|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли Беспроводные сетиИтак, речь пойдет о беспроводных телекоммуникациях. К таковым можно отнести и спутниковую связь, и мобильные решения 3G, но мы остановимся на более «классических» технологиях построения сетей. В частности, потому, что в России в этом сегменте рынка пока доминирует фиксированный радиодоступ. Ситуация постоянно меняется, и, проследив эволюцию беспроводных сетей, мы рассмотрим некоторые технические аспекты данной проблемы. Этапы большого пути Диапазон частот По действующему сегодня распределению радиочастот, зафиксированному Всемирной административной радиоконференцией (ВАРК), диапазоны частот 2400–2483,5 МГц и 5725–5875 МГц отведены для использования «высокочастотными установками, предназначенными для промышленных, научных и медицинских целей» (имеются в виду так называемые ISM-диапазоны – Industrial, Scientific, Medical). В США в 1986 г. и спустя несколько лет в Западной Европе было официально разрешено безлицензионное использование ISM-диапазонов широкополосными средствами связи, в частности устройствами Radio-Ethernet, при условии ограничения мощности передатчика предельной величиной в 100 мВт. Это вызвало бурный рост беспроводных технологий (Wireless LAN). Создавались они прежде всего для обеспечения мобильности пользователей на территории одного дома или группы зданий (кампуса). Естественно, за использование частоты плата не взималась. Надо отметить, что в России Wireless LAN никогда не были популярны, а оборудование использовалось в основном для связи нескольких сетей между собой на территории района, города или даже области. Есть несколько специфических особенностей, отличающих наш рынок беспроводных коммуникаций от «западного». Мало того, что у нас взимают немалую плату за использование частоты, еще и процедура регистрации чудовищно сложна и запутанна. Стоимость работ, которая составляет тысячи (или даже десятки тысяч) долларов США, говорит сама за себя. Надежды на изменение ситуации пока нет. Ведь лишь в 2003 г. был упрощен порядок регистрации для сетей, расположенных внутри дома. Кроме того, в настоящее время практически отсутствуют эффективные средства борьбы с пиратскими линиями связи. В результате в большинстве крупных городов диапазон 2,4 ГГц стал свободным «явочным порядком». Резко возросшее количество пиратских линий вынудило легальных операторов искать другие, свободные диапазоны (при этом деньги, потраченные на легализацию частот, были, по сути, потеряны). Конечно, трудно бороться с радиопиратами, когда стоимость активного оборудования опустилась ниже 100 долл., да еще и каждый третий новый ноутбук имеет встроенный радиомодуль. Можно предположить, что «следующие» диапазоны постигнет та же участь. По мере снижения цен на оборудование диапазонов 3,4 и 5,2 ГГц количество пиратов будет только увеличиваться. Методы передачи Для использования широкой полосы частот были раследовательности (Direct Sequence Spread Spectrum – DSSS) и метод частотных скачков (Frequency Hopping Spread Spectrum – FHSS). В режиме FHSS весь диапазон 2,4 ГГц используется как одна широкая полоса (с 79 подканалами). В режиме DSSS этот же диапазон разбит на несколько широких DSSS-каналов, поэтому до трех таких каналов могут использоваться независимо и одновременно на одной территории. Номинальная скорость каждого канала – 2 Мбит/с. Метод DSSS позволяет значительно повысить производительность (2 Мбит/с на один канал, 6 Мбит/с на весь диапазон 2,4 ГГц) и устойчивость к узкополосным помехам, а также увеличить дальность связи. Технологию FHSS применяют значительно больше компаний, она проще и дешевле, однако и пропускная способность ее ниже. Достоинство FHSS-устройств состоит в том, что они, в отличие от DSSS, способны сохранять работоспособность в условиях широкополосных помех, создаваемых, например, DSSS-передатчиками. Недостаток – сами они являются источником помех для обычных узкополосных устройств. Взаимодействие устройств Изначально стандарт IEEE 802.11 предполагал возможность передачи данных по радиоканалу на скорости 1 Мбит/с и опционально на скорости 2 Мбит/с. В более поздней версии – IEEE 802.11b, фактически являющейся дополнением к основному стандарту, определяется скорость передачи 1; 2; 5,5; 11 Мбит/с. Следующие версии (a, g) «подняли» скорость еще выше. При взаимодействии устройств на MAC-уровне определяются два основных типа инфраструктуры сетей – Ad Hock и Infrastructure Mode. В первом случае возможен режим «точка – точка» (узлы непосредственно взаимодействуют друг с другом), во втором – взаимодействие идет через точку доступа (Access Point), который играет роль концентратора. При этом обеспечиваются два режима взаимодействия – BSS (Basic Service Set) – все станции связываются только через точку доступа, и ESS (Extended Service Set), при которой узлы могут взаимодействовать друг с другом. Для доступа к среде передачи (PHY-уровень) применяется знакомая по Ethernet система доступа с обнаружением несущей (CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance). Только вместо обнаружения коллизий используется технология их избегания. Перед отправкой кадра в эфир станция посылает специальное сообщение (RTS, Ready To Send), которое говорит о готовности начать передачу, а также о ее продолжительности и адресате. Соответственно, другие узлы могут задержать передачу – кроме принимающего, который передает сигнал готовности (CTS – Clear to send). Успешная передача подтверждается кадром ACK, после чего все возобновляется. Активно развивается и рынок беспроводного оборудования операторского класса. Это достаточно большой круг систем, включающих в себя MMDS, LMDS, OFDM (будущий 802.16а), а также ряд фирменных технологий. Среди этого разнообразия оборудования, технологий, цен и возможностей даже опытному специалисту нелегко разобраться, не говоря о начинающиожилась на практике. Группа IEEE 802.11 В настоящий момент эта группа, безусловно, доминирует на рынке. Однако необходимо отметить, что данные стандарты изначально разрабатывались (и продолжают разрабатываться) как технология локальных сетей внутри помещений. Грубо говоря, устанавливая точку доступа 802.11, мы получаем концентратор (хаб) с характеристиками, несколько ухудшенными относительно его «проводных» аналогов. Таким образом, на одну точку пропускной способностью 11 Mбит/с (802.11b) для большинства приложений можно подключить до 10–15 клиентов. Это обстоятельство практически исключает использование такого оборудования в сетях доступа масштаба города или хотя бы района. Несмотря на то, что подобные сети были построены во многих городах, услугу нельзя назвать массовой (или качественной). Достойным outdoor применением оборудования 802.11b являются соединения «точка – точка» или разнос на 2–3 точки на расстояниях до 7–8 км (см. табл.) Необходимо отметить, что в описаниях любого оборудования максимальная дальность связи указывается для условий, близких к идеальным. К тому же, обычно с использованием весьма дорогостоящего антенно-фидерного оборудования. Крупные зарубежные операторы связи очень редко применяют данное оборудование в своих сетях в основном из-за отсутствия гарантированных характеристик канала, которые, собственно, и являются продаваемым товаром. Наиболее распространенной реализацией данных стандартов является оборудование таких компаний, как Cisco (aironet), Proxim (ORiNOCO), Micronet (SP), D-Link, Linksys и др. MMDS и LMDS-подобное оборудование Изначально эта группа оборудования разрабатывалась как система беспроводного многоканального телевидения с переносом в высокочастотные спектры. Позднее появились реализации, позволяющие наложить сеть стандарта DOCSIS v1.0 на существующую радиосеть (DOCSIS – стандарт цифровой передачи в кабельных сетях). Таким образом, все характеристики цифрового тракта соответствуют данному стандарту (Downstream до 38 Mbps, разделяемый, Upstream от 0,3 до 9 Mbps, на каждого пользователя). Наложение цифровой сети оставляет возможность транслировать определенное количество телевизионных каналов (в зависимости от общего спектра системы). Высокая мощность передатчика обеспечивает значительную зону покрытия (до 40 км). Основной недостаток подобного рода систем – чрезвычайно высокая стоимость. Инсталляция одной базовой станции потребует от 150 тыс. долл., без учета затрат на получение частотного разрешения. С частотами также существуют определенные проблемы, обусловленные шириной спектра, который необходим системе. Общая стоимость развертывания сети на средний город оценивается в 700–1000 тыс. долл. Таких средств у отечественных операторов, как правило, нет. Фирменные технологии Отсутствие стандарта на беспроводные сети с гарантированными характеристиками ми на текущий момент являются Tsunami (Proxim), Ultima3 (Wi-Lan), PacketWave (Aperto Networks) и Revolution (CompTek). Относительно невысокая стоимость – 800–1600 долл. за клиентское устройство (CPE) и 7–30 тыс. долл. за базовую станцию, высокая надежность и возможность предоставлять линии с гарантированными характеристиками, делают подобное оборудование привлекательным для построения городских сетей доступа или в качестве дешевой альтернативы ЦРРЛ. Остается добавить, что уже идет работа по принятию стандарта IEEE 802.16a, основой которого и станет OFDM. Вероятно, в недалеком будущем недорогое оборудование LAN-уровня приобретет часть достоинств сегодняшних «фирменных» технологий, что, в свою очередь, позволит строить надежные радиосети большего размера и с высокой скоростью обмена данными. WiMAX Анализируя нынешнее состояние дел в области WiMAX – технологии широкополосного доступа, которая, по мнению большинства экспертов, является наиболее перспективной, обратимся к итогам последней ежегодной конференции, посвященной беспроводным сетям передачи данных («БЕСЕДА»). В прессе, в частности, в таких изданиях, как PC WEEK/RE было написано об этом немало. Постараемся выделить основные моменты. На этот раз на ней обсуждались прежде всего технологии беспроводного широкополосного доступа (БШД, в английском варианте – BWA) стандарта 802.16. Стандарт 802.16 (точнее, группа стандартов) был разработан для распределенных сетей масштаба города и предназначался для обеспечения таких сервисов и скоростей доступа, которые в настоящее время могут быть предоставлены абонентам через кабельные соединения (ATM, xDSL, Fast Ethernet): речь идет о гарантированной скорости передачи данных до 100 Мбит/с на расстояние в несколько километров от базовой станции. Сейчас эта технология проходит те же этапы развития, что и ставшие привычными радиосети Wi-Fi (стандарт 802.11). По словам руководителя рабочей группы «БЕСЕДА» Ассоциации документальной электросвязи Петра Кочегарова, рынок бывает готов к массовому восприятию какой-то технологии доступа в том случае, когда цена абонентского комплекта опускается ниже 500 долл. и появляется реальная совместимость оборудования различных производителей. Удивительным он считает тот факт, что до сих пор основным потребителем технологии BWA является регион ЕМЕА, где прекрасно развита и кабельная инфраструктура (более 40% общего объема мирового рынка, который в 2004 г. должен превысить отметку в 700 млн долл., а в следующем году перешагнуть миллиардный рубеж). Всего в мире установлено около 10 тыс. базовых станций (БС) и более миллиона абонентских терминалов WiMAX. Таким образом, на одну БС приходится свыше 100 терминалов. В нашей стране, по словам Петра Кочегарова, это соотношение находится в диапазоне 1:30–1:50. Примерно 85% оборудования работает в операторских сетях, а оставшиеся 15% приходятся на частные корпоративные сети. Было отмечено и еще одно достаточно неожиданное обстоятельспазоне 3,5 ГГц, а следующий по величине «вклад» дает диапазон 5,2–5,8 ГГц. В России перспективы диапазона 3,5 ГГц гораздо слабее, чем в других странах, поскольку эти частоты в значительной степени уже заняты системами спутниковой связи. Наиболее перспективным, по мнению некоторых специалистов, является диапазон 5,8 ГГц. Впрочем, по отношению к международным нормам российские процедуры требуют гармонизации и согласования не только в области частотного регулирования, но и в сфере ввоза и сертификации оборудования. Последнее станет особенно актуальным в следующем году, когда начнется массовый выпуск систем на базе вышеупомянутых чипсетов и новое оборудование западных производителей будет появляться гораздо чаще, чем теперь. И все-таки, несмотря на то, что основная часть «БЕСЕДЫ-9» была посвящена техническим и нормативным вопросам WiMAX, не был забыт и ставший привычным Wi-Fi. В техническом плане его развитие практически завершено, цены на оборудование достигли нижнего предела, и на первый план выходят проблемы организации бизнеса с использованием этой технологии. Учитывая, что доля ноутбуков, оснащенных адаптерами Wi-Fi, постоянно возрастает (сейчас она составляет 30–40%, а к 2006 г. достигнет 90%), а стоимость интернет-трафика снижается, от массового распространения бесплатных точек беспроводного доступа в кафе, ресторанах и других подобных заведениях, по мнению некоторых экспертов, должны получить выгоду и их владельцы, и провайдеры доступа, а самое главное – клиенты. Впрочем, существует и другая точка зрения. Многие полагают, что пока у такого бизнеса мало перспектив, и в этом плане более интересны деловые центры, гостиницы и аэропорты. В целом, по их мнению, наша страна, особенно за пределами двух столиц, к внедрению хот-спотов пока не готова. Теперь несколько слов о менее распространенных решениях. Атмосферные лазеры Самое интересное, что в этой нише до сих пор соседствуют любительские решения и промышленные. Верный признак того, что технология еще не «устоялась», не все понятно как с производством, так и применением. Хотя последние варианты промышленных лазерных установок (судя по всему) могут решить немало проблем. Как в России, так и за рубежом появились «монстрообразные» установки, предназначенные для работы на расстояние до нескольких километров с приемлемым уровнем надежности. Как классический пример можно привести серию МОСТ государственного Рязанского приборостроительного завода. Скорость передачи данных – 4хЕ1 G.703, в более поздних вариантах появились модели под Fast Ethernet. Тип излучающего элемента – лазер, приемного элемента – pin-фотодиод, излучаемая оптическая мощность – 500мВт. Плюс к этому дорогая и сложная многолинейная оптическая система. Зарубежные производители выпускали целый ряд в чем-то похожих моделей, применяя автонастройку лазера, точную оптику и др., что позволило «вытянуть» линии до 5 км, но стоимость систем оказалась заоблачной. И это при весьрвного, а не основного канала. Как ни странно, именно в резервировании по принципиально нетрадиционной технологии особо критичных проектов лазеры в основном и использовались. В общем, подобные системы выпускаются, но в очень ограниченном количестве, и интереса для большинства провайдеров они явно не представляют. Второй волной были любительские системы. В России бум совпал с появлением «лазерных» указок, использовавших недорогие полупроводниковые излучатели (лазерами их назвать сложно). Известны несколько работающих на этом принципе любительских конструкций (так называемый удлинитель com-порта на лазере). Кое-где даже дошло дело до создания любительских сетей, узлы которых были связаны атмосферными лазерами. Наиболее известен проект Ronja, разработанный Karel ‘Clock’ Kulhavy из Чехии. Устройства имели простую компоновку (отдельные приемник и передатчик), сравнительно небольшую дальность работы. Но стоили они недорого и оказались вполне рабочим решением. Сегодня уже можно говорить и о промышленных конструкциях атмосферных лазеров («БОКС» от НПК «Катарсис»). При разумной (менее 1 тыс. долл. за комплект) стоимости они пользуются спросом там, где нужен полностью «легальный» канал, но нельзя проложить провод. Решения на основе радио в России слишком сложно узаконить. По крайней мере, для единичной линии лазерная связь обходится дешевле. Однако там, где есть возможность обойтись без полной легальности, radio-ethernet безусловно и полностью выигрывает, так как стоит примерно в 10 раз дешевле. При подготовке статьи использовались материалы ресурса , который можно рекомендовать как очень полный и доступный справочник по сетям Ethernet. Главная страница / Архитектура отрасли |