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Os primeiros sistemas móveis celulares eram bastante limitados em tecnologia e qualidade de cobertura, permitindo apenas serviço de voz em áreas restritas. A demanda explosiva por comunicações móveis vem propiciando grandes avanços tecnológicos e o surgimento de uma vasta gama de novos serviços. Com um aumento exponencial no número de usuários, percebeu-se que o mercado de comunicações móveis tem um grande potencial para aplicações envolvendo dados. Os sistemas, inicialmente idealizados para tráfego  de voz, estão sendo cuidadosamente adaptados para permitir o tráfego de dados. As primeiras aplicações de dados foram os serviços de mensagens curtas, que geram hoje um incremento importante na receita das operadoras (1). Atualmente estão sendo implantados sistemas 2,5G com capacidade de transmissão de até 144 kbits/s e foram iniciados os testes de sistemas de 3ª. Geração que prevêem operação a taxas de até 2 Mbits/s em situações de baixa mobilidade. 

Paralelamente à evolução tecnológica dos sistemas, a massificação do uso dos celulares demanda um aumento na qualidade do serviço prestado, especialmente com relação aos tipos de facilidades oferecidas e níveis satisfatórios de cobertura. Estes níveis tornam-se mais difíceis de alcançar com o aumento das freqüências utilizadas para o oferecimento dos serviços. 

No intuito de atender as exigências deste novo mercado mais competitivo e com usuários cada vez mais rigorosos, o uso de repetidores para prover a melhoria de qualidade da cobertura tem-se mostrado uma boa opção [REF 9], sendo utilizados por diversas operadoras de telefonia móvel.

Este trabalho aborda a utilização de repetidores na implantação de sistemas móveis celulares. Esta técnica permite estender a cobertura dos sistemas móveis celulares com baixo custo e curto tempo de implantação (com relação à cobertura celular tradicional) a áreas ou ambientes onde a utilização de estações rádio base seria dispendiosa ou demorada. 

O impacto da inclusão deste elemento na interface rádio é cuidadosamente analisada visando obter-se uma metodologia para o seu dimensionamento. É desenvolvida ainda uma detalhada metodologia para projetos com repetidores e descrita sua aplicação na implantação de um sistema GSM. A dissertação encontra-se estruturada da seguinte forma:

· Capítulo 2: Neste capítulo são apresentados um histórico resumido da evolução do padrão GSM, sua estrutura básica de rede e protocolos e as características gerais da interface rádio;

· Capítulo 3: Neste capítulo são abordadas as características gerais dos repetidores, o problema da isolação entre antenas e efeitos de saturação do amplificador;
· Capítulo 4: Este capítulo aborda o dimensionamento de enlaces com repetidores com o desenvolvimento de algoritmos para os cálculos de isolação, degradação de interferências co-canal dissensibilização de receptores e uma metodologia detalhada de projeto, principais contribuições deste trabalho. São descritas também algumas técnicas para aumento de isolação e redução de interferências co-canal;

· Capítulo 5: Neste capítulo são discutidos em detalhe as etapas de realização de projetos com repetidores, incluindo critérios de custo e desempenho para escolha do melhor equipamento;

· Capítulo 6: Por fim é realizado um estudo de caso simulando uma implantação de um sistema SMP operando na faixa de 1800 MHz com tecnologia GSM. São realizadas as análises de viabilidade técnica e econômica da utilização de repetidores para o atendimento das metas de prazo e qualidade estipuladas, sendo efetuado um comparativo com relação à utilização da solução tradicional (cobertura com BTS). 

No apêndice são detalhadas as estrutura dos canais lógicos da interface rádio do padrão GSM, assim como suas hierarquias de multiplexação.

Na década de 80, quando eram utilizados os sistemas móveis celulares analógicos, a comunidade Européia vivia uma situação onde não havia uma padronização dos sistemas utilizados, ao contrário dos EUA que tinham criado uma padronização para a interface rádio dos sistemas celulares (padrão AMPS "Advanced Mobile Phone System").

 A falta de padronização na Europa impossibilitava que o mesmo terminal móvel fosse utilizado em diferentes países reduzindo assim a área de atuação dos telefones móveis. A falta de padrões internacionais também afetava diretamente a indústria, pois tornava sua atuação restrita a nichos de mercado, o que impossibilitava uma produção em escala a qual permitisse baratear o custo do terminal. Enfim, a falta de um padrão único representava uma forte barreira para o desenvolvimento dos sistemas celulares na Europa. 

Tendo em vista estes problemas, foi idealizado um sistema de segunda geração (sistema digital) denominado GSM (2), com as seguintes finalidades:

• Operação em uma única faixa de freqüência;
• Incentivo aos produtores de equipamentos através da padronização que permitiria sua atuação no mercado Europeu como um todo, aumentando a escala e possibilitando uma redução nos custos e maior desenvolvimento nos terminais; 
• Padronização para a interface com o ISDN, redes digitais de telefonia pública;
• Aumento de capacidade para fazer frente ao forte aumento na demanda por este novo serviço. O aumento na oferta só seria possível com a introdução de um sistema que tivesse uma maior capacidade que os sistemas analógicos já instalados. 

Pelo fato de não existir um padrão único de primeira geração na Europa, pode-se criar uma nova padronização para a segunda geração de forma totalmente livre, o que possibilitou o desenvolvimento de uma arquitetura  extremamente eficiente. Essa evolução para segunda geração não ocorreu da mesma forma em países que já dispunham de padronização para a primeira geração. Nestes locais os novos padrões celulares tinham que interoperar com os antigos, o que reduzia os graus de liberdade na criação do protocolo. Esta vantagem fica clara se analisarmos o padrão IS-136, que possui forte interoperabilidade com o padrão AMPS e apresenta algumas limitações como conseqüência. 

O novo padrão celular Europeu de segunda geração trazia diversas inovações, as quais podemos destacar:

• Uma estrutura de canais lógicos mais complexas, permitindo que a sinalização trocada com o terminal móvel ocorresse de forma mais eficiente, reduzindo a perda de capacidade devido à sinalização;
• Possibilidade de oferecimento de serviços adicionais, considerando que o serviço de voz era apenas um dos inúmeros serviços que podiam estar disponíveis para o usuário, dentro da idéia de poder prover todas as facilidades que o ISDN provia para os usuários fixos;
• Aumento na capacidade, o que era um requisito de suma importância para o novo padrão, dado que o aumento na demanda estava ocorrendo de forma extraordinária;
• Nova estrutura de terminais, compostos de um Transceptor e um SIM card.
  O SIM card armazena todos os dados do usuário, inclusive as triplas de autenticação, a agenda pessoal e as mensagens de SMS (short message service). Com essa nova estrutura um terminal móvel só está completamente operacional, quando o conjunto transceptor e SIM card estão vinculados. Um usuário pode utilizar qualquer transceptor e incluir seu SIM card. O conjunto passa a ser automaticamente reconhecido como seu aparelho celular e todas a ligações efetuadas serão debitadas na conta do usuário do SIM card em questão;
• Roaming Internacional: Um dos principais objetivos da padronização era assegurar que o usuário pudesse ter seu serviço disponível, em todos os países da Europa. Este foi um dos principais mecanismos propulsores do GSM, não somente pela escala alcançada, mas também pelo fato de que na Europa em geral os países são pequenos e os usuários têm maior mobilidade entre fronteiras.
• Aumento da segurança (3) - Com a inclusão de autenticação do terminal, a clonagem de terminais móveis e fraudes foram controladas, aumentando a arrecadação das operadoras. Para o tráfego de voz e/ou dados foi incluído também um modo de criptografia que adicionavam segurança à informação trafegada. Ambos procedimentos são realizados por códigos e algoritmos de altíssima confiabilidade;
• Início da integração VOZ+DADOS: Como este sistema não precisou ser idealizado para ser compatível com nenhum padrão celular na Europa, pode ser planejado para o tráfego de voz e dados, fazendo do sistema GSM o primeiro sistema celular móvel a possuir esta convergência, que mais tarde tornou-se inevitável para qualquer sistema celular do mundo. O único inconveniente é que dados são comutados por circuitos, da mesma forma que a voz. Isto está sendo suplantado pela evolução do sistema GSM. 

Tem-se abaixo uma tabela que mostra a evolução histórica do sistema GSM:

Tabela 2.1-1Histórico GSM

(continua)

(1) No Brasil a utilização de serviços SMS está em expansão, correspondendo atualmente a uma pequena parcela da receita das operadoras.

( 2 )  Sigla em francês "Group Special Mobile", associado ao grupo de trabalho que especificou o sistema; mais tarde rebatizado como "Global System for Mobile Communication".

(3) Está implementado no sistema GSM um banco de dados de equipamentos, onde estão cadastrados os terminais. Havendo algum problema com um aparelho (transceptor) este não realizará nenhuma operação na rede mesmo estando ligado a um SIM card válido. Isso coíbe o roubo e fraude de terminais, aumentando ainda mais a segurança do sistema.