Redes de Transporte e Backhaul Móvel IP/MPLS

Redes de Transporte e Backhaul Móvel IP/MPLS As primeiras redes comerciais LTE foram lançadas no final de 2009 no norte da Europa, por parte da operadora TeliaSonera. Pouco depois outros mercados seguiram, como Estados Unidos, que é na atualidade o de maior crescimento quanto a número de usuários LTE devido ao lançamento comercial da tecnologia por parte de Metro PCS, Sprint, Verizon Wireless, AT&T y Leap Wireless. Segundo projeções de igr, as operadoras americanas irão investir 40 milhões de dólares em infraestrutura LTE durante os próximos cinco anos. Estas cifras de investimento nos Estados Unidos, somadas as que se verão nos mercados europeus e da Ásia Pacífico nos próximos 18 a 24 meses, implicam não só em um rápido alcance das economias de escala e, portanto, o baixo valor dos equipamentos, e sim a chegada de uma grande variedade de dispositivos com a tecnologia. América Latina segue esta corrente e acelera a adoção de novas tecnologias devido ao acúmulo de circunstâncias, entre as que podemos encontrar a boa economia da região que favorece uma demanda crescente pelo acesso, sendo as redes móveis as que mais rapidamente podem satisfazer, e a que os usuários dessa região já entraram em maior contato com o que supõe o acesso a banda larga, e por isso, sabem de seus benefícios e demandam cada vez melhores prestações. E se LTE se lançava pela primera vez no planeta no final de 2009 por parte de TeliaSonera em Oslo, Suécia, no final de 2011 era anunciada a primera rede LTE na América Latina por parte de Une EPM na Colômbia. Em 2012 mais operadoras iniciaram o lançamento da tecnologia e, segundo Maravedis Research, poderia haver até 15 redes LTE comerciais até o final deste ano na região com aproximadamente 650.000 assinantes na América Latina. Já existem cinco redes comerciais na região: Une EPM (Colômbia), Antel (Uruguai), Sky (Brasil), Claro (Porto Rico) e Open Mobile (Porto Rico). Outras operadoras que estão por lançar LTE são: Entel (Chile), Telecom (Argentina), Movilmax (Venezuela) e Digicel (Caribe). Por sua vez, algumas operado- 1

Gráfico 1 ras brasileiras que já ganharam licenças de espectro para LTE anunciaram recentemente seus provedores LTE. Operadoras como Vivo, Claro, Oi e TIM tem definido seus provedores para começar o lançamento da tecnologia nesse mercado. TeleSemana.com preguntou a um seleto grupo de operadoras 1 na América Latina sobre seus planos para lançar LTE em seus respectivos mercados e vendo o Gráfico 1, comprovamos que a maioria das operadoras na região esperam ter algum tipo de serviço comercial LTE disponível nos próximos meses. Somente um grupo pequeno de operadoras acreditam não estarem com suas redes LTE prontas antes de 2015. Ja, 2012 2013 2014 2015 Nunca Fuente: TeleSemana.com E com a chegada das redes LTE espera-se uma explosão no tráfego de dados, já que até a data a implementação de tecnologias de maior capacidade sempre implicam um maior uso por parte dos usuários, especialmente porque as novas redes vêm acompanhadas de melhores dispositivos. Por exemplo, o iphone 5 já supera o tráfego gerado pelo Samsung Galaxy S3, quando entre ambos existe uma diferença temporal de três meses a favor do dispositivo de Samsung. É muito provável que cada novo dispositivo, com melhoras na reprodução de vídeo, a grande causa do crescente tráfego de dados, e o incremento nas conexões LTE, façam que o tráfico não deixe de crescer com cada novo smartphone que se lance no mercado. As operadoras além disso estão aumentando sua oferta de acesso a grande velocidade. Nos Estados Unidos, por exemplo, Verizon Wireless e AT&T prometem velocidades de descarga entre 5 e 12 Mbps, enquanto que de subida Verizon Wireless promete entre 2 e 5 Mbps e AT&T mantém a mesma que na descarga. Entretanto, provas realizadas por empresas independentes 2 asseguram que estas cifras por agora são amplamente superadas e no caso de Verizon Wireless a descarga estaria nos 14 Mbps e a subida em 8 Mbps, e no caso de AT&T as cifras seriam de 13 Mbps e 6 Mbps respectivamente. No questionário realizado por Telesemana.com comprova- 1 O pesquisa foi realizada entre 33 executivos relacionados com a rede de transporte em operadoras de Argentina, Chile, Uruguai, México, Brasil, Perú, El Salvador, Guatemala, Colômbia e Venezuela. 2 Medições realizadas por RootMetrics em ambas redes nas cidades de San Diego, San Francisco, Los Angeles, Houston, Washington DC, Phoenix e Atlanta. 2

Gráfico 2 mos que as operadoras da região também tem em mente aumentar significativamente as velocidades de transmissão de descarga. O Gráfico 2 mostra como a maioria das operadoras esperam oferecer um mínimo de 5 Mbps de descarga em sua oferta LTE e quase 90 por cento não contempla baixar dos 3 Mbps. Mas para oferecer estas velocidades de transmissão as operadoras deverão modificar a estrutura de suas redes, incorporando o conceito de Heterogeneous Networks (HetNet) mediante a introdução da infra-estrutura que se conhece como small cells, que inclui femto cells, pico cells, micro cells e a utilização de pontos de acesso Wi-Fi (Hotspots). 1 Mbps de download 2 Mbps de download 3 Mbps de download 4 Mbps de download 5 Mbps de download Segundo dados de Informa Telecoms & Media, as small cells superarão em número as macro cells no final deste ano. Dados oferecidos por Small Cell Forum apontam que SK Telecom na Coréia já iniciou o lançamento das primeiras small cells LTE, enquanto que nos Estados Unidos AT&T e Sprint já se comprometeram a iniciar seu lançamento mas para suas redes 3G no final deste ano. Verizon Wireless e o próprio Sprint anunciaram planos de lançamento dessas small cells para suas redes LTE em um prazo curto. Gráfico 3 Na América Latina, Telefônica poderia ser a primeira operadora a lançar este tipo de infra-estrutura. A operadora anunciou sua intenção de utilizar-las tanto na Europa como em suas filiais latino-americanas. E se a principio assegurávamos que os tempos de adoção de novas tecnologias e soluções por parte das operadoras da região estavam diminuindo com respeito a lançamentos em outras partes do planeta, as small cells ainda apóiam com mais força esta teoria. Na pesquisa realizada por TeleSemana.com com executivos na área de rede e que é refletido no Gráfico 3, verifica-se que a intenção de implementação de soluções de small cells está dentro dos próximos 18 a 24 meses na maioria das operadoras. O lançamento de LTE, junto com a chegada de mais smartphones em todos os preços e a nova arquitetura HetNet, com a introdução de pequena infra-estrutura, obriga as operadoras de todo o mundo a evolucionar sua rede de transporte 3

(backhaul) até uma arquitetura que permita sustentar as velocidades de transmissão e latência prometidas por LTE, assim como garantir uma segurança e confiabilidade na rede garantindo uma experiência uniforme e consistente para os usuários. Esta informação apresentará a visão do por que a utilização de IP/MPLS poderia ser a melhor solução tecnológica para muitas das operadoras que estão por lançar a tecnologia LTE. Explorando a opção IP/MPLS para o backhaul móvel da seguinte geração Para a migração ou evolução das redes de transporte, as operadoras possuem uma limitada variedade de opções, sendo a mais popular nesse momento a que leva a realizar o transporte através da tecnologia IP/MPLS. Existem vários organismos que trabalham na criação de estandartes e arquiteturas para o desenvolvimento da seguinte geração de redes de transporte. Estes são os organismos que estão involucrados de uma forma ou outra no desenvolvimento das redes de transporte. Metro Ethernet Forum (MEF): Este organismo desenvolveu o Mobile Backhaul Phase 2 Implementation Agreement Requirements for Implementing Carrier Ethernet for Mobile Backhaul (MEF 22.1). E ainda que MEF promova a utilização de Ethernet e Carrier Ethernet para o backhaul (Ethernet é o protocolo utilizado pelas estações base LTE para transportar o tráfego IP), o MEF 22.1 é um marco de referência para a implementação de tipos de serviço, QoS, ferramentas OAM e sincronização, sem identificar uma tecnologia concreta para realizar o transporte. Broadband Fórum: defende a utilização da tecnologia IP/MPLS para seu uso no transporte de tráfego em redes móveis, especialmente para operadoras que implementem uma rede de backhaul que integre o tráfego TDM das redes 2G e ATM das redes 3G. Propõe um modelo de arquitetura denominado TR-221. O grupo de trabalho da União Internacional de Telecomunicacões, ITU-T SG 15 se encarrega de temas relacionados com o clock syncronization das redes de pacotes. Por último, o 3GPP está a cargo de todo o relacionado com o RAN e suas interfaces. 4

As operadoras podem programar o marco do MEF, mas utilizando a tecnologia IP/MPLS, utilizando o esquema planteado por Gráfica 4 MMBI Reference Architecture Fonte: Broadband Forum Terminology WCDM/ UMTS CDMA 2000/1X LTE Base Station Node-B BTS enb Base Station Controller RNC BSC - Circuit Edge Devices MSC MSC - Packet Edge Devices SGSN, GGSN PDSN S-GW / MME Note: Mobile backhaul expense is a sizable portion of overall mobile operator OPEX Broadband Forum e que pode ser visto no seguinte gráfico. O Broadband Fórum, assim como outros fornecedores, recomenda o uso de IP/MPLS para o backhaul por vários motivos, mas talvez o principal seja a necessidade de ter que seguir sustentando vários tipos de tráfego sobre uma mesma rede de transporte. Ainda que as operadoras necessitem evoluir suas redes a LTE, se assume que seguirão sendo os serviços tradicionais os que continuarão aportando à maioria do ingresso antes que sejam os serviços oferecidos pela rede LTE os que temem o controle desta métrica financeira. Por esse motivo, os proponentes de uma solução como IP/MPLS consideram que esta tecnologia é a que permite as operadoras convergir transportando simultaneamente vários tipos de tráfego sobre uma única infra-estrutura de rede. Uma das grandes vantagens de MPLS é sua capacidade para desacoplar a capa de serviço da de transporte, transportan- 5

Gráfico 5 2G (GSM) 2G (GSM) 2G Voice GPRS R99/R4 R5/R6... LTE (R8/R9) (BSC to SGSN) TDM FR ATM Ethernet IP MPLS SDH Ethernet PDH Radio, Copper (DSL) or Optical Fibre Fonte: Tellabs Gráfico 6 do indistintamente tráfego TDM, ATM ou Ethernet através de pseudo-wires sobre qualquer tecnologia SDH, Ethernet o DSL, entre outras; e, ao mesmo, tempo suportar serviços multiponto como IPVPN necessários para LTE. Pelo que se produz uma proteção do CAPEX na inversão de infra-estrutura já que permite à operadora móvel lançar uma solução custo efetiva para o backhaul de tráfego 2G (TDM) e 3G (ATM e IP/Ethernet) que suporta IP de forma nativa o que permite o backhaul de LTE sobre a mesma rede usando IPVPN, como se mostra no Gráfico 5. Não se deve esquecer que a migração à redes de backhaul baseadas em pacotes implicam que todos os serviços, legado e novos, deverão poder ser transportados por uma mesma rede de backhaul. Traduzindo a serviços, estamos falando de serviços de voz tradicionais, serviços de voz sobre IP (VoIP), SMS, dados assim como também todo tipo de serviços de vídeo. No questionário realizado por TeleSemana.com as operadoras parecem mostrar uma intenção clara em utilizar uma rede de transporte que possa conjugar os diferentes tipos de tráfego em uma só rede de transporte e mediante uma única tecnologia. O Gráfico 6 ilustra esta preferência. Si No No se A maioria das operadoras de todo o mundo está optando por implementar uma arquitetura de rede de backhaul (metro, adição e acesso) baseada em MPLS devido a sua flexibilidade já que suporta o transporte de múltiplos protocolos TDM/ ATM/ETH/IP e proporciona funcionalidades de capa dois e capa três com suporte nativo de QoS e Engenharia de Tráfego. Também existem operadoras que estariam optando por outro tipo de soluções baseadas em equipamento de capa dois Carrier Ethernet o MPLS-TP. A decisão de optar por uma opção ou a outra vem quase sempre dada pela quantidade de infra-estrutura de legado das operadoras ou a velocidade com a que acreditam que suas redes de legado deixaram de ser importantes para seu negócio. Na América Latina a pesquisa de TeleSemana.com revela um padrão muito parecido não só a realidade que se percebe ao redor do mundo, como também a outras pesquisas realizadas por TeleSemana.com relacionadas com as redes de transporte. Nessa ocasião novamente vemos que a opção IP/ MPLS (PWE3, IPVPN e VPLS) será a mais desenvolvida na região como mostra o Gráfico 7. 6

Gráfico 7 Outra decisão importante para a operadora é decidir a tecnologia de acesso a desenvolver para o backhaul das estações base LTE para poder oferecer as velocidades que planejam brindar através de suas redes LTE. Como foi visto no Gráfico 2 dessa pesquisa, a maioria das operadoras planejam oferecer velocidades de descarga de 5 Mbps, e pouco são os que pensam em uma oferta inferior aos 3 Mbps. Para poder oferecer certas velocidades através de LTE calcula-se que cada lugar deveria receber uma capacidade de 100 Mbps no Release 8 de LTE e poder incrementar essa capacidade até os 300 Mbps quando for lançado LTE-Advanced (LTE-A). Ethernet camada 2 IP VPN (MPLS) PwE3 (pseudwires MPLS VPLS (MPLS) Gráfico 8 Nesse sentido, o questionário de TeleSemana.com com as operadoras latino-americanas mostra que a região considera que estas capacidades serão as implementadas em suas operações para poder sustentar as velocidades prometidas a seus usuários através das novas redes LTE. O Gráfico 8 mostra uma clara intenção de não baixar dos 100 Mbps de capacidade por lugar nos primeiros lançamentos LTE. O papel da fibra nos primeiros lançamentos de LTE A pesar da América Latina não ser um mercado com altos índices de penetração de infra-estrutura física, especialmente de fibra, as operadoras da região parecem entender que em certas zonas de sua cobertura LTE deverão contar com uma rede de fibra ótica para alimentar a suas novas estações LTE. O Gráfico 9 mostra como as operadoras acreditam que deverão utilizar este tipo de acesso em sua rede LTE. 25MB 50MB 100MB 150MB Na região começa a ver um ressurgir paulatino no investimento em fibra ótica. Segundo dados de Pyramid Research, América Latina será a região que experimentara o maior crescimento nos acessos de fibra, em parte por sua baixa penetração, mas também em parte por uma aceleração nos investimentos nesse tipo de infra-estrutura. Os acessos a fibra sofrerão um crescimento anual composto (CARG) de 44 por cento entre 2011 e 2017. A parte dos programas governamentais impulsionados por vários governos como o argentino, peruano, colombiano, mexicano ou brasileiro, entre outros, as operadoras começam a adquirir ativos de fibra, como por exemplo TIM Brasil me- 7

Gráfico 9 diante a compra de Intelig no ano 2009, ou mediante seu acordo do próprio TIM com Telebrás para compartilhar 4.400 km de fibra óptica anunciado no mês de outubro. GPON Cobre Micro-ondas Fibra óptica Gráfico 10 Os próprios entrevistados reconhecem que a fibra é a intenção principal, pois entende-se que para poder exprimir ao máximo a tecnologia LTE, ou oferecer suas máximas prestações, a fibra é um elemento fundamental. Contudo, também existe o reconhecimento de que nem todas as estações base da rede LTE de uma operadora em médio ou largo prazo poderão ter acesso a uma rede de transporte baseada em fibra óptica. O Gráfico 10 demonstra esse extremo, onde a perspectiva do uso do cobre, muito mais estendido que a fibra, jogará um papel importante no desenvolvimento de small cells de LTE. Enquanto 47 por cento considera que o cobre não será importante porque será necessário fibra, 40 por cento considera que se deverá utilizar cobre para o transporte LTE e inclusive possuindo ativos de fibra disponíveis, devido ao menor custo de transportar através de cobre em relação à fibra. E aqui é onde aparece um argumento chave a favor da implementação de IP/MPLS como a tecnologia para desenvolver a rede de transporte LTE já que permite o backhaul de 2G, 3G e LTE sobre diferentes tecnologias de acesso fibra, GPON, cobre (DSL) e microondas, entre outras... Importante, uma vez que a fibra não alcança todos os sites Importante porque apesar de eu ter fibra, o cobre é menos caro Nada importante, eu vou usar fibra para chegar a todas as células pequenas Não tenho certeza. Portanto, se bem que a solução ideal seria poder contar com fibra óptica para toda a infra-estrutura LTE, a realidade parece indicar que as operadoras à medida que cresçam sua rede LTE deverão apoiar-se em outras alternativas disponíveis, seja cobre, GPON, ou microondas para poder oferecer acesso a LTE. Esse dado inclusive se reafirma com a chegada das small cells. Como já vimos no Gráfico 3, a maioria das operadoras esperam implementar este tipo de soluções na topologia de sua rede nos próximos 18 a 24 meses. No Gráfico 11 podemos comprovar que o backhaul para este tipo de infra-estrutura irá requerer de múltiplas redes para transportar seu tráfego devido, entre outros aspectos, a que este tipo de infra-estrutura terá um esquema de implementação muito dinâmico onde as fases de planejamento do transporte não poderá ir tão rápido como seu lançamento. Assim os resultados do questionário 8

Gráfico 11 balancem todo tipo de redes para transportar o tráfego 3G e LTE desde os pontos de acesso provenientes de small cells. Conclusão Diferente de outros avanços tecnológicos relacionados com a infra-estrutura de telecomunicações móveis, LTE está chegando na América Latina a maior velocidade que as tecnologias que foram ditas. Para o fim desse ano, sem ir muito longe, Maravedis Research estima que haverá um total de 15 redes LTE comercialmente disponíveis. GPON Microondas Cobre Fibra óptica O lançamento da tecnologia LTE junto com o desenvolvimento das small cells, que um grande número de operadoras da região esperam implementar nos próximos 18 a 24 meses, acentuam a necessidade de que as operadoras migrem a uma rede de transporte baseada em pacotes. A migração, ou evolução a esta nova rede de backhaul, supõe todo um desafio para as operadoras móveis pelo acúmulo de tecnologias e protocolos que gestionam em sua rede, assim como pelo dinamismo de sua infra-estrutura (sobre tudo com a chegada das small cells) e de seus serviços. Segundo a pesquisa de TeleSemana.com, não só a maioria das operadoras estão planejando seus lançamentos LTE, como também esperam ter uma rede de transporte que possa acomodar todos os protocolos que estarão administrando em sua rede, os novos como IP com a chegada de LTE, mas sem esquecer o tráfego das redes 2G/TDM e 3G/ATM que seguem sendo os maiores contribuintes em términos de ingressos por parte das operadoras. As preferências majoritárias, segundo a pesquisa de Tele- Semana.com, passam pela utilização de IP/MPLS em toda a rede de transporte (Capa 3) utilizando o marco do MEF 22 e a arquitetura baseada em MPLS TR-221. Como assinalamos, um dos principais argumentos esgrimidos para impulsionar a adoção de IP/MPLS é a capacidade de ser empregada para cursar vários tipos de tráfego sobre a mesma rede de transporte. Ele permitiria suportar o tráfego IP proveniente das novas redes LTE, ao mesmo tempo que o tráfego proveniente das redes 2G/3G. Estas redes não só 9

durarão por bastante tempo no mundo e especialmente na região, se não que além disso, continuarão aportando uma grande parte dos ingressos por um período prolongado. Por outra parte, apesar de que as operadoras reconhecem a necessidade de utilizar fibra óptica para os acessos LTE, o próprio questionário denota que as operadoras estarão obrigadas a utilizar outras fontes como o cobre ou os acessos microondas, já que lançará a médio e largo prazo LTE nas zonas onde não tenha acesso a fibra. Ainda incluído com acesso a este tipo de infra-estrutura, os custos de transporte alentarão algumas operadoras a utilizar redes de cobre ainda quando a fibra seja uma opção disponível. Este aspecto, onde múltiplas capas físicas de transporte serão utilizadas para transportar o tráfego de dados joga a favor da utilização de IP/MPLS. Definitivamente, as operadoras da região enfrentam um desafio importante quando se trata de lançar novas tecnologias de banda larga móvel, pois no caso da região, as redes de transporte deverão apoiar-se em múltiplas tecnologias de transporte já que, se bem as operadoras preferem o uso de fibra para LTE, no largo prazo a realidade dita que o uso de infra-estrutura existente será empregada para estas funções como demonstra a pesquisa apresentada nesse documento. A necessidade de empregar múltiplas redes e protocolos, devido a que se estarão oferecendo simultaneamente serviços 2G (TDM), 3G (ATM) e LTE ((IP/Ethernet), a maioria das operadoras parece favorecer uma tecnologia de backhaul capaz de gestionar todo tipo de tráfego desde um só ponto, permitindo separar a capa de serviços da de transporte para evitar que uma falha de configuração provoque uma falha massiva em algum dos serviços transportados. Cada operadora é um mundo e a decisão tecnológica é dada por múltiplos fatores relacionados com a posição atual da operadora quanto a sua infra-estrutura existente e a realidade de seu mercado, pelo que não existe uma resposta geral que seja válida para todas as operadoras. Contudo, fica claro, pelos resultados da entrevista e por outros relatórios com resultados similares ao redor do mundo, que as operadoras possuem necessidades e enfrentam desafios muito similares. 10

Por isso, este relatório tentou oferecer uma visão sobre essas necessidades das operadoras da região e uma das respostas que podem ajudar a enfrentar-las: a utilização de IP/MPLS como tecnologia de transporte para as redes 2G, 3G, LTE e as que venham a futuro. 11

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