Основной темой девятой конференции БЕСЕДА стала технология WiMAX

Ежегодные конференции по беспроводным сетям передачи данных, организуемые одноименной рабочей группой Ассоциации документальной электросвязи (АДЭ) и компанией CompTek, давно снискали репутацию ключевого мероприятия данного рыночного сегмента, которое собирает наиболее представительную аудиторию профессионалов. Обычно на БЕСЕДах обсуждается довольно широкий спектр вопросов: современные беспроводные технологии и стандарты, продукты и решения, разные типы беспроводных сетей, реализованные проекты и т. д. Но на сей раз все было иначе. За отдельными исключениями, организаторы конференции сконцентрировались на анализе технологии WiMAX и ее возможного влияния на отечественный рынок сетей широкополосного беспроводного доступа (ШБД).

Причина такой тематической «ограниченности» проста: телекоммуникационная индустрия невиданными темпами движется к принятию стандарта 802.16d. Его с нетерпением ожидают производители и операторы, не сегодня-завтра на рынке появятся первые соответствующие коммерческие продукты, а в итоге за какие-то два-три года мир беспроводных сетей доступа может измениться до неузнаваемости.

Взгляд назад

Смещение акцентов можно было заметить уже в анализе рыночных изменений, произошедших после предыдущей конференции. При подведении итогов минувшего года, который участники «БЕСЕД» исчисляют от лета до лета, Петр Кочегаров, генеральный директор компании InfiNet Wireless и руководитель рабочей группы «Беспроводные сети передачи данных» в составе АДЭ, ни словом не обмолвился о сетях WLAN и иных явлениях, не имеющих прямого отношения к услугам ШБД. Тем самым он дал понять: рынок оборудования и услуг беспроводного доступа настолько перспективен, что имеет смысл посвятить конференцию только ему.

НА НЫНЕШНЕЙ БЕСЕДе Петр Кочегаров ни словом не обмолвился о сетях WLAN, тем самым дав понять, что рынок оборудования и услуг ШБД настолько перспективен, что конференцию нужно посвятить только ему

Развитие этого сегмента подогревается несколькими обстоятельствами. Помимо растущего спроса со стороны пользователей к ним следует отнести увеличение полосы пропускания беспроводных сетей и доступности сервисов на их основе. Не последнюю роль играет расширение набора услуг, предоставляемых по сетям ШБД. Они уже не ограничиваются организацией доступа в Internet, а включают в себя построение виртуальных частных сетей (VPN) и передачу голосового трафика.

Кстати, «наполнение» беспроводных сетей голосом позволяет надеяться на то, что со временем в них появятся дополнительные возможности пакетной телефонии, которые сегодня предлагаются операторами сетей фиксированной связи в виде услуг Centrex. При этом речь идет о перенесении в беспроводную распределенную среду стандартных возможностей офисных АТС (поддержка единого плана нумерации, сокращенного набора номеров, переадресации вызовов, формирования пользовательских групп и т. д.), о создании в пределах одной беспроводной сети нескольких виртуальных АТС, «привязанных» к разным компаниям, об организации распределенных центров обработки вызовов, единых серверов факсимильных сообщений, услугах аудиоконференц-связи, построении систем оповещения, интерактивных систем речевого ответа (IVR) и о многом другом.

Как отмечалось на конференции, внедрение таких услуг позволит операторам убить сразу нескольких зайцев: увеличить показатель ARPU, привязать к себе абонентов за счет расширенного набора сервисов, привлечь новые категории пользователей, в том числе более крупных корпоративных клиентов, поднять свой имидж в глазах абонентов. Правда, как мы уже писали (см. Сети, 2004, № 4, с. 42), для реализации этого сценария вовсе не обязательно дожидаться окончательной стандартизации новой технологии, ведь поддержка голосового трафика уже реализована в некоторых продуктах, скажем, в тех же радиомаршрутизаторах Revolution производства InfiNet. Тем не менее появление стандарта WiMAX обещает упростить реализацию подобных услуг и сделать их действительно массовыми за счет удешевления оборудования и совместимости продуктов разных фирм.

По меркам мирового телекоммуникационного рынка доходы операторов от услуг ШБД пока довольно скромные. Если верить оценкам аналитических фирм, в прошлом году во всем мире они составили примерно 300 млн долл., а в текущем должны достичь 650 млн долл. Прогнозируется, что через три года эта цифра приблизится к 2,4 млрд долл., что соответствует среднегодовым темпам роста на уровне 68%.

Сегодня во всем мире в беспроводных сетях установлено 10 тыс. базовых станций и около 1,2 млн абонентских устройств; другими словами, каждая БС в среднем обслуживает 120 терминалов. В России, по словам Петра Кочегарова, пропорция выглядит иначе: от 30 до 50 клиентских устройств на одну станцию. Около 85% эксплуатируемых в мире устройств приходятся на операторские сети доступа и только 15% принадлежат корпорациям. Наиболее востребованным в мировом масштабе является частотный диапазон 3,5 ГГц (40% всех сетей), за ним следует диапазон 5,2—5,8 ГГц. В 40% сетей используется технология ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM). Если говорить только о сетях доступа, то свыше 40% мирового рынка приходится на регион EMEA (Европа, Ближний Восток и Африка) и еще около 25% — на страны Юго-Восточной Азии.

Оборудование ШБД выпускают полтора десятка компаний, среди которых как фирмы, хорошо известные в нашей стране (Alvarion, InfiNet, Motorola, Nokia, Proxim, Wi-LAN), так и производители, которые не спешат с выходом на российский рынок (Axxcelera, Navini, Solecktek, Vyyo). Счет поставщикам дополнительных сервисов идет на сотни.

Представление о размерах сетей ШБД за рубежом позволяют получить сведения о числе абонентов, привлеченных крупнейшими беспроводными Internet-провайдерами на территории США. Лидером этого рыночного сегмента за океаном является SpeedNet Services, действующая на территории шт. Небраска; в ее активе — 7 тыс. подписчиков на услуги доступа. Вторую строчку занимает оператор CommSpeed из Аризоны (около 4,6 тыс. абонентов), за ним следуют Prairie Inet (шт. Айова) и AMA TechTel Communications (шт. Техас), у которых примерно по 4 тыс. клиентов.

Достижения ведущих отечественных операторов беспроводных сетей доступа, к числу которых следует отнести компании ArtCommunications, Quantum, «Эском», «Деловая сеть-Уфа», «Модем» и «Унико», куда скромнее. Хотя не все из них раскрывают сведения о своей абонентской базе, известно, что ее размер даже в лучшем случае составляет несколько сотен клиентов. Среди новых крупных беспроводных проектов, реализованных в минувшем году, на конференции назывались построение региональной беспроводной сети в Бурятии и беспроводной инфраструктуры, охватившей несколько городов Кемеровской области. Оба проекта были выполнены в рамках ФЦП «Электронная Россия». Сети ШБД продолжали развиваться в Москве и Санкт-Петербурге. Примечательным явлением минувшего отчетного периода стало и проникновение в беспроводные сети пакетной телефонии.

Последние год-полтора ознаменовались стремительным ростом активности на отечественном рынке компаний Aperto, Motorola и Proxim. Выпускаемое ими оборудование начало эксплуатироваться в беспроводных сетях наряду с более традиционными для российских сетей ШБД устройствами производства Alvarion и InfiNet, а также продуктами, соответствующими стандартам группы 802.11. На конференции была обнародована информация о последних моделях беспроводного оборудования компаний InfiNet и Wi-LAN (см. врезки).

Беспроводной MAксимализм

Несмотря на многообещающие перспективы рынка услуг ШБД, сегодня его развитие в нашей стране наталкивается на ряд препятствий. Первое из них связано с чуть ли не запредельными ценами на клиентское оборудование. В настоящее время абонентские терминалы стоят более 1 тыс. долл., и эту планку удается снизить лишь в очень крупных проектах. Слабым утешением может являться лишь то, что аналогичная ситуация имеет место и в ряде других стран, например в Китае и Малайзии.

Вторая проблема — сложность установки оборудования. В отличие, скажем, от WLAN или применения ADSL-модемов, настраиваемых самим пользователем, подключение к сети ШБД требует выезда к заказчику бригады из двух человек, причем одним визитом дело, как правило, не ограничивается.

Третий барьер — дефицит частотного ресурса. Участки спектра, которые могут использоваться свободно, у нас в стране практически отсутствуют. Впрочем, даже если бы они и существовали, оператору сети ШБД от этого легче бы не стало.

Наконец, свою ложку дегтя вносит сложность процедур, регулирующих использование радиоспектра. Не секрет, что получение оператором новых частотных присвоений в нашей стране обычно занимает около года.

В сложившейся ситуации многие участники рынка воспринимают спецификации WiMAX как своеобразную палочку-выручалочку. Их жизненный цикл во многом аналогичен пути, который проделали стандарты семейства 802.11. И в том и в другом случае вначале существовало множество компаний, которые выпускали дорогие и несовместимые друг с другом устройства, а затем появились стандарты и индустриальные консорциумы, поставившие перед собой цель тестирования оборудования. В отношении сетей 802.11 это привело к значительному повышению уровня совместимости изделий разных фирм и радикальному снижению их стоимости. Достаточно сказать, что за последние десять лет стоимость беспроводных адаптеров упала примерно в 30 раз, а рынок оборудования Wi-Fi, напротив, вырос в десятки раз.

Хочется надеяться, что благодаря спецификациям WiMAX то же самое произойдет с рынком сетей ШБД. Консорциум WiMAX Forum существует третий год и в конце нынешнего года, возможно, приступит к сертификации первых образцов оборудования. Основная причина задержки — ожидание окончательного утверждения стандарта 802.16-2004, который рассматривается как наиболее перспективный в плане воздействия на формирование рынка.

Это воздействие обещает быть многогранным. Спецификации 802.16a и 802.16g, по сути, представляют собой толстенные тома технической документации, и надеяться, что производители будут следовать им до последней буквы, не приходится. Консорциум WiMAX Forum считает своей задачей поиск своеобразного общего знаменателя, т. е. выработку сильно редуцированного набора требований, который обеспечит базовую совместимость продуктов разных компаний как на уровне реализации технологий, так и с точки зрения доступных частот в разных странах мира. Предполагается, что такая совместимость предоставит операторам большую гибкость в выборе оборудования и одновременно упростит процедуру его установки. Наконец, принятие стандарта должно способствовать росту числа производителей, увеличению объемов выпуска и, в конечном счете, удешевлению клиентских устройств.

В отношении ценового уровня, на который предстоит выйти этому рыночному сегменту, называются разные значения. Представители корпорации Intel, которая сегодня играет роль локомотива рынка WiMAX, утверждают, что первоначально клиентские устройства для сетей WiMAX будут стоить около 500 долл., но впоследствии цены снизятся примерно до 300 долл. Средства же поддержки WiMAX, интегрируемые в ноутбуки, должны быть значительно дешевле.

Остается лишь один вопрос: когда все это произойдет? Беспрецедентная активность, которую развила в этом направлении Intel, уже приносит свои плоды (см., например, Сети, 2004, № 4, с. 21). В марте текущего года IEEE приняла окончательную, четвертую редакцию спецификации 802.16d — какие-либо коррективы в нее вноситься уже не будут. Ожидается, что ее формальное утверждение в качестве отраслевого стандарта 802.16-2004 может состояться в августе.

В таком случае уже до конца года на рынке должны появиться первые наборы микросхем для устройств WiMAX. Потенциальных кандидатов на роль поставщиков три — Intel, Fujitsu и Atheros. Но, судя по всему, львиная доля данного рыночного сегмента достанется Intel, которая, по имеющейся информации, может выпустить первые наборы микросхем уже в октябре. Вскоре после этого, в начале 2005 года, мы увидим первые коммерческие решения для беспроводной «последней мили», соответствующие новому стандарту. Возможно, тогда же получит практическое воплощение концепция System-On-Chip. На 2005 год запланировано утверждение стандарта 802.16e, который регламентирует, в частности, поддержку мобильных абонентов и реализацию механизмов QoS в сетях WiMAX. Согласно прогнозам Intel, в 2006 году средства поддержки WiMAX будут интегрированы в ноутбуки (рис. 2), а годом позднее — в карманные ПК.

Подлинный же расцвет сетей ШБД, основанных на стандартах группы 802.16, должен начаться в 2006 году. Судя по настроениям ведущих отечественных операторов беспроводных сетей, на сей раз Россия имеет шансы пойти в ногу с развитыми странами. Если, конечно, для новой технологии найдется место в радиоэфире.

В вечном поиске частот

Нехватка частотного ресурса — настоящий бич всех стран, где активно развивается рынок телекоммуникаций. Россия в этом смысле — не исключение.

С точки зрения спецификаций 802.16a/d и 802.16e для фиксированной беспроводной связи могут использоваться частоты не выше 11 ГГц, а для подвижной — до 6 ГГц. В России для сетей WiMAX могут быть выделены частотные диапазоны в районе 2,5; 3,5; 5,2; 5,4 и 5,8 ГГц, но на практике выбор оказывается крайне ограниченным.

На конференции обсуждались два подхода к обеспечению сетей WiMAX частотным ресурсом. Один из них сводится к поиску новых участков спектра, их освобождению от систем иного назначения и последующему использованию в сетях ШБД. Этот сценарий хорош в основном теоретически: болезненность процедуры вывода из конкретного частотного диапазона систем военного или гражданского назначения, а также то, что на практике она может занять не один год, ни для кого не составляют секрета. Не стоит недооценивать и сложность гармонизации национального и зарубежного радиочастотного спектра, отведенного под сети ШБД; наивно думать и о том, что зарубежные производители возьмутся выпускать оборудование специально для российского рынка.

Другой подход состоит в использовании участков спектра, уже выделенных под беспроводные сети, для развертывания сервисов нового типа. По словам Александра Стадинчука, заместителя генерального директора НПФ «Гейзер», этот вариант предпочтительнее еще и потому, что для беспроводных сетей в России отведены достаточно широкие полосы частот. По его оценкам, для одной сети беспроводного доступа вполне достаточно трех каналов шириной 20 МГц, так что при наличии на одной и той же территории трех конкурирующих операторов в сумме им потребуется 180 МГц. Соответствующий ресурс сегодня имеется в районе 5—6 ГГц (рис. 1).

Конкретные полосы частот выглядят так: 5150—5350 МГц (ширина 200 МГц), 5650—5725 и 5725—5850 МГц (в случае объединения последних смежных полос суммарная ширина также составит 200 МГц), 5925—6425 МГц (ширина 500 МГц). По мнению представителя компании «Флекс», построившего беспроводные сети доступа в городах Подмосковья, действительно перспективным является только последний из всех указанных диапазонов, а полосу 5,1—5,3 ГГц ждет та же судьба, что и участок спектра 2,4 ГГц: первоначальное его выделение операторам на лицензионной основе, а затем полное исчерпание и сильная зашумленность за счет повторного использования и действий радиопиратов.

Так или иначе места в эфире для развертывания сетей WiMAX в нашей стране вроде бы предостаточно. Неизвестно только, какое решение на сей счет примет ГКРЧ.

Другой вопрос, непосредственно примыкающий к проблеме радиоресурса, связан с выдачей операторам частотных присвоений. Согласно закону «О связи», выделение частотного ресурса отныне должно производиться только на конкурсной основе. Это требование представляется вполне логичным, если для сетей WiMAX будут изысканы и освобождены новые полосы частот. Однако если речь пойдет о модернизации беспроводных сетей без изменения частотных диапазонов, ситуация может стать абсурдной: операторы, уже получившие частотные присвоения и развернувшие беспроводные сети доступа на базе патентованных решений, при попытке перейти на индустриальный стандарт столкнутся с необходимостью участия в конкурсе, а то и вообще могут лишиться оплаченных ими частот.

С одной стороны, конкурсный принцип вроде бы открывает доступ в данный рыночный сегмент всем желающим. С другой он обесценивает ресурсы, уже вложенные операторами в создание распределенных беспроводных сетей. Операторам действующих сетей ШБД остается лишь уповать на то, что при совпадении частотных диапазонов процедура получения частотных присвоений для них будет упрощена.

А чтобы читатель не заблуждался относительно истинных перспектив развития сетей WiMAX в России, приведу слова Александра Стадинчука, прозвучавшие в ходе общей дискуссии: «Вопрос о выделении новых частот для сетей WiMAX ставить пока преждевременно». Комментарии, как говорится, излишни. Но будем надеяться, что медленно у нас только запрягают.


Эволюция Revolution

Компания InfiNet Wireless, выделившаяся из состава CompTek в марте текущего года и выпускающая одноименную серию радиомаршрутизаторов (которые российским пользователям более известны под названием Revolution), представила на конференции ряд функциональных расширений своей продукции. Как известно, в прошлом году появилась принципиально новая серия устройств Revolution 5000, которую руководители InfiNet уже тогда позиционировали в качестве флагманского продукта на ближайшие годы. В этом смысле развитие семейства Revolution 5000 носит эволюционный характер.

В минувшем году оно выразилось, в частности, в появлении в составе 5000-й серии двухмодульных устройств, предназначенных для использования как в офисных, так и в уличных сетях, и изделий с интегрированной антенной. По просьбе ряда отечественных заказчиков разработана модель с расширенным рабочим температурным диапазоном (от -50?С до +60?С), и ее поставки начинаются уже летом. Абонентские устройства дополнены функцией звуковой индикации настройки антенн, что упрощает процедуру их инсталляции.

Еще одна новинка, уже доступная российским пользователям, — контроллер шлюза сигнализации InfiNet SGC (Signaling Gateway Controller), который способен выступать в роли IP-УАТС и обрабатывать до десяти вызовов в секунду. Новый контроллер поддерживает проксирование до 2 тыс. одновременных сеансов телефонной связи в пределах «собственной» сети и до 200 сеансов связи с внешними абонентами.

Другое устройство — высокоэффективный контроллер домена Unify Switch, поддерживающий четвертую версию протокола H.323, — позволяет реализовать функции офисной АТС на базе любого устройства серии Revolution 5000 (кроме RWR5000 MICRO). Имеющий ту же производительность, что и у InfiNet SGC, контроллер Unify Switch поддерживает до 1 тыс. одновременных сеансов связи в режиме проксирования и до 100 сеансов — в режиме полного проксирования.

Наконец, для радиомаршрутизаторов Revolution 5000 реализован программный механизм автоматического регулирования скорости передачи (autobitrate). Соответствующее ПО, устанавливаемое и на базовой станции, и на клиентских терминалах, обеспечивает передачу нисходящего трафика на максимально возможной для абонента скорости независимо от значения, которое было выбрано в процессе регистрации. Более того, скорость передачи повышается прозрачно для пользователя, а задействовавшаяся ранее процедура перерегистрации (разрыв соединения, тестирование связи с БС на новой скорости и повторное установление соединения) теперь не нужна. При ухудшении условий приема функция autobitrate обеспечивает снижение скорости передачи. Она выполняется независимо для разных абонентов и может служить, в частности, для формирования асимметричных соединений.

Несмотря на очевидные сильные стороны autobitrate, в реальной сетевой среде может возникнуть ряд «подводных камней». Как подчеркнул Александр Рапопорт, исполнительный директор InfiNet Wireless, они в первую очередь обусловлены использованием механизмов опроса клиентских устройств в беспроводных сетях стандарта 802.11. Совместно с выполнением функции autobitrate работа механизмов опроса приводит к тому, что все клиенты такой сети начинают работать со скоростью самого медленного абонента. По этой причине при одновременной работе нескольких терминалов скорость передачи каждого из них необходимо ограничить снизу.

Попытка значительно увеличить пропускную способность также оказывается бесперспективной: при скоростях выше 18 Мбит/c процесс передачи оказывается недостаточно помехозащищенным. А это означает рост числа повторно отправляемых пакетов и, как следствие, падение реальной пропускной способности. Другими словами, ограничение на скорость передачи должно быть наложено и сверху. По словам Александра Рапопорта, обеспечивать абонентам скорость выше 24 Мбит/с не имеет смысла.

Задача радикального повышения этого показателя пока далека от разрешения. По мнению исполнительного директора InfiNet, появившиеся около двух лет назад заявления отдельных производителей о двукратном увеличении максимальной скорости передачи относительно предусмотренной стандартом 802.11a (54 Мбит/с) являются лишь маркетинговым трюком. Технологии Turbo mode, 100 Mbps Accelerator и иже с ними в лучшем случае позволяют поднять тактовую скорость; реальная производительность сети возрастает максимум на 15%.

Более перспективна технология, закрепленная в спецификации IEEE 802.11n и предполагающая определенный компромисс между уровнем помехозащищенности сети и шириной используемого спектра. Ее применение на практике обещает увеличить скорость передачи данных по крайней мере до 100 Мбит/c. Меньший выигрыш в производительности дает увеличение длины (дефрагментация) пакетов с сегодняшних 1,5 до 3 Кбайт. Этот подход уже взят на вооружение фирмой InfiNet, которая разрабатывает специальный механизм защиты от помех, способствующих повышению доли потерянных пакетов после увеличения их длины.


Libra дарует свободу

Пока стандарт IEEE 802.16-2004 еще ждет окончательного утверждения, некоторые производители выпустили продукты, соответствующие предыдущей спецификации 802.16a. В их числе — семейство Libra 5800, разработанное фирмой Wi-LAN и впервые представленное ровно год назад на вашингтонской выставке WCA 2003. Если на восьмой БЕСЕДе об этих устройствах можно было получить только самую предварительную информацию (см. Сети, 2003, № 14), то в этом году серия Libra 5800 предстала во всей своей красе.

Устройства Libra 5800 работают в частотном диапазоне 5725—5850 МГц и предназначены для организации соединений «точка — точка» и «точка — много точек». Сама компания ориентирует их на применение в операторских сетях, но в России, по словам Станислава Рыбалко, руководителя направления беспроводных технологий компании CompTek, они применяются для объединения сегментов корпоративных ЛС.

Разработчики серии Libra 5800 сделали ставку на технологию OFDM с 256 поднесущими — в полном соответствии с требованиями стандартов IEEE 802.16a и ETSI HiperMAN. В то же время ширина рабочей полосы частот выбрана равной 10 МГц, т. е. вдвое меньше, чем в спецификациях 802.16. Отступление от требований стандарта позволило повысить эффективность использования спектра: поскольку ширина защищенного частотного интервала равна 12,5 МГц, в 125-мегагерцовой полосе можно сформировать десять неперекрывающихся радиоканалов. Устройства серии Libra 5800 поддерживают режим динамического поллинга, выделение пользователям фиксированной пропускной способности, формирование виртуальных локальных сетей (в соответствии со стандартом 802.1q).

Безусловным достоинством описываемого оборудования является возможность работы вне зоны прямой видимости, что позволяет существенно сократить число БС для достижения требуемого покрытия. При этом сеть уверенно работает в ближней зоне (3—5 км от базовой станции).

Производитель задействовал разные механизмы защиты сети от несанкционированного доступа и перехвата информации. Использование патентованной технологии W-OFDM на физическом уровне и возможность изменять рабочую частоту существенно затрудняют взлом сети. Применение нестандартных схем кодирования имеет и другое следствие: максимальные тактовая и эффективная скорости передачи отличаются незначительно. Согласно результатам испытаний, представленных на конференции компанией Diamond Communications, эти скорости составляют 32 и 24 Мбит/с соответственно для модуляции QAM16, 8 и 6 Мбит/c — для модуляции BPSK. Дальность связи для соединения «точка — точка» и 37-дБ антенн достигает 66 км (BPSK) и 48 км (QAM16). В режиме «точка — много точек» в случае установки 16-дБ антенн и обычных клиентских устройств — 17 км (BPSK) и 8 км (QAM16).

Отметим еще высокую масштабируемость и сетевую емкость данного решения. Максимальное число клиентских устройств, подключаемых к одной точке доступа, ограничивается программно и составляет 2000 терминалов.

В июне 2004 года Wi-LAN объявила о значительном снижении цен на свою продукцию. Теперь точки доступа серии Libra 5800 предлагаются заказчикам за 11,5 тыс. долл., клиентские устройства — 8 за 1,5 тыс. долл., оборудование для организации каналов «точка — точка» — примерно за 4 тыс. долл. По мнению представителей CompTek, новые цены позволят изделиям Libra 5800 успешно конкурировать с продукцией Cisco Systems.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями