Telefonia Móvel

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Pesquisa sobre telefonia móvel. Aborda as tecnologias de rede celular, a "briga" entre os padrões GSM e CDMA e as gerações de telefonia móvel.

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Telefonia Móvel

  1. 1. UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL CURSO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO CÂMPUS CANOAS TELEFONIA MÓVEL Daniel Metz Felipe Griep Mauricio Astiazara Pesquisa desenvolvida durante a disciplina de Teoria Geral de Sistemas do Curso de Sistemas de Informação da Universidade Luterana do Brasil, câmpus Canoas. Prof. Mauro Erbert
  2. 2. 2 Canoas, Novembro de 2004.Universidade Luterana do Brasil – ULBRACurso de Sistemas de Informação – Câmpus Canoas CIP – Catalogação na Publicação Metz, Daniel. Griep, Felipe. Astiazara, Mauricio. Telefonia Móvel / Daniel Metz; Felipe Griep; Mauricio Astiazara. – Canoas: 2004. 26 p.: il. Universidade Luterana do Brasil, 2004. 1. Telefonia Móvel. 2. Telefone Celular. 3. Telecomunicação.Endereço:Universidade Luterana do Brasil – Câmpus CanoasAv. Miguel Tostes, 101 – Bairro São LuísCEP 92420-280 Canoas-RS – Brasil
  3. 3. SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................102 CONCEITO..........................................................................................................................113 HISTÓRIA............................................................................................................................134 GERAÇÕES.........................................................................................................................145 Evolução nos Principais Países Consumidores..................................................................166 CONCLUSÃO......................................................................................................................19
  4. 4. LISTA DE FIGURAS
  5. 5. LISTA DE TABELAS
  6. 6. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS1G Primeira Geração2G Segunda Geração3G Terceira Geração8PSK 8 Bits quadrature Phase-Shift KeyingAMPS Advanced Mobile Phone SystemAnatel Agência Nacional de TelecomunicaçõesCCC Central de Comutação e ControleCDMA Code Division Multiple AccessEDGE Enhanced Data GSM EnvironmentERB Estação Rádio BaseEv-DO Evolution Data OptmizedEv-DV Evolution Data and VoiceFDMA Frequency Division Multiple AccessGMSK Gaussian Minimum Shift KeyingGPRS General Packet Radio ServicesGSM Global System for Mobile CommunicationIP Internet ProtocolKbps Quilobits por segundoMHz Mega HertzNAMTS Nippon Advanced telephone SystemNMT Nordic Mobile telephone ServicePDC Personal Digital CellularTACS Total Access Communications SystemsTCP Transmission Control ProtocolTDMA Time Division Multiple AccessUMTS Universal Mobile Telecommunications SystemWCDMA Wideband Code Division Multiple Access
  7. 7. RESUMO Este trabalho tem como objetivo proporcionar um conhecimento básico sobre a astecnologias de telefonia móvel atualmente em uso, quais suas características, a aplicação emcada país e as tendências para o futuro. Palavras-chaves: Telefonia Móvel; Telefone Celular; Telecomunicação.
  8. 8. ABSTRACTTitle: “Mobile telephony” This work has as objective to provide a basic knowledge on the currently technologiesof mobile telephony, explain its characteristics, the application in each country and the trendsfor the future. Key-words: Mobile telephony; Cellular Telephone; Telecommunication.
  9. 9. 1 INTRODUÇÃO Com o rápido avanço das telecomunicações no país, principalmente alavancadas pelaprivatização da estatal de telefonia, uma miscelânea de siglas e termos passou a fazer parte dodia a dia do brasileiro, proporcionando até mesmo uma confusão e desnorteamento. Atravésda leitura desse trabalho, será possível obter um nível de conhecimento suficiente paraesclarecer essa babel de tecnologias de forma imparcial e não tendenciosa como as campanhaspublicitárias das operadoras de telefonia. O primeiro capítulo explica o princípio básico de funcionamento da telefonia móvel deforma simplificada. Já no capítulo seguinte, um pouco da história do surgimento e aplicaçãono mundo e no Brasil. Em seguida, a evolução tecnológica da telefonia móvel é abordadageração a geração. Mais detalhes sobre os rumos do setor de cada país são levantados nopróximo capítulo. Informações estatísticas sobre a telefonia móvel do Brasil estão anexas nofinal do trabalho.
  10. 10. 2 CONCEITO Segundo a Anatel, “Serviço móvel celular é o serviço de telecomunicações móvelterrestre, aberto à correspondência pública, que utiliza sistema de radiocomunicações comtécnica celular, interconectado à rede pública de telecomunicações, e acessado por meio determinais portáteis, transportáveis ou veiculares, de uso individual”. O funcionamento da Telefonia Móvel baseia-se na divisão da área a ser coberta emáreas menores chamadas de células. Cada área é coberta por um transmissor de baixa potênciachamado de Estação Rádio Base (ERB), cuja função é atender a demanda originada pelosusuários que estão dentro da sua área de cobertura. Cada ERB está conectada a uma Centralde Comutação e Controle (CCC) que está conectada à Rede Pública de telefonia. A CCC éresponsável pela interligação e controle de várias ERBs, pela monitoração de handoff(quando o usuário muda de uma ERB para outra à medida que se desloca) e peloredirecionamento de chamada via roaming. Ao se conectar a uma ERB, o usuário recebe 2faixas de freqüências diferentes, para que ele possa falar e ouvir ao mesmo tempo. Figura 1 – Funcionamento da telefonia móvel
  11. 11. 12
  12. 12. 3 HISTÓRIA Proposto no ano de 1945 pela AT&T Bell Labs, o conceito de telefonia celular setornou a forma de comunicação sem fio mais conhecida do mundo. Nos anos 70, a mesmaAT&T lança o sistema celular conhecido por AMPS (Advanced Mobile Phone System). Aprincípio, tal sistema destinava-se a automóveis e sua aplicação era limitada tendo em vista abaixa durabilidade das baterias, além de atender um baixo número de usuários. No final dadécada de 70, foi lançada no Japão a primeira rede de telefonia celular. No começo da década de 80, o sistema AMPS é melhorado, e a primeira redeamericana baseada neste sistema é criada em Chicago e Baltimore. Na mesma época, outrossistemas similares entram em operação no mundo: TACS (Total Access CommunicationsSystems) no Reino Unido; NMT (Nordic Mobile telephone Service) na Escandinávia,NAMTS (Nippon Advanced telephone System) no Japão. No Brasil, no início da década de 70, foi implantado em Brasília um serviço anterior àtecnologia celular, contando com apenas 150 terminais. E, em 1984, deu-se início à análise desistemas de tecnologia celular, sendo definido o padrão americano, analógico AMPS, comomodelo a ser introduzido (foi implantado, também, em todos os outros países do continenteamericano e em alguns países da Ásia e Austrália). A primeira cidade a usar o serviço foi oRio da Janeiro, em 1990, seguido por Brasília. Em São Paulo, considerado o último dosgrandes mercados do mundo, o serviço móvel celular foi inaugurado em 6 de agosto de 1993numa área de concessão que envolveu 620 municípios, sendo 64 em sua região metropolitanae 556 no Interior. A partir de 31 de janeiro de 1998, o serviço celular passou a ser operadopela Telesp Celular S.A., na Banda A. No início, os aparelhos pesavam quase meio quilo, e os assinantes tinham que pagaruma caução de US$ 20 mil para entrar no sistema. Havia aparelhos veiculares que ficavamfixos no carro e outros que podiam ser carregados. Em 1997, com a liberação da Banda B para empresas privadas, o sistema aumentou asáreas de abrangência e o número de terminais. A telefonia móvel chegou ao Rio Grande do Sul em 18 dezembro de 1992. O sistemacomeçou de forma limitada, abrangendo Porto Alegre, Guaíba, Eldorado do Sul, Gravataí eLitoral Norte do Estado, com uma capacidade inicial de 4 mil assinantes. Em 1993, acapacidade foi ampliada para 20 mil assinantes.
  13. 13. 4 GERAÇÕES Os marcos tecnológicos que aconteceram na telefonia celular serviram para adefinição de gerações que são vistas a seguir.4.1 PRIMEIRA GERAÇÃO A primeira geração de telefonia móvel, apelidada 1G, utilizava a modulação analógicade sinais em uma onda portadora de rádio frequência, e operava sobre redes com tecnologiade comutação de circuito. Neste tipo de rede, um circuito de voz é alocado permanentementeenquanto dura a chamada. Trata-se de um serviço orientado a conexão. Para a modulação dosinal analógico na portadora de rádio freqüência foi adotado o FDMA, Frequency DivisionMultiple Access (Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência). Um exemplo de sistema detelefonia móvel que opera na geração 1G é o AMPS, Advanced Mobile Phone Service.4.2 SEGUNDA GERAÇÃO Com a demanda de novos usuários, o sistema de telefonia analógico foi rapidamenteexaurido. Novos sistemas com novas tecnologias seriam necessários. Assim surgiu a segundageração, 2G. Na 2G, um sinal, agora digital, é modulado na onda de rádio freqüência. O sinaldigital modulado é ainda transportado sobre rede com tecnologia comutada a circuito, assimcomo na 1G. Algumas vantagens imediatas do sistema 2G sobre o 1G foram: a acomodaçãode maior número de usuários numa mesma faixa de frequência, possibilidade de conferênciaentre usuários e sistema de mensagens. Com a 2G, o FDMA é ainda usado para a divisão da faixa de frequência em pequenosblocos, porém a utilização de tais blocos é feita com a adoção de duas novas, até então,tecnologias de acesso digital: TDMA, Time Division Multiple Access (Acesso Múltiplo porDivisão de Tempo), e CDMA, Code Division Multiple Access (Acesso Múltiplo por Divisãode Código). Estas tecnologias são classificadas como “air interface”: uma forma de manipularos sinais de forma a maximizar o uso da faixa de frequência disponível. Assim, FDMA é umatecnologia air interface analógica, enquanto que TDMA e CDMA são digitais. Outrastecnologias da segunda geração são GSM, Global System for Mobile Communication(Sistema Global para Comunicação Móvel) e PDC, Personal Digital Cellular (Celular Digital
  14. 14. 15Pessoal). Serviços 2G “puros” podem ofertar uma taxa de transmissão de dados de até 14Kbps.4.3 SEGUNDA GERAÇÃO E MEIA Um novo degrau da evolução do padrão 2G foi sua integração com transmissão depacotes de dados, muito devido à forte demanda de serviços de acesso à internet paraambiente wireless. Esta nova capacidade recebeu o nome de sistemas 2,5G. O maiorincremento que o 2,5G trouxe foi uma técnica avançada de modulação (comparado ao 2G),permitindo a comutação de pacotes ao invés de circuitos, a mesma técnica de transmissãoadotada pelo IP da arquitetura TCP/IP. Diferentemente da comutação por circuito que alocaum circuito fim-a-fim durante a transmissão, a comutação de pacotes só utiliza o caminhoquando de fato há dados para transmitir. Assim, a tecnologia 2,5G trouxe um uso maiseficiente do espectro de frequência e da banda disponível, promovendo o meio de transportemais apropriado para a navegação de aplicações na internet a partir de dispositivos wireless,notadamente com o surgimento de aparelhos celulares com esta capacidade. Com 2,5G puro,pode-se atingir a taxa de transmissão de dados de até 144 Kbps. Na maioria dos casos, os sistemas 2,5G são implementados diretamente sobre as redes2G existentes. Como resultado, um sistema 2,5G não é uma rede comutada a pacotes “pura”.Na verdade, pacotes de dados são transmitidos sobre redes de circuitos comutados. Redeswireless comutadas puras para pacotes somente serão mesmo disponibilizadas com o adventoda geração 3G. A rede digital 2,5G no Brasil é pelo protocolo GPRS, General Packet RadioServices, sobre redes GSM e pelo CDMA 1x (evolução do CDMA).4.4 TERCEIRA GERAÇÃO Uma segunda evolução para redes 2G GSM, após o GPRS, é a técnica de modulaçãodenominada EDGE, Enhanced Data GSM Environment. Enquanto GPRS utiliza a modulaçãoGMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), EDGE utiliza a 8PSK (8 Bits quadrature Phase-Shift Keying) que possibilita um incremento na velocidade de transmissão de três vezes sobreo GPRS. A geração 3G adotada na Europa, onde a Anatel alinha-se para definir os padrões noBrasil, como evolução para o GSM é denominada UMTS, Universal MobileTelecommunications System, que utiliza a tecnologia de acesso WCDMA, Wideband CodeDivision Multiple Access. Já para redes CDMA1x, a evolução para 3G são o CDMA 2000, Ev-DO (EvolutionData Optmized) e Ev-DV (Evolution Data and Voice), que possuem velocidades de bandalarga. Esta geração é, já na sua essência, uma rede de comutação de pacotes (e não decircuitos) para acesso wireless. Com esta geração vislumbra-se alcançar de forma plena aconvergência da internet com a mobilidade.
  15. 15. 16 5 Evolução nos Principais Países Consumidores Por várias razões, a evolução da telefonia celular para a 3G segue caminhos diferentesnas maiores regiões usuárias do mundo: Europa , Estados Unidos e Japão. Como a Anatelbrasileira tradicionalmente segue padrões definidos na Europa, os comentários realizados paraaquele continente também são válidos aqui para o Brasil. Todas as três regiões começaram com o seu próprio padrão analógico, nãovislumbrando que seu padrão de telefonia celular de então pudesse ser usado/aproveitado emoutra região do mundo. Uma vez surgindo as tecnologias digitais, o serviço de telefoniacelular apresentou espantoso crescimento, onde usuários do “mundo globalizado” cruzavamfronteiras de seus países cada vez mais freqüentemente. Daí que o sistema de telefonia celularcomeçou a ter que atender novas demandas de tais usuários. Alguém teve a idéia de que seria realmente muito bom se um único padrão digitalmundial pudesse ser implantado comercialmente. Este alguém foi o ITU, InternationalTelecommunications Union. O ITU, orgão subjugado às Nações Unidas, então iniciou oprograma denominado IMT-2000 (International Mobile Telephone). O objetivo de talprograma é desenvolver um único padrão digital de serviço de telefonia móvel para operar emtodo o mundo. Assim, o IMT-2000 começou seus trabalhos alocando para a 3G o espectro defreqüência entre 1885 e 2200 MHz. Daí em diante, cada região do mundo encontroudiferentes obstáculos para chegar a 3G.5.1 EUROPA A Europa começou com vários sistemas analógicos 1G como o TACS na Inglaterra e oNMT nos países escandinavos. Estes sistemas não operavam na mesma faixa de freqüência oque não era um grande problema pois ainda não havia demanda para a interconexão entreeles. Quando o upgrade para a segunda geração (já digital) começou, a Europa decidiu queum único padrão em todo o continente seria adotado: GSM. O GSM europeu usa o TDMAcomo air interface e opera em duas bandas: 800 MHz e 1800 MHz. Razões comerciais não deram tempo para que a 3G européia ficasse madura edisponível comercialmente. Antes disso, passos intermediários entre a 2G e a 3G foram
  16. 16. 17adotados. O primeiro destes passos, denominado 2,5G, foi a implantação do GPRS, GeneralPacket Radio Services. Em termos simples, o GPRS é o uso de pacotes comutados sobre osserviços de circuitos comutados do GSM. Note que até então, o 2,5G ainda não implementavauma rede pura e nativa de pacotes comutados, que seria o ambiente ideal para a transmissãode dados TCP/IP. O próximo passo intermediário foi a adoção do protocolo EDGE, Enhanced DataGSM Enviroment. EDGE incorpora a modulação 8PSK (enquanto que GSM usa a GMSK),incrementando a taxa de transmissão do 2,5G. Finalmente, o padrão 3G “oficial” europeu foi definido e denominado UMTS,Universal Mobile Telecommunications System. A boa notícia sobre o UMTS é que ele provêuma rede verdadeiramente orientada a pacotes comutados, e não o overlay visto no 2,5G. Amá notícia sobre o UMTS é que ele opera em uma faixa de freqüência (2000 MHz) diferentedo 2G, o que significa a exigência que grandes investimentos por parte das Operadoras para oupgrade do sistema. Outro aspecto que chama atenção no UMTS é que ele não usa o TDMAcomo air interface (como o GSM). Ele usa o WCDMA, Wideband CDMA.5.2 ESTADOS UNIDOS Os Estados Unidos começaram a 1G com um padrão diferente do europeu. O AMPSnorte-americano opera a 900 MHz. Quando aconteceu a evolução para a 2G, os EstadosUnidos deram uma guinada e adotam três diferentes sistemas: IS-95, IS-54 e IS-136. O IS-95,também denominado CDMA-One tem seu air interface baseado no CDMA. O IS-54 tem seuair interface no GSM TDMA e o IS-136 no D-AMPS. Estes três sistemas adotaram duasdiferentes freqüências: 900 MHz e 1900 MHz. Eles evoluiram por dois diferentes caminhosna direção da 3G e, pior ainda, findando em dois diferentes sistemas 3G. O caminho TDMA adota o protocolo EDGE europeu. Então, neste ponto da evoluçãohá compatibilidade entre o 2,5G norte-americano e europeu, apesar da faixa de freqüência serum pouco diferente. Infelizmente, ao finalizar no 3G, este caminho norte-americano nãotermina no UMTS europeu porque os Estados Unidos não adotaram a faixa de freqüência de2000 MHz (já previamente alocada para outros propósitos) para a sua 3G. O caminho CDMA passou por uma série de evoluções. A versão 2,5G é chamadaCDMA 2000 1X, enquanto a versão 3G é chamada de CDMA 2000 3X. Cada um destespontos da evolução do CDMA significam incremento no processamento digital do sinal, nataxa de transmissão e na modulação.5.3 JAPÃO O sistema 1G japonês operou com o sistema analógico JTACS e a sua 2G digital foiimplementada via PDC, cujo air interface é baseado no conhecido TDMA. Devido a estauniformidade, foi possível ao Japão pular do 2G direto ao 3G, não passando pelo 2,5G. Comoresultado, a Operadora NTT DoCoMo japonesa foi a primeira no mundo a adotarcomercialmente o 3G, em outubro de 2001. O sistema é baseado no air interface WCDMA,similar ao UMTS.
  17. 17. 18A Figura a seguir resume os caminhos discutidos em direção a 3G Figura 2 – Evolução para 3G
  18. 18. 19 6 CONCLUSÃO Com tudo o que foi visto, verificou-se que a adoção de uma ou outra tecnologia nãodepende somente de fatores técnicos. A decisão é influenciada por fatores comocompatibilidade, atendimento das necessidades do usuário, reaproveitamento de recursos jáexistentes e as próprias tendências e maturidade do mercado. No caso específico da telefonia móvel, foi constatado que a tecnologia GSM continuasendo utilizada por uma questão de compatibilidade, uma vez que possui uma ampla base deusuários a nível mundial.Novas tecnologias melhores que o GSM já estão disponíveis epodem levar o Brasil e o resto do mundo para a terceira geração de telefonia móvel, mas aindanão foram adotadas pelos motivos que foram citados anteriormente.
  19. 19. ANEXO A – ESTATÍSTICAS DO BRASIL Para mostrar em termos mais concretos a realidade da telefonia móvel no Brasil, sãoapresentados dados estatísticos da Anatel. Tabela 1 – Operadoras atuantes Tecnologias Região Operadora TDMA GSM CDMA 1 2 3 Amazônia Celular X X X Vivo X X X X X Oi X X TIM X X X X X Claro X X X X X TELEMIG Celular X X X CTBC X X X X X BrT Celular X X Região 1 Estados do Rio de Janeiro, Espírito Santo, Minas Gerais, Amazonas, Roraima, Amapá, Pará, Maranhão, Bahia, Sergipe, Piauí, Ceará, R. G. do Norte, Paraíba, Pernambuco e Alagoas Região 2 Estados do Paraná, Santa Catarina, R. G. do Sul, Goiás, Tocantins, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso, Rondônia, Acre e Distrito Federal Região 3 Estado de São Paulo
  20. 20. 21 Tabela 2 – Acessos por região em Outubro de 2004 Densidade Região Acessos (milhares) (100 acessos por habitante)Norte 3 472,81 24,69Nordeste 9 708,59 19,47Sudeste 29 879,55 39,14Sul 10 628,39 40,39Centro Oeste 5 975,72 47,68 Tabela 3 – Acessos por Estado em Outubro de 2004 Acessos Densidade (100 Região Estado (milhares) acessos por habitante) Norte Rondônia 423,02 28,58 Norte Acre 155,27 25,28 Norte Amazonas 905,04 29,19 Norte Roraima 99,06 26,94 Norte Pará 1 459,73 21,80 Norte Amapá 195,01 35,26 Norte Tocantins 235,69 18,81 Nordeste Maranhão 730,70 12,29 Nordeste Piauí 367,66 12,47 Nordeste Ceará 1 581,90 20,12 Nordeste Rio Grande do Norte 717,74 24,55 Nordeste Paraíba 701,97 19,82 Nordeste Pernambuco 2 125,42 25,80 Nordeste Alagoas 622,23 21,11 Nordeste Sergipe 441,54 23,20 Nordeste Bahia 2 419,43 17,85 Sudeste Minas Gerais 5 812,51 30,98 Sudeste Espírito Santo 991,19 30,05 Sudeste Rio de Janeiro 7 601,97 50,57 Sudeste São Paulo 15 473,89 39,43 Sul Paraná 3 327,33 33,22 Sul Santa Catarina 2 082,03 36,61 Sul Rio Grande do Sul 5 219,03 49,18 Centro Oeste Mato Grosso do Sul 1 003,26 45,63 Centro Oeste Mato Grosso 1 038,96 38,51 Centro Oeste Goiás 1 909,20 35,34 Centro Oeste Distrito Federal 2 024,30 90,63
  21. 21. 22 Tabela 4 – Acessos por tecnologia em Setembro de 2004 Banda Acessos Participação (%) AMPS 431 383 0,74 TDMA 24 634 676 42,36 CDMA 17 262 852 29,68 GSM 15 829 153 27,22 Tabela 5 – Acessos por banda em Setembro de 2004 Banda Acessos Participação (%) A 30 530 193 52,50 B 16 960 411 29,16 D 9 190 716 15,80 E 1 476 744 2,54Tabela 6 – Acessos por plano de serviço em Setembro de 2004 Plano Acessos Participação (%) Pós-Pago 11 860 922 20,39 Pré-Pago 46 297 142 79,61 Tabela 7 – Novas ERBs instaladas em Setembro de 2004 Banda ERBs Participação (%) A 8 931 37,44 B 5 290 22,17 D 6 520 27,33 E 3 115 13,06
  22. 22. 23 ANEXO B – MAPA DO BRASILDistribuição das operadoras de telefonia móvel no Brasil segundo a Anatel. Figura 3 – Mapa das operadoras no Brasil
  23. 23. 24
  24. 24. 25 ANEXO C – APRESENTAÇÃO DE SLIDESMiniatura da apresentação de slides sobre telefonia móvel.
  25. 25. REFERÊNCIASANATEL. Comunicação Móvel Celular. Disponível emhttp://www.anatel.gov.br/comunicacao_movel/smc/smc.asp?CodArea=31&CodTemplate=26,acessado em 10 de novembro de 2004.FUNDAÇÃO TELEFÔNICA. Telefonia Móvel Celular. Disponível emhttp://www.museudotelefone.org.br/celular.htm, acessado em 10 de novembro de 2004.MULTIREDE. Evolução do serviço de telefonia móvel celular: da rede convencional àintegração com a internet. Disponível em http://www.multirede.com.br/pagina.php?codigo=318, acessado em 11 de novembro de 2004.3G AMÉRICAS. Nossa Tecnologia. Disponível emhttp://www.3gamericas.org/Portuguese/Technology_Center, acessado em 11 de novembro de2004.PLANETA CELULAR. O que é 3G (Terceira Geração). Disponível emhttp://www.planetacelular.com.br/3G.asp, acessado em 12 de novembro de 2004.UMTS FORUM. What is UMTS? Disponível em http://www.umts-forum.org/servlet/dycon/ztumts/umts/Live/en/umts/What+is+UMTS_index, acessado em 13de novembro de 2004.GUIMARÃES, Camila. Banda E? TDMA? GSM? Espectro?! Socorro! Revista NegóciosExame, março de 2001.NETO, Otávio. Banda C - 1,9 ou 1,8 GHz: A Razão da Polêmica. Disponível emhttp://www.eletronica.org/modules.php?name=News&file=article&sid=185, acessado em 15de novembro de 2004.

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