Wi-Fi...что дальше?

Рассмотренные ранее стандарты семейства IEEE 802.11 иллюстрируют не совсем полную картину в сфере беспроводных сетей. Наивно было бы предположить, что новые технологии исчерпываются перенесением принципов беспроводной офисной сети в публичные точки доступа для людей с ноутбуками и КПК. На самом деле, возможности открываются намного более широкие и интересные. Проиллюстрировать их можно, рассмотрев стандарты IEEE 802.15 и IEEE 802.16.

Итак, кроме стандарта для локальных беспроводных сетей (WLAN) IEEE 802.11, существует еще два семейства стандартов для беспроводных сетей:

• IEEE 802.15 — Wireless Personal Area Network (WPAN);
• IEEE 802.16 — Broadband Wireless Access (BWA).

Стандарт IEEE 802.15 предназначен для домашних беспроводных сетейБеспроводная персональная сеть (WPAN) — это сеть с малым (не более 15 м) радиусом действия. Технологии этого класса описывают коммуникации бытовых приборов, таких как компьютер, принтер, сканер, ТВ, DVD-плеер, музыкальный центр и система безопасности в масштабах дома или квартиры. Практически все устройства с малым радиусом действия работают в нелицензируемом диапазоне ISM (Industrial, Scientific and Medical) — 900 МГц или 2,4 ГГц. Уже это обусловило тот факт, что для WPAN необходимо целое семейство стандартов IEEE 802.15. Рассмотрим их чуть более подробно.

802.15.1 Этот стандарт базируется на спецификации Bluetooth v. 1.1 и определяет уровни управления доступом.

802.15.2 Определяет схемы взаимодействия устройств 802.11 и 802.15.

802.15.3 Разрабатывается, как высокоскоростной стандарт для сетей масштаба WPAN и предназначен для высокотехнологичных бытовых устройств. Этот стандарт позволяет достичь скоростей передачи до 50Мбит/с за счет использования полосы 2,4 ГГц и квадратурной манипуляции фазовым сдвигом со смещением (Offset Quadrature Phase Shift Keying).

802.15.4 Предназначен для низкоскоростных WPAN, обслуживающих устройства домашней автоматики и другие несложные устройства. Скорость передачи в этом стандарте составлят не более 250 кбит/с. Используется 16 каналов в диапазоне 2,4 ГГц, 10 каналов в диапазоне 915 МГц и один канал в полосе 868 МГц.

HomeRF, также называемый Shared Wireless Access Protocol (SWAP), увязывает в единое целое все беспроводные каналы WPAN в полосе 2,4 ГГц. Он разработан на базе стандартов: DECT и IEEE 802.11.

ZigBee. Это еще один стандарт для домашней беспроводной сети с увеличенным (до 75 м) радиусом действия.

Такое разнообразие стандартов объясняется желанием предоставить пользователю систему наиболее подходящую ему по критерию цена-качество. При этом качество определяется тремя параметрами: быстродействие, энергопотребление, радиус действия.

Однако, домашняя беспроводная сеть не является чем-то революционным. Скорее это следующий шаг после универсального инфракрасного пульта дистанционного управления. О сетях BWA такого сказать нельзя. Они дают потребителям новые возможности и открывают огромные перспективы.

Стандарт IEEE 802.16 для беспроводных сетей масштаба городаЕсли сети WLAN стандарта 802.11 называют Wi-Fi, то для сетей WMAN стандарта 802.16 используют название WiMAX. Стандарт IEEE 802.16 представляет собой рассчитанную на внедрение в городских беспроводных сетях технологию, которая обеспечивает беспроводное подключение к Интернету через публичные точки доступа стандарта 802.11 и служит своего рода беспроводным «расширением» кабельных линий и линий DSL на «последней миле» инфраструктуры беспроводного широкополосного доступа. Стандарт 802.16 был утвержден в декабре 2001 года. Изначально он предназначался для организации работы беспроводных сетей на больших городских территориях, поэтому получил название IEEE WirelessMAN (Metropolitan Area Network). Стандарт предполагает развертывать каналы передачи данных с высокой пропускной способностью с использованием передатчиков, устанавливаемых на мачтах сетей сотовой связи и высотных зданиях. Принимающее и передающее оборудование, работающее по этому стандарту, может находиться только в зоне прямой видимости. В своей начальной спецификации 802.16 предусматривал использование частотного диапазона 10-66 ГГц. Но (так же как и в стандарте 802.11) за время разработки начальная версия успела устареть и практическое применение нашло целое семейство версий стандарта:

802.16а Спецификация принята в январе 2003 года. Главным отличием 802.16a от основной версии 802.16 является полоса частот передачи 2-11 ГГц. Радиус действия — до 50 км. Скорость передачи — до 75 Мбит/с.

802.16c Спецификация детализирует профили для диапазона 10–66 ГГц.

802.16d В данной спецификации уточненяются профили взаимодействия для диапазона 2-11 ГГц.

802.16e Спецификация нормирует физический и МАС уровни для комбинированных фиксированных и мобильных операций в лицензируемых диапазонах, что позволяет упростить роуминг.

WiMAX Forum — некоммерческая организация, объединяющая ведущих производителей телекоммуникационного оборудования стандарта 802.16Из сказанного ясно, что основной причиной появления семейства стандартов являются требования совместимости и сертификации устройств. Для этой цели создаются специальные институты. В случае семейства стандартов 802.11 такую роль играет Wi-Fi Alliance. Для группы стандартов 802.16 это Worldwide Interoperability for Microwave Access Forum, сокращенно WiMAX Forum. Это некоммерческая организация, объединяющая ведущих производителей телекоммуникационного оборудования с целью устранить проблемы совместимости, с которыми уже столкнулись операторы при развертывании сетей 802.11. На сегодняшний день в ней около 30 компаний. Поэтому часто по аналогии торговой марке Wi-Fi, для сетей WMAN 802.16 используют название WiMAX. В этом месте необходимо уточнить, что связь через 802.16 может реализоваться и через совместимое оборудование, например через станции доступа 802.11.

Являющийся общепринятым на сегодняшний день, стандарт 802.16a использует для управления механизм множественного доступа с разделением по времени (Time Division Multiple Access — TDMA). Этот принцип позволяет базовым станциям осуществлять динамическое распределение емкости канала среди абонентов, что позволяет избежать искажений и задержек при передаче потокового аудио и видео. Кроме этого в стандарте используются поддержка адаптивного механизма модуляции, шифрование по алгоритму Triple DES и автоматическое управление мощностью излучения.

На физическом уровне используются три новых спецификации: физический уровень с одной несущей (Single Carrier PHY); уровень со множеством несущих и мультиплексированием с разделением по ортогональным частотам и 256-точечным дискретным быстрым преобразованием Фурье (256 point FFT OFDM PHY); уровень с 2048-точечным БПП (2048 point FFT OFDM PHY). На первом этапе WiMAX Forum определил, что тестирование взаимодействия и сертификация будут проводиться только для уровня 256 point FFT OFDM PHY, который является общим для 802.16a и спецификации ETSI HiperMAN.

Официальный релиз корпорации Intel так описывает преимущества нового стандарта:

для поставщиков услуг

• Решение операторского класса: данный стандарт предоставляет широкие возможности для масштабирования, необходимого для обеспечения поддержки сотен тысяч пользователей силами одной базовой станции, и позволяет дифференцировать уровни предоставляемых услуг. Один сектор одной базовой станции способен обеспечить скорость передачи данных, достаточную для одновременного обслуживания более 60 предприятий, подключенных по каналам типа T1, и сотни жилых домов, подключенных по каналам типа DSL. Типовая базовая станция имеет до 6 секторов.
• Малый инвестиционный риск: этот стандарт несет в себе для поставщиков услуг меньший риск неокупаемости инвестиций по сравнению с уникальными решениями по организации широкополосного доступа, проектируемыми на заказ. Совместимость оборудования, способного работать в этом стандарте, позволяет оператору сократить затраты на конечное клиентское оборудование и одновременно использовать оборудование разных производителей. Обслуживание клиентов и управление этим обслуживанием можно осуществлять удаленно, что позволяет сократить текущие расходы.
• Качество обслуживания: управление доступом к среде стандарта 802.16 рассчитано на поддержку передачи голоса и видео.

для конечных пользователей

• Широкая зона покрытия: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны, а это значит, что большее количество конечных пользователей сможет получать высокоскоростной беспроводной доступ в Интернет.
• Высокая скорость передачи данных: корпоративные пользователи могут получить сервис типа T1 по конкурентоспособным тарифам с ежемесячной оплатой без необходимости ожидания в течение нескольких месяцев, необходимых для организации канала. Домашние пользователи, не имеющие возможности подключиться к широкополосным кабельным линиям или линиям DSL, могут воспользоваться эквивалентными беспроводными услугами по конкурентоспособным тарифам.
• Менее дорогой широкополосный доступ в Интернет за счет использования альтернативного решения на этапе «последней мили» на рынке широкополосного беспроводного доступа, на котором в настоящее время доминирующее положение занимает доступ по проводным, кабельным линиям и линиям DSL.

По мнению исследовательской компании Intex Management Service (IMS), объемы продаж оборудования в стандарте 802.16 вырастут с 300 млн. долларов в 2003 году до 2,8 млрд. долларов в 2008. Как заявил один из руководителей корпорации Intel, исполнительный вице-президент, генеральный менеджер подразделения Intel Communications Group Шон Мэлоуни (Sean Maloney): «Технологии широкополосного беспроводного доступа помогут приобщить к Интернету еще пять миллиардов пользователей».

Как бы то ни было, проблема «последней мили» в России, в силу экономических и географических особенностей, стоит весьма остро. Требуемые для широкополосного доступа в Интернет, кабельные каналы для конечных потребителей являются слишком дорогими. Поэтому внедрение WiMAX является одним из реальных путей для получения качественного Интернета массовым пользователям.

Ссылки по теме

• Что день грядущий нам готовит?
• Алфавит от Wi-Fi
• FreeWiFi.ru