…Число пользователей высокоскоростного мобильного Интернета
удвоится и уже в этом году достигнет 1 млрд.
Ханс Вестберг, президент
и генеральный директор компании Ericsson,
январь 2011

 

Людям свойственно перемещаться. Плотность абонентов постоянно изменяется, как и качество связи в городах, квартирах и сельской глуши. При предоставлении услуг сотовой связи в общественных местах пропускная способность базовых станций может оказаться недостаточной. В помещениях радиосигналы сотовых сетей быстро затухают: отношение сигнал/шум может оказаться удовлетворительным для низкоскоростных систем, передающих только голос, и недостаточным для новых высокоскоростных решений, где используются более сложные способы модуляции.

Для предоставления услуг связи в сложных условиях и увеличения пропускной способности сети созданы базовые пико- и фемтостанции, которые, по замыслу разработчиков, будут размещаться на стадионах, в торговых центрах, а также в офисах и квартирах абонентов. Идея замечательная — прогресс микроэлектроники и кривая спроса-предложения, устанавливающая жесткие закономерности между объемами производства и ценой товаров, могут сделать цены фемтостанции вполне приемлемыми, и рядовой абонент наконец-то сможет почувствовать себя «немного» оператором. Фемтостанции уже практически сравнялись по цене с модемами и маршрутизаторами и в перспективе не будет вносить заметного вклада в стоимость интегрированных устройств доступа — как это уже имело место с Wi-Fi. Тем не менее предложение пока опережает спрос: некоторые операторы США уже столкнулись с тем, что абоненты не желают выкладывать дополнительные деньги за размещение/аренду фемтостанций.

Стремясь преодолеть пассивность потребителей, AT&T проводит акции по бесплатной раздаче MicroCell, домашних фемтостанций, подключаемых к распределительной сети через Интернет: 7,5% абонентов, в домах которых, по оценкам AT&T, связь недостаточно устойчива, будут предложены фемтостанции в комплекте с годовыми контрактами на предоставление услуг. Как считает Саймон Саундерс, председатель Femto Forum, в перспективе это станет общей тенденцией и операторы будут предлагать фемтосоты бесплатно, ведь их установка позволяет разгрузить макросоты и, более того, доставка данных через фемтосоты обходится в сотни раз дешевле.

В то же время T-Mobile, сообщавшая о планах развертывания фемтостанций уже до конца 2011 года, недавно объявила это направление бесперспективным.

 

УМНЫЕ МУЛЬТИКЛИЕНТЫ

Причины противоречивых оценок следует искать вовсе не в сумасбродстве одного из крупнейших операторов США. С одной стороны — все проще, с другой — интереснее и заманчивее: на рынке клиентских устройств происходят драматические изменения, на смену телефонам приходят смартфоны и планшеты. Даже электронные книжки щеголяют сегодня 3G-интерфейсами. Характерная особенность большинства представителей нового поколения устройств — интерфейс Wi-Fi, обеспечивающий скоростное подключение к локальным беспроводным сетям дома, на работе и в немногочисленных пока хот-спотах.

При невозможности подключения или перегрузке сотовой сети, Wi-Fi позволяет организовать резервное подключение к Интернету или, наоборот, превратить смартфон в небольшую беспроводную точку доступа. Размещенная на окне или в другом месте с оптимальными условиями приема, такая импровизированная точка доступа (она же ретранслятор сигналов сотовой сети) обеспечивает беспроводное подключение к Интернету для любых снабженных интерфейсом Wi-Fi домашних сетевых устройств, включая смартфоны. Для большинства платформ имеются приложения, реализующие маршрутизацию беспроводного трафика между городскими и локальными сетями, а иногда они даже встроены в операционную систему, став всего лишь одной из множества ее функций, как это уже реализовано в Android 2.2 и iOS 4.2.5.

Итак, потенциально Wi-Fi может решить бОльшую часть задач, возлагаемых на пико- и фемтостанции и, более того, благодаря использованию альтернативных и нередко бесплатных рабочих частот способен заметно снизить нагрузку на операторскую сеть. Он может даже размещаться на тех же базовых станциях, беря на себя обслуживание ближних абонентов. При этом борьба между Wi-Fi, фемто- и пикостанциями будет происходить на «родной» для этого интерфейса территории — в пределах нескольких сотен метров. В арсенале Wi-Fi — бесплатный частотный ресурс, низкая цена устройств, отработанные технологии передачи данных, голоса и сетевой безопасности, возможность геопозиционирования (см. подробнее ниже) и стремительно растущее число соответствующим образом оснащенных абонентских устройств.

Кто выйдет победителем? Вывод неочевиден: ведь с окончательным переходом сотовых сетей на IP переключение между Wi-Fi, LTE, WiMAX и другими стандартами можно будет осуществлять даже не прерывая голосового или видеосоединения.

 

WI-FI: ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕ

В большинстве стран для Wi-Fi выделены диапазоны частот, свободные от лицензирования. Пусть не сразу и с определенными ограничениями, не стала исключением и Россия: решением ГКРЧ 09-05-09 от 15 декабря 2009 года введена упрощенная и притом бесплатная процедура регистрации Wi-Fi-устройств малого радиуса действия. Решению ГКРЧ удовлетворяют три класса точек доступа для использования в помещениях и на открытом пространстве:

  • устройства диапазона 2,4—2,483 ГГц с ограничениями по эквивалентной изотропно излучаемой мощности (ЭИИМ) в пределах 100 мВт при использовании в закрытых помещениях;
  • при дополнительном ограничении спектральной плотности ЭИММ в пределах 2 мВт/МГЦ допускается использование точек доступа вне помещений;
  • устройства диапазона 5,15—5,25 ГГц с ограничениями по ЭИММ и ее плотности (соответственно 200 мВт и 5 мВт/МГц) для использования в закрытых помещениях.

Заявительный порядок регистрации точек доступа стандарта Wi-Fi при работе внутри помещений (стадионов, торговых и бизнес-центров, офисов и складов) распространяется на участок спектра шириной 183,5 МГц. Для работы вне помещений доступен участок шириной 83,5 МГц в диапазоне 2,4 ГГц.

Любая сертифицированная точка доступа Wi-Fi 802.11b/g/n с эквивалентной изотропной излучаемой мощностью (ЭИИМ) до 100 мВт не требует расчета ЭМС и дополнительного согласования с гражданскими и военными службами. Заполнив заявление на сайте Роскомнадзора (http://rsoc.ru/communication/forms/wifi/), можно быстро, и самое главное бесплатно, зарегистрировать точку доступа стандартов 802.11a/g/n, удовлетворяющую требованиям решения ГКРЧ и имеющую соответствующий сертификат.

По оценкам руководителя направления беспроводных технологий компании «КомпТек» Станислава Рыбалко, бесплатную процедуру регистрации прошли уже тысячи Wi-Fi-точек доступа.

 

WI-FI: ВОЗМОЖНОСТИ

Wi-Fi-устройства изначально создавались для работы на небольших, в пределах нескольких сотен метров, расстояниях. Стандарт не предусматривает специальных мер, направленных на повышение эффективности работы точек доступа при работе вне помещений и в составе секторных базовых станций. Тем не менее такие решения постоянно появляются.

Синхронизация с использованием GPS позволяет соседним секторам одной базы (или соседних баз), работающим на одной или перекрывающихся частотах, «договориться» о периодичности своей работы, чтобы не создавать помех и тем самым сократить потери времени на выявление коллизий и ликвидацию их последствий, обеспечив максимально возможную пропускную способность сети. Как отмечает Станислав Рыбалко, «частоты в нашей стране дают долго, дорого и мало». Нередка ситуация, когда у оператора имеются только два соседних номинала, а он хочет установить четырехсекторную базу. При работе на соседних частотах секторы будут мешать друг другу (один принимает, а соседний решил что-то передать и подавил свои сигналом соседа). Раньше все вынуждены были мириться с этим, теряя 20–30% производительности и приобретая проблемы с QoS. Выход один — функционирование секторов одной базы должно быть синхронизировано. Конечно, можно использовать дорогостоящий внешний контроллер, который ими всеми управляет. Однако за последние несколько лет микросхемы GPS значительно подешевели, а часы, установленные на спутниках, очень точные. Теперь на многосекторной базе достаточно одно такое устройство назначить главным, остальные — ведомыми, и все они станут синхронизировать время приема и передачи по спутниковым часам. Коллизий и помех не будет.

MIMO. Адаптивная когерентная обработка сигналов нескольких антенн позволила уже первым устройствам стандарта 802.11n реализовать в операторских сетях вчетверо большую реальную скорость передачи данных (90–96 Мбит/с против 25–26 Мбит/с для 802.11a/g; выигрыш достигается благодаря одновременному использованию двух поляризаций сигнала, сокращению защитного интервала и прогрессивных схем модуляции). Дальнейшее увеличение скорости может быть достигнуто путем использования более широкого диапазона частот (40 МГц вместо 20 МГц) и/или увеличения числа антенн для более точного и гибкого управления диаграммой направленности.

 

Рисунок 1. Точность определения координат в разных условиях.
 

Компания Ruckus, использующая патентованную систему формирования диаграммы направленности непосредственно в антенне BeamFlex (см. Рисунок 1), заявляет о 75-процентном выигрыше по пропускной способности в сравнении со стандартом 802.11n, улучшенной отстройке от мешающих сигналов и вдвое-вчетверо большем радиусе соты. Еще одно преимущество — выигрыш в пропускной способности — достигается для устройств всех трех стандартов (802.11n и 802.11a/g): диаграмма направленности формируется точкой доступа и переключается для каждого из клиентов.

Геопозиционирование. Еще одна интересная возможность Wi-Fi, ставшая востребованной с распространением планшетов и смартфонов, — глобальное и локальное определение координат с точностью до 10–20 м. GPS и A-GPS зачастую бесполезны в закрытых помещениях и других условиях, где невозможно обеспечить уверенный прием сигналов нескольких спутников.

Wi-Fi Positioning System (WPS), разработанная компанией Skyhook Wireless, использует базу данных, насчитывающую уже более 23 млн стационарных беспроводных точек доступа с привязкой к географическим координатам. При подключении к точке доступа клиентское устройство определяет ее MAC-адрес и, сверившись с базой данных, может установить свои координаты с точностью до 100–200 м. Как сообщается, WPS не использует триангуляцию для более точного определения координат, тем не менее применение проприетарных алгоритмов дает основание Skyhook заявлять о повышении точности, когда в зоне действия беспроводного адаптера оказывается несколько точек доступа. Обязательным условием для работы WPS является наличие беспроводных точек доступа, занесенных в геоинформационную базу Skyhook.

Для максимально точного пополнения базы Skyhook (как и Google) использует специализированные автомобили, обеспечивающие точную пеленгацию точек доступа и определение их координат. Кроме того, базу пополняют и уточняют сами пользователи. Так, например, iPhone при каждом новом запросе к Google Maps (и базе Skyhook) определяет MAC-адреса близлежащих беспроводных точек доступа, отслеживает работоспособность тех, которые уже занесены в базу, и уточняет их координаты на основе данных систем WPS, GPS и A-GPS. Еще более серьезный выигрыш достигается при объединении этих данных. Соответствующая система, одновременно обрабатывающая данные спутниковой, сотовой и Wi-Fi-навигации, получила название XPS и, как заявляет Skyhook, особенно эффективна при использовании на городских улицах и в закрытых помещениях (см. Таблицу и Рисунок 2).

 

Таблица. Точность и доступность определения координат самостоятельных и гибридных (WPS + GPS + A-GPS) систем геопозиционирования.

 

 

Рисунок 2. Использование адаптивных антенн и технологии BeamFlex позволило компании Ruckus значительно повысить скорость и дальность связи.

 

Как сообщает Skyhook, в городских условиях для более точного определения координат системе WPS достаточно получить данные от двух спутников GPS.

Система WPS реализована для платформ Android, iOS/IPhone, Linux, Mac OS X, Symbian, Windows Mobile и Windows 7 (настройки последней можно активировать через панель управления, раздел Location and other Sensors, установив датчик Geosense Location Sensor, который показывает неплохие результаты в России). Среди альтернативных решений, обеспечивающих геопозиционирование с помощью Wi-Fi, можно назвать Google Location Services.

 

WI-FI: ОБОРУДОВАНИЕ

Как отмечает Станислав Рыбалко, революция в области Wi-Fi началась три года назад, когда небольшая американская компания увидела большое будущее в системах беспроводного доступа. В отличие от других производителей, тративших колоссальные бюджеты на разработки WiMAX, она пошла другим путем, объединив доступность и дешевизну Wi-Fi со всепогодным исполнением, мощностью и функциональностью систем фиксированного радиодоступа. За магические 100 долларов компания Ubiquity Networks предложила абонентские комплекты с интегрированной антенной 10–15 дБ, достаточной мощностью и всепогодным исполнением. Как оказалось, рынок давно этого ждал, а функциональность оказалась не так уж и важна для операторов: они готовы мириться с недостатками Wi-Fi и негарантированным доступом, когда могут приобрести базу за 400 долларов и подключить абонента за несколько километров от нее (при условии прямой видимости, разумеется) за 100 долларов. Анонс буквально взорвал рынок: за первый год Ubiquity продала несколько сотен тысяч таких устройств.

На следующий год Ubiquity выпустила новое поколение оборудования, которое поддерживало MIMO 2x2 и обеспечивало скорость передачи данных до 300 Мбит/с. Помимо перехода на стандарт 802.11n, Ubiquity реализовала собственный неколлизионный протокол AirMAX. Оборудование приобрело все признаки серьезного операторского решения — без коллизий, с предоставляемой абоненту гарантией качества обслуживания и полосы. При этом цена выросла незначительно — до 120–140 долларов.

За прошедшее время ассортимент Ubiquity заметно расширился и теперь включает базовые станции Rocket с секторными антеннами (никаких сложных крепежей не требуется, база просто «вщелкивается» в антенну), абонентские устройства с маленькой (LOCO) или большой (Nanostation) антенной и Wi-Fi-адаптер Bullet, который крепится непосредственно на разъеме антенны.

К конференции «БЕСЕДА-2011» (www.beseda.ru), которая состоится в конце апреля, «КомпТек» готовит анонс нового поколения базовых станций Rocket GPS со встроенным приемником GPS, позволяющим синхронизировать работу секторов базовой станции. Тем временем Ubiquity приступает к освоению еще двух рынков — домашних Wi-Fi-маршрутизаторов и точек доступа для корпоративных сетей (на последнем сегодня господствует Cisco). Как отмечет Рыбалко, оборудование Cisco, как одно из самых дорогих (и самых функциональных), доступно далеко не каждому предприятию. UniFi, наряду с простотой монтажа и изящным внешним видом, в четыре –шесть раз дешевле, в том числе благодаря использованию программного контроллера. Конечно, сравнивать функциональные возможности этих двух систем все равно что сопоставлять космический корабль с дельтапланом — они ориентированы на разных заказчиков. Но количество проданных дельтапланов в миллионы раз больше построенных шаттлов. В этом и состоят стратегия Ubiquity и новая концепция развития рынка беспроводных систем. Как видим, ниша, выявленная Ubiquity, оказалась достаточно широка. Скорее всего, уже в ближайшем будущем к ее освоению приступят и другие производители.

 

БОЛЬШЕ ТАРИФОВ — ПЛОСКИХ И РАЗНЫХ!

Успех Wi-Fi в гонке за абонента будет, скорее всего, зависеть от так называемых плоских тарифных планов, предлагаемых сегодня операторами высокоскоростного мобильного доступа. Стремясь повысить доходность в расчете на абонента, некоторые из них заявляют о грядущем отказе от подобных тарифов, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что речь идет о расширении набора плоских тарифов, в который вводится градация по максимальному объему трафика и доступной пропускной способности. Так, набор LTE-планов компании Vodafone Germany, вероятно, будет включать три тарифных плана: за 40 евро в месяц можно получить подключение на скорости 7,2 Гбит/с и лимитом 10 ГБайт, за 50 — 21,6 Мбит/с и не более 15 Гбайт трафика, за 60 — 30 Гбайт на скорости 50 Мбит/с. На деле, плоские тарифы вынуждают оператора постоянно искать дополнительные источники доходов и, иногда, предлагать абонентам услуги, которые в иных условиях показались бы скорее «самоубийственными»: например, бесплатное предоставление Wi-Fi-доступа как своим абонентам, так и посторонним лицам.

 

FREEКОНОМИКА

Стремясь разгрузить сотовые сети и предложить абонентам дополнительные услуги, сотовые операторы всерьез задумываются о предоставлении бесплатного доступа в Интернет — нет-нет, пока еще не на всей своей сети, а только в торговых центрах и других общественных местах, где высока плотность абонентов и связь и не очень высокого качества. Так, в начале текущего года оператор O2 сообщил о планах построения в Великобритании национальной сети Wi-Fi с бесплатным доступом. Проект О2 стартует с 450 точек доступа, но, если все пойдет по плану, к 2013 году емкость сети вдвое превысит показатели конкурентов — BT Openzone и The Cloud. Хот-споты будут расположены в местах с высокой плотностью абонентов — и в помещениях, и на открытой местности.

Затевая столь громкий проект, O2 надеется подтолкнуть абонентов к более активному использованию бесплатного беспроводного Интернета. Как отметил Тим Сефтон, директор по развитию бизнеса О2, пока только 20% абонентов O2, имеющих возможность подключиться к публичным точкам доступа Wi-Fi, регулярно пользуются этой услугой. Многих людей отпугивает сложность регистрации, к тому же они не всегда могут определить, где сеть свободная, а где потребуется оплата.

Как ожидается, уже к концу 2011 года мобильные Wi-Fi-устройства смогут автоматически настраиваться для подключения к сети О2, причем бесплатный доступ к Интернету получат даже те пользователи, которые пока не являются клиентами оператора.

Итак, предоставление бесплатных услуг доступа (причем именно базового доступа — услуги, поверх которой абонент сможет так же свободно пользоваться телефонией, конференц- и видеосвязью) в любых других условиях выглядело бы попыткой суицида со стороны сотового оператора. Тем не менее и такая модель имеет право на жизнь — при условии, что заметная часть пользователей выбрала плоские тарифные планы. В этом случае оператор одним выстрелом убивает по крайней мере трех зайцев: сокращает нагрузку на сеть, предоставляет абонентам услуги связи в помещениях и торговых центрах и может предлагать многомиллионной аудитории рекламу и информационный сервис, в том числе с привязкой по месту. И — никаких убытков!

Рекламная начинка, впрочем, лишь предположение. Не исключено, что O2 в своем проекте преследует совсем иные цели: например, приучить оставшиеся 80% абонентов к использованию Wi-Fi и уже затем предлагать им дополнительные пакеты доступа с гарантированным предоставлением услуг.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF