TCC Thiago Arantes Suedan Inatel Rev 3

Tendências em Telecomunicações Thiago Arantes Suedan Resumo— Este documento contextualiza as telecomunicações sob o ponto de vista evolutivo, econômico e tecnológico, apresentando as tendências para os próximos anos, através da prospecção das tecnologias emergentes neste setor. Os desafios tecnológicos inerentes à evolução das telecomunicações serão também descritos. Palavras chave— Evolução, Prospecção, Telecomunicações, Tendências.

I. INTRODUÇÃO As telecomunicações são um segmento da Engenharia Elétrica que trata do projeto, implantação e da manutenção dos sistemas de comunicações, tendo por objetivo principal o atendimento da necessidade da comunicação à distância, havendo troca de informações transportadas através de canais de comunicações (fio, ar ou fibra óptica), na forma de sinais elétricos ou eletromagnéticos. [1] Nos últimos anos, as TICs (Tecnologias da Informação e Comunicação), o conjunto das tecnologias que interferem e medeiam os processos informacionais e comunicativos dos seres humanos, são as responsáveis pela evolução das telecomunicações ao redor do mundo. Elas englobam vários segmentos tecnológicos e áreas do conhecimento, tais como, a eletrônica de consumo, a microeletrônica, as tecnologias de informação ou informática, os sistemas de softwares, os equipamentos e serviços referentes às telecomunicações e as tecnologias audiovisuais como a TV Digital e serviços multimídia. Graças à inovação tecnológica proporcionada pelas empresas em TICs, as telecomunicações passaram por ciclos evolutivos com equipamentos e soluções que, gradativamente, aumentaram a qualidade, a velocidade e os serviços de valor agregado inerentes às comunicações. [2] O papel da convergência tecnológica e da interoperabilidade dos equipamentos em ambientes de múltiplos fornecedores, impactados pela digitalização da informação no atual ciclo evolutivo, merece destaque e serve como base para realizarmos prospecções para os próximos anos no setor das telecomunicações. [5] A tecnologia digital reduziu de uma maneira expressiva o custo de investimentos de implantação, automação e operação da infraestrutura de redes de telecomunicações, permitindo o retorno mais rápido dos investimentos e a entrada de novos atores neste setor. A representação das camadas hierárquicas relativas aos atores envolvidos no ciclo das telecomunicações pode ser encontrada no modelo de Fransman, mostrando que a inovação em telecomunicações é fortemente influenciada pela evolução da informática. [4] Na década passada, a evolução das telecomunicações foi marcada pelo boom da telefonia celular, pelo aumento vertiginoso da demanda de acesso à internet e pela aquisição

de computadores pessoais com serviços e recursos de multimídia. A prospecção para os próximos anos pode ser aplicada num modelo tecnológico, onde as tecnologias estão categorizadas em blocos sobrepostos, cuja combinação proporciona a melhoria ou surgimento de um novo serviço de telecomunicação. [2] As tecnologias emergentes que compõem o modelo tecnológico das telecomunicações estão descritas neste documento, fornecendo um panorama das tendências do setor para os próximos anos. As telecomunicações e a informática estão cada vez mais relacionadas e cada uma tem suas características distintas, ocasionando um desafio grande para os próximos anos no que diz respeito à convergência e padronização de ambas. [4] O futuro das telecomunicações apresenta desafios evolucionais, na medida em que os avanços nas funcionalidades das plataformas de redes e na fabricação de dispositivos cada vez mais simples e intuitivos por detrás de sistemas complexos de telecomunicações, exigirão o desenvolvimento de novas tecnologias de componentes, softwares e redes. II. O SETOR DAS TELECOMUNICAÇÕES A definição das prospecções tecnológicas e das tendências das telecomunicações para os próximos anos está embasada nos modelos econômicos e tecnológicos do setor, fornecendo subsídios para tentarmos predizer como será o seu próximo ciclo evolutivo. A. Evolução Podemos definir 3 importantes ciclos evolutivos ao longo da existência do universo das telecomunicações: 1- A invenção e universalização do telefone 2- A digitalização do sistema de telefonia 3- A convergência total das plataformas de telecomunicações O primeiro ciclo durou aproximadamente 90 anos, iniciandose em 1876 com a criação do telefone, tendo como precedente a invenção do telégrafo em 1837. Este grande ciclo foi marcado por grandes descobertas e invenções e encerrou-se com as primeiras ligações DDD (Discagem Direta à Distância). [4] Um novo ciclo, essencialmente voltado à digitalização dos sistemas de telecomunicações, teve início a partir da década de 60, estendendo-se até o ano 2000. Suas características principais são: a compactação constante do hardware e o aumento crescente do software, acarretando em capacidades cada vez maiores de processamento de informações. O crescimento das redes de comunicação de dados independentes

de voz foi outra característica marcante deste ciclo, desempenhando importante papel o aperfeiçoamento dos computadores, a transmissão de sinais por fibra óptica, os algoritmos para tratamento e compactação de sinais de voz para transmissão em sistemas digitais e a sofisticação do sistemas de comunicação wireless. A Figura 1 ilustra os três principais segmentos das redes de telecomunicações que sofreram os impactos da digitalização (Segmentos analógicos de transmissão, comutação e redes de acesso). [4]

Fig. 2. Arquitetura NGN Fig. 1. Digitalização do sistema de telefonia

A explosão comercial da Internet na década de 90 definiu o protocolo IP como universal para rede de comunicação de dados, baseado no princípio da comutação por pacote. O interesse pela comunicação de voz, vídeo e dados através da Internet despertou maior interesse, uma vez que os custos diminuíram quando comparados com os sistemas tradicionais de comutação por circuito. [4] O terceiro ciclo, a partir do século XXI, pode ser considerado como sendo o ciclo da convergência total das plataformas de telecomunicações, com foco na qualidade, custo, quantidade, segurança, flexibilidade e diversificação dos serviços. As propostas atuais para essa nova arquitetura são referenciadas pela rede IP, através das quais um núcleo comum transporta informações multimídia em modo pacote, servindo de suporte para todos os serviços de telecomunicações. [4] A base tecnológica para a convergência total das redes de telecomunicações é definida pelas plataformas NGN (Next Generation Networks), onde todo o transporte de informações utiliza uma só estrutura de backbone e um só protocolo básico de informações na rede. Durante o processo de convergência, as redes de telefonia fixas e móveis poderão integrar-se à nova arquitetura através dos gateways de tronco, de linha e de sinalização. A Figura 2 ilustra exemplos de conexões, elementos de rede e protocolos projetados para a plataforma NGN [4].

Este terceiro ciclo tem como desafios a própria convergência tecnológica dos serviços (voz, dados e multimídia) juntamente com a interoperabilidade entre equipamentos, redes e aplicações de software. Uma prospecção para o fim do terceiro ciclo, tendo como base os ciclos anteriores, seria para o ano de 2018, onde a curva de crescimento estaria com a menor derivada, conforme ilustra a Figura 3[4].

Fig. 3. Ciclos evolutivos das telecomunicações

A virada da curva de crescimento dos ciclos (ponto de maior derivada) está relacionada com os seguintes fatores:  Tempo necessário para a maturação da nova tecnologia  Redução dos preços do hardware e software envolvidos  Busca da competitividade e novos serviços  Retorno financeiro com investimentos da atual tecnologia  Inversão dos custos de manutenção. [4] B. Modelo Econômico O modelo econômico das telecomunicações sofreu uma mudança considerável após o início do ciclo da digitalização, uma vez que os custos dos investimentos de implantação, automação e infra-estrutura de redes diminuíram consideravelmente, permitindo a entrada de novos atores no setor. [2] Em 2001, Fransman apresentou um modelo de camadas hierárquicas para explicar as relações dinâmicas entre os respectivos novos atores envolvidos no setor das telecomunicações, introduzindo uma nova dinâmica do processo de inovação das telecomunicações e uma nova organização setorial.

O modelo descreve esquematicamente a cadeia de valor com seis camadas hierárquicas, em vigor no setor de telecomunicações atualmente. Tais camadas abrangem desde os equipamentos e sistemas de infraestrutura de redes até os serviços oferecidos aos clientes e usuários. Para Fransman, a Internet foi o principal vetor de mudança da indústria de telecomunicações pelo fato dela ter estabelecido e difundido a tecnologia de comutação por pacotes e as redes IP, constituindo-se numa técnica superior para transmissão de dados e voz, quando comparadas às tecnologias de comutação por circuito. [4] A Tabela 1 [3] apresenta as seis camadas de Fransman, associando-as aos seus respectivos exemplos de empresas. É possível fazer uma leitura da tabela onde as camadas I e II estão associadas a 100% do setor das telecomunicações antes da digitalização, sendo que o protocolo IP propiciou uma plataforma de suporte aos novos serviços, conectando a Camada de Rede (II) à Camada de Conectividade (III). A competição, devido aos padrões abertos difundidos pela Internet, criou uma independência entre as operadoras e os fabricantes, promovendo uma redução dos custos dos produtos e serviços das camadas I e II. Além das camadas I e II, presentes no modelo que caracterizava o setor de telecomunicações anteriormente (fornecedores, operadoras e consumidores), são apresentadas entre as camadas das operadoras e dos consumidores, as camadas de serviços para conectividade (provedores de acesso), de serviços relacionados à navegação (que permitem a utilização da internet) e de aplicações (realizam a criação e empacotamento do conteúdo ou da informação). [4]

específica para a rede)

Alcatel

tarifação, aparelhos telefônicos, roteadores, servidores, equipamentos de transmissão, roteadores

C. Modelo Tecnológico De acordo com o modelo de camadas de Fransman, as tecnologias relevantes para atender as novas necessidades do setor das telecomunicações podem ser agrupadas em blocos, de acordo com a Figura 4. Sobre o bloco das tecnologias básicas (componentes e software), estão relacionados blocos de outras tecnologias, que proporcionam, em sua combinação, um benefício de um serviço de telecomunicação ou de uma aplicação de TIC envolvendo telecomunicação[2].

TABELA I O MODELO DE CAMADAS DE FRANSMAN CAMADA VI

V

IV

III

II

I

ATIVIDADE Consumidores Aplicação e Empacotamento de Conteúdo (informação processada)

EMPRESAS Bloomberg, Reuters, MSN, UOL, AOL Time Warner

Navegação e Google, Middleware Yahoo, (disponibilização Explorer, de informação) Netscape Conectividade UOL, AOL, (provedor de ISPs e IAPs conexão ou de acesso) Interface TCP/IP Rede para AT&T, BT, circulação de dados NTT, digitais Telefonica, France Telecom, WorldCom

Equipamentos e softwares (fornecedores de tecnologia

Ericsson, Siemens, NEC, Nokia, Lucent, Cisco,

PRODUTOS Serviços de informação online, serviços de Broadcasting, serviços de difusão, web design Browsers, portal de busca, páginas amarelas E-mail, voz sobre IP, acesso à internet, servidor web Rede de fibra óptica, acesso rádio, acesso ADSL, Ethernet, RDSI, ATM, voz, imagem, informação Centrais de comutação, software e sistemas de

Fig. 4. Blocos Tecnológicos em Telecomunicações

Os blocos que compõem o modelo tecnológico das Telecomunicações & TICs, estão definidos a seguir:[2]  Tecnologias Básicas: Tecnologias relacionadas às áreas de componentes físicos (microeletrônica e fotônica) e às ferramentas e plataformas de software básico, empregadas na construção de sistemas voltados para aplicações de telecomunicações.  Acesso sem fio: Tecnologias que aprovisionam a conexão sem fio dos usuários à rede de telecomunicações.  Acesso com fio: Tecnologias que aprovisionam a conexão com fio dos usuários à rede de telecomunicações.  LAN/Home Networking PANs: Tecnologias destinadas ao aprovisionamento da conexão do usuário em redes (locais, domésticas e pessoais).  Transporte: Tecnologias que aprovisionam o transporte da informação nas redes de telecomunicações  IP conectividade: Tecnologias que aprovisionam conectividade na rede através do protocolo IP.

 Plataformas de serviços: Tecnologias para plataformas de aprovisionamento de serviços interativos de voz, dados e multimídia em redes de telecomunicações.  Aplicações: Bloco no topo do agrupamento, por conter tecnologias para prover interface personalizada com o usuário para a troca de informações (dados, voz e multimídia) em telecomunicações.  Terminais: Tecnologias de equipamentos ou dispositivos que o usuário utiliza para receber, enviar e processar as informações da rede de telecomunicações.  Segurança: Tecnologias que asseguram a identificação, autenticação, integridade e sigilo das informações manipuladas pelos usuários em telecomunicações. III. PROSPECÇÕES E TENDÊNCIAS EM TELECOMUNICAÇÕES As prospecções tecnológicas baseadas nas tecnologias vigentes e nas emergentes indicam as tendências em telecomunicações. A seguir são prospectadas tecnologias de telecomunicações, agrupadas de acordo com o modelo tecnológico descrito na seção II, cujo impacto será relevante nos próximos anos. A. Acesso sem fio Os sistemas sem fio permitem a comunicação entre dispositivos sem conexões físicas, tendo o ar como principal meio de propagação. Representa as telecomunicações na forma de ondas eletromagnéticas, sendo que a maior parte dos produtos sem fio utiliza a comunicação por ondas de rádio freqüência (RF). A evolução neste tipo de tecnologia dá-se, por exemplo, através do desenvolvimento de novas técnicas de modulação e de diversidades, visando aumentar a capacidade, qualidade e robustez do sistema perante as adversidades oferecidas pelo meio nesse tipo de comunicação. [7] Wi-Fi (next generation) A nova geração da tecnologia Wi-Fi (Wireless Fidelity) baseada no padrão IEEE 802.11n proverá taxas superiores a 100Mbps operando na faixa de 5GHz. [2] Novos padrões serão desenvolvidos nos próximos anos, visando o aumento da taxa através de melhorias no sistema de diversidade e modulação. Atualmente a presença de redes de banda larga Wi-Fi é marginal quando comparada às tecnologias de banda larga que utilizam acesso com fio, porém projeta-se um maior aumento do Wi-Fi no consumo residencial e na instalação de hot spots em ambientes públicos, utilizando-se do serviço de acesso banda larga de alta velocidade implementado em tais localidades. Cada vez mais os novos dispositivos virão equipados com circuitos integrados que abrangem todos os padrões de Wi-Fi existentes. [6] Mobile Wi-Fi Tecnologia destinada a implementar o acesso móvel em banda larga sem fio, definido como MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) e baseado no padrão IEEE 802.20 com o objetivo de especificar uma interface aérea

eficiente de transmissão de pacotes para otimizar o transporte dos serviços IP, provendo interoperabilidade aos sistemas móveis de banda larga. Usuários com mobilidade em velocidades de até 250 km/h serão suportados pela tecnologia, com taxas de transmissão de até 1Mbps. [6] Wi-Max A tecnologia de banda larga Wi-Max (World Interoperability for Microwave Access) é voltada para a implementação de redes metropolitanas, disponibilizando acesso IP e serviços de Internet. Será um complemento aos serviços existentes e futuros de banda larga, cabeado ou sem fio (por exemplo, Wi-Fi), assegurando melhor cobertura e maior capacidade ao consumidor. Baseada no padrão IEEE 802.16, a tecnologia Wi-Max tem como evolução os padrões 802.16 a (transmissão em bandas de 2 a 11GHz) e 802.16c (transmissão em bandas de 10 a 66 GHz). [2] As taxas de transmissão evoluirão para valores de 72Mbps em áreas de cobertura de até 50Km de distância. A evolução desta tecnologia será baseada no padrão IEEE 802.16m , também chamada de Mobile Wi-Max, prevendo-se atingir taxas de pico de 1 Gbit/s para usuários parados e de 100 Mbit/s para usuários em movimento. [7] Redes ad hoc As redes ad hoc se caracterizam pela ausência de uma infra-estrutura de conectividade entre os nós da rede. Sua topologia é geralmente em malha onde os nós são distribuídos de forma irregular, configurando-se dinamicamente com a ativação e desativação dos pontos de acesso. As redes ad hoc poderão ser implementadas para o uso residencial, para substituir as redes de telecomunicações sem infraestrutura instalada e no sensoriamento/controle de ambientes industriais e comerciais. [2] Rede móvel 3G São tecnologias de redes celulares de terceira geração com taxas de transmissão de dados de 256 kbps à 100 Mbps, cujas tecnologias associadas são as seguintes: CDMA EVDO (Code Divison Multiple Access Evolution-Data Optimized), WCDMA (Wideband CDMA), HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access), HSPA (High-Speed Packet Access) , HSPA+ e LTE (Long Term Evolution) . Correspondem às evoluções do padrão americano CDMA 2000 e do europeu GSM/UMTS (Global System for Mobile Communication/Universal Mobile Telecommunications System). A contribuição da tecnologia 3G para os próximos anos deve ser cada vez menor, sendo substituída gradativamente pelas tecnologias de quarta geração. [5] Rede móvel 4G São tecnologias de redes celulares de quarta geração, resultantes da evolução da tecnologia de redes móveis 3G,

com velocidades de transmissão capazes de substituir bandas largas com fio existentes hoje. Sua configuração será toda baseada em comutação por pacotes, seguindo a tendência evolucional do IP. [8] Como exemplo pode-se citar a release 10 da tecnologia LTE, denominada de LTE-A (LTE Advanced ou LTE Evolution), com taxas que deverão atingir 1Gbps no downlink e 500Mbps no uplink. A Figura 5 apresenta um gráfico evolucional das tecnologias móveis, com a tendência para o LTE Evolution [9].

A grande vantagem desta tecnologia é possibilitar ao dispositivo conectar-se em diferentes redes sem fio (de diferentes freqüências de transmissão e de modulação) reconfigurando-se dinamicamente via software. Uma difusão mais ampla desta tecnologia deverá ocorrer nos próximos 5 anos, com o aumento da portabilidade dos dispositivos. [9] MVNO (Mobile Virtual Network Operator) A sigla MVNO refere-se não ao desenvolvimento de uma tecnologia em si, mas ao novo grupo de empresas no setor das telecomunicações, que pretende ganhar força nos próximos anos no mercado de telefonia móvel celular. MVNO são empresas prestadoras de serviços móveis celulares virtuais, ou seja, utilizam-se da estrutura préexistente de redes pertencentes a operadoras tradicionais, para prover o serviço de telecomunicações que comercializam. Desta forma, estas empresas, já difundidas em países do primeiro mundo, poderão ofertar seus serviços de forma diferenciada no mercado, angariando clientes específicos e atuando como se fosse uma operadora móvel, mesmo sem possuir infraestrutura própria para tal. [15]

Fig. 5. Evolução das tecnologias móveis

Mobile IP O Mobile IP (MIP) é uma tecnologia desenvolvida para permitir que usuários de dispositivos móveis mudem de uma rede para outra (inclusive com diferentes tecnologias, por exemplo, de Wi-Fi para HSPA) mantendo um IP permanente e sem interrupção das conexões ou seções estabelecidas, tendo desta forma um importante papel na evolução da integração das redes sem fio. Outra funcionalidade desta tecnologia será o suporte do roteamento móvel dos aplicativos nas redes de telecomunicações. [2] Antenas Inteligentes As antenas inteligentes, também conhecidas como antenas de arranjos adaptativos, são arranjos de antenas com algoritmos inteligentes de processamento de sinais utilizados para identificar a assinatura do sinal no espaço, combinando processadores que otimizam a comunicação com o usuário e minimizando a interferência dos outros. [9] Elas adaptam seu diagrama de radiação às variações do canal de propagação de rádio freqüência, sendo componentes essenciais no futuro da infraestrutura das comunicações sem fio, tanto na rede de acesso quanto nos dispositivos móveis. Nos próximos 10 anos a difusão da tecnologia de antenas inteligentes será ampla no mercado, com sua evolução para um grau mais avançado de inteligência de forma a diminuir ainda mais as interferências do meio sem fio e aumentar a taxa de transmissão de dados dos dispositivos. [2] Software Defined Radio A tecnologia Software Defined Radio (SDR) é um sistema de comunicação de rádio onde vários componentes existentes no rádio (mixers, filtros, moduladores, etc), são implementados por meio de software. [2]

B. Acesso com fio As tecnologias com fio são as responsáveis por delimitar a capacidade máxima de transmissão de dados de um sistema de telecomunicações. Logo, a evolução da capacidade de tais redes dependerá muito do aumento da banda passante oferecida aos usuários nas redes de acesso. Existem prospecções sobre a implantação em larga escala de tecnologias de redes com fio (fibra óptica e xDSL – x Digital Subscriber Line) até os usuários finais localizados não somente nas áreas urbanas, viabilizando assim a utilização de banda larga fixa com taxas de 100 Mbps pela maior parte dos consumidores. [2] Ethernet in the first mile A tecnologia Ethernet in the first mile (EFM) é baseada no padrão IEEE 802.3Ah que procura a viabilidade da implantação da tecnologia Ethernet na rede pública de telecomunicações, sendo utilizada em redes de fibra óptica passiva e automatizada, além da infraestrutura baseada em cobre. Esta tecnologia deverá suportar os serviços denominados de triple-play, incluindo telefonia, vídeos e dados (acesso à Internet) e tem uma boa perspectiva de implantação, pois reduz os custos operacionais de manutenção e investimento da rede de telecomunicações. [2]

IP-DSLAM (Internet Protocol Digital Subscriber Line Access Multiplexer) A tecnologia IP-DSLAM é uma evolução da tecnologia DSLAM, trabalhando diretamente com o protocolo IP em redes de acesso para prestação de serviços de banda larga. A vantagem da tecnologia IP-DSLAM sobre a tecnologia tradicional ATM DSLAM (Asynchronous Transfer Mode

DSLAM) se baseia na diminuição do custo de implementação e manutenção, no aumento das funcionalidades e na maior simplicidade de gerenciamento. Existe uma tendência de difusão ampla da utilização do IP DSLAM no acesso residencial e corporativo, com serviços de triple play. [2] BPC - Broadband Power Line Communication Esta tecnologia permite a comunicação de dados através da infra-estrutura da rede elétrica de baixa, média e alta tensão, com taxas máximas diferenciadas de 14 Mbps (baixa tensão) e de 200 Mbps (média e alta tensão). Para o aumento da taxa de transmissão de dados em maiores distâncias, a tecnologia BPC empregará técnicas de modulação mais poderosas, como a OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). A tecnologia BPC deverá se difundir em locais onde não existe outra infraestrutura com fio disponível e será favorecida pela oferta de serviços de banda larga no acesso. Com a tendência de implementação cada vez maior da fibra óptica na rede de acesso, a implantação da BPC deve perder força. [2] Packet Cable Multimedia A tecnologia Packet Cable Multimedia baseia-se em especificações da interface de serviço de dados sobre cabos (DOCSIS – Data Over Cable Service Interface Specification), provendo serviços multimídia (padrão IP/Gigabit Ethernet) com altas velocidades e QoS (Quality of Service) em tempo real nas redes híbridas (fibra óptica e coaxial), como por exemplo, as redes de operadoras de TV a cabo. Alguns serviços que poderão ser oferecidos por essa tecnologia: Telefonia IP, vídeo-conferência, jogos interativos e outros serviços de dados em tempo real. [9] FSO (Free Space Optical Communication) A FSO é uma tecnologia óptica de baixo custo e fácil implementação que utiliza a propagação da luz no espaço livre (ar, vácuo, espaço sideral) para transmitir dados em sistemas de telecomunicações, necessitando de uma visada direta através de dispositivos lasers ou leds de alta intensidade operando na freqüência de infra-vermelho. [1] A distância e taxas alcançadas pela FSO podem variar de acordo com o espaço livre utilizado. Em áreas metropolitanas pode alcançar até 1 km com taxas de 1 Gbps. [9] A evolução deste sistema se torna mais concreta em ambientes com restrições de instalação de outras infraestruturas de acesso ou na interligação de redes LAN ou redes metropolitanas. [11] VDSL (Very high bit rate DSL) A tecnologia VDSL suporta taxas maiores de transmissão em relação às tecnologias convencionais de redes digitais para assinantes xDSL, atingindo taxas de 52 Mbps (downstream) e 16 Mbps (upstream) em distâncias de 300 metros. Conforme se aumenta a distância, diminui-se a taxa de transmissão. [2]

As taxas relativamente altas motivam a difusão desta tecnologia para disponibilização de serviços multimídia como vídeo sob demanda, TV paga e vídeo conferência. A tecnologia VDSL2 é a evolução da VDSL e será baseada no sistema DMT (Discrete Multitone) do padrão ADSL para a modulação digital. Um dos aspectos mais importantes do VDSL2 é a adoção da Ethernet como uma tecnologia de multiplexação na primeira milha (acesso), eliminando assim o ATM na primeira milha e simplificando a arquitetura da rede de acesso. [12] C. LAN/Home networks/PAN Com a evolução dos dispositivos pessoais (Desktops, Notebooks, Netbooks, Tablets, Smartphones) e de aparelhos domésticos e pessoais (Eletrodomésticos, TVs, Music Players, Filmadoras, Sensores Diversos), torna-se cada vez mais importante a comunicação entre eles através de tecnologias de redes locais (LAN) ou pessoais (PAN). Zigbee A tecnologia Zigbee consiste num protocolo projetado para permitir a comunicação sem fio confiável com baixo consumo de energia, baixas taxas de transmissão, baixo custo de implementação nos terminais, pequeno alcance (10 a 100 metros), destinado a aplicações de monitoramento, segurança e controle. Baseado nos padrões IEEE 802.15.4 e IEEE 802.15.4b, essa tecnologia pode funcionar com diversas topologias de rede, podendo ser aplicada em redes pessoais sem fio WPAN (Wireless Personal Area Network), conectando até 250 terminais numa mesma rede a taxas de até 250 kbps. A evolução desta tecnologia é denominada de Zigbee Pro cujo principal característica está no aumento do alcance entre os dispositivos em até 1500 metros. [10] Bluetooth O Bluetooth é uma tecnologia padronizada pelo IEEE 802.15 como uma WPAN, utilizada para conexão sem fio a curta distância entre dispositivos, tais como celulares, fones de ouvido, headsets, microfones, computadores, teclados e outros. Esta tecnologia opera na faixa de freqüência de 2,4 a 2,483 GHz (que não necessita de autorização para ser utilizada) e adotou o espalhamento espectral por salto de freqüência de modo a garantir uma comunicação robusta numa faixa de freqüência compartilhada com outras aplicações (WiFi e ISM – Industrial, Científica e Médica). O sucesso da implantação do Bluetooth depende de sua adoção em larga escala, reduzindo desta forma o custo de seu chipset integrado ao dispositivo portátil. Nos últimos anos temos presenciado a utilização de tal tecnologia em um número cada vez maior de dispositivos, tais como os celulares smartphones, notebooks, tablets e com presença crescente nos demais produtos domésticos como os pertencentes à linha branca (fogões, geladeira, lavadoras e outros). [17]

Home Networking Esta tecnologia, também chamada de Home Area Networking (HAN) é uma rede local residencial, aplicada na comunicação via protocolo IP entre dispositivos digitais domésticos (computadores pessoais e seus periféricos, TV, DVD e demais aparelhos domésticos), utilizando a infraestrutura existente de banda larga instalada na residência (fibra óptica, TV digital, rede elétrica, rede móvel e outras). A rede de acesso será única, através de um set-top-box com um decodificador e a tecnologia propiciará a conexão e integração de múltiplos dispositivos de computação, controle, monitoração e comunicação, utilizando a padronização IEEE 802.11 (WiFi) para o acesso sem fio e o cabo coaxial ou rede elétrica (via Power Line Communication) para o acesso com fio. [8] A difusão desta tecnologia, com residências totalmente interconectadas, aumentará significativamente nos próximos anos. [2] UWB (Ultra Wide Band Wireless Devices) A tecnologia UWB oferece uma solução para aumento significativo da taxa de comunicação (de 100 a 500 Mbps) entre dispositivos em ambiente indoor, pelo fato de utilizar uma largura de banda de, no mínimo, 500 MHz. [7] O desempenho desta tecnologia é melhor que tecnologias wireless como Wi-Fi e Bluetooth, no que diz respeito ao consumo de energia e taxas de transmissão de dados, porém com alcance mais baixo conforme indica a Figura 6 [10]. A tendência é de difusão desta tecnologia nas redes pessoais PAN e WPAN, com possibilidade de dispositivos UWB atuarem como gateways à rede.

Fig. 6. Relação “Alcance x Taxa” entre as tecnologias wireless

D. Transporte (backbone) As tecnologias de transporte apresentam um papel de extrema importância na evolução das redes de telecomunicações, uma vez que fazem o papel da interconexão das redes em pequenas e grandes distâncias, sendo necessário cada vez mais o desenvolvimento de tecnologias que permitam o aumento significativo da taxa de transmissão para suportar a demanda crescente de serviços e aplicações dos usuários finais.

Metro Ethernet A Metro Ethernet é uma tecnologia de rede de computador que abrange redes metropolitanas (MAN) sendo baseada no padrão Ethernet, cujo custo da interface é menor com eficiência maior que interfaces SONET/SDH (Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy) ou PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) de mesma largura banda. [2] A tecnologia possui uma hierarquia composta pelo núcleo da rede, distribuição e acesso. Esta tecnologia comporta um provedor de serviços conectado a equipamentos de redes locais com interfaces padrões que operam com taxas de 10 e 100 Mbps ou de 1 e 100 Gbps, de acordo com o serviço prestado. [12] Várias outras vantagens, tais como a implementação rápida, operação e manutenção simples e escalabilidade para o aprovisionamento de banda passante e serviços IP, fazem com que a Metro Ethernet tenha uma perspectiva de difusão muito grande nos próximos anos. [12] Optical Switching A tecnologia Optical Switching realiza a comutação seletiva inteiramente no domínio óptico de sinais advindos de fibras ópticas ou de circuitos ópticos integrados (IOCs). Uma vantagem desta tecnologia é a diminuição do custo de investimento de uma rede óptica pelo fato de não haver mais a necessidade de adquirir equipamentos que fazem a conversão óptico-elétrica e vice versa. [11] Com o aumento da implementação de redes com fibra óptica, a tendência é de uma maior difusão de dispositivos de comutação óptica, inclusive com o desenvolvimento de tecnologias que realizam a comutação óptica por pacote e por rajadas de pacotes (Optical Packet Switching e Optical Burst Switching, respectivamente). [2] IPoWDM (IP over Wavelenght Division Multiplexing) A IPoWDM é uma tecnologia de arquitetura de rede utilizada em redes de telecomunicações para integrar os roteadores e switches nas redes de transporte ópticos (OTN – Optical Transport Networks) através da técnica de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). A implementação da tecnologia IPoWDM, cuja principal característica consiste na eliminação de protocolos intermediários, ocorre principalmente nas redes tronco e metropolitana visando a difusão de serviços de dados em banda larga. [11] Outra tecnologia que será beneficiada com o transporte de pacotes IP sobre a camada óptica será a DWDM (Dense Wavelenght Division Multiplexing). [7] GMPLS (Generalized Multi-protocol Label Switching) O GMPLS é uma tecnologia de protocolo IP desenvolvida para automatizar o aprovisionamento dos recursos da rede e prover o controle da qualidade de serviço fim-a-fim, para utilização em backbone de serviço de dados com banda larga. [12]

Tal tecnologia amplia as funcionalidades do protocolo MPLS (Multi-protocol label switching), em vigor nas redes de telecomunicações. O plano de controle do GMPLS, além de simplificar a operação e a gerência da rede de telecomunicações, automatizará o aprovisionamento e a administração dos recursos de rede, provendo também a garantia do QoS. [2] ASON (Automatic Switched Optical Network) É uma rede que possui tecnologia de comutação óptica automática, responsável por prover o gerenciamento e a operação de redes DWDM. Ela será implementada principalmente na rede tronco, para difusão em banda larga em redes locais e corporativas, possibilitando a conexão de rotas e a transmissão de canais ópticos, estabelecidos pelos protocolos de sinalização. [2] Sua arquitetura lógica é dividida em três planos, conforme exibido na Figura 7[11]: Transporte (que opera e comanda os comutadores ópticos e os enlaces de fibra óptica), Controle (responsável pela sinalização com os comandos dos comutadores ópticos e dos enlaces das fibras) e Gerenciamento da Rede. A rede ASON torna-se uma forte tendência para atender as necessidades das redes de pacotes, com novos serviços e permitindo reconfigurações e restaurações de conexões ópticas.

Fig.7. Arquitetura lógica da rede ASON

E. IP conectividade As tecnologias convergentes que oferecem conectividade na rede de telecomunicações através da implementação do protocolo IP estão cada vez mais presentes, tendo como características principais a redução de custos e a maior eficiência. IPTV A tecnologia de vídeo do IPTV (TV sobre IP) consiste na transmissão do sinal de vídeo, em tempo real ou sob demanda, por meio da utilização do protocolo IP. O transporte do sinal IPTV na rede IP pode utilizar os protocolos TCP, UDP e RTP, que integram a arquitetura IPTV. A transmissão de TV pode ser realizada em Multicast (ponto-multiponto) ou Unicast (ponto-a-ponto). [2]

Equipamentos como Switch Ethernet, roteadores IP ou concentradores ADSL administram a distribuição do conteúdo através da rede até próximo aos usuários. O sinal de vídeo armazenado no servidor, codificado no padrão MPEG2 e encapsulado em pacotes IP, pode ser enviado via formato analógico ou digital pelo distribuidor de vídeo (Headend). No Headend o vídeo é codificado e processado, para depois ser entregue ao backbone IP, no qual todo o sinal é encapsulado por meio do protocolo IP e distribuído aos usuários. [12] Os usuários, por sua vez, dispõem de um set-top-box (dispositivo de formatação e seleção do sinal exibido no aparelho de TV) que decodificam o sinal MPEG recebido. Esta tecnologia permite a interatividade do usuário com o provedor de serviços e o distribuidor de vídeo, conforme ilustrado na Figura 8. [12]

Fig. 8. Componentes de uma rede IPTV

VoIP (Voice over IP) VoIP é uma família de tecnologias, metodologias, protocolos de comunicação e técnicas de transmissão que realizam a entrega de comunicações de voz e sessões multimídia através da redes IP, como por exemplo a Internet. Uma tendência de implementação da tecnologia VoIP é a implementação do protocolo SIP (Session Initiation Protocol) que contribuirá para uma maior difusão dos serviços de voz, vídeo e para as soluções integradas de ambos. O protocolo SIP habilita a infraestrutura instalada nas redes de telecomunicações para o provimento de serviços baseados no protocolo IP, incluindo serviços de mensagens instantânea, multimídia com mobilidade (entre usuários de diferentes terminais e redes), conferência e serviços de voz em redes virtuais corporativas ou VPN (Virtual Private Networks). [2] A H.323 é uma recomendação criada pela ITU (International Telecommunications Union) para o estabelecimento, controle e término das chamadas entre dois ou mais usuários. Ela especifica os protocolos de sinalização e controle das ligações e atualmente tem sido menos utilizada nos sistemas VoIP. [18] A recomendação H.323 e o SIP têm em comum a possibilidade de chamada entre dois ou vários participantes, com terminais independentes de serem computadores ou telefones. Ambos também negociam parâmetros, têm recursos de segurança e utilizam o protocolo RTP para transportar o fluxo de dados. [2] A recomendação H.323 é típica da indústria de telefonia tradicional, com a definição de protocolos específicos, possuindo, desta forma, dificuldade para se adaptar em aplicações futuras. [18] Por outro lado o SIP é típico da Internet, por ser um protocolo que inter-opera bem com os outros protocolos da

rede mundial e por isso possui maior flexibilidade e adaptação a novas aplicações, sendo então uma tendência para a implementação do VoIP. [18] Os telefones IP (IP Phones) são exemplos de dispositivos e equipamentos de telefonia ou de emulação de voz via software, que são baseados na tecnologia VoIP e SIP. [2] NGN (Next Generation Networks) NGN é uma rede de dados convergente que contempla importantes evoluções nas arquiteturas das redes de telecomunicações a serem implementadas nos próximos 5 anos. A rede NGN transporta todas as informações e serviços (voz, dados e todos os tipos de mídia), encapsulando-os em pacotes baseados no protocolo IP. Com a evolução das redes de transporte e acesso que possibilitam taxas cada vez maiores de tráfego de dados, a possibilidade de serviços convergentes em uma rede se torna cada vez mais real, podendo oferecer ao usuário uma conexão para Internet, sinal para TV Digital, voz e vídeo-conferência, com a possibilidade de utilização de tecnologias de comunicação sem fio como Wi-Fi e Wi-Max. [9] IPv6 É a versão 6 da tecnologia de protocolo IP, considerado como sendo o protocolo de próxima geração desenvolvido para substituir a versão 4 (IPv4), que está ultrapassada devido a falta de endereços de conexão com a Internet. Outra vantagem do IPv6 seria a auto configuração de roteamento e de rede, através de sua arquitetura mais flexível e cabeçalho maior, provendo suporte dinâmico na garantia da qualidade de serviço. [2] Na opinião deste autor, nos próximos anos o IPv6 vai substituir gradualmente o IPv4, havendo uma co-existência entre as duas versões (analogamente às substituições graduais das novas tecnologias celulares, como a substituição da tecnologia de acesso analógico AMPS pela tecnologia de acesso digital CDMA), visando atender a demanda dos serviços de dados e telefonia das redes NGN. Fabricantes de dispositivos móveis e fixos já estão produzindo terminais com o IPv6 implementado, visando atender esta nova versão do protocolo IP. [13] F. Plataformas de serviços Com a evolução e a conseqüente tendência de convergência das redes de telecomunicações, as plataformas de serviços desempenham papel importante, pois fornecem a solução para aprovisionar e gerenciar serviços interativos de voz, dados e multimídia. Reconhecimento de voz As tecnologias de reconhecimento de voz estão relacionadas com softwares instalados em dispositivos que realizam interface de comunicação com pessoas, através da amostragem, processamento e reconhecimento da voz humana. Tais tecnologias têm como objetivo melhorar a interface homem-máquina, através da acessibilidade de pessoas com necessidades especiais, da autenticação, validação e

consistência de serviços de pagamento, de acesso com segurança a sites e aplicações restritas, entre outros. [5] Alguns desafios destes tipos de tecnologias na implementação multimídia das aplicações são relativos à eliminação do ruído sonoro do ambiente para melhor identificação da voz, à definição do vocabulário a ser utilizado (considerando os sotaques e timbres diferentes de voz) e os aspectos semânticos da fala). [2] M2M (Machine to Machine) A sigla M2M é definida como a tecnologia de transferência e utilização para monitoramento, medição e controle de dados provindos de múltiplas equipamentos e terminais remotos, distribuídos dentro de uma área geográfica. [2] Esta tecnologia pode ser segmentada em Machine-toMachine, Mobile-to-Machine e Machine-to-Mobile Communications, facilitando a comunicação entre as máquinas, pessoas e produtos, cujas etapas de comunicação de dados são ilustradas pela Figura 9 [14]. Como exemplos de aplicações, pode-se citar a telemetria (monitoramento, medição e controle), rastreamento, autorização de status e pagamento de operações financeiras. O M2M será uma das grandes revoluções das comunicações, uma vez que o mercado potencial para este tipo de tecnologia é muito grande, haja vista a quantidade de equipamentos e terminais que existem atualmente e que não possuem mecanismo algum para enviar, receber e processar informações.

Fig. 9. Componentes de uma Solução M2M

TV digital interativa A TV digital interativa consiste em tecnologias de software responsáveis pelo desenvolvimento do middleware da TV digital de radiodifusão, com a finalidade de disponibilizar serviços interativos. [5] Estas tecnologias propiciarão a difusão dos serviços prestados pelas empresas operadoras de telecomunicações que serão responsáveis pelo canal de interatividade (ou retorno) em conjunto com o conteúdo audiovisual fornecido pela plataforma da TV digital. O canal de retorno poderá ser implementado por operadoras de telecomunicações fixas (na banda de VHF ou UHF) ou móveis, sendo que nesta última o desafio maior será o de

utilizar dispositivos móveis com receptores de TV digital de baixo custo e consumo. [12] G. Terminais e dispositivos de comunicação Os terminais e dispositivos de comunicação correspondem a interface na ponta dos sistemas de telecomunicações, próximos ao usuário e que processam as informações advindas de tal sistema de acordo com os requisitos de entrada e saída do usuário. A tendência de crescimento dos dispositivos é grande nos próximos anos, impulsionada pela demanda cada vez maior do usuário final e pela forte concorrência entre seus numerosos fabricantes. RFID (Radio-Frequency Identification) RFID é uma tecnologia sem fio destinada a coleta (identificação e captura) automática de dados sem contato físico entre os dispositivos, composta por dois componentes (leitores e tags), que são respectivamente para ler e ser lidos. Normalmente o objeto lido é um micro-chip conectado a uma antena capaz de se comunicar com os leitores, sendo este conjunto conhecido como tag. O leitor envia e recebe sinais de rádio da tag, através de antenas incorporadas na mesma, conforme ilustrado na Figura 10 [16]. As aplicações dos dispositivos RFID possibilitam efetuar pagamentos ou realizar gerenciamento de arquivos de dados pessoais. A próxima geração de RFIDs deverá conter tags passivas (sem fonte de alimentação elétrica) de baixo custo e com dimensões reduzidas, para viabilizar aplicações em larga escala. [5] Nos próximos anos, prospecta-se uma difusão ampla de produtos com leitores RFID embutidos, como os dispositivos móveis celulares, periféricos e itens pessoais, sendo que o acesso à informação, em muitos casos, será mediado por tags embutidas em muitos produtos, utensílios e até mesmo no corpo humano para identificação. [2]

Fig. 10. Topologia de um sistema RFID

Smartphones Os smartphones, ou telefones inteligentes, são dispositivos celulares compactos e portáteis que integram serviços das comunicações móveis, tais como dados, voz e multimídia, possuindo as funcionalidades de um computador pessoal com processador mais rápido que os dispositivos celulares convencionais. A evolução dos smartphones consiste na capacidade dos fabricantes em produzir dispositivos com vida útil mais longa

da bateria, com display maior e de melhor resolução, mais leves e finos, com processadores mais rápidos capazes de processarem programas de desktops, funcionalidades multimídia e de comunicação sem fio. Seguindo este traço evolutivo, um tipo de dispositivo que surge como promessa de grande crescimento é o Tablet, um terminal maior que um smartphone e menor que um netbook, com funções de ambos, sendo mais leve e fino. [5] H. Segurança As tecnologias de segurança têm ganhado um papel muito importante com a evolução das telecomunicações, na medida em que o volume e a utilização das informações transitadas por toda a rede tende a aumentar exponencialmente, cresce também a probabilidade de intervenção não autorizada para extrair e corromper os respectivos dados. Segurança de rede São as tecnologias que se caracterizam pela segurança na comunicação através da identificação, autenticação e integridade, assegurando confidencialidade entre as partes que estão envolvidas na comunicação. As tecnologias de segurança de rede proporcionarão a difusão de serviços de comércio eletrônico, transações bancárias através de dispositivos fixos e móveis e todos os serviços da rede IP. [5] Pesquisas nesta área enfatizam a implementação de mecanismos de detecção inteligentes, para tratar invasores desconhecidos e correlacionar outros eventos para que haja a prevenção de ataques mais sofisticados, como, por exemplo, os firewalls, os sistemas de detecção de intrusão IDS (Intrusion Detection System) e os sistemas de prevenção de intrusão IPS (Intrusion Prevention System). [9] Uma tecnologia de destaque seria o firewall distribuído que emprega sistemas IDS e IPS para o bloqueio de um tráfego intruso, quando existe a tentativa de invasão num determinado segmento de rede. [2] Criptografia quântica A criptografia quântica é uma tecnologia de criptografia baseada nas leis da física quântica, garantindo segurança total ao transporte da informação. A velocidade de processamento na eletrônica influencia de maneira inversamente proporcional os ataques contra sistemas de informação, ou seja, quanto menor a velocidade dos componentes eletrônicos, mais vulneráveis ficam as técnicas de criptografia. [1] Existem desafios tecnológicos para efetivar a difusão desta tecnologia, como o custo de desenvolvimento de tal tecnologia, que no início deverá ser implementada apenas em redes corporativas. Outra tendência seria a utilização de tecnologia similar nas comunicações via rádio. [2] I. Aplicações As tecnologias inseridas neste bloco situam-se na camada mais superior dos tipos de tecnologia emergentes em telecomunicações e estão altamente relacionadas com o desenvolvimento de software e plataformas de serviços,

podendo inclusive ser confundidas com as tecnologias de serviços.

da sociedade que, através de suas necessidades e vontades, ditam os rumos das telecomunicações e tecnologias em geral.

Redes Sociais Este tipo de tecnologia tem como principal característica fazer a conexão social entre as pessoas através de páginas da Internet, atingindo as necessidades pessoais de comunicação e socialização, tendo um crescimento vertiginoso nos últimos anos. [5] Uma rede social é composta por pessoas ou organizações que partilham valores e objetivos comuns, operando em diferentes níveis, tais como: redes de relacionamentos (Facebook, Orkut, myspace, twitter), redes profissionais (LinkedIn), redes comunitárias (redes sociais em bairros ou cidades), redes políticas. [2] As redes sociais podem ultrapassar no final de 2012 a marca de 1 bilhão de usuários, demonstrando que nem sempre uma tecnologia de sucesso necessita ser complexa. A Figura 11 ilustra a quantidade de conexões pessoais de uma rede social, sob o ponto de vista de um usuário (ponto branco) [9]. A difusão das redes sociais foi auxiliada pelo crescimento dos dispositivos smartphones e tablets e ao que tudo indica, vai continuar em franca expansão nos próximos anos.

REFERÊNCIAS [1] [2]

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[17] Fig. 11. Conexões de um usuário numa rede social

IV. CONCLUSÕES Todas as tecnologias emergentes descritas neste documento apresentam grandes perspectivas de evolução para os próximos anos. O objetivo deste trabalho foi descrever, de uma maneira categorizada (segundo o modelo de camadas de Fransman), as principais tendências tecnológicas no setor das telecomunicações, buscando auxiliar os prestadores de serviços de telecomunicações na tomada de decisões para implementação ou manutenção de uma determinada tecnologia. Cabe lembrar que os principais desafios evolutivos no setor das telecomunicações estão em função do aprimoramento das tecnologias básicas (componentes físicos e software) e também

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Thiago Arantes Suedan nasceu em São Paulo, SP, em abril de 1976. Recebeu o título de Engenheiro Eletricista pela Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação da UNICAMP em 2000 juntamente do Certificado de Estudos em Telecomunicações. Desde fevereiro de 2008 trabalha na operadora de telefonia celular e fixa Telefonica|VIVO S.A. na área de Tecnologia de Dispositivos, realizando o estudo e prospecções das novas tecnologias de dispositivos que poderão ser adotadas pela operadora, além do desenvolvimento de testes de homologação interna dos dispositivos a serem adquiridos pela operadora. Tem interesse nas áreas de Rádio Frequência e Comunicações Móveis. Participou como palestrante dos eventos “MOMAG 2004, Universidade Mackenzie - SP : Simpósio Brasileiro de Microondas e Eletromagnetismo” e “IMOC 2005, UNB-BR: International Microwave & Optoelectronics Conference” apresentando os papers “An Experimental Evaluation of the Polarization Characteristics of Mobile Communication Signals at 800 MHz” e “Experimental Evaluation of Polarization Diversity Gains for 1.8 GHz GSM Downlink Signals”, respectivamente. É co-autor da Patente “Sistema e dispositivo de sintonia, processamento e chaveamento de sinais de radiofreqüência com diversidade de polarização aplicável em sistemas de comunicações móveis ”, INPI No. PI 0605642-3.