Convergência fixo-móvel

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1 Convergência fixo-móvel 74 RTI SET 2005 Einar Edvardsen, da Telenor R&D (Noruega) É possível a convergência entre redes fixas e móveis? Um projeto desenvolvido na Europa mostra que sim. A idéia é promover a integração das redes sem fio (WLANs) nas residências e as redes fixas das operadoras, formando a base para uma comunicação pública em banda larga. Além de oferecer taxas entre 10 a 100 vezes superiores às do sistema UMTS (3G), a proposta tem a vantagem de utilizar recursos existentes da rede fixa. Este artigo baseia-se no estudo que está sendo atualmente feito no projeto IST OBSN (Redes Abertas de Acesso Banda Larga, do inglês Open Broadband Access Networks, site patrocinado pela Comunidade Européia para o período de O consórcio OBAN conta com 14 parceiros: quatro são operadoras (Telenor, Telefônica, France Telecom, Swisscom); seis são indústrias (Lucent da Holanda e Reino Unido, Motorola e Euroconcept da Irlanda, Birdstep e ObexCode da Noruega); três são universidades e institutos de pesquisa (Sintef, da Holanda, TUB, da Dinamarca, e ISMB, da Irlanda), e uma entidade de regulamentação de telecomunicações (NPT, da Noruega). O projeto é coordenado pela Telenor, da Noruega. O OBAN apresenta um novo e radical conceito visando estabelecer uma rede móvel ubíqua para comunicação em banda larga com recursos existentes na rede fixa de banda larga. Os recursos não utilizados na rede fixa e as LANs sem fio tornam-se disponíveis ao público, aos visitantes casuais. Os mecanismos de QoS garantem que os proprietários privados tenham prioridade sobre os recursos pelos quais pagam. A convergência das redes existentes (fixas e wireless) é tranparente para o usuário Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 74

2 76 RTI SET 2005 O conceito pode ser visto como um método de provisionamento de serviços de banda larga sem fio (móveis) sobre a rede fixa de banda larga existente, em vez de tentar transformar a rede móvel de banda estreita em banda larga. Essa última abordagem até hoje ainda não obteve sucesso, devido aos gargalos tecnológicos e aos enormes investimentos para estabelecer a infra-estrutura necessária, incluindo todas as despesas associadas. O OBAN pode tornar realidade a convergência fixo-móvel. Sua base se fundamenta nos pilares: As LANs sem fio localizadas em locais públicos e privados são usadas para dar acesso sem fio a usuários móveis ou estacionários. O ponto Fig. 1 - Cenário do projeto OBAN de acesso de cada uma dessas LANs é um gateway residencial sem fio (wrg), que configura uma rede residencial/corporativa para os usuários estacionários, assim como um meio de acesso público para usuários visitantes. As redes fixas de banda larga (ADSL, cable modem, fibra óptica) são usadas como linhas alimentadoras para as LANs sem fio acima descritas. O conceito baseia-se no uso de recursos de largura de banda não alocados para esse propósito; portanto, os donos não terão conhecimento do uso público de suas linhas. As funcionalidades necessárias, como mobilidade, segurança, QoS, etc., são implementadas na rede de tal modo que: os requisitos de segurança e privacidade para proprietários e visitantes sejam garantidos; os requisitos de QoS dos proprietários e visitantes sejam satisfeitos; e suportem os requisitos de qualquer modelo empresarial realista, sendo benéficas para as partes envolvidas (usuários móveis e estacionários, operadoras de rede, provedores de serviço, etc.). A visão de longo prazo do projeto OBAN é uma rede do futuro, que Serviço de consulta 2917 Serviço de consulta 2917 Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 76

3 77 RTI SET 2005 permita às pessoas se movimentarem podendo manter sua comunicação, com QoS sem envolvimentos pessoais, como digitação de senhas, respostas a perguntas, etc. (figura 1). Isso requer mobilidade transparente e recursos de handover, assim os usuários não notarão quando estão saindo ou entrando em zonas sem fio. A visão também inclui terminais de usuários adaptáveis a qualquer interface de rádio (freqüência, método de modulação e codificação) presente no ar. E as estações base (LANs sem fio) podem se comunicar com qualquer terminal presente. A funcionalidade mínima da tecnologia de LAN sem fio (WLAN) usada nos testes de campo baseia-se nas especificações do IEEE b com WPA. Nesse projeto, as tarefas de pesquisa relacionadas com WLAN irão supor que a funcionalidade LAN esteja de acordo com os sistemas especificados, como HIPERLAN/2 e IEEE , com os aperfeiçoamentos dos progressos da Força Tarefa quanto à QoS, segurança e gerenciamento de espectro para a faixa de 5 GHz. Desenvolvimento da rede fixa de banda larga A transformação do par telefônico existente numa rede de alta velocidade e de múltiplos propósitos está acontecendo com muita rapidez. O fator mais importante dessa corrida foi a introdução da tecnologia DSL, que possibilita a transferência de Mbit/s pelas linhas telefônicas. O modem ADSL a tecnologia dominante para transmissão telefônica pelo cabo pode transferir 8 Mbit/s (outras variantes da mesma tecnologia oferecem velocidades ainda maiores). Todas as tecnologias DSL, no entanto, têm menor desempenho em longas distâncias. A maioria delas também é assimétrica, o que significa menor desempenho no upstream, em comparação com o downstream. A Internet de banda larga conquistou o mercado muito depressa. O número de assinantes na Noruega, no final de 2004, era da ordem de 600 mil, o que representa aproximadamente 30% do mercado total. Essa penetração foi alcançada durante um período muito curto apenas três anos, o que é extremamente rápido, se comparado com outras tecnologias. A disponibilidade do acesso de banda larga à população no mesmo período vai alcançar 80% a 90% em curto prazo. Como a taxa de crescimento ainda é alta, espera-se Serviço de consulta 2917 Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 77

4 78 RTI SET 2005 que a maior parte da população, cerca de 70% a 80%, tenha acesso banda larga em alguns anos. A rede telefônica existente é o meio mais importante para a distribuição de banda larga (Noruega 80%), enquanto a de CATV representa os 20% remanescentes. Outras tecnologias não são significativas. Essas duas redes de acesso chegam a todas as residências, escritórios e empresas. Em outros países industrializados a relação entre as tecnologias pode diferir, mas essas redes existentes constituem, mesmo assim, as principais infra-estruturas para fornecimento de banda larga ao público. Simultaneamente com a introdução da banda larga para o público em geral, a necessidade da rede residencial torna-se visível para todos. As soluções baseadas no padrão WLAN IEEE b/g o tornaram a tecnologia dominante para esse propósito. Na Noruega, cerca de 30% de todos os clientes de banda larga também estão usando WLAN em casa. Desenvolvimento da rede de banda larga móvel algumas centenas de metros. Para estabelecer uma rede UMTS, projetada para suportar tráfego muito mais pesado que do GSM, o número de estações base aumenta dramaticamente e, assim, requer uma infra-estrutura com uma granulação ainda mais fina. O próximo passo no desenvolvimento de futuros sistemas de comunicação móvel, conhecido como B3G, vai exigir ainda mais estações base, cada uma cobrindo menor área, o que novamente exige mais da infra-estrutura fixa. Os Fig. 2 - Comparação entre diferentes tecnologias DSL cabos ópticos agora serão necessários no backbone. O gráfico da figura 3 indica como o número de estações base aumenta com o crescimento da carga de tráfego. interfaces aéreas estão sendo introduzidos no mercado. Esses terminais diminuem as limitações da rede, já que os usuários podem mudar de uma para outra rede. Esses são apenas exemplos que mostram que o tempo da convergência fixo-móvel está se aproximando. A introdução da WLAN como tecnologia de rede residencial criou um grande impulso para a convergência. Prevendo-se que essa tendência veio para ficar, pode-se facilmente imaginar que a maioria das residências e escritórios usará a WLAN. O projeto OBAN apóia-se nesse dado, de que a WLAN vai se tornar a tecnologia dominante nas redes residenciais. Como as ondas de rádio não podem ser mantidas dentro das quatro paredes da casa, mas também se propaga para o espaço público, o objetivo do OBAN é investigar como esses recursos podem ser utilizados no cenário da convergência. Cobertura potencial da rede convergente baseada em OBAN Os telefones móveis agora são comuns entre os jovens e mais velhos. É normal haver mais de um celular por família, o que difere da situação comum da telefonia de rede fixa. Paralelamente ao desenvolvimento da rede fixa, a comunicação móvel tornou-se digital e a largura de banda oferecida aos usuários cresceu com a introdução de tecnologias como GSM, GPRS e UMTS. A oferta de maior largura de banda e volume de tráfego fez aumentar o número de estações base, ou seja, menor área coberta por estação base, o que, mais uma vez, requer mais infra-estrutura de rede fixa. Nas áreas urbanas, a distância entre as estações base numa rede GSM está na faixa de Convergência dos recursos de rede Há várias razões para a convergência fixo-móvel: Melhor utilização da infra-estrutura de rede: as redes móveis requerem cada vez mais infra-estrutura de backbone. Melhores serviços para os usuários finais: antes oferecidos somente por uma rede, agora estarão disponíveis a todos na rede convergente. Quem já não desejou que o telefone fixo se tornasse móvel e vice-versa que o seu celular oferecesse a mesma qualidade do fixo? Tendências tecnológicas: os terminais sem fio com múltiplas É claro que o uso da WLAN é mais relevante para áreas urbanas, que têm densidade populacional suficiente para criar áreas totalmente cobertas, grandes o suficiente para despertar interesse comercial. Como existe um mapeamento de quase 1:1 entre as redes de acesso de telecomunicações e a densidade populacional, a cobertura da rede deve ser estimada com base nas estatísticas públicas. De acordo com a Statistics Norway, 75% da população norueguesa vive em áreas urbanas (0,7% da área total). O restante da população vive no campo (5% da área total). Na Noruega, área urbana é o assentamento composto de, pelo menos, 60 a 70 residências, Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 78

5 80 RTI SET 2005 localizadas a menos de 50 metros uma da outra. A distância de 50 metros é comparável ao alcance dos pontos de acesso padrão WLAN disponíveis. Uma estimativa grosseira do potencial de cobertura da rede convergente baseada em OBAN é que, aproximadamente, 75% (0,7% da área) da população pode ser coberta. Para o restante da população e da área, outra infra-estrutura de rede celular deve ser usada. Capacidade potencial da rede convergente A capacidade de acesso para cada usuário consiste, principalmente, de duas partes independentes. Outras Fig. 3 - Visualização de como o número de estações base aumenta com a carga de tráfego propriedades (protocolos, etc.) das redes, com certeza, também influenciam, mas não estão incluídas nessa análise: Capacidade não alocada do ponto de acesso real WLAN (parte pública de sua capacidade total). Capacidade não alocada da linha de acesso da rede fixa (parte pública de sua capacidade total). São necessárias duas definições para a discussão que se segue: Usuário residencial usuário com acesso legal aos serviços assinados pelo proprietário do site onde o ponto de acesso está instalado. Usuário visitante usuário passageiro casual, que queira acessar a parte pública da capacidade total. Uma estimativa grosseira da capacidade nominal de uma WLAN g é de aproximadamente 25 Mbit/s. Essa capacidade deve ser compartilhada não apenas entre os usuários Serviço de consulta 2917 Serviço de consulta 2917 Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 80

6 81 RTI SET 2005 residenciais e usuários passageiros, mas também entre as transmissões upstream e downstream. A capacidade pública deve se adaptar à parte pública da capacidade da linha de acesso fixo. A capacidade da linha de acesso fixo depende da tecnologia usada. A mais importante, hoje em dia, é o modem ADSL. A capacidade nominal da ADSL é de 6 a 8 Mbit/s no downstream e de 0,5 a 1 Mbit/s no upstream. A taxa de assinatura comum, hoje, é de, aproximadamente, 0,7/0,25 Mbit/s (downstream/upstream). A capacidade pública é de, aproximadamente, 6/0,5 Mbit/s (downstream/upstream). A estimativa acima indica que um usuário visitante acessando um ponto de acesso conectado com ADSL ao núcleo da rede pode ter taxas de acesso na faixa de 6/0,5 Mbit/s (downstream/upstream). Na prática, entretanto, as taxas são mais baixas, por causa da distância do ponto de acesso, da presença de outros usuários, ruídos, etc. Outras tecnologias na rede de acesso fixo fornecerão, é claro, outros resultados, onde a seção sem fio é um fator limitante. Outro critério de comparação é calcular a capacidade por unidade de área, por exemplo, Mbit/s por quilômetro quadrado. Com distância nominal de 50 metros entre cada ponto de acesso, o número de pontos numa rede convergente OBAN é de, aproximadamente, 400. Se cada ponto for conectado via modem ADSL, que está se comportando como indicado acima, a rede oferece, aproximadamente 2400/200 Mbit/s por quilômetro quadrado. Como já mencionado, a rede de acesso fixo é o fator limitante desse resultado. Usando-se outros tipos de tecnologia de acesso (VDSL, fibras ópticas, etc.), a capacidade resultante por quilômetro quadrado torna-se muito maior. O número correspondente para UMTS é de aproximadamente 20/20 Mbit/s (upstream/downstream), com capacidade máxima de acesso de 2 Mbit/s por usuário. Para alcançar capacidade comparável com a OBAN, o número de estações base teria de ser aumentado na direção do mesmo número que para a rede OBAN. Isso iria requerer um backbone baseado em fibra, do mesmo tamanho que a rede de acesso fixo. Conclusões Uma breve avaliação de algumas propriedades de uma rede convergente OBAN mostrou as vantagens da integração das redes fixa e móvel entre si. Aproveitando a capacidade não utilizada da rede fixa de acesso e das redes residenciais sem fio (WLANs) dos usuários, pode-se estabelecer uma rede sem fio/móvel que cobre áreas urbanas. A sua capacidade estimada excede a do UMTS em 100 vezes no downstream e 10 vezes no upstream. Embora não discutido neste artigo, supõe-se que o custo para estabelecer essa rede será bem menor que o de qualquer alternativa de rede com igual capacidade e cobertura. Haverá apenas pequenos investimentos para a instalação da infra-estrutura da rede. Serviço de consulta 2917 Redes Móveis-Telenor Paginado NOVO.p65 81