Wi-Fi Mais Inteligente para Celulares Infraestrutura da Operadora

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1 Wi-Fi Mais Iteligete para Celulares Ifraestrutura da Operadora White Paper da Ruckus Wireless Resumo Executivo Com o bem auciado tsuami o tráfego de dados que atigiu as ifraestruturas móveis em todo o mudo, as operadoras estão procurado avidamete qualquer ferrameta que dimiua a tesão para as redes móveis. As operadoras estão sedo pressioadas a oferecer velocidades de dados mais altas para ateder a demada isaciável dos clietes por aplicações com uso itesivo de largura de bada. Mas as implicações são terríveis: o custo de se trasportar dados está subido mais rápido do que a receita e a experiêcia ruim viveciada pelos usuários em redes cogestioadas estão elevado a rotatividade, um dos maiores custos com que as operadoras têm de efretar. Cosequetemete, as operadoras estão plaejado usar cada opção dispoível para elas, icluido: LTE acelerado, backhaul com mais capacidade, gereciameto de tráfego, plaos de preço por camada, femtocells e tecologia Wi-Fi avaçada. Dada a eorme base istalada de silício do , embutida em virtualmete todo dispositivo que se possa coceber, o Wi- Fi é uma das formas mais eficietes e ecoômicas de aumetar a capacidade e a cobertura com foco direcioado aos locais em que há tráfego mais pesado. Otimização para cobertura e capacidade, ao mesmo tempo em que promove o descarregameto de dados das redes 3G/4G com a tecologia mais iteligete No etato, é ecessário ter uma abordagem mais iteligete e robusta do Wi-Fi, que empregue técicas avaçadas de rejeição de iterferêcias e cotroles de siais adaptáveis, para proporcioar o alcace e o desempeho previsível esperado pelas operadoras móveis. Além disso, uma experiêcia perfeita assiate em roamig, a itegração limpa à rede 3GPP e uma variedade completa de fatores de forma Wi-Fi ( desde equipametos das istalações do cliete até ós de acesso mesh, backhaul poto-a-poto até o amplo gereciameto de rede) são todos elemetos esseciais de uma solução Wi-Fi de última geração para as operadoras móveis. A Ruckus Wireless desevolveu uma arquitetura que é referêcia para os provedores que se preocupam com a ite ração do Wi-Fi à ifraestrutura da operadora de telefoia móvel. Essa arquitetura de última geração trata de questões como: aumeto da cofiabilidade de espectros sem liceça por meio do uso de tecologia de rádio avaçada e técicas de rejeição de iterferêcias, gereciameto abragete e completo, mais velocidade, liks de backhaul de logo alcace e a mais baixo custo e muito mais. Recetes avaços a tecologia de RF com o uso da tecologia de atea adaptável, como aqueles pateteados pela Ruckus Wireless, quado combiados com os padrões , comprovaram o aumeto do alcace e da cofiabilidade da coectividade Wi-Fi. Isso resulta, pela primeira vez, em uma ifraestrutura de Wi-Fi complemetar para a operadora de celular capaz de oferecer desempeho cosistete, rejeição

2 Págia 2 de iterferêcia adaptável e serviços Wi-Fi mais cofiáveis para aplicações multimídia sesíveis à latêcia. Essas redes Wi-Fi mais iteligetes ão apeas aliviam a ifraestrutura de telefoia cada vez mais cogestioada, como também permitem às operadoras oferecer acesso sem fio mais cofiável e com mais capacidade a um custo por bit mais baixo. Em última aálise, direcioar o tráfego da rede de dispositivos móveis em uma rede Wi- Fi de operadora que seja totalmete itegrada com a ifraestrutura móvel existete permite que as operadoras maximizem a receita, atedam as expectativas dos assiates e garatam um crescimeto sustetável os dados móveis os próximos aos. O crescimeto da bada larga em celular cotiua firme e forte As operadoras de telefoia móvel de todo o mudo foram pegas de surpresa pela popularidade dos serviços de dados via celular e estão efretado um aumeto sem precedetes o tráfego de dados em suas redes 3G. Isso se deve à combiação da precificação previsível de dados via celular a uma taxa fixa, smartphoes e outros dispositivos para uso de dados, bem como ovas iterfaces de usuário que oferecem acesso amplo às mesmas estruturas que os usuários de Iteret já cohecem e gostam em sua experiêcia de bada larga com fio. A itrodução do iphoe pela Apple em 2007, com laçameto exclusivo pela AT&T Mobility, deu o potapé iicial essa revolução de dados. Os proprietários de iphoe usam cosistetemete mais dados -mais de 500 MB por mês e represetam uma receita média por usuário (ARPU) mais alta do que os usuários de outros smartphoes. As operadoras esperam que os dispositivos baseados em Adroid passem pelas mesmas mudaças fudametais em termos de comportameto de assiates, à medida que sua popularidade cresce. Os smartphoes agora chegam a 20% das vedas globais de dispositivos de mão, de acordo com a Iforma Telecoms & Media, e as vedas de smartphoes os Estados Uidos agora represetam mais de 30%. No fial de 2011, a RBC estima que as vedas de smartphoes o mudo iteiro irão ultrapassar as vedas de PC, chegado a 400 milhões de remessas por ao de cada um. 1 Os usuários de laptop, coforme esperado, também cotiuam a cosumir uma quatidade sigificativa de dados em média 13 GB por mês. 2 Adicioe à mistura ites ão tradicioa- 1 As vedas de smartphoes deverão superar as vedas de PCs até 2011, 21 de agosto de 2009, Silico Alley Isider 2 Bada larga móvel: Quado é retável?, 27 de jaeiro de 2010, FierceWireless FIGURA 1: A pressão sobre as operadoras de telefoia móvel leva a mudaças a ifraestrutura básica

3 Págia 3 FIGURA 2: Aumeto expoecial da demada, combiado a um aumeto liear a capacidade, desafia as operadoras is como o Apple ipad, com suas iúmeras imitações chegado ao mercado agora, e o uso de dados cotiuará a crescer com itesidade. Uma parte do tráfego de dados com crescimeto cada vez mais rápido é o de vídeos com uso itesivo de dados. Os relatórios do setor estimam que o coteúdo em vídeo em redes de telefoia móvel comporá a maioria 66% dos dados o tráfego em redes móveis até A AT&T, por exemplo, auciou recetemete que dispoibilizará o coteúdo de IPTV em celulares para seus assiates de U-Verse, uma mudaça que as grades operadoras da Europa e da Ásia também estão fazedo. Estima-se que o tráfego global de dados móveis esteja agora crescedo 2,4 vezes mais rápido do que o tráfego de dados de bada larga global fixa. A coexão de bada larga via celular hoje cosome cerca de 1,3 GB de capacidade por mês. Até 2014, espera-se que a média de coexões seja de 7 GB por mês. 3 As cosequêcias do crescimeto de dados via celular Ao mesmo tempo em que o crescimeto da bada larga em celular tem sido um boom para as operadoras de todo o mudo à medida que elas efretam um mercado mais maduro, caracterizado por quedas as receitas por voz, esse crescimeto rápido e maciço tem suas cosequêcias. O uso da rede ameaça ultrapassar a capacidade da rede - e assim já acoteceu em mercados urbaos com deso povoa- meto. Isso resulta a rotatividade de assiates e cria uma ova situação em que os custos associados aos dados móveis sedo trasmitidos excedem a receita que etra. Quado um celular 3G atige sua carga de dados, o tamaho da célula dimiui. Isso dimiui a velocidade da rede e aumeta as sessões em que há queda. A AT&T Mobility é talvez a operadora mais cohecida que luta com o problema de capacidade de dados em celulares, graças à itrodução do iphoe. Os executivos da empresa admitiram abertamete que a rede da AT&T ão tem operado em sua ormalidade em cidades muito povoadas, tais como Nova York e São Fracisco. A AT&T idicou que cerca de 3% de seus usuários de smartphoe estão gerado aproximadamete 40% do tráfego de dados da operadora e a empresa está procurado formas de estimular esses clietes a modificar seu uso. 4 Equato isso, a operadora britâica O2, etão provedora exclusiva do iphoe, recetemete desculpou -se com seus clietes após a reclamação deles a respeito de quedas de chamadas o iphoe e outros problemas de recepção. 5 Aalistas e outros executivos do setor de telefoia móvel estão começado a dar o alarme. A empresa de pesquisas Iforma prevê um aumeto de 50% o tráfego de dados via celular em 2010, mas um aumeto de apeas 13% a receita dos dados. 4 Executivo da AT&T aborda problemas de rede em NYC, São Fracisco, 9 de dezembro de 2009, FierceWireless 5 A O2 d Reio Uido se desculpa com os clietes de iphoe com relação a problemas de qualidade, 30 de dezembro de 2009, FierceBroadbadWireless 3 Cisco

4 Págia 4 A ecessidade é evidete. As operadoras devem ecotrar formas de compatibilizar o crescimeto dos custos de redes associados com o forecimeto de serviços de bada larga, em alihameto com e até meor que o crescimeto a receita dos dados móveis. O descarregameto do tráfego de dados em redes Wi-Fi dimiui os custos com dados móveis À medida que o custo do trasporte de dados aumeta e os provedores passam a viveciar desafios de capacidade da rede, as operadoras de todo mudo procuram várias opções para aliviar esses custos e o cogestioameto, tais como: Adicioar mais portadoras aos locais com tráfego mais iteso; Implemetar ferrametas de gereciameto de tráfego a base; Acelerar os plaos de implatação de LTE (Log Term Evolutio); Aumetar a largura de bada dos liks de backhaul; Adquirir espectros ovos ou reprogramados; Adicioar femtocells em fucioameto e Adotado as redes Wi-Fi O crescimeto sem paralelo do tráfego de dados sigifica que ehuma ferrameta soziha em mesmo as redes LTE resolverá o problema, pois cada solução tem suas limitações, icluido custos e o tempo de colocação do produto o mercado. Na ova era de dados, equato as operadoras aida precisam plaejar suas redes para os horários de pico para dar cota de assiates que querem vem sua partida de futebol preferida pelo iphoe, elas precisam eteder que as arquiteturas móveis devem oferecer suporte cosistete a capacidade mais alta e às mudaças de comportameto dos usuários. Em uma mudaça acetuada em relação a modelos atigos com base o cosumo passivo de coteúdo de Iteret, os cosumidores estão agora usado sua coectividade sempre dispoível de maeira mais simétrica, à medida que explodem os coteúdos gerados por usuários (em particular os de vídeo). Resolver esse problema de capacidade ão é tão simples como muitos pesam. A icliação mais atural é adicioar mais estações base. Mas essa abordagem ão é prática, é cara e demorada. Em muitas cidades, há limitações jurídicas ou problemas com clietes quato à istalação de ovas macroestações base. As abordages microcelulares com rádios com estrutura meor podem ajudar, mas, além de efretar as mesmas restrições, as questões de autoiterferêcia essas redes limitam também sua desidade. As portadoras estão agora cosiderado as ovas tecologias e arquiteturas complemetares para a implatação de redes móveis, como ateas de feixes múltiplos e direcioameto de feixes. As operadoras estão também tetado ativamete descarregar o tráfego para outras redes, por exemplo, usado o Wi-Fi e femtocells em cofigurações de clietes e de empresas. Descarregar o tráfego de dados do 3G/4G para redes Wi-Fi meores em áreas com uso expressivo de dados faz setido como uma solução básica para esse problema de crescimeto FIGURA 3: Pricipais métricas sem fio desde o laçameto do iphoe $15 $14 Receita de dados por assiate até 56% 1.35% 1.30% Fote: Relatórios da empresa. A rotatividade se refere aos assiates de pós-pago $13 $12 O chur assiates que deixam a T&T a cada mês caiu 17% 1.25% 1.20% $11 $10 Laçameto do iphoe 1.15% 1.10% $9 $8 Laçameto do iphoe 3G Laçameto do iphoe 3GS TRIM3 07 TRIM4 07 TRIM1 08 TRIM2 08 TRIM3 08 TRIM4 08 TRIM1 09 TRIM % 1.00% Fote: Relatórios da empresa. A rotatividade se refere aos assiates de pós-pago.

5 Págia 5 FIGURA 4: Avaços a tecologia Capacidade da rede carregada Mbps por AP m Faixa implatada Fote: Testes da Ruckus. Codições: 1 WEIRP, 14 db fadig + margem de iterferêcia, clietes smartphoe BeamFlex carga do lik (~6 db) reuso e SM ,4 + 5 GHz MIMO SM bada dupla g 2,4 GHz terceirizados, que criam hotspots padrão Wi -Fi ou que adquirem hotspots de outro provedor, oferece os beefícios de custos mais baixos com trasporte de dados ao mudar o tráfego para as redes Wi-Fi. As operadoras da camada 1 podem se beeficiar hoje e a logo prazo por meio de redes Wi-Fi de portadoras costruídas por operadoras. Isso permite que as portadoras cuidem de duas prioridades esseciais para a operação da rede e sua expasão: cotrole e custos. No etato, isso requer uma abordagem arquitetôica ampla e bem pesada que trate de questões de rede de acesso a rádio, backhaul e ifraestrutura básica lidado com problemas como: de dados, dadas suas vatages em custo e velocidade de alcace de mercado. Retirar os dados de uma rede móvel cogestioada para o Wi-Fi altera a ecoomia do trasporte desses bits. O CEO da Telekom Austria, Haes Amestsreiter, declarou recetemete que a empresa estava procurado usar o Wi-Fi como uma ferrameta para descarregar a rede HSPA (High Speed Packet Access) a luta com a carga de dados. Ele idicou que o descarregameto do tráfego de dados as redes Wi-Fi pode reduzir o tráfego a ifraestrutura de celular em cerca de 30%. 6 A AT&T é um outro bom exemplo. Com hotspots os EUA, a AT&T viu o uso do Wi -Fi em 2009 chegar a 85,5 milhões de coexões à Iteret quatro vezes o úmero de coexões feitas em Com o laçameto do software do iphoe versão 3.0, as coexões de usuários podem agora ser direcioadas de forma trasparete para os hotspots Wi-Fi da AT&T. O caso das redes Wi-Fi de portadoras As vatages do uso do Wi-Fi podem ser obtidas em modelos próprios ou em parceria. Para operadoras de camadas 2 e 3, a parceria com atacadistas 6 Deve-se usar o descarregameto de Wi-Fi, declarou o CEO da Telekom Austria, 19 de fevereiro de 2010, FierceWirelessEuropa 7 O W-Fi da AT&T admiistra mais de 85 milhões de coexões o total em 2009, mais de quatro vezes o valor de 2008, Comuicado de impresa da AT&T de 25 de jaeiro de 2010 provisioameto, fluxo de tráfego, auteticação direta, iterceptação legal, mobilidade de IP e gereciameto e cotrole de políticas. Qualquer solução de descarregameto de dados Wi-Fi de portadora tem de oferecer a capacidade de mover os assiates, de forma direta e trasparete, etre as redes 3G e os hotspots Wi-Fi sem a ecessidade de que o cliete ou assiates façam o trabalho pesado e de oferecer aos assiates os mesmos serviços e recursos que eles recebem a rede 3G da operadora. Com uma ifraestrutura Wi-Fi/celular cotrolada e cooperativa, as operadoras podem proporcioar a capacidade de serviços em modo Wi-Fi e capitalizar as aplicações habilitadas pelas coexões com mais bada larga. Isso permite reduzir os custos associados ao descarregameto de dados e à sialização de tráfego para o Wi-Fi, ao mesmo tempo em que gera receitas. A Ruckus Wireless fez muitos avaços sigificativos a área de desempeho de rádio Wi-Fi, malha iteligete, qualidade de serviços e recursos de back-iter-redes, que habilitam essas abordages em uma solução de Wi Fi completa e de pota a pota, que iclui elemetos de backhaul e rede de acesso à bada larga

6 Págia 6 verdadeiro tudo isso podedo ser implatado a uma fração do custo das tecologias macrocelulares 3G/4G clássicas. Segurar custos e oferecer uma ifraestrutura de Wi-Fi cofiável As operadoras estão tetado reduzir as despeas de capital e as despesas operacioais em meio ao tremedo crescimeto o tráfego de dados, ao mesmo tempo em que retêm clietes e lutam pela participação de mercado em meio à cocorrêcia acirrada. O descarregameto de dados 3G em redes Wi-Fi impede efetivamete que as operadoras teham de fazer atualizações de rede mais caras ao mesmo tempo em que proporcioa uma experiêcia de usuário perfeita As redes Wi-Fi de última geração, cohecidas como redes , levaram a uma melhor cobertura, capacidade e tratameto de iterferêcias do Wi-Fi, oferecedo às operadoras o tamaho ecessário para fazer o descarregameto eficaz do tráfego de dados 3G para a ifraestrutura Wi-Fi. O impulsioou bastate o desempeho teórico do Wi-Fi em cerca de 10 vezes e aumetou o alcace em cerca de três vezes em comparação com o padrão g. A uma distâcia de cerca de 500 metros, um dispositivo Wi-Fi cosegue trasmitir dados a 15,5 Mbps ou mais. Equato o aumeta sigificativamete o limite superior da largura de bada, ele permaece tão suscetível a iterferêcias quato o b/g e, em algus casos, até mais. O resultado é que as taxas de trasferêcia reais das implemetações típicas do são bem mais baixas do que as taxas de dados que são auciadas pelos órgãos ligados aos padrões e por algus forecedores iescrupulosos. O usa multiplexação espacial para combiar dois feixes de dados o lado da recepção, teoricamete duplicado a taxa de trasferêcia mas também dobrado as chaces de iterferêcia e a sesibilidade a elas. Isso faz as operadoras procurarem soluções de ifraestrutura de Wi-Fi mais cofiáveis e feitas para portadoras, que abordem essas deficiêcias. Wi-Fi mais iteligete com as portadoras em mete Com tradição em tecologias e produtos Wi-Fi iovadores para as empresas de telecomuicações e operadoras de telefoia celular, a Ruckus Wireless é a úica empresa de Wi-Fi que desevolveu uma solução de Wi-Fi completa e pota a pota para ajudar os provedores de serviços a abordar as preocupações com cobertura e capacidade esseciais, ao mesmo tempo em que dimiui os custos com ifraestrutura e o tempo de implatação. Esta solução oferece com exclusividade: Uma carteira completa de produtos Wi-Fi, desde equipametos do cliete até APs em malha e sistemas de backhaul de logo alcace; Gereciameto amplo de todos os dispositivos como uma rede uiforme; Tecologias avaçadas, como rejeição às iterferêcias, que miimizam os esforços para oferecer uma previsibi lidade como se fosse uma rede com fio e duas a quatro vezes mais propagação de sial sem fio. Suporte itegrado para aplicações multimídia, como IPTV e VoFi. FIGURA 5: O gereciameto de iterferêcias a prática: resultados do cliete de iphoe 3G O teste com a cocorrêcia revela que a taxa de trasferêcia e o alcace são muito afetados pela iterferêcia de RF. A capacidade dos sistemas Wi-Fi de evitar ativamete e ameizar as iterferêcias é o poto chave para forecer um desempeho previsível aos assiates.

7 Págia 7 Movedo a iteligêcia para o extremo da rede de acesso, ode ela pode ser dimesioada, limitado os requisitos icremetais os dispositivos cliete para a cofiguração ze-ro touch e aproveitado as iterfaces de cotrole do padrão 3GPP, a Ruckus desevolveu um projeto flexível, leve e escalável iter-rede. Essa ova arquitetura de referêcia dá às operadoras o poder de implatar rapidamete uma ifraestrutura de Wi-Fi de portadora, que se itegra perfeitamete à ifraestrutura móvel existete estabelecida a curto prazo, prevedo aida o futuro padrão 3GPP a logo prazo. de trasferêcia ideal. Quado habilitada pelo BeamFlex da Ruckus, um AP Wi -Fi pode, de forma cofiável, oferecer suporte a seis ou mais streams de vídeo de 10Mbps, tipo MPEG4 de alta defiição, simultâeos, sem iterrupções. E seus cotroles QoS ieretes permitem oferecer capacidade para avegador Web, e telefoes VoIP Wi-Fi, criado assim uma verdadeira solução de descarregameto de dados de rede Wi-Fi de portadora, ideal em áreas urbaas, ode a iterferêcia é algo mais problemático e ode as operadoras mais precisam cotrolar o tráfego de dados. A rejeição de iterferêcias possibilita cofiabilidade de portadora Dado o crescimeto do Wi-Fi e dos dispositivos habilitados para Wi-Fi, os ambietes urbaos ode o tráfego é mais pesado são em geral mais bem populados com siais de Wi-Fi. A tecologia BeamFlex da Ruckus foi feita especificamete para as portadoras que tetam obter a previsibilidade viveciada a bada liceciada detro da bada ão liceciada. Esta tecologia pateteada utiliza um avaçado sistema de ateas iteligetes em arrajo com fases multielemeto, cotrolado por software para formar e direcioar trasmissões sem fio pelos camihos de melhor desempeho e loge de fotes de iterferêcia - miimizado dessa forma a perda de pacotes, ampliado o alcace e aumetado a taxa de trasferêcia geral. Essa tecologia comprovada em campo igora de forma eficaz a maioria das iterferêcias co-caais, mesmo em ambietes extremamete movimetados proporcioado cofiabilidade sem precedetes em relação às opções de ateas omidirecioais covecioais usadas com sistemas mais ovos baseados em MIMO. Isso dá às operadoras a projeção de ivestimeto de que elas ecessitam para alavacar com cofiaça a estrutura de custos atraete do Wi-Fi como peça chave de sua estratégia de capacidade. A tecologia de ateas iteligetes BeamFlex da Ruckus dimiui as iterferêcias, eviado a eergia do Wi-Fi apeas a direção pretedida, o que aumeta bastate o alcace da multiplexação espacial bem-sucedida. Além disso, a Ruckus aprimorou as técicas de jução de caais do , que combiam dois caais de 20 Mhz em um úico caal de 40 Mhz, para uma taxa de trasferêcia maior. Com o BeamFlex, a eficácia da jução de caais aumetou quatro vezes. A tecologia da Ruckus ajuda a garatir que os parâmetros do para a tecologia de atea adaptável e a seleção de caais sejam ajustados diamicamete para uma taxa Coclusão O grade crescimeto do tráfego de dados está criado tesão para as ifraestruturas de redes de telefoia móvel. A implicação é que o crescimeto o custo do trasporte de dados logo ultrapassará a receita gerada e resultará em uma experiêcia ruim para o usuário devido ao cogestioameto da rede. O descarregameto do tráfego de dados 3G as redes Wi-Fi está se torado uma das opções mais atraetes para as operadoras. Para cumprir pleamete a promessa do Wi-Fi, as operadoras precisam de uma abordagem arquitetôica para portadoras bem cocebida que esteda a rede de acesso a rádio, backhaul e a ifraestrutura celular básica abordado problemas como provisioameto, auteticação direta e mobilidade de IP. Essa abordagem permite às operadoras oferecer serviços de alta qualidade aos assiates e capitalizar os serviços que fucioam pelo Wi-Fi. O Ruckus Wireless desevolveu com exclusividade uma arquitetura de referêcia 3G/Wi-Fi, costruída com base em produtos e tecologias comprovadas em campo, que proporcioam provisioameto e auteticação de cliete perfeitos, gereciameto amplo e completo da rede, itegração sem esforço à base 3GPP existete e desempeho e cofiabilidade de redes sem fio como se fossem redes com fio. Essa abordagem prática, testada em campo, oferece alívio imediato do cogestioameto de dados, ao mesmo tempo em que traz uma solução boa para o futuro, que oferece uma experiêcia perfeita para os usuários e elimia quaisquer requisitos icremetais de software os telefoes um requisito crítico para a adoção de assiates e implatação rápida ao mesmo tempo em que coecta com eficiêcia à base 3GPP/ LTE estabelecida. Ruckus Wireless, Ic. 880 West Maude Aveue, Suite 101, Suyvale, CA USA (650) Tel. \ (408) Fax Copyright 2010, Ruckus Wireless, Ic. Todos os direitos reservados. Ruckus Wireless e o desig da Ruckus Wireless estão registrados juto ao Departameto de Marcas e Patetes dos EUA (U.S. Patet ad Trademark Office). Ruckus Wireless, o logotipo da Ruckus Wireless, BeamFlex, ZoeFlex, MediaFlex, FlexMaster, ZoeDirector, SpeedFlex, SmartCast e Dyamic PSK são marcas comerciais da Ruckus Wireless, Ic. os Estados Uidos e em outros países. 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