temporal
Temporal
7
6
5
4
3
2
1
Slot Temporal 0
Canal
Canal
Canal
Canal
Canal
Canal
Canal
de
de
de
de
de
de
de
Comunicação
Comunicação
Comunicação
Comunicação
Comunicação
Comunicação
Comunicação
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
Nº
7
6
5
4
3
2
1
Canal de Comunicação Nº 0
Tabela 9 Relação entre os slots temporais e canais de comunicação
De uma forma genérica podemos dizer que as principais características do TDMA são
[12]:
Utilização de uma única portadora para vários utilizadores. Cada utilizador, usa
os slots de tempo não sobrepostos. O numero de slots de tempo por trama é
dependente da largura de banda disponível e das técnicas de modulação
utilizadas
A transmissão de dados não é continua, ocorrendo em bursts, resultando num
baixo cconsumo de energia.
166
Sequências de overhead extensas A utilização do método de transmissão em
rajada obriga à existência de procedimentos de sincronização nos receptores.
Utilização de diferentes slots de tempo para transmissão e recepção, deixando de
ser necessário duplexers.
A equalização adaptativa é normalmente necessária neste tipo de sistemas
atendendo as elevadas taxas de transmissão.
Facilidade de introdução de novos serviços, já que como cada portadora é
dividida em slots, a introdução de serviços com requisitos de largura de banda
distintos é facilitada pois pode-se agrupar várias ranhuras para aumentar a
capacidade.
Devido a transmissões não-contínuas no TDMA, o processo de handover é mais
simplicista, porque permite a procura por parte da unidade móvel de melhores canais na
estação base onde se encontra ou noutras, sem que o utilizador tenha a percepção. No
entanto, o número de canais que podem ser simultaneamente suportados no TDMA,
pode ser calculado utilizando a seguinte formula:
N=
m * ( Bt − 2 Bguarda )
Bcanal
em que
N – Número de canais suportados em simultâneo
Bt – Largura de Banda Total
Bcanal – Largura de Banda por Canal
Bguarda – Largura de Banda de Guarda
167
4.2.5.2 FDMA
A aplicação da técnica de Acesso Múltiplo por Divisão de Frequência, mais conhecida
por FDMA (Frequency Division Multiple Access), é, provavelmente, o processo mais
fácil de implementar um sistema rádio capaz de suportar uma grande capacidade de
tráfego e disponibilizar comunicações utilizador-a-utilizador. Historicamente, esta
técnica foi a primeira solução para o problema da partilha da parcela finita de espectro
rádio disponível pelos diversos utilizadores que, normalmente, são em grande número
quando comparados com o número de canais disponíveis.
Canal N-1
Canal N
Canal 3
Canal 4
Canal 1
Canal 2
Código
Frequência
Tempo
Figura 73 Acesso múltiplo por divisão na frequência (FDMA)
Esta técnica consiste em dividir o espectro em pequenos intervalos de frequência,
correspondendo a cada parcela um canal independente. O acesso múltiplo por divisão da
frequência (FDMA) partilha as bandas de frequência disponíveis em 124 sub-bandas
para cada direcção da transmissão. Cada uma destas sub-bandas constitui um canal de
comunicação rádio separado. O canal é identificado pela frequência central da banda – a
portadora.
168
As principais características desta técnica de acesso são: [10] [11]
Frequency agility. Os terminais podem sintonizar automaticamente qualquer
uma das portadoras, seguindo as instruções do controlador rádio;
Transmissão contínua. Durante o processo de comunicação os terminais estão
sempre a transmitir;
Transmissão e recepção simultânea. Em comunicações de voz os terminais têm
que simultaneamente transmitir e receber, o que implica a utilização de circuitos
duplexers tanto nos terminais como nas estações base;
Transmissão em banda estreita. Para um dado nível de eficiência espectral, esta
técnica é a que apresenta uma largura de banda de canal mais estreita. Contudo,
esta característica tem algumas implicações a nível de interferência co-canal e
do desvanecimento selectivo em frequência por multi-caminho, tornando os
sistemas FDMA mais susceptíveis a estes fenómenos;
Sequências de overhead curtas ou inexistentes. Sendo de transmissão contínua,
os sistemas digitais baseados em FDMA não necessitam de transmitir
sequências de sincronização;
Processo de Hand-off complexo. Devido a utilizar o modo de transmissão
contínua, o processo de hand-off em sistemas FDMA é bastante complexo de
efectuar sem interromper a comunicação. Embora esta interrupção possa ser
tolerável para comunicações de voz, ela é quase sempre fatal em comunicações
de dados.
Os sistemas celulares analógicos (sistemas celulares da 1º geração) são um bom
exemplo de aplicação desta técnica. Embora esta possa ser, também, aplicada em
sistemas celulares digitais (sistemas celulares da 2º geração), tendo a sua utilização sido
defendida por diversos fabricantes norte americanos, a técnica de Acesso Múltiplo por
Divisão de Tempo é, como se verá a seguir, a que mais se adequa a este tipo de sistemas
rádio[13].
169
4.2.5.3 Diferenças entre TDMA e FDMA
No GSM a separação entre canais de frequência é de 200 KHz. Isto significa que do
ponto de vista de eficiência de espectro rádio, oito canais em GSM utilizando TDMA é
semelhante à utilização de 8 canais de frequência em FDMA. A grande vantagem da
utilização do TDMA é ao nível do planeamento de frequência, requerendo este sistema
um planeamento especial, mas que é vantajoso em relação ao FDMA.
TDMA
FDMA
Frequência 1
Frequência 2
0
1
2
3
4
5
6
7
Frequência 1
BTS
BTS
Figura 74 Diferença entre o TDMA e o FDMA
170
4.2.5.4 CDMA
O acesso múltiplo por divisão de código – CDMA – é uma técnica de transmissão
digital em que todos os canais usam toda a largura de banda ao mesmo tempo. Os
algoritmos de codificação geram códigos com uma probabilidade de serem detectados e
interceptados muito baixa.
Esta técnica permite, embora de modo controlado, que as diferentes transmissões
interfiram entre si. O princípio de funcionamento desta técnica pressupõe que a
informação a transmitir é previamente codificada com uma sequência de código pseudoaleatória. Cada utilizador tem a sua própria “chave-código”, que é ortogonal a todas as
outras existentes. A recepção/descodificação de uma transmissão específica é feita
através duma correlação temporal onde todas as outras transmissões surgem como
ruído.A figura seguinte ilustra o conceito do CDMA.
Código
C a nal 1
C a nal 2
Frequência
C a nal 3
Tempo
C a nal N
Figura 75 Acesso múltiplo por divisão no código (CDMA)
As características mais significativas desta técnica, resultando em vantagens e
desvantagens, são: [11] [10] [9]
171
Capacidade de tráfego praticamente ilimitada. O patamar de ruído aumenta
linearmente com o número de utilizadores, pelo que não existe um limite
absoluto para o número de utilizadores. No entanto, o desempenho do sistema
degrada-se gradualmente à medida que o número destes aumenta, pelo que o
número de utilizadores depende, fortemente, da sensibilidade dos receptores
(relação sinal-ruído);
Reduzido desvanecimento por multi-caminhos. Este efeito é substancialmente
reduzido devido ao facto de a transmissão ser efectuada por espalhamento em
frequência, isto é, a transmissão ocupa todo o espectro disponível;
Canais de alto débito. Os sistemas CDMA disponibilizam, normalmente, canais
de grande largura de banda;
Processo de hand-off simples. Uma vez que o CDMA utiliza células co-canal,
permitindo a existência de diversidade espacial, o processo de hand-off é
efectuado de forma eficiente e imperceptível para os utilizadores;
Efeitos de auto interferência. Os efeitos de auto interferência surgem pelo facto
de as sequências de código dos diversos utilizadores serem apenas
aproximadamente ortogonais;
Efeito “próximo-longe” (near-far effect). Este efeito ocorre quando dois
utilizadores fisicamente próximos, mas em células diferentes, estão a transmitir
com níveis de potência substancialmente diferentes, provocando uma repentina
"escalada" dos níveis de potência emitidos por esses terminais e criando algumas
dificuldades ao nível dos handovers. Esta situação ocorre, apenas, em sistemas
com estruturas hierárquicas de células, isto é, que tenham, sobre a mesma área,
células com diferentes dimensões de modo a servir utilizadores com diferentes
requisitos de mobilidade.
172
Vantagens
Desvantagens
Não há um plano para reutilização
de frequência.
O número de canais é maior.
Prote cção contra desvanecimento
A potência da transmissão deve ser
controlada de forma muito rígida.
do sinal.
Melhor protecção contra
inte rfe rências.
Utilização óptima da largura de
Os outros canais são fontes de
ruído.
banda.
Confidencialidade da comunicação.
Figura 76 Vantagens e desvantagens do CDMA
Os métodos para implementar esta técnica são complexos e diversos, podendo ser
implementados de diversas formas. Os métodos mais utilizados, são os seguintes:
FH-SS – Frequency Hopping Spread Spectrum
DS-SS – Direct Sequence Spread Spectrum
THSS - (time hopping spread spectrum) *
Híbrido - DS/TH-SS
4.2.5.4.1
* Menos utilizados
Frequency Hopping Spread Spectrum
Neste método, todo o espectro de frequência disponível é dividido num grande número
de portadoras à semelhança do que acontece na técnica FDMA. No entanto, em vez de
173
cada uma destas portadoras ser associada a um determinado utilizador no momento em
que este pretende efectuar uma transmissão, estas são percorridas com base numa
sequência célere de “saltos”.
Assim, cada transmissão segue uma sequência única de “saltos” determinada por
códigos aproximadamente ortogonais que minimizam a probabilidade de transmissões
simultâneas acontecerem no mesmo período de tempo e sobre a mesma portadora
CÓDIGO
TX1
FREQUÊNCIA
F6
TX2
F5
F4
F3
F2
F1
COLISÃO
F0
T0
T1
T2
T3
T4
T5
T6
TEMPO
Figura 77 Frequency Hopping Spread Spectrum
É de realçar que este método não garante a inexistência de colisões entre transmissões,
ou seja, estas sequências de código apenas permitem limitar os níveis de interferência
mútua para valores determináveis.
4.2.5.4.2
Direct Sequence Spread Spectrum
Este método consiste em multiplicar o sinal base, aquele que transporta a informação a
transmitir, por um sinal digital de frequência bastante mais elevada e com grande
174
largura de banda (Error! Reference source not found.). Este sinal é, normalmente,
designado por spreading signal e transporta um código ortogonal único que, pelas suas
características, é normalmente designado por sequência de pseudo-ruído.
INFORMAÇÃO
A TRANSMITIR
SEQUÊNCIA
DE
PSEUDO-RUÍDO
INFORMAÇÃO
CODIFICADA
Figura 78 Direct Sequence Spread Spectrum
Após este processo de combinação, o sinal a transmitir assemelha-se muito a ruído,
transportando, no entanto, toda a informação de uma comunicação.
175
4.2.6 Princípios Gerais de uma Arquitectura de Rede
BSS
BTS
NSS
VLR
HLR
Outros
MSCs
MS
BSC
BTS
MSC
EIR
AUC
PSTN/
ISDN
Figura 79 Esquema preliminar de uma rede GSM
O terminal do cliente, conhecido como estação móvel – MS (Mobile Station), contêm
um cartão SIM, o qual é utilizado para identificar o utilizador dentro da rede. O SIM
confere mobilidade pessoal ao utilizador do cartão, permitindo-lhe aceder aos serviços
da rede independentemente do terminal a utilizar. Cada terminal é identificado
individualmente, através do International Móbile Subscriber Identity (IMEI),
independente do cartão SIM.
A estação base, que integra receptor e emissor rádio, é também conhecida por BTS
Base Transceiver Station, e liga as estações móveis à infra-estrutura fixa da rede.
O BSC, Base Station Controller, que controla um grupo de estações base,isto é, gere os
recursos de radio de uma ou mais BTS. Entre as suas funções incluem-se o Handoff,
que ocorre quando o utilizador se desloca de uma célula para a outra , permitindo que a
ligação se mantenha, o estabelecimentos dos canais etc... Estabelece a ligação entre o
terminal e o MSC – Móbile Switch Center..O conjunto formado pelo BTS e BSC,
176
designa-se Sub-Sistema Estação Base - BSS (Base Station Subsystem).como pode ser
observado na figura anterior.
O comutador da rede, ou MSC (Mobile Switching Centre), que assegura as ligações às
redes RDIS e PSTN, possui ainda uma serie de equipamentos destinados a controlar
várias funções, como a “cobrança” do serviço, segurança e o envio de SMS.
Um registo associado à localização dos clientes, o HLR (Home Location Register), que
é uma base de dados que contém a referência básica da identidade e alguns detalhes
acerca do utilizador.Contem toda a informação administrativa sobre o utilizador do
serviço e a corrente localização do terminal.
O VLR, Visitor Location Register, que é uma base de dados que armazena
temporariamente algumas informações acerca dos clientes que estão a mover-se ao
longo da rede. É utilizado para controlar o tipo de ligações que um terminal pode
efectuar, por exemplo se um terminal possui restrições nas chamadas internacionais o
VLR impede que estas sejam efectuadas.
O centro de autenticação - AUC (AUthentication Centre), que é uma base de dados
segura, onde se faz o armazenamento e controlo dos códigos de acesso pessoais e
confidenciais do utilizador.
O agregado constituído pelo comutador, HLR, VLR e AUC, denomina-se SubSistema Rede - NSS (Network Sub-System).
O centro de operações e manutenção OMS (Operations and Maintenance Centre), que
é responsável pela logística e pelas operações técnicas da rede.
As interfaces são também partes essenciais da rede, suportando o diálogo entre os
diferentes elementos, e facilitando a sua interoperabilidade. O ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) tornou standards as seguintes interfaces:
177
i.
A interface rádio “Um”, que se situa-se entre a estação móvel e a estação base, é
a interface mais importante da rede.
ii.
A interface A-bis liga a estação base ao seu controlador BSC por um circuito
digital.
iii.
A interface A situa-se entre o controlador e o comutador MSC.
iv.
A ligação X.25, que liga o controlador ao centro de operações, OMC.
v.
A interface entre o comutador e a rede pública, definida pelo SS7 (Sistema de
Sinalização 7).
4.2.6.1 Arquitectura de uma rede Celular
A arquitectura do sistema, foi desenhada de forma a minimizar a complexidade das
estações base de transmissão, para em caso de alterações topológicas, como a criação ou
sectorização de células, o custo seja o menor possível. Outro conceito importante em
conta no desenho, foi a gestão e manutenção centralizada da rede bem como a
interligação a outras redes, particularmente à rede fixa. Esta arquitectura pode ser
observada na figura seguinte:
178
Interface Ar
Interface Ar
A Bits Interface
VLR
Trafego
SS7
+ SS7
Estação
Móvel
Estação
Base
Controlador
da Estação
Base
Outro
MSC/ VLR
PSTN
Trafego
e
+ SS7
ISDN
MSCSl
BSS
SS7
HLR
X.25
Rede de Comunicação de Dados
OMC
Figura 80 Arquitectura de um Sistema Celular
No extremo do sistema temos a estação móvel ou MS (Mobile Station), que para além
da parte de rádio e funções de processamento para acesso à rede através do interface
rádio, deve incorporar o interface para com o homem (microfone, auscultador, visor,
teclado, ...) e ou o interface para interligação com equipamento terminal (computador
pessoal ou fax). Outro aspecto significativo da arquitectura da estação móvel, é o
módulo do utilizador, onde estáenvolvido mais que uma simples identificação. O SIM
(Subscriber Identity Module) é essencialmente um cartão inteligente contendo toda o
informação relativa ao utilizador e alguma informação do sistema.
Responsável pelo estabelecimento da ligação entre a estação móvel e o NSS
(Networking Switching System), o subsistema estação de base, ou BSS (Base Station
Sub-sistem), agrupa as infra-estruturas de máquinas que são específicas aos aspectos
rádio celulares. O BSS encontra-se em contacto directo com as estações base, através do
interface rádio, incluindo portanto o equipamento responsável pela transmissão e
recepção do percurso rádio e sua gestão. Necessitando de controle, o BSS encontra-se
também em contacto com o OMC (Operation and Maintenance Centre) através duma
179
rede de comunicação de dados a funcionar sobre X.25. Os equipamentos abrangidos por
este subsistema são[8]:
BTS - Base Transceiver Station. A BTS compreende os dispositivos de
transmissão e recepção de rádio, incluindo as antenas, bem como o
processamento de sinal específico do interface rádio.
BSC - Base Station Controller. O BSC é responsável por toda a gestão do
interface rádio, através do comando remoto da BTS e da MS, e principalmente da
atribuição de canais de rádio bem como o controle de handover. Está ligada por
um lado ao SS, epor outro a várias BTS’ s .
Outro subsistema é o SS (Switching System), que inclui as principais funções de
comutação do DCS, bem como as bases de dadas necessárias para os utilizadores e para
a gestão da mobilidade.
Dentro do subsistema NSS, as funções de comutação básicas são executadas pelo MSC
(Mobile Switching Centre), que tem como principal papel o da coordenação e
estabelecimento de chamadas de e para os utilizadores do sistema. O MSC tem ligações
com os BSS’ s, com as redes externas, com o OMC e com as bases de dados.
Três importantes bases de dados do sistema armazenam informação sobre os
utilizadores e equipamento. O HLR (Home Location Register), guarda a informação
sobre níveis de assinaturas, serviços suplementares e a posição actual, ou mais recente,
dos utilizadores da própria rede. Associada a cada MSC existe um VLR (Visitors
Location Register), que conserva informação sobre níveis de utilizadores, serviços
suplementares e a posição actual dos utilizadores “visitantes” dessa área. Outra base de
dados é o AuC (Authentication Center), que contêm toda a informação adequada para
evitar as intromissões no interface rádio e a utilização indevida do equipamento.
Quanto ao sistema de operação e gestão OSS (Operation and Suport System), este
desempenha diversas tarefas, requerendo todas interacção com as infra-estruturas, tal
como com a BSS ou o NSS. As principais funções do OSS são:
180
Operação e manutenção das máquinas da rede. Responsável por este serviço
está uma máquina a que se dá o nome de OMC (Operation and Maintenance
Centre), e que é considerada a interface entre o homem e a rede, permitindo a
este efectuar operações de manutenção, assim como fazer a gestão de todas as
máquinas do sistema.
Gestão das assinaturas, taxação e contabilização. Normalmente é uma máquina
independente que se ocupa destas tarefas. Com ligação ao HLR para consulta e
actualização de dados referentes aos utilizadores, assim como também para
taxação. Este aspecto, de taxação e contabilização, é um assunto para o qual não
existem especificações dedicadas nas recomendações do sistema, sendo assim
um processo livre. No entanto tem-se verificado uma convergência de princípios
aplicados para uma mais fácil interligação de redes e uniformização neste
aspecto a nível internacional.
Gestão do equipamento móvel. Parte desta tarefa é realizada na operação de rede
pelas máquinas da infra-estrutura. Contudo, existe uma máquina, identificada
como
sendo
EIR
(Equipment
Identity
Register),
responsável
pelo
armazenamento dos dados relativos ao equipamento móvel. Um exemplo da
necessidade da gestão do equipamento móvel é o de procurar MS’ s roubadas ou
com funcionamento estranho.
181
4.2.6.3 Entidades Envolvidas no Sistema
Figura 81 Arquitectura de rede GSM [8]
4.2.6.3.1
Mobile Station (MS)
O desenvolvimento das Estações Móveis para GSM e tem-se traduzido num verdadeiro
desafio para a indústria das comunicações, tendo estas que compatibilizar a crescente
exigência de capacidade de processamento, com menores dimensões e custo dos
182
móveis. O meio para este desenvolvimento tem sido conseguido pela convergência das
normas envolventes e da tecnologia.
Cada tipo de estações móveis têm diferentes potências de emissão e conseqüentemente
diferentes alcances.Um exemplo disso é : um terminal móvel portátil tem uma potência
de emissão mais baixa, e conseqüentemente um raio de acção menor, do que um móvel
instalado num veículo.
Para o desenvolvimento dos terminais GSM houve que ter em conta também as
características de radiação da antena tal como a compatibilidade electromagnética em
relação ao funcionamento simultâneo com outros sistemas.
O desenvolvimento dos MS é essencialmente definido pelos critérios de optimização:
Custos de fabrico
Autonomia
Dimensões e peso do equipamento
4.2.6.3.2
Subscriber Identity Module (SIM)
O Subscriber Identity Module – SIM é considerado uma entidade integrante do Sistema
Móvel. Com excepção das chamadas de emergência, o móvel só pode operar quando
estiver presente um SIM válido. O móvel deve conter funções de segurança que
permitam efectuar a autenticação do utilizador, ou seja, um PIN de autenticação e um
algoritmo de encriptação. O SIM guarda três tipos de dados:
Dados fixos, gravados antes de ser efectuada a assinatura. Por exemplo, a chave
de autenticação do utilizador (Ki) e algoritmos de segurança.
183
Dados temporários da rede. Por exemplo, o código de identificação da área de
localização, o TMSI e as redes onde o acesso é negado.
Dados relacionados com o serviço. Por exemplo, o idioma por defeito e
informações relacionadas com custos de chamadas e serviços.
O cartão SIM assume uma importância vital, no funcionamento dos Operadores Virtuais
de Rede Móvel, assumindo-se com uma vantagem competitiva.
2.3.3.2.4
4.2.6.3.3 Sub Sistema Estação Base (BSS)
O sistema de estações base é o principal responsável pelas funções de gestão do recurso
rádio da rede, o BSS trata do handover das chamadas em curso. Este subsistema ocupase da gestão dos dados de configuração das células, assim como do controle do nível de
potência na estação de base e estação móvel. Este subsistema usufrui também de
autonomia para tratar a maior parte de possíveis falhas do sistema, não tendo assim
nestes casos que intervir o OSS.
O subsistema estação base, contém todo o equipamento, incluindo o de transmissão e de
controle, necessários para assegurar a ligação entre os utilizadores, mesmo quando estes
têm um elevado grau de mobilidade, e através das várias células que compreendem a
área de cobertura.
184
Interface A-Bits
Rede
de
Transporte
BSC
BTS
Figura 82 Sistema de Estações Base
A figura anterior, representa de forma simplificada a arquitectura deste subsistema,
inclui dois tipos de equipamento:
A estação base (BTS) inclui os recursos rádio e de sinalização necessários a
assegurar o tráfego numa determinada célula.
O controlador da estação base (BSC) controla todas as BTS’s e respectivos
interfaces rádio necessários para cobrir a área do sub-sistema base.
De uma forma simplicista, podemos dizer que a BTS é responsável pela camada física
do interface rádio. O modo de acesso ao canal de rádio adoptado pelo sistema GSM é do
tipo TDMA, o que permite a um único transceiver rádio servir simultaneamente 16
canais de débito parcial ou 8 canais de débito total.
Um BSC pode compreender uma ou mais BTS’s, de modo a abranger diversas
arquitecturas possíveis da rede. Além da gestão dos recursos rádio das BTS’s que
controla, o BSC também monitoriza as principais funções de operação e manutenção
destas. A gestão dos handovers entre células, é feita autonomamente pelo BSC, desde
que as células envolvidas no processo sejam controladas pelo mesmo.
185
A arquitectura implementada deve apresentar flexibilidade em relação à cobertura que
se pretende, dependendo dos edifícios e tipo de arruamentos da área a cobrir, bem como
do ponto de vista quantitativo da área a cobrir . Pode-se implementar uma cobertura
omnidirecional ou sectorizada, de acordo com as imposições do tráfego. Diferentes
tipos de configurações ao nível do BSS podem ser implementados, na figura seguinte
apresentam-se algumas das configurações tipo mais utilizadas:
BSC
Configuração omnidireccional
BSC
Configuração em estrela
I
n
t
e
r
f
a
c
e
BSC
Configuração em cadeia
BSC
Configuração em sectorizada
A
I
R
BSC
Configuração sectorizada com BSC remota
Figura 83 Configurações típicas dos BSS´s
186
4.2.6.3.3.1
Estação Base (BTS)
Do ponto de vista da funcionalidade, a BTS assegura a recepção e transmissão rádio,
tendo para isso um ou mais trans-receptores (TRX) para assegurar a capacidade
requerida. A BTS disponibiliza diversas funções, relacionadas quer com o recurso rádio,
quer com operação e manutenção do sistema.
A BTS assegura a cobertura rádio de uma célula, que é o elemento básico de cobertura
do serviço numa determinada zona. É a estação base que fornece o ponto de entrada
para a rede, a todos os clientes que se encontram na célula, permitindo o
estabelecimento de comunicações.
Figura 84 Exemplos de Estações base para interior
187
4.2.6.2.3.2 Base Station Controller (BSC)
Ao nível do hardware existe uma elevada flexibilidade,bem como para software e rede,
de modo a permitir diversificar o tipo de configurações. A existência do BSC apresenta
um número elevado de vantagens: desde a simplificação das BTS’s, passando pela
descentralização do MSC, o que significa a concentração dos serviços e funções de
comutação telefónica no MSC, deixando para o BSC a gestão de rádio da rede, até à
maior eficiência das estruturas de dados.
A escolha da localização ideal para a colocação do equipamento que constitui o BSC é
geralmente uma decisão que dependente de factores economicos, relacionados com os
custos das ligações entre BSC e MSC. Normalmente opta-se sempre que possível pela
colocalização do BSC e MSC, evitando assim as ligações entre BSC e MSC. Na figura
seguinte são apresentados os equipamentos da unidade de adaptação de ritmo (TRAU) e
do BSC.
Um grande conjunto de funções executadas pelo BSC é relativo à gestão rádio da rede.
O sistema rádio de um sistema celular está normalmente sob grande “pressão” devido
AO aumento acentuado de utilizadores que continuamente entram no sistema. Depois da
activação do sistema é sempre necessária uma re-configuração para adaptação ao
crescimento do tráfego. Uma parte das funções do BSC é normalmente relacionado com
o correcto funcionamento do equipamento, tendo outra parte a responsabilidade de
controlar a eficiência do tráfego no percurso rádio.
188
Figura 85 Equipamento de Unidade de Adaptação de Ritmo e BSC
2.3.3.2.5
4.2.6.3.4
Sistema de Comutação (SS)
O sistema de comutação inclui as principais funções de comutação do sistema, assim
como as bases de dados necessárias para os utilizadores e para a gestão da mobilidade.
A sua principal função é a gestão da comunicação entre utilizadores de DCS e
utilizadores de outras redes.
189
VLR
GMSC
HLR
AUC
BSS
VLR
PSTN
ISDN
EIR
MSC
OSS
Figura 86 Elementos de um sistema de comutação
O sistema de comutação inclui os elementos funcionais: Gateway Mobile services
Switching Centre (GMSC); Mobile services Switching Centre (MSC);Visitor Location
Register (VLR);Home Location Register (HLR);Authentication Centre (AuC) ;
Equipment Identity Register (EIR).
O MSC e o VLR estão integrados no mesmo nó da rede, devido à intensa troca de
informação entre os equipamentos em todos os estabelecimentos de chamadas, o que
poderia resultar numa excessiva carga nos canais de sinalização se estes equipamentos
estivessem em nós separados.
O MSC pode incluir a funcionalidade de Gateway, passando a actuar como uma
gateway para o sistema móvel, denominando-se neste caso por GMSC. O HLR pode
estar isolado na rede ou integrado junto a um nó de um MSC/VLR. OO AUC é
normalmente um equipamento externo isolado, normalmente um computador, sendo
ligado ao HLR por canais de sinalização. Quanto ao EIR, esta funcionalidade está
normalmente integrada no computador do AuC.
190
4.2.6.2.4.1
MSC/VLR e GMSC
O centro de comutação de serviços móveis (MSC) é o coração da rede móvel. O MSC é
responsável pela total gestão das chamadas, tendo de estabelecer, encaminhar, controlar
e terminar chamadas. Além das funções relacionadas com o controle de chamadas o
MSC é também responsável por gerir os handovers entre dois BSC’s pertencendo ao
mesmo MSC ou a MSC diferentes, assim como suportar diversos serviços
suplementares. Todas as funcionalidades relacionadas com contas e taxação são também
da responsabilidade do MSC, bem como efectuar o interface com as redes públicas de
voz (PSTN) e dados (ISDN). Normalmente o VLR e o MSC estão integrados, no
entanto devem ser vistos como dois nós funcionais independentes. O VLR é
basicamente uma base de dados de informação sobre todos os utilizadores móveis
presentemente cobertos pela zona de serviço do MSC. Sendo assim cada MSC deve ter
o seu próprio VLR.
O MSC Gateway (GMSC) faz a interligação entre a rede GSM e outras redes. É o ponto
da rede GSM por onde entram as chamadas para os utilizadors móveis. O GMSC tem a
função de interrogar o HLR para pedir informação acerca da localização do utilizador
destino. Esta localização é dada através do endereço do MSC/VLR. Em seguida o
GMSC é também responsável por encaminhar a chamada para o MSC da área de
serviço onde esta localizado o utilizador. O GMSC tem de intervir sempre que um dos
extremos da chamada é um utilizador fixo, ou de outra rede externa.
191
Registo de Vi sitante s
Mobile Aplication Part
Armazenamento e gestão de
todos os dados do utilizador
Protocolo utilizado para os
procedimentos de sinalização
com o HLR
Análise
Análise dos endereços e
das numerações IMSI
Adm inistração
Disponibilização de
comandos e relatórios
HLR
Acesso
Suporte de todos os aspectos relacionados com a
ligação entre o móvel e a rede GSM
Trafego
Sinalização
BSC
Figura 87 Entidades operantes no MSC/VLR
4.2.6.2.4.2 Home Location Register (HLR)
O HLR é uma base de dados central destinada ao armazenamento de informação do
cliente categorias ( ordinário, prioritário, utilizador, testes telefónicos, etc. ), estado, lista
de serviços de rede e de telecomunicações e localização ( identificação do MSC/VLR ).
Alguns destes dados são normalmente transferidos para o VLR visitado, seguindo assim
os movimentos dos utilizadores através da rede móvel.
A rede celular incluir vários registos, dependendo da capacidade do equipamento, da
fiabilidade e da política operacional do operador de rede. Os dados registados no HLR
incluem detalhes acerca do cliente, incluindo os serviços suplementares que lhe são
disponibilizados. Juntamente com estes dados fixos, existe alguma informação adicional
variável, que descreve a última localização do utilizador e o estado do seu terminal (se
está em serviço, fora de serviço, a fazer uma chamada, etc.). O HLR distingue os dados
relacionados com o cliente dos dados associados ao terminal. O cliente pode usar o
terminal de outro utilizador sem problemas de taxação, já que os clientes são
identificados pela informação contida num cartão pessoal inteligente do cliente, o SIM
192
(Subscriber Identity Module). Quando um cliente pretende usar um serviço, parte da
informação armazenada no SIM é transmitida à base HLR, que reconhece o utilizador.
Desta forma, a rede consegue distinguir o terminal e o utilizador.
A localização dos utilizadors é guardada no HLR e utilizada no encaminhamento das
chamadas para o utilizador, na direcção da MS. Para assegurar esta função de
encaminhamento, existem comutadores dedicados dentro da rede, o GMSC, que
consultam o HLR durante a gestão de chamada de um utilizador. Quando aparece uma
chamada, é encaminhada para o MSC, que controla os BSC´s, fazendo estes a cobertura
da área onde o utilizador está posicionado na altura da chamada.[7]
Registo de Visitante s
Mobile Aplication Part
Armazenamento e gestão de
todos os dados do utilizador
Protocolo utilizado para os
procedimentos de sinalização
com o HLR
Análise
Análise dos endereços e
das numerações IMSI
Administração
Disponibilização de
comandos e relatórios
GMSC
VLR
AUC
Figura 88 Entidades Operantes no HLR
4.2.6.2.4.3
Centro de Autenticação AUC
Um conceito de segurança característico dos sistemas celulares é a utilização de uma
chave secreta para todos os utilizadores da rede, que evitam duplicação de cartões SIM e
fraudes na facturação dos serviços, e a encriptação do canal rádio que permite
privacidade nas chamadas. A protecção das chaves secretas é feita concentrando-as
numa base de dados segura ecentralizada, chamada AuC. Esta não só guarda as chaves
secretas, mas também calcula a informação necessária à autenticação e cifra de cada
chamada. A segurança no sistema abrange quatro aspectos [54]:
193
Privacidade da comunicação;
Privacidade da localização e identidade do utilizador;
Controlo do acesso à rede em relação ao utilizador;
Controlo do acesso à rede em relação ao equipamento;
O AUC é também uma base de dados que armazena informação confidencial.
Consequentemente, a sua localização deve permitir apenas o acesso autorizado. A
informação armazenada nesta base de dados está registada encontra-se codificada. O
AUC controla as permissões dos clientes relativamente aos serviços da rede a que
podem aceder. Esta verificação, assume um elevado grau de importância protegendo em
simultâneo, o operador de rede e o cliente. Esta verificação é efectuada sempre que o
utilizador acede à rede. O operador tem necessidade de conhecer o utilizador da rede,
para poder proceder à correcta taxação dos serviços prestados, protegendo o cliente de
ataques fraudulentos às suas contas pessoais, tendo a garantia de que está a pagar pelos
serviços que na realidade usou.
A identificação processa-se em duas fases. A primeira ocorre a nível local, quando o
utilizador liga o seu terminal, tendo que introduzir a sua identificação sob a forma duma
“assinatura electrónica”, que corresponde ao seu código pessoal (PIN – Personal
Identification Number), sendo comparado com o que consta no cartão SIM em uso no
terminal móvel. Se os códigos coincidirem mutuamente, significa que o PIN foi aceite,
e que o utilizador tem permissão para usar aquele terminal. A segunda fase da
identificação desenrola-se quando o utilizador tenta utilizar um dado serviço da rede.
Neste caso, a rede solicita ao terminal móvel a identidade do utilizador (que
corresponde ao seu número), e em seguida pede que o cliente prove a sua identidade,
através dum algoritmo armazenado na memória do seu cartão. A cópia deste algoritmo
está também no AUC, nunca sendo transportado através da rede. A única coisa que
circula na rede é apenas o resultado dos cálculos efectuados pelo algoritmo, de forma
codificada, para que posteriormente o AUC possa efectuar as comparações com o
código correcto.
194
4.2.6.3.4.4
EIC Registo de Identificação de Equipamento
Cada estação móvel tem a sua própria informação de identificação, o número de
identificação internacional de equipamento móvel (IMEI). O sistema disponibiliza um
mecanismo de verificação do equipamento móvel, suportado pelos dados guardados no
EIR. O EIR é periodicamente actualizado a partir de uma base de dados europeia, de
forma a que os dados existentes nos diversos EIR’s dos operadores sejam consistentes
no que diz respeito à situação dos móveis. O EIR guarda três listas de IMEI’s:
Lista Branca, contendo números de série de todo o equipamento móvel GSM
que está apto a uti lizar o sistema GSM;
Lista Negra, contendo todas as identificações de equipamento móvel cujo acesso
às redes GSM deve ser impedido;
Lista Cinzenta, contendo as identificações de equipamento defeituoso ou sem
aprovação por parte das entidades competentes.
4.2.6.3.4.5
Centro de Operações e Manutenção (OMC)
O OMC é o centro de controlo de operação e configuração da rede, e abrange a
administração do cliente e gestão técnica do equipamento. A gestão comercial e
administrativa da rede inclui o fornecimento, configuração, e taxação do serviço.
Grande parte do trabalho de gestão de configuração requer a interacção com o registo
HLR. A gestão comercial processa uma série de dados estatísticos por forma a construir
um padrão de preferências e expectativas dos clientes. Com base na informação
recolhida, o operador pode ajustar os seus tarifários de maneira a retirar, por exemplo,
tráfego durante o dia, quando a intensidade é maior. A gestão técnica da rede assegura a
disponibilidade e a configuração óptima do hardware da rede. A maior parte das tarefas
195
de gestão são efectuadas remotamente pelo equipamento da rede, através das mensagens
de rede, recorrendo a uma outra rede de dados independente da rede GSM.
4.2.6.4 Sinalização
A maior parte do processamento de sinalização passa-se ao nível da camada 3. A
camada 3, é em termos de sinalização a mais complexa, estando encarregue
principalmente de estabelecer, manter e terminar uma ligação. A camada 3 assegura as
funções de suporte necessárias relacionadas com o controlo dos serviços suplementares
e o serviço de mensagens curtas. As normas GSM consideram que esta camada é
composta por três subcamadas com objectivos específicos, e independentes entre si.
Em primeiro lugar existe a subcamada de Gestão dos Recursos Rádio , cujo papel é
estabelecer e libertar ligações estáveis entre estações móveis e um MSC enquanto a
chamada decorrer e qualquer que seja a movimentação do utilizador. Deve jogar com
um recurso rádio limitado e geri-lo dinamicamente entre todas as necessidades.
A subcamada de Gestão de Mobilidade está principalmente relacionada com estação
móvel, mais precisamente o SIM no interior do móvel, a HLR e o MSC/VLR. A gestão
das funções de segurança é realizada pelas mesmas máquinas, mais precisamente belo
AuC que está situado no interior do HLR. A BSS não faz parte desta subcamada.
As funções da subcamada Gestão de Chamadas são o estabelecer um circuito para um
determinado utilizador quando lhe for pedido, e claro manter e libertar. Esta subcamada
inclui meios postos à disposição do utilizador de forma a este manter algum controlo
sobre a gestão das chamadas que origina ou recebe, através de serviços suplementares.
A variedade destas funções, torna mais fácil a sua explicação agrupando-as em três
domínios:
Controlo de Chamadas. Os MSC/VLR’s, GMSC’s e HLR’s, através de
funções básicas de gestão de chamadas, são capazes de gerir a maior parte de
196
serviços orientados ao circuito, postos à disposição do utilizador, incluindo voz e
dados;
Serviços Suplementares. Estes serviços têm o objectivo de conceder algum
controlo sobre as chamadas ao utilizador que as originou ou recebeu.
Serviços de Mensagens Curtas. O sistema está ligado a um centro de serviços
de mensagens curtas, que pode estar ligado a várias redes, proporcionando assim
um serviço de envio de mensagens curtas ponto -aponto.
4.2.6.5
Gestão de Chamadas
A gestão de chamadas consiste no estabelecimento e libertação de circuitos de
comunicação através de diversas redes. O desenvolvimento das redes fixas,
principalmente a PSTN e a ISDN, causou uma grande evolução nas técnicas de
sinalização. As redes celulares públicas em geral, e o GSM em particular, são
basicamente redes de acesso a estes sistemas de telecomunicações. O seu esquema de
gestão de comunicações é bastante dependente das técnicas existentes e oferece poucas
novidades, por exemplo, a troca de sinalização na interface entre o GSM e as redes
exteriores é imposta pelas últimas. Os procedimentos de sinalização da gestão de
comunicações, definidos entre estações móveis e a infra-estrutura GSM, são cópias
adaptadas e simplificadas daquelas especificadas para o acesso à ISDN.
No entanto a gestão de chamadas não é totalmente copiada do ISDN, facilmente se
compreende que os sistemas celulares aparecem alguns problemas devido à mobilidade
dos utilizadores e ao facto de não existir nenhuma ligação fixa entre cada utilizador e a
estrutura da rede. O ponto central é o estabelecimento de chamadas com utilizadores
que se deslocam. Um dos lados do problema é o percurso que o sistema tem que
percorrer para seguir o movimento dos utilizadores entre chamadas, de maneira a
localizá-los sempre que necessário. O outro lado do problema é o encaminhamento da
chamada através de redes até ao utilizador móvel.[55]
197
4.2.6.5.1
Chamada iniciada na rede GSM e terminada em outra rede
Existem algumas diferenças relativamente à rede fixa.A grande diferença é que o
número é completamente digitado antes de ser estabelecido qualquer contacto com a
rede, sendo este visualizado no MS e está sujeito a modificações antes da transmissão.
Uma outra diferença, aplicável em redes multi-serviço como GSM, é que informação
adicional pode ser trocada entre o utilizador e a rede no início da chamada, tal como o
tipo de serviço ou o tipo de canal. Na maioria dos casos, estes pontos serão tratados
automaticamente pela estação móvel, com
valores por defeito ou com valores
previamente especificados.
Figura 89 Estabelecimento de uma chamada com origem no móvel [10]
1
Em primeiro lugar o móvel irá efectuar um acesso aleatório, através do canal
RACH, pedindo então um canal de sinalização dedicado SDCCH.
2
O BSC atribui um canal de sinalização, através do canal de acesso concedido
AGCH.
2
É estabelecido o canal de sinalização entre o móvel e o MSC/VLR (SDCCH).
Este canal suportará toda a sinalização entre as entidades de rede e o móvel, até
ser estabelecido o canal de tráfego. A troca de informação agora processada
incluirá:
198
i) Envio da identificação do móvel – TMSI. Com base nesta identificação,
o VLR activa o registo do móvel e devolve a trio de parâmetros ao MSC;
ii) Autenticação. O MSC enviará o parâmetro RAND ao móvel. O móvel
devolverá o respectivo SRES que deverá coincidir com o valor devolvido
pelo VLR..
iii) Inicio de encriptação. O BSC é informado da chave de encriptação Kc.
iv) O móvel envia o pedido de chamada. O número destino é enviado agora
para o MSC (neste caso trata-se de um telefone fixo).
4
O MSC informa o BSC para que seja atribuído um canal de tráfego ao móvel. A
informação relativa a este canal é então enviada ao móvel.
5
A partir de agora o móvel passará a utilizar o canal de tráfego TCH/SACCH.
6
O MSC envia agora o pedido para a rede fixa. O utilizador móvel passa agora a
ouvir o toque de chamada.
4.2.6.5.2
Chamada terminada na rede GSM e iniciada em outra rede
A diferença essencial entre o estabelecimento de uma chamada para um utilizador
PSTN/ISDN e um utilizador móvel é que no primeiro, a localização exacta é conhecida,
enquanto no segundo nunca sabemos onde se encontra o móvel, podendo
inclusivamente estar em roamming internacional. Desta forma teremos de encontrar o
móvel através das bases de dados e de pois por paging e só então encaminhar a chamada
para o local destino.
Os procedimentos que se devem efectuar no estabelecimento da chamada originada
numa rede PSTN/ISDN. Uma chamada originada na rede fixa,cuja sequência de
procedimentos é verossímil qualquer que seja a origem da chamada.
199
Figura 90 Chamada terminada na rede GSM [10]
1
O utilizador fixo digita o número de telefone destino (MSISDN). Este número é
então analisado pela central de comutação local, que encaminha então a
chamada para a gateway do operador móvel, denominada por GMSC.
2
O GMSC analisa o MSISDN de forma a deduzir em que HLR se encontra
registado o assinante. Um operador móvel pode optar pela utilização de diversos
HLR’s, existindo então uma separação com base no MSIDN. É então altura de
interrogar o HLR acerca do estado do móvel, e a forma de encaminhar a
chamada para o mesmo.
3
Depois de chegado o número do assinante móvel ao HLR, terá então de se
proceder a várias operações:
i)
O HLR terá de em primeiro lugar efectuar a transformação do
MSISDN na identificação móvel, o IMSI.
ii)
Esta consulta verifica também o estado dos serviços do assinante,
pois pode-se dar o caso de estarem activos reenvios para outros números,
ou por exemplo, para um centro de voice mail.
iii)
O HLR contacta agora o MSC da área de serviço onde se encontra
o móvel. Este contacto tem como objectivo a obtenção do MSRN, que
permitirá o encaminhamento da chamada para o MSC. Repare-se que
200
este MSC pode não ser do próprio operador, podendo inclusive estar no
estrangeiro. No entanto todo o processo é semelhante.
3
Com base no IMSI o VLR selecciona temporariamente um MSRN e associa-o
ao assinante em causa enquanto a chamada decorrer. Este número é então
devolvido ao HLR, que por sua vez o envia ao GMSC.
4
O GMSC está então agora em condições de encaminhar a chamada para o
destino, estabelecendo um circuito através da própria rede, ou através do PSTN
caso o assinante esteja em roaming. Esta chamada é encaminhada directamente
para o MSC.
5
Chegado o MSRN ao MSC/VLR, este converte-o no respectivo TMSI e obtêm
assim a LAI em que se encontra o assinante. É então iniciado o processo de
paging.
6
O MSC pede aos BSC’s que controlam as estações base que pertencem à área
de localização do móvel, que enviem uma mensagem de paging por forma a
encontrar o móvel. Esta mensagem tem como parâmetro o IMSI o TMSI do
móvel destino. É utilizado o canal de paging PCH em todas as estações base.
7
O móvel em causa deverá então responder ao paging, através do canal de acesso
RACH. aleatório O móvel envia o TMSI.
8
É atribuído um canal para sinalização dedicado SDCCH. Esta atribuição faz-se
através do AGCH. O canal lógico SDCCH é então estabelecido entre o móvel e
o MSC/VLR. É então que se dará todo o processo de autenticação por forma a
confirmar a identidade do móvel. Depois de iniciada a chamada encriptada, será
passada ao móvel toda a informação respeitante à chamada em causa, por
exemplo número de origem.
9
Depois de informado o BSC, é então atribuído um canal de tráfego ao móvel,
completando-se a ligação. Esta atribuição poderá ser efectuada antes ou depois
de inicio de alerta no móvel, dependendo da estratégia de atribuição de canal de
tráfego, como foi referido anteriormente.
201
4.2.7 A Geração 2.5 G
As telecomunicações sem fios mudaram o estilo de vida da maioria da população,
tornando-a mais móvel. Por exemplo, com o constante aumento dos transportes
privados e públicos para trabalho e até mesmo lazer, as pessoas passam mais tempo “em
transito”. O tempo ocupado pelas deslocações não é tempo útil e muito menos tempo
livre, mas sim “tempo móvel”. Este principio foi identificado pelos fabricantes de
tecnologias electrónicas, que tornaram os equipamentos electrónicos móveis parte do
mercado de consumo. Dispositivos electrónicos móveis, tais como, o walkman, o
palmtop e o telemóvel, permitem que as pessoas utilizem o seu “tempo móvel” de
maneiras úteis. Estas soluções, estão a mudar a maneira como se olha para as novas
tecnologias.tornando mais fácil a introdução de novos produtos.
Actualmente, a Internet generalizou-se acabando por se massificar, criando um conceito
novo de mundo global. Como na realidade “somos o que sabemos”, a informação
assume um papel principal, nesta óptica de raciocínio, os grandes fabricantes de
material electrónico, apontam os dados como o caminho principal. É na posse deste
pressupostos, que é imposta uma evolução na rede GSM direccionada para o transporte
de dados, mantendo, obviamente as comunicações de voz.
4.3
HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)
O serviço de dados do GSM actual é baseado na tecnologia de comutação de circuitos e
apresenta uma taxa de transmissão máxima de 9.6 Kbps. É no entanto, um ritmo de
transmissão insuficiente quando utilizado em aplicações mais pesadas, como a Internet,
vídeo, facsmile, etc. Num esforço para manter atractiva a utilização do GSM, foi
definido um conjunto de normas pelo ETSI, designado por GSM 2+. Uma das
inovações que se pretende implementar no GSM 2+ é o chamado HSCSD.
O HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) é uma evolução do sistema GSM, e
baseia-se também na comutação de circuitos, no entanto, foi desenvolvido para suportar
taxas de transferência superiores a 9.6 kbps [29].
202
O HSCSD, é uma melhoria dos actuais serviços de comutação de circuitos, para poder
proporcionar taxas de transmissão de dados superiores a 9.6 Kbps. A arquitecturade
serviço HSCSD pertence à camada física do modelo OSI. O aumento da taxa
detransmissão é conseguido utilizando a combinação de vários canais de tráfego
(TCH/F)
para uma simples ligação. Transmitindo-se dados no modo transparente
consegue-se um ritmo de transmissão de 64 Kbps, usando para tal os chamados
protocolos transparentes.
No modo não transparente, o ritmo de transmissão máximo é de 38,4 Kbps, usando para
tal 4 canais TCH/F9.6 . Com novo canal de 14.4 Kbps o máximo de transmissão obtido,
no modo não-transparente, é de 57.6 Kbps. O uso efectivo de ritmos de transmissão de
dados proporcionados pelo HSCSD, não transparente, poderão aumentar usando para tal
a compressão de dados GSM baseado no algoritmo de V.42bis. Este algoritmo de
compressão aumenta o ritmo de transmissão de um factor de 2 a 4 em relação à taxa de
transmissão física.
Aplicações como o facsmile, transferência de ficheiros grandes, acesso a páginas de
Internet, vídeo,..., beneficiarão significativamente da implementação HSCSD, já que o
tempo de acesso será mais reduzido. A maioria dos equipamentos actuais de facsmile
operam a taxas de 14.4 Kbps, no entanto, no futuro próximo poderão necessitar de taxas
de transmissão da ordem de 22.8 a 33.6 Kbps. Será possível dispor de interfaces
gráficos bastante mais amigáveis como o WWW. No entanto do ponto de vista da
utilização da rede o HSCSD não é ideal para WWW, já que, durante grande parte do
tempo de ligação o utilizador está a ler as páginas carregadas. O desenvolvimento de
algoritmos de codificação vídeo para baixas taxas de transmissão (ITU-T H..324)
permitem serviços como captura de vídeo e teleconferência usando taxas de transmissão
disponibilizadas pelo HSCSD.
Segundo diversos autores, o HSCSD apresentou-se com um enorme potencial de
desenvolvimento, referem como razão os grandes investimentos efectuados na rede já
existente, visto que, o HSCSD seguirá o mais perto possível a arquitectura existente de
forma a rentabilizar ao máximo os investimentos já efectuados. As alterações serão mais
significativas nos protocolos de transmissão de dados e sinalização. No estabelecimento
de uma chamada o utilizador negoceia um conjunto de parâmetros do HSCSD com a
203
rede, como por exemplo: taxa de transmissão, numero de canais, possíveis codificações
do sinal, etc. A ligação é estabelecida se a rede poder disponibilizar os serviços dentro
dos parâmetros especificados. A ligação é então mantida até que o utilizador a termine,
a não ser por incapacidade do sistema em responder às exigências especificadas e seja
obrigado a interrompê-la. Uma chamada utilizando HSCSD implica a alocação de
vários canais TCH/F do GSM convencional. Uma chamada HSCSD é baseada em
canais TCH/F, como o sistema GSM. O móvel irá pagar todos os canais utilizados, no
entanto, o chamado terá de pagar os canais superiores quando uma chamada tiver
origem na rede fixa.
Para introduzir as novas funcionalidades do HSCSD, os operadores móveis vão ter que
actualizar os seus sistemas actuais, de forma a permitir o uso dos múltiplos slots
temporais. Os terminais também terão que estar preparados para suportar esta nova
tecnologia. Com o HSCSD é implementado um novo esquema de codificação que
aumenta as taxas de transmissão de 9.6 kbps para 14.4 kbps, por slot(ver tabela
seguinte). O HSCSD permite combinar vários slots para conseguir débitos que são
múltiplos de 9.6 kbps ou 14.4 kbps. Assim, os operadores podem fornecer aos seus
utilizadores taxas que variam entre os 9.6 kbps e os 57.6 kbps. Para serviços de voz, o
HSCSD não introduz alterações às funcionalidades actuais do GSM.
Sistema HSCSD
(com BTS e BSC antigos)
Sistema HSCSD
Taxas de Transferência
(kbps)
Taxas de Transferência
(kbps)
1
9.6
14.4
2
19.2
28.8
3
28.8
43.2
4
38.4
57.6
Número de slots
temporais usados
Tabela 10 Alteração das taxas de transferencia por slot temporal
A configuração HSCSD consiste na conjugação de múltiplos canais independentes
(TCH/F) entre as estações móveis e a rede tal como apresenta na figura seguinte.
204
BSC
/TRAU
BTS
...
...
MSC
I
W
F
PSTN
ISDN
PDN
Figura 91 Arquitectura do sistema HSCSD com configuração de múltiplos canais
O tipo de canais permitidos em HSCSD são TCH/F4.8, TCH/F9.6, TCH/F14.4, que
disponibilizam taxas de transmissão de 4.8 Kbps, 9.6 Kbps, 14.4 Kbps por canal,
respectivamente. Por razões de optimização de custos as BTS serão modificadas o
menos possível. Do ponto de vista da rede a maioria das modificações serão nas BSC e
nas MSC. Na configuração HSCSD a trama de dados é dividida em subtramas. Uma
função de divisão/combinação estará localizada no terminal móvel e a outra na MSC
Interworking Functions (IWF)
ou na BSS. A localização da função de
divisão/combinação estará localizada na BSS, caso contrário estará situada na IWF.
Entre a BSS e a IWF a combinação de canais individuais será suportada por ligações de
64 Kbps, que é a taxa de transmissão da ligação ISDN.
4.3.1 Interface Air
No GSM convencional, cada portadora, suporta um canal com uma largura de banda de
200 Khz, que por sua vez é dividido em 8 time slots (usando TDMA), cada um dos
quais é usado para um canal TCH/F. Na configuração HSCSD, múltiplos canais TCH/F
poderão ser alocados para um terminal móvel. A codificação do canal, bem como o
interleaving de canais TCH/F, não sofrerão alterações em relação ao GSM actual de
forma a conter os custos. Todos os canais de configuração HSCSD seguirão a mesma
sequência Frequency Hopping (FH). Este facto possibilita ao sintetizador radio comutar
205
de frequência entre timeslots consecutivos dentro de uma trama TDMA. A mesma
sequência de treino é usada para cada canal. Para cada encriptação serão usados
protocolos, de forma a aumentar a segurança do sistema. Com o mesmo intuito serão
geradas chaves separadas para cada canal, tendo como partida a chave gerada quando
foi estabelecida a chamada. A alocação de vários canais para a transferência de dados
aumenta a complexidade do terminal móvel. Todo o projecto dos terminais móveis
partiu do princípio que a transmissão e recepção nunca se sobreporiam, ou seja,
operação em half duplex. Para uma transmissão simétrica até dois canais TCH/F a
sobreposição pode ainda ser evitada
MS RX
2
MS TX
5
6
3
4
7
5
1
6
2
7
3
0
4
5
6
Monitor
Figura 92 Exemplo da configuração simétrica HSCSD com dois canais TCH/F
No entanto, para ritmos de transmissão mais elevados, será necessária a mudança de
hardware, já que, poderão começar a ocorrer sobreposições.
MS RX
MS TX
3
5
6
7
4
5
1
2
6
3
7
4
0
5
6
Monitor
3 slots
4 slots
5 slots
Figura 93 Exemplo da configuração HSCSD simétrica com mais de 2 canais TCH/F
206
A norma que sustenta o HSCSD, inclui a possibilidade de a comunicação se efectuar de
uma forma assimétrica. Isto torna possível uma um ritmo de recepção superior ao de
transmissão, mantendo a operação em half duplex. Como exemplos de configurações
assimétricas temos 2+1, 3+1, 3+2, 4+1, onde, o primeiro e o segundo dígito indicam o
número de canais TCH/F para downlink e para uplink respectivamente
MS RX
MS TX
2
5
6
3
7
4
1
5
2
6
3
7
4
0
5
6
Monitor
MS RX
MS TX
2
5
6
3
7
4
1
5
2
6
3
7
4
0
5
6
Monitor
MS RX
MS TX
2
5
6
7
3
4
1
5
2
6
3
7
4
0
5
6
Monitor
Figura 94 HSCSD assimétrica, tipos de configurações de canais (3+1,3+2,4+1)
A capacidade dos terminais móveis é aferida pelo parâmetro da classe do multislot.
Existem 18 classes de multislot que foram definidas quando do HSCSD foi
especificado. A classe indica as configurações que podem ser suportadas para um
determinado terminal móvel, isto é, o número máximo de canais que podem ser
alocados tanto para o modo simétrico como para o modo assimétrico. A classe é
207
indicada à rede quando se estabelece a chamada, permitindo assim à rede, adaptar-se às
características do terminal móvel e do tráfego. Para monitorizar o desempenho de canais
TCH/F são usados dois canais de controle. Estes são designados por Slow Associated
Control Channel (SACCH) e o Fast Associated Control Channel (FACCH). O primeiro
é usado para monitorizar a qualidade do sinal da célula, onde o terminal móvel se
encontra, bem como das células vizinhas. Já o segundo é usado quando existe a
necessidade de um elevado tráfego de sinalização, por exemplo, durante o handover. Na
configuração simétrica do HSCSD é atribuído um SACCH a cada canal, o mesmo
acontece para a configuração assimétrica. Para canais unidireccionais o SACCH está
unicamente associado ao downlink. O canal principal é o único na configuração HSCSD
que contem a informação do FACCH. O inicio das tramas SACCH em cada canal está
sincronizado com o time slot zero das tramas. Isto garante que teremos um slot da trama
TDMA numero 26 em cada canal multitrama para cada canal, o que permite obter
sinalização entre células vizinhas.
4.3.2 Protocolos de dados
O HSCSD suporta ambos os serviços transparentes e não transparentes. Grande parte da
funcionalidade dos protocolos de dados está localizada no terminal móvel mais
precisamente no TAF (Terminal Adaptation Function) e no IWF. Note-se que quando
são usados mais que quatro canais, a função de divisão/combinação está localizada na
BSS.
3.1.1
Dados Transparentes
O serviço transparente de dados é baseado no protocolo V.110 que foi especificado para
RDIS. A adaptação necessária entre a taxa de sinalização de 16 Kbps da RDIS e os 12
Kbps da interface ar, é conseguida deixando 20 bits, maioritariamente bits de
sincronização, fora dos 80 da trama intermédia do V.110. O desafio do HSCSD é
208
conseguir manter a ordem correcta da informação quando a combinação de várias
tramas de dados é feita. Devido à existência de múltiplas configurações de canal da
forma HSCSD, as tramas V.110 apresentam um bit de status redundante, que pode ser
usado para obter sincronização entre canais. Três bits de status por trama V.110 são
usados para identificação do numero do canal e um bit carrega uma sequência pseudoaleatória de 31 bits, usada para obter a tal sincronização entre canais. A seqüência
pseudo-aleatória permite uma rápida sincronização em casos onde foi perdida a
sincronização entre canais. Os protocolos definidos permitem que a atribuição de canais
não seja executada de uma forma rígida e única. Se por exemplo o utilizador requer um
canal de 14.4 Kbps e se por qualquer razão o sistema não o pode disponibilizar, está
predefinida a possibilidade de juntar vários canais (caso existam). Para resolver o
pedido anterior o sistema podia alocar por exemplo dois canais TCH/F9.6. Para
colmatar a diferença que vai dos 14.4 Kbps para os 19.2 Kbps usam-se bits de
preenchimento. É obvio que não se está a optimizar os recursos mas consegue-se serviro
cliente e também não menos importante facturar.
3.1.2
Dados não transparentes
O serviço não transparente de dados é baseado numa nova versão do RLP (Radio Link
Protocol) entre terminais móveis e o IWF. O RLP tem em conta a numeração das tramas
e retransmite as tramas corrompidas. Isto permite obter as tramas correctas, recebidas
pela ordem em que foram transmitidas.
209
MS
L2R
HSCSD
RLP
IWF
L1 entity
L1 entity
L1 entity
L1 entity
...
...
L1 entity
L1 entity
HSCSD
RLP
L2R
Figura 95 Protocolos para HSCSD não transparente combinando múltiplos canais
3.3
Sinalização
O sistema GSM actual apresenta diferentes tipos de serviço dependendo da taxa de
transmissão disponibilizada. No entanto na configuração HSCSD é apresentada a noção
de serviços alargados, onde a taxa de transmissão é tão só um dos parâmetros do
serviço. O utilizador, de uma forma mais ou menos transparente, pode negociar quando
se estabelece a chamada, ou mesmo durante o período de duração da mesma, no caso de
estar perante dados na forma não transparente. Quando se estabelece uma chamada, um
conjunto de parâmetros do HSCSD são negociados entre o utilizador e a rede. Durante a
inicialização o terminal móvel transmite informações (inclusive a capacidade multislot
do terminal) à rede. A configuração do HSCSD é introduzida num elemento da
mensagem de setup que apresenta os seguintes parâmetros:
Número máximo de canais TCH/F que serão usados.
Acceptable Chanel Coding (ACC).
Tipo de modem (exemplo: V.17, V.32bis, V.34).
Air Interface User Rate (AIUR só para o modo não transparente)
Permissão ou não para modificação da configuração do canal feito pelo
utilizador (UIMI só para o modo não transparente).
210
Em chamadas com origem no terminal móvel a rede informa o terminal acerca da
escolha da configuração. Nessa mensagem incluem-se os parâmetros UMT, Fixed
Network User Rate (FNUR) e UIMI. O parâmetro UIMI, como já foi referido
anteriormente, é usado unicamente para a transmissão de dados não transparente. Cada
um dos canais rádio é activado separadamente. A descrição da configuração do multislot
é fornecida ao terminal móvel na mensagem de atribuição de comandos. A recepção da
mensagem de atribuição possibilita o conhecimento da configuração a ser usada,
permitindo que a IWF possa alocar os recursos necessários para efectuar a chamada.
Nas chamadas que têm como destino o móvel a mensagem de setup inclui os
parâmetros OMT, FNUR, UIMI, que só é usado para o modo não transparente, o
mesmo acontecendo com o AUIR. Durante uma chamada do HSCSD, o terminal móvel
pode estar a movimentar-se entre células originando o handover. Tal como no GSM
actual, o terminal móvel mede o nível do sinal proveniente de mais que uma célula. Os
resultados das medidas são enviadas à rede, no caso de chegar à conclusão que o
terminal móvel deve ser servido por outra BTS, executa essa operação.
No entanto, a operação de handover acarreta a mudança de todos os canais alocados
para a ligação HSCSD em curso. Quando um handover é executado dentro de uma BSC
todos os parâmetros da chamada são conhecidos pela BSC. A BSC è responsável por
activar os canais na nova célula e a configuração do multislot é passada ao terminal
móvel através de uma mensagem de comando de handover. O procedimento de
handover estará completo quando a mensagem correspondente for emitida, depois da
qual a IWF ajusta os recursos disponíveis. Simultaneamente os canais rádio alocados na
célula que anteriormente servia o terminal móvel são libertos. Se o handover ocorrer
entre células de diferentes BSC, a nova BSC deverá ser informada acerca dos
parâmetros negociados quando se estabeleceu a chamada. Essa partilha de informação é
obviamente realizada a partir da MSC, sendo todos os outros passos seguintes idênticos
ao caso anterior. O handover entre MSC’s exige também a partilha desses parâmetros.
A partir daí o processo é conhecido, sendo os parâmetros entregues à BSC em causa. A
permuta de informação entre MSC’s é suportada pela mensagem de sinalização
denominada por MAP (Mobile Aplication Part). Durante o intervalo de tempo da
ocorrência de uma chamada podem ocorrer variações acentuadas no canal de
211
transmissão. Variações essas que podem pôr em causa o “contrato” previamente
estabelecido entre o móvel e a rede. A rede poderá necessitar de aumentar ou diminuir o
numero de canais alocados para uma dada configuração HSCSD. No caso de haver falta
de canais na célula, o numero de canais TCH/F em algumas configurações poderão ser
temporariamente reduzidos. Isto pode ser feito com base num procedimento de
configuração. A descrição da nova configuração do multislot é enviada ao terminal
móvel e com base nesta informação a IWF pode ajustar os seus recursos. A alteração da
configuração é possível unicamente dentro dos limites definidos pelos parâmetros em
vigor.
A transmissão de dados no modo não transparente também permite a alteração do
número de canais, desde que o ritmo de transmissão seja variável. Caso os utilizadores
queiram alterar os parâmetros durante uma chamada poderão fazê-lo. O utilizador
poderá querer, por exemplo, aumentar ou baixar o ritmo de transmissão. É então
enviado um comando à MSC, que lhe indica as alterações pretendidas. Se o pedido
estiver de acordo com as especificações, a rede procederá às respectivas alterações
desejadas.
212
4.4
GPRS
O surgimento de tecnologias de transmissão de dados e acesso a internet por recurso de
comunicação sem fios é uma das grandes revoluções que os operadores de
telecomunicações móveis têm que enfrentar [5].
O GPRS – General Packet Radio Service é uma extensão do GSM e define um serviço
de dados orientado a pacotes , sendo desenvolvido para facilitar o acesso a serviços
baseados no IP – Internet Protocol, comparando com os serviços de comutação de
circuitos do GSM. As actuais redes GSM oferecem transmissão de dados via circuitos
comutados e suportam taxas de transmissão na ordem dos 9.6 Kbit/s.[6]
Entretanto o aumento da procura de serviços de dados, bem como o desenvolvimento de
novas aplicações para o ambiente móvel GSM implicou a croação de novos serviços
mais sofisticados e mais compatíveis com a exigência do mercado.
Portanto, o ETSI (European Telecommunications Standards Institute) procurou
padronizar complementos para o GSM: O HSCSD, analisado no ponto anterior, que
permite atingir taxas de transmissão de aproximadamente 64 Kbits/s através de um
reservamento de maior número de timeslots para o mesmo utilizador e o GPRS.
O GPRS disponibiliza transparência de suporte ao IP aumentando a sua integrabilidade
com a internet.
4.4.1 Atractivos do GPRS
Para garantir o sucesso entre os consumidores, o GPRS deve apresentar um valor
acrescentado para o utilizador de GSM comum e ser user-friendly.
Portanto, utilizadores finais de GPRS, devem beneficiar de novos serviços e evitar as
tarefas enfadonhas de preparação das chamadas de dados dos serviços actuais por
comutação de circuitos.
213
4.4.1.1
Novas Aplicações
O GPRS facilita a introdução de novas aplicações nas comunicações sem fios que não
estavam disponíveis anteriormente, devido às limitações impostas pela distribuição de
dados por comutação de circuitos fornecida pelo GSM ( CSD – Circuit Switch Data ).
Através da sua natureza de comunicação de pacotes ( PS – Packet Switched ), o GPRS
abre as portas para a conectividade directa para a Internet com todo o seu interesse para
os consumidores que lhe está inerente.
Existem dois tipos de aplicações disponíveis com redes GPRS nomeadamente :
Horizontais - Caracterizadas por serviços móveis de Internet, tais como, Wireless
Application Protocol ( WAP ), e-mail, web-browsing ou acesso a Intranets. As grandes
empresas, aumentaram o grau de dependência das suas Intranets para comunicações
internas. Disponibilizar serviços de Intranet e informação aos trabalhadores “móveis”, é
uma grande oportunidade para os operadores de redes nmóveis.
Verticais - São destinadas a companhias ou grupos de utilizadores e não ao utilizador
individual. O sistema GPRS é a base para a criação de numerosas aplicações verticais.
Algumas delas, já existentes hoje em dia em redes de rádio privadas, mas sem cobertura
global. Aplicações verticais inovadoras usando GPRS,
incluirão provavelmente
telemetria ( e.g. medições do tráfico rodoviário ) e controlo máquina-máquina ( e.g.
máquinas de vendas de refrigerantes ).
Nos primeiros tempos de funcionamento do GPRS, as aplicações horizontais são
provavelmente as mais dominantes, uma vez que não são específicas de nenhum
segmento de mercado. Mais tarde irão aparecer muitas aplicações verticais úteis, mas
provavelmente irão constituir uma pequena parcela do trafego das redes móveis, visto
que, não são serviços direccionados para o mercado de massas. A dinâmica de mercado
214
para estes dois tipos de aplicações é diferente. O retorno monetário do investimento
feito, é mais fácil de quantificar para as aplicações verticais, visto que, elas são
destinadas a cobrir necessidades especificas de um segmento de mercado específico.
Todavia, o volume de potenciais utilizadores é muito superior para as aplicações
horizontais.
4.4.1.2
Conectividade Instantânea e Constante
A vantagem óbvia do sistema GPRS sobre o GSM CSD, é o seu aumento de capacidade
de transmissão de dados. Mesmo assim, muito do interesse para o utilizador final reside
na possibilidade de obter contacto imediato e constante a redes externas tais como a
Internet e Intranets, afinal, a velocidade é um elemento que influencia a decisão do
consumidor, é importante notar que o conforto e a mobilidade derivado da ligação
constante é talvez uma das principais mais valias do sistema GPRS do ponto de vista do
utilizador final.
Para além disso, o sistema GPRS vem introduzir um novo sistema de taxação, que
inclui o pagamento por volume de dados transmitido. Isto significa que, o utilizador
pode permanecer ligado e online com a rede mesmo quando nada está a ser transmitido,
sem por isso ter que pagar os grandes tempos “mortos” que geralmente surgem neste
tipo de ligação. A intenção desta ligação constante, é permitir a disponibilidade de
vários Value Added Services ( VAS ) aos utilizadores móveis ( e.g. notificações de
correio, notícias ).
4.4.1.3
Acesso ao Serviço
Estão disponíveis uma grande variedade de terminais com acesso ao GPRS. Embora
seja impossível prever todos os tipos de terminais futuros a entrar no mercado, além dos
215
existentes, a tecnologia actual sugere algumas formas prováveis e segmentos de
utilização dos mesmos:
Telefones móveis normais, com um teclado numérico, um “display” relativamente
pequeno e na maioria dos casos com capacidade para WAP.
Estes dispositivos com GPRS, serão tão pequenos quanto possível e permitem aos
utilizadores a ligação aos seus computadores LapTop para acesso a serviços disponíveis
por GPRS, como a Internet.
Smart Phones que Incluem serviços de voz e dados e espera-se que se tornem cada vez
mais populares, agrupando tecnologias de computação e comunicação móvel num só
aparelho. Poderão surgir com vários formatos, uns mais direccionados para o mercado
de voz outros para dados, tendo estes últimos um écran substancialmente maior. O
WAP, têm-se revelado como um importante “serviço” de informação nestes aparelhos e
o GPRS será o portador de informação por excelência em detrimento dos GSM CSD ou
SMS.
Computadores de bolso Estes dispositivos estão-se a tornar produtos de grande
consumo. Terão interoperabilidade com telefones móveis com acesso a GPRS à
semelhança dos LapTop. Exemplos de computadores de bolso incluem, Personal Data
Assistents, tais como, o PalmPilot da 3Com e também dispositivos que correm o
sistema operativo Microsoft Windows CE.
Os communicators podem ser considerados a união entre Smart Phones e Computadores
de Bolso. O teclado e o écran serão maiores do que os telefones regulares mas
continuarão a caber na palma da mão. Communicator Placas PC com interface rádio
GPRS integrado, são dispositivos que permitem aos LapTops e outras unidades com
slots para placas PC ligarem-se directamente ao sistema GPRS para acesso a Internet e
Intranets.
Caixas Negras, são dispositivos especificamente desenhados para o mercado de
aplicações verticais, tal como, monitorização remota e telemetria. Estes terminais
industriais normalmente não têm teclado nem écran. Em vez disso, são programáveis
através de um interface série.
216
As subscrições de serviços GPRS oferecidas pelos operadores actualmente, aos
utilizadores individuais irão reflectem dois modos gerais de utilização:
A utilização de computadores portáteis com ligação a telefones móveis com GPRS. Este
segmento inclui early-adopters e utilizadores profissionais, que querem aceder à
Internet e a Intranets longe da sua ligação fixa. Espera-se que este segmento venha a
constituir uma parte significativa do tráfego total dos serviços de GPRS[56], pelo
menos, nos primeiros estágios de comercialização. O acesso à Internet e a Intranets, irá
produzir grandes cargas de tráfego por parte dos utilizadores finais e espera-se que as
subscrições respectivas incluam maiores níveis de QoS ( Quality of Service ).
Utilizadores individuais de telefones GPRS onde a utilização maioritária, segundo a
ARC, será em aplicações horizontais, tais como, o e-mail, WAP e web-browsing. As
necessidades de QoS não serão tão importantes como no caso anterior, mas também, as
taxas cobradas pelo acesso serão significativamente mais baixas.
4.4.2
Características da Rede GPRS
Sendo o GPRS uma sobreposição à rede GSM existente, pode causar algumas dúvidas
sobre a sua implementação. Para se tornar possível a compreensão das capacidades da
rede GPRS, algumas das características da rede devem ser examinadas.
O GPRS não impõem mudanças do parque tecnológico dos operadores, mas sim, a
inclusão de novos nós de redes que serão responsáveis pela parte da transmissão de
dados propriamente dita. Assim uma BSS (ver ponto 3) já instalada continuará a ser
aproveitada.
217
4.4.2.1
Comutação de Pacotes
Geralmente as ligações para dados sem fios actuais, como por exemplo o GSM CSD,
necessitam que o utilizador móvel faça um procedimento de ligação, relativamente
demorado e aborrecido, que resulta na alocação constante de um timeslot durante toda a
ligação. Isto é um processo moroso e caro para o utilizador. O GPRS por outro lado,
introduz acesso rápido a redes através de tecnologia de comutação de pacotes. Em vez
de receber ou enviar através de uma stream contínua, como na comutação de circuitos (
CS ), os dados deslocam-se através de routers que permitem uma rápida transmissão de
pacotes de e para os utilizadores móveis. Isto garante a ligação directa entre um terminal
móvel e fontes de dados espalhadas pelo mundo.
A utilização de comutação de pacotes significa que, os recursos rádio para o GPRS só
são usados quando os utilizadores estão de facto a enviar ou receber dados. Em vez de,
dedicar um canal rádio ( timeslot ) a um utilizador durante um período fixo de tempo, a
natureza bursty da comutação de pacotes permite que os canais rádio do GPRS sejam
partilhados entre várias ligações concorrentes. Esta utilização de escassos recursos
rádio, permite que um elevado número de utilizadores de GPRS partilhem a mesma
largura de banda, quando servidos pela mesma célula.
4.4.2.2
Eficiência do Espectro
Como referido anteriormente(4.2.1 Conceitos Celulares), cada portadora contém 8
timeslots. Entre todas as portadoras de uma única célula, um ou mais dos timeslots deve
ser alocado para sinalização. Os restantes timeslots são partilhados por ligações GPRS e
GSM CS simultaneamente ( as ligações CS serão prioritárias ). Todas as ligações GPRS
num dado momento, podem partilhar os timeslots disponíveis para utilização GPRS.
No contexto de eficiência de espectro, a maioria das aplicações baseadas em
comutações de pacotes envolvem transferências de dados assimétricas, e. g.
transferências de ficheiros. Normalmente à mais dados no downlink do que no uplink do
218
terminal, embora a mesma largura de banda esteja alocada nas duas direcções.
Obviamente esta assimetria degrada a eficiência de espectro no uplink, mas não há
remédio para esta irregularidade, diminuindo a eficiência de todo o processo e
subaproveitando recursos.
4.4.2.3
Serviços de Portadora
Não sendo de fácil compreensão, o termo portadora tem um segundo significado, pode
também referir como os pacotes de dados são transmitidos através da rede GPRS. Ou
seja, como são transportados. No standard GPRS são definidos dois tipos de serviços de
portadora, nomeadamente Ponto-a-Ponto ( PTP - Point-To-Point ) e Ponto-aMultiponto (PTM - Point-To-Multipoint ).
O serviço PTP disponibiliza a transmissão de um ou mais pacotes entre dois
utilizadores, iniciado por um requerente de serviço e recebido por um destinatário.
Existem dois tipos de serviços PTP:
Connectionless Network Service ( PTP-CLNS ) onde, os pacotes de dados são
dependentes uns dos outros e podem seguir caminhos diferentes através da rede.
Este serviço necessita do protocolo IP e poderá ser dominante.
Connection Oriented Network Service (PTP-CONS) onde, os pacotes seguem
através de um determinado caminho, necessitando do protocolo X.25.
O serviço PTM envolve um transmissor de dados de um grupo de destinatários. Estes
destinatários podem ser colegas de uma empresa, um grupo aberto registado numa lista
de distribuição, etc. A difusão de tráfego e notícias pode tirar partido deste tipo de
serviço. Estão definidos três tipos diferentes de serviços PTM:
219
PTM-Multicast (PTM-M) - Envio de dados a um grupo de utilizadores dentro de
uma determinada área, não é necessária nenhuma confirmação de recepção de
pacotes.
PTM-Group Call (PTM-G) - É feito o envio de dados a um grupo de utilizadores
que pode estar ou não numa área geográfica limitada, a confirmação de recepção
de pacotes é opcional.
IP-Muliticast (IP-M) - É usado para chegar a um grupo que está espalhado por
toda a Internet. Em vez do envio ser feito separadamente para cada utilizador, os
pacotes são duplicados em routers ao longo dos caminhos até os destinatários.
O serviço PTM está disponível numa segunda fase de implementação do GPRS, devido
a isto, não vai haver melhorias imediatas na capacidade das redes baseadas num serviço
multiponto. Mesmo assim, quando os serviços PTM forem incorporados nas redes, é
pouco provável que venham a ser um serviço dominante no GPRS.
4.4.2.4
Esquemas de codificação de canal
Nas especificações do GPRS, estão definidos 4 esquemas diferentes de codificação de
canal. Cada esquema de codificação engloba diferentes níveis de verificação de
integridade de dados (Error Correction Overhead) enviados através da interface rádio.
Estes esquemas são designados por CS1 a CS4[57].
Dadas as limitações de capacidade fixas dos canais, existe uma relação inversa entre a
quantidade de dados efectivos que podem ser transmitidos e a garantia da integridade
dos dados. Basicamente, o canal pode ser usado ou para transferência efectiva de dados
ou códigos correctores de erros. Os diferentes códigos de correcção de erros variam os
tamanhos dos blocos enviados, que produzem 4 taxas de transferência diferentes listadas
na tabela seguinte. Estas taxas de transferência, só são válidas na camada rádio, as taxas
220
ao nível da camada de aplicação vão ser ligeiramente menores devido ao cabeçalho dos
pacotes[58].
Esquema de
Codificação
CS1
CS2
CS3
CS4
Bits de dados do
Bloco Radio
181 Bits
268 Bits
312 Bits
428 Bits
Taxa por
Timeslot
9.05 Kbps
13.4 Kbps
15.6 Kbps
21.4 Kbps
Taxa máxima
por 8 Timeslots
72.4 Kbps
107.2 Kbps
124.8 Kbps
171.2 Kbps
Tabela 11 Parâmetros dos esquemas de codificação
Quanto mais elevadas são as taxas de transferência, maior a SNR necessária. Com um
canal com boa qualidade, com alto SNR, qualquer um dos quatro esquemas poderia ser
utilizado. Neste caso o esquema com menor protecção (CS4) [58] será o que permite o
melhor desempenho. Pelo contrário quando a interferência é alta, um esquema com
maior protecção é necessário (CS1), uma vez que corrige maior número de erros, logo,
reduz o número de retransmissões.
O compromisso entre desempenho e protecção de erros, é um parâmetro importante que
depende da localização actual do utilizador. É a BS que calcula qual o esquema de
codificação a usar para cada MS.
4.4.2.5
Atribuição de Timeslots
Uma vez que o GPRS e o GSM partilham os mesmos recursos rádio, e ao predomínio
da voz que é um serviço dominante é pouco provável que os operadores móveis venham
alguma vez a atribuir os 8 timeslots de uma portadora a tráfego GPRS. De facto, a
alocação de timeslots para GPRS e GSM é um tema de discussão entre os~operadores.
De qualquer modo, continua a transparecer que o trafego GSM vai continuar a ter
prioridade sobre o tráfego GPRS. Um possível cenário é um ou dois timeslots estarem
221
atribuídos estaticamente ao GPRS como ilustra a figura seguinte , enquanto os restantes
timeslots serão atribuídos dinamicamente entre GPRS e GSM.
Figura 96 Exemplo de alocação estática de Timeslots [56]
Existe uma tendência para o tráfego GSM é prioritário, o tráfego GPRS terá disponível
uma capacidade adoptar a solução mais simples, evitar a atribuição predefinida de
timeslots. Como variável. Os timeslots disponíveis serão por sua vez distribuídos entre
os utilizadores GPRS activos no momento. Há que ter em conta que um dos 8 timeslots
de cada portadora é dedicado a sinalização.
4.4.3 Arquitectura do GPRS
O GPRS é construído com base na infra-estrutura existente do GSM. Por isso, permite
aos operadores móveis fazer uma simples actualização às redes GSM já existentes, pela
introdução melhoramentos de alguns nós existentes na rede. Estes melhoramentos
incluem a introdução de alguns nós: o Serving GPRS Service Nodes
(SGSN), o
Gateway GSN (GGSN), o Border Gateway (BG) que fornece o acesso a outras redes
GPRS através do Firewall (FW). Para além disso, o sistema GPRS necessita de
222
actualizações de software em alguns nós da rede GSM, nomeadamente o Mobile
Services Switching Center (MSC), o Home Location Register (HLR) e uma alteração
mínima na Base Tranceiver Station (BTS). Finalmente, é necessário também a
actualização de hardware e software na Base Station Controller (BSC). Todos os
elementos da arquitectura do sistema GPRS estão representados na figura seguinte:
PLMN
MSC /
VLR
ISDN
PSTN
BTS
SMS-MSC
Abits
REDE SS7
HLR-AuC
BSC
EIR
MS
SGSN
GGSN
BG
FW
GPRS
Backbone
REDE DE
DADOS
INTERNET
FW
FW
Outro
Operador
GPRS
REDE DE
DADOS x.25
Figura 97 Esquema geral de uma rede GSM com GPRS [58]
4.4.3.1
Estação Móvel (MS)
223
A Estação Móvel (MS) é uma combinação entre o terminal móvel (MT) e o Terminal
“Equipment” (TE). É importante ter presente que o MT e o TE podem constituir um
mesmo bloco de equipamento[59].
O TE é varias vezes referido como sendo um terminal computadorizado, que envia e
recebe os pacotes de dados. Do ponto de vista do TE, o MT assume a função de um
modem ligando o TE à rede de dados através do sistema GPRS.
O MT comunica com o TE através de cabo ou tecnologias sem fios, tais como, IrDA ou
Bluetooth. Através do link aéreo o MT comunica com a BTS. O MT está associado a
um único subscritor no sistema GSM através do seu Subscriber Identity Module (SIM),
o qual guarda toda a informação pessoal do utilizador.
As MS desenvolvidas para o sistema GPRS serão diferenciadas em termos de classes de
MS e classes de Multislot. O interesse destas definições é permitir satisfazer os
diferentes segmentos de mercado com equipamentos com determinadas características
distintas. Podemos diferenciar três classes de terminais móveis (MS- Mobile Stations):
A Classe A: que suporta simultaneamente attach, activation, monitoring e suporta
trafego num modo (GSM ou GPRS) e invocação de trafego noutro modo em
simultâneo. O móvel pode receber e transmitir, simultaneamente, chamadas no sistema
PS GPRS e no sistema CS GSM. Com o objectivo de tirar o melhor aproveitamento da
capacidade do MS, um mínimo de um timeslot deve estar disponível para ambos os
serviços quando necessário. No entanto, estes MS não estarão numa primeira fase,
comercialmente disponíveis devido à sua complexidade e o seu grande consumo de
potência.
A Classe B em que o móvel não permite transmitir e receber, em simultâneo, no modo
GSM e GPRS. No entanto, sinalização como attach e activation podem ser simultâneas.
Pode seleccionar automaticamente o serviço apropriado, isto é, uma ligação GPRS
activa é posta em espera, se o utilizador aceitar uma chamada CS ou estabelecer uma
chamada CS.
A Classe C em que o móvel suporta os dois modos, mas só lhe é permitido transmitir e
receber num modo de cada vez. Não é possível proceder a attach e activation
224
simultaneamente. As caixas negras, que unicamente suportam o GPRS, também
pertencem à classe C.
4.4.3.2
Sub sistema de Estação Base
A BSS, como visto no ponto 2., é composta por uma Base Station Controler (BSC) e
por uma Base Transceiver Station (BTS). Todos os sinais rádio, são enviados e
recebidos pela BSS, tornando-a o recurso partilhado entre o sistema GSM e o sistema
GPRS. Especificamente, numa BSS actualizada para o sistema GPRS, são incluídas
funcionalidades adaptadas à transmissão de dados por pacotes. Isto inclui,
manuseamento de pacotes de dados, difusão de informação GPRS, administração de
recursos e também um novo interface com o nó SGSN. A BSS é responsável por 70%
do hardware da rede, sendo o seu valor um factor importante na escolha dos operadores
na introdução do GPRS ou nas actualizações das suas redes.
A BTS é composta pelos equipamentos de recepção e transmissão, incluindo antenas e
toda a sinalização relacionada com a interface rádio.
Em termos de hardware, a BSC requer o Packet Control Unit (PCU) para gerir o tráfego
dos pacotes GPRS. O PCU, é responsável pelas camadas Radio Link Control (RLC) e
Medium Access Control ( MAC) sobre a interface ar, e em particular, controlam
transferência dos pacotes de dados do MS para o SGSN. Geralmente a BSC tem a
função de estabelecer, supervisionar e interromper ligações CS e PS.
A interface Abis, que liga a BTS à BSC, é geralmente dimensionada tendo como
pressuposto o número máximo de timeslots no interface rádio que podem ser
transferidos de uma BTS para uma BSC.
225
4.4.3.3
Os Novos Elementos na rede
Os novos elementos de rede são o SGSN (Serving GPRS Suport Node) e o GGSN(
Gareway GPRS Support Node). O primeiro possui o mesmo nível hierárquico das
MCSs (Móbile Switch Center), mantêm a informação sobre a localização das estações
móveis e realiza funções de segurança e controlo de acesso. Por sua vez, o GGSN
promove a interconectividade com as redes externas de pacotes comutados e é
conectado com os SGSNs via backbone da rede GPRS baseado em IP.
Comutação de Circuitos
VLR
Sinalização
Comutação de pacotes
HLR
AUC
Rede
Telefónica
MSC
BSS
SGSN
GGSN
Rede
IP
GGSN
Rede
X. 25
Backbone
SGSN
Figura 98 Rede GPRS
O GGSN é usado como interface lógico para redes externas de pacotes de dados (PDNPacket Data Networks). O GGSN mantém as informações dos “routers” para que se
possa “tunelar” os PDUs (Protocol Data Unit) para o SSGN que serve a um certo
móvel. Outras funções incluem network e subscriber screening, e mapeamento de
endereço. Um ou mais GGSNs podem suportar vários SGNSs.
226
O SGNS entrega os pacotes para as estações móveis na área atendida por ele. Também é
o SGSN que envia um “request” ao HLR para obter o perfil de dados do utilizador. São
os SGNS que detectam uma nova estação GPRS móvel na sua área de serviço e
processam o registo de um novo utilizador móvel. Esse elemento da rede GPRS mantém
um registo da localização dos móveis dentro da sua área de serviço.
227
4.4.3.4
GPRS Support Nodes (GSN)
O SGSN e o GGSN são os principais blocos que devem ser implementados no núcleo
central da rede para construir o sistema GPRS. Ambos os GSNs, têm a funcionalidade
importante de “cobrar” dados. A SGSN, recolhe informação para facturação de cada MS
de acordo com o uso da rede interna, e a GGSN recolhe informação sobre o uso da rede
externa.
Como o seu funcionamento é bastante interligado podem-se encontrar combinadas num
único nó. Contudo, é de esperar que se encontrem mais frequentemente separadas,
possivelmente interligadas com routers IP.
As SGSNs e GGSNs estão interligadas dentro do núcleo central da rede GPRS, muitas
vezes referido como Public Land Mobile Network (PLMN). No entanto, as GSNs
podem estar interligadas entre PLMNs separadas, pertencentes a diferentes operadores
(Roaming), ou mesmo entre redes pertencentes a um mesmo operador mas em
diferentes países. Neste caso, as PLMNs estarão ligadas através de um Border Gateway
de cada lado por razões de segurança e interoperabilidade.
O GGSN deve ser dimensionado para suportar a capacidade de todas as SGSNs a si
ligadas, e a SGSN deve suportar todas as BSCs a si ligadas.
4.4.3.5
Serving GPRS Support Node ( SGSN )
O SGSN, encaminha os pacotes IP endereçados de e para o MS. Serve todos os
utilizadores de GPRS que estejam ligados e localizados dentro da área geográfica de
serviço da SGSN. Para conseguir este tráfego é necessário a sinalização entre vários
nós, tais como, Home Location Register (HLR), Mobile Switching Center (MSC), BSC,
GGSN e Short Message Service-nodes (SMS). Através destas ligações de sinalização a
SGSN comporta funções importantes para o GPRS tais como, encriptação e
228
autenticação, gestão de sessão, gestão de mobilidade e gestão do link lógico em direcção
à MS.
Suporta 100000 clientes, e está ligado a uma ou mais BSCs, e faz a gestão das
chamadas, tráfego e taxação.
4.4.3.6
Gateway GPRS Support Node ( GGSN )
O GGSN faz a ligação entre as várias redes externas de dados ( Internet, X.25, etc.)
com todos os utilizadores da rede GPRS, comportando-se como um router de endereços
IP.
O GGSN Gateway GPRS Support Node: é responsável pela interligação com outras
redes (IP, X.25, etc.) e funciona também como firewall. Actua ainda ao nível da
taxação e trata da informação de encaminhamento.
4.4.4 Rede GPRS
Alguns elementos da rede GSM, têm que ser alterados (como visto anteriormente) e do
TDMA. A BBS tem que ser capaz de reconhecer e enviar dados dos utilizadores para o
SGSN que serve a respectiva área e o HLR deve registar os perfis dos utilizadores
GPRS e responder as solicitações propostas pelo SGSNs.
4.4.4.1
GPRS Backbone Network
Há dois tipos de backbone Network na rede GPRS, nomeadamente a intra-PLMN e
inter-PLMN.
229
Packet Data Network eg the Internet
Inter - PLMN
backbone
Gi
GGSN
Gp
BG
Intra - PLMN
backbone
SGSN
PLMN A
SGSN
Gi
BG
GGSN
Intra - PLMN
backbone
SGSN
PLMN B
Figura 99 Redes Intra – PLMN e Inter PLMN backbone [60]
4.4.4.2
SS7-Network
A rede de apoio à sinalização do GSM é baseada nos protocolos do Signalling System
#7 (SS7), que funciona como um transporte de sinalização dentro da chamada Network
and Switching Sub-system (NSS), que inclui o EIR, HLR/AuC, MSC/VLR, SMSMSC, SGSN e GGSN.
4.4.5
Protocolos
A arquitectura de comunicação de dados do GPRS, é baseada na camada física rádio do
GSM. E vai continuar a suportar o princípio de camadas protocolares OSI para
arquitecturas de comunicação. O sistema GPRS faz distinção entre duas camadas
protocolares:
230
A camada de transmissão, que cobre os protocolos para transmissão da informação do
utilizador e procedimentos de controle associados, tais como, controle de fluxo e de
erros.
A camada de sinalização, que consiste nos protocolos que controlam e suportam as
transmissões feitas pelos utilizadores. As funções relevantes do GPRS na camada de
sinalização são: controle de ligação, routing e gestão de mobilidade.
4.4.5.1
Camada de Transmissão
Em comparação com o GSM, a camada protocolar de transmissão do GPRS, contém
novas camadas que lidam com trafego de dados. O esquema das camadas protocolares é
apresentado na figura seguinte:
Appl
Appl
TCP
UDP
TCP
UDP
IP
IP
IP
IP
Internet
GPRS
GPRS
Outros
SNDCP
LLC
LLC Relay
SNDCP
GTP
GTP
LLC
IP
IP
L2
L2
L1
L1
RLC
RLC
BSSGP
BSSGP
MAC
MAC
Fr
Fr
PHY
PHY
L1
L1
MS
BSS
SGSN
L2
L2
L1
L1
GGSN
Host
Figura 100 Esquema protocolar OSI relativo ao GPRS[68]
231
4.4.5.2
Camada de Aplicação
A camada de aplicação, como apresentada na figura anterior, incorpora várias subcamadas de funcionais. Contém a lógica necessária para suportar as várias aplicações do
utilizador. Para cada tipo de aplicação, tais como, e-mail ou web-browsing, são
necessários diferentes tipos de protocolos para gerir as sessões de aplicações e também
a apresentação dos dados do utilizador. Geralmente, estes protocolos são específicos do
software e não tem qualquer ligação com a arquitectura GPRS.
4.4.5.3 TCP / UDP
A camada de transporte, inclui mecanismos para a troca de dados do utilizador na
ligação extremo a extremo, que são essencialmente independentes da natureza das
aplicações. Existem dois tipos diferentes de protocolos de transporte, nomeadamente
TCP e UDP.O TCP (Transmission Control Protoco l) garante um fluxo de dados de
confiança entre dois pontos. Mantendo o controle dos pacotes, retransmitindo os
perdidos.
Uma transferencia de dados de confiança é desejada, do ponto de vista das aplicações, o
TCP é o protocolo mais utilizado neste tipo de aplicações.
O UDP (User Datagram Protocol) fornece um serviço simples à camada de aplicações.
Limita-se a enviar pacotes de dados, de seu nome datagramas, de um ponto para outro,
mas não há qualquer garantia de que os datagramas chegam ao destino, também não há
retransmissão de datagramas no caso de serem detectados erros.
Na eventualidade, de ser desejada ou até mesmo necessária alguma garantia na
transmissão, esta terá que ser implementada pelas próprias aplicações.
232
4.4.5.4
IP e X.25
A camada de transporte é implementada ao nível da rede por dois tipos de protocolos de
pacotes de dados (PDP Packet Data Protocol), o IP ou o X.25.
O IP é o protocolo dominante do GPRS, fornecendo serviços de routing através de rede
de dados tais como a Internet. Os endereços IP dos utilizadores são localizados por (ou
via) GGSN, embora as bases de dados que contém os endereços possam não estar
fisicamente nesse GGSN. Uma rede externa, tal como um ISP ou uma LAN de uma
empresa, que na realidade contém os dados sobre os endereços IP. Cada rede externa
tem o seu único ponto de acesso na GGSN, que contém funcionalidades para gerir o
acesso de rede e atribuição de endereços IP. Esta atribuição de endereços pode ser feita
através de Remote Access Dial-In User Service (RADIUS) ou Dinamic Post
Configuration Protocol (DHCP).
4.4.5.5
SNDCP
O SNDCP (Subnetwork Dependent Convergence Protocol), efectua a ligação entre a
camada de rede e as camadas físicas de rádio. Isto permite que quer o IP quer ou até
mesmo o X.25 ,funcionar sobre o SNDCP.
O SNDCP tem como principais funções: a segmentação, a compressão de cabeçalho e a
compressão de dados. As técnicas de compressão de dados , em determinados casos
podem melhorar significativamente a taxa de transmissão vista pelo utilizador,
dependendo do tipo de dados. Por exemplo, se a fonte de dados consistir
maioritariamente de texto (WAP, e-mail, processamento de texto, etc.), a informação é
tipicamente comprimida abaixo dos 25% do tamanho original. Por outro lado, imagens
(.gif, .jpg, etc.) são comprimidas ao nível da aplicação, deixando pouco ou nenhum
efeito na compressão de dados. Por esta razão, a compressão de conteúdos WWW
podem variar significativamente, dependendo da quantidade de imagens existentes.
233
4.4.5.6
LLC
A camada LLC (Logical Link Control), fornece um link lógico encriptado de alta
qualidade. O LLC deve ser independente das camadas protocolares inferiores, de
maneira a permitir a introdução de soluções rádio alternativas (e.g. EDGE), com um
mínimo de alterações na rede interna GPRS. Estabelece um link lógico entre o MS e o
SSGN, identificado por um Temporary Logical Link Identifier (TLLI). Opcionalmente,
uma ligação de confiança pode ser estabelecida na camada LLC activando um código de
erros. Neste caso, um erro irá despoletar a retransmissão e o SSGN deve guardar os
pacotes até receber o sinal de reconhecimento pelo MS.
4.4.5.7
RLC e MAC
O Radio Link Control (RLC) e o Medium Access Control (MAC) são considerados
como parte da mesma sub-camada. O RLC segmenta os pacotes LLC em pacotes RLC,
a este bloco de dados RLC é dado um cabeçalho MAC e um Block Check Sequence
(BCS) para formar um bloco rádio. Por sua vez, um código convolucional é aplicado ao
bloco rádio com alguns bits adicionais, formando o bloco rádio codificado com um
tamanho fixo de 456 bits. A quantidade de bits de informação deste standard varia
dependendo do esquema de codificação da interface rádio física em cada caso (CS1 a
CS4 tendo 181 a 428 bits respectivamente).
Os blocos RLC que são recebidos com erros pelo MS ou BTS são retransmitidos por um
protocolo ARQ selectivo.
234
RLC Data Block
Mac Header
RLC Header
Infor mati on bits
Radio Block
BCS
Tail
Convolutional
Coding
Coded radioblock of 456 bits
Figura 101 Bloco RLC e bloco radio
Na mesma sub-camada, o MAC controla a sinalização dos processos de acesso
(Request e Grant) do canal rádio, tal como o mapeamento de tramas segmentadas no
canal de GSM. Por outras palavras, distribui todo o tráfego de dados e sinalização na
interface física rádio.
4.4.5.8
Interface Rádio
A interface física rádio inclui procedimentos para GPRS relativos à codificação de
canal, procedimentos de resselecção de célula e regulação de potência. As
funcionalidades GSM têm em conta a modulação e desmodulação de formas de ondas e
possível detecção e correcção de erros de transmissão devidos ao meio físico. Esta
camada também envolve os problemas resultantes de frequency hopping e modulação
de sinal, melhorando a SNR na existência de interferência e diversidade na frequência.
A caracterização completa da interface física rádio encontra-se definida pelo ETSI.
Na interface entre o BSC e o SGSN, o Base Station Subsystem GPRS Protocol
(BSSGP), transmite pacotes de dados e informações de routing. Para tornar a interface
aberta é standardizada em Frame Relay (FR). As comunicações com standards FR
possibilitam altas taxas de transmissão, retirando a maioria dos cabeçalhos envolvidos
no controlo de erros.
235
Quanto a interligação entre GSNs, o GPRS Tunel Protocol (GTP) canaliza os PDUs
através da rede backbone adicionando informação de rounting. O cabeçalho GTP
contem a identificação do end-point para PTP, tal como um identificador de grupo para
possíveis pacotes PTM.
O conceito de PTM como serviço de portadora com destinatários múltiplos torna
possível poupar largura de banda em interligações GSM.
Por baixo do GTP, o comum TCP/UDP e IP/X.25 são usados como protocolos das
camadas transporte ou rede. O TCP será usado em cima do X.25 para ligações seguras,
enquanto o UDP será usado sobre redes IP. Esta combinação de protocolos será mais
comum em ligações sobre dimensionadas e de confiança na rede backbone GPRS.
Protocolos baseados em Ethernet, Integrated Services Digital Network (ISDN) e
Asynchronous Transfer Mode (ATM) deverão ser usados sob IP, num futuro próximo
dependendo da arquitectura de rede dos operadores.
A camada IP da rede interna GPRS não deve ser confundida com outra camada IP que
identifica o utilizador final. Estes são domínios separados do plano de transmissão.
4.4.6 Sinalização
O plano de sinalização do GPRS consiste em protocolos para controlo e suporte de
funções do plano de transmissão inclui:O controle de acesso às redes GPRS, tal como
Attaching e Detaching da rede GPRS. O controle dos atributos de uma ligação de acesso
à rede estabelecida, tal como activação de um endereço PDP (Packet Data Protocol).
Controle do caminho de routing de uma ligação da rede, de modo a suportar a
mobilidade do utilizador. Controlo da distribuição dos recursos de rede.
A sinalização entre SGSN e o GGSN é transportada pelo GTP em cima de UDP/TCP de
modo semelhante à camada protocolar para tráfego de dados. Para além disso, a Mobile
Aplication Part (MAP) é responsável pela sinalização entre o SGSN e o HLR, enquanto
236
uma parte da Base Station Subsystem Aplication Part (BSSAP) é usada entre o SGSN e
o MSC/VLR.
A sinalização entre MS e SGSN é transportada por cima da camada LLC, no GPRS
Mobility Management and Section Management (GMM/SM). Este protocolo suporta
funcionalidades de gestão de mobilidade, tais como, GPRS attach, GPRS detach,
activação/desactivação do PDP, actualização da área de routing e área de localização.
4.4.7 Mobilidade e Routing
A gestão automática de mobilidade de utilizadores em áreas com um elevado número de
utilizadores é um serviço fundamental nas redes celulares, como já foi visto
anteriormente. Actualmente a tendência consiste em adquirir e actualizar a localização
do utilizador, com um mínimo de sinalização, para que as chamadas GSM e ligações
GPRS possam ser efectivamente conseguidas de e para e célula respectiva.
Para se proceder a uma chamada ou ligação GSM e GPRS, o sistema necessita adquirir
informação sobre a célula em que o utilizador se encontra. Essa aquisição de informação
pode ser efectuada por três métodos :A MS indica cada mudança de célula que efectua à
rede, através de uma actualização de localização sistemática. Assim quando for
necessário fazer uma ligação só é preciso enviar um pedido de ligação na célula onde a
MS se encontra; Enviar um pedido de ligação em todas as células da rede, de modo a
que não seja necessário a que MS informe a rede sobre a sua localização; No GSM
utiliza-se um compromisso entre os anteriores, onde se agrupa um conjunto de células
vizinhas criando uma Locatiom Area (LA), e a MS informa a rede cada vez que muda
de LA e não cada vez que muda de célula. Assim o pedido de ligação é difundido na LA
onde o MS se encontra.
Quanto ao conceito de routing área, o GPRS expande o conceito de LA do GSM,
introduzindo a Routing Area (RA), que é especifica da gestão de mobilidade do GPRS.
Cada RA é um subconjunto de células de uma LA, podendo ser de tamanho idêntico à
LA.Cada RA pertence a um SGSN e cada SGSN pode servir varias RAs.
237
Location Area
Routing Area 1
Routing Area 2
Figura 102 Exemplo de routing áreas
Tal como no GSM, manter ligações GPRS quando uma MS passa de uma célula para
outra são necessários alguns mecanismos de Handover. De uma forma singela, podemos
dizer que o MS mede o nível de sinal de células vizinhas e quando a relação sinal/ruído
(SNR) desce abaixo de um certo patamar executa-se a mudança de célula (Handover).
Se a mudança de célula for necessária, um procedimento de actualização de célula é
iniciado pela MS que informa a SGSN da localização da nova célula. Se a MS se
desloca para uma nova RA ao mesmo tempo que muda de célula, faz-se antes uma
actualização de RA.
4.4.8 Gestão de Mobilidade entre GSM/GPRS
No sistema GPRS, a nova interface entre SGSN e MSC/VLR permite interacções de
gestão de mobilidade para GPRS e GSM. Por exemplo se um handover necessitar de
actualização de RA e LA em simultaneamente, envia-se uma actualização combinada
RA/LA da MS para o SGSN. O SGSN encaminha depois a actualização de LA para o
MSC/VLR através da interface de ligação. Para além disso se existe uma ligação GPRS
238
por parte de um móvel classe A ou B a difusão de pedido de ligação para uma chamada
de voz é feita através do SGSN. A difusão do pedido de ligação é feita na respectiva RA
ou célula, dependendo do estado de gestão de mobilidade da ligação GPRS. Isto evita
que a difusão seja feita a partir do MSC/VLR.
Podemos definir três estados de gestão de mobilidade (MM - mobility Management)
para caracterizar as actividades de gestão relacionadas com o utilizador: Idle, Standby e
Ready. Cada tipo de estado está associado as funcionalidades de MM no entanto a
transição de um estado para o outro depende do estado actual e do evento ocorrido.
No estado IDLE o utilizador não está ligado (attached) ao MM GPRS. A associação
MS e SGSN não tem qualquer informação válida sobre localização ou routing do
utilizador. Procedimentos de MM relacionados com o utilizador tais como actualizações
de RA não são feitas. A MS é vista como incontactavel pela rede. Para poder ser
estabelecida uma associação MM na MS e no SGSN, a MS deve passar para o estado
Ready fazendo o procedimento GPRS attach.
No estado Ready na transmissão/recepção de Protocol Datagram Units (PDU) na MS
ou SGSN (quer de sinalização ou de dados), irá haver uma transição do estado de
Standby para o estado de Ready. No estado Ready, a MS irá executar procedimentos de
MM tais como selecção de célula de modo a informar permanentemente a rede da
localização de célula actual.
Enquanto no estado Ready, a MS pode activar ou
desactivar contextos PDP de modo a enviar e receber pacotes de dados (PDP-PDUs). O
estado Ready é supervisionado por um timer, e quando após um determinado tempo o
timer expira a associação MM passa de Ready para Standby. Para passar do estado
Ready para o estado Idle, é necessário que a MS ou a SGSN iniciem um procedimento
de GPRS detach.
No estado Standby, o utilizador está attached ao MM do GPRS o que envolve
actualizações de RA. A MS e a SGSN estabeleceram associações MM para a IMSI do
utilizador, e podem-se receber informação de sinalização e também paging para dados
PTP ou PTM-G. A transição para o estado Ready deve ser efectuada antes que a
transmissão ou recepção de dados possa ser feita. Quando se faz um pedido de contexto
PDP (i.e. IP ou X.25), esta transição é feita implicitamente. A SGSN pode também
239
iniciar um detach GPRS para passar ao estado Idle. Contudo, a MS não pode iniciar a
transição de Standby para Idle.
4.4.8.1
Attach e Detach no GPRS
O procedimento de attach GPRS é feito pela MS para a SGSN. Após ter efectuado um
attach GPRS bem sucedido, associações MM são estabelecidas na MS e na SGSN,
pondo a MS no estado Ready. A MS é então capaz de activar contextos PDP.
MS
SGSN
HLR
1. Attach Request
2. Authentication
3. Location Update
4. Attach Accept
Response
5. Attach Complete
Figura 103 Procedimentos de Attach GPRS[62]
1. A MS envia um attach request GPRS que inclui a classe do móvel GPRS e a classe
multislot.
2. A authentication é feita do mesmo modo que no GSM, mas em vez da MSC, é a
SGSN que envia a IMSI da MS para o HLR, iniciando o algoritmo de encriptação.
3. Um procedimento de location update guarda a actual SGSN da MS no HLR.
240
4. A resposta de attach accept atribui um Temporary Logical Link Identity à MS. Uma
resposta de attach complete é enviada da MS para a SGSN confirmando o attach.
5 Após a identificação levada a cabo durante a authentication no procedimento de attach
GPRS, não é necessária mais nenhuma identificação durante a sessão GPRS. Um detach
GPRS terminará a sessão em curso. Este detach pode ser iniciado explicitamente pela
MS ou SGSN, ou implicitamente quando o timer de Standby expira.
4.4.8.2
Activação e Desactivação de contextos PDP
Uma subscrição GPRS inclui um ou mais endereços PDP. Na maioria dos casos irão ser
endereços IP. Cada endereço PDP é descrito por uma associação de contexto PDP na
MS, SGSN e na GGSN, contendo o perfil de QoS ( Quality of Service) daquela
subscrição em particular. Cada contexto PDP existe independentemente em um de dois
estados, activo ou inactivo. O estado PDP indica se o endereço está pronto ou não para
transferencia de dados. Para conseguir um estado activo de PDP, um procedimento de
activação de contexto deve ser levado a cabo,
MS
SGSN
GGSN
1. Activate PDP
Context Request
2. Create PDP
Context Request
3. Create PDP
Context Response
4. Activate PDP
Context Accept
Figura 104 Activação de contextos PDP [62]
241
1. Através do active PDP context request a MS informa a SGSN que quer activar o seu
endereço PDP. Se a MS necessita de uma atribuição dinâmica de endereços PDP a
respectiva APN é incluída no pedido. De modo idêntico, a MS tem um endereço
estático atribuído a, este endereço é incluído no pedido. Também será incluído o perfil
de QoS desejado.
2. Com um create PDP context request, a SGSN encaminha o pedido da MS para a
GGSN.
3. A GGSN anuncia o endereço aceite ou atribuído através de um create PDP context
response. O perfil de QoS associado à subscrição é tirada do HLR e comparada com o
pedido feito pela MS.
4. Por sua vez, a SGSN encaminha o anúncio à MS num activate PDP context accept,
incluindo o perfil de QoS negociado.
4.4.9 Comparação entre o GPRS e os outros
O GPRS – General Packet Radio Service é uma extensão do GSM, como foi visto
anteriormente define um serviço de dados orientado a pacotes, sendo desenvolvido para
facilitar o acesso a serviços baseados no IP – Internet Protocol, comparando com os
serviços de comutação de circuitos do GSM.
É esperado que a demanda por serviços de dados “wireless” cresça significativamente
nos próximos anos, as taxas de transmissão de dados do GSM, relativamente baixas,
acabam por limitar o lançamento de serviços de dados. As operadoras de rede querem
promover serviços de dados para aumentar as receitas.
242
Taxa de dados (Kbps)
500
WCDMA
400
300
EDGE
200
GPRS
100
GSM
HSCSD
1999
2000
2001
2002
Figura 105 Evolução cronológica das taxas de transferência de dados[61]
O GPRS é uma tecnologia que oferece comutação de pacotes, é bastante diferente das
arquitecturas de redes GSM, não só por ser atribuído um canal físico quando for
necessário transmitir ou receber dados, mas também porque os canais físicos podem ser
compartilhados entre diferentes utilizadores móveis..
GPRS
• Ligação com redes de
pacotes externas
• Perfil de trafego por
“burst”
• Cada pacote tratado
independentemente
• Não há acesso ao HLR
para cada pacote
• Facturação por volume
GSM
• Ligação com redes de
comutação de circuitos
• Perfil de trafego
continuo bidireccional
• Cada pacote tratado
independentemente
• cada chamada acede
ao HLR
• Facturação baseada por
tempo
Figura 106 Comparação entre GPRS e GSM
243
O HSCSD é uma tecnologia de comutação de circuitos, um canal físico é atribuído por
toda a duração da chamada.A principal diferença entre o HSCSD e o GPRS é relativa ao
protocolo. Do ponto de vista da RF, o HSCSD e o GPRS são relativamente idênticos.A
maioria das mudanças em relação ao GSM estão acima da camada 1, isto é protocolo.
No entanto, na camada física, o HSCSD e o GPRS são multi-slot [62].
4.4.10 Qualidade de Serviço (QoS) no GPRS
O GPRS tem subjacente uma preocupação com qualidade de serviço. O parâmetro de
QoS com cada serviço solicitado, e serviço recebido pelo ponto de acesso de serviço de
rede (Network Service Acess Point – NSAP). Os utilizadores, solicitam o Qos através
das suas estações móveis (MS) durante a activação do PDP (Packet Data Protocol). O
perfil por defeito de QoS é definido no HLR e os SGSNs/GGSNs controlam o QoS, mas
são os SGSNs que assumem o principal controlo[60].
Os perfis de qualidade atribuídos ao GPRS são [63] divididos em classes :
A precedência indica a importância do pacote com considerações em caso de problemas
ou degradação de QoS, quando efectivamente for necessário
A Confiabilidade especifica o modo de operação de vários detectores de erro e
protocolos de recuperação. Possui os parâmetros de probabilidade de perda de dados, de
probabilidade de dados entregues fora da sequência correcta, da probabilidade de
entrega de dados repetidos e a probabilidade de dados corrompidos. Na prática,
especifica o grau de segurança relativamente à entrega de dados.
O “Delay” é o tempo de atraso de transferência inclui o acesso ao canal de rádio de
“uplink” ou a procura do canal de rádio para “downlink”. Especifica o “delay” de
transmissão no canal rádio e o “delay” de transito na rede GPRS.
“Peak throughput” : define a máxima taxa de transferencia permitida
244
“Mean throughput” : Define a taxa media de transferencia.
Os QoS estão relacionados com a multiplicidade de perfis de utilizadores. Diferente do
GSM, a gestão dos clientes do GPRS é especifico por serviço, ou seja os utilizadores
podem activar cada serviço em que são assinantes separadamente.
Indiferente ao perfil do utilizador e ao QoS acordado, confiabilidade dos dados em
termos de taxas de erro residual para perdas, corrupção ou duplicação é especificada
para ser 10-9 para comunicações em grupo e na banda dos 10-4 a 10-5 para comunicações
“multicast”. Os procedimentos de detecção e correcção de erros realizados pelos
protocolos do GPRS na interface aérea, garantem os intervalos de confiabilidade.
Como já tinha sido visto anteriormente, a classe das estações móveis são definidas
como A, B e C.
245
4.5
EDGE
EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) é uma tecnologia que inclui o uso de
HLM (Higher Level Modulation), foi desenvolvido para integrar a estrutura GSM. A
introdução do HLM permite maiores taxas de transferência num único slot temporal. O
desempenho dos sistemas EHSCSD.
4.5.1 A tecnologia
EDGE é a tecnologia que usa um novo esquema de modulação, mais eficiente na
largura de banda que na modulação padrão usada no GSM. Oferece uma estratégia de
evolução promissora para HSCSD e GPRS. A tecnologia define uma capa física nova:
modulação 8-Phase Shift Keying (8-PSK), em vez de GMSK. 8-PSK permitem
codificar a informação em símbolos de três bits contra 1-bit-por-pulso do GMSK.
Assim, EDGE tem o potencial para aumentar velocidade de transmissão de dados nos
sistemas de GSM existentes por um factor de três.
O EDGE retém outros parâmetros existentes no GSM inclusive uma duração de trama
4.615-ms , 8 timeslots por trama, e uma taxa de símbolo 270.833-kHz taxa de símbolo.
O canal de GSM espaçado de 200-kHz também é mantido no EDGE e permite o uso de
bandas de espectro existentes. É provável que este facto encoraje desenvolvimento de
tecnologia de EDGE em escala global.
O sistema EDGE introduz um esquema de modulação optimizado, que permite à
portadora GSM de 200 kHz suportar taxas de transmissão muito mais elevadas. Além
disso, os canais com a funcionalidade EDGE, tanto funcionarão no modo GSM/GPRS,
como no modo EDGE.
Os operadores poderão assim oferecer serviços multimédia em qualquer uma das
frequências utilizadas pelo sistema GSM (900, 1800 e 1900 MHz). Quando as actuais
redes da segunda estiverem completamente actualizadas com a tecnologia EDGE, a rede
246
GSM estará em conformidade com as normas definidas no IMT-2000, permitindo
disponibilizar serviços de terceira geração em qualquer uma das bandas existentes. Por
isso, o EDGE encontra-se no limiar entre a 2.5G e a 3G.
4.5.2 Parâmetros de sistemas EDGE
O tradicional sistema 8-PSK usa uma filtragem coseno elevado para remover
interferência entre símbolos (IES). Com esta estratégia, existe uma correlação de um
para um entre a largura de banda e a taxa de símbolo sem interferência entre símbolos
(IES).
Por exemplo, é preciso um mínimo de 270.833 kHz de largura de banda de RF para que
a taxa de símbolo seja de 270.833-kHz exigido no sistema GSM. Embora IES seja
eliminada com o uso da filtragem coseno elevado, 200 kHz de largura banda do canal
resulta em uma taxa de símbolo de 200 kHz, o que é menor que taxa de símbolo
requerido no GSM. Por isso o sinal 8-PSK filtrado com coseno elevado não se ajusta
dentro da largura de banda de 200kHz.
Para alcançar a taxa de símbolo desejada, é necessário uma filtragem mais severa, que
apesar do desempenho ser pior, respeite a IES. EDGE faz este compromisso que resulta
na conservação da largura de banda às custas de IES. É necessário então uma
abordagem mais complexa para o receptor.
Para comparar o desempenho de modulação usada no EDGE relativamente ao GSM,
podemos comparar a taxa de erro de bit (BER) do sinal 8-PSK com o desempenho de
BER de um sinal de MSK. Esta análise revela que para baixos valores de Eb/No (menos
de 10 dB), 8-PSK e MSK amostram virtualmente o mesmo desempenho. Para maiores
valores de Eb/No (acima de 10 dB), MSK é melhor que 8-PSK por aproximadamente
0.25 dB .
247
4.5.3 Classes de EDGE
O EDGE é uma extensão do HSCSD e do GPRS. Define um novo formato de
modulação (8 – PSK) que permitem a implementação de uma maior variedade de
serviços com um acréscimo significativo de QoS.
Downlink
BTS
MS
UPlink
Figura 107 Interacção entre BTS e MS
A Classe A define uma implementação onde a tecnologia EDGE é apenas usada no
Downlink, exemplo da BTS para o MS. O GMSK standard é usado no Uplink( MS para
a BTS). Uma vez que algumas aplicações de dados envolvem mais dados que estão a ser
transferidos no downlink do que no uplink, exemplo o web browsing, esta é uma
limitação bastante sensível.
A Classe B define a implementação total do EDGE, onde o edge pode ser usado tanto
no Uplink como no Downlink.
Algumas redes podem introduzir apenas os serviços classe A, em primeiro. Isto irá
permitir as redes limitarem o seu risco de investimento até que os serviço de dados base
EDGE estejam estabelecidos.
Classe Downlink Uplink
A
8 PSK
GMSK
B
8 PSK
8 PSK
Tabela 12 Classes de EDGE
248
4.5.4 Estratégia de Evolução
O esquema de modulação de EDGE representa uma possível estratégia de evolução para
o EHSCSD.O EDGE tem potencial para aumentar a taxa de dados dos serviços de GSM
por um factor de três e atinge valores próximos de desempenho da terceira geração de
telemóveis.
HSCSD
ECSD
EDGE
GPRS
EGPRS
Figura 108 Tendência de Evolução [72]
O desafio da passagem do EDGE para as camadas físicas, atendendo a que o EDGE é
um sinal de amplitude não constante, implicou desafios significativos em termos de
planeamento e testes RF. O EDGE foi projectado para oferecer velocidades de
transmissão de 384 Kbps e permitir o envio de aplicações multimedia e outras
aplicações. Sempre foi considerada, como uma tecnologia de evolução no caminho do
UMTS.
Quando as actuais redes da segunda estiverem completamente actualizadas com a
tecnologia EDGE, a rede GSM estará em conformidade com as normas definidas no
IMT-2000, permitindo disponibilizar serviços de terceira geração em qualquer uma das
bandas existentes. Por isso, o EDGE encontra-se no limiar entre a 2.5G e a 3G.
Combinando com o GPRS, o EDGE pode apresentar-se como uma solução, oferecendo
aos operadores de rede uma migração das redes actuais para serviços de 3G, sem
requerer um espectro rádio eléctrico novo, com uma boa relação custo/beneficio.
249
Muitos operadores GSM poderão utilizar o EDGE como um primeiro passo no caminho
até a implementação total de UMTS, ou para proporcionar cobertura de uma
determinada área ampla em conjunto com o UMTS ,em áreas de alta densidade. Outros
poderão usá-lo para criar uma infra-estrutura que será, de poderá ser de muitas formas,
altamente competitiva com UMTS, e poderá oferecer um leque similar de serviços aos
utilizadores.
4.6
EHSCSD
A máxima velocidade esperada pelo EHSCSD (Enhanced HSCSD) é de 144 kbps.
Baseado na granularidade dos 48 kbps, o EHSCSD pode usar 3 ranhuras temporais,
como mostrado na tabela seguinte[72].
Número de slots
temporais usados
Taxa de
Transferência
(kbps)
1
48
2
96
3
144
Figura 109 Taxas de transferência por slot temporal no EHSCSD[72]
Como o EHSCSD se baseia num novo esquema de codificação são necessárias
actualizações no hardware e software da rede, assim como novos terminais para os
utilizadores.
4.7
EGPRS
O EGPRS (Enhanced GPRS) permite atingir débitos máximos de 384 kbps, baseando-se
numa granularidade dos 48 kbps, podendo usar até 8 slots
250
Número de slots
temporais usados
Taxa de
Transferência
(kbps)
1
48
2
96
3
144
4
192
5
240
6
288
7
336
8
384
Figura 110 Taxas de transferência por slot temporal no EGPRS
Como o EHSCSD se baseia num novo esquema de codificação são necessárias
actualizações no hardware e software da rede, bem como novos terminais para os
utilizadores.
251
4.8
Terceira Geração de Comunicações Móveis
Para a maioria dos agentes económicos o UMTS (Universal Móbile Telecommunication
System) será uma plataforma base para a economia mundial. Com os serviços
inovadores que oferece o UMTS, pensa-se que rapidamente será a tecnologia dominante
do sector das telecomunicações o que pode ser demonstrado pelos altos valores pagos
pelas licenças do UMTS, em alguns países.
A possível evolução das telecomunicações para um serviço único global e diferenciado,
em que o cliente acede a conteúdos independentemente do tipo de infra estrutura
envolvida no processo, impõem cada vez mais às empresas de telecomunicações uma
expansão das suas áreas de negocio até sectores como sejam os de conteúdos e media. A
crescente oferta de conteúdos multimedia nos diferentes segmentos da industria das
telecomunicações, tornou-se também inevitável na oferta das comunicações moveis.
Para que a plataforma tivesse um elevado grau de robustez, uma vez que está implícita
uma maior complexidade na concepção e implementação das redes, foram concertados
esforços entre os principais blocos a operar com redes de 2a Geração e diversos
fabricantes de equipamento através do 3GPP [81] para se chegar a uma norma universal
o UMTS. Estes objectivos foram parcialmente atingidos, sendo o sistema comum na
Europa e Ásia, no entanto como o espectro de frequências estabelecido para este tipo de
comunicações já se encontrava ocupado nos Estados Unidos pela segunda geração de
terminais móveis, ficou estabelecido que gradualmente os Estados Unidos iriam
libertando espectro para o UMTS à medida que fossem substituindo os terminais da 2a
pelos de 3a Geração.
O UMTS utiliza a tecnologia digital de WCDMA também chamada de UTRA
(Universal Terrestrial Radio Acess) que existe nos modos FDD (Frequency Division
Duplex) e TDD (Time Division Duplex), servindo a sigla WCDMA para abranger os
dois modos. Para o WCDMA é possível ter uma taxa máxima de 2 Mbps para suportar
comunicações a taxas tão elevadas.,
252
4.8.1
Tendências para o “Sem fios”
O crescente crescimento de tecnologias alternativas e o sucesso da segunda geração de
sistemas digitais celulares, tendo com principal responsável o GSM (Global System for
Mobile), tornaram as comunicações móveis indispensáveis nas sociedades modernas,
através da introdução de novos conceitos de portabilidade e versatilidade, aumentando a
flexibilidade e consequentemente o aumento da a mobilidade.
As redes sem fios contemporâneas, projectadas inicialmente para sistemas
“narrowband” com baixos débitos binários, estão direccionadas, essencialmente para
voz ou dados, e não estão preparadas para suportar comunicações audiovisuais, como
por exemplo, videotelefonia de taxas de transferência médias, ou outros serviços
multimedia mais exigentes. Com o crescente aumento da procura do número de
utilizadores móveis, interessados em serviços de dados o “sem fios” ganha maior
importância no mercado das telecomunicações.
Utilizadores no mundo
Total de Utilizadores móveis
Utilizadores de dados móveis
Utilizadores de dados fixos
Fonte : ARC Group, Out 2001
Figura 111 Mercado de utilizadores móveis e de dados
Vários factores, influenciam a expansão do “sem fios”, nomeadamente a evolução das
aplicações associado ao explosivo crescimento da internet, a convergência entre fixo e
móvel , etc.
253
A industria e a comunidade cientifica têm desenvolvido diversas actividades cientificas
no campo das redes moveis de terceira geração, tendo como objectivo principal, a
criação da chamada “Wireless Information society”, de uma forma genérica podemos
dizer, que um utilizador pode aceder a toda a infraestrutura global de telecomunicações
e consequentemente a uma panóplia de serviços, simplesmente com um terminal móvel
“sem fios”. Vários factores, influenciam esta tendência generalizada para o «sem fios»
como seja a demanda do mercado por “dados wireless”. Esta tendência é determinada
Mercado
Ind
us
tri
a
M
er
ca
d
o
pelo lado da procura, pelos factores de mercado e pela industria das tecnologias.
Industria
Clientes
Procura
tecnologia
Figura 112 Factores que determinam a necessidade de “dados sem fios”
Vários factores são condição “sine qua non” para a expansão do mercado do “sem fios”,
como seja a convergência entre a rede fixa e o “sem fios”, o novo standard e a utilização
do novo espectro, o explosivo crescimento da Internet, as elevadas taxas de transmissão
exigidas pelas aplicações multimedia, a inadequação da rede fixa a requisitos
mobilidade exigidos pelos utilizadores, bem como a intervenção das entidades
reguladoras que fomentam a concorrência, assim como as fusões e consolidações em
paralelo com o surgimento de operadores globais(Global Players).
254
Privatização
Video
Internet
Redes
Fixas
Diminuição
dos Preços
Convergência
fixo
móvel
inadequadas
WAP
Tipo
de
Dados
Fusões e
consolidação
Factore s
de
Mercado
Altas
espectro e
standards
Taxas
Novas
Aplicações
Operadores
Globais
Taxas
Concorrencia
elevadas
Media
Desregulação
Figura 113 Factores de mercado que contribuem para a expansão do “sem fios”
4.8.2 A convergência no UMTS
Existe hoje um consenso generalizado que reconhece estar a ocorrer uma convergência
a nível tecnológico. Tal significa que as tecnologias digitais tornam possível a oferta de
serviços de comunicação novos e tradicionais (voz, dados, som ou imagens) através de
redes tecnologicamente distintas.
As implicações desta evolução são profundas. A convergência diz respeito não apenas à
tecnologia, mas também aos serviços e às novas formas de fazer negócios e de interagir
com a sociedade.
Nos últimos anos têm-se desenvolvido fortes investigações no campo das redes móveis
de terceira geração (3G); o objectivo é criar a chamada “Wireless Information
Society”, isto é, um utilizador pode aceder a toda a infra-estrutura global de
telecomunicações (e todos os serviços associados), a partir do seu terminal móvel sem
fios, sendo este facto independente da localização do utilizador e do instante temporal;
quanto à interface ar dos sistemas de 3G, pretende-se que esta seja o mais global
possível, para permitir por exemplo, o roamming em todo o mundo.
255
Figura xxxx Os mundos em convergência [82]
Figura 114 Os mundos em convergência [75]
Os sistemas 3G vão permitir uma convergência de três mundos : o dos computadores, o
das telecomunicações e o dos conteúdos áudio/vídeo.
A convergência das telecomunicações, do audiovisual e das tecnologias de informação é
uma realidade, implicando a aproximação e interacção entre sectores e entidades
tradicionalmente
autónomos.
As
várias
Plataformas
de
Convergência
e
Desenvolvimento constituem, neste contexto, uma sede de discussão alargada[83].
A convergência tecnológica elimina gradualmente as fronteiras entre os serviços de
telecomunicações. Neste contexto, o UMTS acelera a constante reconfiguração do
mercado, dos serviços, da Infra-estrutura e dos produtos de telecomunicações de forma
harmónica entre os diversos agentes e trazendo benefícios para os utilizadores.
No ITU (“International Telecommunication Union”), as redes de 3G são conhecidas
como IMT-2000 (“International Mobile Telecommunications - 2000”); na Europa, elas
são designadas por UMTS (“Universal Mobile Telecommunication System”). O
sistema IMT-2000 / UMTS vai proporcionar um grande manancial de serviços, com
especial destaque para a informação multimedia (a sua procura tem aumentado
significativamente).
O número de utilizadores da Internet aumentou significativamente nos últimos anos,
256
aumentando a possibilidade de convergência entre a Internet e os sistemas de rádio
móvel, acrescentando aos serviços tradicionais, novos serviços.
4.8.3 A standardizações do esquema de interface ar num contexto 3G
Temos assistido a nível mundial, fortes investigações, testes, demonstrações e encontros
por forma a tentar decidir e standardizar qual a interface ar dos sistemas de 3G (bem
como as suas variantes), no entanto, essa tarefa está pendente dos seguintes factores :
Factores técnicos que incluem assuntos como a obtenção da performance e das taxas de
transferência de dados requeridas; e os factores políticos que envolvem a chegada a um
acordo entre
todos os parceiros de standardização, atendendo aos vários
condicionalismos regionais e sociais dos diferentes países e regiões; os investimentos
nos sistemas já existentes implica que o novo sistema seja compatível com os sistemas
actuais.
Na Europa, o SMG (“Special Mobile Group”) e o SMG2 do ETSI (“European
Telecommunications Standards Institute”) cujo principal objectivo é a standardização
para a interface ar do sistema UMTS (UTRA – “UMTS Terrestrial Radio Access”);
então, foram especialmente considerados o esquema “FMA 2” do projecto FRAMES, o
esquema “wideband CDMA” da associação ARIB do Japão, e também o esquema
“FMA 1 with spreading” (ou TD-CDMA) do projecto FRAMES ; em 1997 chegou-se
a um acordo entre as 2 primeiras propostas, definindo-se uma interface ar para a 3G
chamada WCDMA (baseada no FMA2 para o uplink e na proposta do ARIB para o
downlink).
Em paises não europeus, como sejam os Estados Unidos a Coréia entre outros, tentou-se
encontrar uma solução para a interface rádio dos sistemas de 3G; assim, depois de
intenso debate durante anos, chegou-se à conclusão que o esquema de acesso múltiplo a
ser usado na interface ar dos sistemas de 3G seria também o “wideband CDMA” : nos
Estados Unidos foi standardizado o esquema cdma2000, um esquema compatível com o
já existente IS-95, e na Coreia foram standardizados 2 esquemas – TTAI (similar ao
cdma2000) e TTAII (parecido com o WCDMA).
257
Outros esquemas de acesso múltiplo, como por exemplo o TDMA (“Time Division
Multiple Access”) e o OFDM (“Orthogonal Frequency Division Multiplexing”), foram
também considerados mundialmente como propostas para a interface ar dos sistemas de
3G.
Num contexto similar de sistemas sem fios outras tecnologias de rede têm emergido,
são aquelas que incluem o ATM (Asynchronous Transfer Mode) e o IP (Internet
Protocol). E neste campo, um dos desafios que se levanta é tornar o ATM móvel,
atendendo a que este foi inicialmente concebido para operar em canais com taxas de
erros muito reduzidas, tipicamente com BER (bit error rates) de 10−10 , questionando-se
se este funcionará para taxas de erro típicas dos sistemas sem fios, que são muito mais
elevadas.
No domínio da Internet, o IETF (Internet Engineering Task Force) tem sido um dos
organismos mais activos na concepção de soluções, propondo e criando novos
standards. O Mobile IP (Mobile Internet Protocol) é um dos protocolos mais abordados,
o grupo de trabalho que se dedica ao seu estudo, tem centrado as suas atenções no
problema do encaminhamento num contexto de mobilidade.
Outras redes sem fios têm sido especificadas, entre elas encontram-se o IEEE 802.11 e o
“Bluetooth” destinadas a aplicações em ambientes de utilização colectiva, tipicamente
empresas mas não afastando a sua utilização em ambientes domésticos. Uma das
referencias em ambientes domésticos é o Wireless 1934 e HomeRF, cuja utilização é
predominantemente para uso doméstico.
4.8.4 Características Gerais do Sistema UMTS/IMT-2000
O sistema UMTS/IMT-2000 irá oferecer serviços destinados a utilizadores individuais,
de acordo com as suas necessidades e preferências, através de terminais que permitam
um acesso fácil a esses serviços.
258
O sistema UMTS/IMT-2000 suporta elevadas taxas de transmissão de dados, com
débitos de transmissão de 144kbps, de preferência 384kbps, com cobertura e mobilidade
global, e de 2Mbps em ambientes interiores e de mobilidade limitada. A transmissão de
dados é pode ser simétrica e assimétrica. Como foi dito anteriormente, utiliza a
Plataforma WCDMA.
4.8.5 Considerações genéricas sobre a rede UMTS
A rede de terceira geração do UMTS envolve dois aspectos preliminares : a rede de
suporte (core network - CN) e a rede de acesso rádio (URAN). A rede de acesso rádio
abrange o móvel, a Estação Móvel e o interface rádio entre eles. A rede de suporte é
responsável pelo “switching” e pelo encaminhamento das ligações de dados e chamadas
para redes externas (como sejam a Internet, RDIS). A core network do UMTS é uma
evolução da presente rede “core” do GSM.
A rede de acesso rádio do UMTS apresenta enormes inovações, especialmente no
método de acesso múltiplo do interface rádio (CDMA). Todo o processo tem em conta a
compatibilidade com o sistema GSM. Desta forma, após a introdução do UMTS, coexistirão estas duas redes de acesso rádio independentes, apoiadas numa rede core
comum.
A rede de acesso rádio do UMTS vai permitir outros tipos de aplicações, nomeadamente
aplicações multimedia devido ao aumento significativo da largura de banda dos canais
rádio (5 MHz em vez dos 200 KHz do GSM) e do novo método de acesso – o CDMA.
Para o UMTS, o conceito de multimédia significa a transferência simultânea de voz,
texto, dados, figuras, áudio e vídeo com uma taxa máxima de transferência de dados de
2 Mbps.
A rede de acesso rádio do UMTS apresenta uma estrutura hierárquica de células (HCS),
de forma a garantir uma cobertura global, um “roaming” à escala mundial, bem como as
taxas de transferencia de dados. Assim, há três tipos de células, que diferem no tamanho
: macrocélulas, microcélulas e picocélulas.
259
Figura 115 Estrutura hierárquica das células[81]
As Pico-células destinam-se a suportar as comunicações móveis em espaços confinados
ao interior de edifícios. No domínio público, por exemplo, dentro de edifícios públicos,
tais como estações de comboios, aeroportos, centros comerciais, estádios de futebol, etc.
Do ponto de vista doméstico: habituações privadas. De um ponto de vista comercial:
escritórios, empresas. A sua capacidade depende do destino pretendido, no entanto, é
elevada para os comerciais e mais baixa para os privados domésticos.
As Micro-células são equivalentes às células dos actuais sistemas de comunicações
pessoais, serão usadas nos centros urbanos de domínio público. As suas dimensões
variam desde algumas dezenas a poucas centenas de metros, com capacidade elevada.
As Macro-células são equivalentes às células das actuais redes celulares, serão usadas
em espaços suburbanos e rurais no domínio público. Têm dimensões que variam entre
algumas centenas a vários quilómetros de raio, com capacidade média.
As Spot-beams dos satélites sobrepoem-se a toda a cobertura terrestre, de capacidade
reduzida, devido a restrições impostas pelo canal de propagação, serão usadas no
domínio público global. A sua utilização está direccionada para as regiões não
abrangidas pela cobertura das redes terrestres.
Em cada camada hierárquica, estão definidas as taxas de transmissão máxima e assim
como a mobilidade permitida; estes limites variam de camada hierárquica para camada
hierárquica; a taxa de transmissão máxima aumenta à medida que descemos na
260
hierarquia; a velocidade máxima do móvel diminui também à medida que descemos na
hierarquia. Como os diferentes utilizadores são multiplexados por código, só
necessitamos de portadoras diferentes para distinguir as camadas hierárquicas : uma
portadora de 5 MHz para cada camada hierárquica.
No UMTS há dois tipos de bandas de frequência, que são diferenciadas pelo método de
“duplexagem” : O FDD ou TDD; o método de “duplexagem” refere qual é a relação
entre uplink e downlink; no modo FDD, o uplink e o downlink são transportados em
portadoras diferentes, sendo necessário alocar uma banda para o uplink e uma banda
simétrica para o downlink (permite transferencia nos dois sentidos e simultaneamente);
no modo TDD, o uplink e o downlink são transportados na mesma portadora, sendo
necessário alocar determinados slots dessa portadora para o uplink e os outros slots para
o downlink (permite transferencia nos dois sentidos mas em intervalos de tempo
distintos).
FD D
t
Largura de
banda 5 MHz
TD D
Largura de
banda 5 MHz
t
Periodo
de Guarda
D ownlink
U p link
D ownlink
U p lin k
Sep aração d upla 190 MH z
f
f
Figura 116 Modo FDD e TDD
As macro e as microcélulas operam no modo FDD; as picocélulas operam no modo
TDD. Esse facto deve-se a que o modo TDD não permitir grandes tempos de
propagação entre a estação móvel e a estação base, já que isto poderia provocar colisões
entre os vários “timeslots” transmitidos e recebidos; assim, este modo só pode ser usado
em aplicações em que o tempo de propagação seja pequeno por exemplo picocélulas; a
grande vantagem do modo TDD é que permite uma grande assimetria de transferência
de dados entre o uplink e o downlink (muitas aplicações da Internet são caracterizadas
por este facto : é recebida muito mais informação – downlink – do que transmitida uplink); então, faz todo o sentido que o modo TDD seja para ambientes “indoor”
261
(picocélulas), onde se acede com frequência à Internet; quanto ao modo FDD, este
suporta uma grande cobertura e mobilidade simultaneamente (macro e microcélulas) e é
apropriado para serviços simétricos.
É suposto que sejam atingidos, pelos terminais UMTS, as seguintes taxas de
transferencia de dados de pelo menos 144 kbps para transmissão dentro de
um veículo em andamento, pelo menos 384 kbps para transmissão em
ambientes pedestres e edifícios e pelo menos 2 Mbps para transmissão dentro
de um quarto ou escritório , tipicamente picocélulas. Obviamente, mobilidade e
taxas de transmissão estão intimamente ligados, com tendência para serem
inversamente proporcionais[72].
Considerando alguns dados históricos, em Janeiro de 1998, o ETSI SMG chegou a um
consenso quanto ao conceito UTRA :
Nas bandas emparelhadas (bandas FDD “Frequency Division Duplex”), o
sistema UMTS adoptou a técnica WCDMA.
Nas bandas não emparelhadas (bandas TDD “Time Division Duplex”), o
sistema UMTS adoptou a técnica TD-CDMA.
As diferentes necessidades de serviço são assim suportadas, de uma forma
espectralmente eficiente, por uma combinação destes dois modos (TDD e
FDD).
Estas escolhas têm o objectivo de proporcionar dispositivos terminais de
baixo custo, com compatibilidade com o sistema GSM e com 2 modos de
operação
O FDD e TDD são dois modos que devem estar o mais harmonizados possível, de
forma a provocar uma diminuição dos custos do equipamento; em Abril de 1998, o
TDD e o FDD já tinham o mesmo comprimento de cada frame e número de slots por
frame (chip rate). Na WARC’92 (“World Administrative Radio Conference”), foi
decidido a alocação de 230 MHz de espectro para o IMT-2000. No entanto, essa
alocação poderá diferir ligeiramente de país para país.
262
Foi reservada uma parte do espectro para a transmissão via satélite (MSS “Mobile
Satellite Service”). O restante espectro é para uso terrestre, havendo uma parte alocada
para o modo TDD e outra para o modo FDD. O espectro alocado foi então :
MSS : 1980MHz – 2010 MHz (uplink) e 2170MHz – 2200 MHz (downlink)
FDD : 1920MHz – 1980 MHz (uplink) e 2110MHz – 2170 MHz (downlink)
TDD : 1900MHz – 1920 MHz e 2010MHz – 2025 MHz
DECT
1880
UMTS
19000
UMTS
1920
MSS
1980
UMTS
2010
2025
UMTS
2110
2170
MSS
2200
Figura 117 1Espectro alocado para o UMTS
Figura
Assume-se que cada operador necessita de uma largura de banda da ordem de 220 MHz
e que cada país terá pelo menos 3 operadores (por exemplo no caso Português vão
operar 4 operadores de UMTS). Cada operador, para implementar os três níveis da
estrutura hierárquica de células, necessita de alocar pelo menos 25 MHz, no mínimo
2´10 MHz (uma macrocélula e uma microcélula) no modo FDD e 5 MHz no modo TDD
(uma picocélula); no entanto, para proporcionar uma maior flexibilidade e um aumento
da capacidade, podem ser reservados, para cada operador, 2´15 MHz para o modo FDD
(para permitir, por exemplo, uma macrocélula e duas microcélulas) e 1 MHz para o
modo TDD; em situações de grande exigência de tráfego, pode-se equacionar a reserva
de 2´20 MHz para o modo FDD. Isto é sempre um compromisso entre a capacidade e
flexibilidade desejadas para o sistema e a alocação mínima desejável do espectro, bem
como o número de operadores licenciados para operar.
O modo como é feita a atribuição das licenças, por leilão ou por concurso ou “concurso
de beleza”, tem consequências no mercado. No entanto, a atribuição das licenças aos
operadores na qual o espectro alocado é especificado para determinado operador tem
influência nas escolhas tecnológicas que este vai fazer à posteriori. O UMTS vai operar
em todos os ambientes (urbano, suburbano, plano, em declives acentuados, em relevos
263
acidentados, “indoor”, “outdoor”,etc...) providenciando os seus serviços ao utilizador
genérico, independentemente da localização, do instante de tempo; e até mesmo das
condições climatéricas, o sistema UMTS tende a ser global, mundial e logo tem que
garantir o “global roaming”.
Para definir um “padrão global “(standard) de sistemas radio móvel de terceira geração,
o 3GPP “Third Generation Partnership Project “, foi formado em Dezembro de 1998.É
constituído por membros de corpos de “standardização” na Europa (ETSI), no E.U.A.
(T1), Japão (ARIB), Coreia (TTA - Telecommunications Technologies Association), e
China (a CWTS - China Wireless Telecommunication Standard). O 3GPP agregou as
propostas harmonizadas dos corpos de padronização regionais e continua a trabalhar
para obter um padrão comum (ainda chamado UTRA) para sistemas rádio móvel de
terceira geração. O UTRA é baseado na mesma core network do GSM, incorporando
tanto o modo FDD como o modo TDD. O Third Generation Partnership Project 2 por
outro lado, trabalha para obter um padrão de rádio móvel de terceira geração
(originalmente chamado cdma2000) que é baseado numa evolução do IS-95.
Em Junho de 1999, os principais operadores internacionais pertencentes ao Operator
Harmonization Group (OHG) propuseram o conceito de G3G (Terceira Geração
Global) que foi aceite pelo 3GPP e pelo 3GPP2. O conceito G3G é um único padrão
com os seguintes três modos de operação:
CDMA direct spread (CDMA-DS), baseado no UTRA FDD como
especificado pelo 3GPP;
CDMA multi carrier (CDMA-MC), baseado no cdma2000 usando o FDD como
especificado pelo 3GPP2 ;
TDD (CDMA TDD), baseado no UTRA TDD como especificado pelo 3GPP.
264
4.8.6 WCDMA no Modo FDD
Existem vários métodos de modulação do CDMA, a técnica Direct sequence (DSCDMA) é a técnica de modulação utilizada no WCDMA. No Direct Sequence – CDMA
o sinal informativo é directamente modulado por um código de espalhamento digital e
discreto no tempo. De referir, que o sinal de informação pode ser analógico ou digital,
caso seja um sinal digital, este é directamente multiplicado pelo sinal de código, que
originará o sinal espalhado na freqüência. De uma forma sistemática, podemos dizer que
O Direct Sequence surge da multiplicação directa entre o sinal de código e o sinal de
informação.
Data
Data
Modulator
Spreading
Modulation
carrier
Generator
Code
Generator
Figura 118 Diagrama de blocos de um transmissor DS-CDMA
Os dados são modulados por uma portadora de radio frequência, e o sinal resultante é
multiplicado pelo sinal de código. O referido, sinal de código resume-se a um número
de chips que vão representar cada bit de informação, ao multiplicarmos o sinal de dados
pelo código, obtemos um aumento do ritmo de transmissão, facilmente se percebe que,
por cada símbolo de informação, vamos ter que transmitir vários chips(símbolos) . Para
a modulação de impulsos podemos utilizar varias técnicas de modulação de
espalhamento, as mais utilizadas são: BPSK,DBPSK,MSK,QPSK e OQPSK).
265
Wideband
Modulador
Binary data
Code
Generator
Carrier
Generator
Figura 119 Ex. de um transmissor DS-CDMA
O sistema apresentado na Figura 135 de um sistema onde é omitida a técnica de
modulação de dados e temos a modulação de código BPSK. Em que a um símbolo de
dados correspondem 10 chips(símbolos de código), de uma forma genérica podemos
dizer que, a transmissão do código é 10 vezes superior à taxa de transmissão dos dados,
ou seja, temos então um ganho de processamento(Gp) de 10.
Na recepção temos que efectuar a operação inversa da descrita anteriormente, uma
necessidade urge, conhecer o código de espalhamento utilizado na codificação, pois
teremos que gerar esse código localmente e em sincronismo com o sinal que está a ser
recebido na antena, e manter o sincronismo até receber o sinal por completo. Um
exemplo do sinal do receptor DS-CDMA
D e sp re a d ing
C ode
S ynch ro ni za tio n
Tra cki ng
C ode
Gene ra to r
D a ta
M o d u la to r
D a ta
C a rrier
G e ne ra to r
Figura 120 Diagrama de Blocos de um receptor DS-CDMA
O bloco Code synchronization/Traking em conjunto com o Code Generator, obtêm o
sincronismo e efectuam a operação inversa ao espalhamento: “despreading”, temos o
266
sinal original modulado, e necessitamos desmodular este sinal para obter o sinal
desejado.
O DS-CDMA para além das propriedades do CDMA , contém contem vantagens e
desvantagens relativamente ao CDMA, dito tradicional.
Nomeadamente,de uma forma sistemática podemos dizer, que uma vantagem é a
simplicidade da codificação, como visto anteriormente uma simples multiplicação entre
o sinal de código e o sinal de informação, permite obter o sinal codificado. Outra será o
facto de só ser necessário gerar uma portadora , o sintetizador de freqüências (Carrier
Generator) é fácil de implementar. É possível, efectuar detecção coerente na
desmodulação do sinal DS. Uma manifesta vantagem, é o facto de não ser necessário
existir sincronismo entre os vários utilizadores do sistema.
No entanto, também existem diversas desvantagens, por exemplo, é difícil adquirir e
manter o sincronismo do gerador local de código e do sinal que está a ser recebido. Esta
fracção tem que ser obtida numa fracção de tempo do chip.Para uma correcta recepção,
o erro de sincronismo tem que ser relativamente baixo tem que estar contido numa
fracção do tempo de um chip. Esta limitação, adicionada ao facto de que não existem
grandes parcelas de frequência contíguas, disponíveis as frequências de trabalho do
sistema radio móvel, limita o tamanho das bandas de frequência que podem ser usadas.
D1
D 2 = n*D 1
Estação Base
Figura 121 Controlo de potencia com a variação da distancia
A potência que o utilizador que se encontra a distancia D1, da Estação Base (BS)
(D1<<D2) é muito maior relativamente ao utilizador que se encontra à distancia D2.
267
Como ambos os utilizadores transmitem com os seus sinais a ocuparem o mesmo
espectro, os sinais são transmitidos sobrepostos. Se a distancia D1, for muito pequena,
ou seja, o utilizador 1 muito próximo da BS, vai « abafar» os sinais dos outros
utilizadores que estão a utilizar a mesma BS (“Near far efect”). Torna-se necessário, um
algoritmo de controlo de potência para os sinais de todos os utilizadores cheguem à
estação base com a mesma potência. No entanto todo este processo é difícil de gerir, e
esse controlo muito difícil de implementar.
4.8.6.1
Características do sistema
No WCDMA à semelhança do TD-CDMA, é de 5 Mhz , varias razões deram origem à
escolha desta largura de banda:
As taxas de transmissão, pretendidas para sistemas da 3G (144 e 384Kbps)
com os 5 Mhzs de largura de banda garantimos as taxas de transmissão
pretendidas com alguma fiabilidade, sendo possível chegar aos 2Mbps em
condições limite.
Atendendo, a alguma escassez de espectro às frequências de trabalho, um
mínimo de largura de banda possível foi alocado.
Uma largura de banda de 5Mhzs permite determinar mais componentes do
multipercurso, do que outras larguras de banda mais estreitas, o que leva a
um aumento da diversidade e tem com consequência um aumento da
performance.
Efectivamente varias propostas foram sugeridas, no sentido do aumento da
largura de banda, para valores muito superiores.(10,15,20 Mhz) de modo a aumentar as
taxas de transmissão e a eficiência. No entanto pelas razões descritas anteriormente, os
5 Mhz são um bom compromisso entre a performance e a largura de banda disponível
no espectro.
268
CHANEL BANDWIDTH
Downlink RF channel structure
Chip Rate
Roll-off factor for chip shaping
Frame length
Number of slots/frame
Spreading Modulation
Data Modulation
Coherent detection
Channel multiplexing in uplink
Multirate
Spreading factors
Power Control
Spreading (downlink)
Spreading(Uplink)
Handover
5 MHZS
Direct Spread
3.84 Mc/s
0.22
10 ms
15
Balenced QPSK(downlink)
Dual channel QPSK (Uplink)
Complex spreading circuit
QPSK(downlink)
BPSK(uplink)
User dedicated time multiplexed pilot
(downlink and uplink) no common pilot
in downlink
Control and pilot channel time
multiplexed
I&Q multiplexing for data and
control channel
Variable spreading multicode
4 a 256
Open and fast closed loop (1.6 Khz)
Variable length orthogonal sequences for
channel separation Gold sequences 218
for cell and user separation (truncated
cycle 10 ms)
Variable length orthogonal sequences for
channel separation Gold sequences 218
for cell and user separation (Different
time in I and Q channel truncated cycle
10 ms)
Soft handover
Interfrequency handover
Tabela 13 Parâmetros do WCDMA
No WCDMA as portadoras podem ir desde 4.2 MHz a 5.4 MHz, em múltiplos de 200
KHz. A variedade de larguras de banda das portadoras permite que, perante diferentes
ambientes de interferência, a largura de banda das portadoras seja ajustada de modo a
reduzir a interferência das portadoras adjacentes, esse ajuste pode ser mais determinante
entre portadoras de diferentes operadores, de modo a evitar interferência entre
operadores, aumenta-se mais o espaçamento entre as várias portadoras. Na figura
seguinte pode-se ver a situação em que o operador tem uma largura de banda de 15
MHz que lhe permite ter 3 tipos de camadas hierárquicas, operando com diferentes
portadoras.
269
Banda de um operador 15 MHz
Potência
3 camadas de células
Outro operador
UMTS
4.2-5.0 MHz
4.2-5.0 MHz
Outro operador
UMTS
5.0-5.4 MHz
5.0-5.4 MHz
Frequência
Figura 122 Utilização do espectro em WCDMA [72]
Em Portugal, os operadores vão operar com uma estrutura hierárquica de 3 células. Para
o modo FDD, cada célula vai operar com uma portadora para o uplink e outra para o
downlink. Ou seja, vai ser necessário 3x2x5 MHz, o que significa que cada operador vai
necessitar de 30 MHz para implementar este modo. As bandas alocadas para operar em
modo FDD : 1920 MHz-1980Mhz para o uplink e 2110MHz-2170MHz para o
downlink, sendo possível a implementação de 4 operadores distintos.
4.8.6.2
Canais Físicos e Lógicos
De uma forma genérica, podemos afirmar que num sistema celular existem
determinadas funções, que têm que ser implementadas para permitir a aquisição,
libertação e manutenção das ligações. O primeiro passo, consiste na aquisição do
sincronismo, por parte do móvel, seguidamente obtém informação do sistema que pode
se a mais variada: Começando pelos códigos de espalhamento, canais de acesso,
informações sobre as células adjacentes, informação sobre a rede em geral, etc. Após a
sincronização, o MS e a BS (Estação Base) iniciam a comunicação através da troca de
mensagens num canal de trafego. Durante a comunicação são trocadas as mais variadas
informações, desde informação de sinalização até informações de controlo, etc.
270
Canais Lógicos
Canais de Transporte
Canais de Controlo :
Dedicados
Comuns
Tabela 14 Tipos de canais
Os canais lógicos devem ser divididos em dois tipos:
Canais de Trafego
Canais de Controlo
No entanto é possível dividir, os canais de controlo em:
Dedicados
Comuns
Um canal de trafego transporta a mais variada informação proveniente do utilizador do
sistema. Um canal de controlo comum é um canal Ponto-a Multiponto que transporta
essencialmente informação necessária
à gestão de operações de Broadcast (ex:
mensagens de pagging, pedidos de acesso, etc). Um canal de controlo dedicado é um
canal de controlo ponto-a-ponto bidireccional destinado a transportar informação de
sinalização tal como: medições para handover, informação de adaptação de serviços e
informação de controlo de potencia. Os canais lógicos estão divididos em vários canais:
BCH Broadcast Control Channel - Canal de transporte partilhado no sentido
descendente para difundir informação de controlo do sistema e específica da
célula. Um BCCH é sempre transmitido em toda a célula., ou seja, este canal
transporta informação do sistema e da célula é transmitida por toda a célula a
baixo ritmo.
PCH (Paging Channel) - Canal de transporte partilhado no sentido descendente
para transportar informação de controlo para uma estação móvel cuja localização
não é conhecida pelo sistema. Transporta mensagens próprias para o paging do
móvel.
FACH (Forward Access Channel) Canal de transporte partilhado no sentido
descendente utilizado para transportar informação de controlo e pequenos
pacotes do utilizador para a estação móvel cuja localização é conhecida pelo
271
sistema. Um FACH pode ser transmitido para toda a célula ou para uma parte da
mesma utilizando arrays de antenas adaptativas. Este canal é utilizado para
transportar informação de controlo, da estação base para o móvel(downlink).
Este canal serve também para transportar pequenos pacotes de informação
RACH (Random Access Channel) - Canal de transporte partilhado no sentido
descendente para o transporte de informação de controlo e pequenos pacotes do
utilizador a partir de uma estação móvel. Um RACH é sempre recebido de toda
a célula.(tem funções idênticas ao FACH, mas em sentido contrário: uplink)
Canais Dedicados (DCH)- Canal de transporte dedicado para dados do
utilizador ou informação de controlo de e para a estação móvel.:
Dedicated Control Channel (DCCH) que cobre dois canais: stand-Alone
dedicated control channel (SDCCH) e associated control Channel(ACCH)
Dedicated Traffic Channel (DTCH): Utilizado para transmissões de informação
ponto a ponto para o downlink e uplink.
Canais Físicos :
Existe a necessidade de mapear os canais lógicos em canais físicos. Esse mapeamento
depende de vários factores como:
Método de modulação
Desenho da estrutura das tramas
Código utilizado
No entanto, uma determinada função especifica, proporcionada por um determinado
canal lógico pode ser mapeada em vários canais físicos (canais físicos são distinguidos
pelos códigos de espalhamento), ou vice-versa, varias funcionalidades podem ser
mapeadas num único canal físico, utilizando a técnica de multiplexagem temporal.
272
Canais Físicos no Uplink
No uplink existem dois canais dedicados e um canal comum, a informação do utilizador
é transmitida no Dedicated Physical Data Channel(DPDCH), e a informação de controlo
(ex: informação de controlo de potencia, símbolos de sincronismo, o transport format
combination indication field TFCI) é transmitida no Dedicated Physical Control
Channel(DPCCH). Existe ainda o Physical Random Acess Channel (PRACH) que é um
canal de acesso comum.
Os canais físicos tipicamente estão organizados numa estrutura de tramas de 3 níveis :
descendo na hierarquia temos a multi-trama (superframe); cada multi-trama que tem a
duração de 720 ms e é dividida em 72 tramas (radio frames), e cada trama tem duração
de 10ms e é dividida em 15 slots de tempo.
Trama = 10 ms
Slot #1
Slot #M
DPDCH
DPCCH
Slot #16
Camada 2
Sinais de controlo da camada 1 (piloto+TPC+TFI)
0.625 ms, 20x2k bits
DPDCH: Dedicated Physical Data Channel
DPCCH: Dedicated Physical Control Channel
Figura 123 Estrutura da trama para o canal físico do dedicado no sentido uplink[72]
Cada trama de DPDCH transporta, num único código, 150x2k (corresponde a factores
de espalhamento que vão desde 4 a 256) a uma taxa de chips de 3.84 Mcps. Vários
serviços de taxas de transmissão variáveis podem ser multiplexados no tempo em cada
trama de DPDCH. Na grande maioria dos casos, apenas um DPDCH é alocado por
ligação, e os serviços são intercalados partilhando o mesmo canal DPDCH, mas para
transmissões de alto-ritmo, evitando um valor muito baixo para os factores de
espalhamento, pode-se alocar vários canais DPDCH.
273
O DPCCH (Dedicated physical control channel, é necessário para atransmissão de
símbolos piloto para a recepção coerente, sinalização de controlo de potencia, e
informação das taxas de transmissão praticadas.
Para optimizar os recursos utilizados podemos multiplexar os dois canais DPCCH e
DPDCH, existem duas soluções básicas para a multiplexagem dos canais de controlo e
de informação: a multiplexagem temporal e a multiplexagem por código.
Uma solução combinada de IQ e multiplexagem por código (Dual Channel QPSK) é
utilizada para evitar problemas de compatibilidade electromagnética (EMC) em
transmissão contínua (DTX).
O grande problema da multiplexagem temporal dos canais de controlo são problemas de
compatibilidade electromagnética (EMC) que surgem em transmissões DTX. Um
exemplo de um serviço DTX é o serviço de voz. Neste tipo de transmissão, existem
períodos de silencio, em que não existem bits de informação a serem transmitidos, mas
os sinais de controlo são continuamente transmitidos o que vai resultar em transmissões
de pulsos, como é ilustrado na figura seguinte:
Data present
DPDCH: Data
Data Asent
Data present
DPCCH: Pilot + power control
Figura 124 Multiplexagem temporal dos canais de controlo de dados
Como os ritmos de transmissão dos sinais de controlo são da ordem dos 1 a 2 kHz,
podem causar graves problemas de EMC em equipamento externo (ex: interferências na
recepção de Tv, em colunas de som, etc). Este problema revela-se bastante crítico no
uplink, atendendo a que o móvel pode estar rodeado por equipamentos eléctricos.
Na multiplexagem IQ/Código de espalhamento como sinais de controlo e os dados estão
em canais diferentes, não acontecem transmissões de pulsos, como na multiplexagem
anterior. A interferência para com os utilizadores e a capacidade do sistema mantém-se
como na multiplexagem temporal, quanto a performance é idêntica nos dois esquemas,
274
se para os bits de controlo de potencia e para os bits piloto, for utilizada a mesma
energia.
Data Present
Data Absent
Data Present
Figura 125 Multiplexagem IQ/código de espalhamento dos Canais de controlo e dados
O Random Acess Burst é composto basicamente por duas partes;
Uma parte de cabeçalho de comprimento 15x256 chips (1 ms)
Uma parte dos dados de comprimento variável
O esquema utilizado no Random Acess Burst é baseado na técnica Slotted ALOHA
com rápida indicação da aquisição. Antes da transmissão de um pedido de acesso
(Random Acess), a estação móvel tem que realizar os seguintes passos:
Obter sincronização de chip, de slot e de frame, da estação base com a qual
deseja comunicar, através do sinal SCH, e obter informação sobre o código de
scrambling, utilizado no downlink pela estação base.
Obter informação do BCH de controlo, sobre o código utilizado (Random Acess
Code) na célula em questão.
Estimar as perdas no percurso a que o downlink esteve sujeito e em conjunto
com a potencia do sinal recebido, calcular a potencia adequada para transmitir o
pedido de acesso (Random Acess Request).
Canais Físicos no Downlink:
No downlink existem três canais físicos comuns, o primário e o
secundário Common Control Physical Channel (P-CCPCH, S-CCPCH),
que transportam os canais de controlo do downlink (BCH,PCH e
FACH), o SCH fornece informação de sincronização, e é utilizado para
medições de handover pela estação móvel.
275
Há ainda canais dedicados (DPDCH e DPCCH) que, como no uplink,
são multiplexados no tempo, correspondem ao DPCH que é o único tipo
de canal físico existente no downlink. Os problemas de EMC provocados
pelas transmissões descontinuas de dados, não são considerados no
downlink, visto a estação base, estar geralmente longe de outros
equipamentos electricos.
DPDCH
DPCCH
DPDCH
Data 1
TPC
TFCI
N data bits
N tpc bits
N TFCI bits
DATA 2
N data2 bits
DPCCH
Pilot
N pilot bits
Tslot = 2560 chips, 10x2^k bits (k=0..7)
Slot #0
Slot #1
Slot #i
Slot #14
One radio frame, Tf =10 ms
Figura 126 Estrutura de uma trama DPCH
No downlink, os símbolos de sincronismo (pilot simbols) quando multiplexados com a
informação, servem para detecção síncrona, e os símbolos de sincronismo dedicados à
ligação podem servir para efectuar um controlo rápido de potencia, e se os símbolos de
sincronismo forem multiplexados com o BCH, podem ser utilizados para detecção
coerente.
O canal primário P-CCPCH transporta o BCH e símbolos de sincronismo (que se
encontram multiplexados no tempo). É um canal de taxa de transmissão fixa, e é
mapeado no DPCH da mesma forma que os canais de trafego dedicados.
O canal secundário S-CCPCH serve para transportar o PCH e o FACH que são
multiplexados no tempo numa estrutura multi-trama, é um canal de taxa de transmissão
variável de célula para célula, que pode ser ajustada de modo a permitir determinada
capacidade do PCH e do FACH em determinados ambientes.
276
Quanto ao SCH consiste em dois sub-canais : primário e secundário(ver figura
seguinte). O SCH primário consiste, num código sem modulação, de tamanho 256 chips
que são transmitidos em todas as estações base dum mesmo sistema, e é utilizado para
obter sincronismo para o SCH secundário, o SCH primário é transmitido alinhado com
os limites do slot:
0,625 ms
....
....
Toffset
10 ms frame
Primary SCH
Secundary SCH
Figura 127 Estrutura do canal de sincronização (SCH)
O SCH secundário consiste num código modulado, de tamanho 256 chips que é
transmitido em paralelo com SCH primário. Este código de sincronização secundário é
escolhido entre 16 códigos, que por sua vez, dependem de 32 códigos diferentes ao qual
o código de Scrambling da estação base pertence.
4.8.6.4
Controlo de Potencia
O UMTS, usa um tipo de acesso múltiplo que não efectua uma separação bem definida
nem na frequência, nem no tempo, isto é, não podemos falar de canais de frequência
diferentes para cada utilizador, ou em time slots. Como o acesso é feito por código, toda
a informação vai junta e misturada quer do ponto de vista de frequência (espectro) e do
tempo, formando o que se pode classificar como um “mar” de informação. Claro que do
ponto de vista do código a informação para cada utilizador viaja pelo canal rádio de
forma disjunta.
277
De uma forma genérica, considerando um receptor A, todos os sinais que são enviados
para outros utilizadores, são para o A vistos como interferência. Depois de fazer o
espalhamento, temos uma situação de Sinal/Interferência vista espectralmente da
seguinte forma:
Sinal do Receptor A
INformação
Espalhada
Figura 128 Espectro do sinal CDMA
A informação destinada aos outros receptores, ainda espectralmente espalhada,
comporta-se como ruído para o receptor ª Do mesmo modo quando o móvel transmite, a
situação é idêntica, para a estação base o sinal do receptor A tem interferências dos
outros moveis a transmitir. Se considerarmos que as estações móveis que emitem a
informação estão todas à mesma distancia da estação base, os moveis emitem todos com
a mesma potência, logo é possível considerarmos que a atenuação sofrida é igual à
informação respeitante a qualquer receptor. Então a relação amplitude do sinal,
amplitude de interferência , não andará muito longe da real. Assim, neste caso, a relação
sinal interferência no receptor permite uma perfeita recuperação do sinal enviado, sendo
a comunicação estabelecida com sucesso. De referir, que esta situação não é muito
habitual acontecer na realidade. O mais provável, é que existam uma serie de estações
bases distribuídas pela área de cobertura da estação base emissora. Logo, as distancias
entre a estação base e os diferentes móveis são variáveis, este facto leva a que as
atenuações sofridas pelo sinal também sejam igualmente variáveis. Facilmente se
compreende, que se um móvel B estiver a uma distancia da Estação Base muito inferior
à distancia do móvel C, então o que acontece é que quando a estação base quiser
“escutar” o móvel C, o seu sinal vai estar com muitas interferências, isso acontece
278
porque o sinal do móvel C vai sofrer muita atenuação divido a estar mais longe da
estação base. Quando for “despalhado” a sua amplitude aumenta, mas talvez não o
suficiente, porque os sinais das outras estações, principalmente o da B que está muito
perto da estação base, não sofrem muita atenuação. Assim a amplitude do sinal recebido
do móvel C pode não ser suficiente para que a relação sinal interferência permita
comunicação.
Solução para o problema: passa por diminuir a potência das estações móveis que se
situam mais perto da estação base e aumentar a potência radiada pelas estações móveis
mais distantes da estação base. Esta solução, chama-se controlo de potência, e ao
problema chamamos near-far .
Durante o uplink deverá haver preocupação em, através do controlo de potência, fazer
uma compensação às perdas por atenuação do tipo Rayleigh, e a outras atenuações
devidas à propagação no canal rádio. O controlo de potencia necessita de ser suficiente
para efectuar de um modo eficiente esta compensação. No downlink, o controlo de
potência deverá compensar também as atenuações, sendo que aqui o problema do efeito
near-far não existe. No entanto, deve-se minimizar as interferências com as outras
células, ou compensar sempre que existir interferência de outras células.
Para realizar o controlo de potência há três princípios :
Closed Loop (Malha Fechada)
Outer Loop (Malha outer)
Open Loop (Malha Aberta)
O controlo de potência rápido (fast) é implementado em closed loop, onde o receptor
utiliza um canal de retorno para enviar comandos, para ajustar a relação sinal
interferência recebida para um valor estipulado. Valor esse, que deve obdecer a
condições de recepção com qualidade que dependem das características do canal rádio.
A outer loop serve para actualizar a relação sinal interferência, previamente estipulada,
que deve ser ajustada para garantir uma determinada qualidade de recepção. A open
loop tem a função de no uplink, quando as informações da closed loop não existem, por
exemplo, quando se está a iniciar uma transmissão, é necessário fazer uma estimativa
das perdas e determinar a potência necessária a transmitir, este processo é efectuado
279
através das medidas de um sinal conhecido, transmitido a uma potência bem definida.
Para o estudo do controlo de potência, é necessário atender a três aspectos: o critério da
escolha do algoritmo de controlo de potência, variação da potência transmitida por
envio de um comando (step size), a gama dinâmica necessária, e a taxa de comandos de
controlo de potencia a enviar.
4.8.6.4.1
Outer loop
O controlo de potencia em outer loop (malha aberta) é ajustar a relação sinal
interferência requerida, que mesmo em condições de propagação menos favoráveis a
recepção tenha a qualidade requerida. A qualidade é um parâmetro qualitativo, por
vezes temos a necessidade de transpor esse parâmetro para algo quantitativo, umas das
formas para essa transposição é usando a bit error rate (BER), ou a frame erasure rate
(FER). A FER tem como desvantagem a lentidão a adquirir(o tempo de medida é maior)
ao contrario doBER. No caso de transmissão de pacotes, que é feito a grande
velocidade, ocupando os canais durante um período de tempo muito curto. Portanto o
ajuste efectuado pelo outer loop, não pode ser concretizado, sendo então a relação sinal
interferência necessariamente atingida numa sessão. Para isso, reúnem-se os dados
estatísticos das células, calcula-se a relação sinal interferência desejada e então pode-se
usar outer loop.
4.8.6.4.2
Open Loop
No uplink para determinar a potência a transmitir utiliza-se o open loop, quando não
existem comandos de controlo de potência.
Antes da emissão, são estimadas as perdas que ocorrerão entre a estação base e a
estação móvel, e o nível de interferência na estação base. Estes dados servem para
determinar a potência a transmitir.
Durante uma chamada se houver grandes mudanças num curto espaço de tempo, para
280
conseguir uma recuperação rápida pode também ser usado. Esta função é efectuada em
conjunto com o closed loop.
A estimativa da atenuação é feita por medidas num sinal referência transmitido pela
estação base a um nível de potência bem definido. O sinal de referência deverá ser um
tom piloto.
O open loop não pode ser usado para downlink da mesma maneira que para uplink. Para
uplink é necessário que haja um sinal referência emitido pela estação móvel. Só pode
haver controlo de potência para transmissões iniciais de downlink, se tiver havido antes
uplink que tenha medições para downlink a entrega á estação base.
Logo é necessário que o acesso aleatório tenha estimativas de atenuações para open
loop de uplink, para assim o downlink inicial seja controlado em potência.
4.8.6.4.3
Códigos de Espalhamento
Os códigos de espalhamento podem ser divididos em códigos ortogonais e em códigos
em que a correlação cruzada não é zero. Esses códigos que não são ortogonais, são as
chamadas sequências pseudo-aleatórias (pseudo-noise sequences PN). Para sistemas
DS-CDMA, os códigos PN mais comuns são gerados por shift registers lineares.
Códigos ortogonais como as sequências de Walsh são tipicamente usados. O processo
de espalhamento pode ser dividido em dois passos:
Channelisation code
Scrambling code
4.8.6.4.4
Serviços Multirate
O que se espera dos sistemas 3G, é a oferta de um leque de variados serviços com
diferentes parâmetros de qualidade (QoS), utilizando eficientemente o espectro
disponível. Os sistemas de terceira geração proporcionam serviços com taxas de
transmissão variáveis e diferentes factores de qualidade.
281
É o factor de espalhamento que determina
qualidade do serviço; para uma dada
alocação de espectro se por exemplo, pretendermos uma taxa de transmissão elevada,
tem que diminuir o um factor de espalhamento, no entanto a qualidade do serviço vai-se
degradar, porque existe uma proporcionalidade entre o factor de espalhamento e a
qualidade de serviço fornecida pelo sistema.
4.8.6.4.5
Transmissão de Pacotes
O WCDMA implementa duas técnicas de transmissão de pacotes: A transmissão de
pequenos pacotes que podem ser anexados ao RACH.O método é chamado common
channel packet transmission, que é usado para pacotes pequenos e pouco frequentes, em
que são evitados todos os atrasos relativos ao estabelecer e manter de um canal dedicado
para esse serviço. De notar que o common channel packet transmission apenas utiliza
controlo de potência em malha aberta, e portanto, limita o serviço de pacotes, a pacotes
que não utilizam toda a capacidade do canal.
A transmissão de pacotes de maior informação (mais frequente) são transmitidos em
canais dedicados. O envio de um único pacote é transmitido num único canal dedicado e
este é libertado logo após ter sido enviado (single packet scheme). Caso se pretenda
enviar vários pacotes, a ligação entre pacotes, é mantida através do envio de informação
de sincronismo e de controlo de potência
4.8.6.4.6
Handover
Á semelhança de outros sistemas de comunicações móvel, que utiliza uma estrutura
celular, também o UMTS necessita de fazer handover. Devido à estrutura hierárquica
das células, haverá vários tipos de handover.
O soft handover, ocorre quando uma estação móvel está ligada a mais que uma estação
base ao mesmo tempo. O idle handover acontece quando a estação móvel não tem
nenhuma comunicação activa, diz-se que está em idle state. O hard handover é um
handover que ocorre quando apenas um canal de tráfego está disponível de cada vez. O
282
softer handover acontece entre sectores da mesma célula. O handover inter frequência é
feito entre duas frequências. Existe também handover intra sistema, é um handover
entre dois sistemas, por exemplo entre a segunda geração e a terceira.
283
4.8.6.4.6.1
Softer Handover
Ocorre quando o móvel muda de um sector para outro sem, contudo, sair da mesma
célula. No softer handover não há necessidade de transições entre estações base e por
exemplo a estação base controladora. E então softer handover entre sectores é muito
mais rápido de estabelecer que o soft handover, já que não há lugar a sinalização.
4.8.6.4.6.2
Handover inter frequência
O handover inter frequência é uma característica importante nos sistemas de
comunicações de terceira geração. A sua aparição deve-se ao facto de existir uma
hierárquia celular, com micro células sobrepostas por macro células; e células “hot
spots” (pontos quentes). Como se pode ver pela figura seguinte, a estrutura hierárquica
(1) combina várias micro células de frequência f2; as células pontos quentes (2) são
constituídas por várias células de frequência f1, em que há um ponto que tem um
excesso de carga e portanto são alocadas mais frequências (f2 e f3) para lidar com o
excesso de carga.
Combinação de micro células
Hot s pots
a)
b)
Legenda:
f1
f2
f3
Figura 129 Representação celular de Handover
284
Para o caso de hot spots, primeiro executa-se o handover inter frequência para a
frequência f1, e depois um soft handover é feito para as células vizinhas. No caso de
micro células é necessário um método de medida para outras frequências.
Para
handover inter frequência há duas implementações possíveis: compressed mode/sloted
mode e dual receiver.
285
4.8.7 Arquitectura de Rede
A arquitectura de rede UMTS inclui a core network, a rede de acesso rádio do UMTS
(UTRAN - Terrestrial Radio Access Network), e o equipamento do utilizador. Os dois
interfaces gerais são o Iu entre o UTRAN e a core network, assim como o interface
radio Uu entre o UTRAN e o UE.
4.8.7.1
Arquitectura do UTRAN
Do ponto de vista das especificações e standardização, ambos o UE e o UTRAN
consistem em protocolos completamente novos, que são baseados nas necessidades da
nova tecnologia rádio (baseada em CDMA). Esta base global, pode ser conseguido mais
facilmente o global roaming, tornando o sistema mais competitivo.
A rede de acesso rádio inclui todas as funções que permitem ao utilizador aceder aos
serviços. Esta rede é usada para tornar o acesso transparente, para a core network,
escondendo todos os pormenores relacionados com o interface ar.
Uma visão geral da arquitectura da rede de acesso rádio (UTRAN) está demonstrada na
Figura
286
Core Network
Lu
RNS
RNC
Node B
Lu
UTRAN
RNS
Iur
Node B
RNC
Node B
Node B
Uu
UE
Figura 130 Identificação dos vários interfaces na Arquitectura do UTRAN
O UTRAN consiste em vários Subsistemas da Rede Rádio (RNS), que podem estar
interligados
pelo
interface
“Iur”.
Esta
interligação
permite
procedimentos
independentes da core network entre diferentes RNS, nomeadamente procedimentos de
mobilidade. Determinadas funções específicas para tecnologias de acesso rádio podem
ser mantidas fora da core network. O RNS está ainda dividido no controlador da rede
rádio (Radio Network Controller -RNC) e em várias estações base (Node B). Os Node
B's estão ligados ao RNC pelo interface Iub. Um Node B pode servir uma ou múltiplas
células.
A UTRAN suporta simultaneamente o modo FDD e o modo TDD no interface radio.
Para ambos os modos, utilizam-se os mesmos protocolos e a mesma arquitectura de
rede; apenas a camada física e o interface ar Uu são especificados separadamente.
4.8.7.2
Protocolos da Interface Rádio
O design da pilha protocolar para a interface rádio (Radio Interface Protocol Stack ) é
subdividido em três camadas: a physical layer (Layer 1), a data link layer (Layer 2) e a
network layer (Layer 3).
287
C ontrolo
RRC
C ontrolo
L3/R RC
Controlo
Controlo
Controlo
PDCP
L2/R RC
BM C
RLC
L2/B M C
L2/R LC
Can ais
L óg icos
MA C
L2/M A C
Can ais
T r ansp orte
PHY
L1/P HY
Figura 131 Arquitectura Protocolar da Interface Rádio
A Layer 2 está dividida em quatro sub layers: o Medium Access Control (MAC), o
Radio Link Control (RLC), o Broadcast/Multicast Control (BMC), e o Packet Data
Convergence Protocol (PDCP).
A Layer 3 contém o Radio Resource Control (RRC), que processa a sinalização do
control plane (C-plane) da UTRAN para o UE, sendo responsável pela configuração e
controlo de todas as outras camadas protocolares do UTRAN.
Durante a especificação dos protocolos da UTRAN, tomou-se um cuidado especial para
manter os protocolos, procedimentos e mensagens tão semelhantes quanto possível para
os modos FDD e TDD. Idealmente, apenas os “Information Elements” diferem entre os
modos, para exprimir todas necessidades específicas do interface da camada física.
RRC: A layer Radio Resource Control (RRC) trata da sinalização do plano
de controlo entre o UTRAN e os UE's. Também é responsável pelo controlo
dos recursos radio disponíveis. Tal inclui as operações de atribuição,
reconfiguração, e libertação dos recursos rádio, assim como o controlo
continuo da Quality of Service requerida. É necessária alguma da
funcionalidade especifica da layer RRC para o modo TDD : dynamic
288
channel allocation (DCA), tratamento do controlo de potência na malha
mais exterior (outer loop power control) e controlo do timing advance.
RLC: A layer Radio Link Control (RLC) fornece um modo de transferência
de dados transparente, com reconhecimento [acknowledged] ou sem
reconhecimento [unacknowledged] , para as camadas superiores. O
“acknowledged mode transfer” usa um protocolo de sliding window com
selective reject - automatic repeat request (SR-ARQ). Na publicação de
1999 do UMTS, apenas é suportada a técnica ARQ híbrido tipo I com uma
combinação de forward error correction (FEC) e retransmissões. Em
publicações futuras, será incluída a funcionalidade ARQ híbrido tipo II com
transmissões de redundância incremental. Já se demonstrou um ganho
significativo na performance do ARQ híbrido tipo II para o interface radio
TDD.
MAC: A camada Medium Access Control (MAC) mapeia os canais lógicos
do RLC nos canais de transporte, que são fornecidos pela camada física. A
camada MAC está informada a cerca da localização dos recursos pelo RRC,
e consiste principalmente numa função de multiplexagem. A camada MAC
também trata da atribuição de prioridades entre os diferentes fluxos de
dados que estão mapeados nos recursos físicos.
Physical Layer: A camada física é responsável pela transmissão dos
transport blocks (blocos originários dos canais de transporte) pelo interface
ar. Tal inclui FEC, multiplexing de diferentes canais de transporte nos
mesmos recursos físicos, rate matching (i.e., fazer corresponder a
quantidade de dados do utilizador aos recursos físicos disponíveis),
modulação, espalhamento, e processamento de RF (radio frequency). A
detecção de erros também é efectuada pela camada física e é indicada às
camadas superiores. A disponibilidade de indicações de erro na camada
física é importante para a realização de protocolos de redundância
incremental.
289
Os PDU's (Protocol Data Units) da camada mais elevada são passados à camada RLC.
No RLC, os SDU's (Service Data Units) são segmentados e concatenados. Juntamente
com o RLC header, constroem-se os RLC PDU's. Não se adiciona nenhum código de
detecção de erros no RLC.
Na camada MAC, apenas se adiciona um cabeçalho (header). Este header pode conter
informação de routing, que descreve o mapeamento dos canais lógicos para canais de
transporte. Nos canais comuns, também se pode incluir uma identificação do UE.
Na camada física, adiciona-se um CRC (Cyclic Redundancy Check) para efeitos de
detecção de erros. O resultado da verificação do CRC no receptor é passado à camada
RLC para controlo das retransmissões.
Higher Layer PDU
Higher Layer PDU
RLC SDU
RLC SDU
...
R
L
C
RLC
L2 RLC
R
L
C
MAC SDU
Bloco de Transporte
RLC
MAC SDU
Bloco de Transporte
L2 MAC
L1
OPC
Figura 132 Fluxo de dados para as camadas RLC e MAC não transparentes
4.8.7.3
Rede UMTS
A infra-estrutura da rede de UMTS será uma evolução da actual rede GSM/GPRS.
Para a implementação da rede UMTS, será acrescentada à infra-estrutura actual de
GPRS um conjunto de equipamentos que permitirão o fornecimento destes novos
serviços, como ilustra a figura seguinte:
290
GMSC
GGSN
AuC
HLR
EIR
MSC
SGSN
Comutação
de Circuitos
Comutação
de Pacotes
BSC
BTS
RNC
BTS
Nó B
Nó B
Figura 133 Arquitectura da rede UMTS [ 3, 83]
Novos equipamentos que realizam a interface entre a parte de rádio e a rede de dados do
GPRS, foram desenvolvidos para implementar este tipo de arquitectura.
De referir que a interligação entre os vários equipamentos que fazem parte quer da
infra-estrutura GSM, como GPRS ou UMTS, é feita através de uma rede fixa. Que
também efectua a interligação com a rede telefónica fixa e com outras redes de dados.
291
4.9
Sistemas de Comunicações de banda larga “sem fios” (WBCS)
Actualmente existem duas tendências no desenvolvimento de sistemas de comunicação
de banda larga sem fios:
WLAN (Wireless Local Area Network)
MBS (Mobile Broadband System)
O MBS é visto como a futura geração de sistemas celulares (4.ª Geração), que podem
garantir total mobilidade para utilizadores de serviços B-RDIS (Rede Digital com
Integração de Serviços de Banda Larga)[72]. AS WLAN é um meio flexível de
comunicação que é usado em conjunto com, ou em substituição de uma rede local
(LAN) por cabo. Este tipo de rede utiliza ondas electromagnéticas para transmitir e
receber informação pelo ar, minimizando o numero de cabos necessários.
As redes WLAN são um sistema de comunicação recente e promissor, que reduz a
necessidade da existência de cabos e torna possível o uso de novas aplicações,
adicionando flexibilidade às redes. Com as redes sem fio, os utilizadores podem aceder
e partilhar informações e recursos. A figura seguinte ilustra o exemplo de uma rede
WLAN.
Figura 134 Rede WLAN
292
4.9.1 WLAN (Wireless Local Area Network)
O surgimento da tecnologia de redes locais sem fio (wireless LAN) vem preencher uma
lacuna no mercado, com possibilidade de instalação de redes em ambientes em que uma
solução utilizando cabo seria impraticável devido a, por exemplo, problemas
arquitectónicos; em ambientes em que a troca de localização das estações é constante;
ou para permitir uma rápida e montagem/desmontagem de uma rede local em ambientes
de demonstração tipicamente congressos, feiras, visita a clientes, etc.
Diversos fabricantes têm apresentado os seus produtos utilizando este tipo de
tecnologia, e a necessidade de interoperabilidade entre eles é cada vez maior. Para isto
estão em desenvolvimento os padrões IEEE 802.11a, e o HIPERLAN numa segunda
versão HIPERLAN 2 (proposta do ETSI - European Telecommunications Standards
Institute) e o IP móvel. A standardização deste tipo de sistemas é de extrema
importância.
Os benefícios da utilização desta tecnologia são muito interessantes. De acordo com o
estudo "Wireless LAN Benefits Study" [85], as WLAN aumentam a produtividade das
empresas e diminuíam significativamente os custos operacionais, este estudo apresenta
as potencialidades da tecnologia e a sua potencial influencia no mercado global.
Um exemplo da diversidade de aplicação das soluções deste tipo de tecnologia, é
demonstrado pela solução implementada na cidade de Manchester, no Reino Unido,
que está a desenvolver a primeira rede urbana sem fio ("wireless") desenvolvida com
base nas tecnologias Bluetooth e WLAN ("wireless local area networking"). A rede foi
desenhada para fornecer um acesso de alta velocidade de Internet e outros serviços de
telecomunicações dentro do perímetro. Inicialmente, esta rede será instalada em hotéis,
restaurantes, na Faculdade de Administração de Manchester e na Universidade de
Manchester. A rede “sem fios” utiliza a tecnologia Bluetooth e o standard 802.11b. O
sistema, que tem como nome Speedwave. Este serviço deverá ser disponibilizado como
um sistema do tipo "pague-conforme-uso" ("pay-as-you-go"). Este sistema, é uma clara
demonstração da importância e vitalidade deste sector da industria “sem fios”.
293
4.9.1.1
Vantagens das WLAN
Com a disseminação dos sistemas de comunicação “sem fios”, e a explosão do uso da
Internet associada a uma crescente necessidade de comunicações por rede no meio
empresarial, os utilizadores têm cada vez mais necessidade de um sistema prático e
simples[72].
Com o crescente aumento de mobilidade permitido pelas redes sem fios, o utilizador
têm a ligação “on air”, bastando estar presentes num espaço, e estarem autorizados para
que possam aceder à rede. Um sistema sem fios oferece as seguintes vantagens face às
LANs implementadas com cabos[86]:
Simplicidade e rapidez de instalação – Não existe a necessidade de andar
a fazer furos através de paredes para fazer passar os cabos.
Mobilidade – Os utilizadores podem ter acesso a informação em tempo
real em qualquer ponto da empresa.
Confiabilidade – Transmitir dados com confiabilidade a taxas
comparáveis à LANs convencionais (com cabos).
Escalabilidade – Os sistemas WLAN podem ser configurados para uma
grande variedade de topologias de modo a satisfazerem aplicações ou
instalações especificas, alem de que estas podem ser facilmente alteradas
depois.
Interoperabilidade – Permite operar com tecnologias de rede como a
Ethernet e ATM, assim como outras tecnologias de wireless.
Elevada Flexibilidade– A tecnologia sem fios permite que a rede vá até
onde o cabo não podia ir.
4.9.1.2
Aplicações das WLAN
Uma WLAN constitui um meio flexível de comunicação por excelência que pode ser
usado em conjunto ou substituição de uma rede local (LAN) por cabo. Este tipo de rede
utiliza ondas electromagnéticas para transmitir e receber informação pelo ar,
294
minimizando o numero de cabos necessários. As redes WLANS têm uma aplicação
muito diversificada como por exemplo: em Centros Comerciais, Estádios de Futebol,
Centros de Congressos, Hospitais, Fábricas, Restaurantes, dentro da própria casa etc.
4.9.1.3
Hiperlan 2
O standard Hiperlan2 representa um marco significativo no desenvolvimento de uma
tecnologia combinada para comunicações celulares de banda larga com cobertura
reduzida, e também para as WLANs, com desempenhos comparáveis aos encontrados
nas LANs cabladas [72].
O Hiperlan2 é um standard Radio LAN flexível projectado para fornecer acessos de alta
velocidade (até 54 Mbps na camada física) a uma variedade de redes, inclusivamente
redes core móveis de 3G, redes ATM, redes baseadas em IP, e também para uso privado
como é o caso dos sistemas WLAN. As aplicações básicas suportadas incluem voz,
dados e vídeo, tendo em consideração parâmetros de QoS específicos. Os sistemas
Hiperlan2 podem ser instalados em escritórios, salas de aulas, residências, fábricas,
áreas de grande concentração de pessoas (hot spot zones), como salas de exposições e
de congressos, centros comerciais, estádios de futebol, aeroportos, etc., e mais
genericamente onde a transmissão rádio é uma alternativa eficiente ou um complemento
à tecnologia fixa. [87].
A rede de acesso rádio Hiperlan2 pode ser dimensionada de forma a garantir uma
elevada interoperabilidade de redes core. A arquitectura implementada nos standards
BRAN, impõem uma elevada flexibilidade. A rede core é implementada independente
da camada física (PHY) e da camada Data Link Control (DLC), e de um conjunto de
camadas de convergência (CL) específicas da rede core que se situam no topo da
camada DLC (ver Figura 135). A interface ar do Hiperlan2 baseia-se em técnicas de
multiplexagem TDD e em TDMA.
295
Core
Network
Core
Network
Core
Network
Network Convergence Sublayer
BRAN
DLC -1
BRAN
Scope
BRAN
PHY -1
Figura 135 Arquitectura das camadas Hiperlan2
A camada física (PHY) é responsável por estabelecer a transferência entre pacotes
unitários de dados da camada de controlo de acesso ao meio (PDUs MAC – Packet
Data Unit – Medium Access Control) e entre os pacotes unitários de dados da camada
física (PDUs PHY – Packet Data Unit – Physical Layer). Acrescentando a sinalização
PHY da camada física, que inclui parâmetros do sistema e cabeçalhos (headers) usados
para a sincronização do sinal de RF[87].
O sinal é modulado usando a técnica OFDM (Orthognal Frequency Division
Multiplexing), usando códigos ortogonais e um sistema de multiplexagem, que permite
a modulação de várias sub-portadoras. Utiliza 52 sub-portadoras, 48 são utilizadas para
dados e 4 são usadas para pilos. A modulação das sub-portadoras pode ser BPSK,
QPSK, 16 QUAM e existe a opção de usar 64 QUAM. A técnica de correcção de erros
usada é a FEC (Forward Error Correction) que permite lidar com várias configurações
de canal.
A base da camada DLC inclui as funções básicas de transporte de dados,
implementando um protocolo de controlo de erros e um protocolo MAC (Medium
Access Control, que define a sub-camada RLC (Radio Link Control) que é usada para
trocas de dados no plano de controlo, entre terminal móvel e o ponto de acesso.
296
A Camada de Convergência(CL) tem duas como funções principais: Adaptar os
serviços solicitados por camadas superiores aos serviços disponibilizados pela DLC
assim como Converter os pacotes das camadas superiores de tamanho fixo ou variável
em unidades de dados DLC dos serviços (DLC – Service Data Units) de tamanho fixo,
que são usados dentro do DLC.
4.9.1.4 IEEE 802.11a
O standard criado pelo “IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access and Physical
Layer Specifications”, define os protocolos da “interface” ar necessários para suportar
as funções da rede numa área local.
Existem outros standard, como sejam o IEEE 802. (802.3 ou 802.5), o serviço primário
do standard 802.11 é o de entregar MSDUs (MAC Service Data Units - Serviço de
unidades de dados de médio acesso) entre LLCs (Logical Link Controls - Controles de
ligações lógicas). Tipicamente um cartão rádio e um ponto de acesso oferecem as
funções do 802.11 standard.
Os objectivos da standard WLAN, é o de desenvolver uma especificação, que permitam
estabelecer ligações “sem fios” de estações fixas e moveis dentro de uma determinada
área.Um segundo objectivo é fornecer conexões “sem fios” a “máquinas” automáticas,
equipamentos ou estações que necessitem de colocação rápida, podendo ser portáteis, de
bolso ou montados em veículos móveis dentro da área local. Um serviço possível de
fornecer é o “pagamento automático” do abastecimento, numa estação de combustível
sem ter que sair do veiculo.
Esta tecnologia apresenta algumas vantagens como sejam:
Possuir uma banda máxima teórica de 11 Mbps com fallback automático
para 5,5 Mbps, 2Mbps e 1Mbps de acordo com a relação sinal ruído, é
apenas um décimo de banda das Ethernets comuns, mas opera a uma
velocidade superior comparativamente a algumas soluções que utilizam a
tecnologia xDSL.
297
Opera na banda dos 2,4 GHz denominada banda ISM (Industrial Scientific
and Medical) cujo uso é liberado sem necessidade de licenciamento.
Preços bastante acessíveis, uma estação móvel custa cerca de 290 € e uma
placa Wireless PC Card 50 €.
4.9.1.4.1 Arquitectura de uma rede IEEE 802.11
O IEEE 802.11 define uma arquitectura para as redes deste tipo, baseada na divisão da
área coberta pela rede em células. Essas células são denominadas de BSA (Basic
Service Area). O tamanho da BSA (célula) depende das características do ambiente e da
potência dos transmissores/receptores usados nas estações.
BSS (Basic Service Set )- Corresponde a uma célula de comunicação
wireless.
STA São as estações de trabalho que comunicam entre si dentro da BSS.
AP (Access Point) são estações especiais responsáveis pela captura das
transmissões realizadas pelas estações de sua BSA, destinadas a estações
localizadas em outras BSAs, retransmitindo-as, usando um sistema de
distribuição.
ESS (Extended Service Set ) - Consiste em várias células BSS vizinhas que
se interceptam e cujos AP estão conectados a uma mesma rede tradicional.
Nestas condições uma STA pode movimentar-se de um BSS para outro
permanecendo conectada à rede. Este processo é denominado Roaming.
ESA (Extend Service Area) – representa a interligação de vários BSAs pelo
sistema de distribuição através dos APs
298
Figura 136 União de duas BSS formando uma ESS
A identificação da rede ocorre da seguinte maneira: cada um dos ESSs recebe uma
identificação chamada de ESS-ID; dentro de cada um desses ESSs, cada BSS recebe
uma identificação chamada de BSS-ID. Então, o conjunto formado por esses dois
identificadores (o ESS-ID e o BSS-ID), formam o Network-ID de uma rede sem fio
padrão 802.11.
.
Os elementos que fazem parte da arquitetura sem fio possibilitam a construção de uma
rede com uma cobertura de áreas maiores do que um ambiente local, o projeto do IEEE
802.11 limita o padrão IEEE 802.11 às redes locais, com ou sem infra-estrutura.
Numa rede WLAN sem infra-estrutura (conhecidas por redes Ad Hoc), as estações
comunicam numa mesma célula, sem a necessidade de estações especiais, ou seja, sem
necessidade dos APs para estabelecer as comunicações. Numa rede local com infraestrutura, é necessária a interconexão de múltiplos BBSs, formando um ESS. Nesse
caso, a infra-estrutura é representada pelos APs, e pelo sistema de distribuição que
interliga esses APs.
O sistema de distribuição, para além de interligar os vários pontos de acesso, podem
fornecer os recursos necessários para interligar a rede “sem fio” a outras redes. Um
elemento fundamental na arquitectura de rede local sem fio com infra-estrutura é o
ponto de acesso, que desempenha as funções de autenticação, associação e
reassociação: permite que uma estação móvel mesmo saindo de sua célula de origem
continue ligada à infra-estrutura e não perca a comunicação.
299
A função que permite manter a continuidade da comunicação quando um utilizador
passa de uma célula para outra, é conhecida como handoff. A gestão da potência:
permite que as estações operem diminuindo o consumo de energia, utilizando o modo
chamado de power save. A Sincronização garante que as estações associadas a um AP
estejam sincronizadas por um relógio comum.
4.9.1.5 Bluetooh
O nascimento do bluetooth tem origem numa tentativa, bem conseguida de dar resposta
às solicitações da industria das telecomunicações, para que fosse implementado um
sistema de utilização “aberta”, de baixos custos que permitisse a comunicação entre
distintos dispositivos sem a utilização de cabos. Inspirando-se nas características de
mobilidade dos sistemas de banda larga a Ericsson, concebeu o bluetooth. É um
standard que pussui um pequeno chip, barato e de baixo consumo energético,
implantado em computadores, impressoras, telefones moveis e outros equipamentos
electrónicos. Cada dispositivo bluetooth, está equipado com um microchip (transceiver)
que transmite e recebe, funcionando na frequencia de 2.45 GHz ( 2,402 MHz a 2,480
GHz em saltos de 1 MHz). Esta tecnologia, não necessita de licenciamento e está
disponivel em quase todo com algumas variações na largura de banda em alguns países
como a Espanha, França e o Japão. Além dos canais de dados, estão disponiveis três
canais de voz a 64 Kbps/s. Cada dispositivo tem um endereço de 48 bits, baseado no
standar IEEE 802.11 (ver secção anterior), que permite formar temporariamente uma
piconet.
O Bluetooth oferece varias vantagens sobre a concorrência. As principais são:
Hardware de reduzidas dimensões
Baixo preço
Baixo consumo energético
300
4.9.1.5.1
Características básicas do Bluetooth
Esta arquitectura utiliza uma gama de frequências entre 2.400 e 2.500 GHz. A escolha
desta gama foi devido à pretensão de que o sistema pudesse ser utilizado em todo o
mundo. Muitas aplicações, são esperadas desta tecnologia, por exemplo a indústria
criou grandes expectativas relativamente Bluetooth, e pensa-se que num futuro próximo
cada automóvel possuirá um microchip Bluetooth, que permitirá um controlo telemático
de todo o veiculo.
Foram definidos um conjunto de perfis, de forma a definir a forma como a
implementação dos modelos de utilização deve ser realizada. Estes modelos descrevem
uma serie de cenários de utilização em que o Bluetooth executa a transmissão via radio.
Estes perfis especificam como as aplicações e como os aparelhos devem ser mapeados
no conceito Bluetooth.
Um perfil define uma selecção de mensagens e procedimentos das especificações do
Bluetooth e produz uma descrição não ambígua da interface ar desses serviços e casos
de uso, indicando as gamas de valores e as opções que são obrigatórias em cada
protocolo. Os perfis são utilizados para diminuir os riscos de problemas de operação
entre os produtos de diferentes fabricantes.Foram considerados quatro tipos de perfis
distintos:
GAP – Generic Access Profile
Serial Port Profile
SDAP – Service Discovery Application Profile
GOEP – Generic Object Exchange Profile
4.9.2 MBS
A evolução dos serviços de telecomunicações, e a refinação da procura tem impelido a
criação de sistemas de telecomunicações que respondam com fiabilidade, robustez e
301
mobilidade às necessidades dos subscritores. O aumento da procura de serviços de
Internet rápida, video e aplicações multimédia tem exigido uma aumento da largura de
banda dos sistemas de telecomunicações.
Com as expectativas criadas em volta do UMTS, e sabendo que os acessos via rádio
previstos para o UMTS não ultrapassaram os 2 Mbps, foi criado o programa RACE, que
se encontra actualmente numa segunda fase, e que pretende estudar uma tecnologia que
permita aumentar o débito nos acessos via rádio, utilizando para o efeito a banda dos 60
MHz, e aplicando critérios de mobilidade mais exigentes.
O MBS (Mobile Broadband Systems) aparece como uma solução exigente, para os
potenciais problemas descritos anteriormente. Terá um elevado grau de mobilidade e
elevadas taxas de transmissão, a figura seguinte ilustra a evolução dos vários sistemas e
a comparação com os débitos permitidos por cada um dos sistemas.
Taxa de dados (Kbps)
20000
MBS
2000
UMTS
100
EDGE
20
?
GPRS
HSCSD
10
GSM
1999
2000
2001
2002
...
2015
Figura 137 Previsão de evolução dos sistemas móveis
A banda de frequências para sistemas MBS, vai ser muito elevada entre os 5 GHz s, a
60 GHz, implicando dimensões de células muito limitadas, na ordem das poucas
centenas de metros, o que tornará a infra-estrutura do sistema muito dispendiosa.
Adicionado à utilização de elevadas frequências considerando os obstáculos existentes
entre o emissor e o receptor, as reflexões serão maiores, dado que a capacidade de
transmissão é limitada pelas características de propagação do canal. No entanto, é
302
previsível que outras soluções apareçam do lado dos fabricantes, e quem diminuam esta
desvantagem.
Actualmente pensa-se que as aplicações do MBS ficam restritas a espaços com elevada
densidade de utilizadores, tipicamente centros comerciais, estações do metro,
aeroportos.
303
Capitulo 5
A
Projectos de Investimento
introdução de infra-estruturas e serviços de telecomunicações envolve muitos
aspectos de ordem financeira, humana, etc. Assim, o acto de avaliar e decidir
pela execução de determinado projecto de investimento por parte da entidade promotora
deve ser acompanhado por estudos que identifiquem não só as soluções técnicas, mas
também todas as implicações que a implementação dessas soluções acarreta, com
particular atenção para às implicações ao nível dos proveitos e custos.
5.1
Introdução
“Investir corresponde a trocar a possibilidade de satisfação imediata e segura,
traduzida num certo consumo, pela satisfação diferida, instantânea ou prolongada,
traduzida num consumo superior. “ [15]
Decisão de investir consiste em transformar as disponibilidades em bens produtivos
e/ou imobilizados. O investidor priva-se de ganhos imediatos na esperança de ganhos
futuros. Uma forma de sistematizar, um investimento consiste na criação de um plano
de investimento ou projecto de investimento.
Um projecto de investimento é um conjunto de informações de variada ordem que se
destina a avaliar uma decisão de investimento. Logo, tudo o que sejam estudos sejam
eles de mercado, sectoriais, ou técnicos, além de todo o tipo de análises ou informações
não sistematizadas, não se incluem no conceito de projecto de investimento, desde que
não se orientem para uma decisão de investimento de capital. Trata-se de um projecto
especifico que permitirá a uma determinada entidade atingir objectivos. Para isso, é
304
Referencias
necessário, antes de tudo, definir os objectivos pretendidos. O passo seguinte será, a
escolha do método mais adequado para atingir esses objectivos, tendo em conta os
recursos, materiais, humanos e de capital, disponíveis e a sua combinação. É imperioso,
de seguida quantificar as despesas e as receitas que a execução do referido projecto
implica, ao longo dos períodos, normalmente anuais. Quando se sabe os montantes
necessários em cada período, é preciso escolher as fontes de financiamento mais
adequadas. Finalmente, antes de iniciar o investimento, é preciso fazer um estudo do
enquadramento legal e administrativo do projecto.
5.1.1 Definição de Investimento
Habitualmente investimento define-se como uma aplicação financeira, com o propósito
de gerar rendimentos futuros durante um certo período de tempo. O projecto de
investimento é o estudo da intenção desse investimento. O inicio de um investimento, é
marcado pela despesa de equipamento, matérias ou prestação de serviços (caso
estudado). O fim ou desinvestimento é marcado pelo escoamento de produtos do
processo no mercado, subsidiariamente pela venda de equipamento degradado aquando
da expiração do seu tempo de vida [16]
Atendendo, aos autores que estudam o problema do investimento, pode dizer-se que
existem duas noções de investimento :
A noção de Investimento em sentido estrito :
O investimento é constituído por toda a despesa de meios financeiros com
vista à aquisição de bens concretos duráveis ou de instrumentos de produção,
chamado de «equipamento», que serão utilizados durante um determinado
período de tempo com o objectivo de cumprir os objectivos sociais. A
escolha dos equipamentos tem constituído sempre um importante factor da
gestão dos negócios, visto que estes condicionam numa grande medida a
existência, o desenvolvimento ou a regressão da empresa.
A noção de Investimento em sentido lato:
Esta noção é proposta pelo, Dr Ludwig Pack, bastante aceite no mundo da
economia. Ela engloba não só as despesas consentidas em equipamentos,
mas também as que têm como fim a aquisição de mercadorias, de matérias
primas, de matérias para consumo interno, bem como as prestações de
serviços pelo pessoal ou terceiros. De referir, a necessidade de delimitar as
noções de investimento e financiamento.
Uma pergunta que surge, com alguma frequência : [18]
“Quando é que se deve Investir ?”
Não existe uma regra absoluta, definindo qual deva ser o melhor momento para a
realização de um investimento, no entanto, deve ser modulado em natureza e montante,
em função das curvas dos ciclos macro-económicos e da curva de vida do produto :
Ciclo Macro Económico
tempo
Investir
Não Investir
Figura 138 Ciclos macro-económicos
Todo e qualquer investimento tem em comum três características: [17]
Duração e faseamento, resultante do escalonamento temporal da execução do
projecto;
Rentabilidade, uma vez que se é feito um sacrifício de recursos, é sempre na
expectativa das receitas futuras serem superiores ao dispêndio inicial
correspondente ao custo do investimento;
Risco (1), porque existe a expectativa e não a certeza.
O investimento destinado a desenvolver um mercado é superior ao necessário para
enfraquecer um concorrente, da mesma forma que, num mercado expansionista, para
306
igual nível de rentabilidade deve optar-se por um investimento ofensivo e não por um
defensivo. Se, após a avaliação do risco, a decisão é no sentido de investir, é porque
existem boas hipóteses de rentabilidade não obstante o risco de um saldo final negativo.
5.1.2 Classificação dos investimentos
Os investimentos poder-se-ão classificar do modo seguinte [15]:
Dependentes e Independentes
Dois investimentos são independentes entre si se as receitas de um deles não
forem afectadas pela realização, ou não, do outro. Esses investimentos serão
dependentes, obviamente, se as receitas líquidas forem afectadas pela
realização do outro. Neste caso, convém ainda fazer uma segunda distinção:
os investimentos serão complementares se a relação entre as receitas for
positiva, ou seja se a realização de um deles ajudar aos resultados do outro; e
serão concorrentes se essa influencia for negativa.
Convencionais e não convencionais
Um investimento é convencional se um ou mais períodos de despesas
líquidas (ou seja, em que as despesas sejam superiores às receitas), se
seguirem um ou mais períodos de receitas líquidas (ou seja em que as
receitas sejam superiores às despesas). Num investimento não convencional,
os períodos de despesas liquidas e os períodos de receitas liquidas
intercalam-se no tempo.
Tamanho
Um investimento pequeno, segundo Jacques Lesourne[24], não trará
alterações no sistema de preços, enquanto que um grande irá actuar no
sistema de preços. De uma forma clara, podemos dizer, que não é uma
questão de montante mas de influencia relativa nos preços.
5.1.3 Tipos de investimentos
Investimentos de substituição: são os investimentos mais frequentes,.
Destinam-se a renovar o capital existente , que se encontra envelhecido ou
307
danificado. A substituição é feita por material idêntico e, portanto não
implica praticamente nenhum risco. No caso de se ter dado, uma avaria num
equipamento, é conveniente estabelecer, estabelecer através de um
procedimento, qual a frequência provável de avarias e consequentes
reparações, é a máxima tolerada de maneira a não perturbar o normal
funcionamento da unidade, e não representar encargos de reparação
demasiado elevados. De referir, que neste caso o risco está relacionado com
a probabilidade de sobrevivência do equipamento a substituir, ou seja, é
impossível saber se ainda teria sido produtivo, se tivesse continuado a
operar. Uma outra causa, pode levar a um investimento de substituição, a
obsolescência técnica do equipamento que é conseqüência directa do
progresso técnico, aqui o risco é ligeiramente mais elevado que nos casos
anteriores.
Investimentos de expansão, visam aumentar e expandir a capacidade da
empresa sem modificar a natureza dos produtos. Normalmente este tipo de
investimentos resulta de uma insatisfação por parte do promotor com a sua
posição comercial. É o investimento que deve der efectuado por quem está a
ver a sua posição concorrencial no mercado diminuir e isto pode ser
consequência de um aumento substancial na procura dos bens ou serviços
que fornece, ou porque o mercado está receptivo a outros produtos
semelhantes que podem ser produzidos a par dos existentes. Para esse tipo de
investimentos existem quatro possibilidades muito diferentes entre si e que,
portanto, implicam custos de investimento, receitas e despesas de
exploração, e diferentes riscos, que devem ser ponderados cuidadosamente e
qualitativamente.
Investimentos de inovação ou modernização, são investimentos cujo
objectivo principal é reduzir os custos de produção. Podemos subdividi-los
em três classes, consideravelmente diferentes entre si: Podem ser
investimentos em novos equipamentos que permitirão uma redução de
custos, sejam eles de mão de obra, consumos energéticos etc. Podem ser
investimentos que visam a melhoria dos produtos existentes, reduzindo o
custo ou melhorando a qualidade ou o serviço prestado. Em ultimo lugar,
podem ser investimentos em produtos inteiramente novos. Para a avaliação
308
de investimentos deste tipo é necessário fazer uma comparação quantitativa
com a situação preexistente . Um investimento deste tipo integra-se num
conjunto dinâmico já em curso. Assim, é necessário, não só fazer um estudo
de rendibilidade para o projecto de investimento de modernização, mas
também fazer um estudo semelhante para a situação existente. Só
comparando a diferença entre os cash-flows das duas situações e o montante
de investimento necessário se poderá obter os valores quantificados de
rendibilidade.
Investimentos estratégicos: Estes investimentos podem ter dois tipos de
objectivos, ou reduzir o risco ou uma preocupação social. Os que visam
reduzir o risco pretendem proteger a empresa na sua dependência de
quantidade, qualidade e preço do abastecimento, e são efectuados através de
uma integração vertical, isto é, adquirindo a empresa fornecedora. Mas
também podem ter como objectivo dar à empresa um melhor conhecimento
técnico para se sobrepor à concorrência através de investigação aplicada.
(exemplo o investimento na investigação). Neste tipo de investimento, o que
é relevante não é a rendibilidade imediata mas sim a rendibilidade global a
prazo. Será necessário um compromisso entre este tipo de investimento e
outros. Mas descurar os investimentos estratégicos sistematicamente pode ter
consequências graves, a prazo, para uma empresa. Para avaliar, por assim
dizer, a justeza de um investimento estratégico será necessário traçar um
cenário previsível, referindo qual o critério de urgência e o critério de
justificação económica. Assim se poderá comparar o custo do investimento e
a sua expectativa de eficácia.
309
5.1.4 Principais fases de um projecto de investimento
O processo de desenvolvimento é uma aplicação financeira, com o propósito de gerar
rendimentos futuros durante um certo período de tempo. O projecto de investimento é o
estudo da intenção de investimento, sendo indispensável para uma avaliação da
viabilidade económica do investimento, e exigido por parte das fontes de financiamento
necessárias ao investimento[17,21].
Identificação
Funcionamento
e controlo
Preparação
A nálise
•
•
•
•
•
•
•
Financeira
Tecnica
Comercial
Institucional
Económica
Social
Ambiental
Implementação
Deci são
Figura 139 principais fases dum projecto de investimento
5.1.4.1 Identificação
Esta fase preliminar para qualquer concretização de um projecto de investimento é uma
tomada de consciência global do que é necessário fazer. Trata-se de formalizar idéias
concretas sobre quais os projectos de investimento prioritários. Para que isso seja
possível, é fundamental conhecer quais as linhas de desenvolvimento geral do país,
além da política global de desenvolvimento central e regional, da evolução recente no
sector de actividade, das necessidades insatisfeitas e das necessidades futuras
possibilitando o alinhamento dos objectivos da entidade que investe com outros
310
objectivos mais amplos. Ou seja, o enquadramento estratégico dos projectos no seu
próprio mercado e contexto sócio-economico. A identificação do projecto de
investimento é a primeira fase do desenvolvimento, e uma das mais importantes.
Existem vários procedimentos que nos permitem identificar um potencial projecto de
investimento, para além dos referidos anteriormente, existe a identificação das
necessidades existentes e das necessidades futuras.
5.1.4.2 Preparação
Após a identificação do projecto, entra-se na fase de preparação. Esta fase consiste em
fazer estudos de modo a que os projectos a realizar satisfaçam os requisitos técnicos,
económicos e financeiros. São estudos que permitem analisar o investimento para que
este seja rentável . Deste trabalho devem fazer parte avaliações sobre aspectos
comerciais, técnicos, económicos e financeiros. Mas não só: as envolventes jurídica,
política, e institucional não devem ser esquecidas. É a partir destes estudos que se pode
avaliar as diferentes variantes possíveis do projecto de investimento. Nesta fase, aparece
já equacionado o registro provisional das receitas e despesas de cada variante .
É possível sistematizar esta fase, dizendo que se efectuam diversos estudos,
nomeadamente :
Estudos de mercado e localização.
Estudos técnicos e de dimensão.
Estudos de enquadramento legal.
Estudos de rendibilidade financeira e económica.
À luz destes estudos, clarificam-se as variantes de um projecto de investimento.
Finalmente, explorando cada uma dessas variantes, opta-se por aquela considerada a
mais importante, sendo assim possível formular definitivamente o projecto
aprofundando os estudos iniciais.
311
5.1.4.3 Análise
Esta é uma fase que vai permitir a tomada de decisão final quanto à realização ou não
do(s) projecto(s) que se tem em vista levar a cabo.
A análise de um projecto de investimento pode e deve ser tão diversificada quanto as
diversas vertentes relevantes do projecto, obrigando assim a diferentes tipos de análise.
No entanto, é possível encontrar alguns tipos de análise, descritos abaixo, contidos
noutros, como são os casos da análise técnica, análise comercial e análise institucional
que se encontram normalmente inseridos na análise financeira.
5.1.4.3.1
Análise financeira
A análise financeira é o estudo de apoio à tomada de posição por parte do investidor (o
detentor do capital próprio necessário ao projecto) e dos financiadores (os detentores do
capital alheio) do projecto, estudo esse que visa, em função das condições actuais e
futuras, verificar se os capitais investidos são remunerados e reembolsados de modo a
que as receitas geradas superem as despesas realizadas (investimento e custos de
funcionamento) num período de tempo estabelecido pelo investidor, aferindo da
rentabilidade em termos de mercado. Ou seja, a análise financeira de um ponto de vista
da rendibilidade empresarial é um simples estudo financeiro que pretende avaliar, em
função das condições actuais mas também das condições previsíveis no futuro, se os
capitais investidos são remunerados e reembolsados de maneira a gerar lucros, num
determinado período de tempo. Obviamente para existir um investimento, regra geral
existe um financiamento, um financiamento de curto prazo e/ou financiamento de longo
prazo.
Curto Prazo os financiamentos de curto prazo, destinam-se normalmente a apoiar
operações de tesouraria das empresas. Distinguem-se assim dos financiamentos de
médio/longo prazo que são utilizados no apoio à aquisição de equipamentos ,
investimentos em edifícios e instituições e na aquisição de bens duradouros.
Existem vários tipos de financiamento de curto prazo, baseados no capital alheio,
de sócios, de bancos, de clientes e outros, dos quais se destacam :
Crédito Bancário – é a operação pela qual uma instituição bancária
coloca à disposição de um seu cliente-denominado beneficiário do
312
crédito – um determinado montante, que este último se compromete a
reembolsar nas datas fixadas antecipadamente, acrescido dos juros
previamente combinados.
Descontos de Letras ou Livranças – Um desconto é encarado como um
adiantamento feito pela instituição bancária ao portador de um título de
credito, antes da data do seu vencimento e igual ao valor nominal
deduzido de uma importância calculada em função do tempo que falta
até à data do vencimento ( prémio desconto )
Empréstimos de curto prazo - , têm como objectivo financiar operações
cujo tempo de realização seja igualmente de prazo reduzido. Eventuais
dificuldades de liquidez momentâneas, podem ser financiadas com este
tipo de crédito
Contas correntes caucionadas – a instituição bancária coloca à disposição
um limite de crédito contratado. A empresa tem o direito de utilizar até
ao limite as verbas de que necessita e, em contrapartida, pode realizar
entregas de fundos por forma a garantir a grandeza do seu débito. Os
juros estabelecidos no contrato são calculados diariamente e são pagos
de acordo com o crédito utilizado.
Descobertos – utiliza-se para suprir alguma dificuldade de tesouraria
momentânea. No entanto, este tipo de financiamento é mais caro do que
o crédito normal.( taxa descoberto= taxa juro+ 2 %)
Médio e longo prazo – Para financiar a aquisição de equipamentos, investimentos
em edifícios etc, a empresa pode recorrer ao autofinanciamento ou capitais
próprios. Normalmente, recorre-se a instrumentos de médio e longo prazo,
nomeadamente empréstimos bancários internos e externos, emissões de
obrigações e acções, leasing e capital de risco.
Autofinanciamento – é constituído pelos meios financeiros obtidos na
empresa e que são retidos, não sendo portanto distribuídos. O nível de
autofinanciamento reflete a eficácia de uma instituição e uma forma
insubstituível de financiamento.
Recursos a Capitais Próprios – é uma das formas menos caras de uma
empresa se financiar, mas é necessário não esquecer que os sócios ou os
accionistas esperam obter uma remuneração do seu capital, de acordo com
o risco do negócio e as suas expectativas.
313
Capital de Risco – se uma empresa constituída ou a constituir, que
pretende financiamento, permitir a entrada no seu capital social próprio
uma sociedade de capital de risco, que partilhará com ela o risco de
negócio.
Empréstimos Bancários Internos – empréstimos bancários de 3.5 a 7
anos, destinam-se a financiar investimentos em curso, ou no inicio.
Permite a negociar o prazo, o período de carência de juros, de capital ou de
ambos e a taxa de juro.
Empréstimos Bancários Externos – Existe um mercado financeiro
internacional denominado euromercado, que é composto por instituições
financeiras européias habituadas a transaccionar dinheiro entre si. Esse
euromercado engloba duas realidades distintas: o mercado monetário e o
mercado de capitais.
Emissão de Obrigações – são títulos de credito com força executiva,
pois basta a sua apresentação para se poderem exigir os direitos que
conferem e representam fracções iguais de um empréstimo. Os seus
detentores, têm o direito de receber juros periodicamente e o reembolso
numa determinada data.
Leasing – ou alocação financeira é uma forma de financiamento
integral de crédito. É um meio muito utilizado para alguns tipos de
equipamento, como material informático ou veículos, entre muitos outros
mas também pode ser utilizado para bens imóveis.
5.1.4.3.2
Análise Técnica
A análise técnica preocupa-se com toda a engenharia do projecto, quer em relação às
instalações, quer em relação aos equipamentos a utilizar, estimando os custos de
investimento.
A análise técnica tem como objectivo definir a base tecnológica do projecto bem como
as suas condições de laboração e técnicas em geral. Há então que estudar as diferentes
tecnologias disponíveis de forma a optar pelas que se adaptam melhor a realidade do
investidor, quer à dimensão que se pretende atingir.
314
5.1.4.3.3
Análise Institucional
A análise institucional trata de questões internas ao projecto, isto é, das questões
relacionadas com a gestão do projecto, em particular com o sistema de gestão e o tipo
de organização de pessoal a adoptar nas fases de construção e operação.
5.1.4.3.4
Análise económica
Também conhecida como análise custo-benefício, é o estudo de apoio à tomada de
posição pública relativamente ao projecto. A análise faz-se não apenas em termos de
rentabilidade financeira ,mas e principalmente, em função da contribuição do projecto
para o bem estar da população ou da contribuição do projecto para os objectivos da
política económica nacional. Assim, os benefícios que se podem obter de um projecto
de investimento podem classificar-se como tangíveis (aqueles que se traduzem numa
quantidade bem definida) ou intangíveis (aqueles que não se podem quantificar). A
grande diferença, relativamente à analise financeira reside no facto de os dados serem
tratados a preços de mercado corrigidos de todas as distorções que alteram o seu valor
real. A componente económica, indica qual a distribuição e utilização dos recursos
dentro do meio em que o projecto se insere, exige o conhecimento dos seguintes
conceitos[22]:
PNB (Produto Nacional Bruto) – a soma de todos os rendimentos individuais,
ganhos e não ganhos, num determinado país. Isto inclui salários, rendas e
alugueres, juros e lucros.
PIB (Produto Interno Bruto) – Na contabilidade nacional, o valor dos bens e
serviços produzidos num país, normalmente durante um ano. O número reflecte,
portanto , a actividade económica dentro das fronteiras de um país, incluindo as
actividades dos estrangeiros residentes e as sucursais das empresas estrangeiras. O
PIB é muitas vezes utilizado como uma medida comum para comparar o
desempenho económico de vários países.
Taxa de Inflação – o significado original de inflação é “ encher com ar”, como no
caso dos pulmões ou de um balão. Em termos económicos, é uma metáfora
apropriada, uma vez que significa a aparente expansão da economia, mas sem
qualquer aumento real substancial.
315
Produtividade – é uma medida importante da eficiência de uma empresa ou
unidade industrial, ou sector industrial, ou da economia de um país inteiro.
Exprime a relação entre o “input” e o “output”
Taxa de Emprego/Desemprego – Os governos publicam periodicamente as
estatísticas que confrontam o número de pessoas com um emprego remunerado,
ou com emprego próprio com a população economicamente activa.
Balança de Pagamentos – O resultado liquido de todas as transacções econômicas
de um país com outros durante certo período(normalmente um ano).A balança de
pagamentos é composta por varias balanças separadas: Balança comercial,
serviços, de pagamentos, transferências unilaterais, capitais, e de erros e omissões.
Taxas de Juro Nominal – Taxa de juro que se aplica a uma obrigação a longo
prazo, que é fixada quando a obrigação é emitida. A taxa de juro real ou efectiva
(rendimento) varia ao longo da vida do empréstimo, dependendo do preço de
mercado da obrigação – quanto mais baixo o preço mais elevado será o
rendimento.
Taxas de Impostos – A base de calculo de um imposto. Nos casos de taxas sobre
bens, a taxa pode ser uma soma fixa por unidade ou volume, independentemente
do preço. Outras taxas sobre as compras são calculadas como uma percentagem do
preço antes dos impostos. As taxas sobre os rendimentos ou os lucros são uma
percentagem do valor bruto.
Rendimento real – reflecte o poder de compra depois de retirados dos cálculos o
efeito da inflação. Uma forma de medir é comparar o nível de bens de consumo
seleccionados com o rendimento médio.
Dívida – (responsabilidades) qualquer obrigação de fazer um pagamento a uma
terceira parte. O pagamento não é necessariamente em dinheiro; pode ser feito sob
a forma de bens ou serviços.
Para proceder a uma analise económica de qualquer projecto de investimento há que
quantificar os parâmetros dessa análise:
Capital Investido – Quantificar todos os aumentos das rubricas do activo
que resultam da implementação do projecto de investimento. Assim, há
que definir com precisão os custos de aquisição e instalação dos bens
imobilizados corpóreos – terrenos, edifícios, equipamentos industriais e
administrativos, material de transporte e outros. Há ainda, que ter em conta
eventuais imobilizações incorpóreas, como marcas, patentes e despesas
316
diversas necessárias ao inicio da laboração. Finalmente, há que analisar em
termos líquidos o aumento das rubricas do balanço que poderá ser
determinado pela implementação do projecto . O objectivo, é o de
determinar qual o capital de que teremos de dispor para financiar esses
acréscimos, sem esquecer de nos referir ao seu aumento liquido.
Receitas e Despesas de Exploração – são todas aquelas que derivarão
directamente do projecto para o investidor (empresa).Há que estimar quer
as vendas quer os custos a todos os níveis, afinal a totalidade dos custos
em que a empresa incorre para que se tornem possíveis as vendas
estimadas. Alguns conceitos a ter em conta nesta estimativa de receitas e
despesas : Periodificação, custos antes dos encargos financeiros,
amortizações.
Período de Vida Útil – é o tempo em que o projecto de investimento é
suposto estar em laboração, logo gerar proveitos e custos para a empresa.
Este período pode ser determinado a partir das capacidades físicas do
equipamento – o seu tempo de vida físico -, ou por razões de obsolescência
técnica ou comercial.
Valor Residual – é o valor que a empresa virá a receber no final do período
de vida útil do projecto pela venda dos activos imobilizados adstritos ao
projecto. De realçar que, caso tenha havido investimentos em “stocks” e
clientes, bem como financiamento de fornecedores, há que contar com a
reposição de todas estas contas ao nível que teriam sem o impacto do
projecto. Esta estimativa fará parte do valor residual. Em certas situações o
valor residual é negativo devido à empresa ter que incorrer em custos
adicionais para desmantelamento de equipamentos, edifícios ou por as
necessidades do fundo de maneio serem negativas, ou por ambas as razões.
Custo de Capital – a considerar deverá corresponder à estimativa da
empresa de qual a taxa de juro do mercado a que se irá financiar.Tendo
sempre em atenção o impacto dos impostos no custo do capital.
5.1.4.3.5
Análise social
A distribuição do rendimento, a fixação da população no território e a melhoria das
condições de vida, em particular da nutrição, saúde, educação e aspectos culturais da
317
população relacionada com o projecto são alguns dos objectivos sociais para os quais o
projecto em análise poderá contribuir. A componente social descreve as características
da sociedade em que o projecto se irá inserir , por exemplo:
Taxa de Educação
Níveis Educacionais
Costumes e crenças
Valores e Estilos de Vida
Distribuição etária
Distribuição Geográfica
Mobilidade da População
5.1.4.3.6
Análise ambiental
A avaliação ambiental ou os estudos de impacto ambiental, como são normalmente
designados, visam essencialmente a avaliação das implicações em termos de meio
ambiente físico relacionadas com o projecto, particularmente no que concerne à
poluição.
5.1.4.4 Decisão
A execução cuidada e pormenorizada das fases descritas anteriormente permite chegar à
fase crucial, a da decisão, com todos os elementos possíveis disponíveis. A tomada de
decisão consiste em aceitar ou rejeitar o projecto de investimento de acordo com a
satisfação das perspectivas da entidade (normalmente a empresa). Na eventualidade do
projecto ser rejeitado, nada impede a sua reconsideração futura, depois de novos estudos
para a sua concretização. A fase de decisão não dependerá só de factores técnicos mas
da própria orientação da direcção da entidade (empresa). Se for aceite passa-se a fase
seguinte , a execução.
5.1.4.5 Execução
Antes de iniciar a execução propriamente dita é necessário fazer uma reavaliação da
totalidade do projecto de investimento: estudos técnicos e financeiros, calendário de
realização, etc. Os novos estudos permitem aprofundar detalhadamente as operações a
318
realizar. Mas esta fase, também se torna necessária porque o tempo decorrido entre a
primeira fase e a fase actual pode ter sido longo. Entre a primeira fase e a fase actual,
pode ter havido variações de preços dos bens utilizados que justifiquem novos cálculos.
Finalmente, coloca-se em marcha todas as acções necessárias para arrancar com o
projecto de investimento. São do mais variado tipo. Por exemplo, a construção civil, a
aquisição e montagem de equipamentos, o recrutamento e formação de pessoal, o
lançamento do sistema de gestão, os contratos de funcionamento.
319
5.1.4.6 Funcionamento e controlo
Com o investimento já em marcha, trata-se somente de verificar se o calendário é
escrupulosamente cumprido de acordo com o previsto. O que é essencial, já que os
estudos de rendibilidade assumem um calendário especifico para que esta acção seja
rentável. É também necessário, nesta fase, analisar os desvios de funcionamento em
relação ao previsto para pôr imediatamente em pratica as acções corretiva que se
justifiquem.
Preparação
Identificação
(estudos técnicos,
económicos,
financeiros, etc.)
Definição de
variantes
Análise
Não
Decisão
Sim
Implementação
Operação
Figura 140 Fluxograma dum projecto de investimento [13]
Na figura anterior podemos observar o fluxograma que define as várias etapas por que
passa um projecto de investimento.
320
5.2 Conceitos económicos relevantes
5.2.1 Taxa de actualização
Nos cálculos de investimento, a taxa de actualização permite que se atinjam dois
objectivos :
Comparar os valores (receitas e despesas) com vencimentos em épocas
diferentes.
Exprimir a rentabilidade mínima desejada pelo investidor.
A taxa de actualização depende então unicamente das exigências mínimas do investidor,
do ponto de vista da rentabilidade. Escolhida a taxa, daí resulta automaticamente uma
selecção nos projectos de investimento, uma separação dos projectos exequíveis,
daqueles que não o serão, do ponto de vista da rentabilidade.
A escolha da taxa de actualização faz então parte da decisão de investimento e constitui
principalmente a decisão de investimento ou do não investimento, do ponto de vista da
rentabilidade. Scheneider demonstrou matematicamente que a escolha entre dois
projectos de investimento pode variar segundo a taxa de actualização adoptada.
O calculo da taxa de actualização, tem em conta o modo de financiamento do
investimento:
Se o investimento é financiado por «capitais alheios», a taxa TA deve ser,
sempre, superior à taxa de juro paga aos capitais alheios. A diferença ainda vai
depender: da taxa interna de rentabilidade (TIR) desejada, e do risco do
investimento.
Se o investimento é financiado por capitais próprios, a taxa TA será pelo menos
igual à taxa que o investidor poderá obter com um outro investimento de risco
semelhante.Logo, a taxa de actualização tenderá para a taxa utilizada geralmente
no sector em que se enquadra o investimento.
321
Se o investimento é financiado simultaneamente por capitais próprios e alheios,
é necessário considerar os factores mencionados anteriormente, nas suas
relações quantitativas. Obtém-se assim uma taxa de actualização ponderada.
Supondo que o investimento é financiado por :
•
Capitais próprios Ke, para os quais se aplica a taxa TAe
•
Capitais alheios Kf, para os quais se emprega a taxa Taf
Neste caso, a taxa de actualização TA obtém-se pela formula :
TA =
Ke * Tae + Kf * TAf
Ke + Kf
5.2.2 Resultados ilíquidos
A rentabilidade futura é o ponto fulcral na decisão de implementação dum projecto de
investimento, ou seja é a capacidade de gerar receitas num futuro mais ou menos
próximo, de modo a cobrir as despesas efectuada com a sua realização e funcionamento.
Assim, a previsão dessas receitas e despesas desempenha um papel importante na
elaboração dum projecto de investimento.
A seguir, far-se-á uma abordagem simplista dos factores que formam os proveitos e
ganhos e os custos e perdas. Os proveitos e ganhos incluem, obviamente, todas as
parcelas positivas, ou seja, as parcelas que entram em caixa: receitas de exploração
(vendas de mercadorias, prestação de serviços), proveitos financeiros (resultado de
aplicações financeiras, por exemplo) e ganhos extraordinários.
Em relação aos custos e perdas, pode-se encontrar parcelas como os custos de
mercadorias vendidas e consumidas, subcontratos, fornecimentos e serviços
(publicidade e campanhas promocionais), custos com pessoal (remunerações, encargos
sociais, benefícios de reforma e outros), amortizações (imobilizações corpóreas e
incorpóreas), custos financeiros (juros do capital em dívida, por exemplo) e perdas
extraordinárias.
322
5.2.3 Amortizações
A amortização é a estimativa monetária do grau de “desgaste” ou depreciação a que o
bem de capital foi sujeito num determinado período.[18]
O investimento permite à entidade promotora do projecto proceder a amortizações, isto
é, registar na contabilidade as reintegrações do activo imobilizado (perdas de valor) em
função do tempo. Sob o ponto de vista económico, esta prática dá à empresa a
possibilidade de reconstruir o montante de fundos iniciais, de modo a renovar o seu
activo e conservar um potencial de produção adequado. Por sua vez, as amortizações
não estão sujeitas a imposto fiscal. A amortização constitui um custo de exploração,
mas não representa uma saída de dinheiro, isto é, reflecte o consumo do factor de
produção (imobilizado).
As imobilizações incorpóreas, que podem ser constituídas por trespasses, licenças de
utilização de software e despesas de investigação e desenvolvimento são amortizadas
pelo método das quotas constantes ou pelo método dos dígitos. Os trespasses
decorrentes da aquisição de participações financeiras são amortizados a partir da data de
aquisição, em período correspondente ao da recuperação esperada do investimento, que
no máximo se situa em vinte anos. As restantes amortizações incorpóreas são
amortizadas num período determinado pela entidade com consentimento da Direcção
Geral de contribuições e impostos.
Por seu turno, as imobilizações corpóreas encontram-se registadas ao custo de aquisição
ou produção, reavaliado de acordo com as disposições legais, com base em coeficientes
oficiais de desvalorização monetária, incluindo terrenos e recursos naturais, edifícios e
outras construções, equipamento básico, equipamento de transporte, ferramentas e
utensílios, equipamento administrativo, etc. As amortizações são calculadas, sobre o
valor do custo histórico ou reavaliado, a partir do ano de entrada em funcionamento ou
início de utilização dos bens, de acordo com o método das quotas constantes ou o
método dos dígitos.
323
As taxas de amortização correspondem, em média, às vidas úteis estimadas. Apresentase, a título de exemplo, as vidas úteis estimadas pela Portugal Telecom, S.A., para
imobilizações corpóreas:
Anos de vida útil
Edifícios e outras construções
20-50
Equipamento básico
Equipamento de transporte
4-20
4-8
Ferramentas e utensílios
4-10
Equipamento administrativo
3-10
Outras imobilizações corpóreas
4-10
Tabela 15 Intervalos de vida útil de imobilizações corpóreas[13]
5.2.4 Noção de Cash-flow
O cash-flow provisional consiste, como aliás decorre do significado da própria
expressão, nos fluxos de caixa (tesouraria) da entidade promotora do projecto, a ocorrer
durante um determinado período de tempo; portanto, o cash-flow compreende os
recebimentos (cash inflows) e os pagamentos (cash outflows)ao longo de um período de
tempo definido, ou seja, se aos resultados ilíquidos, somarmos as amortizações,
obtemos o cash-flow bruto do investimento.
No entanto, os resultados obtidos estão sujeitos a imposto sobre o rendimento, pelo que
esta parcela é introduzida no cálculo do cash-flow.
Cálculo do Cash-Flow :
Cash-Flow = Lucros Líquidos – Investimento
(1)
em que
Lucros Líquidos = Receitas - Custos Correntes – Impostos
(2)
e
Impostos = Taxa * ( Receitas - Custos correntes - Depreciação) (3)
324
Finalmente, é necessário ter em conta o investimento feito no projecto, o qual pode ser
todo feito no início do projecto ou pode acontecer ao longo dos anos iniciais do
projecto, dependendo do próprio projecto de investimento.
A seguir, mostra-se um esquema de cálculo do cash-flow, de modo a resumir o que foi
explicado até este ponto.
Resultados antes de
impostos
+
Cash-flow
bruto
Amortizações
–
Cash-flow líquido
de investimento
Imposto sobre
o rendimento
Investimento
Figura 141 Calculo do cash-flow[13]
Os cash-flows de um projecto de investimento são geralmente calculados sobre uma
base anual, sendo este cálculo necessário para todos os anos de vida do projecto de
investimento. Além disso, como um projecto tem consequências de uma certa
durabilidade, é conveniente estabelecer com cuidado o perfil de sobrevivência dos cashflows no tempo.
Os movimentos de fundos resultantes de um investimento são raramente invariáveis,
durante o período de vida de um equipamento ou de um produto, frequêntemente
acontece que os primeiros cash-flows são negativos, como por exemplo, em casos de
lançamento de novos produtos. Este escalonamento deve ser levado em consideração na
avaliação e selecção de projectos, porque ele pode, por si só, modificar a sua
classificação.
Relacionado aos cash-flows, podemos designar o cash-balance como a soma de todos
os cash-flows. Este parâmetro é igualmente calculado anualmente.
325
5.3 Principais Critérios de analise de projectos de investimentos
Os critérios de analise de um investimento são métodos de tratamento de informação
sobre parâmetros de avaliação do projecto que têm por fim permitir analisar o interesse
económico, em termos absolutos, de um projecto, ou comparar em termos relativos
vários projectos. Os critérios mais utilizados são :
Tempo de recuperação do capital
Valor actual liquido
Taxa interna de rentabilidade
5.3.1 Valor Actual Liquido ( VAL )
Este critério traduz-se no cálculo do somatório dos cash-flow anuais, actualizados à taxa
escolhida, e deduzidos do montante, actualizado à mesma taxa, dos investimentos. O
resultado deste procedimento denomina-se benefício total actualizado, ou, na
terminologia inglesa Net Present Value. [19]Assim, o valor actual diz qual o valor, no
momento presente, de uma receita ou despesa realizada no futuro.
A preços constantes, a soma total dos cash-flows, mais conhecida por valor actual
líquido (VAL), actualizado à taxa anual TA e correspondente a n parcelas (n anos de
duração do projecto de investimento) de despesa Dp e receita Rp (com p variando de 1 a
n), ocorrendo desfasadas p (anos) do instante de referência, é dado por:
n
VAL = ∑
p =1
R p − Dp
(1 + TA )p
(4)
−I
Só os custos, proveitos e os investimentos devem considerar-se no cálculo do valor
actual líquido, o que exclui as amortizações.
Para sistemas e serviços de telecomunicações, o período de análise habitual é de 25 anos
(tempo de duração de uma concessão dos serviços de telecomunicações), e a taxa de
actualização anual (a preços constantes), entre 4 e 8 pontos percentuais. Se as parcelas
usadas para o cálculo do valor actual líquido não forem dadas a preços constantes, mas
sim a preços correntes, é indispensável corrigir os efeitos da inflação antes do cálculo.
326
Assim, com uma taxa de inflação constante no período de análise, temos que o VAL é
dado por
Rp − Dp
n
(1+ inf)p
VAL= ∑
p
p=1 (1+ TA)
(5)
e para valores baixos de taxas de inflação e de actualização (TA, inf<10) a expressão
anterior simplifica-se
Rp − Dp
(6)
p
p =1 (1 + TA + inf )
Este é, possivelmente, o critério mais importante para a decisão de se implementar um
n
VAL = ∑
projecto, pois fornece o total dos fundos necessários para a sua realização.
A determinação do VAL de um projecto requer as seguintes etapas:
Fixação da taxa de actualização.
Determinação do capital investido (se o projecto necessitar de várias despesas de
capital durante vários anos, é necessário actualizar essas saídas de fundos para o
período zero).
Cada cash-flow anual é multiplicado pelo valor actual correspondente (1+TA)-p, onde p
representa o ano do projecto de investimento. A soma dos cash-flows actualizados
representa o valor actual do cash-flow de investimento e a diferença com o custo
(investimento) é o valor actual líquido.
5.3.2 Taxa interna de rentabilidade
Este critério é normalmente usado quando se desconhecem as condições especificas de
financiamento (quanto a juros variáveis ) e quando entre várias alternativas de projectos
de investimento os mesmos apresentam níveis e vidas úteis diferentes. Visa-se desta
forma determinar a taxa de juro de actualização que permite igualar o somatório dos
cash-flows ao somatório dos investimentos, ou seja, o valor i que torna o VAL nulo.
327
A taxa de actualização assim determinada (taxa interna de rendibilidade) poderá ser
comparada, por um lado com a taxa de juro de financiamento do próprio projecto (se for
conhecida), de modo a se saber se este é suficientemente rendível para cobrir os capitais
(próprios e alheios).[19]
Para um dado investimento, caracterizado por um determinado balanço de receitas e
despesas, o VAL é uma função de taxa de actualização, TA, sendo possível representar
Valor actual líquido
graficamente essa função (como se ilustra a seguir) [2].
Taxa interna de
rentabilidade
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-I
Taxa de actualização
Figura 142 Gráfico do VAL em relação à taxa de actualização(13)
Se a TA for muito grande, o somatório tende para zero e o VAL é negativo. Caso
contrário, se a TA for muito pequena, o VAL será positivo. É possível, então, arranjar
um valor para o qual o VAL é nulo. Este valor é chamado a taxa interna de
rentabilidade, TIR:
m
VAL = ∑
p =1
Rp − Dp
(1 + TIR )p
−I = 0
(7)
Na prática, calcula-se a TIR por processos iterativos, determinando-se por tentativas
dois VAL, respectivamente positivo e negativo, correspondentes a dois valores de TA
tão próximos quanto possível.
Podemos dizer que a TIR é a taxa mais elevada a que o investidor pode contrair um
empréstimo para financiar um investimento sem perder dinheiro. No entanto, e de um
modo mais intuitivo, pode-se afirmar que a taxa interna de rentabilidade é a taxa de juro
de um projecto de investimento.
O critério de decisão com base na TIR consiste na implementação do projecto sempre
que a TIR respectiva seja superior à taxa de actualização. A TA (ou de referência) é, em
geral, o custo de oportunidade do capital investido, i.e., o rendimento perdido na
328
alternativa mais rentável ao investimento aplicado ao projecto. A taxa de referência
mais utilizada é a taxa de juro dos títulos do tesouro, por ser taxa de juro mais alta, sem
riscos, existente no mercado.
A regra de decisão, em termos absolutos é a de escolher os projectos cuja TIR seja
superior ao custo de capital. Em termos genéricos, o melhor projecto é aquele que
apresentar uma TIR mais elevada.
Convém não esquecer que os impostos são, em geral, pagos no ano seguinte ao de um
exercício pelo que no cálculo da taxa interna de rentabilidade se devem incluir como
despesas os impostos devidos no ano seguinte ao último ano da análise.
Em suma, a TIR é especialmente útil para a eliminação de projectos. Permite não aceitar
com segurança projectos cujo custo de financiamento, representado pelo custo de capital
estimado, é superior à rendibilidade. É um critério perigoso, quando utilizado para
escolher de entre projectos alternativos igualmente aceitáveis em termos absolutos.
5.3.3
Período de recuperação
Este método consiste apenas no período de tempo que o projecto de investimento leva a
recuperar o investimento.
Os projectos de investimento têm, normalmente no início, um período em que as
despesas são superiores aos proveitos, resultando num cash-flow negativo, o qual é
seguido por uma estabilização das despesas a um nível baixo relativamente aos
proveitos tendo como consequência a passagem do cash-flow de negativo para positivo.
Ao período de tempo que decorre até que os cash-flows sejam positivos designa-se por
período de recuperação.
O cálculo correcto do período de recuperação implica a actualização dos cash-flows.
Assim, é obvio que serão claramente inaceitáveis, em termos absolutos, aqueles
projectos em que o tempo de recuperação é igual ou superior ao período de vida útil do
projecto definido anteriormente. Mesmo aqueles em que é bastante próximo são
inaceitáveis de referir que não entramos com os custos financeiros nos cálculos. É
melhor um projecto que mais rapidamente permite reembolsar as despesas de
investimento. De uma forma sucinta, o calculo do período de recuperação, consiste em
ir fazendo o somatório cronológico das receitas e despesas, de investimento e de
329
exploração do projecto, ate ao momento em que elas se igualem, ou seja, até ao
momento em que o saldo acumulado de exploração iguale as despesas de investimento.
No entanto, este método de avaliação de projectos de investimentos não é muito
utilizado. Apesar do seu cálculo ser simples, não tem em conta o que se passa após o
período de recuperação nem permite aferir sobre a rentabilidade do projecto.
5.4
Análise de sensibilidade
Até agora considerei ser possível estimar com precisão, embora sabendo tratar-se de um
processo complexo, todos os valores dos diversos parâmetros utilizados na análise
económica de um projecto de investimento.
Porém, é claro que esta suposição é incorrecta, pois por muito sofisticados que sejam os
métodos de análise, haverá sempre um elevado grau de incerteza associado a todas as
estimativas e fundamentalmente as que têm a ver com as condições do mercado, ou seja,
decorrem da inter-relação entre a empresa e a sua envolvente transaccional.
Assim, quer os custos das matérias primas, quer os preços de venda, e mesmo as
quantidades vendidas podem vir a afastar-se substancialmente do previsto,
acrescentando a tudo isto as flutuações a que estão sujeitas as taxas de juro no mercado.
Não menos importante é o que respeita às estimativas quanto ao custo do investimento e
ainda mais ao prazo de construção e operacionalização do projecto. Um atraso de um
ano , irá atrasar todos os saldos positivos de caixa de um ano, pelo que o mesmo será
dizer que o somatório
n
R p − Dp
∑ (1 + p )
p =1
p
virá afectado de um atraso
∑ (1 + p )
1
1
∂
em que α é o
número de anos de atraso do projecto.
A análise de sensibilidade no estudo económico de um projecto consiste no estudo de
como a economicidade do projecto é afectada por alterações num ou em vários doa
valores estimados para os parâmetros . O objectivo da análise é determinar quais os
parâmetros a que a economicidade do projecto é mais sensível, isto é as variações que
têm maior impacto no VAL do projecto.
A informação obtida é crucial quer para a implementação do projecto quer para a
própria decisão de investimento. Os responsáveis pela execução do projecto devem
estar particularmente atentos a modificações detectadas nos parâmetros com grande
sensibilidade; por exemplo num projecto de um operador de telecomunicações, que
envolvem investimentos iniciais vultosos e cuja sensibilidade ao momento de arranque,
330
logo no inicio de geração de receitas, é muito grande, particular atenção deverá ser dada
ao estrito cumprimento do plano de investimento- sob pena de inviabilizar o projecto.
Da mesma forma, é muito importante reflectir sobre se a probabilidade da realidade vir
a ser não a prevista inicialmente mas antes situar-se mais proxima de outros valores
atribuidos ao parametro, em causa. Através da análise de sensabilidade, ficamos a saber
quais os efeitos de um desvio de um determinado parametro.
5.5
Erros frequentes na preparação de um projecto de investimento
Nos estudos de preparação de projectos de investimento cometem-se frequentemente
erros que podem ter consequências nefastas para a entidade que promove o projecto e
que, normalmente, passam despercebidos, aquando da decisão. Esses erros,
apresentados de seguida, têm que ser levados em conta na formulação do projecto, onde
são mais facilmente evitados:
Estudos de mercado incompletos e pouco esclarecidos;
Incorrecto faseamento do projecto, com consequências ao nível das datas
de cálculo de factores financeiros importantes
Custos de investimento subestimados;
Custos de exploração subestimados, sem inclusão dos custos de transporte,
de formação de pessoal, etc....
Benefícios subestimados; Ausência de variantes;
Manuseamento da inflação inconsistente;
Enquadramento legal deficiente.
5.6. Plano de negócios
5.6.1 Introdução
Um plano de negócios, formal ou informal, escrito, pensado ou falado, é um
instrumento que permite analisar a viabilidade ou não de um determinado projecto
empresarial, quer venha a ser desenvolvido numa nova empresa quer no seio de uma
empresa já existente[23].
331
Elaborar um plano de negócios é fazer uma reflexão sobre os custos, a rentabilidade
e a exeqüibilidade de um determinado projecto de negócios.
Uma dúvida, surge numa abordagem superficial do assunto, qual a diferença entre
um projecto de investimento e um plano de negócios? Essa duvida, será dissipada
mais à frente. .
5.6.2 Fases de um Plano de Negócios
Geralmente, um plano de negócios tem pelo menos seis fases. É possível, subdividir
o problema da construção de um plano de negócios em um maior número de fases,
no entanto, geralmente é dispensável :
Análise da envolvente externa
Plano de Investimento
Plano de exploração
Fontes de financiamento
Plano de Tesouraria
Rentabilidade do Projecto
332
Análise Tecno-Económica - TONIC
Capitulo 6 Análise Tecno-económica de Redes e Serviços TONIC -
A
sociedade moderna tende a satisfazer as necessidades básicas e universais
do seu cidadão comum e das suas empresas. A sociedade contemporânea,
entre outras necessita de uma educação qualitativa e quantitativa, de
entretenimento, enquanto as empresas visam optimizar a sua produtividade (e formas de
produzir), aumentar e fidelizar a sua base de clientes de forma a assegurar uma elevada
rentabilidade. A Internet, incluindo serviços móveis de Internet, contribuem cada vez
mais para a satisfação das necessidades referidas anteriormente e proporcionam uma
oportunidade única para nivelar o desenvolvimento tanto em áreas urbanas como em
áreas rurais, melhorando a qualidade de vida das populações.
Aplicações avançadas de Internet proporcionam novas formas de consumir e trabalhar.
Em áreas de baixa densidade populacional, as pessoas beneficiam por exemplo, de
serviços como o tele-trabalho e telemedicina. Estes serviços avançados poupam tempo e
recursos, melhoram a qualidade de vida, e favorecem o desenvolvimento de áreas não
metropolitanas.
Os novos serviços requerem uma infra-estrutura de rede fiável e ubíqua. O protocolo de
Internet (IP) tem presentemente uma posição importante como um protocolo unificador
nas redes de transporte e acesso,(como visto na anteriormente). Combinando o
aparecimento de várias tecnologias de acesso e a convergência entre o mundo
multimedia fixo e sem fios terão um grande impacto na forma como se alcança o cliente
e os tipos de serviço que podem ser oferecidos, bem como a variedade da oferta de
serviços.
333
Referencias
Os novos participantes no mercado estão a posicionar-se de forma estratégica no campo
de redes de acesso através de novas tecnologias que incluem HFC, LMDS, fibras
ópticas, GSM, e UMTS etc. Operadores virtuais recém chegados ao mercado, prometem
um aumento da competitividade. Todas estas tendências irão modelar no futuro o
mundo das telecomunicações, exigindo uma maior convergência de tecnologias e
serviços.
6.1
Introdução
De uma forma genérica o projecto Tonic, onde se insere este relatório de projecto,
introduz novos modelos de negócio associados à oferta de serviços com base no
protocolo de Internet (IP) num contexto competitivo (utilizando vários cenários),
permitindo avaliar o custo e benefícios de proporcionar acesso de banda larga fixo tanto
em áreas competitivas e não-competitivas, e de ponto de vista económico determinar a
infra-estrutura de rede mais adequada. A análise dos resultados, proporciona conclusões
que servem de suporte a decisões de investimento estratégico, na área das
telecomunicações.
6.2
Objectivos do projecto TONIC
Podemos subdividir os objectivos em objectivos genéricos e objectivos técnicos. Os
objectivos genéricos devem avaliar novos modelos negócios associados com a oferta de
serviços móveis com base no protocolo da Internet (IP) num contexto competitivo. Bem
como, avaliar os custos e benefícios de fornecer acesso de banda larga tanto em áreas
competitivas como não competitivas e determinar a infra-estrutura de rede mais
apropriada do ponto de vista económico. Analisar os resultados de estudos, afim de
poder formular recomendações pertinentes sobre estratégias de investimento no campo
de telecomunicações, a políticos, operadores de rede e provedores de serviço.
Estes objectivos estão inteiramente dependentes dos resultados dos objectivos técnicos:
Definição de serviços e o seu impacto no trafego
Estabelecer modelos de previsões de procura e tarifas
Estudo de casos comerciais
A criação de uma base de dados de custos e actualização da ferramenta de
software para a simulação de casos comerciais (TonicToll)
Divulgação dos resultados
6.3
Desenvolvimento e Participantes
O TONIC em colaboração com outros projectos de cooperação, definiu pacotes de
serviços. Com a finalidade de determinar a de tráfego na(s) rede(s) e de forma a
proporcionar um conjunto de objectivos de serviços para estudos de previsão da
procura.
Depois da recolher os dados da procura de serviços de banda larga e informação sobre
as tarifas, o TONIC desenvolve modelos de previsão de procura para serviços de banda
larga fixa e móvel. Estes modelos consideraram diversos factores, nomeadamente
factores de convergência: fixa e móvel, telecomunicações de difusão e Internet móvel,
assim como provisões de serviço em diferentes tipos de redes. Considerados também os
efeitos de substituição e estimulação. A estrutura das tarifas, incluindo tarifas de ligação
e de tráfego são derivadas da estrutura de tarifas de banda larga móvel.
O TONIC em parceria com outros projectos, avalia estudos de casos comerciais da rede
móvel de terceira geração em combinação com as tecnologias LAN sem fios em
cooperação com projectos como o BRAIN (IST-1999-10050). Estuda a viabilidade
económica de um operador virtual de rede móvel; Realiza casos comerciais sobre
soluções de acesso de banda larga tanto em áreas competitivas como em não
competitivas.
Desenvolver uma base de dados com os custos relevantes e implementar modelos
negócios através da adaptação de software. Este software é especialmente importante
para a fase da análise de riscos (Tonic Tool) acabando por ser o suporte technoeconómico do projecto
335
Como para todo e qualquer projecto de pesquisa a divulgação dos resultados é um dos
objectivos. A publicação dos resultados tecno-económicos, em forma de recomendações
e directrizes é um objectivo importante do projecto. O projecto TONIC tem como
participantes para além da Universidade de Aveiro , a NOKIA , Telenor, France
Telecom Swisscom (ver figura seguinte).
Papel na
Abreviação
Participação. Nome do participante do nome do
*
participante
País
C
Nokia Corporation
Nokia
FIN
P
Telenor AS
Telenor
N
P
France Télécom S.A.
France
Télécom R&D
F
P
Intellserve Ltd.
ILS
GR
P
Atlantide Grenat
Logiciel
Atlantide
F
P
Swisscom AG
SWC
CH
P
Universidade de
Aveiro
UAVR
P
P
Dattel a.s.
Dattel
CZ
P
T-Nova Deutsche
Telekom
Innovationsgesellschaft
mbH
T-Nova
D
Tabela 16: Lista de participantes
*C = Coordenador (C-F e C-S se os papéis de coordenador cientifico e financeiro são separados)
P – Contratante Principal
A – Contratante Assistente
6.3.1 Principais contribuições do programa
Este projecto contribui para a estratégia do programa no campo das necessidades socioeconómicas (análise socio-económica para a sociedade da informação), motivando para
a implementação de soluções rentáveis de comunicação de banda larga com base na
Internet em áreas de desenvolvimento regional e em áreas suburbanas e rurais. As
famílias mudam de casa frequentemente enquanto as casas e apartamentos perduram por
336
décadas. As soluções de rede devem considerar o futuro crescimento e devem ter a
capacidade de actualização da própria infraestrutura. Compreendendo a avaliação tecnoeconómica das várias soluções que combinam ou integram várias tecnologias de acesso,
assegurando serviços orientados para TV e para computadores, implica uma evolução
dos sistemas e serviços para o indivíduo.
Serviços tais como tele-aprendizagem e tele-medicina, e mais frequentemente teletrabalho são pré-requisitos para permitir que os indivíduos trabalhem permanentemente
e remotamente a partir de áreas isoladas. Criando novos métodos de trabalho e de
comercio electrónico.
Num contexto Europeu, o TONIC acrescenta valor ao criar um consenso em áreas em
que apenas as forças de mercado, não são suficientes para o desenvolvimento de infraestruturas de comunicação adequadas e onde são necessárias acções de estimulação.
O Tonic aumenta a competitividade, num contexto europeu, ao identificar casos
comerciais economicamente viáveis, aferindo sobre a viabilidade económica de novas
redes e tecnologias para novos operadores ou operadores incumbentes.
6.3.2 Inovação
A Internet e de uma forma mais ampla os serviços baseados no protocolo IP têm
liderado a introdução de novos modelos negócios na provisão de serviços de
telecomunicações. O utilizador final era inicialmente a principal fonte de receitas para o
acesso a redes, subscrições de ISP e acesso a serviços de informação. Actualmente
emergem novas fontes de receitas: publicidade on-line, comissões de vendas
electrónicas (ecommerce), aluguer de espaço em centros comerciais virtuais (hosting).
Com estas novas fontes de receitas nascem novos paradigmas, cuja viabilidade é
necessário aferir. Um exemplo muito utilizado actualmente é o dos MVNOs (operadores
virtuais de rede móvel), que ao estabelecerem relacionamentos
com determinadas
entidades das quais podemos destacar os MNO, direccionam a sua linha de acção para o
desenvolvimento das suas próprias ofertas de serviços, que consiste normalmente em
conteúdo e portais etc. Espera-se também um incremento no tráfego devido a
337
telecomunicações de voz sobre IP. O projecto TONIC é inovador devido a direccionar
os seu estudo para novos modelos de negócio relacionados à provisão de serviços de IP.
O TONIC tem uma abordagem compreensiva e crítica da avaliação da procura para
futuros serviços.
O TONIC é um projecto inovador na refinação e aplicação da análise. A metodologia
utilizada quantifica várias incertezas através da utilização de funções de probabilidade
em vez de valores médios e da utilização de simulações Monte Carlo em combinação
com a ferramenta de cálculo tecno-económica.
Existe um alto nível de interesse político em proporcionar acesso de banda larga em
áreas e sectores em que os pré-requisitos económicos para a oferta de serviços de banda
larga sejam fracos. O TONIC analisa estes casos e quantifica os custos adicionais
necessários para a construção de uma rede de banda larga nessas áreas com base numa
determinada solução de tecnologia híbrida ou única. Os resultados proporcionarão
informação valiosa para a Comissão Europeia e para políticos preocupados com as
medidas adicionais de apoio para a oferta de banda larga e comunicação a essas
áreas/sectores. O desequilíbrio económico identificado e quantificado pelo TONIC
precisa ser financiado por outros meios, como por exemplo por tarifas isentas de
impostos ou através de apoio económico especifico.
6.3.3 contribuição e directrizes para a Comunidade Europeia.
O TONIC contribui para a estratégia Europeia de necessidades socio-económicas
aumentando a motivação para a implementação de soluções rentáveis de comunicação
em banda larga de IP para melhorar o desenvolvimento em áreas suburbanas e rurais. A
introdução rentável de serviços avançados de Internet é um pré-requisito para a
satisfação das necessidades do consumidor e proporciona uma oportunidade exclusiva
para o desenvolvimento sustentável de áreas rurais. As soluções de rede precisam ser
soluções que possam ser demonstradas no futuro, que sejam confiáveis e que possam
ser ampliadas. É importante para assegurar acesso ubíquo para serviços de banda larga
de forma a possibilitar o desenvolvimento socio- económico.
338
O TONIC contribui para o desenvolvimento socio-económico da sociedade Europeia
estabelecendo um consenso de forma a permitir que os operadores proporcionem
serviços mais eficientes e mais económicos aos consumidores Europeus. O TONIC
responde a questões pan-Europeias logo deve ser implementado num contexto Europeu.
O TONIC acrescenta valor a determinados assuntos de tecnologia e marketing:
Integração de novas tecnologias de acesso sem fio
Avaliação de mercados residenciais e empresariais para serviços avançados de
Internet
Estudos de custo/benefícios para os vários actores
Qualidade do serviço e custo de melhoramentos da infra-estrutura existente
Em determinadas áreas as forças de mercado não são suficientes para o
desenvolvimento de soluções adequadas de infra-estruturas de comunicação e onde são
necessárias acções de estimulo da sociedade (tendo em consideração efeitos externos), o
TONIC tem como mais valia o facto de criar consenso ao nível Europa.
6.3.4 Contribuição aos objectivos sociais da comunidade
Os objectivos sociais da comunidade serão obtidos de várias formas pelo TONIC
através do desenvolvimento de directrizes sobre os meios utilizados para fornecer novos
serviços e aplicações como teletrabalho, teleaprendizagem, saúde e comercio
electrónico. O TONIC investiga as alternativas técnicas para os serviços de banda larga
na Europa. Estas alternativas incluem fibra óptica, HFC (redes híbridas de fibra
coaxial), xDSL, satélite e rádio terrestre, com a alternativa de oferecer serviços de
comunicação mais rentável a indivíduos, onde quer que vivam ou trabalhem. O TONIC
explorará também o potencial de serviços móveis de IP de banda larga e como estes
complementam os serviços disponíveis através de redes fixas.
Os serviços IP e de acesso dinâmico a partir de um terminal móvel ou fixo, permitem
que o cliente aumente a sua participação na Sociedade da Informação. Os serviços de IP
avançados e económicos, melhorarão a vida quotidiana dos cidadões Europeus ao lhes
339
proporcionarem os meios para administrar o seu tempo de trabalho e recreação com
menos restrições.
6.4
Descrição
O projecto TONIC utiliza uma abordagem de estudo de caso para avaliar cenários de
novos serviços sobre IP e de banda larga, que identificam e quantificam os vários
factores de risco associados. Os resultados são indicadores económicos como Valor
Liquido Actual (NPV), Taxa interna de rendibilidade (IRR), e Período de Reembolso.
O modelo dos casos comerciais é representativo de projectos de investimento onde são
considerados os serviços oferecidos, procura, tarifas e custo de redes. Os componentes
principais de um estudo de caso são ilustrados na figura seguinte.
Serviços e
aplicações
Mercado
Procura
Vontande
depagar
Substituições
Comportamento do
Capacidade
utilizador
Tecnologia
Estratégia
diversidade da
tecnologia
Integração de
serviço
Conteúdo
Onde?
Quando?
Como?
Figura 143 Os principais elementos incluídos num caso num estudo de caso
FONTE : TONIC.
Os pacotes de serviços são definidos agrupando os serviços de acordo com alguns
critérios como seja QoS, Velocidade de Transmissão, Tipo de transmissão, largura
de banda e factores de utilização, com o objectivo de determinar o trafego
correspondente numa determinada rede.
340
Os cenários de procura derivados de modelos especificamente desenvolvidos são
implementados para os diferentes conjuntos de serviço com base em critérios, como
utilizador, tipo de área, assim como toda uma estrutura de tarifas.
As soluções de rede para o fornecimento de serviços a utilizadores, são explorados
em termos de dimensionamento e de custos. Estão incluídas soluções de rede fixa e
móveis com base em UMTS, satélites e soluções híbridas que combinam fixo e
móvel. Este projecto destina-se a estudar uma solução inovadora em termos de redes
e serviços, para estudar a viabilidade económica de um novo tipo de operadores : os
MVNOs.
As soluções são modeladas com a ferramenta tecno-económica desenvolvida em AC
364 TERA, afim de estudar uma variedade de paramentos de entrada, como por
exemplo, variações na procura.
As estruturas da tarifa são estabelecidas e refinadas com base nas práticas actuais e
nas tendências observadas nos serviços móveis e de banda larga.
Os indicadores económicos relevantes – valor liquido actual, taxa interna de
rendibilidade, e período de reembolso – são calculados a partir dos elementos
mencionados anteriormente. Estes indicadores permitem a comparação de diferentes
soluções.
As metodologias de sensibilidade e análise de risco são aplicadas com a finalidade
de proporcionar uma visão sobre os principais factores de risco no fornecimento de
serviços avançados.
6.5
Modulação do mercado
6.5.1
Modelos de Previsão
O TONIC pretende desenvolver modelos de previsão de procura para redes de banda
larga, para mercados residenciais e comerciais. Os modelos são baseados na análise
341
comparativa da situação na Europa e nos Estados Unidos. Integram a evolução
previsível de aplicações e tarifas, e um conjunto de elementos chave para o crescimento
da banda larga e incremento da competitividade. Os modelos de procura reflectem os
efeitos de substituição entre as diferentes das classes e a evolução de serviços
assimétrico a um nível mais elevado de acesso simétrico. As aplicações para os
mercados comerciais e residenciais são distintas e exigem diferentes requisitos de rede.
Da mesma forma, emergem aplicações diferentes para redes móveis e fixas que
satisfazem necessidades diferentes. Por último, a procura de serviços direccionados para
televisão e computadores.
6.5.1.1
Modulação da evolução de tarifas
A modulação da evolução de tarifas consiste em desenvolver modelos para a estrutura
de tarifas de banda larga de IP. Os modelos incluem, tarifas de instalação e tarifas
mensais, que consistem de débitos de operador de rede e dos provedores de serviço,
assim como combinações da tarifa de instalação estão “deflacionadas”. A estrutura da
tarifa é baseada em um conjunto de classes de acesso a jusante e a montante. As tarifas
reflectem os débitos de banda larga, ao mesmo tempo que consideram as tarifas dos
Estados Unidos e Canada. O modelo inclui débitos de tráfego para aplicações especiais
que requerem um aumento da qualidade de serviço. Também é avaliado o efeito dos
novos princípios de tarifas em que a utilização dos serviços será pago por terceiros
(como por exemplo agentes publicitários).
6.5.1.2
A Modulação de incertezas na evolução de mercado
A Modulação de incertezas na evolução de mercado pretende estabelece e novos
modelos para a estimativa de incertezas na evolução da quota de mercado, tarifas e
procura, para serviços na rede móvel e fixa permite analisar também, os riscos
associados aos diferentes estudos de casos.
342
6.6
Ferramenta Metodologia
Os cálculos integram os serviços, procura, tarifas e custos de rede, assim como a
avaliação de sensibilidade e de riscos. Os cálculos são realizados utilizando a
metodologia e a ferramenta desenvolvida no projecto AC364 TERA. A metodologia é
ilustrada na figura seguinte.
Procura
Demand
for thede serviços de
Service
Telecomunicações
Service
Serviços
Tariff
Tarifa
Architectur
Arquitectura
DB
BD
Investimentos
Investmen
Revenue
Receitas
OA&
OA&M
ustos
eCCost
Economi
entradas
economica
Input
i
Life de
Custo
Life
duração
Cost
Cost
Cash
“Cash
– Flows,”
lucros &
e perdas
Profit
loss
Year00
Ano
VAL
NPV
NPV
Year11
Ano
Year
Ano nn
IRR
TIR
IRR
Geometri
Modelo
Geometrico
Mode
preço de
First
instalação
First
Cost
Cost
inicial
...
Year m
Ano
Risk
avaliação
assesment
do Risco
Paybac de
Periodo
Paybac
Perio
reembolso
Perio
Figura 144 Ilustração da metodologia TERA. FONTE: TONIC
Os cálculos económicos, dependem essencialmente da ferramenta desenvolvida com o
projecto AC364/TERA. A ferramenta é actualizada, para se adaptar ao ambiente de
software. Da mesma forma, a base de dados deve reflectir os custos actualizados de
equipamento e operação.
6.6.1
Viabilidade económica do Operador Virtual de Rede Móvel
Os operadores virtuais de rede móvel, estão a iniciar actividade no mercado de
telecomunicações; formam parcerias com “proprietários” de infra-estruturas, ou alugam
recursos de rede e desenvolvem as suas próprias ofertas de serviço, principalmente em
conteúdos e portais. Este estudo considera o modelo negócio dos fornecedor virtual de
serviços(ESP), assim como os “cash-flows” assinaturas do clientes, agentes
343
publicitários e de comercio electrónico que pagam comissões de vendas. Vários
Cenários específicos de procura foram criados para o estudo deste caso. Os custos
incluem plataformas de serviço e possivelmente investimentos de software
personalizado, assim como despesas anuais para aluguer de capacidade que pode ser
derivado dos custos de rede. Assim como, custos comerciais e de assistência ao cliente.
Este estudo caso procura aferir sobre a viabilidade económica dos operadores de
serviços, quer sejam eles independentes ou pertencentes a um grupo de operadores de
rede que são proprietários da infra-estrutura.
Como o número limitado de licenças UMTS disponíveis, este estudo proporciona
informações importantes que podem influenciar potenciais operadores virtuais que
procuram alugar capacidade de rede, com o objectivo de oferecer os seus próprios
serviços móveis de 3ª geração.
344
Capitulo 7
Q
Estudo de Caso
uando um número razoavelmente grande de países, já atribuiu ou vai atribuir as
licenças da Terceira-Geração (UMTS), e sabendo que a atribuição de licenças
superou a melhor expectativa, chegando algumas delas a atingir valores exorbitantes.
Muitas das empresas concorrentes, não conseguiram obter uma licença, obviamente
procuraram outras formas possíveis de operar. Uma das possibilidades é sem rede de
acesso de radio, o que permitiria aos MNO (Operadores de Rede Móvel), reduzir o
“Payback” ( tempo de retorno do investimento) , e aos MVNO operar .
Os mercados mundiais da segunda-geração (GSM), atingiram um sucesso reconhecido
por todos os intervenientes no mercado das telecomunicações. Em alguns países, a
banda de frequências reservadas para o GSM, encontra-se em fase de saturação
especialmente nas áreas urbanas, diminuindo a margem de manobra para o
aparecimento de outras alternativas.
Existe um elevado potencial de mercado, para a área dos serviços móveis, com o
aparecimento do UMTS, as expectativas criadas podem não corresponder ao mercado
real, que efectivamente poderá ser ligeiramente inferior as previsões.
Um dos possíveis modos de entrar no mundo da terceira geração, é utilizando o modelo
do MVNO, que tem vindo a despertar alguma curiosidade pelos mais variados
intervenientes no mercado das telecomunicações móveis.Este modelo assume a
possibilidade de acordos comerciais com os Operadores de Rede Móvel, para oferecer
pacotes de serviços que podem diferir ou não, dos oferecidos pelo MNO.
345
Estudo de Caso -MVNO
Em alguns países, a terceira geração deveria marcar uma grande alteração no mercado,
no entanto as licenças 3G irão coexistir com as 2G, que já possuem uma carteira de
clientes, numa avançada fase de fedilização de clientes, colocando assim algumas
dificuldades aos operadores de 3G. Pensa-se que numa fase inicial, devido à incerteza,
“os maiores operadores “ 3G , estarão disponíveis para retirar algum proveito do modelo
virtual, pelo menos para aumentar as receitas, nos primeiros tempos.
Sabendo que o utilizador, direcciona a sua escolha na “interface” com o operador,
relegando para segundo plano a administração da infra-estrutura de rede, o modelo
virtual, combinando uma preparação cuidadosa dos conteúdos e portais, poderá trazer
muitas vantagens,por exemplo para grupos de utilizadores. Os MVNO necessitam de
uma base de dados de potenciais clientes, uma experiência considerável de Marketing,
distribuição, administração e gestão de clientes para melhor direccionar os seus serviços
.Podendo fornecer serviços de valor acrescentado (VAS) e muito concretamente para o
m-commerce.
Alguns MVNOs, pensam orientar o seu negocio para um determinado nicho de
mercado. No entanto é de esperar que os operadores móveis de maior dimensão
coloquem algumas barreiras, aumentando a competitividade e direccionando serviços
orientados para determinados segmentos. A reacção esperada de operadores móveis, a
entrada no sector de operadores móveis virtuais, será a de lhe dificultar a entrada no
mercado, no entanto alguns poderão cooperar retirando vantagens.
O Operador virtual também apresenta uma ameaça para o mercado dos novos MNO 3G.
Atendendo, ao contexto actual de um mercado de massas, muito pouco pragmático mas
mais emotivo, cada um dos intervenientes, tentará angariar o maior número de clientes,
utilizando todos os métodos que estão ao seu alcance.
Existem ainda dois factores: o primeiro consiste no facto de num contexto 3G, o modelo
virtual fornecer uma possibilidade de expansão em mercados internacionais, que até
hoje está fechado à participação de operadores de diferentes áreas. Por exemplo, os
operadores de GSM Europeus poderiam tornar-se operadores virtuais nas redes de
CDMA nos E.U.A. e vice-versa. Por enquanto, o modelo virtual ainda cria alguma
desconfiança, na realidade o modelo de MVNO poderá representar uma opção lucrativa
para todas as partes envolvidas
346
7.1
Contexto Histórico
Em 1997 três empregados do Service Provider Talkline são os primeiros a definir o
conceito de MVNO. Criam a empresa SENCE, que acabaria por ser a primeira tentativa
de MVNO que surge no mercado escandinavo em finais de 1997. Esta empresa inicia a
aquisição de equipamentos para construir um Operador Virtual de Rede móvel.
Entretanto a SENCE inicia as negociações com os principais operadores escandinavos
para ter acesso pelas suas redes. A resposta dos MNO´s é clara e concisa, baseada numa
interpretação sisuda e não adequada à realidade do livre mercado, como sendo a de não
favorecer o aparecimento de um novo «player» que directamente ou indirectamente
debilite as suas posições no mercado. Esta resposta, foi amplamente suportada no facto
da regulação não impelir directamente a isso. SENCE dirige-se às autoridades
reguladoras de telecomunicações de diferentes países. Na ausência de uma explicita
regulamentação favorável, obrigou a percorrer um longo e penoso caminho que só em
1999 deu os seus primeiros frutos. Os Operadores de Rede Móvel(MNO), como seria
previsível, assimilaram de forma incorrecta a aplicação das decisões das entidades
reguladoras. Como facilmente se compreende, sem um acordo de interconexão, SENCE
não podia fornecer os seus serviços. Esta aventura da SENCE, demonstrou que: os
MVNO não podem operar, se os MNO recusarem o acesso através das suas redes, assim
como uma análise cuidada dos diversos factores influentes no mercado das
telecomunicações, recorrendo muitas vezes a métodos empíricos de análise, por vezes
adversos ao próprio mercado. Numa primeira abordagem, é possível pensar que a
solução para o problema está nas entidades reguladoras, o que é completamente errado.
A solução está no mercado, na estratégia, e na capacidade de posicionamento no
mercado, cabendo às entidades reguladoras a nobre tarefa de garantir uma regulação
isenta e transparente do mercado das telecomunicações.
7.2
Conceito de MVNO
Os MVNO’s constituem um grupo heterogéneo de operadores que têm como
característica comum, não terem direito de utilização do espectro radioeléctrico,
oferecem serviços de telecomunicações móveis sobre a rede de terceiros operadores
(MNO´s) comprando-lhes os recursos.
347
Tem havido uma discussão acesa relativamente à definição de um MVNO desde que
este termo foi lançado. A definição é de extrema importância por razões que se prendem
com actividades de regulação, mas também para entender as implicações de negócio
que nascem com a chegada dos MVNOs. Existem diferentes designações para descrever
este novo tipo de operador, mais frequentemente o termo de Operador Virtual de Rede
Móvel (MVNO).
7.3
Definição de Operador Móvel Virtual (MVNO)
Embora não exista uma definição harmonizada entre os vários estados membros da
Comunidade Europeia, pode dizer-se de uma forma preliminar que ”um MVNO é uma
organização que oferece assinaturas móveis e serviços de chamada aos clientes mas
não possui alocação de espectro” [35].
Na perspectiva da Analysys [40] “é um operador, que sem ter uma rede rádio de acesso
ou licença, consegue dar a impressão ao cliente final que se trata de um operador
móvel”.
A ODTR[38] define um MVNO como: “uma organização que opera com uma parte da
infraestrutura de rede física, no mínimo, no GSM um mobile switching centre (MSC),
HLR e Authentication Centre (ou equivalente no UMTS), tendo o seu próprio código de
rede móvél com distintas séries de números (onde aplicável), e gerindo os seus próprios
cartões SIM da marca, mas sem rede de acesso”.
Segundo a OVUM [39]: “é um agente que oferece serviços móveis, possui o seu próprio
código de rede móvel (MNC- Mobile Network Code), tem os seus próprios cartões SIM;
dispõe de centrais de comutação(MSC) próprias, e é o gestor de clientes na sua rede
(gestor de bases de dados HLR)”.
Embora não exista um consenso, foi a definição da OFTEL que acabou por definir o
conceito de MVNO. O termo MVNO, não tem subjacente uma arquitectura de rede
previamente definida, nem existe um compromisso com um determinado conjunto de
componentes de sistemas standards.
348
7.4
Diferentes classes de MVNOs
Existem no entanto, diferentes abordagens do conceito de MVNO. Um MVNO, não
pode ser encarado como um operador estático, e limitado a um conjunto de capacidades
ou infra-estruturas. A Figura 145, ilustra as diferentes classes de MVNO, e as
capacidades de rede que lhe estão associadas.
Network
Operator
Service
Provider
Marketing
Enhanced
Service
Provider
Mobile
Virtual
Network
Operator
Distribution
Customer Care
Tariffing / Billing
Network Services
Switching / Routing Capabilities
Radio Access Network
Figura 145 Tipos de MVNO FONTE:TONIC Del. 9
O MVNO vulgarmente designado por “pure MVNO” ou por “full MVNO”, abrange
todos as capacidades exepto o acesso e a transmissão. O Enhanced Service Provider,
num limite superior pode ter todas as capacidades, num limite inferior pode não possuir
nenhum dos elementos de rede identificados na figura. No entanto desenvolve as
actividades de tarifação e ‘billing’, relacionamento com o cliente e marketing. A forma
mais simples de MVNO é o Fornecedor de Serviços (Service Provider) que aluga todos
os elementos de rede, actuando apenas na área da tarifação e ‘billing’, relacionamento
com o cliente e marketing.
7.4.1
O ‘Puro’ MVNO
O ‘Puro’ MVNO é o MVNO que deseja fornecer serviços de telefone móvel para um
similar, tal como um MNO, mas sem possuir alocação de espectro. O ‘Puro’ MVNO
349
possuirá uma grande parte da infra-estrutura dos hospedeiros MNO´s.Tipicamente, tem
um código de rede móvel (MNC) próprio, um HLR, elementos de comutação, um
sistema de “billing” e algumas infra-estruturas móveis ISP tais como gateway WAP .
Possui os seus próprios cartões SIM e tem um controlo absoluto sobre os serviços e as
tarifas.
O estabelece os seus próprios acordos de intercomunicação, e possui uma elevada
independencia relativamente ao operador hospedeiro. O ‘Puro’ MVNO, controla a
interligação com a rede PSTN/ISDN e Internet, faz o“routing” de todo o trafego. Não é
de excluir a possibilidade, que operadores pertencentes a esta classe possam operar
como operadores multi-rede num futuro próximo.
7.4.2
O Enhanced Service Provider
O Enhanced Service Provider (ESP) é um MVNO que utiliza grande parte ou quase
toda a parte da infra-estrutura do operador hospedeiros. Gere a base de dados de
clientes, utilizando um HLR independente ou uma partição no HLR do operador
hospedeiro.
Se o Enhanced Service Provider (ESP) possuir algum tipo de infra-estrutura de MISP
ou acesso indirecto é possível a diferenciação dos serviços fornecidos. No modelo ESP,
o MVNO partilha o código de rede (MNC) do hospedeiro MNO, o que significa que os
subscritores do MVNO estão “cativos” da rede MNO. O cartão SIM é configurado para
reflectir a marca do Enhanced Service Provider (ESP) e o Enhanced Service Provider
(ESP).
A iniciativa do Enhanced Service Provider (ESP) apresenta um baixo risco de entrada
no negócio MVNO, no entanto a minimização dos riscos é conseguida à custa de uma
elevada dependencia do MNO.
7.4.3 O Fornecedor de Serviços
Embora não exista uma definição precisa, fornecedores de serviços são geralmente
referidos como sendo MVNOs. Neste cenário o MVNO utiliza o maximo da infra350
estrutura do hospedeiro MNO mas têm um total controlo da base de clientes usando
uma partição do HLR que pertence ao hospedeiro MNO. O “billing” dos seus serviços,
tipicamente é feito por uma terceira entidade utilizando uma solução mista em que os
CDRs (Call Data Records) são fornecidos pelo Operador hospedeiro.
O cartão SIM está tipicamente configurado para reflectir a marca do fornecedor de
serviço. O fornecedor de serviço neste cenário não tem controlo sobre o “routing”.
O fornecedor de serviço é similar ao ESP mas tipicamente aplica uma estratégia de
aproveitamento máximo dos recursos, com pouca ou nenhuma intenção de desenvolver
os serviços.
Esta cenário, tem baixos custos e baixos riscos no mercado. Comparativamente, com os
outros cenários estudados tem grandes desvantagens como por exemplo, não consegue
diferenciar serviços..
7.5
Considerações de Regulação
Existe uma preocupação na negociação voluntária entre MVNO´s e MNO´S, devido ao
facto do operador proteger a sua marca e não ceder parte do seu mercado potencial aos
potenciais concorrentes. Talvez exista uma necessidade de intervenção da entidade
reguladora, ou através da criação de legislação própria definindo de forma clara e
concreta as regras. Dificilmente se compreende, que se possa licenciar um MVNO, sem
criar condições no mercado para o estabelecimento de acordos comerciais ou outros
mecanismos que permitam a operação em condições de concorrência com os outros
operadores (Dicotomia concorrentes ou parceiros ?).
Esta será uma das formas de proibir, que o MNO fixe um número mínimo ou maximo
de aplicações, serviços e volume de trafego etc, inibindo assim o mercado e afastando
pequenos concorrentes, ou seja é necessário assegurar diversidade de provisão,
afastando a concorrência desleal.
Segundo a Oftel, seria preferível acordos comerciais, apostando na capacidade negocial
dos Operadores de Redes Móveis Virtuais (MVNO) e na visão estratégica dos MNOs,
351
presumivelmente de forma semelhante à que foi utilizada nos acordos bilaterais entre
MNOs no roaming, no entanto os MNO´s não eram concorrentes na mesma área
geográfica.
7.5.1 Resumo dos vários pontos de vista
Em resposta `às várias mudanças que se têm sentido pelo mercado, a Comunidade
Europeia propõem uma definição dinâmica de mercado, assente na auto-regulação. No
entanto, cabe a cada Entidade Nacional Reguladora, assumir o papel que ache correcto,
na entrada dos MVNOs nos mercados nacionais correspondentes. Em toda a Europa é
possível identificar as mais diferentes posições:
.
Na Suécia, Post och Telestyrelsen (PTS) -“ todos os que possuem uma rede
móvel para os serviços de telecomunicações têm de permitir o acesso á rede nos
termos de mercado”. No entanto esta norma só é aplicavél se houver um excesso
de capacidade na rede”.
Para OFTEL, a regulação pode reduzir os benefícios dos consumidor e pode ter
um efeito limitador na redução das tarifas. Preferem negociações de posições
entre MVNOs e HNP.
O regulador francês, ART, tem uma visão mais favorável em relação à toda esta
problemática. Acreditam que os MVNOs “vão aumentar a competitividade” e os
benefícios dos consumidores provocando uma “queda significativa” nos preços
de retalho, incrementando o desenvolvimento crescimento de mercado.
7.5.2
Relacionamento com os MNOs
O que é crucial para este tipo de operadores é alcançar um acordo atractivo com o
hospedeiro MNO, aumentando a margem de manobra para efectuar o negócio.
Existem dois tipos de posições dos MNOs, olhando para os MVNOs como um
concorrente, ou como um parceiro.
352
A visão de concorrentes, assenta no pressuposto, que a entrada de mais um «player» no
mercado significa um aumento da competitividade e uma maior saturação do mercado.
Devido ao custo das licenças 3G, o MNOs terá uma maior exposição económica a
qualquer aumento de competitividade. Existe uma visão bastante redutora e pessimista,
em que o cenário traçado, coloca os MNOs num caso estremo apenas como
fornecedores “bit-pipe” e que podem perder os seus clientes. Actualmente têm uma
forte posição no mercado, mas com muitos MVNOs os MNO arriscam-se a perder o
controlo.
A previsão do volume de tráfego gerado pelo MVNO, é extremamente importante, e
existe a necessidade de ser controlado através de um Acordo do Nivel de Serviço(SLV)
entre MVNO e o hospedeiro de rede. Tipicamente, este tipo de acordo apenas refere um
patamar mínimo de trafego exigido pelo MNO ao MVNO.
Uma preocupação para os operadores hospedeiros é que os MVNOs vão poder assinar
acordos com múltiplos MNOs dentro do mesmo país, e oferecerem a maior cobertura de
rede seleccionando o sinal com maior nível de potência. Já existem, no mercado
terminais móveis capazes de realizar esta operação, como por exemplo alguns terminais
da NEC.
No entanto existe uma outra visão, mais realista que consiste em assumir o MVNO
como um parceiro estratégico para novas oportunidades de negócio. Os MNOs estão a
entrar numa nova fase com um investimento elevado para construir redes para a terceira
geração.
Grande parte dos operadores de rede têm uma grande capacidade nas redes 2G não
utilizada e provavelmente vão ter também uma larga capacidade nas 3G, especialmente
no início.
Adicionando os clientes MNVOs á sua rede é uma maneira mais fácil de rentabilizar os
recursos da rede, e aumentar o trafego na sua rede. Este aumento de trafego, não vai ter
custos extra para a aquisição de clientes. Os MNOs aumentam as revendas em
terminação de chamadas.
353
Os MVNO são canais adicionais para distribuição de serviços no mercado. A ideia é
escolher parceiros com uma “boa marca” e que possua experiencia em marketing, e
distribuição em massa, capitalizando essas experiencias para si e dando em troca todo o
conhecimento sobre as suas próprias redes.
Os MNOs utilizam a marca MVNOs para fortalecer a sua própria marca, através da comarca nos segmentos de mercado onde a marca dos MVNO tem um potencial maior. Se
os MNOs perdem clientes num determinado segmento de mercado especifico, para um
melhor posicionado MVNO, então essa é uma das principais razões para fazer uma
parceria. Associar-se a um MVNOs, é uma boa forma de ganhar uma parte de mercado
ao líder de mercado. Existem diferenças significativas na atitude do lider de mercado
num determinado país, e entre pequenos operadores de rede. Teóricamente, quanto
maior for o operador, mais tem a perder. Em Portugal, a TMN não foi dessa opinião, e
tem um acordo de acesso indirecto com a ONI.
7.5.1
Acordo MNO-MVNO
Os actuais acordos, entre os MVNOs e os seus hospedeiros MNO tipicamente envolvem
o preço do serviço, e o nível do serviço. Para além disso, o hospedeiro do operador de
rede tem de dar o acesso MVNO para a sua rede, para isso tem de ter a certeza que é
possível manufacturar cartões SIM que possibilitem isto.
7.6
MVNO no mercado das Telecomunicações móveis
Do ponto de vista económico, as telecomunicações e as tecnologias de informação
desempenham um papel fundamental nos novos mercados mundiais, apostando em
novas formas de negócio, que se vão ajustando às oportunidades que entretanto
emergem. O fenómeno Internet, a par da adesão visível e generalizada aos sistemas
celulares de telefonia, têm sido os grandes responsáveis pelo aumento da procura dos
serviços de telecomunicações.
354
A convergência das tecnologias móveis com o universo do multimédia, redefiniu o
conceiro de serviços. Na realidade, é esta tendência actual que tem vindo a alimentar as
recentes evoluções da 2.ª Geração de redes móveis (GSM, GPRS, e EDGE) e a
consequente introdução da 3.ª Geração (3G, UMTS, IMT–2000), que são um passo
decisivo para que, dentro de pouco tempo, as taxas de transferência de dados permitam
garantir mobilidade aos serviços multimédia.
E é precisamente a 3.ª Geração (3G), que nos últimos tempos, tem sido o principal alvo
de todas as expectativas, despertando a atenção, quer dos operadores incumbentes, quer
de novos operadores de telecomunicações, verificando-se também nalguns casos o
interesse de diversas empresas tradicionalmente ligadas a outras áreas de negócio, o que
contribuiu de sobremaneira para a intensa procura de licenças de 3G. Obviamente, hoje
em dia, o mercado de serviços móveis está mais que consolidado, e estas empresas
vêem no UMTS a possibilidade de participarem neste grande “jogo”. Todavia, o
“bilhete” de entrada, que toda a gente deseja, não é assim tão fácil de conseguir, pois o
espectro radioeléctrico é limitado, e o número de licenças disponível é necessariamente
reduzido[72].
Uma das formas de entrar no mundo dos serviços de terceira geração é precisamente
através do modelo de MVNO (Mobile Virtual Network Operator), estudado ao longo
deste capitulo.
O fenómeno Internet, alterou as estruturas de negócio, permitindo competir em novas
áreas. No entanto, a desregulamentação também criou um clima mais inovador e um uso
mais criativo e de rápido desenvolvimento das novas tecnologias. A Internet, em
combinação com a evolução tecnológica e a standartização de acordos, criou uma
fundação de convergência entre telecom, dados, media e outras indústrias. Os limites da
indústria estão a tornar-se cada vez mais dificeis de definir e tendem a mudar mais
rapidamente ao longo do tempo. Ao mesmo tempo que há previsões incertas acerca do
futuro, aparecem inúmeras oportunidades que as empresas podem aproveitar. Como os
operadores incumbentes, já não conseguem aproveitar todas estas oportunidades
simultaneamente, pequenas empresas podem ocupar esse lugar num determinado nicho
de mercado.
355
7.6.1 MVNO como um novo valor
O ambiente económico está constantemente num estado de complexa mutação de
fluxos, e as empresas têm de enfrentar essas consequências. Dependendo
invariavelmente da forma como as empresas reagem, as mudanças podem ser, tanto
negativas, como positivas. Prahalad apresenta oito descontinuidades que causaram e
ainda causam mudanças no ambiente de competitividade. É um facto que o mundo dos
negócios está a tornar-se cada vez mais global, e paralelamente a esta tendência
globalizadora, a desregulamentação e a privatização de algumas empresas influentes da
área das telecomunicações têm vindo a causar mudanças traumáticas no seio do próprio
sector, alargando os seus efeitos também às companhias aéreas, serviços financeiros e
outras indústrias[26].
Com um aumento crescente da pressão dos mercados nacionais e internacionais, quase
todas as indústrias estão a experimentar um novo nível de volatilidade. A convergência
de múltiplas tecnologias, no qual o IP apresenta-se com um papel diferenciador,
representa por si só, uma descontinuidade relevante, e como corolário desta
convergência temos uma crescente indeterminação dos limites na indústria, onde, por
exemplo, a separação entre aplicações e serviços típicos para computadores pessoais e
para televisão está a tornar-se cada vez mais difusa.
Por um lado, verifica-se que a convergência e a cooperação são fortemente estimuladas
pelo aparecimento de novas normas e ‘standards’ nas novas indústrias, por outro lado,
vai existindo uma crescente sensibilidade da Economia para um determinado número de
participantes outrora apelidados de insignificantes.
A entrada no Mercado de telecomunicações móveis tornou-se uma opção interessante
para muitos. No mercado emergente de indústrias móveis de telecomunicações (ver
figura seguinte), muitos tais como MVNOs estão a aumentar a sua quota de mercado e a
complexidade de relações entre os parceiros. A refinação, dos modelos de negócio, e de
parcerias estratégicas foi provocado pelo aumento da necessidade dos cliente de
serviços e conteúdos, que exigem mais qualidade nos serviços prestados. Afigura
seguinte ilustria de uma forma simplificada, o relacionamento entre cada um dos
356
intervenientes no mercado das telecomunicações móveis (Uma linha significa uma
relação de algum tipo).
Fabricação
de
terminais
Fornecedor
Softw are
Fabricaç ão
de
acess órios
Fabricaç ão
de Redes
Fornecedor
de
Conteúdos
wholesaler
Fornecedor
Value-Add
Agregador
de
Conteúdos
Operador
Infraes trutura
MVNO
Distribuidor
Fornecedor de
Serviços
Tradicional
MVNO
Subscritor
Figura 146 Relacionamento na cadeia de valor das telecom. móvisl. Fonte: Questus (adaptado).[26]
Tradicionalmente, o Operador de Rede Móvel dentro cadeia, agregra o conteúdo e
distribui os serviços. Os distribuidores, os fornecedores de serviços e fornecedores de
conteúdo ajudam o operador a tomar parte nas actividades.
No entanto, no valor emergente da cadeia, velhos e novos participantes estão a procurar
evidenciarem-se. Os operadores incumbentes que tinham tradicionalmente total controlo
das relações com os clientes estão a ver a sua posição ameaçada.
Fornecedores de conteúdos querem ter uma relação mais directa com os clientes através
de canais eléctrónicos, como se ilustra na figura seguinte. Novos fornecedores de
serviços ou MVNOs estão a converter os operadores em totais vendedores de “airtime”,
provocando-lhes uma redução no número de clientes. Este empurrão na cadeia de valor,
deu origem a novos tipos de negócio. Um exemplo, interessante são operadores de
“Raw bandwidth”, ou “leased Bandwidth, que vendem capacidades de rede para outro
tipo de utilizadores. Com o advento do IP, como plataforma integradora criou-se um
novo leque de possibilidades tecnológicas. Devido a tecnologias que têm como base o
357
IP, como por exemplo o GPRS ou o UMTS, o operador móvel tem necessidade de
reformular relações com alguns tipos de intervenientes no mercado, se desejar continuar
competitivo. Os fornecedores de conteúdo e os fornecedores de serviços de valor
acrescentado (VAS), vão ter um papel fundamental na diferenciação de serviços e na
segmentação de marca.
Exemplos são portais de Internet, empresas de media, bancos ou empresas que fornecem
serviços de posicionamento. A batalha para decidir quem vai ter o controlo dos clientes
e de uma parte considerável do fluxo de revendas continua. A cooperação e um espírito
aberto vão ser ingredientes necessários, mas não suficientes, para uma estratégia de
sucesso. Para atingir estes requisitos, o MVNO vai se tornar um parceiro de grande
utilidade para o operador móvel.
Fornecedores de rede
que tradicionalmente
tinham total controlo nas
relações com o cliente e
em todos os pontos de
contacto
Fornecedores de conteúdo que
tradic ionalmente distribuiram
serviços no mercado de massas,
c/ canais anónimos, e queriam
ganhar uma relação mais directa c/
o cliente através de canais
electrónicos.
Criação de
Conteúdos e
Serviç os
Agregação
de
conteúdos
Posicionamento
de Rede
Novos fornecedores de
serviços tornam os
fornecedores de rede em
vendedores, e reduzem o
número de clientes
Provisionam ento
de
serviços do cliente
Provisionam ento
de
conteúdo e serviços
Agregador, e portal de
clientes ganham relações
entre clientes, relacionados
c/ serviç os de topo dos
sewrviç os Telecom
Figura 147 Novos e velhos jogadores estão a enfrentar as mudanças de papeis
Fonte: Accenture.
7.6.2 Formulas para Operar no mercado
Os operadores móveis virtuais dispõem de várias fórmulas para operar no mercado, na
figura seguinte, exemplificam-se vários casos existentes no mercado, em diversos países
europeus.
358
E s tra té g ia
C o m e rc ia liza ç ã o
M a rk e ti ng
ve nd a s
S e rviç o s
G e s tã o d e
C lie n te s
In fra e s tr u t ura d e re d e
P la n ta fo r m a
d e s e r viç o s
S IM
A cesso
R á d io
Co m u ta ç ã o e
Au te n t ic a ç ã o
IN
Es pe ctr o
TM N
M NO
T e le 2
M V NO
V irg in
S e ns e
SP
Ba ix o
G ra u d e i nte g ra ç ã o e fle xib i lid a d e
A lto
Figura 148 Fórmulas para operar no mercado
O mercado móvel é atractivo e as entidades que estão a iniciar um MVNOs têm
conhecimento da panóplia de possibilidades que existem para estabelecer um novo tipo
de operador móvel, mas numa perspectiva diferente, comparativamente com os MNO.
Os MVNOs, têm capacidade para atingir segmentos de clientes específicos, como já foi
dito anteriormente usando recursos já estabelecidos, tais como a marca e/ou
desenvolvendo serviços já existentes.
Uma das várias possibilidades, é a utilização de dispositivos móveis especializados,
permitindo novas funcionalidades, utilizando novas tecnologias, e atingir segmentos de
mercado sub-explorados, tais como, segmentos profissionais com características
próprias (médicos, professores, etc.) e uma possibilidade é, por exemplo, a terceira
idade com necessidades muito específicas. Um outro segmento alternativo será a
administração pública, e serviços de cobertura global para empresas, fornecendo
serviços homogéneos para cada segmento identificado.[49]. A figura seguinte, ilustra
bem essa situação, considerando a totalidade do mercado representada por uma
“queijo”, a parceria entre os dois “ratinhos” MVNO-MNO, pode possibilitar uma forma
mais eficiente de conseguir uma fatia desse “queijo” tão apetecível e tão dispotado.
359
Dispositivos
móveis
especializados
Cobertura
Pan-Europeia
•
Serviço de cobertura global para empresas
•
Tarifas de roammi ng mais económi cas
•
Serviços homogéneos
Um contrato, uma factur a
•
vantagens de vol ume combinado
Novas funcionali dades
•
Automóveis
•
PDAs
•
Consol as de j ogos
Segmentos e
nichos de mercado
não explorados
Serviço integrado
fixo-móvel
•
•
•
Segmentos profissionais específi cos
•
Terceira edade
•
Administração pública
Figura 149 Os MVNOs e a procura latente do mercado
Os operadores móveis tradicionais estão a enfrentar uma competição cada vez maior
devido à maturação do mercado de voz, e também devido à pressão exercida pelas
entidades reguladoras. Para além disso, as novas tecnologias e a convergência são cada
vez mais complexas. Por isso, o cerne da questão já não apenas atrair novos clientes
para o mercado móvel, mas sim manter e fidelizar os clientes já existentes, e “roubar”
clientes aos concorrentes. O operador tradicional não pode desenvolver um serviço
específico para cada segmento identificável a um custo razoável, e é nesta perspectiva
que os MVNOs podem ser mais facilmente bem sucedidos.
7.6.3 Impacto do MVNO no mercado
A evolução constante da cadeia de valor dos serviços de telecomunicações, impeliu a
estabelecer um limite entre serviços e rede. As redes de telecomunicações estão cada
vez mais complexas, e menos transparentes aos utilizadore dos serviços que fornecidos
sobre elas. A cadeia de valor de um ponto de vista, dos elementos de rede é ilustrada na
figura seguinte.
360
Acesso
Rádio
Elementos
de Rede
BSC
Modems
GMSC
Antenas
HLR/VLR
Estações
Base
AUC/EIR
Softw are
Sistemas
Integrados
Manutenção
Sistemas de
Informação
Armazenamento de
dados
Serviços
de Rede
Interconexão
Circuitos
Virtuais
Aplicações
Serviç os
Finais
ecommerce
Serviç o
telefónico
VoIP
Publicidade
Mensagens
Compras
Web portal
Viajens
Banca
Figura 150 Cadeia de valor de forma a poder configurar a oferta de serviços
Dos elementos identificados unicamente o acesso rádio, tem efectivamente de ser
prestado pelo operador de rede móvel, podendo este ser substituído por operadores
alternativos no resto dos elementos da cadeia de valor, que venham a romper com a
forte integração vertical, que geralmente é aplicada aos serviços de telecomunicações
móveis.
Os MVNOs podem proporcionar uma carteira de serviços equivalente aos oferecidos
pelos MNOs, tendo um controlo total sobre os seus clientes (Como já foi visto
anteriormente), tanto do ponto de vista da subscrição como do ponto de vista dos
serviços de chamadas, não estabelecendo-se nenhum relacionamento entre o cliente
MVNO e o operador de rede.
O MVNO paga ao operador de rede móvel pelo consumo de elementos de rede
efectuado na prestação dos serviços, facturado ao seu próprio cliente os serviços
consumidos por este. Esta desvinculação entre o cliente e o operador de rede móvel,
permite ao MVNO uma maior liberdade para configurar a sua oferta de serviços,
podendo “empacotar” de forma diferente da realizada pelo operador de rede móvel, tudo
com independência tarifária dos serviços finais prestados por ambos.
Os MVNOs formam parte da cadeia de valor dos serviços de telecomunicações móveis,
introduzindo competitividade em alguns segmentos da mesma. No entanto, este
incremento de competitividade no âmbito dos serviços pode ter uma influencia negativa
no âmbito das redes, actuando como um desincentivo ao investimento nas redes, em
detrimento da competitividade na cobertura de redes móveis.
361
7.6.4 Modelo de negócios de um MVNO
O modelo é similar ao modelo de marca própria de grande distribuição. O distribuidor
tem como objectivos capitalizar activos e capacidades:
Diminuição das barreiras de entrada no mercado.
De uma marca já existente,
Tráfego de clientes,
Reforçar o posicionamento na cadeia,
Consolidar o seu posicionamento no negócio que lhe deu origem
Deve ter em consideração a evolução e o posicionamento da marca própria, como uma
garantia de elevada criação de valor:
A evolução do posicionamento de marca própria até uma maior criação de valor é uma
boa lição, (ver figura seguinte) e uma boa experiência para o MVNO, atendendo às suas
semelhanças com este caso. O êxito da marca branca em retalho baseia-se num “WinWin” entre fabricante e distribuidor.
anos 70: A parição
anos 80: Rentabilização
•
Marca distrib uid or
•
Marca Bra nca
•
Produ to i de ntic o
•
produ to Similar
•
Preço li geiram ent e
•
Primer preço
•
inferior
anos 90: Fidelização
anos 00: Integração no
retalho mix
•
Marcaprópria /
Distribuidor
•
Produ to dif erenci ad o
•
Preço de ac ordo com o
posici on ame nto do dis tribuid or
•
Marca pró pria
•
Produ to exclusivo
•
Preço de ac ordo
com o •p osicio nam ent o
das ve nd as
Figura 151 Evolução do posicionamento da marca própria
O posicionamento no mercado, não deve ser encarado como uma atitude estática por
parte do MVNO, mas antes como um mecanismo de interação com os diferentes
parceiros. Posicionamentos distintos, podem coexistir no mercado para o mesmo
produto, mas um posicionamento adequado criará valor, tanto para o operador
tradicional, como para o operador móvel virtual. O posicionamento do mercado, é
importante não só porque define a forma como o MVNO é visto no mercado, mas
362
essencialmente porque é determinante na implementação da estratégia previamente
delineada.
O MVNO e o nível da infra-estrutura técnica podem dar origem a um modelo geral de
interacções com outras empresas, podendo criar-se soluções que evidenciam diferentes
protagonistas e funções. A figura seguinte ilustra, a função do MVNO, é uma espécie de
porteiro, entre o cliente e o MNO. Mas o inverso também é verdade, é um porteiro entre
o MNO e o cliente, pois pode trazer para a rede potenciais clientes do seu segmento.
Fornecedores
de Aplicações
Fornecedores
de Contéudos
Regulador
MVNO
Operador de
Rede Móvel
Cliente
stream de
revendas
stream de
informação física
Distribuidor
Figura 152 Modelo Genérico de um MVNO Fonte: ARC.
Para completar o seu papel, o MVNO tem de cooperar com vários participantes no
mercado, as duas mais importantes relações são, obviamente, com o MNO que controla
a rede e fornece o “airtime”, e com o cliente. O MVNO também interage com os
distribuidores, fornecedores de aplicações de software e hardware, e ainda com os
fornecedores de serviços
De destacar na figura anterior, a relação existente entre o MVNO e a entidade
reguladora. A entidade reguladora deverá ver o MVNO, como um expoente máximo de
incremento de dinamica no crescimento da competitividade do sector movél. O MVNO,
é o obreiro da tão propalada auto-regulação, porque é ele que a põe em prática. No caso
da empresa que deu origem ao MVNO, pertencer a tipos de negócio distinto do das
363
telecomunicações, poderá transportar essa experiência do ponto de regulatório para este
novo mercado.
O modelo de negócio, da figura anterior é um modelo simplicista e demasiado estático.
Não satisfaz todas as necessidades de um MVNO. Considerando o MVNO, como um
operador móvel com um elevado índice de flexibilidade perante o mercado, temos que
reformular o modelo de negócio. Considere-se a titulo de exemplo, um serviço
tipicamente de compra de bilhetes de comboio, via terminal móvel. Para a operação de
aquisição, é necessário uma pesquisa na base de dados da empresa de transporte, e um
relacionamento com o sistema de facturação dessa mesma empresa, um serviço tipíco
de ASP. No entanto, o cliente ao entrar no perímetro da estação de comboios, pode-lhe
ser descarregada para o seu terminal móvel uma quantidade de informação, tipicamente
horários, padrões de qualidade da empresa, informações úteis, publicidade, ou até
mesmo informações de outros meios de transporte alternativos. No entanto, este serviço
pode ser da responsabilidade de uma quarta entidade que forneça serviços de Wireless
LAN (WLAN). Toda esta complexidade de relacionamento acrescida das dificuldades
de implementação de sistemas de gestão inteligente da rede, exigem um modelo mais
complexo e flexível. A figura seguinte, ilustra um modelo de negócios genérico,
passível de ser aplicado a um MVNO.
364
ASP
Aplication
Service
Providers
Portal
Hosting
Ecommerce
Net Applications and Data
CRM
Intelligent Networks
Access
Transport
Figura 153 Modelo de negóciosFONTE: TONIC Del 8
Retail/Customer Management e Customer relationship – Tem como função o
relacionamento directo com o cliente. Compete-lhe a administração de uma base de
dados de clientes e de potenciais clientes, que podem advir de uma outra área de
negócio, dependendo do perfil do MVNO. Geralmente, tem a seu cargo a gestão do
chamado “Marketing Mix”, ou seja, administra um conjunto de variáveis controláveis
pela empresa, que permitem influenciar a resposta do cliente ou de um consumidor
genérico. Estas variáveis, depois de identificadas são os instrumentos de actuação
concreta no mercado.
Portal – Actualmente os portais são utilizados, pelos operadores de telecomunicações,
para informar os clientes sobre os seus produtos, o preço dos mesmos. Geram receitas
de publicidade. Oferecem conteúdos produzidos por terceiros, num futuro próximo,
poderá oferecer ao utilizador, serviços de agenda, salas de ‘chat’, caixas de correio
electrónico, motores de busca de internet etc. Os portais têm a possibilidade de gerar em
torno de si comunidades de utilizadores da rede se identificam com o portal, acabando
por fidelizar, no todo ou na parte essa mesma comunidade de clientes. No contexto
actual do mercado móvel é impensavél prescindir deste elemento.
365
Application Service Provider (ASP): Os actuais ASP não possuem infra-estruturas de
rede, mas dedicam-se ao fornecimento de serviços e aplicações aos utilizadores,
inclusivamente serviços IP tradicionais, como correio electrónico, acesso à Internet e
outros serviços possíveis com as novas soluções de rede como m-commerce, serviços
baseados na localização do utilizador, telefonia sobre IP, videoconferência ou Vídeo on
Demand. Os servidores destas aplicações e serviços podem estar directamente ligados a
uma rede de acesso, à rede core ou podem ser acedidos directamente via Internet. O
conteúdo fornecido pode ser produzido pelo próprio ASP ou por outros fornecedores de
conteúdos. Os MVNO que dispuserem deste tipo de infra-estrutura, têm uma maior
capacidade de diferenciação de serviços.
E-commerce - A potencial importância do comércio electrónico, exige um investimento
em potenciais parcerias e plataformas de comércio, de forma a desempenhar o papel de
intermediário entre comerciantes e consumidores. extraindo uma parte da transação
comercial. Considerando as potencialidades do e-commerce, associadas à mobilidade
como valor acrescido, poderá num futuro próximo ser responsável por uma parte
considerável das revendas do MVNO.
7.6.4.1
Um Possível Modelo de Custos
A estrutura organizacional do MVNO, assim como o negócio de raiz vão ter uma
implicação directa na estrutura de custos e receitas.
As entradas económicas (inputs), provenientes do MVNO podem ser sumariadas da
seguinte forma: mensalidade de assinatura mensal e das chamadas, dos pré-pagos,
comissões de e-commerce etc. Assim como o pagamentos de outros operadores ao
MVNO, pela terminação de chamadas nos seus clientes. Uma parte da receita
proveniente da terminação de chamadas é entregue ao MNO hospedeiro.Em
contrapartida, os custos são determinados pelos custos do operador de rede para as
chamadas recebidas assim como para as chamadas efectuadas, acrescendo ainda os
custos dos serviços de interligação com operadores terceiros para as chamadas
efectuadas, que têm origem nos clientes do MVNO.
366
O MVNO RECEBE DO OPERADOR DE
ORIGEM DA CHAMADA E PAGA UMA
PARTE AO MNO
Ponto de Ligação
Ponto de Ligação
MNO-MVNO
MVNO-Outro
Central do
Operador
de Rede
Móvel
Central
operador
fixo/Móve
Central
MVNO
O MVNO PAGA AO MNO
PELO USO DA REDE
O MVNO PAGA AO OPERADOR
DESTINO POR TERMINAR UMA
CHAMADA
Chamadas recebidas
Chamadas efectuadas
Figura 154 Modelo de Custeio
Existem dois esquemas para o calculo das contrapartidas económicas a satisfazer pelo
MVNO ao operador de rede móvel hospedeiro sobre o qual fornece os seus serviços. O
primeiro esquema baseia-se num desconto sobre o preço de serviços de rede finais
prestados pelo operador de rede MNO(Retail Minus). O segundo, consiste em adicionar
ao custo de utilização da rede uma margem comercial.
Ambos os esquemas obedecem a mercados divergentes, o que permite desde já,
extrapolar uma conclusão preliminar: não existe nenhum esquema que seja nitidamente
melhor que outro, simplesmente, a qualidade desse esquema é estimada em função da
adequação do mesmo aos objectivos previamente definidos.
367
Retai l Mi nus
Cost Plus
Custo de
interconexão:
Custo de
interconexão:
Preço de Mercado
Custos Não Aplicaveis
Custos de Fornecer o
Serviço
+
Margem Industrial
Preferido pelos MNOs
Preferido pelos MNVOs
Figura 155 Esquemas de custeio
Cada um dos modelos tem as suas vantagens e desvantagens, (ver Figura 145). O “Retail
Minus” incentiva a uma competitividade eficiente e favorece a entrada de MVNOs
competitivos, no entanto, não incentiva os MVNOs a realizar investimentos, e é difícil
especificar custos não aplicáveis. Quanto ao modelo “Cost Plus”, estimula os MVNOs
a alargarem a sua oferta, e incentiva a diminuição das tarifas dos MNOs, no entanto, não
incentiva os MVNOs a realizarem investimentos, sendo complicado calcular o custo de
fornecimento do serviço, mas o método de fixação dos custos de interligação pode ser
negociado pelos intervenientes no mercado, ou simplesmente definido pela entidade
reguladora.
368
Vantagens
Cost Plus
• Incentiva uma competitividade eficiente
• Favorece a entrada de
MVNOs competitivos
• Incentiva os MVNOs a
alargar a sua oferta
• Incentiva a diminuição das
tarifas dos MNOs
Des vant agens
Retail Minus
• Não incentiva os MVNOs a
realizar investimentos
• Difícil definir “custos não
aplicaveis”
• Não incentiva os MVNOs a
realizar investimentos
• Difícil definir “custos de
fornecimento do serviço”
Figura 156 Vantagens e desvantagens dos dois modelos de custos
7.4.4.2
Modelo de Interconexão
O MVNO substitui os elementos de rede do operador não absolutamente
imprescindíveis pelos seus próprios elementos, com a finalidade de reduzir a
dependência do Operador de rede Móvel na medida do possível, de acordo com
determinados critérios previamente definidos.
NIP 2
NIP 1
GMSC
NIP 3
GMSC
BSC
Legenda:
NIP 0
BTS
BTS - Base Transceiver Stati on
NIP - Netw ork Interconec. poi nt
BSC- Base Station Controller
GMSC- Gatew ay Mobile
Services Swi tchi ng C enter
Figura 157 Possíveis pontos de acesso na rede MNO
Numa tentativa de minimizção da sua dependência, o MVNO pode considerar a
possibilidade de se ligar ao nível da BTS (Base Transceiver Station), ou seja utilizando
como ponto de acesso à rede, o ponto identificado na figura anterior como NIP 0. Esta é
uma solução cara, e que requer soluções tecnológicas muito arrojadas, como por
369
exemplo gestão de Handover. No entanto MVNOs, que pretendam fornecer
exclusivamente serviços de localização devem optar por esta solução.
A interligação com a rede hospedeira pode se efectuar ao nível da BSC (Base Station
Controller), no ponto identificado na figura por o NIP 1. Este tipo de solução,
tipicamente pode ser implementado em zonas geográficas com grande densidade
populacional.
Uma terceira solução, economicamente mais vantajosa , consiste em interligar-se ao
nível do GMSC. No entanto, de um ponto de vista tecnico o MVNO está muito
dependente da rede do MNO. Como este tipo de operadores pode operar como operador
multi-rede, é possível ter acesso por mais do que um operador, como representado na
figura anterior pelo ponto NIP 3.
7.7
Serviços e classes de serviço
7.7.1 Perfis de Negócio
Um dos possíveis modos de entrar no mundo da terceira geração, é utilizando o modelo
do MVNO, que tem vindo a despertar alguma curiosidade pelos mais variados
intervenientes no mercado das telecomunicações móveis e fora dele. Existe, uma
expectativa muito elevada relativamente ao número de consórcios e empresas que
desejam operar como MVNO´S. No entanto surgem várias questões: Quem quer tornarse MVNO? Porquê ? Como? E onde? Os mais variados tipos de empresas pertencentes
ou não ao mercado das telecomunicações, demonstraram interesse em participar neste
negócio, como se ilustra na tabela seguinte). No entanto, invocam razões diferentes para
se tornarem MVNOs. Uns invocam que como são a sua experiencia na área
telecomunicações (tipicamente rede fixa), e como não possuem uma licença para operar
no UMTS, vêm no MVNO uma forma para o fazer. Outros dizem querem expandir o
seus negócios, levando serviços móveis à sua base de clientes e capitalizando o valor da
marca.
370
Empresa
País
BSkyB
UK
Colt Telecom
UK
Oportunidade para utilizar a rede
existente para direccionar o trafego da
Internet Móvel
Deutsche
Telekom
França, Italia
Considera o MVNO como uma
alternativa às licenças 3G
Energis
UK
Complementar a oferta de serviços fixos
de banda larga, com o principal objectivo
de fornecer serviços direccionados a
clientes de negócios
France Telecom
Espanha
General Motors
UK
Hutchison
UK
Hutchison
Alemanha
Imagine
Irlanda
Kingston
Communications
UK
Planeia oferecer serviços móveis para
os clientes nas suas unidades fixas de
telecomunicações. Parceiro: BT Cellnet
Vários
Um empresa baseada em MVNO está a
especializar-se em revendas
internacionais de minutos roaming
Subcontratou um operador.
Mint Telecom
One.Tel
Value Telecom
Virgin Group
Motivo para se tornar MVNO
Estratégia para uma extensa multiplataforma para o fornecedor de
conteúdos Parceiro: Vodafone
Considera que o MVNO preenche a
lacuna da não cobertura europeia por
parte das licenças
Expansão das oportunidades para o
desenvolvimento de veiculos telemáticos
e responder competitivamente à Ford
que já é um fornecedor de serviços
móveis
Planeia operar na rede 3G na qual é o
maior acionista. Parceiro: TIW 3G
Considera o MVNO importante para o
consórcio E-Plus UMTS
Expandir as actividades de revenda.
Parceiro : Eircell
Extensão de actividades da revenda fixa
e uma alternativa às licenças 3G.
Netherlands, UK
Parceiro: KPN Mobiel (Paises Baixos);
UK (ainda em discussão)
UK
Carphone Warehouse MVNO com o
objectivo de aumentar a sua cadeia de
valor. Parceiror: One 2 One
Explorar a marca e as oportunidades de
venda para clientes dos serviços da
UK, França,
marca Virgin, está operacional UK,
Austrália, S.E.
Austrália. Parceiros: One 2 One (UK);
Asia, USA
Cable & Wireless Optus (Australia);
Singapore Telecom (S.E. Asia)
Tabela 17 Exemplos de empresas que manifestam interesse em MVNOs
Fonte: Analysys, press and company reports, 2000
371
Vários perfis de negócios de operadores virtuais de rede móvel podem ser considerados:
Operadores de Telecomunicações (MVNO oferece-lhes uma possibilidade de
complementar os serviços fixos sem fios (wireless). Direccionam o negócio para
as operações de rede).
Empresas de prestação de Serviços públicos, tipicamente operam em negócios
de água, electricidade e gás (possuem uma base com muitos clientes, mas
possivelmente com alguma falta de inovação no serviço. Também direccionado
para as operações de rede).
Fornecedores de material de TV e multimedia (forte diferenciação de serviço
e possibilidades de penetração devido a serviços de entretenimento especiais.
Direccionado para o serviço de aprovisionamento).
Indústrias de Carros/Comida/Retalho (base com muitos clientes e nome de
marca conceituado mas sem a oferta e a cobertura de serviços adicionais.
Direccionado para clientes de baixo aprovisionamento).
Mas as semelhanças existentes permite que se possa agrupar estes perfis em dois perfis
de negócio principais, como ilustrado na figura seguinte: Operadores como MVNO e
Serviços orientado a MVNO.
Operadores como MVNO
Serviços Orientado a MVNO
Operador de Telecom
Empresa de Poder
Empresa c/ uma marca forte
Complementar e/ou
expandir serviços
Base de clientes
alargada, pertende
diversi ficar a area de
negócios
Figura 158 Principais perfis de negócio
372
No perfil Operadores como MVNO, o MVNO é um operador de telecomunicações ou
uma empresa que presta serviços de electricidade, água ou gás, não possui uma licença
móvel mas é muito conhecido na sua área de negócio. O seu interesse em MVNO, nasce
de uma tentativa de complementar e/ou expandir o seu mercado. Existem vários
exemplos: B2- Suécia, Energis - Reino Unido, Kingston - Reino Unido, TELE OnePaíses Baixos, etc..
No perfil Serviços Orientados a MVNO, o MVNO é uma empresa que tem um nome de
marca forte, muito conceituado complementado com uma base com muitos clientes, que
tenciona expandir o seu negócio na área das telecomunicações móvel. Exemplos de
empresas que se enquadram neste perfil são a Virgin Group que pertende tornar-se no
primeiro operador global, BSkyB, Value Telecom, Ford, General Motors- Reino Unido.
Como exerce um elevado «poder» sobre os clientes, é necessário estudar os efeitos
provocados, como sendo um elemento chave neste perfil. Este perfil de negócios é
designado por Serviço orientado MVNO.
No primeiro Perfil de negócios , direccionam os seus serviços para clientes de negócios
com pacotes de serviço distintos e custos diferenciados. Por outro lado, fornecedores de
TV e multimedia e empresas de marca forte (Perfil de negócios 2) direcciona os seus
serviços para clientes de não negócio (tipicamente residenciais) e para mercado de
massa em geral, recorrendo a pacotes de entretenimento.
Como são definidos modelos de procura diferentes, assim como taxas de penetração de
serviço para este estudo de caso. Esta classificação de negócio conduz a pacotes de
serviço específicos.
As estruturas de custo serão diferentes devido ás diferentes infra-estruturas possuídas
por cada um dos operadores. O operador de telecomunicações ou uma empresa de
serviços públicos possivelmente possuem infra-estruturas de rede inteligente (IN) ou
uma infra-estrutura existente IP e querem ampliar a sua cobertura de serviço. O
fornecedor de TV ou multimedia não possui nenhuma infra-estrutura e provavelmente
usam uma infra-estrutura de outro operador fixo.
373
No geral, os serviços oferecidos por MVNOs não diferem significativamente dos
fornecidos pelos MNOs, do ponto de vista do cliente. MVNOs que têm como base uma
empresa que possui uma marca conhecida e/ou prestigiada no mercado, focam a sua
atenção nas relações com o cliente, possuindo excelentes canais de distribuição, obtendo
um elevado potencial em determinados nichos.
Os pré - pagos adaptam-se melhor ao mercado MVNO que tenha a possibilidade de
utilizar canais de retalho existentes, diminuindo os custos de aprovisionamento e os
custos em geral.
Do ponto de vista da dimensão da rede, os serviços podem ser classificados do pondo de
vista do segmento de mercado a que se destinam: segmento de mercado profissional e
segmento residencial.
7.7.2
Perfil de cliente
Os utilizadores residenciais (Não – profissionais) e o mercado de massa em geral,
procuram comunicações de voz tradicionais e mensagens, SMS, chamadas em
conferencia, informação (notícias, tempo, desporto, cotações de acções, viagens, etc.) e
entretenimento (vídeo e audio streaming, jogos, etc).Os utilizadores empresariais
(profissionais) requerem uma maior segurança dos serviços (garantir confidencialidade,
integridade e disponibilidade de informação sensível). Outras características cruciais são
«scalability» e a capacidade de evolução do serviço, assim como a flexibilidade com
diferentes níveis de qualidade.
Residencial – O uso de telecomunicações é essencialmente de carácter pessoal,
principalmente para estar contactável, e para fins de lazer.. Os clientes do perfil
Residencial pagam pela assinatura dos serviços (pós-pagos), ou optam por
cartões pré-pagos.
Empresarial – O uso dos serviços de telecomunicações são uma ferramenta
preciosa nas suas actividades profissionais. A mobilidade e os altos requisitos de
qualidade de serviço são indispensáveis para este tipo de utilizadores. Os
serviços mais comuns neste perfil são: videoconferência, Fax, troca de ficheiros
374
(por vezes multimedia). Assumimos, no estudo que os clientes profissionais não
pagam pela assinatura dos serviços, e que os contratos são do tipo pós-pago.
7.7.3 Classes de serviço
Para determinar o impacto, do elevado número de serviços na dimensão da rede e do
ponto de vista das revenda, são definidas classes de serviço em termos de características
de homogeneidade. Os critérios utilizados são a QoS (sensibilidade a atrasos), e a
largura de banda necessária.
Para cada classes é assumida uma taxa bit média que corresponde à taxa média de hora
de ponta (busy hour) requerida por um subscritor que usa um determinado serviço.
Esta divisão permite uma simplificação ao nível do estudo económico, pois o
dimensionamento é feito tendo em conta a utilização de classes de serviço, em vez de
um determinado serviço em particular. Esta simplificação é perfeitamente transparente
para efeitos de dimensionamento da rede, dado que, dentro de cada classe os serviços
possuem requisitos semelhantes relativamente aos recursos de rede consumidos.
Existem quatro classes de Qualidade de Serviço (QoS):
Conversational
Streaming
Interactive
Background
O principal aspecto que distingue estas classes é a sensibilidade ao atraso, ou seja, a
tolerância ao atraso cresce desde a classe conversational, cujo tráfego originado é muito
sensível ao atraso, até à de background, que das quatro, é a que melhor tolera o atraso e
as suas variações.
As classes conversational e streaming englobam os serviços que usam fluxos de tráfego
de tempo real, sendo esta a principal divisão entre os serviços que pertencem a estas
duas classes (a sensibilidade ao atraso).
As classes interactive e background incluem serviços típicos da Internet como www, email, FTP, etc. Nestas classes, o atraso não é um problema maior, pois o tráfego gerado
375
não é de tempo real. Por um lado, a classe interactive destina-se a serviços que geram
tráfego interactivo, por exemplo, chats, jogos, etc., por outro lado, a classe background
está vocacionada para serviços que geram tráfego não prioritário, por exemplo,
downloads de correio electrónico e ficheiros.
Tempo real
Conversational
Classes de Tráfego
Características
Principais
Não real
Streaming
É necessário preservar a
É necessário preservar a
variação de tempo entre os variação de tempo entre os
vários streams de
vários streams de
informação
informação
Bit rate constante
Bit rate mínima assegurada
Interactive
Background
Requisitos de
bidireccionalidade
Não existe um intervalo de
tempo para que se complete
a troca de informação
Bite rate variável
Bite rate variável
São permitidos alguns erros São permitidos algum erros Preservação da informação
Exemplos de Serviços
Voz, videotelefonia,
videoconferência
Vídeo, áudio
Web Browsing, e-mail
Não tolera erros
FTP, downloads de
ficheiros
Tabela 18 Categorias de Qualidade do Serviço Classes definidas pelo 3GPP [72]
Por questões de simplificação, agregou-se as classes de serviço Interative e Background,
considerando que as suas exigências na rede eram suficientemente semelhantes, de tal
modo que esta combinação não teria impactos de maior na dimensão da rede e nas
expectativas de revenda.
Dentro de cada classe de serviços definida anteriormente, fez-se, para efeitos de cálculo
dos recursos de rede consumidos, a divisão dos serviços segundo a largura de banda que
ocupam em:
Narrowband, para serviços cujos débitos são de apenas alguns kbps, de que são
exemplo os serviços fornecidos pelas redes móveis GSM (chamadas de voz,
SMSs, WAP).
Wideband, para serviços com débitos a serem alcançados pelo UMTS, com
algum grau de mobilidade (até 384 kbps), incluindo serviços como chamadas
vídeo e jogos.
Broadband, para serviços com débitos muito elevados, só disponíveis em zonas
de cobertura WLAN (até 25 Mbps), inclui serviços de videoconferência e videoon-demand.
Por último fez-se a distinção entre serviços do tipo comutação de circuitos (circuitswitched) e comutação de pacotes (packet-switched).
376
Foram definidas onze classes de serviços geradoras do tráfego na rede em estudo. A
tabela seguinte resume as características de cada uma delas.
Dependendo se o operador possui apenas ligação a uma rede UMTS ou 2, uma Rede de
UMTS e componente WLAN, o serviço estabelecido não é o mesmo. Realmente, os
serviços “broadband” só são considerados disponíveis apenas se o operador tem o
componente WLAN e por isso foi excluído deste caso de negócio. Estas classes são
listadas na tabela, com exemplos dos serviços actuais, entre eles:
Circuit/packet Largura de
Switched
Banda
Circuit
Circuit
Qualidade
de Serviço
Exemplos de Serviço
Narrowband Conversational
Wideband
Conversational
Nominal
Rede de
data rate
Suporte
(kbps)
Chamadas de voz
30
UMTS
ChamadasVideo ,m-commerce
240
UMTS
Voice sobre IP
Chamadas Video, Jogos
Videoconferencia
30
160
1000
UMTS
UMTS
WLAN
Packet
Packet
Packet
Narrowband Conversational
Wideband Conversational
Broadband Conversational
Packet
Narrowband
Streaming
clips audio
30
UMTS
Packet
Packet
Packet
Packet
Wideband
Broadband
Narrowband
Wideband
Streaming
Streaming
Int_backgr
Int_backgr
clips video
video-on-demand
SMS, WAP
E-mail, Internet
160
1000
3.7
34.5
UMTS
WLAN
UMTS
UMTS
Packet
Broadband
Int_backgr
Transferência de ficheiros
19.5
WLAN
Tabela 19 Classes de serviço assumidas
Os padrões de utilização diferem dependendo se o cliente tem um perfil profissional ou
residencial. Para dimensionar a rede e deduzir o ARPU, é necessário efectuar mais uma
suposição, a média de consumo na hora de ponta por utilizador por classe de serviço,
dependendo se o utilizador é considerado um profissional ou residencial
7.7.4 Tarifas e Revendas
De uma forma genérica, a média de revenda por utilizador pode ser separada de acordo:
Aqueles que são pagos pelos utilizadores
Taxa de ligação, que é a taxa inicial paga para aderir ao serviço;
377
Subscrição, que pode ou não incluir uma determinada quantia de tráfego
(flat-rate);
Taxas de utilização por-unidade (por exemplo: minuto, Mbyte, sessão,
mensagem, etc);
Taxas de conteúdo (em uma subscrição ou “per-transaction basis”);
Aqueles pagos por uma terceira entidade
Publicidade e patrocínio de serviços
Comissões no fornecimento de serviços (o operador apresenta algumas
facilidades, do ponto de vista dos custos do e-commerce, por exemplo).
A estratégia seguida consiste na análise do ARPU do utilizador, no entanto outra
estratégia podia ter sido considerada nomeadamente considerar as revendas a terceiros.
O modelo de negócio implementado permite considerar as revendas a entidades
terceiras.
No entanto, foi considerado que: se as revendas de terceiros substituem as revendas
pagas pelo subscritor, a utilização pode sofrer aumentos significativos. Este cenário
pode ser considerado, com uma simples análise de sensibilidade, aos resultados obtidos.
7.7.4.1
Considerações Gerais
Baseando em toda a informação disponível acerca de ARPU na Europa Ocidental foram
estabelecidas as fontes de revenda de acordo com os tipos de serviço. Foram
estabelecidos os seguintes os seguintes ARPU ´s para os serviços:
Voz (circuit-switched)
Chamadas vídeo
Voz sobre IP
Chamadas de vídeo, Jogos
videoconferência
Clips audio (streaming)
Clips video (streaming)
Video-on-demand (streaming)
378
Mensagens (SMS)
Correio electrónico, Internet
Transferência de Ficheiros
Existe uma generalizada para uma diminuição do tráfego de voz, provocando uma
diminuição do ARPU de 2000 a 2005. O declínio identificado, deve-se a uma forte
diminuição no preço da voz, embora o uso em si tenda a aumentar.
O aparecimento de voz sobre IP a baixo custo, permite pensar que esta suplante a voz
circuit-switched aproximadamente a partir do ano 2005. Por outro lado, os serviços
novos associados com dados móveis e particularmente os disponibilizados pelo sistema
UMTS, são esperados aumentos significativos nas revendas, devido ao crescimento
exponencial da sua utilização associado às reduções moderadas do preço ao longo do
tempo.
Uma questão pode ser colocada: será que o aumento das revendas serão suficientes para
compensar a diminuição das revendas de voz? Existe uma tendência para identificar
uma elevada apetência dos utilizadores por dados, um dos factores é a elevada utilização
de SMS nas redes GSM.. Na Figura e na Tabela resumem-se as suposições do conjunto
de suposições efectuadas :
Estimativas anuais de ARPU
(Baseado na consulta de estudos)
900
700
BB Internet
600
Internet
500
SMS
400
BB streaming
video streaming
300
audio streaming
200
videoconf
100
video calls & gaming CS & PS
0
20
1
8
20
0
6
20
0
4
20
0
2
voice CS+PS
20
0
0
0
20
0
Euros
800
Figura 159 Síntese das estimativas de ARPU Fonte: TONIC Del. 5
379
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Voz CS+PS
419
Chamadas video e
Jogos CS & PS
396
381
362
341
317
295
278
264
253
246
241
9
26
40
53
73
90
130
127
125
2
5
7
12
19
22
30
36
videoconferência
Audio streaming
12
13
21
33
60
86
108
137
144
Video streaming
4
5
7
12
24
36
60
72
84
BB streaming
SMS
Internet
BB Internet
48
16
51
24
55
31
45
38
1
42
44
13
2
36
53
15
3
30
61
17
8
22
70
19
13
12
79
23
16
6
88
25
22
3
97
28
21
0
105
32
total
483
470
467
469
488
496
512
566
623
708
761
788
Por Mês
40
39
39
39
41
41
43
47
52
59
63
66
Tabela 20 Resumo das projecções de ARPU identificadas nos estudos FONTE : TONIC
7.7.4.2
Calculo do ARPU através da análise ao trafego
È estabelecida uma aproximação para calcular o ARPU assumindo que as revendas do
serviço têm de permitir que o operador pague os investimentos efectuados. Um dos
métodos é adicionar a revenda de uma determinada classe de serviço com a capacidade
que a rede requer. Esta aproximação é mais visível depois de iniciado o serviço. Por
exemplo, o uso de serviços de «high bandwidth», como por exemplo, vídeo telefone é
reflectido na capacidade da célula e nos custos da infra-estrutura.
Um serviço ou uma aplicação podem, contudo ser estimados de outra forma que só com
base no tráfego gerado, especialmente se este for VAS ou seja pouco competitivo.
Nestes casos, pode haver servidores de aplicação específicos, que é necessário
acrescentar na rede. O modelo TONIC permite estabelecer preços de acordo com o nível
da classe de serviço e de acordo com a capacidade de unidade requerida por uma
determinada classe de serviço.
Outro ponto assumido foi que em média o nível de revenda é proporcional á capacidade
fornecida.O cálculo do ARPU é efectuado como descrito a seguir.
380
Para cada classe de serviços foi definido um tempo de utilização média diário expresso
em minutos/dia e qual a percentagem desse tempo gasto na busy hour (foram usados
valores de 20% e 30%, respectivamente, no segmento residencial e empresarial).
O tempo de utilização médio na busy hour para cada classe de serviço é então
multiplicado pela capacidade da rede que consome, estimada na Tabela 19 para essa
classe. O resultado expresso em kbps é multiplicado pela percentagem de utilizadores
que usam o serviço (informação retirada das curvas de penetração das diferentes classes
de serviço). E este último resultado é então multiplicado pelo valor da tarifa mensal, de
forma a determinar o ARPU. O procedimento está ilustrado na figura seguinte.
11Classes
Segmento
Empresarial
11Classes
Segmento
Residencial
Utilização média
diária (por classe)
min /dia
Empresarial
min/dia
Residencial
% de Utilização na
busy hour
30
%
20
%
Capacidade necess * min de
utilização na busy hour
BH kbps
para cada
Tarifa mensal
por kbps
classe de
serviço
ARPU(Average Revenue
Per User)
Por cada classe de serviço
Figura 160 Calculo do ARPU
A resultante capacidade de procura na hora de ponta (Busy Hour) é então multiplicada
por uma tarifa mensal por capacidade de unidade. Por exemplo, o preço inicial por
capacidade de unidade (kbit/s) foi deduzido da tarifa mensal de uma média de um
cliente de voz de um operador 2G. De acordo com os principais estudos utilizados, o
tráfego mensal de voz CS de ARPU foi ajustado para ser aproximadamente de 25 a 30
Euros (dependendo do tipo de país) no ano 2003.
381
A tarifa inicial é então multiplicada pelo factor “Tariff Erosion” para obter valores
anuais de tarifa para período inteiro de estudo. O resultado é a evolução da média
mensal de revenda por utilizador (ARPU) para cada classe de Serviço.
O ARPU anual é calculado da mesma maneira, mas multiplicado por 12. É utilizado nos
cálculos económicos da ferramenta, que ainda não foram efectuados. Esta aproximação,
actualmente implementada no modelo, conduz á seguinte evolução no ARPU anual.
Evolução mensal do ARPU num país grande
E
U
R
O
s
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
WB_int_backgr
NB_int_backgr
WB_stream
NB_stream
WB_conv_PS
NB_conv_PS
WB_conv_CS
NB_conv_CS
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Anos
Figura 161 Evolução do ARPU mensal estimado para um operador MVNO num país grande (Sem
serviços banda larga) FONTE : TONIC
382
Evolução do ARPU mensal num país pequeno
90
80
WB_int_backgr
NB_int_backgr
WB_stream
NB_stream
WB_conv_PS
NB_conv_PS
WB_conv_CS
NB_conv_CS
70
60
Eu
ro 50
s 40
30
20
10
0
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Anos
Figura 162 Evolução do ARPU mensal estimado para um operador MVNO num país pequeno (Sem
serviços banda larga)
7.7.4.3 Procura de serviços de telecomunicações
A massificação do uso de serviços de telecomunicações móveis e a disseminação da
Internet têm sido dois dos grandes responsáveis por introduzir alterações profundas nos
hábitos e nas vivências das sociedades modernas, quer seja a nível social, com
implicações no relacionamento entre as pessoas, quer seja nas novas oportunidades e
modelos de negócio criados.
No caso das comunicações móveis, o sucesso foi demonstrado comprovado nas redes
celulares 2G, de que é exemplo o GSM. Apesar destes sistemas terem sido desenhados
para o tráfego de voz, disponibilizam alguns serviços básicos de dados, como é o caso
SMS - Short Messages Service. E ao contrário das projecções inicias, também estes
serviços granjearam um enorme patamar de sucesso, em especial, junto das camadas
etárias mais novas, com grande apetência pelo consumo de serviços de
telecomunicações. Se adicionarmos às considerações anteriores, o fenómeno Internet é
de prever que o futuro das comunicações passe pela associação da mobilidade aos
serviços de banda larga (Internet móvel, vídeos, jogos, etc).
383
Comparação de forecasts
Penetração
Strategy An.
Jupiter
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Anos
Figura 163 Comparação de forecasts para a total penetração de subscritores móveis para a Europa
Ocidental FONTE: TONIC
A figura anterior mostra que em 2003, o mercado global móvel vai estar muito próximo
da saturação. Consequentemente, os serviços móveis baseada na geração tecnológica 2G
vai estar essencialmente em substituição.
7.7.4.4 Modelo de Logistica
Este modelo é recomendado para previsões a longo prazo e para novos serviços. Com
base na informação disponível, relativamente à evolução do GSM, foram feitas
projecções sobre as penetrações dos serviços móveis no mercado para os próximos
anos, bem como para as quotas de mercado na terceira geração. As curvas das
penetrações são determinadas com base no modelo da curva logística. O modelo é
definido pela seguinte expressão[89]:
Yt = M / ( 1 + exp (α + βt))γ
Onde as variáveis são as seguintes:
Yt :
M:
t :
Penetração no instante de tempo t
Nível de Saturação
tempo
As variáveis α, β, γ: são parâmetros que permitem ajustar a curva por processos
iterativos.
384
Os parâmetros α, β, γ: não podem ser estimados simultaneamente, em alternativa é
utilizado o procedimento genéricamente referido como stepwise. O nível de saturação M
é estimado no entanto no modelo de forecast, é utilizado como parametro fixo.
Podemos ver na Figura 5 que o total previsto de penetração de subscritores móveis será
aproximadamente de 80% em 2005. Baseado nesta informação, nós fizemos as
suposições seguintes sobre a penetração em média de subscritores móveis na Europa
Ocidental:
Penetration/year
Subscribers
Subscriptions
2005
81
100
2010
90
120
Saturation
95
130
Tabela 21 Suposições da total penetração de subscrições e subscritores móvei
A penetração em % é definida como o número de subscrições (os subscritores) dividida
pelo número de habitantes multiplicado por 100.
A penetração é estimada de acordo, aplicando o modelo de logística. Na figura seguinte,
ilustra-se os resultados obtidos no projecto TONIC desde 1997 até 2010..
Penetração Total de Subscritores Móveis
Penetração
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Anos
Figura 164 penetração total estimada de subscritores móveis para a Europa Ocidental. FONTE: TONIC
A penetração total de subscritores na Europa Ocidental é dividida em quatro gerações
de sistemas móveis, mais propriamente 2G, 2.5G, 3G e 3.5G[89].
385
Mercado para os Diferentes Sistemas Móveis
Penetratção
100
2G
50
3.5G
3G
2.5G
2G
0
20012002
2003
20042005
20062007
2008 2009
Anos
2.5G
3G
3.5G
2010
Figura 165: Partes de Mercado para os diferentes sistemas móveis para a Europa Ocidental
Baseado nas suposições para a evolução da penetração total de subscritores combinada
com as suposições que consideram cada dos sistemas móveis, calcula-se a previsão da
penetração para cada uma das gerações móveis s. Estas penetrações são mostradas na
figura seguinte, e foram calculadas no ambito do projecto TONIC.
Subscriber penetration forecasts for different mobile systems
100
Penetration
80
2G
2.5G
3G
3.5G
Sum
60
40
20
0
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
Years
Figura 166 Previsão de penetração de subscritores para os diferentes sistemas móveis na Europa
Ocidental[89]
386
Subscription penetration forecasts for different mobile
system
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
2G
2.5G
3G
3.5G
Sum
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
Figura 167 Previsão de penetração de subscrições para os diferentes sistemas móveis na Europa
Ocidental
Pela observação directa da figura anterior, podemos constatar que a penetração inicial
total é de 70 %. A penetração total de subscrições móveis alcançará os 120% em 2010.
As subscrições 2.5G alcançarão quase 40% em 2010.A penetração de subscrições 3G é
quase 4% em 2003, aumentando para quase 60% em 2010. As subscrições 3.5G
aumentarão de 1% em 2005 para mais de 20% em 2010.
O método usado para a segmentação de mercado, consiste em dividir em dois grupos os
clientes, residencial e profissional/negócios.
Residencial paga a subscrição ou opta tipicamente por “pré-pagos”, o que o
pode provocar um constrangimento no consumo.São clientes com grande
sensibilidade ao preço pago no entanto o preço pago é mais elevado que no caso
do utilizador de negócios. Foi assumido no TONIC, que os utilizadores
residenciais têm as duas subscrições: pós-pagos e pré-pagos.
Empresarial não paga a subscrição do serviço. A sua utilização é tipicamente
associada a assuntos de trabalho. Normalmente, é uma terceira entidade que
paga a conta por ele.Um outro “sub-perfil” se assim podemos designar que foi
considerado no TONIC foi uma utilização direccionada para lazer (música,
jogo…). Este tipo de “sub-perfil” conduz a padrões de utilização similares aos
associados tradicionalmente com um cliente residencial. No TONIC foi
assumido que 100% dos utilizadores empresariais têm subscrições de contrato
387
pós-pagos. Na realidade, em determinados países uma pequena percentagem
utiliza pré-pagos.
O TONIC baseou a avaliação da parte de segmento de mercado residencial na
observação do mercado actual nas fórmulas pré-pagos e fez uma estimativa de
subscrições residenciais baseadas no mercado.
Os resultados foram: o total de mercado residencial representa :
País grande: 50% pré-pagos + 25% contrato = 75%
País pequeno: 15% pré-pagos+ 30% contrato = 45%
Os resultados obtidos, são ilustrados na tabelas seguintes :
Residential L
Business L
2001
60%
40%
2002
53%
47%
2003
48%
52%
2004
45%
55%
2005
47%
53%
2006
53%
47%
2007
59%
41%
2008
64%
36%
2009
67%
33%
2010
71%
29%
2011
75%
25%
Tabela 22 Evolução do segmento de mercado num país grande
Residential S
Business S
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
45% 46% 48% 51% 56% 59% 62% 65% 66% 66% 66%
55% 54% 52% 49% 44% 41% 38% 35% 34% 34% 34%
Tabela 23 Evolução do segmento de mercado num país pequeno
7.8
arquitectura e elementos da rede
O modelo dos operadores moveis virtuais, visa o estabelecimento de acordos comerciais
com os operadores de rede existentes, com os quais re-arranja e re-organiza uma parte
dos recursos disponibilizados pelo operador de rede, de maneira a lançar no mercado,
pacotes de serviços que podem ou não diferir daqueles que o MNO (Operador de Rede
Móvel) oferece, como visto anteriormente.
Os MVNO’s têm potencial para redefinir a cadeia de valor do “sem fios”, abrindo novas
oportunidades para novos intervenientes dentro e fora da indústria das telecomunicações
móveis, de forma a alcançar uma determinada fatia do mercado de serviços “sem fios”.
As exigencias tecnológicas vão impelir a um desenvolvimento acelerado da indústria do
Hardware das telecomunicações. Actualmente, vários fabricantes estudam várias
388
soluções de rede para minimizar os impactos da interconexão, e do aumento de trafego,
que será mais sentido nas “Busy Hours”. Na Figura 168, estabelece-se a forma como
cada uma das classes de MVNO, se posiciona na cadeia de valor.
A concepção de um MVNO, permite separa a infra-estrutura de rádio dos componentes
inteligentes da rede, tipicamente as bases de dados.
Existe uma tendência generalizada, para sub-estimar a infra-estrutura de rádio, e
valorizar o transportação. Esta tendência é suportada pelo conceito de que a
diferenciação dos serviços é é feita pelos componentes “non-radio”, tipicamente
conteúdos, relacionamento com os clientes etc.
Como já foi dito anteriormente, existem diferentes cenários de MVNOs, com estratégia
diferentes, que resultam necessariamente com soluções tecnológicas diferentes distintas:
Um pure MVNO, ou full MVNO com o seu próprio cartão SIM, código de
selecção de rede e capacidades de switching também como o centro de serviço
mas sem espectro.
Enhanced service provider ou IA-MVNO (Acesso Indireto MVNO), possuindo
cartão SIM, mas sem a sua própria core network (circuit switched e/ou packet) e
tipicamente com a sua própria estrutura de IN ou “IP application servers”.
Fornecedores de serviços ou Wireless ISP, não possui rede “core”, tipicamente
é um portal de Internet que fornece serviços “sem fios” IP.
389
Controlo
Controlo Comercial
Comercial
Acesso
Acesso//
Transmissão
Transmissão
“S
wwitching”
“S
itching”
Elementos
Elementos Sinalização
Sinalização rel
relaação
çãoc/
c/
de
eeBilling
Clientes
deRede
Rede
Billing
Clientes
Affinity
Affinity
Partner
Partner
MNOMNO-Operador
Operadorde
de Rede
RedeMovel
Movel
MNOMNO-Operador
Operadorde
deRede
RedeMovel
Movel
MNOMNO-Operador
Operadorde
deRede
Rede
Movel
Movel
MNOMNO-Operador
Operador
Marketing
Marketing
Fornecedor
Fornecedorde
deSer
Serviços
viços
Enhanced
EnhancedSer
Service
viceProvider
Provider
MVNO
MVNO
“Pure”
“Pure”MVNO
MVNO
de
deRede
RedeMovel
Movel
Capacidade
CapacidadeRequerida
Requerida Telecom
Telecom &&Nível
Nível de
de Investimentos
Investimentos
Alto
Alto
Medio/Alto
Medio/Alto
Medio/Baixo
Medio/Baixo
Baixo
Baixo
Diferenciar
Diferenciar Serviços
Serviços (Value-add)
(Value-add)
Alto
Alto
Medio/Alto
Medio/Alto
Medio/Baixo
Medio/Baixo
Baixo
Baixo
Figura 168 Posicionamenento na cadeia de valor das diferentes classes
. Fonte: Courtesy of Mason Communications.
Existem varias formas de classificar os MVNOs, no entanto cada caso é um caso, e não
existe uma razão específica que possa condicionar um potencial MVNO a uma
determinada solução de rede.Na tabela seguinte resume-se os principais aspectos que
caracterizam cada um dos tipos de MVNO identificados.
Fornecedores de Serviços
(MISP) Clássicos
Fornecedores de Acesso
Indirecto (IA)
MVNO básicos
“Pure” MVNO
(Avançados)
Espectro de Rede de
Acesso móvel
Possui licença de espectro +
infraestrutura de rede
Cartão SIM
Infraestrutura de
Núcleo de rede
Tarifação
Marcas
MNO
Switch e transmissão
Tarifação independente muito
limitada
Tarifação independente parcial
Alguns utilizam 'Brandings'
Independentes
Alguns utilizam 'Brandings'
independentes
SIM-Cartão c/ Marca
Controlo de SIM card
Control de SIM card
Varia, pode ter ou não
Switch + HLR + VLR+
Transmissão
Switch+HLR+VLR+ Transm.
Tarifação independente
parcial
completa
completa
Utilizam 'Brandings'
independentes
independentes
independentes
Tabela 24 Comparação dos vários intervenientes
Uma arquitectura possível é representada na.Figura 169, no entanto é possível considerar
um cenário UMTS.
390
Customer
Care
Billing
Call Center
Business Support
HLR
voicemail
WAP Gateway
Subscriber Register, VAS, Internet
E
MSC/VLR
MNO
GMSC
PSTN
GGSN
Internet
GMSC
PSTN
GGSN
Internet
G
SGSN
MVNO
Billing
Customer
Care
Call Center
Business Support
HLR
voicemail
WAP Gateway
Subscriber Register, VAS, Internet
Figura 169 Arquitectura de MVNO full (baseado na especificação R99) [89]
Desta configuração, podem ser deduzidos todas as possíveis organizações PLMN. No
caso de algumas funções estarem contidas no mesmo equipamento, os interfaces ficam
internas ao equipamento.
7.8.1
Rede de Interligação (CN)
O HSS Home Subscriber Server é uma base de dados master para um
determinado utilizador. É a entidade que contém a subscrição relacionada com a
informação que apoio/suporta as entidades de rede tipicamente gere as calls
sessions. o HSS pode fornecer o suporte para os servidores de controle de
chamada (call control servers) é um complemento para os procedimentos de
routing/roaming, autenticando (authentication), a autorizando (authorisation), e
endereçando, o número (NVIR). que provêm do MSC
391
HSS
Subscription
information
D
C
MSC Server GMSC Server
Location
information
Gr
SGSN
Gc
Cx
GGSN
CSCF
Figura 170 Exemplo de uma estrutura de HSS Genérica e interfaces
O HLR (Home Location Register) contem uma base de dados dos subscritores
da rede e toda a informação do roteamento acessível ao SGSN. O HLR irá
também mapea cada subscritor para um ou mais GGSN.
392
CSMGW
Mc
GMSC
server
Gc
HSS(HLR) H AuC
Nc
PSTN
Nb
B
MSC server
F
VLR
Gf
Gs
B
E
Gn
Gr
EIR
D
G
SGSN
MSC server
Nc
Gp
GGSN
C
VLR
Gi
Go
PSTN
PSTN PSTN
Mc
Mc
CN
CS-MGW
CS-MGW
Nb
A
Gb
IuCS
IuPS
IuPS
IuCS
RNS
BSS
BSC
Abis
BTS
Iur
RNC
RNC
Iub
BTS
Node B
Node B
cell
Um
Uu
ME
SIM-ME i/f
SIM
or
Cu
USIM
MS
Figura 171 Configuração Básica de um PLMN
Visitor Location Register (VLR) é uma base de dados, que está associada aos
comutadores da rede de interligação (3G MSC e 3G SGSN). Tem a função de
armazenar informação temporáriamente de todos os clientes localizados nas
células ligadas aos respectivos comutadores.
Authentication Centre (AuC) é uma base de dados de acesso restrito que guarda
a informação privada (confidencial). Utiliza uma codificação para efectuar o
armazenamento. Cada vez que um subscritor acede à rede verifica os direitos de
utilização do mesmo.
393
Equipment Identity Register (EIR) é uma base de dados que guarda toda a
informação dos IMEI de todos as estações móveis.Nessa base de dados existem
3 classses Black List, Gray List e Blank list
Mobile-services
Switching
Centre
(MSC)
são
responsáveis
pelo
encaminhamento do tráfego gerado e destinado a outras redes de acesso que
suportem tráfego de comutação de circuitos . Estão fisicamente ligados às redes
de acesso UMTS e GSM através dos RNCs e BSCs. Estão ligadas às bases de
dados, recorrem ao AUC para efectuar a autenticação, aoVLR e HLR.
Gateway MSC (GMSC) faz a interligação da rede core a outras redes externas
que suportem tráfego do tipo comutação de circuitos. Fisicamente está ligado, na
rede core ao 3GMSC.
Interworking Function (IWF) está associado com o MSC. O IWF permite
“interworking” entre um PLMN e a Rede fixa (ISDN, PSTN e PDNs). As
funções do IWF dependem dos serviços e do tipo de Rede fixa. O IWF
tipicamente utiliza protocolos para efectuar conversões
Serving GPRS Support Node (SGSN) faz a interligação da rede core a outras
redes externas que suportem tráfego de comutação de pacotes. A função de
registro de localização no SGSN armazena dois tipos de dados :
informação de subscrição
informação de localização
Gateway GPRS Support Node (GGSN) faz a interligação da rede core a outras
redes externas que suportem tráfego de comutação de pacotes, por exemplo,
Internet.
394
7.8.2
Base Station System (BSS)
Base Station Controller (BSC) Controlador de Estação Básico (BSC) é um
componente de Rede no PLMN com a função de controlo de uma ou mais BTS.
È responsável por várias funções operacionais.Faz a gestão de alarmes e
estatísticas de desenpenho da rede.
Base Transceiver Station (BTS) é uma estação base da Rede que serve uma
celula. É composta por um emissor e receptor rádio, que liga as estações móveis
à rede.
Figura 172 Exemplo de uma BTS FONTE: Alcatel
Radio Network Controller (RNC) é um elemento da Rede no PLMN com as
funções de controlo de um ou mais Node B. Está fisicamente ligado a um
conjunto de Node B’s com os quais forma um domínio. Está também ligado á
rede core, com quem faz a interface. Tem responsabilidades ao nível do
handover entre células, assim como de operação e manutenção (O&M) dos
acessos rádio ao seu domínio. Os RNCs estão ligados entre si para permitirem a
troca de informação entre eles, nomeadamente de handover entre domínios
(hard-handover).
Node B é responsável pela comunicação rádio entre a rede de acesso e os
terminais móveis. Um Node B pode servir uma ou mais células, e suporta os
modos de transmissão FDD e TDD.
395
7.9
Soluções Técnicas possíveis para a partilha de infra-estruturas
A concepção de um MVNO, permite uma partilha da infra-estrutura da rede rádio do
operador hospedeiro, permite partilhar os componentes inteligentes da rede, permite
partilha das bases de dados. No entanto para este tipo de partilha de informação e infraestrutura é necessário definir os limites, assim como as soluções técnicas.
O modelo dos operadores moveis virtuais, visa o estabelecimento de acordos comerciais
com os operadores de rede existentes, com os quais re-arranja e re-organiza os recursos
disponibilizados pelo operador de rede, de maneira a lançar no mercado, pacotes de
serviços diferenciados. No entanto, o MVNO vai direccionar as suas sinergias para o
relacionamento de cliente, gerindo toda a informação dísponivel. Do ponto de vista da
estrutura da rede, essa informação encontra-se alojada no HLR (Home Location
Register). Isto é, o HLR disponibiliza informação acerca do cliente e de suporte à rede.
Os dados são permanentemente guardados, esses dados incluem informação do cliente
perante a rede, incluindo informações sobre serviços suplementares.
Na figura seguinte, apresenta-se um modelo de cinco níveis de partilha da infraestrutura de rede.
•
•
•
•
1 Sites
2 Antennas
3 Base Station
4 Radio
Node B
RNC
Network
• 5Cored
MSC
SGSN
Network
GMSC
GGSN
HLR
Figura 173 Os cinco níveis da partilha de infra-estrutura FONTE: TONIC Del. 9
396
Na Figura 173, na zona identificada como nível 1 (level 1), tipicamente sites e
elementos passivos da rede é possível estabelecer um nível de partilha total de:
Custos de negociação, leasing etc
Engenharia Cívil
Fornecimento de electricidade
Ar-condicionado
Protecção no acesso
Num segundo nível, temos as antenas que são elementos que são de partilha obrigatória
entre ambos os operadores, pois a emissão/recepção é feita pelas antenas do MNO. Na
figura seguinte, ilustra-se uma das soluções possíveis de partilha de antenas.
Shared
Antenna
“Antenna System
Controller”
« Shared »
Feeder
to RNC
operator
A
to RNC
operator B
B Node
Operator A
B
Operator
Node B
Figura 174 Partilha de Antenas FONTE: TONIC Del. 9
Como a frequencia utilizada na comunicação é diferente da utilizada pelo operador
hospedeiro, é necessário que o NODE B faça a separação das frequencias, tipicamente
usando soluções de software. A Figura 175, ilustra-se o principio aplicado na
codificação/descodificação do sinal.
397
TRx
A
TRx
B
B Node
RNC A
Physical element
shared between
the two operators
RNC B
Software
element specificto operator A
Software element
specific to
operator B
Figura 175 Principio aplicado na partilha do node B FONTE: TONIC Del. 9
No nível 4 existe uma partilha efectiva do NODE B e do RNC. A rede rádio é toda ela
partilhada. Cada um dos operadores tem o controlo, do software rádio e pode controlar o
trafego dos seus dados. A solução adoptada ao nível 5, é um solução standard
implementada pelo 3GPP. Quando ambos os operadores possuem, um MSC então a
diferenciação do trafego é feita através do MNC (Mobile Network Código).
Tipicamente, essa diferenciação consiste em distinguir os 5 primeiros bits do MNC
"Home" network, operator A
"Home" network, operator B
A
HLR
GMSC
HLR
GGSN
GMSC
MSC
VLR
GGSN
SGSN
RNC
Individual
network
B Node
B Node
Individual
network
Figura 176 Principio da partilha da rede Core FONTE: TONIC
..
398
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Relatório de Projecto - GSBL

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