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 (*)

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.