WiFi plus intelligent pour les infrastructures des opérateurs mobiles

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1 WiFi plus itelliget pour les ifrastructures des opérateurs mobiles Ruckus Wireless Livre blac Résumé E réactio au fameux tsuami de doées qui déferle sur les ifrastructures mobiles du mode etier, les opérateurs recherchet activemet tout outil capable de soulager les réseaux mobiles. Ils s efforcet de proposer des débits toujours plus élevés pour répodre à la demade isatiable de leurs cliets e termes d applicatios grades cosommatrices de bade passate. Mais les implicatios sot lourdes : le coût du trasport des doées augmete plus rapidemet que les reveus géérés~ et les expérieces égatives des utilisateurs liées à l ecombremet du réseau favoriset le roulemet des aboés, qui coûte ue fortue aux opérateurs. De ce fait, les opérateurs evisaget toutes les optios à leur dispositio : accélératio de la orme LTE, augmetatio de la capacité des liaisos terrestres, gestio du trafic, plas tarifaires gradués, femtocellules et techologie WiFi avacée. Si l o cosidère l éorme base istallée de puces silicoe itégrées das la quasi totalité des dispositifs imagiables, le WiFi est l u des moyes les plus appropriés et les plus écoomiques pour accroître la capacité et la couverture, tout e offrat ue cocetratio sur les poits où le trafic est le plus chargé. Optimisatio de la couverture et de la capacité lors du déchargemet des doées des réseaux 3G/4G avec ue techologie plus itelligete Toutefois, ue approche plus solide du WiFi, basée sur des techiques avacées de rejet des iterféreces et des cotrôles adaptatifs des sigaux, est requise pour fourir la portée et les performaces attedues par les opérateurs mobiles. Par ailleurs, la cotiuité du service pour les aboés itiérats, ue itégratio propre das le réseau 3GPP et ue gamme exhaustive de dispositifs WiFi de toutes dimesios (des équipemets cliets aux œuds d accès au maillage e passat par les liaisos terrestres poit à poit et la gestio Rlobale du réseau) sot des élémets essetiels d ue solutio WiFi ouvelle géératio pour les opérateurs mobiles. Ruckus Wireless a développé ue architecture de référece pour les fourisseurs qui résout la plupart de leurs problèmes e termes d itégratio du WiFi das l ifrastructure des opérateurs mobiles. Ces architectures de référece ouvelle géératio abordet des domaies tels que : amélioratio de la fiabilité du spectre hors licece grâce à la techologie radio avacée et aux techiques de rejet des iterféreces, gestio de bout e bout exhaustive, liaisos terrestres logue portée plus rapides et plus abordables et bie d autres ecore. Les progrès récets de la techologie RF grâce à l utilisatio d atees adaptables, comme celles brevetées par Ruckus Wireless, peuvet, lorsqu ils sot associés aux ouvelles ormes , améliorer la portée et la fiabilité de la coectivité WiFi. Aisi, ue ifrastructure WiFi carrier-class complémetaire capable de fourir des performaces cotiues, ue attéuatio adaptable des iterféreces et des services WiFi plus fiables pour les applicatios multimédia sesibles à la

2 Page 2 latece est désormais possible. Ces réseaux WiFi plus itelligets soulaget d ue part l ifrastructure mobile de plus e plus sollicitée et permettet d autre part aux opérateurs de proposer u accès sas fil plus fiable et de capacité accrue pour u coût par bit moidre. Au fial, orieter le trafic du réseau à partir de dispositifs mobiles via u réseau WiFi carrier-class totalemet itégré das l ifrastructure mobile existate permet aux opérateurs de maximiser leurs reveus, de répodre aux attetes des aboés et de garatir ue croissace durable des doées mobiles pour les aées à veir. La croissace de la large bade mobile s evole Les opérateurs mobiles du mode etier ot été pris au dépourvu par la popularité des services de doées mobiles et doivet faire face à u trafic de doées sas précédet sur leurs réseaux 3G. Cela s explique par ue combiaiso de tarifs forfaitaires pour les doées mobiles, de smartphoes et autres dispositifs de doées, mais aussi de ouvelles iterfaces utilisateur coviviales permettat u accès sas ecombre à l Iteret haut débit filaire que les aboés coaisset et appréciet. La commercialisatio de l iphoe par Apple e 2007 exclusivemet avec AT&T Mobility a doé le coup d evoi de cette révolutio. Les propriétaires d iphoes utiliset toujours plus de doées (plus de 500 Mo par mois) et offret u reveu moye par aboé (ARPU) supérieur à celui des utilisateurs d autres smartphoes. Les opérateurs estimet que les dispositifs basés sur Adroid vot révolutioer de la même maière le comportemet des aboés à mesure que leur popularité augmete. Selo Iforma Telecoms & Media, les smartphoes représetet désormais 20 % des vetes globales de portables, voire plus de 30 % aux États-Uis. RBC estime que, d ici fi 2011, les vetes modiales de smartphoes dépasserot les vetes de PC, avec près de 400 millios d uités 1. Les utilisateurs d ordiateurs portables, quat à eux, cosommet égalemet ue quatité sigificative de doées (13 Go par mois e moyee). Si l o ajoute à cela les dispositifs qui sortet de l ordiaire, comme l ipad d Apple et ses ombreuses imitatios désormais commercialisées, o compred clue 1 Smartphoe sales to beat PC sales by 2011, , Silico Alley Isider 2 Mobile Broadbad: Whe is it profitable?, , FierceWireless FIGURE 1: Pressio sur les opérateurs mobiles etraîat des modificatios au iveau de l ifrastructure de base

3 Page 3 FIGURE 2: Les opérateurs doivet relever le défi représeté par la croissace expoetielle de la demade parallèlemet à la croissace liéaire des capacités l utilisatio des doées e va cesser de predre de l ampleur. Ue part sas cesse croissate du trafic cocere la vidéo à grad débit de doées. Les rapports établis sur ce sujet prévoiet que le coteu vidéo circulat sur les réseaux mobiles costituera la majorité (66 %) du trafic mobile d ici AT&T, par exemple, a récemmet aocé so itetio de mettre à dispositio de ses aboés U-Verse du coteu IPTV pour dispositifs mobiles, ue évolutio que les pricipaux opérateurs europées et asiatiques evisaget égalemet. Selo ue estimatio, le trafic mobile modial augmete désormais 2,4 fois plus vite que le trafic haut débit fixe. Ue coexio haut débit mobile moyee cosomme actuellemet près de 1,3 Go par mois. D ici 2014, les coexios devraiet atteidre, e moyee, 7 Go par mois. 2 Coséqueces de la croissace des doées mobiles Alors que le développemet de la techologie large bade mobile profite aux opérateurs du mode etier qui doivet faire face à u marché vieillissat caractérisé par ue baisse des reveus vocaux, cette croissace rapide et massive est pas sas coséqueces. L utilisatio du réseau meace de dépasser les capacités existates, ce qui est déjà le cas pour certais marchés urbais deses. Cela se traduit par u roulemet importat des aboés et implique ue situatio ouvelle das laquelle les coûts associés à la trasmissio des doées mobiles dépasset les reveus géérés. Lorsqu ue cellule 3G atteit sa charge de doées, la taille de cette cellule dimiue. Cela réduit la vitesse du réseau et augmete le ombre d iterruptios de sessios. AT&T Mobility est peut-être l opérateur le plus cou pour ses difficultés e termes de capacité de doées mobiles, suite à la commercialisatio de l iphoe. Les dirigeats de la société ot ouvertemet admis que le réseau AT&T e foctioait pas au mieux das les villes à forte desité de populatio, comme New York ou Sa Fracisco. AT&T a idiqué que près de 3 % de ses utilisateurs de smartphoe géèret eviro 40 % de so trafic de doées et que la société tete d iciter ces cliets à modifier leur comportemet. 3 Das le même temps, l opérateur britaique O2, distributeur exclusif de l iphoe, s est excusé auprès de ses cliets après avoir eregistré des plaites d utilisateurs de l iphoe cocerat des iterruptios d appels et autres problèmes de réceptio. 4 Des aalystes et autres dirigeats du secteur commecet à tirer la soette d alarme. Le cabiet Iforma prévoit ue augmetatio de 50 % du trafic des doées mobiles e 2010 pour seulemet 13 % d augmetatio des reveus liés aux doées. Le besoi est évidet. Les opérateurs doivet trouver u moye de mettre e adéquatio la croissace de leurs coûts 4 AT&T chief addresses etwork problems i NYC, Sa Fra, , FierceWireless 5 UK s O2 apologizes to iphoe customers over quality problems, , FierceBroadbadWireless 3 Cisco

4 Page 4 liés à la fouriture de services large bade mobiles avec la croissace de leurs reveus liés aux doées mobiles, voire d iverser la tedace. Le déchargemet du trafic de doées sur les réseaux WiFi réduit le coût des doées mobiles À mesure que le coût du trasport des doées augmete et que les fourisseurs commecet à recotrer des difficultés e termes de capacité du réseau, les opérateurs du mode etier evisaget quelques optios pour alléger les coûts et le trafic : augmeter le ombre d opérateurs sur les sites préset at u trafic élevé ; implémeter des outils de gestio du trafic cetralisés ; accélérer les plas de déploiemet de la techologie Log Term Evolutio (LTE) ; augmeter la largeur de bade des liaisos terrestres ; acquérir u spectre ouveau ou adapté ; ajouter des femtocellules et eglober les réseaux WiFi. La croissace sas précédet du trafic de doées sigifie qu aucu outil, pas même la techologie LTE, e résoudra le problème, chaque solutio ayat ses limites, otammet e termes de coût de délai de commercialisatio. Das cette ouvelle ère de doées, les opérateurs doivet ecore cocevoir leurs réseaux de maière à ce que les heures de poite supportet les aboés désireux de regarder u match de foot sur leur iphoe, mais ils doivet égalemet compredre que les architectures mobiles doivet predre e charge des capacités supérieures de faço costate aisi que l évolutio des comportemets des utilisateurs. Par cotraste avec les modèles passés basés sur ue cosommatio passive d Iteret, les utilisateurs profitet désormais de leur coectivité iiterrompue de faço plus symétrique à mesure que le coteu gééré par les utilisateurs (e particulier la vidéo) explose. La résolutio de ce problème de capacité est pas aussi icotourable que certais le peset. La tedace aturelle cosiste à ajouter des statios de base. Mais cette approche est peu pratique, coûteuse et logue. Das de ombreuses villes, il existe des limites légales, voire ue aversio explicite des utilisateurs, cocerat l istallatio de ouvelles macrostatios de base. Les approches microcellulaires avec u é juipemet radio de plus faible empreite peuvet s avérer utiles, mais outre le fait qu elles coaisset les mêmes cotraites e termes de sélectio des sites d implatatio, des problèmes d autobrouillage limitet égalemet la desité de ces réseaux. Les opérateurs evisaget désormais de ouvelles techologies et des architectures complémetaires pour le déploiemet des réseaux mobiles, comme les atees multifaisceaux et l orietatio des faisceaux. Les opérateurs essaiet é~alemet activemet de décharger le trafic sur d autres réseaux par le biais du WiFi et des femtocellules, par exemple pour les particuliers et les etreprises. FIGURE 3: Doées clés relatives à la techologie sas fil depuis le lacemet de l iphoe $15 $14 Reveus des doées par aboé jusqu'à 56 % 1,35% 1,30% Source: Rapports iteres. Le roulemet se rapporte aux aboés à des services postpayés $13 $12 Roulemet (aboés quittat AT&T chaque mois) e baisse de 17 % 1,25% 1,20% $11 $10 Lacemet iphoe 1,15% 1,10% $9 $8 Lacemet iphoe 3G Lacemet iphoe 3GS T3 07 T4 07 T1 08 T2 08 T3 08 T4 08 T1 09 T2 09 Source: Compay reports. Chur refers to postpaid subscribers. 1,05% 1,00%

5 Page 5 FIGURE 4: Progrès de la techologie Capacité réseau e charge Mb/s par poit d'accès m Portée déployée Le déchargemet du trafic de doées 3G/4G sur des réseaux WiFi plus itelligets das des zoes à forte utilisatio de doées est ue solutio icotourable au casse-tête de la croissace de doées état doé ses avatages e termes de coût et de rapidité de commercialisatio. Le déplacemet des doées d u réseau mobile ecombré vers le WiFi s accompage d ue évolutio du trasport de ces bits e termes écoomiques. Le PDG de Telekom Austria, Haes Amestsreiter, a récemmet déclaré que sa société evisageait d utiliser le WiFi comme outil de déchargemet afi de faire face à la charge de doées de so réseau HSPA (High Speed Packet Access). Il a, par ailleurs, précisé que le déchargemet du trafic de doées sur les réseaux WiFi devrait réduire le trafic sur l ifrastructure mobile de près de 30 %. 5 Source : tests Ruckus Coditios : 1 WEIRP, 14 db évaouissemet + marge iterférece, cliets smartphoes BeamFlex budget liaiso (~6 db) réutilisatio et SM ,4 + 5 GHz MIMO SM double bade g 2,4 GHz autoomes comme aux parteariats. Pour les opérateurs de catégorie 2 et 3, le parteariat avec u tiers, la mise e place de poits d accès WiFi stadard ou l acquisitio de poits d accès auprès d autres fourisseurs présetet l avatage de coûts de trasport des doées moidres e déplaçat le trafic sur les réseaux WiFi. Les opérateurs de catégorie 1 bééficiet dès aujourd hui et à log terme des réseaux WiFi carrier-class. Ils peuvet aisi faire face aux priorités essetielles liées à l exploitatio et à l expasio des réseaux : la gestio et le coût. Toutefois, ceci écessite ue approche architecturale exhaustive et bie pesée qui eglobe le réseau d accès radio aisi que l ifrastructure terrestre et de base, das l optique de régler des questios telles que : dimesioemet, débit de trafic, authetificatio trasparete, iterceptio licite, mobilité IP et cotrôle et gestio des politiques. Toute solutio de déchargemet de doées WiFi réellemet carrier-class doit offrir la possibilité de basculer les aboés e toute cotiuité et trasparece etre les réseaux 3G et les poits d accès WiFi sas itervetio lourde des cliets ou aboés, tout e leur garatissat les mêmes services et foctioalités que ceux proposés par le réseau 3G de l opérateur. AT&T est u autre exemple sigificatif. Avec près de poits d accès à travers les États-Uis, AT&T a eregistré e 2009 u record avec 85,5 millios de coexios à Iteret, soit quatre fois plus qu e Avec le lacemet de la versio 3.0 de l iphoe, les coexios peuvet désormais être dirigées e toute trasparece vers les poits d accès WiFgi d AT&T. Le cas des réseaux WiFi carrier-class Les avatages de l utilisatio du WiFi profitet aux modèles 6 Wi-Fi offload should be used, claims Telekom Austria CEO, , FierceWirelessEurope 7 AT&T Wi-Fi hadles more tha 85 millio total coectios i 2009, more tha four times 2008, , commuiqué de presse AT&T Avec ue ifrastructure WiFi/cellulaire cotrôlée et coopérative, les opérateurs peuvet fourir ue capacité de service e mode WiFi tout e commercialisat des applicatios redues possibles par les coexios à bade passate élevée. Cela leur permet de réduire les coûts liés au déchargemet des doées et à la sigalisatio du trafic sur le WiFi tout e géérat simultaémet des reveus. Ruckus Wireless a réalisé des progrès sigificatifs das les domaies de la performace radio WiFi, du maillage itelliget, de la qualité de service et des capacités d itercoexio dorsale permis par ces deux approches, avec ue solutio WiFi exhaustive de bout e bout compreat u véritable réseau

6 Page 6 à large bade et des élémets terrestres, le tout pouvat être déployé pour ue fractio du coût des techologies macrocellulaires 3G/4G classiques. Réduire les coûts tout e fourissat ue ifrastructure WiFi fiable Les opérateurs cherchet à dimiuer le coût des ivestissemets et les frais d exploitatio das le cadre de la croissace effréée du trafic de doées, tout e coservat leurs cliets et e luttat pour gager des parts de marché das u cotexte de compétitio féroce. Le déchargemet du trafic de doées 3G sur les réseaux WiFi évite aux opérateurs ue mise à iveau oéreuse des réseaux tout e offrat aux utilisateurs u service cotiu. Les réseaux WiFi ouvelle géératio, cous sous le om de réseaux , ot apporté ue amélioratio de la couverture, des capacités et du traitemet des iterféreces du WiFi, costituat aisi pour les opérateurs l outil idéal pour décharger efficacemet le trafic de doées 3G sur l ifrastructure WiFi. La orme multiplie par 10 les performaces théoriques du WiFi et par trois la portée de la orme g. À ue distace d eviro 500 mètres, u appareil WiFi peut trasmettre des doées à 15,5 Mb/s ou plus. Même si la orme augmete sigificativemet la bade passate, elle reste aussi sesible aux iterféreces que la orme b/g, voire plus das certais cas. Par coséquet, les débits réels des implémetatios types sot ettemet plus faibles que les débits de doées aocés par les orgaismes de ormalisatio et quelques commerciaux peu scrupuleux. La orme utilise le multiplexage spatial pour combier deux faisceaux de doées côté réceptio, ce qui double e théorie le débit, mais aussi la sesibilité aux iterféreces. De ce fait, les opérateurs doivet rechercher des solutios d ifrastructure WiFi orietées carrier plus fiables pour pallier ces faiblesses. WiFi plus itelliget développé das l optique des opérateurs Avec so héritage de produits et techologies WiFi iovats pour les sociétés de télécommuicatios et les opérateurs mobiles, Ruckus Wireless est le seul fourisseur de produits WiFi à avoir développé ue solutio WiFi exhaustive de bout e bout pour aider les prestataires de services à résoudre les questios essetielles de couverture et de capacité tout e réduisat les coûts liés à l ifrastructure et e limitat les temps de déploiemet. Cette solutio uique apporte : ue gamme complète de produits WiFi, des équipemets cliets aux poits d accès maillés sur les systèmes terrestres logue portée ; ue gestio exhaustive de tous les appareils comme u réseau uiforme ; des techologies de poite, comme le rejet des iterféreces, qui miimiset les efforts pour fourir ue prévisibilité comparable au filaire et ue propagatio des sigaux sas fil deux à quatre fois supérieure ; prise e charge itégrée pour les applicatios multimé dia telles que IPTV et VoFi. FIGURE 5: Gestio des iterféreces das la pratique : résultats pour les cliets de l iphoe 3G Les tests comparatifs révèlet que le débit et la portée sot égativemet affectés par les iterféreces RF. La capacité des systèmes WiFi à éviter et à attéuer activemet les iterféreces est essetielle pour fourir aux aboés des performaces prévisibles.

7 Page 7 E ameat de l itelligece au réseau d accès de maière à pouvoir la développer, e limitat les besois icrémetiels des appareils cliets à ue simple cofiguratio zero touch et e optimisat les iterfaces de cotrôle 3GPP stadard, Ruckus a développé u cocept d itercoexio flexible, léger et évolutif. Cette ouvelle architecture de référece offre aux opérateurs la possibilité de déployer rapidemet ue ifrastructure WiFi carrier-class itégrat e toute trasparece l ifrastructure mobile existate à court terme tout e aticipat la future orme 3GPP à log terme. Le rejet des iterféreces favorise ue fiabilité carrier -class Si l o cosidère l évolutio des dispositifs WiFi et compatibles WiFi, les eviroemets urbais, das lesquels le trafic est le plus chargé, sot gééralemet déjà saturés de sigaux WiFi. La techologie BeamFlex de Ruckus a été coçue pour les opérateurs souhaitat mettre e œuvre la prévisibilité de la bade sous licece pour la bade hors licece. Cette techologie brevetée utilise u système d atees à élémets e phase de poite cotrôlé par logiciel pour former et diriger des trasmissios sas fil via les chemis de sigaux les plus performats à distace des sources d iterféreces, de maière à miimiser les pertes de paquets, à étedre la portée et à augmeter le débit global. Cette techologie éprouvée igore efficacemet la majorité des iterféreces das le même caal, même das des eviroemets extrêmemet chargés, et fourit ue fiabilité iégalée par rapport aux approches covetioelles avec atees omidirectioelles utilisées avec les ouveaux systèmes MIMO Les opérateurs disposet aisi de la projectio requise pour optimiser e toute cofiace la structure WiFi abordable e tat qu élémet clé de leur stratégie e matière de capacité. La techologie d atees itelligetes BeamFlex de Ruckus attéue les iterféreces e evoyat l éergie WiFi uiquemet das la directio choisie, ce qui améliore fortemet la portée du multiplexage spatial. E outre, Ruckus améliore les techique de chael bodig de la orme , qui associet deux caaux 20 Mhz e u seul caal 40 Mhz, pour accroître le débit. Avec BeamFlex, l efficacité du chael bodig est multipliée par quatre. La techologie de Ruckus permet de garatir que les paramètres d atees adaptables et de sélectio de caaux sot ajustés de maière dyamique pour u débit optimal. Avec BeamFlex de Ruckus, u poit d accès WiFi peut predre e charge de maière fiable au mois six flux 10 Mbps simultaés de vidéo MPEG4 haute défiitio sas scitillemet. Et ses cotrôles QoS ihérets lui permettet de fourir ue capacité suffisate pour la avigatio sur le Web, les s et la VoIP WiFi par téléphoe, ce qui costitue ue solutio de déchargemet des doées du réseau WiFi véritablemet carrier-class, idéale pour les zoes urbaies où les iterféreces sot les plus problématiques et où les opérateurs ot le plus besoi de décharger le trafic de doées. Coclusio La croissace massive du trafic de doées géère ue pressio sur les ifrastructures des réseaux mobiles. Cela implique que l augmetatio du coût du trasport des doées va bietôt dépasser la géératio des reveus, et la cogestio du réseau va se traduire par ue mauvaise qualité de service pour les utilisateurs. Le déchargemet du trafic de doées 3G sur les réseaux WWiFi est e trai de deveir l ue des optios les plus attractives pour les opérateurs. Pour cocrétiser pleiemet les promesses du WiFi, les opérateurs ot besoi d ue approche architecturale coçue pour eux qui eglobe le réseau d accès radio aisi que l ifrastructure cellulaire terrestre et de base, afi de traiter les questios telles que le dimesioemet, l authetificatio trasparete et la mobilité IP. Ue telle approche permet aux opérateurs d offrir u service de grade qualité aux aboés et de commerciagiser des services via le WiFi. Ruckus Wireless a développé ue architecture 3G/WiFi de référece basée sur des produits et techologies ayat fait leurs preuves qui traite le dimesioemet et l authetificatio e toute trasparece, la gestio globale de bout e bout du réseau, l itégratio sas effort das la base 3GPP existate et ue performace et ue fiabilité comparables au filaire. Cette approche pratique testée sur le terrai soulage immédiatemet le trafic et costitue ue solutio durable grâce au service fouri e cotiu tout e élimiat tout besoi icrémetiel e matière de logiciels pour téléphoes, critique pour l adoptio par les aboés et u développemet rapide, mais aussi grâce à la coexio efficace à la base 3GPP/LTE établie. Ruckus Wireless, Ic. 880 West Maude Aveue, Suite 101, Suyvale, CA États-Uis (650) Tél \ (408) Fax Copyright 2010, Ruckus Wireless, Ic. Tous droits réservés. Ruckus Wireless et le cocept Ruckus Wireless sot eregistrés auprès de l U.S. Patet ad Trademark Ofce. 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