В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Алексей Шалагинов
Директор департамента операторских решений российского представительства Huawei Technologies
Развитие "хай-тека" последних десятилетий не раз являло миру взлет невесть откуда взявшихся игроков, которые низвергали, казалось бы, незыблемые технологические империи. Так было, например, в те легендарные времена, когда небольшой (тогда) фирме Microsoft удалось перехитрить "великую и ужасную" корпорацию IBM в области ПО для персональных компьютеров; когда Linux вытеснил Sun Microsystems и Silicon Graphics с рынка серверов Unix; когда Google неожиданно победил на уже давно поделенном рынке Интернет-поиска таких гигантов, как Yahoo, AOL и ту же Microsoft. С появлением технологии WiMAX нечто похожее может произойти на рынке платформ беспроводного доступа. Времена безраздельного господства сотовой связи 2G/3G, похоже, заканчиваются. Мнения о WiMAX часто полярные: от "это - технология будущего" до "это - бесперспективно, ненадежно и дорого". Но победит ли окончательно та или иная технология, или же они займут свои ниши - об этом сейчас ведутся довольно бурные дебаты.
Хотя к адептам WiMAX относятся такие известные имена, как Intel, Motorola, Samsung, Sprint, British Telecom, есть большая группа производителей и операторов, исповедующих "здоровый скептицизм", а также тех, кто открыто отрицает перспективы данной технологии, говоря, что это будет "выкидывание миллиардов неизвестно на что", а технологии 3G ничем ей не уступают и уже гораздо более распространены. К их числу весной прошлого года присоединилась даже компания Ericsson (которая в свое время стояла у истоков WiMAX), объявив о прекращении дальнейших разработок WiMAX и об ориентации на технологию LTE, разработки которой, по мнению экспертов, на 85% перекрываются исследованиями в области WiMAX. В данной статье предпринята попытка общего анализа этой беспроводной технологии, оценки ее достоинств и недостатков, обзора ее применений и перспектив развития.
Кратко о технологии
Существуют две основные разновидности WiMAX.
1. WiMAX для фиксированного доступа
Данную версию WiMAX можно рассматривать как аналог проводного доступа через xDSL или кабель Fast Ethernet. В этом случае также используется модем WiMAX, подключаемый к компьютеру через USB или PCMCIA. Фиксированная версия WiMAX определена в спецификации IEEE 802.16d для диапазона частот 10-66 ГГц и в IEEE 802.16с для диапазона частот 2-11 ГГц. При этом ширина канала может быть достаточно велика (типичное значение - 25-28 МГц), что позволяет достигать скоростей передачи до 120 Мбит/с.
Преимущество такой технологии доступа в том, что общая стоимость ее развертывания (базовые станции, радиоблоки, антенны, лицензии на частоты) в расчете на канал обходится намного дешевле, чем прокладка оптических или медных линий. Таким образом, фиксированный вариант WiMAX хорошо подходит при организации доступа в Интернет в удаленных и труднодоступных местах.
2. WiMAX для мобильного доступа
Версия определена в спецификации IEEE 802.16e или 802.16e-2005 и часто называется "WiMAX-e". Именно ее в настоящее время реализуют большинство производителей. WiMAX-e предусматривает хэндовер между базовыми станциями и поэтому хорошо подходит для доступа к Интернет в движении. Данный стандарт в настоящее время реализуется на сетях американских операторов Sprint и Clearwire. Кроме того, версия 802.16e также может обеспечить все функции фиксированного доступа 802.16d.
Стандарт 802.1 6e-2005 вобрал в себя все ранее выходившие версии и на данный момент предоставляет следующие режимы.
Существует еще стандарт IEEE под номером 802.16f. Он определяет те части стандартной базы данных информации управления MIB (management information base), которые используются в системе WiMAX. Стандарт 802.16g, в свою очередь, определяет процессы управления сетью.
Услуги WiMAX
Телефонные услуги по протоколу (WiMAX VoIP)
Системы WiMAX способны предоставлять телефонные услуги по сетям на основе протокола IP (voice over Internet protocol - VoIP). Эти IP-сети инициируют вызов, обрабатывают его сигнализацию, принимают и передают оцифрованные речевые сигналы с использованием протокола IP.
Системы WiMAX могут обеспечивать услуги цифровой телефонии на обычных телефонных аппаратах при помощи аналоговых телефонных адаптеров АТА (analog telephone adapters) или IP-телефонов.
Высокоскоростная передача данных
Высокоскоростной считается передача данных со скоростью более 1 Мбит/с для индивидуального пользователя и более 45 Мбит/с для локальной компьютерной сети. Провайдеры высокоскоростного подключения к Интернету по беспроводной сети могут быть названы Wireless Internet service provider (WISP).
Цифровое телевидение
Цифровое телевидение - это передача телевизионных сигналов в оцифрованном формате. Обычно это один из форматов MPEG, которые позволяют сжать обычный телевизионный сигнал без заметной потери качества с коэффициентом до 1:200. Если для передачи оцифрованного ТВ-сигнала используется Интернет-протокол, то такая услуга называется IP-телевидением (IPTV). Системы WiMAX могут обеспечивать услуги цифрового телевидения с использованием специальных абонентских устройств, называемых IP-set top-box (IP-STB). Они конвертируют цифровой ТВ-сигнал в сигнал для обычного телевизионного приемника.
Транспортные услуги E1 over WiMAX
Системы WiMAX могут как заменять цифровые межстанционные линии Е1, так и обеспечивать новые линии E1 (расширение емкости). В сочетании со стандартными оптическими системами передачи (например, SDH) можно очень гибко строить сети доступа, существенно сокращая затраты на их строительство. Именно эти затраты на "последнюю милю" являются наиболее значимыми как для телефонистов, так и для Интернет-провайдеров.
Услуги наблюдения и охраны
Растущая потребность в мерах безопасности, охранных мероприятиях в условиях возрастающей угрозы терроризма, в предотвращении преступлений и защите собственности вызывает все больший спрос на различного рода системы наблюдения и охраны объектов. Системы WiMAX могут быть очень быстро развернуты для организации систем видеонаблюдения. Использование IP-протокола значительно снижает стоимость развертывания и владения такими системами.
Связь в сельских и удаленных районах
Операторы связи хорошо знают, что сельская связь - наиболее затратная и наименее прибыльная область в предоставлении услуг связи. Использование WiMAX поможет значительно снизить затраты на строительство сетей, предоставить сельским абонентам услуги, по качеству сопоставимые с услугами в урбанизированных местах. Следовательно, это поможет уравнять качество жизни в городе и на селе, устранить явление "цифрового неравенства".
Состав системы WiMAX
Система WiMAX состоит из двух основных частей.
Соединение между базовой станцией и пользовательским приемником производится в диапазоне 2-11 ГГц, в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует обязательной прямой видимости между станцией и пользователем.
Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение в диапазоне 10-66 ГГц в прямой видимости LOS (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в соединении "точка - точка".
Как минимум одна из базовых станций должна быть постоянно связана с сетью Интернет-провайдера через широкополосное скоростное соединение. Фактически чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надежность передачи данных. Но даже при небольшом количестве точек доступа система способна корректно распределить нагрузку за счет сотовой топологии.
Лидеры WiMAX
В "экосистеме" WiMAX работают многие игроки телекоммуникационного рынка, однако можно выделить нескольких наиболее значимых:
Преимущества WiMAX
К преимуществам WiMAX следует отнести:
Системы беспроводного доступа Wi-Fi 802.11 работают в частотном диапазоне 2,4-5,8 ГГц, что позволяет передавать данные со скоростями от 1 до 54 Мбит/с. WiMAX отличается от Wi-Fi многими параметрами, включая спектр услуг, большую скорость передачи данных, средства обеспечения качества услуг и безопасность информации. В целом можно сделать вывод, что WiMAX больше подходит для сетей WAN-провайдеров услуг беспроводного широкополосного доступа, в то время как LAN на базе Wi-Fi больше подходят для локальных сетей предприятий внутри здания.
Основные отличия можно кратко описать следующим образом.
Область радиопокрытия
WiMAX может обеспечивать достаточный уровень сигнала на удалении приемника от антенны до 50 км в пределах прямой видимости LOS (line of sight) и до 8 км вне прямой видимости (non-line of sight). Именно такого размера обычно и бывают соты сетей WiMAX.
Частотные диапазоны
Для WiMAX определены два диапазона: от 10 до 66 ГГц и от 2 до 11 ГГц. Таким образом, системы WiMAX могут работать как в лицензируемом, так в нелицензируемом диапазоне частот.
Спектральная эффективность
Спектральная эффективность показывает, какое количество информации может быть передано в данном частотном диапазоне. Она обычно измеряется в битах в секунду на 1 Гц и зависит от выбранного метода модуляции и кодирования сигнала. Методы модуляции и кодирования, имеющие высокую спектральную эффективность, обычно очень чувствительны к шумам и помехам и часто не могут обеспечить хорошего покрытия местности. В WiMAX используются различные методы модуляции, которые позволяют системе в целом достигать высокой спектральной эффективности. Спектральная эффективность системы GSM обычно находится в пределах 1—1,5 бита на 1 Гц. Системы 3G (WCDMA) могут достигать 1,5-2,5 бита на 1 Гц. При достаточном качестве несущего сигнала Wi-Fi может обеспечивать и 2-3 бита на 1 Гц. Однако несомненным лидером все же является WiMAX, способный достигать 3-5 бит на 1 Гц.
Планирование услуг
Планирование услуг - одна из функций управления доступом к среде переноса МАС (media access control), которая определяет, какое устройство, когда и в какой степени будет получать доступ к среде переноса (сети) для передачи информации. Типы функций планирования услуг, которые может обеспечивать WiMAX, могут варьироваться от услуги безраздельного использования среды UGS (unsolicited grant service) до услуги периодического доступа к среде с "наилучшим возможным качеством" BE (best effort).
Услуга Unsolicited Grant Service (UGS)
Услуга безраздельного использования среды UGS основана на автоматическом и периодическом предоставлении определенных каналов в безраздельное пользование какого-либо приемника. UGS используется для предоставления услуг с постоянной скоростью CBR (constant bit rate). Эта скорость может быть задана для каждого сеанса или может быть модифицирована в течение сеанса при помощи обмена сигнальными сообщениями.
Услуга Real Time Polling Service (RTPS)
Услуга опроса в реальном времени RTPS - это периодическая посылка сообщений опроса, которая позволяет пользовательскому терминалу регулярно запрашивать дополнительные размещения полосы пропускания и типов кодирования. RTPS может использоваться, например, в цифровом телевидении, где часто необходимо бывает менять ширину полосы в зависимости от состава видеопотока.
Услуга Non-Real Time Polling Service (nRTPS)
Услуга опроса не в реальном времени nRTPS предполагает случайный, незапланированный заранее обмен сообщениями опроса терминалов и запроса дополнительной полосы. Опрос пользовательского терминала со стороны базовой станции при этом производится примерно каждую секунду и используется в приложениях, некритичных к задержкам пакетов.
Услуга Best Effort (BE)
Услуга наилучшего возможного качества ВЕ (Best effort) используется в системах связи с негарантированным качеством обслуживания. При этом не производится опрос пользовательского терминала со стороны базовой станции, но терминал со своей стороны может посылать запрос на предоставление большей полосы.
WiMAX в России
Первое открытое испытание технологии Fixed WiMAX версии 802.16-2004 в России было проведено в июле 2006 года в Нижегородской области. Клиентское оборудование было установлено в автомобиле с антенной WiMAX высотой 8 м. Автомобиль двигался по направлению от города Арзамаса, периодически устанавливая сессии связи с трехсекционной базовой станцией, размещенной на крыше бизнесцентра в Арзамасе. Устойчивый сигнал удавалось получить на расстоянии до 20 км от базовой станции, при этом скорость передачи данных составила 10-20 Мбит.
Из уже запущенных сетей можно упомянуть сеть компании "Энфор-та" на оборудовании Alvarion Ltd. и Infinet Wireless в Екатеринбурге, Уфе и Нижнем Тагиле. В Самаре на оборудовании компании Airspan Networks построена беспроводная сеть MetroMAX. Компания "Новые Телекоммуникации" развернула сеть WiMAX в Рязани на оборудовании компании Siemens. В планах компании Synterra - большой проект под названием "Региональные мини-сети WiMAX". Компании "ЦентрТелеком", "Старт Телеком", "Сумма Телеком" и "Комстар ОТС" также планируют строить WiMAX-сети различного масштаба, причем многие проекты уже находятся в стадии реализации. Например, "Центртелеком" строит сеть WiMAX в Московской, Владимирской, Тульской, Тамбовской, Тверской, Орловской и Калужской областях.
Крупный проект WiMAX разворачивает молодая компания "Сумма Телеком". В 2006 году она получила универсальный набор лицензий на услуги связи и частоты 2,5-2,7 ГГц для беспроводного Интернет-доступа по технологии WiMAX по всей России.
"Мегафон" планирует запустить свою первую коммерческую сеть WiMAX во 2-3-м кварталах 2008 года в Поволжье. Объем инвестиций в развитие проекта, по оценкам аналитиков, может составить порядка $2 млн на один региональный центр.
Всего, по данным регионального представительства WiMAX Forum, в 2007 году в России услуги сетей WiMAX предлагали 150 провайдеров, которые обслуживали 45 700 абонентов при помощи 5300 базовых станций, т.е. по 8 абонентов на одну станцию, в то время как средняя емкость базовой станции - 100-200 пользователей. Это позволяет говорить о том, что рынок услуг WiMAX в России, мягко говоря, далеко не насыщен.
Из российских производителей членами WiMAX-форума являются компании "Протей" (Санкт-Петербург) и Infinet Wireless (Екатеринбург), которая производит оборудование, соответствующее стандарту 802.16d.
Что же в WiMAX привлекательно?
Стандарт WiMAX создавался как технология доступа к Интернету, а не как альтернатива существующим сотовым сетям. Поскольку WiMAX основан на IP-протоколе и изначально в него закладывались механизмы обеспечения качества и безопасности, он оказался отличной технологической платформой для VoIP и часто ассоциируется именно с этой услугой беспроводного телефонного доступа. Это дало возможность рассматривать его как альтернативу существующим сотовым сетям.
В будущих сетях IMS трафик информационных услуг будет на несколько порядков превосходить речевой трафик, и поддержка IP-протокола "из конца в конец" дала возможность многим экспертам рассматривать WiMAX в качестве идеальной технологии доступа для будущих сетей IMS. Причем предполагается, что для этого можно будет использовать уже существующую инфраструктуру сотовых сетей (башни, антенны и линии связи), и ожидается, что технология WiMAX будет усовершенствована в плане расширения области покрытия и увеличения качества услуг. Хотя уже и сегодня по этим параметрам она приближается или даже превосходит сети 3G.
Фиксированный вариант WiMAX больше сравнивали с технологией Wi-Fi, от которой он отличался только более широкой областью покрытия. С разработкой мобильного варианта возможности WiMAX стали сравнивать уже с сотовыми сетями.
Есть несколько важных факторов, которые отличают WiMAX от других беспроводных технологий:
Оценка возможностей
На рис. 2 представлена оценочная "роза ветров" технологий 3G и WiMAX, а также Wi-Fi. На графике можно видеть, что Wi-Fi при относительной дешевизне и высокой скорости доступа (для небольших локализованных применений) все же сильно уступает первым двум в мобильности и имеет очень ограниченное покрытие и проблемы с качеством передачи речи. WiMAX не имеет высших оценок ни в одной из категорий, однако явных недостатков не содержит также ни в одной из них.
Пока рано делать предсказания, какая из технологий одержит верх. Есть три важных фактора, которые нужно учитывать при такого рода прогнозах.
1. Модули кодирования и SIM-карты
С 2008 года недорогие сетевые чипы WiMAX будут встраиваться в разнообразные устройства: ноутбуки, телефоны и бытовые электронные устройства. Сотовые технологии не могут быть столь распространены по одной простой причине: устройство должно подключаться к сети через SIM-карту. Комбинация "сотовый чипсет — SIM-карта" является более дорогой, а также более сложной в развертывании и обслуживании, чем чипы WiMAX.
В отличие от SIM-карт, WiMAX использует программные модули кодирования, обладающие большими функциональными возможностями, чем SIM-карты. По этой причине WiMAX больше подходит для использования в бытовых электронных устройствах. В этом заключается одно из главных его преимуществ. Конечно, сети 3G также могут перейти с SIM-карт на программные решения, но прежде чем это как-то проявится на рынке, могут пройти годы.
2. Истинная производительность
Апологеты 3G демонстрируют, что скорость доступа HSPA почти не уступает WiMAX. Однако это вовсе не означает, что производительность будет та же самая. Поскольку сети WiMAX основаны на IP-протоколе и имеют более простую сетевую технологию, они обладают большей спектральной эффективностью и меньшими задержками, чем сети 3G. Именно этот параметр является истинной характеристикой производительности канала.
Другой проблемой производительности, которую нужно обязательно принимать во внимание, является масштабирование. Сторонники WiMAX утверждают, что сотовые сети не справятся с лавинообразным Интернет-трафиком, в то время как WiMAX потенциально может предоставить гораздо более широкую "трубу". Однако следует учесть, что широкомасштабных испытаний WiMAX пока не проводилось, а сотовые операторы уже имеют более чем десятилетний опыт предоставления широкополосных услуг на своих сетях, что дает им определенную фору в этом плане.
3. Потребности пользователей и их отношение к новой технологии
Сотовым операторам гораздо будет легче убедить пользователей, что сотовые сети 3G могут дать аналогичные по качеству услуги, которые пользователь привык иметь дома. Причем их можно будет получать как на самом телефоне, так и используя его в качестве беспроводного модема, подключаемого к ноутбуку через Bluetooth. При таком сценарии мобильный терминал 3G становится аналогом модема DSL.
Альтернативный сценарий с участием WiMAX может быть позиционирован следующим образом: в умах домашних пользователей WiMAX может стать аналогом перехода на DSL с dial-up. Такое может произойти, если умело оперировать сочетанием мобильного и фиксированного варианта WiMAX. Например, в офисе или дома пользователь работает в Интернете на скорости 10-20 Мбит/с через фиксированный модем, а, находясь в дороге, будет иметь мобильный вариант WiMAX со скоростью 2 Мбит/с -тоже очень неплохо. И все это за ту же цену, которую пользователь платит за широкополосный проводной доступ. Такой опыт даст пользователю ощущение действительно нового качества жизни: "всегда онлайн" при помощи одного устройства.
Другим полем битвы мобильного Интернета между 3G и WiMAX станут бизнес-пользователи. В Sprint создано даже специальное подразделение по работе с ними. Однако и сотовые операторы не дремлют, аналогичные подразделения есть и у них вкупе с гораздо более развитыми и зрелыми сетями. Так что битва предстоит нешуточная, а если учесть, что у большинства крупных и средних предприятий новые технологии всегда вызывают аллергию, то у 3G здесь довольно неплохие шансы. Рынком WiMAX, вероятнее всего, станут малые предприятия, индивидуальные частные предприниматели и независимые консультанты.
Альтернатива 3G
Интересно отметить, что ни одна компания так не отличилась на ниве критики WiMAX, как Ericsson. Это выглядит особенно странным, поскольку компания является производителем, а не оператором (а именно операторы - самые большие критики "впариваемых" им новых технологий) и, более того, - одним из пионеров WiMAX.
Вначале Ericsson, как член WiMAX Forum, активно поддерживала данную технологию, как часть будущей эволюции сотовых сетей. Однако весной прошлого года как гром среди ясного неба прозвучало заявление Ericsson о решении прекратить разработку WiMAX development и сосредоточиться на LTE. Основанием для такого шага Ericsson называет тот факт, что ее оборудование HSPA якобы уже имеет сравнимую с WiMAX скорость доступа (7,2 Мбит/с, в то время как WiMAX способен обеспечивать 10-20 Мбит/с). Следом за Ericsson подобный шаг предприняла Qualcomm, сосредоточившись на разработке чипов для 3G. Некоторые операторы, например Verizon Wireless, также изменили свои планы по строительству сетей WiMAX.
Видимо, дело в том, что Ericsson играет ведущую роль в разработке сотовых сетей на основе коммутации пакетов, включая различные платформы 3G, WCDMA, HSPA, а также технологию LTE (Long-Term Evolution), которая, как ожидается, превзойдет WiMAX по скорости доступа и другим возможностям. Ирония здесь в том, что ни одна из технологий так не близка к WiMAX, как LTE. Требуемые инвестиции в разработку обеих технологий оцениваются примерно одинаково.
Таким образом, к адептам технологии WiMAX следует отнести таких гигантов, как Intel, Samsung, Sprint, ВТ, а к ее ярым противникам -Ericsson, Verizon Wireless и Qualcomm. В целом же, видимо, даже в конвергированном индустриальном пространстве найдутся ниши для того и для другого. В битве, видимо, будут как победители, так и побежденные. Нейтральные игроки, играющие за обе стороны, такие как AT&T, Motorola, Alcatel-Lucent, Nortel и Huawei, также не останутся незатронутыми этой битвой.
Заключение
Какая же технология одержит верх и будет ли вообще какая-либо из технологий - 3G или WiMAX - доминировать, или же эти две платформы займут свои рыночные ниши?
Скорее всего, последнее. Видимо, даже в конвергированном индустриальном пространстве найдутся ниши для того и для другого. Сотовые технологии, несмотря на определенную фору в развитии, все же более ориентированы на голосовые услуги. Информационные и мультимедийные услуги в сотовых сетях, в общем, требуют дополнительных технических ухищрений в виде нагромождения протоколов и систем кодирования и соответственно дополнительных затрат. WiMAX, который утрированно можно назвать "Ethernet по радио", не требует таких технических ухищрений.
С другой стороны, WiMAX был изначально ориентирован на информационные услуги, а голос здесь позиционируется как одно из приложений услуг передачи данных. В целом, как было показано, WiMAX наиболее экономически выгоден для развертывания новых сетей IMS в качестве технологии доступа.
Компании, которые уже вложили много средств в развитие сетевой ин-фрастуктуры сотовых сетей 2G и на ее основе - 3G, конечно, вряд ли будут рассматривать WiMAX как перспективное поле инвестиций. Но для новых операторов "green field" - WiMAX кажется наиболее выгодным решением, о чем говорит опыт ClearWire в США, а в России - "Сумма Телекома".
Однако и признанные операторы, такие как ВТ в фиксированных сетях и Sprint в мобильных, вовсе не отказываются от WiMAX. Для фиксированных операторов WiMAX привлекателен как хорошая замена отживающей свой век технологии DSL и для предоставления своим пользователям нового опыта мобильности, хороших перспектив в реализации FMC, а также в "отъедании" своего куска пирога у мобильных операторов. Для мобильных же операторов WiMAX может быть интересен как естественное дополнение к существующим сетям 3G в организации хот-спотов, для подключения корпоративных сетей и обеспечения мобильных корпоративных пользователей высокоскоростным доступом к информационным базам данных их предприятий.
Поэтому, отвечая на вопрос, вынесенный в заголовок, можно сказать: "могильщиком 3G" сам по себе WiMAX вряд ли станет, но свою, причем существенную, долю рынка, несомненно, займет. И эта доля с развитием IMS и FMC будет расти. И не ровен час, 3G/4G окажется комплиментарной технологией для WiMAX, а не наоборот.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #2, 2008
Посещений: 9652
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения корпоративного класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
