O que é uma célula e porque o telemóvel salta de antena em antena

A palavra telemóvel em inglês é cell phone, telefone de célula. O nome não veio por acaso. A ideia da célula é a invenção que fez caber uma cidade inteira dentro de um punhado de frequências, e quem percebe isso deixa de ver as torres como enfeites na paisagem.

O problema que a célula veio resolver

O espectro de rádio é limitado. Uma operadora em Moçambique não tem frequências infinitas: tem uns quantos megahertz que comprou ao regulador, e mais nenhum. Se puséssemos uma antena gigante no meio de Quelimane a cobrir a cidade toda, todas as pessoas da cidade teriam de dividir esses poucos megahertz entre si. Chegavam para umas dezenas de chamadas, não para uma cidade.

A solução foi ao contrário do que parece lógico: em vez de uma antena forte, muitas antenas fracas. Cada uma cobre um pedaço pequeno, e a mesma frequência volta a ser usada mais à frente, longe o suficiente para as duas não se ouvirem uma à outra. Chama-se reutilização de frequências, e é a razão de haver milhares de chamadas ao mesmo tempo com o mesmo bocado de espectro.

Cada um desses pedaços é uma célula.

Célula não é o mesmo que torre

Esta confusão é muito comum, e convém arrumá-la.

Uma torre é a estrutura de metal. Em cima dela estão painéis, normalmente três, virados para lados diferentes, com cerca de 120 graus cada um. Cada painel cobre a sua fatia, e cada fatia é um sector.

Cada sector, em cada tecnologia e em cada banda, é uma célula diferente. Ou seja: uma torre com três sectores, a dar 2G, 4G e 5G em duas bandas cada, tem bem mais de uma dezena de células lá em cima. O teu telemóvel está sempre agarrado a uma célula, nunca a uma torre.

Por isso é que podes estar parado e mudar de célula: basta a rede decidir que te safas melhor noutra banda do mesmo sítio.

Os tamanhos das células

O alcance de uma macrocélula depende muito do terreno e da banda. Em zona plana e aberta, numa banda baixa, pode ir longe. Numa cidade com prédios, a mesma antena cobre muito menos.

Há também um limite que nada tem a ver com potência. No GSM, a célula clássica não passa dos 35 km, porque o sistema tem um relógio apertado e um telemóvel mais longe do que isso chegaria fora de horas e atropelava a vez de outro. Existe um modo especial para células maiores, usado em zonas costeiras, que vai até aos 120 km à custa de aceitar menos chamadas ao mesmo tempo.

Porque é que há mais antenas onde há mais gente

As pessoas pensam que se põe uma antena onde o sinal é fraco. Na maior parte das vezes, põe-se uma antena onde há muita gente, mesmo que o sinal já seja bom.

A razão é a capacidade. Uma célula tem um tecto de utilizadores ao mesmo tempo. Num mercado cheio, numa paragem de chapas à hora de ponta, ou num estádio, o sinal pode estar cheio de barras e mesmo assim nada funcionar: não é falta de sinal, é falta de lugar.

Isto é importante quando um cliente chega a dizer que o telemóvel "não presta" porque num certo sítio não abre nada. Vale a pena perguntar se é sempre ou só a certas horas. Se for só a certas horas, e se acontecer a toda a gente ali, não há avaria nenhuma para reparar.

O handover: mudar de célula sem cortar a chamada

Vais a andar de carro e a chamada não cai. Isso chama-se handover, e é das coisas mais bem resolvidas nas redes móveis.

O teu telemóvel não está só a falar com a célula onde está. Está sempre, em segundo plano, a medir as células vizinhas e a dizer à rede o que vê. A rede recebe esses relatórios e decide quando mandar o telemóvel mudar.

Há um pormenor que faz toda a diferença: a decisão é da rede, não do telemóvel. O telemóvel mede e reporta, a rede manda. Isto evita que todos os telemóveis fujam ao mesmo tempo para a célula que naquele instante está um pouco melhor, deixando a outra vazia e essa entupida.

Para não andar a saltar de um lado para o outro quando duas células estão quase iguais, a rede usa duas regras simples. Uma margem, para só mudar se a vizinha estiver melhor por uma diferença que valha a pena. E um tempo de espera, para a vizinha ter de estar melhor durante alguns instantes seguidos, não só num pico. Sem estas duas regras o telemóvel entrava no chamado efeito pingue-pongue, a mudar de célula de segundo a segundo e a gastar bateria sem fazer nada de útil.

Parado também muda

Mesmo com o telemóvel no bolso, sem chamada nenhuma, ele continua a escolher célula. Aí chama-se reselecção, e a decisão é dele, com regras que a rede lhe envia.

Este é o momento em que a rede empurra os telemóveis para onde lhe dá jeito. A operadora pode dizer "quem puder, fique no 4G" ou "só caia para o 2G se mesmo não houver outra coisa". É por isso que um telemóvel parado em cima da mesa troca sozinho entre 4G e 5G ao longo do dia.

Ligar a chamada a quem não se sabe onde está

Quando te ligam, a rede tem um problema: sabe que estás algures, mas não anda a seguir-te célula a célula, que isso dava um trabalho enorme para nada.

O que ela faz é guardar-te por uma zona, um conjunto de células. Quando chega uma chamada para ti, manda um aviso em todas as células dessa zona, ao mesmo tempo, a perguntar por ti. O teu telemóvel ouve, responde, e só aí a rede sabe exactamente onde estás. Isso chama-se paging.

Há aqui um equilíbrio curioso. Zonas grandes significam menos avisos de mudança de zona, mas mais chamadas a tocar à toa em muitas células. Zonas pequenas são o contrário. Quem desenha a rede passa a vida a afinar isto.

O que isto muda na bancada

• Um telemóvel que só perde rede em movimento, e nunca parado, aponta mais para a secção de rádio ou para a antena do que para o software.
• Um cliente que perde rede sempre no mesmo sítio, e mais ninguém à volta perde, já é problema do aparelho.
• Um cliente que perde rede sempre no mesmo sítio e toda a gente ali perde, não é problema do aparelho.
• Internet lenta só a certas horas, sempre no mesmo lugar, é capacidade da célula, não avaria.
• Bateria a durar pouco só em certas zonas é o telemóvel a usar mais potência por causa do sinal fraco.

A seguir

Já sabes como a rede está organizada no espaço. Falta ver como chegou aqui, porque cada geração resolveu um problema concreto que a anterior tinha deixado por resolver. É a próxima lição.