A grande popularização de notebooks (principalmente no Brasil, nos últimos anos), smartphones e recentemente de tablets ocasionou uma imensa sobrecarga nas redes 3G/4G das operadoras de telefonia celular. Nos EUA o quadro foi muito pior por dois motivos:
- As operadoras de telefonia celular ofereciam, até pouco tempo, pacotes de acesso ilimitado à Internet (sem a infame "quota" de dados). Esse quadro mudou recentemente com o anúncio das duas maiores operadoras de telefonia celular de que iriam abandonar os planos ilimitados: a AT&T no ano passado e a Verizon a partir de 7 de Julho deste ano;
- O advento do iPhone/iPad: desde a primeira versão, tanto o iPhone quanto o iPad foram uma febre nos EUA, sendo responsáveis pelos primeiros gargalos nas redes das operadoras de telefonia celular. Um usuário de iPhone consome cerca de cinco vezes mais largura de banda do que usuários de aparelhos convencionais. O iPad já é responsável por 1% de todos os acessos à Internet em nível mundial. Nos EUA, esse percentual sobe para 2,1%. Todos estes acessos são realizados utilizando redes 3G ou WiFi.
Entretanto, este cenário não é restrito apenas aos países desenvolvidos - é um fenômeno mundial. Assim como no restante do mundo, aqui no Brasil também temos muitos usuários de iPhone, iPad, smartphones com Android, e em um futuro breve, teremos vários modelos de tablets no mercado, graças à medida provisória que prevê isenção de impostos para tablets fabricados no Brasil. Segundo análise da Ericsson, o tráfego de dados ultrapassou o tráfego de voz em redes móveis já em Maio de 2007. A tendência mundial é de que o tráfego de dados em redes móveis seja cada vez maior, aumentando cerca de 26 vezes entre 2010 e 2015, segundo previsão da Cisco. Já no Brasil, a expectativa é de que este aumento seja de 39 vezes no mesmo período - um crescimento de 108% ao ano.
Para aliviar este problema, algumas operadoras ao redor do planeta tem testado algumas soluções. Uma delas é a criação de femtocélulas em locais com grande densidade de usuários. Femtocélulas são células de telefonia com uma menor área de cobertura - na ordem de algumas dezenas de metros, similar à área coberta por um ponto de acesso sem fio. Através da utilização de mini-ERBs (estações rádio base) - que se parecem com pontos de acesso sem fio - grandes populações de usuários podem ser atendidas em um mesmo local, como shopping centers (referência aqui), cafés, etc. Um dos problemas desta abordagem é o valor das mini-ERBs, mais caras que um ponto de acesso sem fio padrão: o custo atual de uma femtocélula situa-se entre US$ 200 e 250, podendo chegar à US$ 100,00 em 2 anos para encomendas de grandes quantidades (referência aqui) - valores consideravelmente acima do custo de um ponto de acesso ordinário. Além disso, no Brasil existe uma taxa anual que deve ser paga por ERB instalada, não importando o tamanho da célula ou a área coberta. Sendo assim, instalar dezenas de femtocélulas em um shopping center, por exemplo, não faria sentido para as operadoras de telefonia celular, apenas para desafogar o tráfego de dados. Em contrapartida, o grande benefício de utilizar femtocélulas está no fato de que elas atendem tanto ao tráfego de voz quanto ao de dados. Em locais com grande densidade de usuários, um único equipamento poderia ser utilizado para atender às duas demandas: no caso de grandes eventos temporários, como shows ou jogos de futebol (copa do mundo), onde existe um grande número de usuários que podem tanto efetuar ligações quanto acessar a Internet, por exemplo.
Outra solução possível é justamente a utilização de pontos de acesso sem fio nos locais com grandes densidades de usuários. Além do custo menor que uma mini-ERB, a tecnologia WiFi é simples e dispositivos WiFi embutidos estão presentes em vários tipos de aparelhos, como celulares, tablets e até mesmo televisores. Pontos de acesso no padrão 802.11n podem sustentar taxas de transferência de 300 Mbps (megabits por segundo), provendo acesso para uma grande população de usuários. Em se tratando de taxas de transferência, é sempre válido lembrar que os valores informados são da taxa máxima teórica possível no meio físico, sem contar o overhead dos protocolos utilizados para transportar os dados. No caso das redes sem fio (802.11a/b/g/n), a taxa de transferência máxima utilizável é de menos da metade da taxa máxima teórica. Com base nessas informações, podemos assumir que um ponto de acesso 802.11n poderia fornecer uma taxa de transferência de 150 Mbps aos usuários. Se cada ponto de acesso atender 150 usuários, cada usuário teria 1 Mbps à sua disposição - o que pode ser considerada uma boa taxa de transferência para navegar na Internet, verificar emails, utilizar programas de IM, etc. Por mais que 1 Mbps possa parecer pouco, é importante entender que o acesso realizado a partir de dispositivos móveis não se destina a efetuar downloads ou mesmo uploads de grandes arquivos. A estimativa de 150 usuários por ponto de acesso seria um caso extremo na maioria dos ambientes "normais", como shopping centers, cafés, etc. Assumindo que cada ponto de acesso atendesse 50 usuários, cada um teria 3 Mbps à disposição, o que é mais do que suficiente para um dispositivo móvel e mais do que uma conexão 3G oferece. Em todos estes casos, assumimos que todos os usuários estariam utilizando a rede ao mesmo tempo, o que não é estatisticamente provável. Vale notar que estas taxas são referentes apenas à rede de acesso, ou seja, mostram a quantidade de megabits por segundo cada usuário conseguiria usufruir no ponto de acesso. Sendo assim, cada usuário irá compartilhar também a taxa de transferência proporcionada pela tecnologia utilizada para interligar os pontos de acesso à Internet (xDSL, Cable, FTTH, etc).
Um exemplo (gigantesco) da utilização de WiFi (entre outras tecnologias) foi o trabalho realizado no Cowboy Stadium, no Texas (referências aqui, aqui e aqui). Com capacidade para 100.000 expectadores, o estádio privado possui tecnologias que a grande maioria das empresas ainda não possui. Foram instalados 884 pontos de acesso sem fio da Cisco (provavelmente 802.11n) para atender à estes 100.000 usuários. A ideia dos projetistas é de atender 250 usuários por ponto de acesso, em qualquer área do estádio. Fazendo uma estimativa aproximada e teórica, cada um destes usuários teria 600 Kbps (150 / 250 = 0.6 Mbps) à sua disposição se todos estivessem utilizando a rede ao mesmo tempo - o que é estatisticamente improvável, como já foi escrito. Assumindo que apenas 50% destes 250 usuários estivessem utilizando a rede sem fio ao mesmo tempo, então cada usuário poderia desfrutar de 1.2 Mbits (150 / 125 = 1.2 Mbps). Tudo isto assumindo que a taxa de transferência do ponto de acesso seja de aproximadamente 150 Mbits e lembrando que trata-se apenas da rede sem fio. Ao redor do estádio existe um anel principal de fibra óptica, com capacidade de aproximadamente 622 Mbps (OC-12) e outro de backup, com capacidade de aproximadamente 155 Mbps (OC-3). Se todos os 100.000 usuários utilizassem a rede ao mesmo tempo, teríamos pouco mais de 6 Kbps disponíveis para cada usuário, o que é realmente patético. Já se assumirmos novamente que apenas 50% dos usuários utilizasse a rede, então teríamos quase 13 Kbps para cada usuário - resultado ainda patético. Obviamente, não é possível proporcionar uma taxa de transmissão excelente para tantos usuários sem que o custo seja astronômico (por isso os provedores de acesso não garantem 100% da largura de banda que vendem); dessa forma, se assumirmos que apenas 1% dos usuários utilizar a rede de fibra ao mesmo tempo, então cada um teria 622 Kbps (622.000 / 1000 = 622 Kbps) à disposição - o que não é uma taxa de transmissão péssima, embora não seja a desejável. Para que cada usuário pudesse contar com uma taxa em torno de 1 Mbps, seria necessário que apenas 622 usuários acessassem a rede de fibra ao mesmo tempo - algo em torno de 0,6% do público total. Embora pareça improvável, o projeto foi realizado em parceria com a Cisco e com certeza não foi feito de maneira amadora. Através dos equipamentos da Cisco, é possível visualizar quais os setores do estádio estão demandando maior largura de banda e aumentar a capacidade da rede naquele setor, de modo que a experiência online do usuário justifique os US$ 3.000 do ingresso mais barato ou os US$ 23.000 do ingresso mais caro.
Além dos pontos de acesso sem fio, existe a infraestrutura de telefonia celular montada por várias operadoras (por iniciativa do próprio Cowboy Stadium) para proporcionar que cada um dos 100.000 expectadores consiga efetuar ligações ao mesmo tempo, se necessário. Mas ao contrário do que possa parecer, a tecnologia utilizada não foi a femtocélula: a maioria das operadoras utiliza um sistema de antenas distribuídas (DAS - Distributed Antenna System) pelo estádio, de forma a proporcionar uma melhor cobertura. A AT&T instalou cerca de 1000 antenas distribuídas por todo o estádio, efetivamente construindo dezenas de células dentro do estádio. Esta também foi a abordagem utilizada pela Verizon e T-Mobile. A Sprint também utilizou DAS (aparentemente em menor número que a AT&T), além de duas torres celulares móveis próximas ao estádio e mais duas torres 4G apenas para dados.
O exemplo do Cowboy Stadium foi utilizado apenas para provar que o WiFi é capaz de suportar enormes populações de usuários simultaneamente e que a tecnologia necessária para isto não é de outro mundo. Dito isto, cabe às operadoras de telefonia celular - em qualquer lugar do mundo - proporcionar soluções plausíveis aos clientes, de modo que possam ter acesso à Internet em seus equipamentos, não importando a tecnologia utilizada. Não é o cliente quem tem que buscar alternativas para problemas técnicos, ou mesmo de mercado, que estão além da sua responsabilidade. Se a operadora cobra por acesso à Internet, ela deveria proporcionar os meios para isto. E é justamente o que as operadoras ao redor do mundo - principalmente nos EUA - estão fazendo. Já em 2008, a AT&T comprou a Wayport - então maior operadora de WiFi do país - e elevou para mais de 20.000 o número de pontos de acesso disponíveis a seus clientes nos EUA. Em nível mundial, a AT&T possui agora mais de 80.000 pontos de acesso. Todos os clientes da AT&T possuem acesso gratuito à rede sem fio, definitivamente possibilitando o desafogamento de suas redes 3G/4G para dados. A T-Mobile e a Verizon também possuem pontos de acesso espalhados pelos EUA, mas em número bem menor que a AT&T. No Brasil, pelos menos duas operadoras realizaram parceria com o maior provedor de WiFi do país - a Vex: a Claro em 2005 e a TIM em 2010. A Vex possui mais de 40.000 pontos de acesso em 57 países. Os clientes destas operadoras tem acesso à rede da Vex, mas ao contrário do exemplo americano, o serviço é pago. Das duas operadoras, apenas no site da TIM é possível encontrar a informação de modo fácil. Entretanto, o atendimento da Claro confirmou que a parceria ainda existe.
Como seria de esperar, a necessidade de pontos de acesso sem fio para desafogar as redes de telefonia celular existe apenas onde há grandes concentrações de usuários. No Brasil, existem pontos de acesso sem fio em praticamente todos os shopping centers, supermercados, livrarias, restaurantes e etc (a grande maioria deles operados pela Vex, inclusive). Dadas as necessidades de acesso em um smartphone, tablet ou notebook em ambiente externo, os pontos de acesso disponíveis no Brasil suprem as necessidades de largura de banda dos usuários. Claro, é necessário gerenciar essa rede sem fio de forma a proporcionar uma boa qualidade ao usuário: de nada adianta oferecer acesso sem fio pela cidade se o backbone for insuficiente para atender às demandas de tráfego dos usuários. Se não for possível nem assistir à um vídeo pelo YouTube ou efetuar upload de arquivos em um tempo plausível, de nada adianta ter acesso sem fio, mesmo de graça. E este é justamente o segundo ponto interessante: o maior questionamento não é em relação à qualidade do acesso à Internet através da rede sem fio, mas da cobrança deste serviço. Se é possível nos EUA, também é possível no Brasil. O velho mantra do alto custo de operação da infraestrutura por causa dos impostos não é justificativa para a cobrança. Se a situação para as operadoras de telefonia celular fosse tão ruim quanto pregam, não teriam lucros muito significativos como os que tem obtido e já teriam fechado suas portas. Se o cliente paga por um plano pré ou pós pago, porque não oferecer acesso WiFi gratuito para estimulá-lo a deixar de usar a rede 3G - proporcionando o desafogamento dessa infraestrutura e consequentemente evitando (ou reduzindo) a necessidade de upgrade da capacidade das ERBs?
Seja construindo redes sem fio próprias ou efetuando parcerias com provedores de WiFi já estabelecidos, esta parece ser a solução definitiva para evitar o caos nas redes das operadoras de telefonia celular. Mesmo redes 4G que utilizam o LTE (Long Term Evolution) - que suporta taxas de transmissão de 100 Mbps (downstream) e um maior número de usuários - não tem capacidade para atender toda a demanda atual de consumo de dados em redes móveis. Ou as operadoras aderem ao uso do WiFi ou implantam dez vezes mais ERBs do que tem hoje.
Referências:
tpicom.com/pdf/Dallas_Cowboys%20att.pdf
http://www.businessinsider.com/which-carrier-will-be-ready-for-the-super-bowl-in-dallas-2011-2
Um exemplo (gigantesco) da utilização de WiFi (entre outras tecnologias) foi o trabalho realizado no Cowboy Stadium, no Texas (referências aqui, aqui e aqui). Com capacidade para 100.000 expectadores, o estádio privado possui tecnologias que a grande maioria das empresas ainda não possui. Foram instalados 884 pontos de acesso sem fio da Cisco (provavelmente 802.11n) para atender à estes 100.000 usuários. A ideia dos projetistas é de atender 250 usuários por ponto de acesso, em qualquer área do estádio. Fazendo uma estimativa aproximada e teórica, cada um destes usuários teria 600 Kbps (150 / 250 = 0.6 Mbps) à sua disposição se todos estivessem utilizando a rede ao mesmo tempo - o que é estatisticamente improvável, como já foi escrito. Assumindo que apenas 50% destes 250 usuários estivessem utilizando a rede sem fio ao mesmo tempo, então cada usuário poderia desfrutar de 1.2 Mbits (150 / 125 = 1.2 Mbps). Tudo isto assumindo que a taxa de transferência do ponto de acesso seja de aproximadamente 150 Mbits e lembrando que trata-se apenas da rede sem fio. Ao redor do estádio existe um anel principal de fibra óptica, com capacidade de aproximadamente 622 Mbps (OC-12) e outro de backup, com capacidade de aproximadamente 155 Mbps (OC-3). Se todos os 100.000 usuários utilizassem a rede ao mesmo tempo, teríamos pouco mais de 6 Kbps disponíveis para cada usuário, o que é realmente patético. Já se assumirmos novamente que apenas 50% dos usuários utilizasse a rede, então teríamos quase 13 Kbps para cada usuário - resultado ainda patético. Obviamente, não é possível proporcionar uma taxa de transmissão excelente para tantos usuários sem que o custo seja astronômico (por isso os provedores de acesso não garantem 100% da largura de banda que vendem); dessa forma, se assumirmos que apenas 1% dos usuários utilizar a rede de fibra ao mesmo tempo, então cada um teria 622 Kbps (622.000 / 1000 = 622 Kbps) à disposição - o que não é uma taxa de transmissão péssima, embora não seja a desejável. Para que cada usuário pudesse contar com uma taxa em torno de 1 Mbps, seria necessário que apenas 622 usuários acessassem a rede de fibra ao mesmo tempo - algo em torno de 0,6% do público total. Embora pareça improvável, o projeto foi realizado em parceria com a Cisco e com certeza não foi feito de maneira amadora. Através dos equipamentos da Cisco, é possível visualizar quais os setores do estádio estão demandando maior largura de banda e aumentar a capacidade da rede naquele setor, de modo que a experiência online do usuário justifique os US$ 3.000 do ingresso mais barato ou os US$ 23.000 do ingresso mais caro.
Além dos pontos de acesso sem fio, existe a infraestrutura de telefonia celular montada por várias operadoras (por iniciativa do próprio Cowboy Stadium) para proporcionar que cada um dos 100.000 expectadores consiga efetuar ligações ao mesmo tempo, se necessário. Mas ao contrário do que possa parecer, a tecnologia utilizada não foi a femtocélula: a maioria das operadoras utiliza um sistema de antenas distribuídas (DAS - Distributed Antenna System) pelo estádio, de forma a proporcionar uma melhor cobertura. A AT&T instalou cerca de 1000 antenas distribuídas por todo o estádio, efetivamente construindo dezenas de células dentro do estádio. Esta também foi a abordagem utilizada pela Verizon e T-Mobile. A Sprint também utilizou DAS (aparentemente em menor número que a AT&T), além de duas torres celulares móveis próximas ao estádio e mais duas torres 4G apenas para dados.
O exemplo do Cowboy Stadium foi utilizado apenas para provar que o WiFi é capaz de suportar enormes populações de usuários simultaneamente e que a tecnologia necessária para isto não é de outro mundo. Dito isto, cabe às operadoras de telefonia celular - em qualquer lugar do mundo - proporcionar soluções plausíveis aos clientes, de modo que possam ter acesso à Internet em seus equipamentos, não importando a tecnologia utilizada. Não é o cliente quem tem que buscar alternativas para problemas técnicos, ou mesmo de mercado, que estão além da sua responsabilidade. Se a operadora cobra por acesso à Internet, ela deveria proporcionar os meios para isto. E é justamente o que as operadoras ao redor do mundo - principalmente nos EUA - estão fazendo. Já em 2008, a AT&T comprou a Wayport - então maior operadora de WiFi do país - e elevou para mais de 20.000 o número de pontos de acesso disponíveis a seus clientes nos EUA. Em nível mundial, a AT&T possui agora mais de 80.000 pontos de acesso. Todos os clientes da AT&T possuem acesso gratuito à rede sem fio, definitivamente possibilitando o desafogamento de suas redes 3G/4G para dados. A T-Mobile e a Verizon também possuem pontos de acesso espalhados pelos EUA, mas em número bem menor que a AT&T. No Brasil, pelos menos duas operadoras realizaram parceria com o maior provedor de WiFi do país - a Vex: a Claro em 2005 e a TIM em 2010. A Vex possui mais de 40.000 pontos de acesso em 57 países. Os clientes destas operadoras tem acesso à rede da Vex, mas ao contrário do exemplo americano, o serviço é pago. Das duas operadoras, apenas no site da TIM é possível encontrar a informação de modo fácil. Entretanto, o atendimento da Claro confirmou que a parceria ainda existe.
Como seria de esperar, a necessidade de pontos de acesso sem fio para desafogar as redes de telefonia celular existe apenas onde há grandes concentrações de usuários. No Brasil, existem pontos de acesso sem fio em praticamente todos os shopping centers, supermercados, livrarias, restaurantes e etc (a grande maioria deles operados pela Vex, inclusive). Dadas as necessidades de acesso em um smartphone, tablet ou notebook em ambiente externo, os pontos de acesso disponíveis no Brasil suprem as necessidades de largura de banda dos usuários. Claro, é necessário gerenciar essa rede sem fio de forma a proporcionar uma boa qualidade ao usuário: de nada adianta oferecer acesso sem fio pela cidade se o backbone for insuficiente para atender às demandas de tráfego dos usuários. Se não for possível nem assistir à um vídeo pelo YouTube ou efetuar upload de arquivos em um tempo plausível, de nada adianta ter acesso sem fio, mesmo de graça. E este é justamente o segundo ponto interessante: o maior questionamento não é em relação à qualidade do acesso à Internet através da rede sem fio, mas da cobrança deste serviço. Se é possível nos EUA, também é possível no Brasil. O velho mantra do alto custo de operação da infraestrutura por causa dos impostos não é justificativa para a cobrança. Se a situação para as operadoras de telefonia celular fosse tão ruim quanto pregam, não teriam lucros muito significativos como os que tem obtido e já teriam fechado suas portas. Se o cliente paga por um plano pré ou pós pago, porque não oferecer acesso WiFi gratuito para estimulá-lo a deixar de usar a rede 3G - proporcionando o desafogamento dessa infraestrutura e consequentemente evitando (ou reduzindo) a necessidade de upgrade da capacidade das ERBs?
Seja construindo redes sem fio próprias ou efetuando parcerias com provedores de WiFi já estabelecidos, esta parece ser a solução definitiva para evitar o caos nas redes das operadoras de telefonia celular. Mesmo redes 4G que utilizam o LTE (Long Term Evolution) - que suporta taxas de transmissão de 100 Mbps (downstream) e um maior número de usuários - não tem capacidade para atender toda a demanda atual de consumo de dados em redes móveis. Ou as operadoras aderem ao uso do WiFi ou implantam dez vezes mais ERBs do que tem hoje.
Referências:
tpicom.com/pdf/Dallas_Cowboys%20att.pdf
http://www.businessinsider.com/which-carrier-will-be-ready-for-the-super-bowl-in-dallas-2011-2