"Перспективы развития беспроводного широкополосного доступа"

Автор: Портной Сергей
Вестник Связи No9, 2004 год.

Системы RadioEthernet

Как только персональные компьютеры получили широкое распространение, перед человечеством встала задача объединения их в маленькие и большие сети. Наряду с созданием проводных сетей (Ethernet) практически сразу рассматривалась возможность реализации и беспроводных (RadioEthernet), повторяющих идеологию доступа локальных проводных сетей.

Поскольку решая задачу создания беспроводных сетей, имеешь дело с огромным числом переменных и случайных исходных данных, такие сети принципиально должны были функционировать в условиях априорной неопределенности о числе абонентов, помеховой обстановке, условиях распространения радиосигнала и многих других параметров. Тем более, что для такой деятельности сразу стали выделяться “свободные от лицензирования” (licensed free) частотные диапазоны.

Где же взять такие “живучие” технологии? Естественно, в оборонной и военной промышленности. Поэтому ряд западных компаний начали создавать беспроводные компьютерные сети на базе технологии широкополосной связи, используемой во всех армиях мира для борьбы с преднамеренными помехами противника.

При создании широкополосных систем всегда использовались две технологии формирования широкополосного сигнала в частотной (FHSS) и временной (DSSS) областях [1, 2]. Радиомодемы для организации связи “точка-точка” и сетевых приложений “точка-многоточка” развивались для этих технологий параллельно.

Первые образцы беспроводного оборудования были созданы для диапазона 902 - 928 МГц. Типичными примерами могут служить:

• "точка-точка” - серия Airlink компании Cylink со скоростью передачи в канале от 32 до 512 кбит/с по технологии расширения спектра прямой последовательностью DSSS;

• "точка-многоточка” - серия Aironet 1000 со скоростью передачи в канале от 215 до 860 кбит/с по технологии DSSS.

Для первого модема база сигнала (коэффициент расширения спектра) была равна 32, для второго - 11. Следует иметь в виду, что речь идет о “технической” скорости передачи битов в физическом канале. Кроме информационной, сообщение должно содержать служебную часть. К тому же для установления связи и синхронизации необходимо время. Реальная скорость передачи информации существенно ниже “технической”.

Следует также учитывать, что по технологии RadioEthernet общая среда передачи в каждый момент времени выделяется в монопольное использование только одному абоненту, т. е. пропускная способность сети для каждого абонента меньше “технической” скорости в n раз (где n - количество абонентов). Однако, то обстоятельство, что диапазон используется другими радиосредствами (в частности, сетями сотовой связи GSM-900), создающими взаимные помехи сетям RadioEthernet, привело к тому, что беспроводные сети диапазона 902 - 928 МГц не получили широкого распространения нигде кроме США.

Более удобным оказался диапазон 2400 - 2483,5 МГц и позже 5 ГГц, что объясняется большей шириной спектра и меньшим уровнем помех от других радиосредств. В этих диапазонах и стали лавинообразно развиваться сети RadioEthernet. Типовая структура таких сетей представлена на рис. 1.

Вплоть до 1997 г. каждый производитель выпускал оборудование этого диапазона, не сдерживаемый практически никакими ограничениями, кроме частотно-энергетических. Беспроводным системам, однако, все еще недоставало важнейшего элемента - стандартов, которые стабилизируют продукцию, сокращают расходы на исследования и разработки, что в конечном итоге приводит к снижению цены. Совместная работа изделий различных производителей также невозможна без стандартов, обеспечивающих совместимость продукции независимых компаний и организаций. Еще с 1990 г. рабочая группа IEEE 802.11 сосредоточила усилия на их разработке.

Последний черновой вариант стандарта был представлен в ноябре 1995 г. Представление в ISO произошло в марте 1996 г. Первые комплексные испытания - в марте 1996 г., окончательные - в июле 1996 г.

Как и у других стандартов серии 802, главной функцией стандарта 802.11 является обеспечение работы устройств передачи данных для доступа к среде передачи (MSDU) на уровне протокола управления логическим каналом. Иными словами, стандартизованное оборудование осуществит передачу пакетов данных между сетевыми платами без проводов.

Так появилась группа стандартов IEEE 802.11, а позже модификации b, a, g и т. д. Кстати, появление модификаций стандарта с различными буквенными индексами было связано с тем, что по мере распространения беспроводных сетей становилось понятно, что широкополосные системы обладают одним существенным недостатком, несущественным для военной связи, - низким уровнем использования частотного спектра, т. е. низкой частотной эффективностью, а также не предоставляют качество обслуживания операторского класса.

Так например, стандарт IEEE 802.11а предусматривает использование частотного диапазона 5 ГГц и модуляции по методу ортогонального мультиплексирования с разделением частот [Orthogonal Frequency Domain Multiplexing [OFDM]). Его применение позволяет увеличить скорость передачи в каждом канале с 11 Мбит/с, как в стандарте 802.11 b, до 54 Мбит/с. При этом одновременно может быть организовано до восьми непересекающихся каналов, а не три, как в диапазоне 2,4 ГГц. Беспроводная локальная сеть стандарта IEEE 802.11а способна одновременно поддерживать большее число сеансов высокоскоростной передачи данных, чем сети 802.11 и 802.11Ь, причем с меньшей вероятностью конфликтов.

Узкополосный абонентский радиодоступ

Наряду с хорошо зарекомендовавшими себя проводными подходами к решению проблемы “последней мили” для уплотнения абонентских телефонных линий также стали использоваться беспроводные технологии. Они обладают бесспорными преимуществами при отсутствии или недостаточном развитии кабельной инфраструктуры (труднодоступные районы, сельская местность, пригородные зоны), невозможности прокладки абонентских линий или слишком большой их стоимости.

Системы беспроводного доступа - это системы радиосвязи со множественным доступом, используемые на участке между фиксированными абонентскими терминалами (телефонными аппаратами) и АТС вместо проводной абонентской части ТфОП. Термин WLL (Wireless Local Loop) дословно означает “бесшнуровой (беспроводный или радио) абонентский шлейф” [3].

Типовая архитектура практически любой WLL представлена на рис. 2. Передача сигнала обеспечивается независимо от рельефа местности благодаря возможности размещения базовых станций на господствующих высотах и/или использованию ретрансляторов. Для подключения к системе нового абонента достаточно обеспечить его номером и абонентским терминалом.

При дефиците емкости системы ее легко можно расширить дополнительными модулями или подсистемами. Стоимость системы не растет с увеличением расстояния (в пределах допустимых радиусов зон обслуживания базовых станций) до абонента. Многие аналитики считают, что стоимость инфраструктуры абонентской кабельной сети составляет не менее 30 % от капитальных затрат оператора. Большая часть этих затрат приходится на строительство линейно-кабельных сооружений; ожидается, что со временем их стоимость будет только возрастать. При использовании беспроводной технологии основные затраты приходятся на оборудование, цены на которое неуклонно падают. Уже сегодня в целом ряде случаев радиодоступ является выгодной альтернативой проводному решению.

В настоящее время к системам WLL относят системы с фиксированным доступом (стационарные абоненты) и с ограниченной степенью мобильности (скорость пешехода). Сегодня на рынке появилось много систем абонентского радиодоступа, которые принципиально отличаются друг от друга архитектурой, техническими параметрами и, главное, типами решаемых задач. Общепринятой классификации систем WLL на сегодняшний день не существует, однако, некоторая систематизация по основным характеристикам возможна. Рассмотрим особенности использования некоторых классов систем WLL.

Системы на базе технологий и стандартов сотовой подвижной связи характеризуются довольно высокой емкостью сот и большой дальностью связи между базовыми станциями и пользовательскими терминалами (может достигать десятки километров). С учетом того, что данные системы работают на частотах сетей подвижной связи стандартов NMT-450, AMPS, DAMPS или GSM, можно считать, что с коммерческой точки зрения они перспективны для уже действующих операторов сотовых сетей и малоперспективны для начинающих.

Системы на базе стандартов бесшнуровой телефонии (CT-2, DECT) обеспечивают относительно небольшие радиусы сот (0,2 - 5 км). По сравнению с системами сотовой подвижной связи, их маломощные и менее громоздкие базовые станции проще и дешевле устанавливать. Эти системы не требуют частотного планирования, что существенно упрощает их инсталляцию, обеспечивают более высокие качество речи и скорости передачи данных по сравнению с системами на базе сотовых стандартов. Изначально технология DECT разрабатывалась с ориентацией на услуги телефонии, однако авторы уже первых стандартов попытались расширить сферу ее применения.

Фирменные нестандартные (proprietary) системы настолько сильно отличаются базовыми радиотехнологиями, алгоритмами, параметрами и возможностями, что дать им общую характеристику невозможно. Для удобства рассмотрения их можно разделить на две группы: узкополосные (narrowband) и среднеполосные (wideband, не путать с broadband).

Узкополосные системы схожи с системами WLL на базе технологий и стандартов сотовой связи. Они обеспечивают довольно большую дальность радиосвязи и невысокую скорость передачи данных.

Среднеполосные системы обладают довольно большой скоростью передачи данных (до 144 кбит/с, а иногда и
1 Мбит/с) и высокой помехозащищенностью, в то время как их максимальные радиусы зон обслуживания БС несколько меньше, чем у узкополосных систем.

И те, и другие системы могут быть с различными видами доступа к общей радиосреде - временным, частотным или кодовым. Как правило, их частотная эффективность, как и у систем RadioEthernet, достаточно невысока и не превышает 1 бит/с/Гц.

Миграция систем в широкополосный доступ

В процессе своего развития системы RadioEthernet и WLL постоянно модифицировались, “двигались” навстречу друг другу и по функциям, и по используемым диапазонам частот.

Так, например, системы RadioEthernet со временем стали приобретать свойства, присущие операторским системам WLL, - качество обслуживания (QoS), наличие телефонных портов, гибкое управление сетью, большую дальность обслуживания с одной базовой станции. Системы WLL, в свою очередь, начали использоваться для передачи ограниченных потоков данных, а не только телефонии.

В частотной области системы, вышедшие из RadioEthernet, стали использоваться не только в “RadioEthernet-диапазонах” 2,4 и 5 ГГц, но и в традиционных WLL-диапазонах 3,4 - 3,6 ГГц и др. То же самое произошло и с системами WLL, которые стали “обживать” некоторые “RadioEthernet-диапазоны”.

Таким образом, системы RadioEthernet стали превращаться в системы IP-WLL (мы здесь не рассматриваем другое массовое преобразование систем RadioEthernet - в системы Wi-Fi), а традиционные системы WLL стали приобретать некоторые функции IP-WLL. Очень скоро стало понятно, что и те, и другие системы обладают существенными недостатками.

Во-первых, они работают только в условиях прямой видимости от абонента до базовой станции, что сильно сужает область использования. Системы IP-WLL обладают недостаточными характеристиками для качественного обслуживания большого числа телефонных абонентов, а обычные системы WLL не могут качественно предоставлять большому числу абонентов услугу передачи данных с высокой скоростью. И, пожалуй, главное, - практически все системы обладали недостаточной частотной эффективностью и, следовательно, невозможностью предоставлять для каждого абонента высокие скорости в условиях ограниченного частотного ресурса.

Отсюда возникла необходимость создания нового класса систем - систем широкополосного беспроводного доступа с интеграцией услуг. Следует отметить, что прообраз таких систем существовал и ранее. Примером может служить оборудование WalkAir компании Alvarion Ltd. Однако и оно не свободно от недостатков - работает только в условиях прямой видимости радиосигнала и достаточно дорого. Необходимо было создать дешевые терминальные устройства массового использования, не требующие прямой видимости до базовой станции. Типовая схема системы широкополосного беспроводного доступа показана на рис. 3.

Беспроводный широкополосный доступ с интеграцией услуг

Под термином широкополосный доступ обычно понимается организация скоростного канала (чаще дуплексного или полудуплексного) до нескольких Мбит/с от абонента к какому-либо публичному ресурсу, например публичной сети (Интернет, ТфОП и т. д.). Также очень важно, что широкополосный доступ обеспечивает абоненту интеграцию всевозможных услуг (Интернет, специализированные данные, видео, голос и т. д.).

Как отмечено в [4], начало бурного развития широкополосных технологий пришлось на середину 90-х годов. Сейчас в мире насчитывается более 100 млн. широкополосных пользователей, для которых доступ организован при помощи различных технических средств, таких как DSL, ADSL, кабеля, спутникового канала, наземного радиоканала и т. д. Практически все аналитики оценивают ежегодный прирост как 30 - 40 %. Последнее означает, что даже при сохранении этих темпов через 7 - 8 лет можно ожидать увеличения числа пользователей широкополосного доступа на порядок, а к 2008 г. число широкополосных подключений может составить 325 млн., при этом основной прирост ожидается за счет клиентов юго-восточной Азии [5].

По-видимому, по темпам роста широкополосный доступ ожидает судьба Интернета в целом, только с задержкой примерно на десятилетие. Что же касается распределения абсолютных цифр по различным странам - картина может существенно отличаться. Не исключено, что лидерами в широкополосном доступе окажутся страны с менее развитой структурой Интернет, период развития которых как раз и придется на наибольший рост широкополосного доступа [6, 7].

Для оценки качества и распространения широкополосного доступа обычно используются качественные и количественные показатели, к которым относятся скорость передачи, надежность канала, качественный набор услуг, а также приведенная цена [6, 7].

Скорости доступа в пересчете на одного абонента за последние несколько лет выросли от 64 до 512 кбит/с и более. Качественный набор услуг со временем дополняется телефонией, видео и большим спектром информационных и бизнес-приложений. Цены же лавинообразно падают.

Беспроводный широкополосный доступ ожидает еще более радужная перспектива. Его доля в широкополосном доступе должна вырасти от 2 - 3 % в настоящее время до 8 % через пять лет (по пессимистичным прогнозам) и 15 % (по оптимистичным). Дальнейшие прогнозы весьма условны. Дело в том, что они делаются при условии стабильных технологий, переживающих линейное, качественное улучшение и линейное уменьшение в цене. Беспроводный же широкополосный доступ находится в преддверии технологической революции, связанной с внедрением стандарта IEEE 802.16 (см. ниже). При положительном исходе она может существенно ускорить темпы роста.

Технологические и организационные особенности стандартов IEEE 802.16a, IEEE 802.16 - 2004 / ETSI HIPERMAN

Понятно, что для создания систем широкополосного радиодоступа с интеграцией услуг основополагающие принципы, заложенные в беспроводные системы на предыдущих этапах, нуждаются в существенной корректировке. На сигнальном уровне требуется обеспечить оптимальное использование канала с точки зрения работы на уровне пропускной способности Шеннона при любом уровне обменных соотношений “скорость - помехоустойчивость”. На протокольном уровне необходимо обеспечить качество обслуживания (QoS) любому абоненту сети.

Разработанный Институтом IEEE стандарт 802.16 представляет собой рассчитанную на внедрение в городских и сельских беспроводных сетях (WirelessMAN) технологию широкополосной связи, а точнее беспроводного широкополосного доступа операторского класса. В этом его основное отличие от группы стандартов IEEE 802.11. Технические характеристики предыдущей версии стандарта - IEEE 802.16а, утвержденные в январе 2003 г. и предусматривающие работу оборудования в диапазоне от 2 до 11 ГГц, позже вошли в принятый этим летом стандарт IEEE 802.16-2004.

Широкий диапазон частот (от 2 до 66 ГГц), предусматриваемый стандартом IEEE 802.16 - 2004, позволяет развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться не только в зоне прямой видимости. Следует отметить, что Европейский эквивалент стандарта IEEE 802.16a называется ETSI HIPERMAN.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - это коммерческое “имя” стандарта беспроводной связи 802.16 поддержанного промышленной группой, в состав которой входят известные компании.

WiMAX Forum - организация, в которую входит ряд ведущих коммуникационных компаний (Airspan Networks, Alvarion Ltd, Aperto Networks, Fujitsu Microelectronics America, Intel, OFDM Forum, Proxim Corporation, Wi-LAN Inc и др.). Ее целью является содействие разработке беспроводного оборудования для доступа к широкополосным сетям, скорейшее развертывание сетей во всем мире, сертификация оборудования 802.16, а также подготовка спецификаций, призванных обеспечить совместимость оборудования разных производителей. Одна из целей WiMax - дальнейшей разделение труда на рынке производителей беспроводного оборудования. Поставщики элементной базы, такие как Intel и Fujitsu, будут разрабатывать ее для всех производителей оборудования, а те смогут сконцентрировать свои усилия на оборудовании со стандартной элементной базой. По данным аналитиков, члены WiMAX представляют собой более 75 % рынка производителей оборудования широкополосного беспроводного доступа.

По данным WiMAX, базовая станция (БС) стандарта 802.16 способна обслуживать абонентов на удалении до 50 км, при этом последним не потребуется обеспечивать прямой видимости между антеннами БС и абонентского устройства. Скорость передачи данных в разделяемом канале будет достигать 70 Mбит/с на один сектор, что вполне достаточно для предоставления доступа на скорости 1,5 Мбит/с для более чем 60 корпоративных клиентов или обслуживания нескольких сотен домашних пользователей. Обычно БС будут обслуживать до 6 секторов.

Как указывалось выше, ключевым моментом для существующего этапа развития беспроводных сетей, включая будущие WiMAX-сети, является OFDM-модуляция. Теоретические ее основы были заложены в работах Р. Галлагера в пятидесятых годах прошлого века [9].
Р. Галлагер оценивал теоретическую пропускную способность Шеннона для канала с переменной межсимвольной интерференцией и аддитивным гауссовским белым шумом. Такой канал может служить моделью реальных радиоканалов с замираниями, взаимными помехами и шумами.

Было показано, что при передаче по такому каналу многомерными сигналами из N последовательных отсчетов, разделенных L защитными символами, где L не меньше памяти канала, дальнейшему преобразованию этих сигналов в ортогональном базисе (например, Фурье) с учетом характеристик канала, исходный канал преобразуется к следующему виду.

Исходный канал виртуально представляется в виде N параллельных каналов с аддитивным гауссовским шумом с различными отношениями сигнал/шум, но без памяти (межсимвольной интерференции). Естественно, такое преобразование требует точного знания импульсного отклика канала или его частотной характеристики. Таким образом, Р. Галлагер вычислял пропускную способность исходного канала как среднее арифметическое параллельных каналов без памяти.

Существенно позже, с развитием цифровой элементной базы и появлением возможности реализовать даже самые невероятные теоретические идеи, была построена так называемая ступенчатая конструкция [10], суть которой состоит в следующем.

После ортогонального преобразования параллельные каналы разбиваются на подгруппы с близкими друг к другу отношениями сигнал/шум. Сигналы внутри одной и той же подгруппы модулируются квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ) одной и той же кратности. Так, например, может оказаться N1 сигналов с модуляцией КАМ2, N2 сигналов с модуляцией КАМ4, N3 сигналов с модуляцией КАМ16, N4 сигналов с модуляцией КАМ64. Естественно N1 + N2 + N3 + N4 + защитный интервал + некоторый запас = N.

Далее единая конструкция из N параллельных каналов кодируется единым корректирующим кодом, исправляющим ошибки. Если N достаточно велико, корректирующий код и его алгоритм декодирования оптимальны, канал измеряется точно и его изменения быстро отслеживаются, то реализуется оптимальная схема с отличием от пропускной способности Шеннона на доли дБ. Фактически все это и заложено в WiMAX-совместимое оборудование.

Для WiMAX-совместимого оборудования на физическом уровне в качестве размера блока FFT выбрано N=256, из которых 192 поднесущие информационные, 8 - для измерения характеристик канала, остальные могут тратиться на защитные интервалы от 1/4 до 1/32. В стандарте выбраны параметры КАМ от 2 до 256: мощная каскадная кодовая конструкция с внутренним сверточным кодом с декодированием по алгоритму Витерби и внешним кодом Рида-Соломона. Опционально может использоваться другая кодовая конструкция на основе турбо-кодов.

Предусмотрен специальный режим векторной OFDM - OFDMA, когда сигналы 16 абонентов могут объединяться в общий OFDM-кадр. Это обеспечивает взаимную ортогональность абонентов в эфире, минимизирует их мощности и может приводить к дополнительному системному энергетическому выигрышу до 12 дБ.

Заложенная в стандарт сигнально-кодовая конструкция в принципе адаптивна - система подстраивается к характеристикам канала в каждый момент времени, “перекачивая” скорость в помехоустойчивость и наоборот. Так, например, в идеальном по энергетике канале все поднесущие OFDM будут работать с модуляцией КАМ64 с минимальной избыточностью сверточного кода 3/4, обеспечивая частотную эффективность 4,5 бит/с/Гц при отношении сигнал/шум
24 дБ. В условиях наихудшей энергетики модуляция для всех поднесущих будет КАМ2, сверточный код - со скоростью 1/2, частотная эффективность - 1 бит/с/Гц, а отношение сигнал/шум - 6 дБ. Все это обеспечивает дополнительный системный выигрыш 18 дБ.

Также в стандарт заложены возможности использования технологии “интеллектуальных” антенн, что может обеспечивать дополнительный энергетический выигрыш в канале с замираниями не менее 30 дБ. Эти технологии могут использоваться в различных комбинациях - от простого пространственного разнесения на передающей или приемной стороне - до сложной “интеллектуальной” системы, практически означающей организацию нового вида множественного доступа - пространственного.

На МАС-уровне используются следующие основные идеи. Линии “вверх” и “вниз” управляются базовой станцией, абоненты “не слышат” друг друга, в протоколе учитывается задержка распространения сигнала. Поддерживается качество обслуживания абонента (QoS). Предусмотрена оптимизация размера передаваемого блока для минимизации потерь - маленькие блоки объединяются при передаче, а большие наоборот дробятся. Поддерживается также внешнее обнаружение ошибок. Предусмотрено временное и частотное дуплексирование, различные диапазоны частот и разные полосы сигнала в эфире от 1,75 до 10 МГц. Также в перспективе предусмотрена поддержка мобильности абонентов.

Пример реализации WiMAX-совместимого оборудования

В качестве примера возможности реализации полностью WiMAX-совместимого оборудования приведем краткое описание одного из первых его видов - BreezeMAX 3500 компании Alvarion Ltd. Оно не содержит еще массовые чипсеты Intel, но уже готово к сертификации в WiMAX.

Основные характеристики системы BreezeMAX 3500 таковы:

• диапазон рабочих частот 3400 - 3600 МГц;

• система операторского класса - высокая производительность и доступность, избыточность компонентов, низкая стоимость, приложение к абонентам любого уровня;

• масштабируемая конфигурация оборудования базовой станции - базовая станция на основе шасси наиболее подходит для крупномасштабных развертываний в городских и пригородных районах. Миниатюрная базовая станция является рентабельным решением для сельской местности и регионов с низкой плотность населения;

• модуляция OFDM позволяет увеличить производительность в условиях отсутствия прямой видимости;

• качество обслуживания (QoS) “от начала до конца” в классификациях 802.16 MAC, 802.1P и DSCP и функции приоритезации.

Поскольку системы, построенные по WiMax-совместимой технологии, в принципе являются адаптивными, интересно оценить обменные характеристики “скорость - помехоустойчивость” конкретного оборудования для тех или иных условий. В табл. 1 приводятся результирующие скорости оборудования при условии работы всех поднесущих OFDM с определенным типом модуляции и кодирования [11].

Также интересно оценить распределение абонентов различного типа внутри одной сети. В табл. 2 приводятся результаты расчета пропускной способности по числу пользователей в одном секторе системы с полосой 3,5 МГц для следующих условий (голос - 70 mErl с GOS=1 %, кодек G711, для данных коэффициент превышения 1;10) [11].

Специфика развития широкополосного беспроводного доступа в России

История развития фиксированного беспроводного доступа в России хотя и повторяет мировые тенденции, имеет ряд существенных отличий.

С одной стороны, в России до настоящего времени не существует “безлицензионных” диапазонов. Для работы в любых диапазонах операторы должны получать достаточно сложные и многоуровневые разрешения. Исключение составляет лишь работа внутри помещений в 2,4 ГГц, где не так давно существует “регистрационно-разрешительный” порядок [12].

С другой стороны, до последнего времени российское законодательство в области беспроводной связи было одним из самых либеральных в мире. Оно давало выигрыш не большим операторам, а тем, даже очень маленьким, которые хорошо ориентировались в разрешительной процедуре.

Огромное число технических специалистов в области радиосвязи, находившихся в поиске работы, с одной стороны, и “бедная” проводная инфраструктура, малая плотность населения и тяжелые климатические условия во многих районах страны, с другой, - стимулировали быстрое развитие беспроводных сетей практически с середины 90-х годов прошлого века.

Все это привело к тому, что в России беспроводные сети начали развиваться даже раньше, чем в других регионах мира, однако вместо небольшого количества больших сетей было создано огромное количество маленьких.

Автор предлагает свою классификацию прошедших и будущих этапов развития беспроводных сетей в России.

1-й этап - с середины 90-х годов прошлого века. “Стихийное” развитие сетей RadioEthernet на оборудовании в основном компаний Aironet, Breezecom, Lucent. Появление первых WLL на оборудовании Intracom, InnoWave, Lucent и т. д., а также оборудования стандарта DECT различных компаний.

2-й этап - на рубеже веков. Появление “операторских” систем среднего размера с зачатками “качественного” обслуживания на оборудовании компаний Breezecom, Cisco, CompTek, Floware, InnoWave, Motorola и др.

3-й этап - настоящее время. Широкое развитие нестандартных систем беспроводного широкополосного радиодоступа на оборудовании компаний Airspan, Alvarion, Aperto, InfiNet, Motorola, Proxim и т. д., появление “горячих точек”.

4-й этап - конец 2004 г. и 2005 г. Наступление “горячих точек” и начало развития WiMAX. На этом этапе ожидается подключение сотен зон Wi-Fi и начало развертывания сначала пилотных проектов, а затем и полномасштабных - на WiMAX-совместимом оборудовании.

5-й этап - начиная с 2006 г. Наступление “эры WiMAX”. Ожидается развертывание полномасштабных проектов и появление очень дешевого абонентского оборудования различных компаний на чипсетах Intel.

По используемым для беспроводного доступа диапазонам частот Россия в целом повторяет мировой опыт развития с некоторыми “национальными” нюансами.

Как указывалось, все диапазоны являются “лицензируемыми”, т. е. требующими специальных разрешений.

Диапазон 2,4 ГГц практически везде занят мелкими, в лучшем случае среднего масштаба сетями. Исключение составляет может быть только Москва.

Диапазон 2,6 ГГц до последнего времени использовался системами телевизионного вещания.

Диапазон 3,5 ГГц после короткого бурного развития несколько лет назад столкнулся с проблемой взаимных помех со спутниковыми средствами. Появление новых сетей в этом диапазоне достаточно проблематично.

Диапазон 5 ГГц на сегодня по оценке автора является наиболее перспективным для развития новых систем беспроводного широкополосного доступа.

Будущее широкополосного беспроводного доступа по стандартам WiMAX

Итак, конец 2004 г. считается началом выхода на рынок фирменного оборудования, совместимого с WiMAX, различных компаний на собственной элементной базе для различных диапазонов частот: 2,5 - 2,7 ГГц, 3,4 - 3,6 ГГц, 5,725 -
5,85 ГГц и, возможно, некоторых других.

В конце 2004 г. - начале 2005 г. ожидается начало сертификации этого оборудования форумом WiMAX.

К середине 2005 г. ожидается начало серийного производства на основе чипсетов компании Intel и, возможно, других производителей. По оценке Телеком-Форума, дешевле 300 долл. абонентское оборудование будет только через 3 года после начала производства, т. е. к середине 2008 г. Автор не совсем согласен с этой оценкой и считает, что при удачном развитии событий и достаточной конкуренции на рынке уже к началу
2006 г. абонентское оборудование может стоить дешевле
250 долл.

С появлением к 2006 г. стандарта IEEE 802.16e, поддерживающего мобильность, ожидается новый всплеск интереса к этому бизнесу.

По-видимому, технология WiMAX будет претендовать на отдельный крупный вид телекоммуникационного бизнеса, занимая нишу где-то между мобильными сотовыми сетями, Wi-Fi сетями и проводными сетями, соответственно отбирая клиентов у всех этих сетей. Насколько успешным будет этот процесс - покажет время.

Готовность к развитию широкополосного беспроводного доступа

С самого начала развития беспроводного доступа в нашей стране российские компании пытались активно участвовать в производстве оборудования для беспроводных сетей. К сожалению, в основном, производство касалось вспомогательных аксессуаров - кабелей, разъемов, усилителей, грозозащитников, антенн и т. д. Однако, этот рынок сегодня заполнен вполне конкурентной с западной российской продукцией.

Не правильно было бы ограничивать потенциал России только производством радиоаксессуаров. Огромный научно-технический потенциал страны не утерян и до сих пор
[6, 7]. Об этом свидетельствует тот факт, что многие мировые лидеры технологии беспроводного оборудования имеют в России коллективы разработчиков.

Не следует также забывать тот факт, что научная база для практической реализации OFDM-систем впервые была описана российскими учеными [10]. Сказанное выше позволяет надеяться, что Россия в будущем будет не только полигоном для быстрого и широкомасштабного внедрения WiMAX-совместимых систем, но и займет достойное место в мировом разделении рынка по их производству.

Литература:

• Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: Радио и связь, 1985 - 384 с.

• Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. Перевод с английского под редакцией Л. М. Финка - М.: Связь, 1971 - 376 с.

• Концепция развития связи РФ. / Под ред. В.Б. Булгака, М.; 1996.

• Константинов Е. Реалии широкополосного доступа, или о том, чем Россия пока не избалована//Вестник связи, 2004, № 6.

• Yankee Group о мировом рынке широкополосного доступа. Телекомфорум. Вести, 2004, июль. http://www.telecomforum.ru/vesti/2004/07/14_03.htm.

• Shurchkov I. Towards a Knowledge-Based Economy. Russian Federation. Country Assessment Report. UNECE Materials, www.unece.org.

• Portnoy S. Towards a Knowledge-Based Economy. Regional Assessment Report. UNECE Materials, www.unece.org.

• Евдокименко Е. Стандарт 802.16 - 2004 ратифицирован. Телекомфорум. Вести, 2004, июль. http://www.telecomforum.ru/vesti/2004/07/05_01.htm.

• Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. Перевод с английского под редакцией М. С. Пинскера и Б. С. Цыбакова - М.: Советское радио, 1974 - 720с.

• Зяблов В.В., Коробков Д.Л., Портной С.Л. Высокоскоростная передача сообщений по реальным каналам. - М.: Радио и связь, 1990 - 276 с.

• Материалы компании Alvarion

• Материалы конференций Беспроводные Сети Данных (БЕСЕДА) www.comptek.ru.