Радиопровайдинг в действии

Передача данных, как правило, происходит по кабельным системам — медным, оптоволоконным или коаксиальным.

Однако кабельную сеть можно проложить не везде, как по техническим, так и по экономическим и организационным причинам. Тогда на помощь приходят различные радиотехнологии.

В настоящей статье мы попытаемся рассмотреть существующие или зарождающиеся в России рынки услуг беспроводной передачи данных.

Потребителей технологий передачи данных по радио можно разделить на три категории: крупные компании, Internet-провайдеры и телефонные операторы, арендующие спутниковые каналы; мелкие и средние фирмы, являющиеся клиентами городских сетей радиодоступа; зарождающийся только сейчас сегмент частных мобильных пользователей. Каждая из этих групп предъявляет собственные требования к аппаратуре, ценам и услугам, предоставляемым радиопровайдерами.

До спутника и обратно

Передача данных по спутниковому каналу бывает однонаправленной и двунаправленной. В первом случае информация передается от провайдера к пользователю через спутник, а обратно — либо по проводным каналам, либо с помощью наземных радиотехнологий. Во втором случае потребитель не только принимает, но и передает данные через спутник (космический аппарат КА). При использовании однонаправленного канала можно обойтись небольшой антенной и простой аппаратурой, соответственно, уровень затрат будет невысоким. К примеру, минимальная стоимость подключения к системе «НТВ Интернет» составляет около 250 долл. Напротив, для двунаправленной работы через КА нужно установить специальное оборудование и большую (до 4 м в диаметре) параболическую антенну, а также получить разрешение на вещание. В результате минимальная стоимость организации двунаправленного спутникового канала передачи данных на два порядка выше, то есть на это потребуется около 25 тыс. долл. Примерно таково же соотношение и стоимости аренды каналов.

Основным клиентским оборудованием, обеспечивающим двунаправленное соединение с Internet через спутник, является VSAT-станция. Именно она отвечает за прием/передачу и преобразование спутникового сигнала. Современные технологии VSAT позволяют организовать несимметричный двунаправленный канал передачи, в котором скорости прямой и обратной передачи информации отличаются друг от друга. Кроме того, возможна организация совместного использования прямого канала несколькими клиентами (рис. 1). Современное клиентское оборудование этого класса является достаточно универсальным: кроме поддержки IP-каналов оно обеспечивает установление соединения по протоколам frame relay и X.25, а также обработку телевизионных и телефонных сигналов. Однако подобная универсальность сказывается на стоимости клиентских станций.

Рис. 1. Коллективное использование спутникового канала

Для создания двунаправленного IP-канала в C-диапазоне спутникового вещания (4-6 ГГц) размер антенны должен варьироваться в диапазоне от 2 до 4 м. При переходе на более высокочастотный Ku-диапазон (11-14 ГГц) диаметр антенны можно уменьшить до 0,6 м, но этот спектр частот имеет меньшую помехозащищенность. Приемопередающая станция обойдется заказчику в 20-26 тыс. долл. Кроме того, для установки антенны значительного диаметра нужно произвести инженерные работы, стоимость которых составит около 3 тыс. долл. Далее, в Госсвязьнадзоре нужно получить разрешение на использование соответствующего частотного диапазона, что потребует еще 3-4 тыс. долл. Примечательно: объем затрат практически не зависит от того, какую именно скорость передачи данных планирует получить заказчик. До недавнего времени цены на спутниковое оборудование были еще выше (примерно на 15-20%) и существовали определенные нормативные проблемы с получением лицензии на вещание.

Бесусловно, расходы этим не ограничиваются. Стоимость аренды канала связи зависит от скорости передачи данных и размера приемопередающей антенны, которые, в свою очередь, определяют мощность, затрачиваемую спутником для передачи сигнала. Чем большую мощность излучает КА, тем дороже услуга. Поэтому зачастую выгоднее сразу установить дорогую антенну большего диаметра и меньше платить за эксплуатацию спутникового сегмента. В итоге аренда спутникового канала составит порядка 1,5 тыс. долл./мес. за 64 Кбит/с. (в абонентскую плату войдет стоимость передачи некоторого объема информации).

Компания «Демос» совместно с ГП «Космическая связь» и дубнинским провайдером «Контакт» предлагает услугу доступа к Internet по спутниковому каналу IP-SpaceLInk. Наземная базовая станция системы IP-SpaceLink расположена в Дубне и подключена к Internet каналом 2 Мбит/с, емкость которого, как считают представители «Демоса», вполне хватает для покрытия текущих нужд абонентов.

Канал связи устанавливается через геостационарный спутник «Экспресс А2» (80? в. ш.), запущенный на орбиту в прошлом году. В его зону покрытия входит практически вся территория России, Западная Европа, Азия и даже Северная Африка. Неохваченными остаются только Чукотка и Камчатка.

К настоящему моменту посредством этого КА поддерживаются десятки соединений общей емкостью 2 Мбит/с. Впрочем, пока нет ни одного клиента, который бы подключался к спутнику на скорости 2 Мбит/с.

В абонентскую плату входит стоимость передачи трафика, ежемесячный объем которого соответствует средней загрузке арендуемого канала на уровне 5%. Для канала емкостью 64 Кбит/с этот объем информации составляет примерно 1 Гбайт. При превышении указанного порога клиент будет вынужден платить дополнительно 6 центов за каждый мегабайт. Такая схема ценообразования позволяет удерживать среднюю загрузку спутникового сегмента на уровне 5%.

Еще один спутниковый оператор, «Московский телепорт», также предлагает клиентам аренду двунаправленного канала. Одна базовая станция этого оператора находится в Германии и подключена к сети Deutsche Telekom, но есть также телепорт (станция сопряжения с наземными каналами Internet) на территории Москвы, который обеспечивает подключение к российскому сегменту глобальной сети. «Московский телепорт» является российским партнером немецкого оператора DeTeSat и работает через спутники Intelsat, Eutelsat, Asiasat, Panamsat и Deutsche Telekom (DFS Kopernikus). В аренду предоставляются каналы от 32 Кбит/с до 2 Мбит/с. Услугами этой фирмы целесообразно пользоваться для организации спутникового канала к европейскому сегменту Internet и для резервирования на случай выхода из строя наземного канала. На выставке «Связь-Экспокомм 2001» компания «Московский телепорт» объявила о введении новой услуги Twin Hop, призванной обеспечить организацию многошлюзового доступа к Сети через оба действующих наземных телепорта.

Стоимость аренды спутникового канала не зависит от месторасположения пользователя, но она достаточно высока, поэтому экономически оправданным применение спутникового канала становится при удалении двух связываемых объектов на расстояния свыше 1 тыс. км. Для прилегающих к Москве областей услуга двунаправленного спутникового доступа невыгодна, поскольку издержки на организацию и аренду спутникового сегмента превышают стоимость аналогичного наземного канала. Очевидно, что наиболее востребованной такая услуга окажется в городах, не имеющих наземных междугородных линий связи. Это районы северного и заполярного Урала, Западной Сибири, Якутии, а в настоящее время еще и Чечня и другие «горячие точки». Другим мотивом использования двунаправленной спутниковой связи является необходимость подключения к зарубежным ISP и дублирования наземного канала выхода в зарубежные сети.

Существует стандартная методика определения себестоимости услуг спутниковой связи: суммируются затраты на производство КА и его запуск, а затем полученная цифра делится на срок эксплуатации спутника на орбите и на количество потенциальных пользователей, которых он может обслужить. Последний параметр зависит от числа приемопередающих антенн (транспондеров) и излучаемой энергии спутника. Отечественные спутники обычно несут на себе 15-20 транспондеров, в то время как на зарубежных КА их может быть до 47 штук. Соответственно, аренда спутникового сегмента на зарубежных спутниках обходится дешевле.

Следует отметить, что, кроме ГП «Космическая связь», российскими спутниковыми ресурсами владеют некоторые операторы ведомственных сетей, такие как «Газком» и «Угольтелеком». В частности, у компании «Демос» есть клиент, который арендует спутниковый сегмент у «Газкома»; при этом аренда ресурса на принадлежащем последнему КА «Ямал» стоит меньше, чем аренда ресурса на «Экспресс А2».

Однонаправленная передача данных через спутник проще и дешевле, для нее не нужно получать разрешения на вещание и покупать дорогостоящее оборудование. Тем не менее услуга однонаправленной передачи информации может пригодиться практически всем — от провайдеров Internet до частных пользователей. В основном она нужна для разгрузки обратного канала и ускорения доступа к Сети. Сегодня на российском рынке присутствует несколько компаний, предлагающих такие услуги, например отечественные HeliosNet и «НТВ Интернет» и западная Hughes Network Systems (услуга DirecPC).

Данные по городу

В городских условиях, как правило, радиотехнологии соперничают с традиционными кабельными сетями, и конкурентами радиодоступа являются выделенная линия или DSL-соединение. Но если при организации кабельных сетей существенная часть затрат приходится на прокладку самого кабеля, то при использовании радиотехнологий вся стоимость системы «сконцентрирована» в клиентском оборудовании и антенне. Из этого следует, что для подключения к Internet мобильных или регулярно перемещающихся в пространстве объектов альтернативы радиодоступу практически нет. Кроме того, есть клиенты, вынужденные прибегать к подключению по радио, поскольку кабель к ним прокладывать слишком сложно или дорого. Например, подключать к Internet сеть заправочных станций лучше по радиоканалу, поскольку такие сети обычно строятся вдали от жилых зданий и промышленных сооружений, и протягивать к ним кабель нерентабельно.

В общем случае радиодоступ в городе рассматривается как альтернатива выделенной линии, и выбор конкретной технологии подключения зависит от множества факторов. Ключевыми же требованиями, предъявляемыми заказчиком к радиотехнологии, являются следующие: сопоставимость по стоимости и надежности работ с выделенной линией, обеспечение высокой скорости передачи данных и возможность интеграции с локальной сетью компании.

Следует отметить, что область применения технологии передачи данных по радио состоит из двух сегментов — организации локальной (Wireless LAN, WLAN) и городской (Wireless MAN — Metropolitan Area Network) радиосети. В комплект оборудования WLAN входят платы расширения для компьютеров, радиомосты, узлы доступа и тому подобное. Все указанные устройства предназначены для расширения локальной компьютерной сети компании. Характерной особенностью технологии WLAN является объединение всех сегментов сети на уровне среды передачи. Это означает, что маршрутизация в такой сети не используется и она является одноранговой структурой с разделением полосы пропускания между всеми подключенными участниками. Фактически WLAN аналогична коммутируемому Ethernet.

Оборудование для Wireless LAN является достаточно дешевым, доступным и стандартизированным. В мировой практике основная область его применения — построение сетей в помещениях или на небольшой территории для обеспечения мобильности персонала и организации временных локальных соединений. Однако в нашей стране технологию WLAN часто используют и для предоставления услуг радиодоступа.

Для территориально распределенных радиосетей MAN недостаточно возможностей коммутируемого Ethernet. Здесь требуются полноценная маршрутизация данных, гарантии качества обслуживания, защита от несанкционированного доступа, а также аутентификация, авторизация и контроль за действиями пользователей. Для обеспечения этих функций каждый производитель реализует собственное технологическое решение, скажем, механизм опроса клиентов базовой станцией, объединение нескольких пакетов в один, ограничение максимальной и минимальной полос пропускания, доступных клиенту. В результате оборудование разных производителей оказывается несовместимым, а стандарты на этот класс устройств до сих пор не утверждены. Для упорядочения взаимодействия клиентских устройств внутри одного сетевого сегмента требуется применение методов пограничной маршрутизации. Однако цена устройств, поддерживающих эту функцию, составляет более 1 тыс. долл.

В целом же использование радиосетей для предоставления услуг доступа к Internet популярно в странах с плохо развитой инфраструктурой связи. Наряду с Россией к ним относятся государства Латинской Америки и Африки. До недавнего времени устройств для создания радиосетей MAN вообще не существовало. Ситуация изменилась полтора года назад, когда оборудование для радиопровайдинга выпустили сразу три производителя — Lucent (платформа ORiNOCO), BreezeCom (система BreezeAccess) и российская компания CompTek (радиомаршрутизаторы Revolution).

Характерной особенностью оборудования BreezeCom считается реализация в нем технологии скачков по частоте (FHSS); устройства других производителей базируются на технологии широкополосного сигнала (DSSS, рис. 2). При правильной настройке устройств обоих типов с их помощью можно строить радиосети, действующие в одном частотном диапазоне и на одной территории. Правда, передатчики BreezeCom генерируют более мощный сигнал, поэтому в участках пересечения частот они будут заглушать оборудование типа DSSS.

Рис. 2. Наложение сигналов технологий широкополосного спектра и частотных скачков

В России диапазон 2,4 ГГц делится на три поддиапазона, поэтому в нем на одной территории способны работать несколько сетей. Кроме того, при соответствующей настройке «узкополосного» оборудования BreezeCom новая радиосеть вполне может вписаться в существующую радиоинфраструктуру, заняв малые участки на стыке поддиапазонов. Алексей Сухов, технический директор московской компании ArtCommunications, утверждает, что если антенны базовых станций располагаются на соседних домах, правильная настройка клиентского оборудования обеих сетей (DSSS и FHSS) позволяет исключить их взаимное влияние друг на друга.

По принятому регламенту эксплуатации радиосетей любой оператор должен получить частотные присвоения на каждую базовую станцию, указав координаты ее расположения и высоту подвеса антенны. Разрешения на использование клиентского оборудования выдаются по упрощенной процедуре, примерно такой же, какая действует для владельцев сотовых телефонов, — клиент просто должен зарегистрировать свои персональные данные.

Практика показывает, что при построении городских сетей радиодоступа лучше всего применять специализированное оборудование (не основанное на технологии RadioEthernet), поскольку в этом случае можно предоставлять качественную услугу большему числу пользователей. Однако на начальном этапе развития радио-MAN допускается опираться и на LAN-решения — они дешевле и совместимы между собой. Если сеть, которая базируется на RadioEthernet, не имеет активно работающих пользователей (потребляющих значительную часть полосы пропускания), то она, обслужит до 15 подключенных клиентов. В дальнейшем рекомендуется либо переходить на платформы MAN, обеспечивающие работу нескольких десятков клиентов, либо делить зону покрытия сети на секторы. Однако всего лишь один активно работающий клиент способен полностью изменить картину нагрузки на сеть, и исправить ситуацию сможет только радиомаршрутизатор.

Как уже говорилось, компания CompTek одной из первых запустила радиомаршрутизаторы в серийное производство. Эти продукты построены на базе стандартных радиомодулей зарубежных производителей (в частности, Cisco AiroNet), но в них используется интеллектуальное ПО управления радиосетью. Как отмечает Игорь Камынин, генеральный директор волгоградского провайдера «Унико», при высокой загрузке сети и слабом сигнале базовой станции (на расстояниях около 30 км) программное обеспечение Revolution работает более устойчиво, чем оригинальное ПО фирмы-производителя радиомодулей. Кроме того, в Revolution встроен спектроанализатор, который позволяет быстро настраивать клиентские модемы. Характерная особенность базовой станции Revolution — совместимость с радиомодулями, поддерживающими скорости 2 и 11 Мбит/с (стандарты IEEE 802.11 и IEEE 802.11b), что обеспечивает постепенную модернизацию клиентского оборудования. В сети «Унико» пока установлены две базовые станции, которые обслуживают до 30 клиентов. Планируется ввести в строй еще несколько станций на платформе Revolution, три из которых будут располагаться в городах Волгоградской области. Здесь с помощью радиодоступа в основном должна решаться задача организации выделенной линии, ибо стоимость ее аренды у местной «Электросвязи» весьма высока.

Большая часть представленных на рынке решений в основном задействуют диапазон на частоте 2,4 ГГц. Кроме того, имеется разновидность системы BreezeAccess, ориентированная на участок спектра от 3,4 до 3,9 ГГц. Однако в крупных городах диапазон 2,4 ГГц, который выделен для коммерческих операторов, уже полностью занят — либо действующими сетями, либо в результате предварительного закрепления номиналов частот за компаниями, планирующими выход на рынок. Новые проекты, связанные с организацией радиодоступа, нацелены или на территориальное расширение функционирующих сетей (из города в область), или же на модернизацию корпоративной инфраструктуры связи при помощи узкополосного оборудования BreezeAccess.

Примером последнего варианта является проект компании «Московская сотовая связь»: она планирует инсталлировать платформу BreezeAccess на частоте 3,5 ГГц для предоставления доступа к Internet или организации выделенных линий в Москве. Фирма будет устанавливать сетевое оборудование радиодоступа на тех же площадках, на которых располагаются ее базовые станции сотовой телефонии. Для передачи данных намечено использовать модернизированную сеть, строившуюся для нужд телефонии. В перспективе МСС собирается предоставлять услуги радиопровайдинга на всей территории Москвы, а также в крупных городах Подмосковья.

Следует отметить, что некоторые радиосети возникли прежде, чем появилось не только оборудование для городских сетей, но и новая версия RadioEthernet, которая позволяет передавать данные на скорости 11 Мбит/с. Такие сети поддерживают скорость передачи по общему радиоканалу не более 2 Мбит/с, но, поскольку радиодоступ так и не вышел на массовый потребительский рынок, зачастую даже этих ресурсов пока достаточно. Конечно, рано или поздно перед оператором встает задача модернизации сети. И благо, что производители оборудования предусмотрели процедуру плавного перехода со старого оборудования на новое, а с решений уровня LAN — на MAN-архитектуру. Например, компания ArtCommunication для развития своей сети использует два варианта модернизации оборудования: старые базовые станции заменяются на устройства Cisco AiroNet AP 340 и BR 340 либо на радиомаршрутизаторы Revolution.

Существенной проблемой развития рынка радиодоступа в России является наличие невостребованного частотного ресурса, который формально закреплен за фирмами, так и не начавшими либо прекратившими предоставлять услуги. Загвоздка состоит в том, что не существует официальной процедуры отзыва или перепродажи лицензии на использование невостребованных частот. Правда, можно приобрести компанию вместе с выданной ей лицензией, но при таких сделках, как правило, стоимость покупки бывает сильно завышенной. Например, некоторые подмосковные фирмы, владеющие соответствующими частотными присвоениями, оценивали себя в несколько миллионов долларов. Подобные вложения, скорее всего, не окупятся, хотя известны примеры, перехода частот к действующему оператору.

Дальнейшее развитие радиопровайдинга специалисты связывают с переходом в новые диапазоны частот: 5,155-5,35 и 5,725-5,85 ГГц. В этом случае предусмотрено применение иной технологии модуляции сигнала, позволяющей передавать данные на скоростях до 50 Мбит/с. Уже появились небольшие компании, разрабатывающие наборы микросхем для реализации цифровой модуляции на указанных частотах, и одну из них приобрела Cisco. На основе этих микросхем скоро будут выпущены радиокарты, и, возможно, в следующем году появятся первые коммерческие продукты для высокоскоростного радиодоступа.

Следует отметить, что для перехода на новые частоты достаточно заменить соответствующие блоки модуляции, оставив прежними остальные компоненты систем. Поэтому очень быстро после выпуска плат, поддерживающих новые частоты, их можно будет использовать и в оборудовании для провайдеров радиодоступа. Впрочем, для диапазона 5,8 ГГц уже существует оборудование, обеспечивающее радиорелейную связь, телевещание и др. Диапазон же 5,3 ГГц — полностью «новый», и для него оборудования не выпускалось. В России он отведен под правительственные нужды, однако не исключено, что часть этого диапазона удастся задействовать коммерческим службам. Кроме того, на рыночную судьбу нового оборудования повлияют такие факторы, как его устойчивость работы на высоких скоростях в реальных городских условиях и стоимость (она должна быть сопоставима с ценами на DSL-оборудование).

Частное владение

Если сравнивать фиксированный радиодоступ с индивидуальным мобильным доступом к Internet, то можно отметить следущее. В первом случае нужны большие скорости передачи данных, гарантии качества и надежности, а также дополнительные возможности интеллектуального управления сетью. Для индивидуального мобильного пользователя наиболее важна цена оборудования и подключения, а также поддержка технологий передачи данных ведущими производителями компьютерной техники, программного обеспечения и мобильных телефонов.

В последнее время идет активный поиск возможностей применения «домашних» радиотехнологий, таких как Home FR и Bluetooth. Выбор потребительской ниши для них обусловлен малыми скоростями передачи данных и небольшим радиусом действия систем. Тем не менее эти же технологии могут быть использованы для предоставления услуг мобильного доступа к Internet в общественных местах, например в аэропортах или гостиницах. Но основным претендентом на роль технологии индивидуального радиодоступа является сотовая телефония третьего поколения. Как предполагается, быстродействие передачи данных в системах 3G будет относительно небольшой (до 2 Мбит/с), однако этого вполне достаточно для удовлетворения оперативных потребностей в информационном обмене.