В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Александр Горнак, технический директор ООО "Новые Системы Телеком"
IEEE 802.11n - новейшая версия стандарта 802.11 для сетей Wi-Fi, которая была ратифицирована 11 сентября 2009 г. Данный стандарт позволяет значительно поднять производительность Wi-Fi-сетей (в среднем пропускную способность в 5 раз, дальность связи в 2 раза). 802.11n рассматривается как первый технологический прорыв в области беспроводных локальных сетей с момента принятия стандартов 802.11 a/g, поэтому, естественно, с ним связаны ожидания и надежды по его эффективному использованию как в существующих, так и в новых приложениях.
В данной статье нас будет интересовать вопрос: какие преимущества и возможности может дать 802.11n операторам связи?
Известно, что технология Wi-Fi, прежде всего, находит применение в корпоративном сегменте. Основное применение Wi-Fi операторами связи -организация хот-спотов, то есть предоставление беспроводного доступа к Интернету в публичных местах. Что даст применение в хот-спотах 802.11n? Позволят ли технические параметры нового стандарта использовать основанные на нем решения для организации сетей беспроводного широкополосного доступа? В каких приложениях он сможет (и сможет ли) составить конкуренцию WiMAX?
Для ответа на эти вопросы рассмотрим сначала вкратце, какие нововведения и технологические преимущества имеет новый стандарт.
Одна из основных технологических новинок нового стандарта - использование радиотехнологии MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), которая обозначает способность оборудования обрабатывать множество входящих и исходящих потоков данных.
MIMO использует технику пространственного мультиплексирования, а также несколько антенн, которые посылают и принимают сигналы одновременно. При передаче двух пространственных потоков данная методика может удвоить пропускную способность беспроводного канала. Она способна работать в сложной радиочастотной обстановке, которая может включать в себя различные препятствия, создающие многолучевую интерференцию, что, в свою очередь, является причиной эха и мертвых зон.
MIMO преодолевает эти проблемы, извлекая информацию из всех сигналов, принимаемых ее антеннами, и реконструируя эту информацию в один "суперсигнал". Этот подход обеспечивает увеличенную дальность и пропускную способность, устраняя многие проблемы передачи сигнала, которые характерны для систем 802.11 a/b/g.
MIMO также работает с 802.11a/b/g-клиентами, поэтому нет необходимости закупать и устанавливать специальные WLAN-карты.
Еще одна особенность 802.11n предусматривает опциональную возможность удвоения полосы радиоканала с 20 до 40 МГц, что также удваивает пропускную способность.
Другие технологические новшества затрагивают MAC-уровень и включают в себя:
Кроме MIMO, все перечисленные
нововведения несовместимы с существующим Wi-Fi-оборудованием
802.11 a/b/g, однако в новом стандарте предусмотрен специальный режим работы, который включается, если поблизости обнаружены традиционные 802.11 a/b/g Wi-Fi-устройства или сети. В этом режиме станция, прежде чем использовать протоколы 802.11n, передает в понятном для остального оборудования формате пакеты с информацией о времени, в течение которого она собирается занимать среду передачи, что позволит традиционным станциям определить, как долго они должны воздерживаться от передачи своих данных.
По прогнозам I аналитиков, оборудование с поддержкой стандарта 802.11n к 2015 г. практически полностью вытеснит оборудование предыдущего поколения Wi-Fi.
Рассмотрим теперь более подробно, какую выгоду могут извлечь из этого стандарта операторы, предлагающие услуги беспроводного доступа.
Обычно проектировщики Wi-Fi-сетей оценивают, какую площадь будет покрывать заданная точка доступа на наибольшей и на наименьшей скорости данных. Так, для скорости передачи 54 Мбит/с покрытие точкой доступа 802.11n будет на 35% больше по сравнению с точкой доступа 802.11 b/g. Для 6 Мбит/с увеличение покрытия составит уже 330%. Это означает, что пользователи будут иметь лучшую пропускную способность поверх большей области и операторы могут разворачивать меньше точек доступа в хот-спотах для покрытия эквивалентной площади. Даже если это уменьшение точек доступа и не приведет к уменьшению стоимости оборудования (так как точка 802.11n дороже, чем точка 802.11 b/g), то оно упростит настройку и снизит эксплуатационные затраты.
Другой аспект преимущества 802.11n в хот-спотах связан с голосовыми услугами поверх Wi-Fi. Дешевая телефонная связь поверх IP от Skype или Sipnet пользуется все возрастающей популярностью в хот-спотах. Это связано в том числе и с ростом числа мобильных устройств (смартфонов, коммуникаторов) с поддержкой Wi-Fi и с установленным на них клиентским ПО для VoIP-звонков. Более высокая надежность 802.11n (меньшая потеря пакетов и улучшенная помехозащищенность), меньшие задержки и высокая скорость передачи в новом стандарте позволяют заметно улучшить качество голосовой связи и увеличить количество пользователей, которые могут одновременно пользоваться VoIP-услугами в зоне действия одной точки доступа.
Так как проблема "последней мили" играет ключевую роль в бизнесе операторов, то, естественно, представляет интерес возможность новой Wi-Fi-технологии применительно к услугам беспроводного широкополосного доступа. И здесь, конечно, напрашивается сравнение с "ближайшим родственником" - технологией WiMAX.
Понятно, что WiMAX специально разрабатывался, чтобы операторы могли с его помощью покрывать услугами беспроводного доступа большие территории (десятки квадратных километров), каналы WiMAX в меньшей степени подвержены интерференции и помехам (в отличие от каналов Wi-Fi диапазона 2,4 ГГц). WiMAX может предоставлять услуги гарантированного качества (поддерживается пять уровней QoS), в то время как Wi-Fi предоставляет доступ по принципу "лучшей попытки" (best effort), то есть обеспечивает обслуживание абонента по мере возможности. Но на стороне Wi-Fi большая распространенность абонентских устройств и значительно более низкая цена базовых станций (точек доступа).
Улучшенные характеристики 802.11n позволяют надеяться, что в определенных случаях, когда речь идет о покрытии услугами небольших территорий (малые населенные пункты, коттеджные поселки и т.п.), решения на основе 802.11n могут быть жизнеспособны.
Схема сети беспроводного широкополосного доступа на основе 802.11n может выглядеть следующим образом.
Абонентские устройства сети (CPE) - встроенные в компьютеры или автономные адаптеры/маршрутизаторы 802.11n. Сеть доступа - "ячеистая" (mesh) из двухдиапазонных 802.11n-точек доступа. В диапазоне 2,4 ГГц такая точка доступа обеспечивает радиопокрытие и связь с абонентскими CPE в радиусе своего действия, а в диапазоне 5 ГГц осуществляется mesh-связь между самими точками доступа. Эта Wi-Fi-mesh-сеть доступа связывается обратным (backhaul) каналом с IP-сетью оператора, в которой размещаются средства аутентификации, авторизации и биллинга абонентов и через которую абоненты получают IP-услуги. Для организации обратного канала может также использоваться беспроводное соединение "точка - точка" с использованием устройств 802.11n в диапазоне 5 ГГц.
Один из производителей Wi-Fi-оборудования 802.11n (по понятным причинам я не буду его называть) приводит сравнительную стоимость такой Wi-Fi-сети и сети WiMAX при условии покрытия площади в 1 кв. км. По его расчетам, стоимость доступа на основе 802.11n почти в 5 раз дешевле, чем для WiMAX.
Понятно, что реальность будет не такой радужной для Wi-Fi. Представленная в расчете производителя Wi-Fi-сеть, покрывающая 1 кв. км, состоит из более чем 40 базовых станций 802.11n против 5 станций WiMAX. Это означает, что она будет сложнее и дороже в эксплуатации, и оператор может столкнуться с большими трудностями при радиопланировании такой сети, что не учтено в расчете. Расчет также не учитывает затраты (организационные и финансовые), связанные с выделением частотного ресурса для каждого из вариантов сети доступа. В итоге преимущество Wi-Fi не будет столь значительным, и, главное, это преимущество будет быстро снижаться с ростом площади покрытия сети (и, наоборот, будет более явным при меньших площадях).
Плюсом подобного решения на основе 802.11n будет возможность постепенного развертывания такой сети путем добавления к ней новых точек доступа, так что ее эксплуатацию можно начинать уже через несколько месяцев после начала работ, не дожидаясь завершения коврового покрытия.
Отсюда резюме: 802.11n может составить конкуренцию WiMAX для небольших зон покрытия и там, где не требуется услуг с гарантированным качеством.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2010
Посещений: 5724
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
