Позиционирование технологий WI-FI 3G WIMAX.

Итак, Wi-Fi — просто беспроводной доступ к точке доступа в офисе или дома, по сути «свобода без проводов». Эта технология хороша в качестве домашней, но абсолютно непригодна для общественной сети. А WiMAX и 3G — технологии публичные и платные. Сети 3G направлены на предоставление услуг голосовой связи и дополнительно — на передачу данных, но с невысокими скоростями. А сети на базе технологии WiMAX по сравнению с сетями на основе 3G с отличной скоростью передают данные, и потому провайдеры WiMAX надеются, что эта технология в перспективе будет столь же эффективно передавать и голос. Однако пока полной уверенности в этом нет. Для потребителей основное преимущество беспроводных широкополосных технологий — высокоскоростной доступ в Интернет и вообще связь на высоких скоростях. Однако, по мнению Шан-И Чу, пока неясно, будет ли пользоваться популярностью телефония через WiMAX. Очень важно, и об этом уже шла речь выше, что беспроводные технологии откроют доступ к Интернету тем, кто находится в отдаленных районах.

Не стоит забывать и о разграничении ответственности: основная задача операторов WiMAX — обеспечить передачу данных потребителю, но какие данные будут передаваться, это уже не их дело, а контент-провайдеров. Если определенные услуги будут быстро доставляться через сеть WiMAX потребителям и устроят их, контент-провайдеры станут использовать эти сети для предоставления своего сервиса.Разделение на операторов связи и поставщиков контента закрепляется законодательно.И оператор связи, имеющий в собственности «трубу» для доставки контента потребителям, не может использовать ее монопольно, а обязан предоставлять канал всем поставщикам контента. Это разные лицензии, и это разделено — оператор связи и вещание.

Если попытаться заглянуть в будущее, то скорее всего будут внедряться передовые технологии, такие как MIMO (Multi Input Multi Output), AAS (Adaptive Antenna Systems), OFDM и некоторые другие, которые будут использоваться как в 3G, так и в WiMAX. Таким образом, все эти технологии будут применяться для решения конкретной задачи, а вместе они позволят операторам предоставлять услуги широкополосной передачи данных всем категориям абонентов. В будущем это позволит достичь скорости в нисходящем канале цифрового потока до 50 Мбит/с, а в восходящем канале — до 25 Мбит/с. Какие новые услуги будут предложены на таких скоростях — это вопрос будущего и фантазии абонентов.

Ключевые параметры технологии беспроводного доступа:

- максимальная пропускная способность, B;
- максимальная дальность связи, Rмакс;
- стоимость базовой станции, Pbs;
- стоимость абонентского устройства, Psu.

Число БС вычисляется исходя из полного покрытия заданной территории при максимально возможном радиусе обслуживания базовой станции.

Следующий этап– расчет стоимости создания сети доступа. Она складывается из:

• суммарной стоимости инфраструктуры (стоимость необходимого числа БС плюс стоимость ввода их в эксплуатацию, т.е. стоимость работ по строительству и подготовке помещений и антенных опор, затраты на организацию канала привязки к опорной сети, на получение разрешения на использование радиочастот и пр.);

• суммарной стоимости абонентских устройств. Стоимость абонентских устройств WiMAX достаточно высока для абонентов, поэтому предполагается, что оператор будет их субсидировать и, соответственно, стоимость абонентских устройств в модели отнесена к затратам оператора.

Финальный показатель – результат деления стоимости создания сети доступа на число потенциальных абонентов, которое может быть обслужено в сети.

При низкой плотности абонентов определяющий фактор – создание полного покрытия территории обслуживания. Чем больше радиус действия базовой станции, тем большее число абонентов она сможет обслужить и тем меньше стоимость подключения одного абонента.

При росте плотности абонентов определяющим фактором становится необходимая пропускная способность.

С ростом требований к полосе пропускания стоимость подключения абонента растет линейно. Эта зависимость меньше проявляет себя в местности с низкой плотностью абонентов, когда определяющим фактором является зона покрытия . При достижении определенного порога плотности абонентов базовые станции нужно размещать так близко друг к другу, что они перестанут удовлетворять условиям взаимной электромагнитной совместимости . Таким образом, интерференция ограничивает максимально достижимую пропускную способность существующих стандартов беспроводного доступа.

Радиочастотный спектр – ограниченный ресурс, и даже современные методы обработки радиосигналов не могут сделать полосу пропускания беспроводных систем бесконечной в условиях ограниченного спектра и мощности..

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приемником.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 120 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений. Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надежность сети в целом.

WiMAX это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю. Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению)

Wi-Fi это система более короткого действия, обычно покрывающая сотни метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

Технология Wi-Fi имеет ряд недостатков. В частности, компьютер не может находиться от передающей антенны на расстоянии более 100 - 150 м. А это, согласитесь, серьезное ограничение! Кроме того, прием сигнала может быть крайне затруднен в городских условиях – все знают: потеря, искажение сигнала в условиях плотной застройки…

WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разный механизм Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и устройством пользователя. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать параметр QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS подобный тому, что используется в Ethernet, при котором пакеты получают различный приоритет. Такой подход не гарантирует одинаковый QoS для каждого соединения.

Стандарт беспроводной связи IEEE 802.16 изначально был задуман для организации работы беспроводных сетей на больших городских территориях, он еще называется IEEE WirelessMAN (Metropolitan area network - сеть для городских регионов). Именно этот беспроводной широкополосный доступ и может стать столь необходимым средством “последней мили” в крупных городах.

Широкополосный беспроводной доступ лишен недостатков, присущих DSL и кабельным соединениям. Его проще разворачивать, увеличивать площадь покрытия, он более гибок. Сети 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже есть базовые станции, которые действуют в радиусе нескольких километров (до 50 км), при этом их не обязательно устанавливать на вышках - для них вполне подходят крыши домов, водонапорные башни или элеваторы. Оборудование пользователя аналогично обычному набору для спутникового телевидения, с его помощью будет осуществляться соединение с базовой станцией.

Выгоды от внедрения стандарта 802.16 аналогичны любому стандартному оборудованию: большие объемы производства, дешевизна устройств, снижение тарифов из-за предложений от разных провайдеров услуг. Кроме того, 802.16 станет решением “последней мили” для районов, еще не охваченных проводной связью.

Главной проблемой введения стандарта Wi-Max остается отсутствие свободных частот. Полоса 3,2-3,8 Ггц, на которую ориентирован стандарт беспроводного оборудования Wi-Max 802.16a, доступна в России лишь в сильно урезанном виде. Кроме того, ресурс диапазона практически исчерпан ранее установленными радиорелейными и прочими узкополосными системами. В связи с этим переход на оборудование Wi-Max зарубежного и лицензионного отечественного производства будет сильно затруднен.

Все диапазоны частот, для которых в обозримой перспективе будет выпускаться WiMax-оборудование (2,5; 3,5 и 5,8 ГГц), в России выделены для преимущественного использования в целях обеспечения связи государственных органов власти. Кроме того, в регионах, где услуги сети широкополосного беспроводного доступа могут иметь наивысший спрос, они сильно загружены связью гражданского применения. Предварительные исследования показывают, что с учетом уже выданных частотных разрешений развертывание сетей WiMax в данном диапазоне весьма проблематично. В крупных областных городах России в наличии не более 2–3 доступных дуплексных каналов шириной 3,5 МГц. Например, компания «Комет» получила частоты для развертывания сетей широкополосного беспроводного доступа в Центральном федеральном округе лишь в диапазоне 2,5 ГГц, а WiMax Forum в данный момент сертифицирует только 3,5 ГГц устройства.

О стандарте
Стандарт 802.16a – Wi-Max описывает технологию фиксированных беспроводных сетей масштаба города (радиоинтерфейс WirelessMAN), способную, как предполагается, быть беспроводной альтернативой некоторым решениям широкополосного доступа – к примеру, кабелю, xDSL и каналам Т1/Е1. Такие сети могут применяться также в качестве дополнительной технологии для подсоединения точек доступа Wi-Fi (802.11) к сети Интернет. Судя по всему, именно эта технология должна стать суперпривлекательной для миллионов людей во всем мире!

Начальный вариант стандарта 802.16 работал в полосе частот 10-66 ГГц и обеспечивал соединение только в пределах прямой видимости. Расширение стандарта - 802.16a - принятое в январе 2003 года, работает на более низких частотах 2-11 ГГц, что позволяет организовывать связь и не в пределах прямой видимости. Этот факт резко расширил число обслуживаемых пользователей. В данный момент рабочая группа разрабатывает возможность организации роуминга между разными базовыми станциями 802.16, чтобы сделать эту связь аналогом мобильной. Есть уже и специальная группа 802.16е, занимающаяся организацией роуминга между различными сетями, чтобы связь (незаметно для пользователя) могла переходить из беспроводной сети 802.11b - в сеть 802.16 или даже из проводной сети 802.11 в 802.16. Группу изучения роуминга для сетей стандарта IEEE 802 возглавляет телекоммуникационный эксперт компании Intel D.J.Johnston.

Характеристики стандарта Wi-Max 802.16a

- Дальность действия: до 50 километров.
- Покрытие: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны.
- Частота: от 2 GHz до 11 GHz.
- Спектральная эффективность: до 5 бит/сек/Hz.
- Максимальная скорость передачи данных на сектор: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции. Типовая базовая станция имеет до 6 секторов.
- Возможность передачи голоса и видео.

WiMax является многообещающей технологией беспроводной связи, так как имеет высокую пропускную способность и большую область покрытия. Пиковая скорость, обеспечиваемая этой технологией, достигает 20 Мбит/с, а средняя – от 1 до 4 Мбит/с. Дальность передачи колеблется в интервале от 60 м в густонаселенных районах до 1,5 – 3,2 км в пригородах. За счет этих параметров предполагается, что оборудование фиксированных сетей 802.16-2004 сможет составить серьезную конкуренцию традиционным широкополосным сетям. В первую очередь операторов должна привлечь быстрота инсталляции сетей и возможность быстрого их масштабирования, не требующего прокладки дорогостоящих кабельных структур. Хотя в настоящее время суммарная стоимость подключения нового абонента по WiMax и не конкурентоспособна в сравнении с тем же DSL, но с началом массового производства устройств WiMax она может сильно упасть.

Основная ставка разработчиков стандарта делается на мобильность, которую должен дать стандарт 802.16e, поскольку в данной области практически нет существующих конкурентных технологий. Создание сетей городского масштаба, работающих по стандарту 802.11, требует больших вложений, количество необходимых базовых станций для создания плотного покрытия будет очень велико. Да и разрабатывался первоначально 802.11 для сетей внутри зданий, а WiMax способен работать в зоне отсутствия прямой видимости. Предполагается, что наличие встроенных механизмов обеспечения качества обслуживания в WiMax вместе с развитием технологий IP-телефонии и других технологий передачи мультимедийного трафика позволит операторам начать борьбу на рынке мобильной телефонии и конкурировать с операторами кабельного телевидения.

Стандарт 802.16 предоставит своим бизнес-пользователям новое преимущество гибкости, особенно тем, кому часто приходится менять операторов связи или тем, кто организует новый бизнес. Вместо того, чтобы неделями ждать линий Т1 или DSL для широкополосного доступа, можно будет быстро получить беспроводной широкополосный доступ.

Следующее преимущество 802.16 - его масштабируемость. Представьте себе несколько сотен пользователей хот-спота в отеле, которые эффективно используют его возможности во время какой-либо конференции. С доступом в локальную сеть у них не возникнет проблем, поскольку 802.11 предоставляет вполне достаточную полосу для этого. Но если они пожелают одновременно поработать в Интернете или получить доступ в свою корпоративную сеть через выделенные соединения? В отеле может быть достаточно мощное Т1 - соединение, но для обслуживания пятисот активных пользователей его явно не хватит. При помощи беспроводной сети емкость связи может быть увеличена очень быстро, чего проводная связь в принципе сделать не может.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - это некоммерческая организация, образованная по инициативе корпорации Intel с участием ведущих производителей телекоммуникационного оборудования с целью устранить проблемы совместимости, с которыми уже столкнулись операторы при развертывании сетей 802.11.

WiMAX будет разрабатывать планы совместимости, тестирования, выбирать лаборатории для сертификации и организовывать специальные конференции по совместимости для производителей оборудования 802.16. Работа будет вестись совместно с Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI) для разработки и согласования плана HIPERMAN, по выработке европейского стандарта широкополосной беспроводной связи.

Усилия группы WiMAX помогут распространить оборудование стандарта 802.16 по всему миру. Как говорит Маргарет ЛаБрек, менеджер корпорации Intel по маркетингу, “если усилия WiMAX увенчаются успехом, то уже первые системы 802.16a, которые поступят в коммерческую эксплуатацию, будут совместимы друг с другом”.

Помимо международной сертификации, производителям и поставщикам WiMAX решений очень важно параллельно решать другие существенные вопросы, неизбежно возникающие при выходе на коммерческий рынок. Это получение сертификатов соответствия на оборудование в России, анализ частотной ситуации в стране и работы регулирующих органов, взаимодействие с операторами – потенциальными партнерами в этом бизнесе. Все в совокупности позволит внедрить WiMAX в России в ближайшем будущем с максимальной эффективностью.

Стандарты IEEE 802.16

IEEE 802.16 или IEEE 802.16-2001 был первым стандартом «точка – многоточка» в области WMAN и был ориентирован на работу в спектре от 10 до 66 ГГц, что требовало нахождения передатчика и приемника в области прямой видимости (LOS, Line of Sight).

IEEE 802.16a (одобрен в январе 2003 г.) стал первым «законченным» стандартом, в котором было устранено большинство недостатков предыдущего стандарта; он был также дополнен множеством новых возможностей (в частности, функционирования в области непрямой видимости – NLOS, Near Line of Sight – за счет понижения рабочей частоты).

IEEE 802.16REVd или IEEE 802.16-2004 является исправленной версией стандарта 802.16а. Основное отличие данного стандарта от предыдущего заключается в поддержке фиксированного офисного или домашнего оконечного терминального оборудования в соответствии с NLOS посредством таких дополнительных функций, как формирование направленного сигнала на антенне и использование поднесущих OFDM.

В стандарте 802.16-2004 определены следующие типы QOS:

- UGS (Unsolicited Grant Service) – для поддержки трафика с постоянной скоростью передачи;

- rtPS (Real-time Polling Service) – для поддержки трафика с переменной скоростью передачи;

- nrtPS (Non-real-time Polling Service) – для поддержки трафика с переменной скоростью передачи, не предъявляющего жесткие требования к значениям параметров QoS;

- BE (Best Effort).

Кроме того, введены следующие функции обеспечения безопасности:

- аутентификация пользовательского оборудования путем обмена сертификатами с базовой станцией для исключения возможности функционирования неавторизированного терминала;

- аутентификация пользователя с использованием протокола EAP (ExtensibleAuthentification Protocol);

- кодирование передаваемых данных с применением DES (Data Encryption Standard) или AES (Advanced Encryption Standard);

- шифрование данных каждой из предоставляемых услуг с собственными ключами, что исключит перехват и расшифровку трафика терминалами, авторизированными для работы в том же домене WiMax;

- использование на канальном уровне в подуровне MAC механизма типа grant – request для авторизации права передачи данных.

Стандарт IEEE 802.16e станет логичным продолжением предыдущих стандартов для обеспечения мобильности пользователя.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: