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Tecnologias de Quarta Geração (4G): LTE e WiMAX
Quando falamos em redes de quarta geração (4G), dois nomes vêm imediatamente à nossa cabeça: LTE (Long Term Evolution) e WiMAX. Prá quem não conhece, o LTE é um projeto comandado pelo 3GPP que faz um mega upgrade no padrão UMTS cujas melhorias – como o aperfeiçoamento da eficiência espectral, a conversão do fluxo de dados para IP e o super aumento da velocidade (que pode chegar até 100 Mbps no downlink) – despertam o interesse de várias empresas pelo mundo. Já o WiMAX, na outra ponta, opera em conformidade com o padrão IEEE 802.16. Trata-se de uma tecnologia que, ao contrário do LTE, sofreu altos e baixos na sua existência – sendo, inclusive, vista como “morta” por alguns especialistas. No entanto, o WiMAX está mais vivo do que nunca e, assim como o LTE, vem moldando a malha 4G que deverá bombar em todo território norte americano em breve.
No final de 2010, a operadora Clearwire planeja criar sua rede WiMAX 4G em todos os grandes mercados dos Estados Unidos. Atualmente, a Clearwire oferece serviços comerciais de WiMAX em 27 regiões dos Estados Unidos, cobrindo mais de 34 milhões de pontos de presença (POPs). No fim do ano, a Clearwire irá construir uma rede WiMAX para ampliar este número para 120 milhões de POPs. Ela também comercializará seus serviços WiMAX com as operadoras Sprint, Comcast e Time-Warner Cable, parceiros que – como a Google e Intel – ajudam a empresa a levantar o capital necessário para construir a grande malha. WiMAX morto? Quem disse?
Com o LTE a história é igualmente promissora, no entanto, os engenheiros da GSM Association ainda estão trabalhando numa forma de transmitir voz (Voice over LTE) e mensagens de texto (SMS) nesta tecnologia. Inclusive, alguns especialistas prevêem que os primeiros dispositivos LTE suportarão apenas dados – deixando o tráfego de voz por conta do 3G. É o que pode acontecer com a Verizon, empresa que deverá oferecer serviços LTE em até 30 fortes mercados norte-americanos. Seus primeiros dispositivos provavelmente serão “hÃbridos”, combinando 3G e 4G para transmitir voz e dados. De acordo com os executivos da Verizon, a companhia construirá sua rede nacional de LTE usando, inicialmente, uma faixa de 22 MHz que foi adquirida durante um leilão de frequências de 700 MHz em 2008 e pretende chegar em 2013 com toda a sua área de serviços 3G coberta pela nova tecnologia de 4G. Mas a Verizon não é a única a investir no LTE. Outras operadoras, como a AT&T e a T-Mobile estão de olho nesta tecnologia e devem apresentar suas soluções ao mercado em breve.
É isso ae…
Antenas Inteligentes
Acredita-se que as primeiras antenas foram construÃdas em 1886, por um fÃsico alemão chamado Heinrich Rudolf Hertz com o objetivo de auxiliarem no estudo e no desenvolvimento das teorias sobre o eletromagnetismo. Hoje, anos após as descobertas de Hertz, qualquer antena é definida como o elemento responsável por transformar a energia eletromagnética guiada pela sua linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada (e vice-versa, no caso de um receptor). Embora sejam de vital importância para o processo de transmissão/recepção de dados, as antenas, por diversos motivos, geralmente constituem a parte mais negligenciada de um projeto wireless. Fato que resultará em altos Ãndices de fading, delay spread, interferência cocanal, cancelamento de fase entre outros.
Sistemas de Antenas
Basicamente, são arranjos de antenas cujo objetivo é obter performances impossÃveis de serem atingidas com uma antena simples. Os sistemas de antenas utilizados em WLANs (Wireless Local Area Network) são tecnicamente diferentes dos empregados em um sistema celular, mas ambos procuram reduzir as interferências, controlar a diretividade e o ganho combinado. São exemplos de sistemas de antenas:
Sistemas setorizados: é o modo utilizado pelo sistema celular tradicional, dividindo a área a ser atendida em setores e cobrindo cada um deles por meio de antenas direcionais. A área de cobertura total deste conjunto é muito maior do que a obtida por uma simples antena omnidirecional (tipo de antena capaz de irradiar em todas as direções no plano horizontal).
Sistemas com diversidade: estes utilizam duas antenas separadas por uma pequena distância fÃsica. Quando combinados com os métodos “diversidade comutada” ou “diversidade combinada” melhoram o nÃvel do sinal recebido, reduzindo os efeitos da recepção por múltiplos caminhos. O esquema da diversidade comutada (Switched Diversity) assume que uma das antenas conseguirá entregar/receber dados com qualidade. Já o esquema da diversidade combinada (Diversity Combining) mescla os sinais recebidos por ambas as antenas e corrige os erros de fase, obtendo assim um ganho maior.
Por último há o sistema de antenas inteligentes, foco deste artigo e detalhado a seguir.
Sistemas de Antenas Inteligentes (Smart Antenna Systems)
São sistemas também conhecidos por phased array, SDMA (Spatial Division Medium Access), processamento espacial, digital beamforming entre outros. Grosso modo, eles são capazes de combinar um arranjo de antenas simples com processamento digital de sinais, transmitido e recebendo dados de forma adaptativa. Ou seja, os sinais irão se comportar de acordo com as variações do meio. Esses sistemas empregam várias tecnologias, porém as mais utilizadas são: Switched Beam e Adaptive Array, destacando que ambas procuram aumentar o ganho do sinal recebido em função da posição espacial do usuário.
Antenas do tipo Switched Beam periodicamente verificam, detectam e escolhem o feixe de sinal mais adequado para uma determinada situação, procurando manter o cliente móvel com melhor condição de transmissão e recepção. Já as antenas tipo Adaptive Array apresentam funções mais avançadas, utilizando complexos algoritmos de processamento de sinais. Elas permitem localizar e acompanhar o sinal de interesse, saltando para outros melhores sempre que houver condições. Somente o esquema Adaptive Array permite ganho ótimo ao mesmo tempo em que identifica, acompanha e minimiza os sinais indesejados. Abaixo uma imagem comparando as capacidades de um sistema convencional, Switched Beam e Adaptive Array inseridos em ambientes com baixos e altos Ãndices de interferências. Pela imagem, torna-se claro que os sistemas Adaptive Array, independentemente das condições do meio, apresentam o melhor desempenho.
Conclusão
Com o aumento da quantidade de sistemas wireless, as condições de transmissão e recepção de RF estão cada vez mais complexas, pois sinais com potências e freqüências diferentes precisam conviver no mesmo espaço fÃsico em harmonia. Hoje os sistemas de antenas inteligentes atendem a essa necessidade, fato que justifica a sua aplicação em várias tecnologias como WiMAX, Wi-Fi, TV Digital entre outras.
Lançamento do iPhone 4G
Segundo o Wall Street Journal, um novo modelo de iPhone chegará em breve à s lojas. Apelidado de iPhone 4G ou iPhone 4, trata-se de um derivado desse brinquedinho cujos detalhes ainda não foram divulgados oficialmente. No entanto, acredita-se que ele terá tela OLED, recurso de videochat (com duas câmeras) e fará fotos com resolução de até 5 megapixels. Além disso, diz-se que ele virá com o chip A4 (utilizado no iPad) e haverá uma versão CDMA do aparelho. Seria ótimo, pois, de certa forma, a criticada AT&T deixaria de ser a única operadora a vender o iPhone nos Estados Unidos – dividindo esta fatia do mercado com a Verizon. Mas a pergunta que não quer calar é: por que “4G”? Ele suportará LTE ou WiMAX? Ou tem alguma relação com o iPhone OS 4? Ou, simplesmente, trata-se do modelo de 4G?
É isso!
HTC EVO 4G com WiMAX
Eis o que dissemos na postagem do dia 15 de março de 2010:
“No final de 2010, a operadora Clearwire planeja criar sua rede WiMAX 4G em todos os grandes mercados dos Estados Unidos. Atualmente, a Clearwire oferece serviços comerciais de WiMAX em 27 regiões dos Estados Unidos, cobrindo mais de 34 milhões de pontos de presença (POPs). No fim do ano, a Clearwire irá construir uma rede WiMAX para ampliar este número para 120 milhões de POPs. Ela também comercializará seus serviços WiMAX com as operadoras Sprint, Comcast e Time-Warner Cable, parceiros que – como a Google e Intel – ajudam a empresa a levantar o capital necessário para construir a grande malha. WiMAX morto? Quem disse?”
Como prova da sua saúde, temos o lançamento do super smartphone HTC EVO 4G, que ocorreu em Las Vegas durante a CTIA Wireless. Inicialmente este aparelho funcionará sobre a rede WiMAX da operadora Sprint oferecendo, segundo boatos, velocidades de download até 10 vezes mais rápidas que um telefone 3G. Na verdade, ele ainda fará chamadas por CDMA, deixando o WiMAX só para a transmissão/recepção dos dados – algo que também ocorre com LTE, uma vez que os engenheiros da GSM Association ainda estão trabalhando numa forma de transmitir voz (Voice over LTE) e mensagens de texto (SMS) nesta tecnologia. Vamos falar mais um pouco sobre o HTC EVO 4G…
O HTC EVO 4G vem com um processador Qualcomm Snapdragon de 1 GHz, duas câmeras integradas (uma frontal de 1,3 megapixel para videochamadas e uma traseira de 8 megapixels com gravação em alta definição), tela sensÃvel ao toque de 4,3 polegadas e sistema operacional Android 2.1, com acesso aos recursos mais recentes do Google, como downloads da Android Market. Ainda sobre o vÃdeo, o aparelho permite upload de vÃdeos HD para o YouTube ou Facebook, transmissão em tempo real com o aplicativo Qik ou exibi-los na TV por meio de um cabo HDMI opcional. Prá fechar, o HTC EVO 4G também se transforma num hotspot, sendo capaz de compartilhar sua conexão WiMAX com até 8 aparelhos através do Wi-Fi. Já pensou? Para um telefone, isso não é apenas inédito, é praticamente inacreditável. Ual!
É isso!
WiMAX e o Samsung Mondi
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) é o “nome” da tecnologia de banda larga sem fio que opera em conformidade com o padrão IEEE 802.16. Desenvolvida para cobrir grandes áreas, era capaz de estabelecer conexões a quilômetros de distância em linha de visada já na sua primeira especificação, publicada em abril de 2002. Depois desta, surgiram outras, como a ratificação em 2004 do padrão IEEE 802.16d, também conhecido por WiMAX Nomádico. Este padrão incorporou diversas melhorias, como o suporte a antenas tipo MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), porém, somente na especificação IEEE 802.11e o WiMAX passou a fazer handoff em altas velocidades. Foi nesta “etapa da evolução” que muitos desacreditados começaram a dar seus votos de confiança a esta tecnologia. Então surgiu o WiBRO (Wireless BROadband), versão coreana do WiMAX que opera em 2,3 GHz e os primeiros rumores sobre o WiMAX como uma tecnologia de 4G (candidata a substituir o 3G). Hoje sua velocidade pode atingir 1 Gbps com um raio de atuação de até 50 quilômetros.
Muitos desacreditados? Pois bem, todos os entusiastas que acompanharam (e acompanham) a trajetória no WiMAX sabem que esta tecnologia já passou por diversos altos e baixos. No inÃcio do ano passado (2008), por exemplo, a finlandesa Nokia fez o maior estardalhaço com o lançamento do seu tablet N810 WiMAX Edition. Foram flashes pra cá…flashes pra lá…mas a festa durou pouco! No ano seguinte, já em 2009, a empresa anunciou que este produto será descontinuado porque o WiMAX ainda tem um longo caminho até chegar aos grandes mercados. “QUANTA GORDURA NESSA HISTÓRIA!”. Vamos pensar: a Nokia “chutou” o WiMAX e começou a olhar com “mais carinho” para o LTE (Long Term Evolution). No entanto, sabemos que o LTE ainda engatinha em relação ao WiMAX. Estranho, não? Divergências a parte, também há o caso da Nortel, empresa que defendia com unhas e dentes o tão conturbado WiMAX. Afinal, quando ela pediu concordata no Canadá e nos Estados Unidos, foi posto um “ponto final” em todos os negócios desta empresa com o WiMAX. A Nortel chegou, inclusive, a finalizar sua parceria com a Alvarion. Que abacaxi!
Nem tudo são espinhos! Quando pensamos que o WiMAX, DESSA VEZ, está no vale da onda, surge um ba-fa-fá no cenário mundial para colocá-lo em evidência. Foi o que acabou de acontecer com o lançamento do Samsung Mondi, um “aparelho comunicador” que vem de fábrica com um adaptador WiMAX embutido. Sim! Há grandes empresas cujas idéias não batem com a Nokia, provando que o WiMAX está vivo e com fôlego – para a alegria do pessoal da XOHM, grande operador WiMAX dos Estados Unidos. Além do WiMAX, o Samsung Mondi ainda conta com GPS, Bluetooth 2.0 e Wi-Fi. Vem com 4GB de memória interna, Windows Mobile 6.1, Microsoft Outlook, Windows Mobile Office, Opera 9.5, câmera com 3.0 Megapixels e uma saÃda totalmente digital de áudio e vÃdeo chamada HDMI (High-Definition Multimedia Interface). Um show de máquina!
Vamos lá Mondi!
Força WiMAX!
