Imagine que você está preso em uma cidade de seis milhões de habitantes. É meia-noite. Você está em um bairro que parece inseguro e precisa desesperadamente de instruções para chegar ao seu hotel. Deveria ser fácil. Você pega seu smartphone. O dispositivo promete mapas detalhados e interativos. É suposto ser a sua tábua de salvação.
Há um problema. Sua conexão de dados está terrivelmente lenta. Ele rasteja. Você olha para o círculo de carregamento até que ele desapareça. Eventualmente, você desiste do gadget caro que tem em mãos. Você vai até um posto de gasolina e compra um mapa em papel.
Sem velocidade, seu smartphone é apenas um tijolo idiota. Não importa quão sofisticado seja o hardware, ele depende de uma rede sem fio para funcionar. Essa rede fornece os dados – a força vital da era digital. A geração atual de redes 3G é rápida segundo os padrões históricos, mas muitas vezes falha em oferecer uma experiência confiável de Internet móvel.
O que seu dispositivo realmente deseja é o tipo de acesso de alta velocidade que você obtém em um desktop em casa. Esta é a banda larga móvel. É chamado de 4G. E todas as outras pessoas na rua também precisam disso.
A explosão de dados
A mudança na forma como usamos os telefones aconteceu de forma silenciosa, mas rápida. Em 2009, o tráfego de rede de banda larga móvel ultrapassou pela primeira vez o tráfego de chamadas de voz. A tendência só se acelerou desde então.
A demanda por dados deverá ser 33 vezes maior até 2020. As pessoas estão comprando dispositivos que consomem enormes quantidades de largura de banda. As redes devem acompanhar o ritmo ou entrarão em colapso sob o peso do seu próprio sucesso.
Os provedores de serviços, conhecidos como operadoras ou operadoras, dependendo de onde você mora, estão investindo dinheiro nesse problema. Eles estão investindo pesadamente em infraestrutura. Isso inclui o hardware e o software que tornam possível a comunicação celular. As estimativas sugerem que gastarão até 53 mil milhões de dólares só nos Estados Unidos.
O objetivo é simples. Expanda redes mais rápidas. Isso significa avançar em direção aos padrões 4G.
Decodificando a lacuna entre gerações
Mas o que exatamente são redes 4G? Por que eles são objeto de comerciais agressivos e barulhentos? O que os separa das antigas redes 2G que lidavam principalmente com chamadas de voz? Como você pode diferenciar uma rede 4G de 3G no uso no mundo real?
As respostas raramente são claras. O mundo da tecnologia 4G costuma ser tão desorientador quanto estar perdido em uma megalópole sem mapas on-line. O marketing é complicado. As siglas são densas.
Precisamos acabar com o barulho. Este guia irá guiá-lo além do techno mumbo-jumbo. Mostraremos como essas velocidades rápidas podem levar a Internet móvel a uma nova era. A evolução é interminável.
Evolução sem fim sem fio
As redes sem fio são uma mistura confusa de tecnologias sobrepostas. As siglas ficam confusas rapidamente. Mas tire o jargão e você terá uma verdade: redes sem fio são sistemas de rádio. Você pode consultar Como funcionam os telefones celulares e Como funcionam os smartphones para obter informações básicas sobre mecânica.
Independentemente do padrão que domina a sua região, você faz parte da mesma onda global. Existem quase 6 bilhões de assinaturas ativas de celulares em todo o mundo. O uso de dispositivos móveis está apenas acelerando.
Bilhões de usuários exigem mais. As redes devem se adaptar para lidar com a carga. Cada salto no desempenho é rotulado como uma nova geração.
As redes 1G de primeira geração chegaram na década de 1980. Eles eram analógicos. Eles cuidavam apenas de chamadas de voz.
O digital 2G assumiu o controle no início da década de 1990. Trouxe dados básicos. Você pode enviar mensagens de texto e verificar e-mails.
As redes 3G se espalharam no início dos anos 2000. A Internet móvel tornou-se uma realidade. Você pode navegar na web e transmitir áudio. Muitas vezes era dolorosamente lento.
Os consumidores queriam mais. Os dispositivos passaram a consumir muitos dados. A infraestrutura de rede começou a rachar sob a pressão.
3G precisava de uma atualização. As redes sem fio tiveram que evoluir novamente. Banda larga móvel mais rápida era o objetivo.
Agora as linhas estão confusas. Não existe um padrão universal para 4G.
Sistemas mais rápidos que 3G são frequentemente chamados de 3,5G ou 3,9G. As operadoras chamam isso de 3G+. As equipes de marketing simplesmente chamam isso de 4G. É um termo de marketing. Significa simplesmente mais rápido que 3G. Nada mais.
Mas existem diferentes sabores desta banda larga móvel. A principal diferença está na arquitetura.
4G é totalmente IP
Redes antigas dependiam de comutação de circuitos. Foi um caminho dedicado para sua ligação. 4G é totalmente IP. Ele usa comutação de pacotes. Os dados são divididos em pedaços. Ele viaja pela rede e é remontado no destino.
Essa mudança é importante. A comutação de pacotes é mais eficiente. Ele lida com voz e dados simultaneamente sem desperdiçar largura de banda. Permite velocidades mais altas. Suporta aplicações complexas.
Pense nisso como uma rodovia. As redes antigas tinham faixas exclusivas para carros. Novas redes permitem que ônibus, caminhões e sedãs compartilhem a estrada de forma eficiente. Os dados são movidos em pacotes. Ele segue o caminho mais rápido.
É por isso que as redes 4G proporcionam um salto tão grande em velocidade. Não é apenas mais poder. É um sistema mais inteligente.
4G não é apenas mais rápido. É uma mudança arquitetônica fundamental de voz comutada por circuito para dados comutados por pacotes.
A transição de 3G para 4G eliminou o gargalo de voz. As chamadas de voz agora são apenas outra forma de dados. Isso ativa VoIP (Voz sobre IP). Isso abre a porta para videochamadas. Suporta jogos em tempo real.
As operadoras promovem fortemente o marketing 4G. Eles reivindicam velocidades revolucionárias. O desempenho no mundo real varia. Depende do congestionamento. Depende do hardware. Mas a tecnologia subjacente é distinta.
As redes mais antigas lutavam com a latência. Redes totalmente IP reduzem o atraso. Isso é crucial para streaming. É vital para serviços em nuvem.
Você vê a diferença no uso diário. As páginas da web carregam mais rápido. Buffers de vídeo menos. Os aplicativos parecem mais responsivos.
A terminologia é confusa. Você ouvirá LTE (Evolução de Longo Prazo). O LTE é frequentemente considerado um trampolim para o verdadeiro 4G. Mas para a maioria dos usuários, cabe na definição geral. É mais rápido. É mais confiável.
Entender como funciona o 4G ajuda você a escolher o plano certo. Isso explica por que seus dados são limitados. Esclarece mapas de cobertura.
A tecnologia avança rapidamente. Mudança de padrões. Mas a busca pela velocidade permanece constante.
4G é fundamentalmente um sistema de rádio mais eficiente. O desafio da engenharia não era apenas construir torres melhores. Tratava-se de inserir mais dados digitais em cada sinal de rádio. Isso maximiza a velocidade e a eficiência geral da rede.
Ao contrário do seu antecessor, o 4G é construído em um padrão all-IP. Isso significa que ele usa protocolo da Internet para tudo. Até as chamadas de voz são tratadas como pacotes de dados. As redes 3G também eram baseadas em IP, mas dependiam de comutação de circuitos para voz. 4G descartou isso. Ele trata uma chamada telefônica como apenas mais um fluxo de dados em movimento pela Internet.
Essa abordagem baseada em pacotes permite que os dados viajem por diferentes redes sem serem embaralhados. Seu telefone não se comunica diretamente com a Internet. Ele se comunica primeiro com uma estação base. Em termos industriais, uma estação base é a torre de celular. É a estrutura alta coberta por antenas. Ele retransmite dados entre o seu dispositivo e a Internet mais ampla.
Interfaces Aéreas e Espectro
Existem muitas maneiras de estabelecer um link entre o seu telefone e essa torre. Elas são chamadas de interfaces aéreas. Os métodos mais antigos são preenchidos com siglas como CDMA2000, HSPA, EV-DO Revisão B e Mobile WiMAX. Cada um transfere dados de maneira diferente usando espectros específicos de ondas de rádio.
Não estamos listando todas as siglas aqui. Você pode se aprofundar nessas tecnologias mais antigas se quiser uma aula de história. A questão é que o 4G introduz interfaces aéreas mais novas e mais rápidas, projetadas para lidar com o aumento da carga.
A realidade do All-IP
Atualmente, o mundo não possui uma rede puramente 4G. A verdadeira entrega de dados totalmente IP ainda está evoluindo. A maioria dos países ainda tem uma sobreposição significativa entre redes 3G e até mesmo 2G. Seu telefone frequentemente alterna entre os padrões para manter o sinal.
Mas à medida que a infra-estrutura avança, a transição torna-se mais clara. O objetivo é uma rede onde cada bit de tráfego, desde uma mensagem de texto até um fluxo de vídeo em 4K, seja apenas mais um pacote na Internet.
Este design centrado em IP é apenas um ingrediente. O perfil completo de desempenho do 4G requer mais do que apenas alterações de protocolo. Necessita de recursos específicos de hardware e gerenciamento de espectro.
A receita completa do 4G
4G não foi uma revolução. Foi uma atualização que consertou os pedaços quebrados do 3G. Se você estava preso em redes de terceira geração, você conhece a dor. Agora você obtém downloads mais rápidos e menos buffer.
A velocidade geralmente é o número do título. No 3G, seu telefone luta para atingir 2Mbps. 4G aumenta isso para 3 ou 5 Mbps. Esse é o território do modem a cabo. Claro, os departamentos de marketing adoram gritar sobre velocidades de 100 Mbps. Não acredite neles. Esse é um resultado de laboratório. No mundo real, você ainda não entendeu isso.
Mas a velocidade não é tudo. A verdadeira mudança está na arquitetura.
Por que o 4G lida melhor com mais usuários
Mark Murphy, líder de inovação da Ericsson, salienta que a capacidade é mais importante do que a velocidade máxima para a maioria das pessoas. 4G tem maior capacidade. Ele oferece suporte a muito mais usuários ao mesmo tempo.
Pense em um show lotado. Em uma torre 3G, talvez 60 a 100 pessoas possam transmitir vídeo sem que a conexão acabe. Experimente isso com 300 ou 400 pessoas em uma rede 4G LTE. Ele aguenta. As taxas de dados permanecem altas. As videochamadas não congelam. O YouTube funciona perfeitamente.
Como a latência muda os jogos online
Depois há o atraso. Ou latência. Este é o tempo entre o seu comando e a resposta da rede.
A baixa latência é tudo se você joga jogos online em ritmo acelerado. Ajuda se você estiver controlando remotamente um robô ou um carro. A velocidade em tempo real precisa de 50 ms ou menos. 4G LTE reduz para 20-40ms.
A diferença é noite e dia. As chamadas de voz param de ter aquele eco estranho. O atraso desaparece.
Eficiência Espectral Explicada
O espectro é finito. É um cachimbo. Você só pode inserir uma determinada quantidade de dados nele. 4G usa esquemas de codificação mais inteligentes. Ele comprime mais bits por hertz do que o 3G jamais poderia.
É mais espectralmente eficiente. Esse é o termo técnico. Isso significa melhor desempenho sem a necessidade de mais torres físicas.
Mas como isso realmente faz isso? O hardware e o software funcionam juntos de maneira diferente.
O lugar para interface aérea
Você raramente pensa no dialeto que seu dispositivo está falando. Esse dialeto é a interface aérea, o protocolo padronizado que determina como o seu hardware móvel se comunica com a estação base local. Se você assistiu a um comercial de smartphone, foi bombardeado com siglas. 4G LTE. WiMAX. HSPA+. Todos eles compartilham uma função: coordenar o tráfego de rede. Eles informam ao seu dispositivo quando divulgar dados e quando ouvir. A diferença está na sintaxe. Como eles realizam essa coordenação.
O WiMAX parecia promissor. Parecia o protocolo WiFi da sua casa ou escritório. Em grande parte já desapareceu. As operadoras abandonaram-no por LTE e HSPA+.
LTE opera de maneira diferente. Os dispositivos podem transmitir e receber simultaneamente. Eles usam frequências diferentes para cada tarefa. O molho secreto é OFDM (multiplexação por divisão de frequência ortogonal). Esta técnica divide um sinal em fluxos de dados paralelos. Esses fluxos viajam através de subcanais de rádio. Os processadores na outra extremidade juntam o sinal novamente. É eficiente. É rápido.
MIMO (múltiplas entradas múltiplas saídas) é outra peça-chave do quebra-cabeça LTE. Ele depende de múltiplas antenas e transmissores tanto no telefone quanto na estação base. Esta configuração permite a transmissão simultânea de upload e download. Não há espera. Sem gargalos.
HSPA+ desempenha um papel diferente. É compatível com versões anteriores de sistemas 3G mais antigos. LTE não é. HSPA+ não é o futuro. É um método para extrair mais vida da infra-estrutura existente. Isso ganha tempo. Ele prolonga o ciclo de vida de equipamentos antigos.
LTE veio para ficar. As redes são chamadas de “evolução de longo prazo” porque as operadoras querem manter essa tecnologia. Eles não querem gastar muito dinheiro com a atualização da infraestrutura a cada poucos anos. O LTE é considerado uma boa opção de longo prazo porque é mais fácil de escalar. Para maior capacidade. Para melhor desempenho.
No momento, redes 4G LTE puras são raras. As redes em todos os lugares são uma miscelânea. Você tem 3G. Você tem 4G. Você ainda tem tecnologias 2G e interfaces aéreas misturadas. Em muitas áreas, a cobertura 2G, 3G e 4G se sobrepõe. Você pode ver essa bagunça com os mapas interativos do OpenSignalMaps. Como resultado, mesmo os chamados telefones 4G vêm com chips 3G. Eles precisam deles para acessar redes 3G e 3G+ quando o sinal LTE cai.
Aperte o controle do seu celular. A rede está ficando mais rápida. Está ficando assustadoramente inteligente.
A Rede Viva e Respirante
O 4G LTE supera muitas das limitações do 3G. Ele adiciona uma ampla gama de recursos de captura de sinapses. Se O Exterminador do Futuro e Matrix assustaram você, considere pular adiante.
As redes arcaicas 1G e 2G são estúpidas, tecnologicamente falando. As redes 4G são máquinas inteligentes. Eles lidam com congestionamentos. Quando milhares de pessoas ficam presas em uma rodovia durante a hora do rush, elas começam a usar seus telefones. A demanda por serviços de dados aumenta nessa área.
Os sistemas 3G hesitam. Eles tropeçam. Os usuários ficam frustrados. Os sistemas 4G são auto-organizados e autoconfigurados. Eles compensam na hora. Eles fornecem um serviço mais rápido para mais pessoas na zona afetada.
Quedas de energia e falhas de equipamentos muitas vezes prejudicam os sistemas 3G. 4G tem recursos de autocura. Sensores e software avançado detectam o problema. O sistema direciona o tráfego por outras torres até que os reparos sejam feitos.
A parte surpreendente é que as redes 4G realizam essas soluções alternativas sem intervenção humana. Wojtek Felendzer, gerente de marketing de soluções técnicas da Nokia Siemens Networks, afirma que esses sistemas são as maiores máquinas que a humanidade já construiu. Eles se estendem de costa a costa. Em todo o mundo. Pela primeira vez, eles estão ficando espertos o suficiente para se consertarem.
Apesar de tudo isso, o 4G não é realmente uma tecnologia nova e radical. As pessoas nesta indústria dizem por vezes que nada de novo foi inventado nos últimos 100 anos. É apenas uma nova forma de combinar o conhecimento estabelecido com equipamentos de processamento mais poderosos. Seu smartphone é uma prova. Muitos telefones agora possuem processadores dual-core. Esse é um poder de computação inédito há apenas alguns anos.
Portanto, se você já temeu uma aquisição tecnológica, em breve poderá ser hora de ir para o seu bunker no deserto. Até então, continue lendo. Você verá como pode assistir a uma guerra de tipo diferente, entre as operadoras de rede.
Mais informações sobre 3G
As redes 3G reservam a mesma quantidade de espectro para envio e recepção de dados. Smartphones e outros dispositivos recebem muito mais dados do que enviam. As redes 4G atribuem muito mais espectro para recepção. O resultado é uma melhor velocidade geral.
A armadilha da escassez de espectro
As transportadoras estão travando uma guerra pelos olhos. Você vê os anúncios e sente a pressão. Eles querem sua assinatura. Para conseguir isso, eles precisam de velocidade. Eles precisam de cobertura. Mas a velocidade e a cobertura não vêm do nada.
Eles vêm do espectro.
Pense no espectro como um recurso finito. É um recurso restritivo no sentido mais brutal. Agências governamentais leiloam blocos de radiofrequências. Há um limite. Depois que acabar, acabou.
Quem ganha o leilão fica com as coisas boas. Frequências mais baixas. Pense em 700 MHz. Essas ondas se comportam como neblina. Eles se acomodam. Eles penetram em edifícios. Eles não se importam com sua parede de tijolos. Frequências mais altas? Eles estão na linha de visão. Uma árvore os bloqueia. Uma tempestade os dispersa. As operadoras desejam bandas baixas porque a confiabilidade compensa.
O custo é obsceno. A AT&T gastou quase US$ 2 bilhões por um bloco de espectro de 700 MHz. Isso abrange cerca de 300 milhões de pessoas. Esse é o preço de entrada para um jogo sério.
A tecnologia mais antiga exigia blocos contíguos. Um pedaço sólido de espectro. LTE mudou o jogo. Ele pode unir frequências. Ele usa 700 MHz, 900 MHz, 1,7 GHz, 2,1 GHz. Ele mistura e combina. Porém, nem todas as frequências são criadas iguais. As faixas baixas ainda dominam a cobertura. As faixas altas regem a capacidade bruta em núcleos urbanos densos.
Depois que uma operadora compra as ondas aéreas, ela não apenas substitui as torres. Você não os vê trocando as grandes caixas de metal na rodovia. Eles começam no núcleo. Eles atualizam roteadores. Eles trocam servidores. Eles constroem em escala. Porque a demanda nunca vai parar de crescer.
3G por qualquer outro nome
A confusão reina. Todo mundo chama isso de 4G. Mas é isso?
Nos EUA, quase todas as operadoras oferecem serviços mais rápidos que o 3G. Eles colocam o rótulo 4G nele. Não há uma definição acordada. HSPA e CDMA/EV-DO são redes 3G tecnicamente avançadas. Mas eles são rápidos. Portanto, as operadoras os chamam de 4G. É marketing e engenharia.
Impacto e Futuro do 4G
“O 4G onipresente será um divisor de águas”, diz Richard Karpinksi, analista sênior de mobilidade do Yankee Group. “Isso terá impacto nos negócios, na educação, no varejo e muito mais.”
Mas mantenha suas expectativas sob controle. O realismo é importante. As redes ficam lentas quando estão cheias. É física. Se você observar velocidades de download de 10 a 20 Mbps, isso é uma vitória. Isso é significativo. Não espere velocidades gigabit em todos os lugares.
Transmissão em alta definição? Ainda não. Na verdade. Mas videochamadas sem falhas? Sim. YouTube em movimento? Absolutamente.
Aqui está o problema. Você paga por isso. Os planos de dados em 4G são caros. Os limites de dados são grandes. Eles matam a diversão.
É aqui que entram os upgrades de qualidade de serviço. Imagine que você está no shopping. As crianças estão fazendo compras. Você quer assistir a um jogo de futebol. Você ultrapassou seu limite de dados. A rede está congestionada. É lento.
Mas você pode pagar. Uma cobrança única. Uma atualização temporária. Você obtém a velocidade que precisa. Você assiste ao jogo. Então você está de volta à estaca zero.
A duração da bateria é outra vítima. Os sinais 4G são mais esparsos que 3G. Seu telefone trabalha mais para encontrá-los. Isso drena energia. Você pode não aguentar um dia inteiro. E os próprios telefones? Eles estão ficando mais poderosos. Mais recursos. Mais fome de energia. Os dispositivos precisam ser reforçados. Baterias grandes. Chips eficientes.
E então, LTE avançado
O futuro não é apenas 4G. É LTE avançado.
Ainda está em desenvolvimento. Mas a promessa é surpreendente. Isso poderia tornar seu smartphone 3G atual até 100 vezes mais rápido. Estamos falando de uma nova era de internet móvel.
A web está espalhada por todo o mundo. Hardware. Programas. Tecnologias sem fio. Está se expandindo. Não importa onde você more, redes mais rápidas estão surgindo. Se você adora gadgets, ficará feliz. A internet estará ao seu alcance. Como nunca antes.
Perguntas Frequentes
O que significa 4G?
4G é a quarta geração de tecnologia de rede celular, sucedendo ao 3G. Ele oferece velocidades de dados mais rápidas e lida com mais tráfego de dados do que seu antecessor.
Por que o espectro é tão caro?
Porque é um recurso restritivo. A oferta é limitada pela alocação governamental, enquanto a demanda das operadoras por cobertura e velocidade é insaciável.
Qual banda de frequência é melhor para cobertura?
Frequências mais baixas, como 700 MHz, são superiores para cobertura. Eles penetram melhor em obstáculos como edifícios do que em frequências mais altas, que dependem da linha de visão.
Como o LTE Advanced difere do LTE padrão?
LTE Advanced é uma evolução do padrão 4G. Ela promete velocidades significativamente mais altas – potencialmente até 100 vezes mais rápidas do que as redes 3G mais antigas – usando processamento de sinal e técnicas de agregação de operadora mais avançadas.
O 4G acabará com a vida útil da minha bateria?
Provavelmente. Como os sinais 4G podem ser mais esparsos, os dispositivos gastam mais energia na busca por recepção. Combinado com recursos de telefone mais poderosos, isso leva a um consumo de bateria mais rápido em comparação com dispositivos somente 3G.
