José Ribamar Smolka Ramos ComUn

José Ribamar Smolka Ramos
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WirelessBrasil

Hoje, uma boa parcela da população tem uma ideia, muiiiito simplificada, de como funciona o sistema celular (aparelho e antenas) e um roteador Wi-Fi doméstico.
Será que alguma boa alma poderia tentar resumir qualitativamente (em poucas frases), para os leigos e até iniciados, como o Wi-Fi vai ser (está sendo) usado para desafogar o tráfego de dados do sistema celular? :-)

Oi Pessoal,

Eu sei que, lá no fundo, o Hélio sabe que eu dificilmente resisto a este tipo de provocação. Que seja. Vamos à explicação - que espero seja sucinta como o Hélio espera (mas não dou garantias).

O sistema de telefonia celular foi concebido para suportar um único serviço: o tráfego de voz com mobilidade. Com o advento da 2ª geração (2G) apareceram o SMS (Short Message Service) e o serviço de dados como complementos ao serviço de telefonia móvel. Em um primeiro momento a banda disponível para o serviço de dados era tão baixa que somente aplicações de baixo throughput podiam utilizá-lo a contento. Foi a época de ouro do WAP (Wireless Application Protocol), e quando a RIM começou a ganhar dinheiro com um aparelho mais "inteligente" que a média chamado Blackberry e o serviço de sincronismo de caixas postais de correio eletrônico operado por ela... Mas isto tudo é história.

O advento da 3ª geração (3G) da telefonia celular trouxe também o início (pelo menos para a comunidade oriunda dos sistemas GSM - o pessoal que usava redes 1xRTT e EV-DO já tinha acesso a isso cerca de dois anos antes) da oferta de bandas razoáveis para o serviço de dados. Razoáveis o suficiente para que um modem 3G permitisse ao usuário de um notebook um acesso móvel à Internet com capacidade semelhante à de um acesso fixo DSL. Isto, mais o aparecimento de aparelhos celulares com capacidade de processamento e interfaces de usuário mais amigáveis - os smartphones (capitaneados pelo iPhone da Apple) - juntamente com lojas virtuais dedicadas a distribuir aplicações para uso neste novo tipo de terminal (as app stores) produziu um frenesi de consumo do serviço de dados, que não para de crescer.

E este excesso de sucesso é a raiz de todo o problema. As redes de telefonia celular possuem dois "calcanhares de aquiles" sensíveis a esta explosão de consumo do serviço de dados. Para entender direito é melhor ver um desenho. A figura abaixo representa um grupo de células (Node-Bs) conectadas a uma RNC (Radio Network Controller). A infra-estrutura de conexão das células com a RNC é denominada backhaul (nada a ver com aquele das discussões - tempos atrás - sobre o PGMU do STFC)

O primeiro ponto de fragilidade é a própria interface aérea 3G (WCDMA com HSPA ou HSPA+). A capacidade total de transmisssão da célula precisa, primeiro, ser particionada entre os serviços de voz e de dados. Depois disso a capacidade efetiva que será alocada a cada usuário do serviço de dados depende da quantidade de usuários ativos simultaneamente dentro da área de cobertura da célula. A regra é simples: quanto mais gente na célula, menos banda fica disponível para cada um. Em um quadro de grande demanda a solução clássica seria simples: aumentar a densidade das células que cobrem a região problemática, para diminuir a quantidade média de usuários por célula. Só que a confusa superposição de legislação municipal, estadual e federal sobre a instalação de antenas muitas vezes dificulta, ou mesmo impede, esta opção.

O segundo ponto fraco é o próprio backhaul. As operadoras celulares (viajando tranquilamente na maionese colocada diante delas pelos seus fornecedores tradicionais) demoraram demais em substituir a tecnologia TDM típica dos enlaces de backhaul. O resultado disso é que, quando foram confrontadas pela dura realidade da explosão do tráfego de dados, elas descobriram que era inviável continuar a expandir os enlaces de backhaul usando a tecnologia TDM (plesiócrona ou síncrona), seja pelo fator custo ou pela própria inadequação inerente da tecnologia TDM (boa para tráfego de comutação de circuitos) às características do tráfego do serviço de dados (que é baseada em comutação de pacotes).

Entre estes dois gargalos a possibilidade de divergir pelo menos parte do tráfego de dados para uma rede paralela soa como música aos ouvidos das operadoras, porque: (a) como usam bandas não licenciadas, os hotspots Wi-Fi não dependem de autorização prévia da Anatel para sua instalação, e não são atingidos pelas leis que restringem a instalação de antenas celulares, a cobertura Wi-Fi pode ser feita com rapidez e com muito maior densidade que as células convencionais; e (b) o backhaul dos hotspots Wi-Fi pode utilizar enlaces DSL sobre a rede de acesso da telefonia fixa, diminuindo a pressão pela substituição rápida da tecnologia do backhaul das células. E, ainda por cima, ela é barata.

Por isso o Wi-Fi tornou-se a solução mais desejável do momento para desafogar o congestionamento dos serviços de dados das operadoras celulares. O que não quer dizer que isto seja a solução ideal e definitiva. Para o 4G seria desejável que o impasse sobre a instalação de novas antenas celulares seja resolvida (dizem que vão fazer uma Lei federal para disciplinar isso, mas ela ainda está no início do longo e tortuoso processo legislativo), e que a substituição de tecnologia do backhaul celular já tenha atingido massa crítica que permita prescindir de redes de transporte alternativas.

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José Smolka

22/06/12

• Wi-Fi para desafogar o tráfego de dados (3) - Comentário de Ricardo Miguel

Olá, WirelessBR e Celld-group!

Prezado J. R. Smolka,

Pelo que conheço sobre legislação a respeito de Sistemas de Radiação Restrita ao qual o Wi-Fi está incluso e baseado em seu comentário: "hotspots Wi-Fi não dependem de autorização prévia da Anatel para sua instalação", entendo que isto é verdade desde que a irradiação destes hotspots seja limitada a uma única edificação. Caso seja necessário fazer enlace entre diferentes edificações, que ao que me parece está implicitamente fazendo parte de seu comentário, penso que seja necessário obter licença da Anatel.

Por outro lado, esquecendo meu comentário anterior, imagine uma estação radiobase utilizando um link em 2.4GHz (na banda não licenciada de 2,4GHz a 2,48GHz) e instalada no topo de um edifício. Imagine que neste edifício existam 4 apartamentos de cobertura, cada qual com seu access point WiFi operando o dia todo.

Se todos operarem simultaneamente, provavelmente não haverá canal disponível. Além disso, a potência de RF oriunda dos acces points que está disponível na entrada de RF do hotspot da operadora naquela edificação será muito maior que a potência de RF oriunda do outro hotspot da operadora (em outra edificação), impedindo o uso do canal e podendo dessensibilizar o receptor interferido (quando o acces point estiver operando em outro canal).

Penso que a interferência causada por estes access points pode prejudicar significativamente a recepção do hotspot da operadora, inviabilizando a sua comunicação. Como a proposta me parece ser por um enlace sem licença entre hotspots, o mesmo não estará protegido por lei e, mesmo que estivesse, imagine a quantidade de access points são utilizados pelos usuários de Wi-Fi em uma cidade e, pior, sem qualquer controle da Anatel. Como será que vamos desativá-los ou será que vale a pena fazer isso (do ponto de vista de marketing)?

Agora, imagine o risco de interferências por forno de microondas, telefones sem fio, controles remotos, equipamentos médicos, redes Zigbee, Bluetooth, equipamentos industriais, radioamadores, etc... Trabalhei com telefones em fio e tive todos estes tipos de problemas na prática, nesta banda de frequências. Inclusive, acompanhei os resultados de medições que comprovaram a perda de enlace de link Wi-Fi por interferência de telefones sem fio analógicos 2.4GHz, em condições de uso em uma residência.

Esta proposta me parece uma boa idéia, quando está sendo analisada isoladamente, mas, no mundo real, penso que deixa de ser atrativa pelos riscos impostos tecnicamente, devido à legislação aplicada nesta banda de frequências.

Atte.,
Ricardo J. Miguel