08/06/2015

The Economist As novas redes para celulares são inventadas a cada dez anos, aproximadamente. Lançada perto de 1980, a primeira geração de telefones celulares usava tecnologia analógica. Quando a segunda geração chegou em 1991, as redes sem fio começaram a se tomar digitais. Já em 2001, a terceira geração abandonou os alternadores de circuitos, que usam conexões diretas, pelos alternadores de pacotes, mais eficientes, que transmitem os dados em blocos. Perto de 2010, as redes de quarta geração adotaram de vez a tecnologia IP (protocolo de internet), proporcionando aos usuários de dispositivos móveis acesso de banda larga à internet. Levando em consideração a experiência anterior, a geração seguinte deve estrear em 2020.

As empresas de celular estão agora debatendo quais recursos devem ser incluídos na proposta para as redes de quinta geração (5G). A sensação é de urgência enquanto pesos pesados de fora da indústria tradicional dos celulares, como Google e Facebook, entram na área. Um dos desafios das redes 5G é atender à crescente demanda por conectividade onipresente e instantânea. Para isso, as futuras redes precisam ter uma"latência" (tempo de resposta) de até alguns milésimos de segundo. A velocidade com que dois dispositivos podem começar a se comunicar entre si nas redes 4G de hoje é de aproximadamente 50 milésimos de segundo, e de cerca de 500 milésimos para os serviços 3G, ainda amplamente usados.

Outra exigência é uma taxa de transferência de dados de pelo menos um gigabit por segundo (1 Gbps) para começar, chegando posteriormente a múltiplos gigabits. As redes 4G de hoje, que usam um padrão chamado tecnologia de evolução no longo prazo (LTE), conseguem transmitir dados a 10-100 megabits por segundo (mbps), dependendo das condições. A maioria das operadoras de celular ainda está lançando seus serviços LTE; poucas começaram a instalar o equipamento LTE mais avançado (4G de verdade, em vez da versão improvisada que muitas têm oferecido como4G autêntico). A taxa de transferência de dados máxima da LTE avançada chegaria a 1 Gbps. Mas, no mundo real, a velocidade é mais próxima de 250 mbps. Levando-se em consideração o ganho de dez vezes mais velocidade observado entre as gerações anteriores, uma velocidade média de 1 Gbps para a rede 5G parece uma expectativa realista - podendo chegar a 10 Gbps conforme a tecnologia amadurecer. Isso deve aumentar ainda mais a diversidade de celulares à disposição.

Dois é melhor que um. Duas características técnicas a agregação de operadora e as antenas MIMO (múltiplas entradas e saídas) - são responsáveis por dar à LTE avançada seu maior ganho de potência em relação às encarnações anteriores do 4G. Nenhuma das duas técnicas é particularmente nova, mas ambas devem desempenhar um papel central ajudando o 5G a cumprir o prometido.

Primeiro, a agregação de operadora. Trata-se de uma maneira de aumentar a velocidade de download ao recorrer ao sinal de uma série de estações-base locais, em vez de simplesmente se conectar à mais potente da região. Esses canais diferentes - que costumam usar frequências distintas - são combinados naquilo que funciona essencialmente como uma conexão poderosa e única capaz de transmitir dados a velocidades muito superiores ao que seria possível normalmente.

Dada a escassez global de espectro de rádio, a maioria das empresas de telecomunicações adquire frequências sempre que pode. Como resultado, poucas fatias do espectro são contíguas. Felizmente, a agregação de operadora permite que as operadoras de celular formem uma colcha de retalhos com seus blocos díspares do espectro. Isso vai se tornar ainda mais importante quando a rede 5G chegar em 2020 num mundo sem fio ainda mais superlotado.

O mesmo vale para as antenas MIMO. Elas funcionam transmitindo dois ou mais fluxos de dados por meio de duas ou mais antenas, fazendo com que a antena receptora processe todos os sinais de entrada, e não apenas o mais forte. Os dispositivos MIMO atuais tendem a contar com três ou quatro antenas para transmissão e recepção. Mas como seria se cada dispositivo tivesse dezenas de antenas, ou mesmo centenas? Isso representaria um aumento significativo na velocidade de download, e um uso muito mais eficiente do espectro de rádio disponível.

Mas ainda é preciso decidir qual parte do espectro será usada. Os serviços sem fio de hoje em dia operam na superlotada faixa dos 700 MHz a 2,6 GHz da frequência de rádio. A chegada da rede 5G não significa que as fatias do espectro atualmente usadas pelas redes 3G e 4G se tomarão vagas de uma hora para a outra. As operadoras de celular ainda precisam manter os serviços mais antigos em funcionamento positivos mais novos - e o processo pode levar anos.

A resposta óbvia seria fazer a rede 5G migrar das frequências muito altas (VHF) de hoje para a faixa super alta (SHF), entre 3GHz e 30GHz, ou até a extremamente alta (EXF) de 30-300GHZ. Os atuais ocupantes dessas frequências rarefeitas (também conhecidas como "ondas milimétricas" por causa do seu comprimento de onda) incluem a televisão via satélite, os relés de microondas, o radar de controle de tráfego aéreo, a radioastronomia e até os radiosamadores.

Na maioria das regiões do mundo, uma fatia do espectro perto da casa dos 60 GHz foi destinada para o uso do público sem a exigência de licença de operação. Com o padrão mais recente (802.11 ad), a comunidade Wi-Fi planeja explorar essa frequência para o streaming de vídeo em resolução ultra-alta dentro de casa. Nas configurações típicas, a transmissão deve superar a marca dos 6 Gbps entre distâncias modestas. Ao menos no laboratório, a finlandesa Nokia chegou a velocidades de 115 Gbps usando as frequências desse tipo.

Como sempre, há aspectos negativos. Um deles é o fato de frequências tão altas serem facilmente bloqueadas por paredes e até por pessoas posicionadas entre as antenas. Também são absorvidas pela atmosfera, embora o efeito da absorção só se torne significativo em distâncias superiores a 100 metros. Ao ultrapassar a marca dos 70 GHz, a absorção atmosférica desaparece, mas a chuva ainda pode enfraquecer o sinal.

Tudo isso indica que a rede 5G vai precisar de estações-base mais próximas dos usuários do que as torres para celular instaladas atualmente. E isso já é uma tendência. Até o momento, as microcélulas - do tamanho de um modem Wi-Fi - têm sido usadas principalmente no interior de edifícios para superar o problema da recepção insuficiente. Para atender às necessidades da rede 5G, centenas delas serão necessárias para preencher as lacunas entre as estações-base existentes. Comas pequenas caixas de antenas afixadas aos postes e laterais de edifícios, poucos vão reparar nelas, que dirá ser contrário à sua presença - como costuma ocorrer quando novas torres para celulares são planejadas. Assim, a promessa não é apenas de velocidades de transmissão mais altas, mas também de um menor incômodo relacionado às torres com as quais os celulares se conectam.

2015 THE ECONOMIST NEWSPAPER LIMITED. DIREITOS RESERVADOS. TRADUZIDO POR AUGUSTO CALIL PUBLICADO SOB LICENÇA. O TEXTO ORIGINAL EM INGLÊS ESTÁ EM WWW.EC0N0MIST.COM.

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As empresas de celular agora debatem como serão as propostas para redes de quinta geração (5G)

Fonte: O Estado de S. Paulo