WiMAX: беспроводная магистраль в будущее

Вначале был кабель. Нет, не так. В начале, конечно же, было слово, а затем дело, в результате чего появились компьютеры и другая электроника – от суперкластеров до мобильников. Затем появилась необходимость взаимодействия между всей этой электроникой. Так возник этот самый кабель, то есть, первые проводные интерфейсы. Затем, по мере развития технологий, и беспроводные. Оставляя за рамками этой заметки длительное и местами героическое прошлое проводных сетей, перейдем к самому интересному – ситуации нынешней и ближайшим беспроводным перспективам.

Первыми робкими шагами по созданию беспроводных сетей стали возникновения отдельных точек доступа Wi-Fi с подключением к мощным магистральным "проводным" сетям, например, к оптоволоконным. В дальнейшем появился новый класс провайдеров, развернувших множественные коммерческие сети, в результате чего всего лишь за несколько лет сети Wi-Fi выросли в серьезные инфраструктуры - корпоративные и публичные. К настоящему моменту многие отели, аэропорты и вокзалы мира обладают покрытием Wi-Fi сетями, а в некоторых странах таким образом обеспечивается покрытие целых микрорайонов.

Безусловно, внедрение беспроводных сетей Wi-Fi сетей стало революционным решением "связи последней мили". Однако изначально имевшиеся в стандарте ограничения по скорости обмена данными, радиусу действия, количеству каналов и дороговизне инфраструктуры пока не позволили стать сетям Wi-Fi тотальной угрозой сотовым сетям с одной стороны и проводным сетям с другой. Даже несмотря на значительные преимущества и введение новых, более современных версий стандарта "природные ограничения" Wi-Fi будут сняты только с помощью новых магистральных стандартов обмена данными. Вроде WiMAX.

Определение WiMAX

WiMAX - Worldwide Interoperability for Microwave Access, стандартизированная институтом IEEE технология широкополосной беспроводной связи, дополняющая линии DSL и кабельные технологии в качестве альтернативного решения проблемы "последней мили" на больших расстояниях. Технологию WiMAX можно использовать для реализации широкополосных соединений "последней мили", развертывания точек беспроводного доступа, организации высокоскоростной связи между филиалами компаний и решения других подобных задач.

Эволюция WiMAX

Предварительная версия технологии WiMAX обеспечивала функциональность с помощью оборудования, которое не было подвергнуто стандартизированному тестированию на предмет совместимости с технологией WiMAX. Целый ряд провайдеров услуг до сих пор используют такие предварительные аппаратные решения для реализации пилотных проектов WiMAX во многих уголках мира. Как только тестирование совместимости этих систем с технологией WiMAX будет выполнено, их, скорее всего, можно будет модернизировать программным образом в соответствии с требованиями окончательного стандарта WiMAX.

В идеале беспроводная технология WiMAX, основанная на отраслевых стандартах, разработана для организации недорогой скоростной связи для жилищ, предприятий и мобильных беспроводных сетей в городах и сельской местности. Обратите внимание на определение, в нем заранее "предусмотрено местечко" для взаимодействия магистрального WiMAX с "локальным" Wi-Fi.

Перспективы развития WiMAX на ближайшие годы

Нынешний WiMAX в версии IEEE 802.16-2004 – стандарт беспроводной связи, который обеспечивает широкополосную связь на площади радиусом более 30 км с пропускной способностью, сравнимой с кабельными соединениями - до 10 Мбит/c и более. Технология WiMAX позволяет работать в любых условиях, в том числе, в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и скорость передачи данных.

Оборудование сетей WiMAX функционирует в нескольких частотных каналах шириной 10 МГц в пределах диапазона 2 ГГц - 11 ГГц. Разумеется, специфическое распределение частотных диапазонов разных стран диктует необходимость возможности работы WiMAX в разных участках. Столь широкий разброс диапазонов выбран для учета специфики большинства стран мира. Так, в Северной Америке для WiMAX используются участки в диапазонах 2,5 и 5 ГГц, в Центральной и Южной Америке - 2,5, 3,5 и 5 ГГц, на Ближнем Востоке, в Африке, Западной и Восточной Европе - 3,5 и 5 ГГц, в Азиатско-Тихоокеанском регионе - 2,3, 3,5 и 5 ГГц.

По своей сути WiMAX представляет технологию, позволяющую обеспечить доступ в интернет со скоростью сетей класса T1, с производительностью и покрытием, гораздо большим, нежели у современных сетей Wi-Fi. В свою очередь, продолжением "магистральных веток" WiMAX как раз и становятся локальные сети Wi-Fi, различные типы бизнес- и бытовых кабельных/DSL сетей конечных пользователей.

Обеспечивая коммуникации в радиусе 10 километров и более, точки WiMAX создают покрытие на значительных площадях, предоставляя провайдерам услуг достаточно гибкие условия для обеспечения этой самой пресловутой "связи последней мили".

В целом базовые характеристики стандарта 802.16 предусматривают дальность действия до 50 километров, покрытие с возможностью работы вне прямой зоны видимости, в перспективе – пиковую скорость обмена данными до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции при том, что типовая базовая станция будет иметь до 6 секторов покрытия.

Внедрение WiMAX нынче подразделено на три основных фазы. Нынешняя первая фаза внедрения подразумевает внедрение и широкое распространение технологии WiMAX стандарта IEEE 802.16-2004, заменившего собой ранние версии IEEE 802.16a и 802.16d, при котором используются внешние антенны по типу "сотовой тарелочки", фактически нацеленные на потребителей в фиксированных направлениях.

Вторая фаза подразумевает использование внутренних антенн, упрощенное и более гибкое использование технологии WiMAX для обеспечения доступа.

Третья фаза обещает широкое внедрение спецификаций IEEE 802.16e, ратификация которых ожидается в начале 2006 года, а появление первых сетей - в 2007 году. Это означает возможность работы решений с пометкой WiMAX-Certified даже в составе портативных устройств, перемещающихся по определенной "зоне покрытия" сети, по образу и подобию современных сотовых и Wi-Fi сетей.

Разработка столь сложных стандартов подразумевает сосуществование с другими беспроводными стандартами, включая сотовые сети, разработку новых поколений "умных" антенн, применение новых видов модуляции вроде OFDMA, новых типов сервисов вроде QoS, защиту данных и множество других параметров. В этом обзорном материале по WiMAX изложение подробностей о всех тонкостях новых стандартов не предусмотрено, но на самом деле это длительный и кропотливый процесс.

Что касается возможностей стандарта WiMAX первого поколения - IEEE 802.16-2004, в идеале каждой базовой станцией обеспечивается доступ на площади радиусом до 50 км при скорости обмена данными до 35 Мбит/с. На практике ширина и соответствующая производительность канала "нарезается" конечному пользователю провайдером услуг. Кстати упомянуть, архитектура сетей WiMAX, в идеале напоминающая соты (только с более крупной "ячейкой"), подразумевает размещение антенно-фидерных устройств на высоких зданиях, сооружениях и мачтах. Неудивительно, что развертыванием сетей WiMAX в первую очередь заинтересовались провайдеры сотовой связи: как бы ни была сильна конкуренция между WiMAX и сетями 3G/4G, установить и обслуживать несколько типов оборудования на одной мачте дешевле, нежели на нескольких. А уж потребитель сам определится с предпочтениями выбора той или иной сети.

Нынче максимальное внимание внедрению сетей WiMAX уделяется в странах с большими территориями и удаленностью от крупных городов, с большим процентом сельского населения. Даже таким развитым странам как Швеция выгодно внедрять WiMAX в качестве альтернативы проводным магистральным коммуникациям, сетям GSM/EDGE и 3G. Что уж говорить о развивающихся странах вроде Китая, Индии и России, где при любом раскладе приходится начинать с нуля