Старший брат Wi-Fi

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.16 изначально был задуман для организации работы беспроводных сетей, покрывающих большие городские территории, поэтому часто его называют стандартом для Wireless MAN (Metropolitan Area Network - сеть для городских регионов). Тогда он рассматривался исключительно в качестве альтернативы решений «последней мили», основанных на фиксированных линиях. Преимущества сетей стандарта 802.16 очевидны – их проще разворачивать, по структуре они очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь также присутствуют базовые станции. Но при этом их не обязательно устанавливать на вышках - вполне подходят и крыши домов, водонапорные башни или элеваторы.

Однако по мере развития стандарта стало понятно, что спектр применения IEEE 802.16 может стать гораздо шире, нежели просто доставка сигнала до абонента, например, он используется для соединения типа «точка-точка».

Беспроводная линейка

IEEE 802.16 входит в линейку глобальных беспроводных стандартов. В нее также включены стандарты для персональных (IEEE 802.15 или Bluetooth), локальных (802.11, его развитием занимается индустриальный альянс Wi-Fi Alliance) сетей. Затем идет IEEE 802.16, замыкает пирамиду стандарт 802.20, предназначенный для сетей глобального уровня – сейчас он находится в начальной стадии разработки.

Надо отметить, что проработкой беспроводных стандартов занимается не только Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), но и Европейский институт стандартов по телекоммуникациям (ETSI). У него приведенная выше линейка выглядит следующим образом: HiperPAN, HiperLAN, HiperMAN и HiperAccess, на самом верхнем уровне находится 3GPP и настройка для сетей GSM EDGE. Институты IEEE и ETSI сотрудничают в области совместимости этих стандартов.

Продвижением 802.16 сейчас активно занимается некоммерческая организация WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access – «взаимодействие оборудования сетевого доступа на сверхвысоких частотах во всем мире», www.wimaxforum.org). Она была образована по инициативе корпорации Intel (президентом WiMAX является ее представитель Маргарет Лябрек (Margaret LaBrecque)) с участием более 30 ведущих производителей телекоммуникационного оборудования. Основная цель такого сообщества – решить вопросы совместимости оборудования и создать индустриальный стандарт, что обеспечит массовое проникновение данной технологии на рынок. Это будет качественным рывком в области беспроводного широкополосного доступа. Не секрет, что системы абонентского радиодоступа, как узко-, так и широкополосные, предлагались поставщиками и ранее. Но в основном они использовали свои технологические стандарты, которые были закрыты для остальных участников рынка. Эти факторы и объясняют дороговизну и относительно низкую распространенность абонентского радиодоступа – такие системы, которые охватывали бы весь город, могли позволить себе только крупные операторы, обладающие достаточными финансовыми ресурсами. Более мелкие игроки обычно ограничивались одной-двумя базовыми станциями, охватывающими лишь небольшую территорию.

Wi-Fi – технология, существующая уже несколько лет, причем не только для создания локальных сетей внутри предприятий, но и для организации общественных точек доступа в Интернет (так называемых хот-спотов). В развитых странах Wi-Fi пользуется спросом. В России пока этого не произошло, особенно в части организации хот-спотов – на данный момент препятствует пока низкий спрос на подобные услуги. Правда, WiMAX может обрести большую популярность на отечественном рынке – как раз в области решения проблемы «последней мили». Не секрет, что с телекоммуникационными сетями у нас более-менее хорошо обстоят дела только в крупных городах. В регионах беспроводной доступ может стать единственным выходом для налаживания связи. По последним данным, объявленным бывшим Министерством по связи и информатизации РФ (входящем ныне в Министерство транспорта и связи), около 54 тыс. населенных пунктов в нашей стране не обеспечены услугами связи вообще.

В помощь Wi-Fi

Еще на одном способе использования WiMAX – в качестве внешней транспортной сети для хот-спотов Wi-Fi, - следует остановиться поподробнее. В данном случае эксперты указывают такие преимущества WiMAX, как оперативность и масштабируемость. Эта технология позволяет организовывать «последнюю милю» весьма оперативно, что особенно актуально для обеспечения связью таких временных мероприятий, как семинары, конференции, ярмарки. Отметим, что для таких же мероприятий позиционируется и Wi-Fi. Время, которое потребуется на организацию фиксированной линии связи для получения широкополосного доступа, может составить несколько недель, а для организации зоны доступа WiMAX – 1-3 дня.

Несколько десятков пользователей хот-спота на конференции могут получить приемлемую скорость доступа в местную локальную сеть – поскольку 802.11 предоставляет вполне достаточную полосу пропускания. Однако если они все пожелают одновременно поработать в Интернете или получить доступ в свою корпоративную сеть, то классические технологии выделенного присоединения не позволят качественно обслужить их. При помощи беспроводной сети 802.16 пропускная способность внешнего канала может быть увеличена существенно и очень быстро. Одна базовая станция в сети стандарта 802.16 может обслуживать большое количество пользователей и предоставлять им услуги разного уровня: например, для 60 бизнес-пользователей - услуги категории Т1 (передача данных со скоростью до 2 Мбит/с), и одновременно для сотен домашних пользователей - менее требовательные к полосе пропускания услуги.

Немного истории и стандартов

Тот WiMAX, о котором сейчас все говорят, является версиями 802.16 с кодовыми буквами a и d, которые появились на свет в январе 2003 года. Однако стандарт имеет гораздо более давнюю историю. Его первоначальный вариант появился в декабре 2001 года (см. таблицу 2). Он предусматривал рабочую полосу частот 10-66 ГГц. В силу этого он работал на небольших расстояниях – до 5 км и при этом обеспечивал соединение только в пределах прямой видимости. Правда, впечатляло значение максимальной скорости передачи данных – до 134 Мбит/с. Ровно через год – в декабре 2002-го – появился IEEE 802.16с. Он являлся расширением для своего предшественника, и основные улучшения были связаны с совместимостью оборудования различных производителей (в 2002 году ряд компаний выпустил в продажу соответствующие линейки оборудования). Дальше прогресс шел быстрее: вскоре на свет появился альянс WiMAX, а в январе 2003 года — созданный с его участием 802.16a. Основные отличия – частотный диапазон был значительно снижен – 2-11 ГГц, что позволяет организовывать связь на более обширных территориях. Скорость тоже снизилась – до 75 Мбит/с, но увеличилась зона покрытия – до 50 км. Главное же улучшение состояло в том, что новый вариант позволял абонентскому и базовому оборудованию работать друг с другом не только в пределах прямой видимости. Это было связано с внедрением технологии использования радиоканала OFDM.

Оригинальный стандарт 802.16 предусматривает следующие виды модуляции: QPSK, 16QAM и 64QAM, при этом весь поток данных попадает на одну несущую в полосе (Single Carrier). 802.16а включает те же виды модуляции, причем 64QAM обязателен. OFDM разбивает полосу на множество подполос (sub-carriers), распараллеливает потоки данных, так что время передачи одного символа в одной подполосе многократно увеличивается, что и позволяет успешно бороться с multipath propagation и размытием символа в канале передачи (delay spread).

Также были улучшены параметры канализации – если ранее стандарт требовал наличия свободных полосы частот 20-28 МГц, то сейчас минимальным требованием стало 1,25 МГц. Кроме того, был внедрен QoS («качество сервиса»).

Чуть позже альянс WiMAX выпустил на свет новую модификацию – 802.16d. В ней были исправлены ошибки 802.16a и улучшена совместимость оборудования.

Сейчас альянс разрабатывает следующую модификацию – 802.16e, которая даст новое качественное развитие стандарта. Если ныне разработанные и принятые модификации стандарта позволяют работать только с установленным стационарным оборудованием, то 802.16e предусматривает работу с мобильными абонентскими устройствами. Это означает, что человек с мобильным ПК выходит из кафе, где он пользовался услугами местного хот-спота Wi-Fi, и на улице или в автомашине подключается к WiMAX.

Соответственно, тут встает вопрос о совместимости оборудования, организации роуминга и обслуживании движущихся абонентов – все это включено в рабочий план альянса. О том, что такие возможности будут востребованы, говорит тот факт, что по ожиданиям Intel к 2005 году беспроводными приемниками будут оснащены все ноутбуки, а к 2007 году – все карманные ПК. Пока вариант – 802.16e находится в стадии черновой проработки, его принятие ожидается вскоре.

Первые опыты

Как уже говорилось, первое оборудование 802.16 появилось еще в 2002 году. Поэтому ряд операторов не только в мире, но и в России работает с этим начальным вариантом. Сейчас некоторые операторы начинают уже устанавливать оборудование 802.16a/d. Однако, как подчеркивают представители альянса WiMAX, существующее оборудование 802.16a/d является «пре-стандартным». Его сертификация начнется только во II квартале этого года, поэтому пока, несмотря на существование разработанных стандартов, нет оборудования, одобренного альянсом. Однако в дальнейшем это можно легко исправить – модернизация будет происходить с помощью замены «прошивок» (внутреннего ПО).

Тем не менее некоторые компании уже начали внедрять сети этих стандартов. Компания Meridian Telekom, филиппинский сервис-провайдер, уже длительное время предоставляет услуги WiMAX в Маниле и окружающих столицу провинциях. Услугами Meridian Telekom пользуются корпоративные клиенты для удаленного доступа к корпоративным сетям.

Одним из наиболее крупных событий из этой области стало недавнее известие, что в районе Лондона Вестминстер разворачивается общегородская беспроводная сеть административного назначения на основе общественных центров беспроводного доступа Wi-Fi и ретрансляционных станций 802.16 WiMAX. Ожидается, что за три года отдача от инвестиций в этот проект превысит $8 млн. Другим стимулом для внедрения технологии беспроводных сетей стал предшествующий опыт развертывания проводных сетей. Из-за высокой стоимости кабельной проводки Вестминстеру пришлось потратить на установку системы видеонаблюдения (для обеспечения безопасности) немалую сумму. Сегодня администрация перешла на беспроводные камеры, что обходится в несколько раз дешевле. Кроме того, Вестминстер планирует связать беспроводными сетями правительственные здания. По данным Intel, об аналогичных проектах задумываются городские власти еще ряда крупных мегаполисов по всему миру.

Сроки запуска сетей 802.16a/d в нашей стране, а также имена тех операторов, которые будут участвовать в этих проектах, пока не указываются. Однако, как говорил в своем интервью для нашей газеты (IT News № 2 ‘2004) глава российского офиса Intel Андрей Гребень, вполне можно ожидать появления WiMAX в России летом этого года. Вполне вероятно, что первым городом станет Петербург, уже зарекомендовавший себя общероссийским лидером в области Wi-Fi.

Планы

Ближайшие планы альянса WiMAX связаны с разработкой 802.16e и дальнейшим технологическим улучшением всего семейства 802.16, где, в частности один из главных вызовов – возможность установки абонентского оборудования внутри здания. Кроме того, альянс уже сейчас прорабатывает стратегию в области цены. Так, например, сейчас антенна стоит около $1 тыс., ожидается, что в течение ближайших года-двух ее цена снизится до $250.

Одним из ключевых вопросов для 802.16е является организация роуминга между сетями различных "беспроводных" стандартов, чтобы пользователь без ущерба для сеанса связи мог переходить из беспроводных сетей стандарта 802.11 в сети 802.16 и обратно. Более того, прорабатываются возможности организации роуминга не только между 802.11 и 802.16, но и 802.15 (BlueTooth), а также 802.3 (Ethernet).

Актуальны здесь также вопросы организации мобильности (ожидается, что 802.16e сможет работать на скорости до 40 км/ч) и так называемого handover – передачи обслуживания абонента от одной базовой станции к другой.

Отдельной стратегической целью для альянса WiMAX является пополнение своих рядов не только поставщиками оборудования, но и операторами. Этот процесс уже пошел — так, недавно членом WiMAX стала одна из крупнейших телекоммуникационных компаний в мире AT&T.

Не забывает альянс и другой своей миссии – сертификации оборудования. В ближайшее время должны быть созданы соответствующие тестовые лаборатории, разработаны системные профили для оборудования и многое другое.