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Seamless Wi-Fi – Interoperabilidade entre redes Wifi e móveis
Por Justino Lourenço
O crescimento dos acessos a dados, suportados por redes móveis tem crescido e é previsível que essa dinâmica de crescimento ainda se acentue mais. Os dados indicam que o trafego de dados nas redes móveis registou um incremento de 70% em 2012, sendo esperado que aumente cerca de treze vezes de 2012-2017, segundo o estudo da Cisco, Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2012–2017.
A massificação duma variedade de dispositivos móveis, desde tablet’s a smartphone’s é um fator a ter em consideração nesta análise, mas será ainda de referir: crescimento das soluções M2M e a comodidade de utilização de soluções móveis em detrimento de soluções convencionais de acesso cablado (cobre e fibra ótica).
Não estaremos na altura de ter Interoperabilidade entre redes Wifi e redes móveis?
As redes móveis celulares e redes Wi-Fi foram pensadas e concebidas com propósitos distintos. A primeira tinha na sua génese o objetivo principal de fornecer serviços de voz num cenário wireless e a segunda na disponibilização do acesso a uma rede de dados, igualmente wireless. As redes móveis, a partir do 2,5G começaram a disponibilizar duma forma mais eficiente o acesso a dados, contudo duma forma mais abrangente que a solução WLAN. A sua cobertura geográfica extensa, transforma as soluções do 2,5G ao LTE em mais adequadas para acessos outdoor e o WLAN para cenários indoor (de curto alcance).
Atualmente, estamos a assistir a um processo de convergência dos acessos Wi-Fi e das redes móveis convencionais, permitindo não só um desejável balanceamento de tráfego (Seamless Wi-Fi offload) , mas simultaneamente criando uma nova oportunidade de negócio e em simultâneo desafiando o modelo de negócios dos fornecedores de serviços de dados em redes wireless.
No que consiste o Wi-Fi offload?
Uma nova geração de hotspots e tecnologias (Hotspot 2.0, EAP-SIM e outras), permitem que um smartphone, de forma transparente, inicie um roam entre uma rede móvel convencional e o Wi-Fi e vice-versa. Esta solução irá criar novas oportunidades para os operadores, já que estes vão conseguir resolver as questões de grandes solicitações de trafego, recorrendo as bandas Wi-Fi, libertando assim o espectro das redes 4G e permitindo o desenvolvimento de novos serviços, mesmo adaptáveis a dispositivos que não sejam suportados por um SIM.
A oportunidade e vantagens, não pode apenas ser encarada do ponto de vista do operador da rede móvel, mas igualmente das empresas que fornecem serviço de Wi-Fi, pois irão poder disponibilizar a sua infraestrutura para situações de roaming de dispositivos móveis e com isso garantir um novo income, resultante desta nova funcionalidade.
As redes Wi-Fi são implementáveis com um custo muito menos significativo que uma solução LTE ou 3G e a sua gestão espectral é mais simples do que a das redes móveis convencionais.
A Wireless Broadband Alliance (WBA), vaticina o crescimento desta solução, já no corrente ano.
Os dados de crescimento do trafego de smartphones que usam como suporte a rede Wi-Fi tem apresentado um crescimento notável, segundo dados da AT&T aproximadamente metade do trafego destes dispositivos provem de acessos Wi-Fi.
O gráfico apresentado foi obtido recorrendo à contabilização do número de sessões, duração e volume de dados.
No documento “In Pursuit of Carrier WiFi - A Light Reading Webinar / ALEPO), é apresentado um escalonamento temporal previsto para a maturação da solução:
Fonte: In Pursuit of Carrier WiFi - A Light Reading Webinar / ALEPO
A figura, demonstra que o processo é iniciado encarando um Wi-Fi como uma tecnologia em que o utilizador, para assegurar a qualidade de serviço ou custos, toma a iniciativa de se conectar ao Wi-Fi, passando por uma fase de otimização, onde questões como a segurança são levantadas até à fazer final onde o processo é completamente funcional e transparente para o utilizador
Vertical Handover versus Horizontal Handover
No Horizontal handover um dispositivo móvel ao alterar a sua posição geográfica, dentro duma rede homogénea, altera o seu ponto de conexão à rede, de forma a garantir a qualidade de sinal, balanceamento de trafego ou custos. O exemplo mais claro desta forma de handover é mudança de célula no 3G/4G.
O cenário do Handover Vertical está igualmente associado à mudança do ponto de conexão, mas agora entre redes heterogéneas, ocorre igualmente por necessidade de balanceamento de trafego, degradação de sinal ou custos. O melhor exemplo, poderá ser a alteração da ligação a uma rede 4G para uma ligação Wi-Fi para compensar um situação de congestionamento na rede 4G.
Fases do VHO (Vertical Handover)
- Iniciação: o dispositivo móvel (ou a rede) despoleta o processo de VHO.
- Decisão: recorrendo a um algoritmo de VHO, suportado pelas métricas da rede é tomada a decisão da comutação entre as diferentes redes.
- Execução: suportado pela sinalização é restabelecida a conexão e é dado seguimento à transferência de dados.
A seguinte figura retrata o algoritmo:
Fonte: Seamless (and cloudy) integration of heterogeneous networks: from vertical handover to mobile offloading (*)
(*) Fonte: Seamless (and cloudy) integration of heterogeneous networks: from vertical handover to mobile offloading (2012), Gianluigi Ferrari, Wireless Ad-hoc and Sensor Networks (WASN) Lab, Department of Information Engineering - University of Parma, Italy
Standards
Os principais standards que são referenciados no VHO são o IEEE 802.21 e o Hotspot 2.0 + 3GPP.
No IEEE 802.21 é suportado o seamless VHO em parte (processo de iniciação e decisão).
Na solução do Hotspot 2.0 + 3GPP, existem atualmente duas versões. Na Release 1, onde uma série de dispositivos compatíveis começam a aparecer no mercado, já aparecem as seguintes funcionalidades:
- Network discovery and selection IEEE 802.11u;
- Encriptação WPA2 Enterprise
- Métodos de autenticação EAP-SIM, EAP-AKA, over IEEE 802.1x.
Por sua vez a Release 2 que já inclui as especificações 3GPP, suportadas pelos operadores e sendo expectável que surja no final do corrente ano, acrescenta:
- Access Network discovery and Selection Function (ANDSF);
- Mobilidade de sessões, com continuidade de sessões IP e preservação do endereço IP;
- Mecanismo de suporte e integração de dispositivos com e sem SIM.
E a solução está encontrada?
Do ponto de vista do consumidor, é expectável que este espere a mesma qualidade de serviço quando este está em roaming em Wi-Fi ou quando está ligado à sua rede 3G ou LTE. É igualmente importante que o Wi-Fi permita aos operadores usar as mesmas ferramentas de soluções de gestão de recursos, que existem nas redes celulares.
A convergência/integração começa a surgir, procurando em especial satisfazer os requisitos de pequenas células – concebidas para resolver os pesados requisitos de largura de banda de consumidores locais e empresas. Assim, o Small Cells Forum, suportado em soluções integradas Femto-Wi-Fi (IFW) é responsável pela desejada integração de tecnologias e serviços.
Já existem soluções implementadas?
A TIM (operador Brasileiro), reestruturou a sua política de instalação de Hotspots Wi-FI, inicialmente tinha a meta de instalação em 2012 de cerca de 10 000 unidades. Contudo, redirecionou a sua estratégia para o reforço da rede Wi-Fi onde existem aglomerados geográficos com mais intensidade de utilização de acessos a dados. A estratégia passou, igualmente, por além de utilizar suporte numa rede ótica para interligar as estações base da rede 3G e 4G, também o fazer para os seus Wi-Fi hotspots. O princípio é garantir que a rede Wi-Fi outdoor seja complementar à sua oferta na rede móvel.
Já se encontra funcional no Rio de Janeiro e São Paulo, o redireccionamento automático dos clientes da operadora móvel para a rede de hotspots Wi-Fi, sem recurso a qualquer login. Os clientes que utilizem equipamentos da Apple e Samsung que suportam a tecnologia EAP (Extensible Authentication Protocol) efetuam automaticamente a autenticação. A rede Wi-Fi após verificar que são clientes TIM, passa a redirecionar a navegação para a rede Wi-Fi.
O fornecedor de rede Wi-Fi do metro nas cidades de Dublin, Ireland e Perth na Austrália, noticiou no seu site, que desde de 15 de maio de 2013, a integração com sucesso das suas ofertas na rede móvel e rede Wi-Fi numa solução seamless offload.
Os testes iniciais ocorreram em Perth, que é a zona com maior cobertura de Metro na Austrália. Durante o teste, os utilizadores conseguiram com sucesso fazer o roaming entre a rede 3G e Metromesh Wi-Fi network da Acurix. A rede Wi-Fi é suportada pela última geração de soluções Wi-Fi, tais como 900Mbps 3 radio X3-N-XX wireless node, que garante uma cobertura praticamente ubíqua e numa solução que chega a ultrapassar a capacidade duma solução 4G.
Conclusões
A solução apresentada deverá se massificar, ainda o decorrer do corrente ano, acima de tudo permite uma forma eficiente de contornar os problemas de congestionamento no 3G e 4G. Permitindo ao utilizador final, uma perspetiva geral de melhor qualidade de serviço à custa duma gestão mais eficiente das larguras de banda disponíveis em cada uma das tecnologias wireless.
Esta solução de recurso, poderá inclusive nalguns cenários, permitir ao operador o adiar da instalação de coberturas 4G (que são mais onerosas de implementar).
O artigo teve como propósito uma primeira aproximação à questão do seamless Wi-Fi, a nível de princípios, vantagens e exemplos de implementação.
Qual a vossa opinião relativamente a implementação deste novo conceito?
Este artigo tem mais de um ano
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Awesome.
Bom artigo académico, para que cadeira foi?
Eu tenho alguns sobre estas temáticas, se vocês quiserem tambem os faculto.
Excelente artigo. Parabéns!
Muito bom! Espero com expetativa!
A união europeia no tinha um projecto de internet gratuita para a união europeia?
Isso é que era! Vamos ja para a rua exigir isso! Caros europeus estão convocados!
Excelente artigo!
http://nunopreto.brandyourself.com
Obrg pelos vossos comentários.
Em aldeias onde fica caro transplantar de entre ruelas cabo de fibra óptica (maioria das vezes um ADSL com raspas de sinal) aonde já estão longe da central e só nesses vais vens se perde o pouco que se poderia dar, este pontos wifi seriam a opção a adoptar com urgência se poder ser. Ou continuará-se a pagar mais que na cidade para ter abaixo dos mínimos da PT (os 4mbps)?
Vamos ver que colocar antenas fica caro, pois para cobrir tal investimento seriam precisos anos, assim como arrastar fio para tanta casa dispersa quando com esta solução só se alimentava pontos estratégicos, menos volume de sinal distribuído, mais estabilidade/velocidade
Para quem conhecer o Norte do país vou dar um exemplo de um amador que consegue fazer aquilo que os sapinhos não conseguem, fazer uma ligação WiFi de Canelas (junto ao famoso conselho de Eja (Entre-os-rios pertence a Eja)) e na outra margem do rio, já no lado de Castelo de Paiva o sinal chegar lá.
Poderemos estar a falar de 20 km em linha recta, não sei ao certo, vou tentar usar o Google Maps para dar mais certezas.
Segundo o Google Maps e considerando o trajecto que me dava diria 5-6KM
O tempo do 3G/4G vai ser muito reduzido…Pesquisadores alemães alcançaram uma velocidade de transmissão de dados sem fios de 40 gigabits por segundo (Gbit/s) entre uma distancia superior a 1 Km…Para se ter uma ideia de o que isso significa, basta ver que o padrão 4G LTE, o mais moderno padrão de transmissão de dados wireless, chega aos 75 megabits por segundo.
Ou seja, o novo recorde, obtido em escala experimental, é quase 550 vezes mais rápido do que o padrão 4G
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=recorde-mundial-velocidade-transmissao-wireless&id=010150130528
O 4G (em formato LTE Advance) pode chegar até ao Gigabit/s.
Em Portugal já foram feitos testes em 2 operadoras a 300Mbit/s, por exemplo.
Esses 75Mbit/s não será um valor máximo (ou pelo menos actualizado).
Adorei o artigo muitos parabéns PPLware sempre a surpreender
Sinceramente n percebo o criterio de aprovacao de comentário 🙂 a dar uma informação importante sobre este tema, e recusado… enfim pplware n vos percebo
Excelente e espectácular, mas no final é sempre uma questão de custos versus retorno do invetimento realizado em ‘x’ tempo. Como tudo na vida..é tudo uma questão de números.
A TIM, operador brasileiro? Não será um operador italiano que por acaso um dos acionistas é a Telefónica?
Referi-me a TIM como operador Brasileiro (www.tim.com.br), como me poderia referir em Portugal à Vodafone como operador móvel Português (apesar de ser um grupo internacional). Mas entendo o reparo.
Muito bom