К настоящему времени она прошла тестирование в нескольких странах и успела обогатиться некоторыми технологическими новинками. В марте 2000 г. компания намерена начать коммерческие поставки своего продукта. Одновременно будет изменен номер версии WIAS — c теперешнего Release 1.2 на Release 2.0.

Первое, что бросается в глаза при изучении параметров системы, — невысокая по современным меркам скорость передачи, которая может быть предоставлена конечному пользователю. По ее максимальному значению, не говоря уже о среднем, WIAS явно уступает другим разработкам в области широкополосного доступа, в том числе беспроводного. Если провести сравнение с сетями, отвечающими стандарту RadioEthernet 802.11, то скорость 1,5 Мбит/c (для базовой конфигурации) рекордной не назовешь. На фоне же последних достижений рабочих групп IEEE 802.11a и 802.11b пропускная способность WIAS выглядит просто вчерашним днем*.

Впрочем, сама Lucent, кажется, не относит упомянутое обстоятельство к числу изъянов своего очередного детища. Как отмечают сотрудники компании, главная цель, преследовавшаяся при создании WIAS, заключалась в предоставлении операторам средств для развертывания единой беспроводной сети доступа, способной охватить, например, территорию многомиллионного города. Основные требования, предъявляемые к такой системе, связаны не с безграничным расширением полосы пропускания, а с рядом иных параметров. На первый план здесь выходят проектная абонентская емкость и возможности ее наращивания, размер инвестиций в инфраструктуру, которые должен сделать оператор в пересчете на одного абонента, и скорость их окупаемости, средства оказания дополнительных услуг.

Что касается скорости передачи данных, то, как уже не раз отмечалось, попытка предоставить массовому конечному пользователю мультимегабитные каналы доступа зачастую (а в нашей стране — практически всегда) только сдвигает «узкое» место ближе к центру сети. И все-таки приводимые в материалах по системе WIAS типичные значения пропускной способности на «последней миле» не могут не вызвать удивления. Впрочем, обо всем по порядку.

Архитектура

Базовый тракт доступа в сети WIAS

Основной тракт передачи данных в сети WIAS схематично показан на рис. 1. Абонентские устройства по радиоканалам связываются с базовыми станциями, каждая из которых через коммутационный центр получает выход в глобальную сеть.

Для подключения к сети клиентского компьютера служит компактный (12x14x3 дюйма) беспроводной модем с интегрированной узконаправленной антенной. В качестве конечного устройства, обслуживаемого таким модемом, может выступать как одиночный компьютер, так и концентратор, коммутатор или маршрутизатор доступа локальной сети (после установки в модем специального адаптера).

При подключении к сети отдельного ПК требования к его аппаратным ресурсам по современным меркам выглядят более чем умеренными: процессор семейства Pentium с тактовой частотой не ниже 120 МГц, ОЗУ объемом от 16 Мбайт и наличие 20-Мбайт свободного дискового пространства. Связь между модемом и ПК осуществляется по интерфейсу 10Base-T. Во втором случае компания рекомендует ограничить количество PPP-сеансов, поддерживаемых одним беспроводным модемом, чтобы одновременный выход в сеть был предоставлен максимум десяти станциям локальной сети.

Оборудование базовой станции включает в себя точку доступа (Access Point), снабженную многосекторной антенной, и так называемый беспроводной концентратор (Wireless Hub). Антенны, устанавливаемые на крышах зданий или специальных опорах, работают в пяти секторах, угловые размеры которых по горизонтали и вертикали составляют 72 и 7 градусов соответственно. Обмен данными между беспроводными модемами и точками доступа осуществляется в соответствии со стандартом IEEE 802.11.

Беспроводной концентратор выполняет функции контроллера точки доступа и базовой станции в целом. Разработчиками WIAS предусмотрена возможность использования одного концентратора сразу для нескольких точек доступа; максимальное число последних в таком случае равно пяти. В современной версии системы одна точка доступа может осуществлять обмен сразу с 20 клиентскими модемами, в результате каждая базовая станция оказывается в состоянии одновременно обслуживать до 100 активных пользователей; общее же количество «приписанных» к ней абонентов равно 600.

Беспроводные концентраторы допускают установку до четырех интерфейсов E1. Каналы E1 формируют наземные магистрали для обмена трафиком и служебными данными между базовыми станциями и коммутационным центром (Data Switching Center, DSC) по протоколу frame relay. Один коммутационный центр способен обслужить до 24 базовых станций, в будущем эту цифру планируется довести до 48.

Характеристики сети

Общая структура сети с применением архитектуры WIAS: LAC — средства контроля доступа для протокола L2TP; LNS — сервер сети L2TP; WIAP — провайдер услуг беспроводного доступа

Общая структура сети с архитектурой WIAS представлена на рис. 2. Использование базовых станций позволяет построить беспроводную сеть города по сотовому принципу, во многом аналогичному тому, который используется в сетях мобильной связи. При всей схожести базовых архитектурных принципов сетей этих двух типов есть между ними принципиальное различие, состоящее в том, что WIAS поддерживает исключительно фиксированный доступ. Размеры сот, как обычно, зависят от особенностей распространения радиочастотных сигналов в данной местности. Согласно результатам проведенных испытаний, в условиях плотной городской застройки радиус соты составит около 1 км, в пригородах он может быть увеличен до 1,5—2,1 км, а в сельской местности — доведен до 6 км. Важно подчеркнуть, что для устойчивой связи антенна пользовательского беспроводного модема и точка доступа не обязательно должны быть расположены в пределах прямой видимости. В WIAS корпорацией Lucent использована технология Adaptive Equalization, позволяющая при обмене данными между двумя узлами беспроводной сети настроиться на тот сигнал, который имеет максимальную интенсивность среди всех пришедших (включая многократно отраженные).

В настоящее время система ориентирована на работу в лицензируемом частотном диапазоне 3,4—3,6 ГГц. В июне этого года в ней должна появиться поддержка более низких частот несущих — в окрестности 2,4 ГГц, а в более отдаленной перспективе предполагается реализовать возможность использования 1,9-гигагерцовых частот. Подобно другим системам с частотным мультиплексированием, доступный диапазон частот разбивается на 10-мегагерцовые поддиапазоны: 5 МГц отводится под нисходящий трафик (по 1 МГц на сектор) и столько же — под восходящий. Архитектурой WIAS предусмотрена возможность повторного использования одной и той же частоты соседними базовыми станциями при надлежащей ориентации секторов.

Для уплотнения передаваемых данных применяются две схемы линейного кодирования: 4-позиционная фазовая манипуляция (QPSK) и 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16-QAM). Их комбинированное использование (в пропорции 3:2) позволяет в каждом секторе достичь дуплексной передачи с максимальной скоростью 1,5 Мбит/с (или 7,5 Мбит/с на одну базовую станцию).

Впрочем, надо учесть, что приведенная выше полоса пропускания в действительности распределяется между несколькими активными абонентами. Основываясь на собственных результатах тестирования, для одиночных удаленных пользователей в качестве средней согласованной скорости передачи данных (Committed Bit Rate) Lucent Technologies указывает диапазон 4— 13 Кбит/с. В начале 2000 г. эта цифра выглядит настолько абсурдной, что возникает закономерный вопрос: стоит ли городить огород ради достижения подобных параметров? Как пояснили автору сотрудники московского представительства корпорации, приведенные цифры имеют смысл средних значений и вычислены в предположении постоянного подключения абонента к сети. Понятно, что пиковые величины будут больше, но, согласно спецификациям WIAS, в режиме постоянного подключения одна точка доступа способна обслужить не более 20 абонентов на сектор, так что каждому из них в среднем должно достаться по 1500/20 = 75, а никак не 4—13 кбит/с. Для представителей малого и среднего бизнеса цифры выглядят более обнадеживающими (64—256 кбит/с), но после их деления на десять (максимальное число PPP-сеансов на один модем) мы опять оказываемся в том же диапазоне. Остается лишь надеяться, что со временем Lucent перейдет на более совершенные алгоритмы линейного кодирования (например, на «чистый» 16-QAM, что сулит увеличение пропускной способности вдвое), а число активных пользователей в сетях WIAS никогда не будет приближаться к максимуму.

Разнообразные сервисы

Как сказано выше, система WIAS предназначена для построения сетей фиксированного радиодоступа. Тем не менее Lucent попыталась привнести в ее архитектуру несколько технологических элементов, обычно ассоциирующихся с сетями мобильной связи или традиционными корпоративными сетями.

Роуминг. Этот сервис, чье название слегка сбивает с толку, фактически позволяет пользователю работать в сети независимо от местонахождения. Обладая портативным компьютером с беспроводным модемом, абонент может войти в сеть не через свою обычную базовую станцию, а через ту, в зоне покрытия которой он оказался. Более того, эта новая станция может быть даже подключена к другому центру DSC: поскольку учетные записи и иная служебная информация хранятся в централизованной базе данных сети, для пользователя все процессы, обеспечивающие возможность входа в сеть через новую точку доступа, окажутся прозрачными.

Преимущества описываемой услуги становятся еще очевиднее, если на достаточно протяженной территории действует несколько независимых операторов городских беспроводных сетей, заключивших соглашения о взаимном роуминге абонентов и проложивших магистральные каналы между своими центрами коммутации данных. В этом случае, оказавшись в зоне действия сети «чужого» оператора, абонент сможет воспользоваться услугами доступа, не меняя конфигурацию своего коммуникационного ПО, — точно так же, как это имеет место в сетях сотовой связи.

VoIP. На сетевом уровне модели OSI беспроводные сети WIAS поддерживают технологию IP-коммутации, что позволяет использовать в них любые приложения, ориентированные на использование протокола IP. Это обстоятельство дает возможность реализовать еще одну услугу — передачу голосового трафика поверх IP. Правда, пока уровень поддержки технологии VoIP нельзя признать удовлетворительным, поскольку на сегодняшний день в архитектуре WIAS отсутствуют механизмы приоритизации трафика и контроля за разными уровнями качества сервиса (QoS). Судя по всему, отмеченный пробел будет ликвидирован уже в 2000 г.

Виртуальные частные сети. На рис. 2 показан не только путь доступа к серверу Internet-провайдера, но и канал, обеспечивающий возможность дистанционной работы в корпоративной сети. При этом для защиты передаваемого трафика может использоваться технология виртуальных частных сетей (VPN) с туннелированием по протоколу Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP). Кроме того, поддерживаются такие средства информационной безопасности, как брандмауэры, протокол идентификации CHAP и шифрование служебных данных эфирного интерфейса.

Управление

Как следует из рис. 2, коммутационный центр обеспечивает связь сети WIAS с внешним миром. Его второе назначение — комплексное управление функционированием беспроводной сети и работой пользователей, а также учет ресурсов. Для реализации административных задач подходят популярные платформы сетевого администрирования, например OpenView компании Hewlett-Packard, и управляющие приложения, поддерживющие протокол SNMP.

Администрирование беспроводной сети охватывает стандартные области, включая мониторинг трафика и сетевых сервисов, управление производительностью и отказоустойчивостью, анализ событий, планирование расширения сети. Функции администрирования распространяются на отдельные сетевые компоненты — точки доступа и контроллеры в составе базовых станций и даже на беспроводные модемы.

Поддержка сервиса RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) обеспечивает идентификацию пользователей сети и их авторизацию для доступа к определенным услугам. Результаты контроля за использованием ресурсов — продолжительность сеансов связи, объемы переданного и принятого трафика, параметры QoS, обращение к услугам VPN и пр. — затем передаются биллинговой системе.

Стоимостные аспекты

Проблема начальных инвестиций в развертывание сети и их быстрейшей окупаемости имеет первостепенное значение в операторском бизнесе. Представляя свою новую разработку, сотрудники Lucent предлагают множество сценариев ее внедрения, различающихся прежде всего по объемам абонентской базы. Не пускаясь в детальное описание возникающих здесь экономических схем, приведу лишь несколько цифр.

Достаточно типичная, по мнению Lucent, конфигурация предполагает, что каждый беспроводной модем в среднем обслуживает 4,1 компьютера, при этом абонентами сети являются как одиночные пользователи, так и небольшие фирмы. Для сети из 29 тыс. абонентов (7082 беспроводных модема и 49 базовых станций, которые связаны с тремя коммутационными центрами и образуют 25 сот), инвестиции в пересчете на один ПК составят 725 долл. По мере роста сети (до 60 тыс. абонентов, что потребует установить дополнительно 15 базовых станций и около 7,5 тыс. модемов) этот показатель снизится до 566 долл. Наконец, расширение сети еще в два раза (120 тыс. абонентов, обслуживаемых 29,3 тыс. модемов, 74 базовыми станциями и теперь уже четырьмя центрами DSC) позволит довести средний уровень инвестиций до 463 долл. на одного абонента. Примечательно, однако, что для сетей подобного масштаба этот показатель не удается опустить ниже 300 долл., даже доведя среднее число компьютеров на один модем до девяти!

Распределение затрат между отдельными структурными компонентами сети выглядит так: беспроводные модемы — 55%, программное обеспечение базовых станций — 22%, аппаратура базовых станций — 10%, центры коммутации данных (включая ПО) — 8%, другие статьи расходов— 5%.

Основной вывод, который можно сделать на основании приведенных ценовых показателей, заключается в том, что при развертывании крупной беспроводной сети городского масштаба начальные затраты оператора оказываются сопоставимыми с инвестициями в другие современные системы абонентского доступа, например на базе технологии ADSL. Вот только средние скорости передачи, обеспечиваемые сетями WIAS, не позволяют отнести их к действительно широкополосным.

Перспективы

Согласно сведениям, предоставленным Генри Маком, менеджером компании Lucent по развитию бизнеса беспроводных сетей доступа в регионе EMEA, дальнейшее совершенствование системы WIAS пойдет по нескольким направлениям.

Если говорить о процедурах передачи данных, то помимо упомянутого выше удвоения пропускной способности пользователи уже в сентябре этого года увидят в составе WIAS средства поддержки разных уровней QoS в соответствии со стандартом H.323, что откроет путь к более широкому применению приложений VoIP. (В настоящее время эти функции тестируются в лабораторных условиях.) Ближе к концу года будет реализован полный набор IP-услуг и, в частности, функции передачи IP-трафика поверх PPP. Кроме того, в планах Lucent — поддержка протоколов туннелирования трафика в виртуальных частных сетях (PPTP, IPSec), альтернативных L2TP, и технологии асинхронной передачи на магистральных линиях, реализация дуплексного режима для беспроводных модемов (пока они поддерживают только полудуплексную передачу данных).

Постепенно будет возрастать и максимально допустимая емкость сети. В следующем году планируется удвоить (с 20 до 40) число активных абонентов, подключаемых к точке доступа. В результате их плотность в пересчете на одну базовую станцию достигнет 200 абонентов; в 2002 г. этот показатель возрастет еще в полтора раза.

Что касается системных функций, то в последующих версиях предполагается расширить ассортимент инструментов администрирования, в частности усовершенствовать средства управления трафиком, достичь тесной интеграции биллинговой системы и приложений обслуживания пользователей с другими управляющими программными модулями, повысить степень отказоустойчивости.


* Любопытно, кстати, что Lucent выпускает оборудование для беспроводных сетей с максимальной скоростью передачи 11 Мбит/с; последний продукт такого рода в рамках семейства WaveACCESS был представлен в начале января.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями