Wi-Fi Offload aplicado em redes 3G e LTE - Willian Adelaide Rosa

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IV SRST – SEMINÁRIO DE REDES E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES
INSTITUTO NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES – INATEL 
ISSN 2358-1913 
 AGOSTO DE 2016 
Abstract—With the increasing of demand for access to smart 
devices and the exponential growth of mobile network 
connections to Wi-Fi Offload solution presented in this document 
appears as a great opportunity for operators to solve traffic 
problems and provide a better user experience. The Wi-Fi 
Offload is economically viable and low complexity to integration 
with LTE cellular network. The document present examples of 
topologies Wi-Fi and cellular network integration, protocols, 
authentication types and new technologies that facilitate the 
implementation of Wi-Fi Offload. Finally presents the scenario in 
Brazil and the positioning of operators on the use of Wi-Fi access 
points in wireless network traffic offloading beyond numbers 
that compare LTE with Wi-Fi integration with pure LTE 
network and show that the solution It has great economic 
viability. 
Index Terms—Wi-Fi, Offloading, 3G, LTE. 
Resumo—Com a maior demanda de acesso a dispositivos 
inteligentes e o crescimento exponencial da demanda de conexões 
das redes móveis a solução Wi-Fi Offload, apresentada neste 
documento aparece como uma oportunidade para as operadoras 
resolverem os problemas de tráfego e oferecer uma melhor 
experiência ao usuário. O Wi-Fi Offload é viável 
economicamente e de baixa complexidade na integração com a 
rede celular LTE. No documento são apresentados exemplos de 
topologias da integração Wi-Fi e rede celular, protocolos, tipos de 
autenticação e novas tecnologias que facilitam a implantação do 
Wi-Fi Offload. Por fim, é apresentado o cenário no Brasil e o 
posicionamento das operadoras diante do uso dos pontos acesso 
Wi-Fi no descarregamento do tráfego da rede celular, além de 
números que comparam LTE com integração Wi-Fi com a rede 
LTE pura e mostram que a solução possui viabilidade econômica. 
Palavras chave—WiFi, Offloading, 3G, LTE. 
I. INTRODUÇÃO
O aumento do acesso a terminais móveis (Smartphones, 
Tablets e Modems) deu início a um crescimento exponencial 
do número de conexões das redes móveis, como ilustra a 
Figura 1. 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de 
Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado 
de Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações 
e Desenvolvimento de Software. Orientador: Prof. Daniel Andrade Nunes. 
Trabalho aprovado em 08/2016. 
Figura 1: Crescimento global do tráfego móvel por tipo de dispositivo [1].
De acordo com este estudo publicado pela “Cisco Virtual 
Networking Index”, em fevereiro de 2016, com as previsões de 
tráfego de dados móveis de 2015 a 2020, sugere que os 
dispositivos móveis inteligentes (Smartphones e Phablets) e 
suas conexões, irão representar 81% do total de dispositivos e 
conexões móveis em 2020, dominando assim o tráfego móvel 
[1]. 
Nesse cenário, a implantação da tecnologia LTE (Long 
Term Evolution) desencadeou uma pressão nas operadoras, 
tanto do ponto de vista do usuário quanto operacional. Para 
atender os requisitos do cenário criado pela chegada do LTE, é 
necessária uma arquitetura de rede de alta disponibilidade, 
rápida convergência, múltiplos serviços e flexível, que 
oferecem ao usuário um serviço de conexão e cobertura de 
qualidade, criando um grande desafio para as operadoras com 
a utilização de outros métodos de conexão, como por exemplo, 
o emprego da rede Wi-Fi [2]. 
A implantação das redes Wi-Fi, está sendo de extrema 
importância uma vez que escoa o tráfego de dados das redes 
móveis, descongestionando as redes das operadoras, através 
dos hotspots Wi-Fi. A utilização, das redes Wi-Fi, atua tendo 
um crescimento de 7 vezes no número de hotspots. Em 2015, 
houve 64,2milhões, de acordo com a pesquisa realizada pela 
Cisco Virtual Networking Index, em 2016, e em 2020, eles 
sugerem que este número aumente para 432,2 milhões [1]. Os 
hotspots Wi-Fi devem continuar desempenhando este 
importante papel nas novas redes, especialmente devido ao seu 
custo competitivo quando comparado aos das antenas 
tradicionais. Porém no Brasil, ainda é necessário haver 
capilaridade, maior qualidade e algumas evoluções técnicas 
nas redes Wi-Fi, como a disseminação da autenticação 
transparente para o usuário [2]. 
A utilização da tecnologia Wi-Fi para escoamento do 
tráfego de dados das redes de telefonia móvel é chamada de 
Wi-Fi Offload aplicado em redes 3G e LTE 
Willian Adelaide Rosa1, Daniel Andrade Nunes2
WiFi Offload, que será apresentada neste artigo. 
O objetivo deste artigo é apresentar o Wi-Fi offload como 
uma solução economicamente viável podendo auxiliar as 
operadoras no cenário atual das redes móveis. 
II. REDE LTE
O LTE somente suporta PS (Packet-Switched). O objetivo é 
fornecer conectividade IP (Internet Protocol) entre o PDN 
(Packet Data Network)e o UE (User Equipament), sem 
qualquer descontinuidade para usuários finais durante as 
aplicações de mobilidade. 
Enquanto termo LTE inclui a evolução do acesso de rádio 
através da E-UTRAN (Evolved-UTRAN), também é 
acompanhada por uma evolução núcleo da rede SAE (System 
Evolution Architecture), que inclui o EPC (Evolved Packet 
Core). Juntos LTE e SAE compõem o EPS (Evolved Packet 
System) [40]. 
 A Figura 2 ilustra a arquitetura LTE e a conexão com as 
redes 3GPP e não 3GPP. 
Figura 2. Arquitetura LTE [31]. 
Dois componentes importantes para o gerenciamento do 
tráfego de dados dentro da arquitetura são: 
S-GW (Serving Gateway)
PDN-GW (Packet Data Network Gateway)
A. Serving Gateway 
Figura 3. Funções S-GW [40]. 
O S-GW fornece as seguintes funções como ilustra Figura 
3: 
Ponto de referência para mobilidade: atua como ponto 
âncora nos handovers inter-eNodeB para o plano de usuário. 
Além disso, atua com âncora para handovers inter-3GPP 
(Inter-RAT) para 2G/3G. 
Buferização de pacote de downlink: quando o tráfego 
chega para um UE em um S-GW, pode ser necessário 
buferizar em ordem para permitir um tempo para que o MME 
envie mensagens de page para o UE para que o mesmo possa 
entrar em estado ativo na rede LTE. 
Roteamento e encaminhamento de pacote: o tráfego 
precisa ser roteado para a eNodeB - o tráfego precisa ser 
roteado para a eNodeB correta no downlink e para o PDN-GW 
específico no uplink
Intercepção legal: este incorpora o monitoramento de 
VoIP (Voice over IP) e outros serviços de dados. 
Suporte GTP/PMIP: se o PMIP (Proxy Mobile IP) é 
usado nas interfaces S5/S6 o S-GW precisa suportar a 
funcionalidade MAG (Mobile Access Gateway) [40] 
B. Packet Data Network Gateway (PDN-GW)
O PDN-GW é o elemento de rede que termina a interface 
SGi para a PDN. Se um UE está acessando múltiplos PDNs, 
pode existir uma exigência para esses múltiplos PDN-GWs 
serem envolvidos. São funções do PDN-GW, como ilustrado 
na Figura 4. 
Filtragem dos pacotes: este incorpora uma inspeção de 
dados mais profunda de datagramas IP que chegam de um 
PDN para determinar qual TFT (Traffic Flow Template) que 
eles precisam se associar. 
Interceptação legal: como no S-GW, o PDN-GW também 
pode gerenciar o tráfego 
Alocação de endereço IP:O endereço IP pode ser alocado 
ao UE pelo PDN-GW. Este é incluído como parte da fase de 
estabelecimento inicial de um bearerou quando os UEs 
transitam entre diferentes tecnologias de acesso. 
Marcação de nível de transporte de pacotes: este envolve 
uma marcação dos pacotes de uplink e downlink com um tag 
apropriado, por exemplo, DSCP (Differentiated Services 
Code Point) baseado no QCI (QoS Class Identifier) do bearer
EPS associado. 
O PDN-GW também serve como âncora de mobilidade 
para interoperabilidade com as tecnologias não-3GPP como o 
WLAN [40]. 
Figura 4. Funções PDN-GW [40]. 
III. REDE WI-FI 
Wi-Fi é uma marca registrada da “Wi-Fi Alliance”. É 
utilizada por produtos certificados que pertencem à classe de 
dispositivos de rede localsem fios (WLAN) baseados no 
padrão do IEEE (Institute of Electric 
and Electronic Engineers) ( 802.11[4][5]. 
O padrão Wi-Fi opera em faixas de frequências que não 
necessitam de licença para instalação e/ou operação. Estes 
fatos as tornam atrativas. No entanto, para uso comercial 
no Brasil é necessário que o equipamento seja homologado 
pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) 
(ANATEL). As frequências são livres de licença, o usuário 
não paga nenhuma taxa, mas são permitidos apenas 
equipamentos que obtiverem o selo de identificação da 
agência [4]. 
As redes Wi-Fi não causam interferência nas redes celulares 
LTE e 3G, entregando umataxa de transferência de dados e 
QoS (Quality of service) maior.São destacáveis o emprego da 
especificação doWISPr (Wireless Internet Service Provider 
Roaming)e principalmente o desenvolvimento do Hotspot 
2.0,que possui três conceitos chave, WPA-Enterprise,
Autenticação via EAP (Extensible Authentication Protocol) e 
802.11u[6]. 
Assim, é possível observar avanços significativos em 
confiabilidade, taxa de transmissão, arquitetura de rede (com 
controladoras de pontos de acesso) centralizada e segurança, 
além de haver grande familiaridade por parte dos usuários com 
o uso da tecnologia, sendo quea grande maioria dos 
dispositivos inteligentes possuem WLAN (Wireless LAN) 
embarcado [7]. 
IV. NO QUE CONSISTE O WI-FI OFFLOAD?
O Wi-Fi Offload consiste uma nova geração de hotspots e 
tecnologias: Hotspot 2.0, EAP–SIM (Extensible 
Authentication Protocol – Subscriber Identity Module),EGAN 
(Enhanced Generic Access Network), IWLAN (Interworking 
Wireless LAN) e outras. Estas tecnologias permitem que os 
terminais móveis de forma transparente iniciem uma 
transferência entre uma rede móvel convencional e o Wi-Fi e 
vice-versa. O Wi-Fi Offload permite que o dispositivo móvel 
se conecte a rede da operadora ou ao Wi-Fi público com o 
processo de autenticação transparente ao usuário [8]. 
Esta solução irá criar novas oportunidades para as 
operadoras resolvendo as questões de tráfego em locais de 
elevado número de usuários e grandes eventos, recorrendo às 
bandas Wi-Fi, libertando assim o espectro das redes 3Ge LTE 
e permitindo o desenvolvimento de novos serviços[8] [9]. 
A utilização do Wi-Fi Offload cria oportunidades de 
negócios para as operadoras, bem como, empresas que 
fornecem serviço de Wi-Fi, pois elas disponibilizam 
infraestrutura para situações de roaming de dispositivos 
móveis, e com isso conseguem garantir uma nova receita, 
resultante desta funcionalidade [10]. 
As redes Wi-Fi são implantadas com CAPEX (Capital 
Expenditure) e OPEX (Operational Expenditure) menores e 
possuem umagestão espectral, mais simples do que a das redes 
móveis LTE e 3G [10] [6]. 
V. WI-FI OFFLOAD NAS REDES CELULARES
O 3GPP (Third-Generation Partnership Project)
padronizou a utilização do acesso Wi-Fi na rede móvel celular 
baseado na arquitetura EGAN, também conhecida como 
acoplamento rígido, ou na arquitetura IWLAN, chamada de 
acoplamento livre. O Wi-Fi Offload vem sendo referenciado 
como4.5G, no contexto de redes celulares.[7]. 
O processo de Offloading passou por três fases para 
alcançar os objetivos e as políticas de negócio para viabilidade 
da solução, conforme ilustra a Figura 5. 
Figura5. Fases do Wi-Fi Offload[12].
A. Handover Vertical 
O handover horizontal está no contexto de uma rede 
homogênea, onde um dispositivo móvel ao alterar a sua 
posição geográfica muda de ponto de conexão para garantir a 
qualidade de sinal, balanceamento de tráfego ou custos. O 
exemplo mais claro desta forma de handover é a mudança de 
célula no 3G/4G conhecido como Inter-RAT (Inter-Radio 
Access Technology) [12] [13]. 
Já o VHO (Handover vertical)no contexto de redes 
heterogêneas, está igualmente associado à mudança do ponto 
de conexão, ocorrendo igualmente por necessidade de 
balanceamento de tráfego, degradação de sinal ou custos. Um 
exemplo é uma conexão LTE migrando para uma Wi-Fi para 
compensar uma situação de congestionamento na rede móvel 
[12]. Os conceitos de handover vertical e horizontal são 
mostrados na Figura 6[12]. 
Figura6. Conceito de Handover Vertical [12]. 
Fases do VHO: 
Iniciação: o dispositivo móvel (ou a rede) inicia o 
processo de VHO. 
Decisão: recorrendo a um algoritmo de VHO, suportado 
pelas métricas da rede é tomada a decisão da comutação entre 
as diferentes redes. 
Execução: suportado pela sinalização é restabelecida a 
conexão e é dado seguimento à transferência de dados. 
A Figura 7 ilustra o processo de VHO. 
Figura. 7. Algoritmo do Handover Vertical [12]. 
B. Enhanced Generic Access Network 
A arquitetura EGAN surgiu nas versões da 3GPP, após a 
liberação da arquitetura GAN (Generic Access 
Network)(GAN). A EGAN foi liberada para abranger os 
protocolos de dados de pacotes 3G. 
Na arquitetura EGAN a rede Wi-Fi fornece um acesso de 
rádio alternativo para o RAN (Radio Access Network) 3G 
padrão [7] 
No núcleo da rede há um novo elemento gateway o EGANC 
(Enhanced Generic Access Network Controller), que é um 
ponto de terminação para um túnelIP, entre dispositivo móvele 
a rede. Se o dispositivo móvelsuporta o EGAN, ele será capaz 
de ter um acesso IP, podendo se conectar ao EGAN habilitado 
no núcleo da rede celular, utilizando o acesso Wi-Fi como uma 
rota para Internet [14]. 
C. Interworking Wireless Lan 
IWLAN é uma solução de transferência de dados IPs entre 
o dispositivo móvel e o núcleo da rede da operadora móvel, 
através do acesso Wi-Fi. Um túnel dedicado VPN (Virtual 
Private Network)/IPsec (Internet Protocol Security) entre o 
dispositivo móvel e o servidor IWLAN do núcleo da rede do 
operador é estabelecido para fornecer ao usuário tanto acesso 
as aplicações Walled Garden, que é um ambiente que a 
operadora controla os sites de informações e Web, que o 
usuário é capaz de acessar, como também, a um gateway de 
acesso a rede pública da internet [16]. 
Os usuários IWLAN utilizam as informações do SIM Cards
dos dispositivos para a autenticação e acesso as redes WLAN, 
para criar um túnel IP seguro entre o dispositivo móvel e o 
núcleo da rede da operadora, desta forma garante que a 
operadora está fornecendo serviços somente aos assinantes 
autenticados [8]. 
A arquitetura de uma rede IWLAN controlada pela 
operadora é ilustrada na Figura 8. 
Figura 8. Arquitetura IWLAN para acesso controlado [8].
VI. TIPOS DE ARQUITETURA
As arquiteturas para integração da rede Wi-Fi com a rede 
3G/LTE foram padronizados pela 3GPP de duas formas: 
Não-Confiável 
Confiável 
A. Não Confiável – Sem Controle Da Operadora 
A especificação 3GPP TS 23.234 define a integração com o 
3G não-confiável. No LTE esta especificação está no 
documento 3GPP TS 23.402, que se refere tanto ao acesso não 
confiável, quanto ao acesso confiável. 
Os acessos não-confiáveis são todos os acessos Wi-Fi sem 
controle da operadora ou fornecimento suficiente de 
segurança, como autenticação ou criptografia [19]. 
A arquitetura de acesso não-confiável permite aos 
assinantes utilizarem quaisquer tipos de redes de acesso Wi-Fi 
que possam se conectar [8]. 
Na integração das redes Wi-Fi não-confiável com as redes 
de terceira geração de dispositivos móveis estabelece um túnel 
IP Seguro (IP-Security - IPsec) até o elemento TTG (Tunnel 
Teminating Gateway) que por sua vez realiza o envio de dados 
pelo túnel GTP (GPRS Tunneling Protocol) após o 
fechamento do túnel IPsec. O túnel GTP encaminha os dados 
até o Gateway de saída GGSN (Gateway GPRS Support Node)
[3] [17] [18]. 
Nesta arquitetura quando o dispositivo móvel requisita 
acessa a rede externa é a ele alocado outro endereço IP. Sendo 
assim, não é possível acessar a rede da operadora e de um 
ponto de acesso Wi-Fi ao mesmo tempo. Ou seja, não é 
possível realizar o handover entre as tecnologias. 
Um componente denominado HA (Home Agent) foi 
integrado ao GGSN no sistema e é responsável por ancorar o 
endereço IP atribuído em sua rede de origem.AFigura 9 
ilustra a estrutura da integração utilizando HA.[17] [19]. 
Figura 9. Estrutura da integração utilizando HA [20]. 
A integração das redes LTE com as redes Wi-Fi não-
confiável se dá pelo elemento ePDG (evolved Packet Date 
Gateway), que é responsável por realizar a gerência de 
confiabilidade proposta pela operadora, atuando como um 
filtro firewall, e estabelecendo uma comunicação segura entre 
o dispositivo móvel e o EPC. A interface S2b, baseada no 
protocolo PMIPv6, é utilizada para criação do túnel IPSec, 
necessário no acesso não confiável. 
A autenticação utilizada para redes LTE com redes Wi-Fi
não confiável é a EAP-AKA (Extensible Authentication 
Protocol – Authentication and Key Agreement). A Figura 10 
ilustra a integração EPC e o Wi-Fi com acesso não confiável, 
utilizando o elemento ePDG [3]. 
Figura 10. Integração de redes LTE às redes Wi-Fi não confiável [20]. 
B. Confiável – Com Controle Da Operadora 
Figura 11. Topologia da rede confiável 3GPP [8] 
O 3GPP descreve uma rede Wi-Fi confiável, como sendo 
implantada e gerenciada pela operadora. [8] 
As tecnologias 3G não foram desenvolvidas para integração 
não 3GPP, mas com o crescimento da implantação do LTE 
surgiram novas técnicas de implementação de integração. A 
principal técnica de integração desenvolvida foi à junção do 
núcleo da rede 3G, com o núcleo da rede EPC [20]. 
A integração das redes LTE às redes Wi-Fi só é possível 
através do núcleo EPC, que é o método de integração 
padronizado pelo 3GPP. Pode-se utilizar duas interfaces, a S2a 
e a S2c, que influenciam no processo de handover [16] [17]. 
Para o acesso confiável, a conexão IPsec não é mais 
necessária, assim sendo,a integração pode ser adquirida 
usando S2a para redes 2G/3G, e S2a existentes, para redes 
LTE [8] [17]. Como ilustrado na Figura 11, a topologia de 
uma rede confiável 3GPP. 
VII. EVOLUÇÃO DA AUTENTICAÇÃO EM REDES WI-FI
Houve uma evolução no que diz respeito a autenticação nas 
redes Wi-Fi. A Figura 12 ilustra uma relação dos níveis de 
segurança e complexidade. 
Figura 12. Evolução dos métodos de autenticação [8]. 
A. TAL – Login Transparente Automático 
O login onde é utilizado as credenciais fornecidas pela 
operadora (login e senha) é chamado TAL (Transparent Auto 
Login). No primeiro acesso é associado o endereço MAC 
(Media Acess Control) do dispositivo do usuário, aos seus 
dados de acesso, e armazenado em um banco de dados para os 
acessos futuros [21]. 
Figura 13. Fluxo de acknowledge para autenticação tipo TAL [8]. 
No primeiro acesso do dispositivo, seu endereço MAC é 
associado aos dados de acesso em um banco de dados. Nos 
acessos seguintes é realizada a conferência do endereço MAC 
do terminal. Com o IP já armazenado, são configuradas, a 
autenticação, autorização e conta do perfil do usuário, 
denominada Authentication, Authorization, Accounting – 
AAA. Por fim, o endereço MAC é armazenado por tempo 
determinado. Não há de fato uma integração com a rede de 
telefonia móvel, pois a autenticação do dispositivo é realizada 
pelo endereço MAC, e não pelas informações do usuário 
armazenadas pela operadora, o que não configura como uma 
forma segura de autenticação [22]. 
A Figura 13 apresenta o fluxo de acknowledge de uma 
autenticação tipo TAL. 
B. WISPr – WIRELESS INTERNET SERVICE PROVIDER 
ROAMING 
O WISPr ou Wireless Internet Service Provideré é um 
protocolo criado para recomendações técnicas, operacionais e 
estruturais de AAA, necessário para possibilitar que o usuário 
em roaming acesse as diversas redes ISPs (Internet Service 
Provider). A Figura 14 ilustra o funcionamento do protocolo 
ISPs [23] 
Figura 14. Topologia do método de acesso WISPr [8]. 
Neste caso, a autenticação do usuário ocorre através do 
UAM (Universal Access Method), baseado no método WAG 
(Wireless Access Gateway), no qual o servidor RADIUS 
redireciona os assinantes a um portal captivo. Este portal 
solicita as credenciais dos assinantes, uma vez que solicitada, 
ele habilita a autenticação, autorização e contabilidade (AAA) 
provendo o acesso aos mesmos [22] [23]. 
O sistema WISPr permite nível de segurança maior devido 
a criptorgrafia e intercomunicação de interface aérea, uma vez 
que suporta a autenticação EAP (Extensible Authentication 
Protocol) e EAP-SIM. A comunicação da operadora é feita 
através de gateway, entre o HLR (Home Location Register) e
o servidor RADIUS AAA. 
Uma limitação que o sistema apresenta é causada pela 
falta de conhecimento do usuário sobre a necessidade de 
realizar a configuração da interface WLAN nos dispositivos 
móveis.[23]. 
C. EAP - Extensible Authentication Protocol 
Com a necessidade da implementação de um método, mais 
seguro, foi desenvolvido pelo IETF (Internet Enginnering 
Task Force) o protocolo EAP. 
O EAP trabalha em conjunto com os cartões SIM 
(Subscriber Identity Module) e USIM (Universal Subscriber 
Identity Module), que possuem um novo algoritmo integrado 
que fornece maior segurança ao usuário. 
O método EAP-SIM é o método de autenticação utilizado 
em sistemas de telefonia móvel 2G e 2,5G que utilizam os 
cartões SIM. Já os métodos EAP-AKA e EAP-
AKA’(Improved Extensible Authentication Protocol -
Authentication and Key Agreement), utilizam o USIM, que é 
aplicado às redes 3G e LTE. [17] 
A Autenticação baseada em protocolo EAP, EAP-SIM ou 
EAP-AKA, definem um encapsulamento de mensagem com 
criptografia para aumentar a segurança da comunicação entre 
o servidor AAA com HLR da operadora [8] [17]. 
A Figura 15 abaixo apresenta o fluxo de acknowledge de 
uma autenticação EAP. 
Figura 15. Fluxo de acknowledge para autenticação tipo EAP [8]. 
D. IEEE 802.11u 
O IEEE 802.11u é um protocolo que permite a seleção 
automática do SSID correto, sem intervenção do usuário e 
também apresenta informações relativas à rede e seu operador, 
como por exemplo, se a rede é privada, pública e etc; desta 
forma permite que o dispositivo móvel possua redes 
preferenciais, de acordo com suas credencias de acesso [24]. 
Os protocolos de pré-associação auxiliam na definição de 
rede a qual o usuário pretende se associar através das 
mensagens probe request e beacon, sendo: 
GAS - Generic Advertisment Service (Serviço de 
Anúncio Genérico). 
ANQP – Access Network Query Protocol (Protocolo de 
Interrogação de Acesso) 
A integração entre o protocolo 802.11u e as redes celulares 
3G e LTE é realizada com o auxílio de protocolos na escolha 
da SSID (Service Set IDentifier) disponível ao dispositivo 
móvel. O dispositivo utiliza as informações como: tipos de 
rede, que podem ser pública, privada ou outras quaisquer. Bit 
internet, que indica se o AP (Acess Point) e o acesso a internet 
está disponível. Capacidade peer-to-peer, que é uma 
arquitetura de redes de computadores, onde cada um dos 
pontos ou nós da rede funcionam, tanto como cliente, quanto 
como servidor, permitindo compartilhamentos de serviços e 
dados sem a necessidade de um servidor central. E roaming
que fornece uma lista com prestadores de serviços acessíveis e 
demais informações que são utilizadas a fim de auxílio na 
definição da rede a ser utilizada [24] [25] [41]. 
O protocolo 802.11u também é o principal componente para 
o funcionamento do Hotspot 2.0, apesar de ainda não ser 
muito conhecido. A ideia é que com a implementação deste 
protocolo, o acesso a um hotspot será um processo 
transparente para o usuário, como nas redes móveis, onde o 
usuário liga o terminal e se conecta quase que 
instantaneamente [8]. 
O 802.11u foi aprovado pelo “Wi-Fi Alliance”em 2011, e 
conta com melhorias na camada MAC. Com isto, uma rede 
pode anunciar seus recursos e requerimentos, permitindo que,o 
dispositivo móvel escolha automaticamente a rede de acordo 
com as credenciais que ele possui. [12] 
E. Mobile IP 
a. Dual Stack Mobile IP (DSMIP) 
É um protocolo de mobilidade especificado pelo IETF 
(Internet Engineering Task Force) que permite handover, sem 
descontinuidade entre as redes celulares3G e WiFi,
fornecendo IP para sessões IPv4 e IPv6 [21]. 
b. Access Network Discovery and Selection Function
(ANDSF) 
O propósito do ANDSF é auxiliar o dispositivo em 
descobrir redes vizinhas ao usuário nas diretivas políticas inter 
sistemas para priorização de acesso, através de premissas pré-
definidas (QoS, latência, jitter) e gerenciamento das conexões 
de todas as redes [26]. 
c. IP Flow Mobility (IFOM) 
O IP FlowMobilityatribui ao dispositivo móvel uma 
conexão com duas redes de acesso (Wi-Fi e 3G/4G) 
simultaneamente, otimizando o roteamento de diferentes tipos 
de tráfego na troca de pacotes pertencentes a diferentes fluxos 
através de diferentes redes de acesso [21] [27]. 
VIII. HOTSPOT 2.0
Em 2010, algumas empresas se uniram e formaram o 
“Hotspot 2.0 TaskGroup” no “Wi-Fi Alliance”, com o objetivo 
de criar um padrão ou padrões, que permiti a autenticação e 
roaming em redes Wi-Fi de forma simples, como ocorre nas 
redes 3G [12]. 
O Hotspot 2.0, tem três itens fundamentais: WPA-
Enterprise, Autenticação via EAP, e 802.11u. 
Na solução do Hotspot 2.0 mais 3GPP, existem atualmente 
duas versões: 
Release 1: onde uma série de dispositivos compatíveis 
começam a aparecer no mercado, e possui as seguintes 
funcionalidades: 
oNetwork discovery and selection IEEE 802.11u; 
oEncriptação WPA2 Enterprise 
oMétodos de autenticação EAP-SIM, EAP-AKA, over 
IEEE 802.1x. 
Release 2: que já inclui as especificações 3GPP, 
suportadas pelas operadoras e acrescenta: 
oAccess Network discovery and Selection Function 
(ANDSF); 
oMobilidade de sessões, com continuidade de sessões IP e 
preservação do endereço IP; 
Mecanismo de suporte e integração de dispositivos com e 
sem SIM [12]. 
IX. WI-FI OFFLOADING NO BRASIL
Pode-se citar casos da aplicação do Wi-Fi Offloading para 
descarregamento de tráfego 3G e LTE, nas operadoras do 
Brasil [32]. 
A TIM reestruturou a sua política de instalação de hotspots 
Wi-Fi criando a “TIM Wi-Fi”, e redirecionou a sua estratégia 
para o reforço da rede Wi-Fi, onde existem aglomerados 
geográficos com mais intensidade de utilização de acessos a 
dados. A estratégia é utilizar a rede óptica para interligar as 
estações rádio base da rede 3G e 4G, e também, os seus 
hotspots Wi-Fi. O princípio é garantir que a rede Wi-Fi
outdoor, seja complementar à sua oferta na rede móvel. Já se 
encontra funcional no Rio de Janeiro e São Paulo, o 
redirecionamento automático dos clientes da operadora móvel 
para a rede de hotspots Wi-Fi, com login transparente ao 
usuário. Os clientes que utilizam equipamentos que suportam 
a tecnologia EAP, efetuam automaticamente a autenticação. A 
rede Wi-Fi, após identificar os clientes TIM, passa a 
redirecionar a sua navegação [32] [33]. 
A empresa Oi adotou a estratégia de redes Wi-Fi, a partir do 
momento em que comprou a “Vex” (a provedora com o maior 
número de hotspots do Brasil), criando assim, o serviço “Oi 
Wi-Fi”. Todos os hotspots foram imediatamente atualizados 
com a marca da Oi, e clientes da banda larga fixa ou dos 
pacotes de dados 3G, ganharam acesso gratuito ao serviço. A 
operadora investiu em hotspots novos, e em lugares 
estratégicos, como, a orla de Ipanema, Leblon e Copacabana 
no Rio de Janeiro. Em Salvador na Bahia, o mesmo acontece 
com a Praia da Barra e o Pelourinho. Além disso, a Oi instala 
hotspots durante grandes eventos, como, o“Rock in Rio” e o 
festival “Lollapalooza” [32] [34]. 
NaClaro, por sua vez, mais de 500 mil assinantes já 
experimentaram o serviço Wi-Fi da operadora, nominado 
de“Claro Wi-Fi Max”. A rede que compartilha a infraestrutura 
de Wi-Fi da Claro é a “Net Serviços”, que está presente em 6 
mil pontos nas cidades do Rio de Janeiro, São Paulo, 
Campinas, Brasília, Belo Horizonte, Porto Alegre, Curitiba, 
Recife, Salvador e Fortaleza. O serviço está disponível de 
graça para clientes com planos de dados a partir de 500 MB ou 
para aqueles com planos de Internet móvel a partir de 2 GB. 
Para acessar a rede automaticamente é necessário ter um 
aparelho compatível com a tecnologia EAP-SIM. Outro modo 
é informar o login e senha pelo portal de autenticação do 
serviço [32] [35] [36]. 
As operadoras Oi, Claro, e TIM, ainda anunciam números 
crescentes de pontos hotspots, em decorrência do preço por 
megabyte da infraestrutura, que é 30% inferior ao das redes de 
rádio do celular [12]. 
Em contra partida, a Vivo parece voltar seus investimentos 
para a expansão do LTE, mas mesmo assim, ela possui alguns 
hotspots espalhados no país com o serviço “Vivo Wi-Fi” [32] 
[37]. 
X. CONCLUSÃO
Conforme comentado no presente documento, a estratégia 
de usar o Wi-Fi para descarregamento das redes 3G e LTE 
parece ser mesmo um negócio interessante, do ponto de vista 
da operadora, pelo CAPEX/OPEX oferecido, e para o usuário 
que pode utilizar um serviço com melhor QoS, seja ele, via 
Wi-Fi ou 3G/LTE, com o descarregamento da rede celular 
[10] [28]. 
Por exemplo, no estudo realizado pela empresa Wireless 
20/20 na cidade de Nova York e San Diego, demonstram que 
a viabilidade econômica da solução, para uma projeção de 10 
anos. Nova York possui um cenário de maior densidade de 
usuários, em contra partida a San Diego, que possui uma 
densidade menor [38]. Como demonstrado nas Tabelas 1 e 2: 
TABELA I
RESULTADOS OBTIDOS EM NOVA YORK.
RESULTADO EM 10 ANOS - NOVA YORK 
 Somente LTE LTE Integrado ao Wi-FI Offload
CapEx $514 Milhões $284 Milhões 
OpeX $3,006 Bilhões $2,983 Bilhões 
TABELA II 
RESULTADOS OBTIDOS DOS ESTUDOS EM SAN DIEGO
Com o aumento gradativo da cobertura e a integração com 
as redes LTE (que não são complexas), o planejamento das 
operadoras na utilização das redes Wi-Fi no descarregamento 
das redes de celulares, vem sendo necessária para garantir ao 
usuário uma experiência de uso cada vez melhor, uma vez que 
a demanda de tráfego de dados está em crescimento 
exponencial. A solução poderá ainda em alguns cenários, 
permitir que a operadora adie as instalações de coberturas 4G, 
de acordo com o plano de negócio de cada operadora. 
REFERÊNCIAS
[1] Cisco¸ Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2015–2020 White 
Paper; Cisco Visual Networking Index, pp. 8 de 39, Feb, 2016. 
Disponível em: 
http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-
provider/visual-networking-index-vni/mobile-white-paper-c11-
520862.pdf. Acessado em 05 de maio de 2016. 
[2] Shibata, L. M. Nakasone, J. Pinz, L. Takahara, J. “4G e a 
transformaçãoda telefonia móvel - O impacto da nova geração celular na 
sociedade e nos negócios das operadoras”.PromonLogicalis, 17f. Abril 
2013. Disponível em: http://docplayer.com.br/2263414-4g-e-a-
transformacao-da-telefonia-movel.html. Acessado em 15 de maio de 
2016. 
[3] Cisco collateralsolutions index:Architecture for Mobile Data Offload 
over Wi-Fi Access Networks: Disponível em: 
http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns524/ns673/wh
ite_paper_c11-701018.html. Acessado em 15 de maio de 2016. 
[4] “Wi-Fi”. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi. Acessado 
em 28 de maio de 2016. 
[5] InfoWester, “O que é Wi-Fi (IEEE 802.11)”. Disponivel em: 
http://www.infowester.com/wifi.php#80211. Acessado em 29 de maio 
de 2016. 
[6] “WiFiOffload requer inteligência, defende fornecedor - Solução da 
opennet permite que os servidores das operadoras coordenem a seleção 
de rede”. Tese & Síntese, out 2013 Disponível em: 
http://www.telesintese.com.br/wifi-offload-requer-inteligencia-defende-
fornecedor/ Acessado em: 25 de maio de 2016. 
[7] Digital cellular telecommunications system (Phase 2+):Enhanced 
Generic Access Networks (EGAN) : 
http://www.etsi.org/deliver/etsi_tr/143900_143999/143902/11.00.00_60/
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[8] Bandeira B. Rede Celular: Solução Wi-Fi Offloading – Disponível em: 
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialsolwifi/. Acesso em: 1 Maio 
2016. 
[9] Braga, L.Entenda como as operadoras vão usar o precioso Wi-Fi- 
Tecnologia ajuda a desafogar as redes de dados 3G. Disponível em:https://tecnoblog.net/116284/wi-fi-das-operadoras/ Acesso em: 1 Maio 
2016. 
[10] Marques, S.H. A diferença entre CAPEX e OPEX– Disponivel em: 
http://www.binarionet.com.br/blog/a-diferenca-entre-capex-e-
opex/Acesso em: 1 Maio 2016 
[11] “4.5G: Integration of LTE and Wi-Fi networks” presented at the 2014 in Future of 
Wireless International Conference, ZahidGhadialy. Disponivel 
em:http://blog.3g4g.co.uk/2014/06/45g-integration-of-lte-and-wi-fi.html. 
Acesso em: 10 de maio de 2016 
[12] Lourenço, J. Seamless Wi-Fi – Interoperabilidade entre redes Wifi e 
movies. Disponivel 
em:http://pplware.sapo.pt/microsoft/windows/seamless-wi-fi-
interoperabilidade-entre-redes-wifi-e-moveis/Acesso em: 1 Maio 2016 
[13] Radio Access Network Selection in a Heterogeneous: 
http://www.elec.qmul.ac.uk/people/eliane/documents/wcnc_preprint_ver
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[14] Suoranta, R. “How to take advantage of the growing mobile Internet”. 
White Paper- CTO, Notava. vol. 1, no. 1, pp. 1–12, May 2010. 
Disponivel em: http://owni.fr/files/2011/09/Internet_growth_V10.pdf. 
Acesso em: 15 maio de 2016. 
[15] Integration WiFi RANs into the Mobile Packet Core: 
http://a030f85c1e25003d7609-
b98377aee968aad08453374eb1df3398.r40.cf2.rackcdn.com/wp/wp-
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[16] Interworking between next generation fixed and 3GPP Wireless 
Networks: http://www.broadband-forum.org/technical/download/TR-
203.pdf 
[17] Interdigital index: CellularWiFiIntegration: 
http://www.interdigital.com/wp-
content/uploads/2012/08/Cellular_WiFi_Integration-White-Paper.pdf 
[18] Aptilo index: Overview of 3GPP options for Wi-Fi access: 
http://www.aptilo.com/mobile-data-offloading/3gpp-wifi-access 
[19] 3GPP, “3GPP TS 23.234 V11.0.0 (2012 -09).” Sep – 2012 
[20] Simões, M.C.C, Carneiro, R.C. Magalhães, T. R. P. Rodrigues T. G 
Otimização das redes moveis através do Wi-Fi Offload. 2015. 62 f. 
Trabalho de conclusão de curso. Instituto Nacional de telecomunicações 
– INATEL, Santa Rita da Sapucaí, 2015. 
[21] Qualcomm index: 3G/Wi-Fi Seamless Offload: 
http://www.qualcomm.com/media/documents/files/qualcomm-research-
3g-wifi-seamless-offload.pdf. 
[22] WiFi Certified Passpoint Architecture for Public Access: 
http://www.arubanetworks.com/pdf/technology/whitepapers/WP_Passpo
int_Wi-Fi.pdf 
[23] S. P. Best Current Practices for Wireless Internet Service Provider 
(WISP) Roaming: http://marcelotoledo.wpengine.com/wp-
content/uploads/2007/12/wispr_v10.pdf 
[24] EnhacingWiFi with IEEE 802.11u for Mobile Data Offloading: 
http://airccse.org/journal/ijmnct/papers/2412ijmnct03.pdf 
[25] Brainwork index: 802.11u e Offload: Wi-Fi será complemento do 3G: 
http://www.brainwork.com.br/blog/2012/01/31/802-11u-e-offload-wi-fi-
ser-complemento-do-3g 
[26] Mobile Data Offloading index: How Much Can WiFi Deliver? 
http://conferences.sigcomm.org/sigcomm/2010/papers/sigcomm/p425.p 
RESULTADO EM 10 ANOS - SAN DIEGO 
 Somente LTE LTE Integrado ao Wi-FI Offload
CapEx $69 Milhões $55 Milhões 
OpeX $396 Milhões $394 Milhões 
[27] Mobile Data Offloading Through Wifi: 
http://www.sourcesecurity.com/docs/moredocs/proximmicrosite/Mobile-
Data-Offloading-Through-WiFi-V1.2.pdf 
[28] EliteCore index: 3G/4G 
WifiOffloadinghttp://www.elitecore.com/telecompractices/3G-
4G_mobiledata_offload.html 
[29] WiFi Access Point Deployment for efficient Mobile Data Offloading: 
http://www.cs.rpi.edu/~szymansk/papers/pingen.12.pdf 
[30] WiFi: The mobile data offload boom: 
http://www.tefficient.com/.cm4all/mediadb//tefficient%20public%20ind
ustry%20analysis%2010.pdf. 
[31] Pires, E.V.T; Veiga, L.O; Rosa, W.A; Silva, F.J. Redes LTE I: 
Comparação Entre os Modelos de Predição Okumura Hata e ITU-R. 
Disponível em: 
http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialredeslte/Acesso em: 1 Maio 
2016. 
[32] "Wi-Fi para desafogar o tráfego de dados". Wirelles Brasil. Disponível 
em: http://www.wirelessbrasil.org/bloco/2014/janeiro/jan_25a.html. 
Acesso em 15 de maio de 2016 
[33] “Portas abertas TIM” Disponível em: http://portasabertas.tim.com.br/. 
Acesso em: 12 de maio de 2016 
[34] Tecnoblog, “Oi acaba com o Vex; vida longa ao Oi Wi-Fi, Disponível 
em: https://tecnoblog.net/106812/oi-wifi-vex/, Acesso em: 15 de maio 
de 2016. 
[35] “Porta da Claro”, Disponível em: 
<http://www.claro.com.br/internet/conheça-a-claro-internet/claro-wi-
fi/regioes/mg/ddd35> , Acesso em 10 de maio de 2016 
[36] Wi-Fi da Claro supera 500 mil usuários. Disponivel em: 
http://www.mobiletime.com.br/18/07/2013/wi-fi-da-claro-supera-500-
mil. aspx. Acesso em: 1 Maio 2016 
[37] Vivo WiFi, Disponível em: http://www.vivo.com.br/vivowifi/, Acesso 
em 10 de maio de 2016. 
[38] Shwart, Randall e Johansson,Magnus “ Carrier WiFi Offload, Building a 
Bussines Case for Carrier Wi-Fi Offload, March 2012. 
[39] “Rede Celular: Modelos de Autenticação da Rede Wi-Fi” Disponível 
em: http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialsolwifi/pagina_3.asp. 
Acesso em 16 de maio de 2016 
[40] Aquino, Guilherme. “Evolução dos Sistemas 3GPP” Instituto Nacional 
de Telecomunicações – INATEL, EaD, Santa Rita do Sapucaí, 2015. 
[41] “Peer-to-peer” disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Peer-to-peer 
acessado em 18/06/2016. 
Willian Adelaide Rosa nasceu em Três Corações, MG, em 27 de julho de 
1987. Possui os títulos: Técnico em Eletrônica (SENAI “CFP Orlando 
Chiarini”, 2006), Engenheiro de Telecomunicações (Inatel, 2012).
 De 2010 a 2011atuou como Monitor acadêmico no Inatel ministrando a 
disciplina de Desenho Técnico para os cursos de Engenharia e Tecnologia. 
 Em 2011 ingressou na LG Eletronics como estagiário na área de qualidade 
(PVG – Product Validation Group) atuando em testes de rede em campo. 
Desde 2012 ocupa o cargo Engenheiro de Teste atuando em teste e simulação 
em laboratório.Possui certificação na área de teste de software “CTFL – 
Certified Tester Foundation Level (ISTQB, licença12-CTFL-01841-BR). 
Daniel Andrade Nunes nasceu em Santa Rita do Sapucaí em 1973, formado 
como Técnico em Eletrônica na Escola Técnica de Eletrônica Francisco 
Moreira da Costa em 1992 e graduado em Engenharia elétrica em 1998 pelo 
INATEL – Instituto Nacional de Telecomunicações. Obteve o grau de Mestre 
em Telecomunicações, também pelo INATEL em agosto de 2007. 
 Trabalhou 5 anos na multinacional Ericsson como instrutor técnico e gerente 
de projetos principalmente na área de sistemas celular no planejamento, 
otimização e desenvolvimento de cursos para sistemas AMPS, DAMS, 
CDMA e GSM em 10 países da America latina, Estados Unidos e Europa. 
Atualmente é professor de matérias relativas a comunicações móveis e 
transmissão digital no programa de Graduação do INATEL, ministra matérias 
referentes às tecnologias GSM, WCDMA, LTE, WiMAX, Wi-Fi, XDSL e 
DocSYS no programa de Pós Graduação do Inatel além de já ter ministrado 
diversos cursos nas áreas de planejamento e otimização para sistemas GSM, 
WCDMA, Wi-Fi e WiMAX pelo ICC – Inatel Competence Center.