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Um olhar sobre as Gerações de Telecomunicações

Uma Breve contextualização 

Cada vez mais o termo “5G” é utilizado por meios de comunicação, seja em divulgações científicas, venda de planos de telefone, o termo está em voga atualmente. Mas, no fim das contas, o que seria o 5G?

Num mundo cada vez mais dependente do uso de dispositivos móveis, como o smartphones e tablets, tecnologias relacionadas já vem sendo discutidas e utilizadas há um bom tempo. Desde os primeiros pacotes de 3G que possibilitavam o uso de internet em aparelhos celulares, até o mais atualmente utilizado 4G e suas ramificações. 

Essa terminologia, um número acompanhado de uma letra “G” traz uma história em comum: uma evolução na tecnologia de transmissão de informações sem a utilização de fios que se inicia com os primeiros celulares, no final dos anos 1970, início dos anos 1980. De lá pra cá, muita coisa aconteceu e, apesar do princípio de transmissão sem fio de dados permanecer, a forma como isso tem acontecido tem mudado geração após geração, desde o chamado “1G” dos primeiros celulares, até o “5G” que cada vez mais tem se tornado uma tecnologia do presente, e não mais do futuro.

O 5G, a quinta geração de dispositivos sem fio, promete uma velocidade de transmissão de dados muito maior, em comparação às gerações anteriores, de forma muito mais dinâmica, possibilitando a comunicação entre diferentes dispositivos, conectando, sem a utilização de cabos e estruturas maiores entre esses dispositivos. As tecnologias associadas a essa geração das telecomunicações vão permitir uma gama maior de aplicações no uso desses dados, apoiado numa série de tecnologias que vão viabilizar essa revolução.

Para entender melhor como chegamos na tecnologia 5G, vale a pena a gente passar por todas as gerações anteriores, o que vai nos ajudar a entender o que tem de tão inovador e revolucionário no 5G

Tecnologia 1G

A primeira geração de telefonia móvel se utiliza de ondas analógicas para a passagem de informação. Com ela, foram possíveis as primeiras comunicações sem o uso de uma estrutura de cabos que ligassem dois usuários. Pelo fato de se utilizar de ondas analógicas, haviam problemas de segurança entre as conversas, já que, sintonizando na frequência correta, seria possível rastrear uma ligação. 

Comprimento de onda utilizado: 800-900 MHz

Velocidade de cerca de 1 kbps a 2.4 kbps

Tecnologia 2G

Tecnologia dos anos 1980 e 1990, é uma evolução em relação a primeira geração, principalmente pelo uso de sinais digitais ao invés dos sinais analógicos, não só aumentando a segurança dos dados transmitidos, como aumentando também a sua gama de atuação, abrangendo agora também a transmissão de dados textuais a uma taxa de velocidade consideravelmente maior em relação ao 1G ( 14 – 64 kbps), trabalhando principalmente em duas bandas de frequência : 850 – 1900 MHZ (GSM) e  825 – 849 MHz (CDMA).

Sendo GSM uma sigla para Global System for Mobile Communications, e CDMA uma sigla para Code Division Multiple Access, ambos tecnologias de telecomunicações que criam métodos de acesso para canais em sistemas de comunicação, incorporando assim tecnologias novas, como o serviço de mensagens rápidas (o SMS), roaming de internet, chamada em conferência, além de várias outras novas funcionalidades.

Entre os anos de 2000 e 2003, uma nova evolução baseada na tecnologia 2G foi desenvolvida, conhecida como tecnologia “2.5G”. possui um caráter transitório entre a tecnologia lançada nos anos 90 para a tecnologia 3G que estaria por vir. Nela, a velocidade de transmissão dos dados foi aumentada de forma considerável novamente, indo a um alcance de cerca de 115 a 384 kbps dependendo das novas tecnologias de telecomunicações: o GPRS e EDGE, com uma frequência de uso de 850 a 1900 MHz, apoiando seu novo funcionamento, funcionalidades e velocidade às novas tecnologias de telecomunicações GPRS e EDGE

Tecnologia 3G

Anos  2000, uma evolução em relação a última geração, aumentando novamente o espectro de frequência utilizado, novas melhorias significativas em relação a velocidade e escopo de uso dos dados transmitidos. Três novas tecnologias de telecomunicações foram desenvolvidas para atingir os objetivos propostos: as tecnologias UMTS, CDMA e TD-SCDMA. Um ponto importante em relação à evolução do 3G é o fato de que, apesar de melhorias e novas implementações, ainda existe a compatibilidade com redes 2G, possibilitando uma transição gradativa entre os usuários de diferentes regiões sem uma implementação massiva e obrigatória.

Possui velocidades ente 384 kbps a 1 mbps, utilizando espectros de frequência entre 8Hz e 2.5 GHz.

No 3G, como uma evolução tecnológica, há internet de alta velocidade, melhorando os serviços já existentes, além da adição de novas usabilidades por meio dessa tecnologia, como o uso para entretenimento em jogos ou músicas.

Assim como no exemplo da segunda geração, a terceira geração também possui atualizações de tecnologias intermediárias que fizeram parte da transição entre essas gerações, sendo o “3.5G” uma evolução em relação à velocidade de transmissão de dados, conseguindo transmissões a velocidades de até 14 mbps, apoiado numa nova tecnologia de telecomunicação, a HSDPA.

Tecnologia 4G

Na década seguinte, a criação de novas tecnologias de telecomunicações possibilitou o estabelecimento da quarta geração de telecomunicações, com frequências utilizadas  sendo bastantes variáveis de acordo com a região geográfica, mas seguindo padrões LTE, abreviação para Long Term Evolution, um novo padrão de comunicações que se utiliza das tecnologias de telecomunicações já desenvolvidas, como o GSM, por exemplo.

Novas funcionalidades, como a utilização dos dados para a transmissão em tempo real de televisão em alta definição, serviços de streaming, apoiados por uma velocidade de rede variando de 100 mbps até 1 gbps.

Tecnologia 5G

Ao longo das evoluções entre as gerações de telecomunicações, desde a segunda geração, que inicia o uso de sinais digitais para a transmissão de dados, o que vem acontecendo é uma progressiva evolução em relação a banda de frequência usada, velocidades e uma certa ampliação das usabilidades dos dados, de acordo com os protocolos, tecnologias e velocidades de transmissão de dados, focando principalmente na interação do usuário com os dados, seja por meio de ligações, textos, streaming de músicas, filmes e séries. 

Com desenvolvimento direto de sua tecnologia datando desde o final dos anos 2000, o 5G surge como uma revolução em relação a transmissão de dados e como eles são ligados, tanto por usuários, como por dispositivos entre si, criando redes de transmissão de dados mais independentes da interação final com o usuário e, progressivamente, mais inteligentes

Na tecnologia 5G, as velocidades crescem de forma expressiva, tendo velocidades de transmissão esperadas entre 1 e 10 gbps, com uma gigantesca ampliação do espectro de frequência utilizado, passando cada vez mais a utilizar espectros não ocupados, o que ajudaria a desafogar o congestionado tráfego de dados pelas mesmas frequências utilizadas a décadas. 

Essa utilização de altas frequências demanda um manuseio diferenciado dessas ondas de curta amplitude, por características dessas ondas de atenuação do seu sinal por intempéries, como distúrbios físicos como chuvas, ventos excessivos ou até mesmo barreiras como árvores ou prédios. Para problemas como esse, tecnologias novas estão surgindo, como o beamforming, as small cells e Full Duplex, com as quais, as dificuldades oriundas do uso e transmissão de dados de forma tão rápida, contínua e entre múltiplos dispositivos são contornadas. 

Small Cells são receptores pequenos, capazes de, com baixo uso energético, receber e enviar ondas de alta frequência, na tecnologia 5G cada vez mais utilizados. Essas antenas pequenas já são utilizadas atualmente, para amplificação de sinais locais, ou em regiões mais isoladas, mas seu uso promete ser massificado para que seja possível uma captação satisfatória dos sinais de mais alta frequência.

Técnica de processamento de sinais para um sistema de antenas combinadas, selecionando e direcionado para onde o sinal  vai ser enviado. Por apresentar problemas de atenuação de sinal, dadas as características das ondas de alta frequência, a técnica de beamforming, aliada a small cells tem papel essencial na transmissão segura e sem muitas perdas de dados, onde os sinais a serem enviados, são enviados de forma direta, com precisão e menor interferência possível entre os sinais. Especialmente bom para ambientes densamente populados com grandes entradas e saídas 

O duplex em si é um sistema de comunicação em que a comunicação entre dois interlocutores pode ser feita em ambas as direções. Essa comunicação pode ser dividida entre o half-duplex e o full-duplex, que se diferem pelo fato de que o half duplex não permite a transmissão simultânea de dados em mesma frequência, enquanto que no full duplex isso é possível. Essa capacidade dobrada de recepção e transmissão dos dados tem papel essencial no grande aumento de velocidade proposto pelas redes e dispositivos em 5G.

Impressões finais 

Com tudo o que foi discutido, fica agora mais claro o porquê de a quinta geração de telecomunicação apresenta um futuro tão promissor, justamente por não representar uma simples evolução em relação ao modelo antigo de transmissão de dados sem o uso de cabos,mas sim uma revolução na transmissão, do manuseio e tratamento de dados, apontando para um futuro cada vez menos dependente de grandes estruturas de transmissão de dados, cada vez mais rápida e mais penetrante em regiões mais distantes de grandes centros urbanos.

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