В ОБЛАСТИ уличного радиодоступа наметилась устойчивая тенденция отказа от диапазона 2,4 ГГц в пользу более высоких полос частот — 3,5 и 5 ГГц. И если по отношению к локальным беспроводным сетям (WLAN) в России еще остается место для первоначального диапазона, то городские сети (MAN) вынуждены перестраиваться на новые частотные ресурсы, еще не «испорченные» радиопиратами. В диапазоне 5 ГГц деятельность последних сильно осложнена, поскольку для организации радиоканала недостаточно вывести на улицу антенну от офисной точки доступа: высокочастотная технология имеет ограничения как на длину соединительного кабеля, так и на максимальное расстояние между передатчиком и приемником.

Попытаемся разобраться, чем отличается офисное и уличное оборудование для беспроводной передачи данных. В офисе радиодоступ является альтернативой применения локальной сети, поэтому производители пытаются увеличить пропускную способность радиоканалов с помощью все более сложных методов кодирования, не особенно заботясь о максимальном дальнодействии своих устройств. В офисах, как правило, по радио передается только трафик данных, а качеству предоставляемых услуг и поддержке разных протоколов внимание не уделяется.

НОВЫЙ РАДИОМАРШРУТИЗАТОР Revolution 5000 от компании CompTek позволяет добиться скорости 27 Мбит/с на расстоянии до 18 км

Для операторов, которые предоставляют посредством сети радиодоступа услуги передачи данных и подключения к Internet, важны совсем другие характеристики — эффективность использования частотного ресурса, безопасность, гарантированное качество сервиса в сложных помеховых условиях, максимальный радиус действия передатчика и т. д. А поскольку требования к WLAN и беспроводным решениям MAN сильно различаются, то и пути развития этих технологий все больше расходятся.

В частности, первый стандарт на MAN-решения для диапазонов 3,5 и 5 ГГц был принят только в конце прошлого года. Он получил название IEEE 802.16a, и его спецификации сильно отличаются от принятого несколько лет назад IEEE 802.11a — стандарта на внутриофисное оборудование диапазона 5 ГГц. Аналогичный европейский стандарт, HiperMAN, только готовится к утверждению.

Вместе с тем появление первых стандартов на уличное радиооборудование не означает появления на рынке соответствующих продуктов. По оценкам экспертов, устройства IEEE 802.16a начнут предлагаться лишь к концу года.

Впрочем, для уличного применения в России стандарты не очень важны. Дело в том, что разрешение на использование радиоресурса на конкретной территории получает только один оператор, и он же, скорее всего, будет предлагать то или иное оборудование конечным потребителям. Для полноты картины отметим, что сейчас предпринимаются попытки полностью освободить часть спектра в диапазоне от 5 до 6,2 ГГц для работы устройств уличного радиодоступа.

Пока стандартов не существовало, производители радиооборудования передачи данных, предназначенного для наружного применения, строили свои продукты на базе собственных технологий. В них использовались различные способы модуляции сигнала, методы доступа к сети, протоколы взаимодействия базовых и клиентских устройств. Производители стремились реализовать как можно более эффективное решение — и с точки зрения «утилизации» частотного ресурса, и по ценовым характеристикам. Появлялись даже продукты, способные обрабатывать отраженный сигнал.

Основной характеристикой уличной радиотехнологии является метод модуляции цифровых данных. Современные способы модуляции делятся на две основные категории: по прямой последовательности (DSSS) и с ортогональным разделением по частотам (OFDM). Речь идет не о многочисленных методах модуляции отдельного радиоканала (BPSK, QPSK, QAM16 и QAM64), а о комплексной модуляции радиотракта, который можно разделить на несколько отдельных каналов. В частности, стандарт 802.16a определяет как модуляцию отдельных каналов, так и OFDM-модуляцию с несколькими сотнями несущих частот. Предусмотрена даже разновидность модуляции OFDM.A, при которой используются уже тысячи каналов. Это позволяет увеличить пропускную способность системы, но заметно увеличивает ее стоимость.

Метод модуляции по прямой последовательностью подразумевает, что каждый бит данных кодируется отдельным радиоканалом. Для качественной работы системы радиодоступа нужно обеспечить устойчивый прием сигналов всего спектра, поэтому в этом случае приходится использовать дополнительные коды с восстановлением информации.

В частности, продукт компании Wi-LAN Ultima 3 базируется на многокодовой широкополосной модуляции по методу прямой последовательности MC-DSSS. Его сигнал очень тяжело перехватить, не зная настройки сети. Устройство обеспечивают передачу данных со скоростью около 10 Мбит/с на расстояние до 75 км.

Метод прямой последовательности реализован в устройствах Canopy, выпускаемых компанией Motorola. Особенностью продукта является уникальный метод доступа к среде с разделением по времени (TDD/TDMA), что не характерно для систем радиодоступа, поскольку для их корректной работы нужно точно синхронизировать время. Для синхронизации устройств продукты Motorola обращаются к спутникам GPS. Кроме того, для модуляции отдельного канала выбран метод «высокоиндексного» BPSK, который позволяет снизить интерференцию между соседними базовыми станциями.

Такой подход позволил Motorola применять достаточно дешевые абонентские устройства при сохранении определенного уровня качества. Скорость передачи данных в системе Canopy также составляет порядка 10 Мбит/с, но максимальная дальность поменьше (до 30 км).

Более перспективным считается метод модуляции OFDM, который предполагает определенную избыточность при кодировании данных. Иными словами, он дает возможность работать только с частью выделенного спектра без потери принимаемых данных.

Так, в радиомаршрутизаторах семейства Revolution 5000 компании CompTek задействуется именно метод OFDM, «унаследованный» от радиокарты стандарта 802.11a. Однако разработчику пришлось полностью заменить программное обеспечение радиокарты, интегрировав в нее собственные протоколы взаимодействия базовых и абонентских устройств. Метод OFDM реализован в Revolution 5000 на 52 частотных каналах, но пока фирма использует не все возможности технологии (имеется в виду применение кодов с восстановлением данных при работе с отраженным сигналом). Тем не менее устройства Revolution 5000 позволяют добиться скорости 27 Мбит/с при дальности связи примерно 18 км.

Как стало известно, московский оператор Art Communication переводит на эту технологию свою городскую сеть радиодоступа. Работа должна завершиться к концу лета.

Устройства Revolution 5000 объединяют в себе две функциональные части — радиомодем и маршрутизатор. Тесная интеграция позволяет этим устройствам не только передавать данные по радио, но и контролировать среду передачи. В частности, в радиомаршрутизаторах реализован метод доступа к среде, аналогичный технологии коммутации по меткам, на основе которой создаются механизмы гарантированного качества обслуживания в пакетных сетях. Механизм объединения множества мелких IP-пакетов в один большой позволяет экономить пропускную способность канала за счет уменьшения накладных расходов, возникаемых при пересылке заголовков. В Revolution предусмотрена и возможность IP-роуминга, благодаря чему клиентский терминал способен автоматически выбирать базовую станцию с наилучшим уровнем сигнала без разрыва рабочей сессии.

Кроме того, устройства Revolution могут выполнять функции межсетевого экрана и сервера авторизации абонентов. Они поддерживают стандартные Internet-протоколы SNMP, telnet и HTTP, то есть, по сути, представляют собой классические маршрутизаторы.

Более совершенный метод модуляции использован в системах Libra, разработанных Wi-LAN. Он называется Wideband-OFDM и поддерживает 256 несущих частот. Такое количество каналов позволяет восстанавливать сильно искаженные сигналы, в том числе отраженные от стен зданий. В результате клиентское устройство допускается подключать к базовой станции практически в любом месте зоны покрытия сети.

Развертывание системы радиодоступа на основе Libra обеспечивает 98-процентное покрытие территории в радиусе примерно 10 км от базовой станции. Такие результаты были достигнуты китайским оператором China Comm, подключившим к четырем базовым станциям в городе Нанджинг около 120 абонентских устройств.

До недавнего времени устройства уличного радиодоступа были не особенно популярны на Западе, зато там активно развивались внутриофисные радиотехнологии. Однако в последнее время эти технологии находят применение в сетях операторов мобильной связи и используются для «склеивания» локальных сетей небольших зданий котеджного типа (в тех случаях, когда прокладывать кабельную сеть невыгодно). Для радиофицирования комплекса зданий требуются несколько десятков и даже сотен точек доступа, которые нужно подключить к единой транспортной сети. Ее роль могут с успехом играть уличные радиоканалы.

В России спрос на уличное радиооборудование сдерживается только существующим законодательством.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями