Уже не Wi-Fi, но еще не WiMAX

Еще, казалось бы, совсем недавно мы отмечали появление первых беспроводных стандартов, впоследствии объединенных аббревиатурой Wi-Fi, – некогда первые их пробы в виде 802.11a нашли  воплощение и развитие в повсеместно распространенных 802.11b и 802.11g. С тех пор арсенал массовых беспроводных технологий периодически обновляется и дополняется. У популярного сегодня стандарта Wi-Fi (IEEE 802.11) несколько лет назад появился преемник – более мощная технология WiMAX (802.16) – что, однако, вовсе не означает передачи эстафеты, то есть это не конкурентные разработки. Попытаемся помочь читателю уяснить ситуацию и систематизировать имеющиеся сведения относительно этой технологии, опираясь на первоисточники – данные от WiMAX Forum, некоммерческого объединения известных разработчиков, призванного популяризировать и продвигать WiMAX. Стоит коснуться и рыночной ситуации, ведь в России некоторые операторы уже предлагают услуги нового стандарта, хотя и в несколько "предварительном" виде.

Заметим, разработка WiMAX оказалась гораздо менее сложной и болезненной в сравнении с Wi-Fi, когда инженеры буквально на ощупь продвигались вперед. Были использованы накопленные наработки и учтены все нюансы беспроводной связи, с которыми столкнулись специалисты в "довайфайные" времена.

Если Wi-Fi, в силу небольшого радиуса действия отдельно взятой точки доступа, скорее "домашне-офисный" стандарт беспроводной связи, то WiMAX – уже полноценный конкурент для таких технологий, как DSL-связь. Об этом косвенно говорит сама аббревиатура WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access (международное взаимодействие для микроволнового доступа). Существует несколько редакций стандарта 802.16, которыми занимается Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE. Первая была утверждена в 2001 году, несколько позднее, в 2002-м, свет увидела вторая редакция, ныне известная как 802.16а. Сегодня на подходе и третья – 802.16e, которую должны "узаконить" в 2006 году. На последних, как более новых и прогрессивных, редакциях мы и сосредоточим свое внимание, хотя, будем откровенны, 802.16a и 802.16e – не самостоятельные стандарты, а лишь пакеты расширений и дополнений к основному 802.16.

Для начала приведем значения, достаточно ярко характеризующие возможности WiMAX:

• Дальность действия: до 50 км.
• Рабочая частота: 2-11 ГГц.
• Спектральная эффективность: до 5 бит/сек/Гц.
• Максимальная скорость передачи данных: до 70 Мбит/с на сектор одной базовой станции. Типовая базовая станция имеет до шести секторов.
• Покрытие: расширенные возможности работы вне прямой видимости позволяют улучшить качество покрытия обслуживаемой зоны.

Именно так характеризует стандарт 802.16 компания Intel, один из наиболее активных участников Wi-Fi Alliance, инициативной группы, организованной для развития, унификации и продвижения стандарта. Этот же производитель выпускает и собирается разрабатывать новые микроэлектронные компоненты оборудования для поддержки WiMAX.

Итак, зададимся вопросом: для чего все это? Зачем нужен еще один беспроводной стандарт, их и без того уже предостаточно – начиная от Bluetooth и Wi-Fi и заканчивая GSM/GPRS/EDGE/WCDMA/3G. Как говорят инициаторы проекта, WiMAX может с успехом использоваться для связи крупных разнесенных узлов Wi-Fi, а также в качестве полноценной замены DSL-технологиям в тех случаях, когда использовать телефонную пару невозможно или нецелесообразно. Скажем, в глухой тайге проще разместить пару антенн, чем рубить просеку и тянуть кабель.

Ввиду того что WiMAX подразумевает использование широкого диапазона частот, появляется возможность монтажа узлов 802.16 на базе существующей инфраструктуры – для этого могут быть задействованы, например, передатчики, установленные на крышах высотных зданий или существующие узлы приемопередатчиков операторов сотовой связи. Интересно, что базовая версия стандарта 802.16 подразумевает только работу в пределах прямой видимости, но уже 802.16a и 802.16e заявляют о возможности использования отражений сигнала – в этом случае прямая видимость антенн передатчика и приемника не потребуется.

Использование 802.16 в качестве альтернативы DSL-связи, безусловно, выглядит очень привлекательно – автоматически отпадает необходимость в развертывании кабельной инфраструктуры, прокладке медной "пары" – связь осуществляется по радиоканалу. Конечно же, абонентское оборудование стандарта 802.16 стоит достаточно дорого, но производители уверяют, что в ближайшее время цена ощутимо снизится.

Выделим основные плюсы WiMAX с точки зрения поставщика услуг связи и конечного пользователя. Первый, рискнув развернуть беспроводную сеть 802.16, получает следующие преимущества:

• Широкие возможности для масштабирования сети, что необходимо для одновременного обслуживания сотен тысяч пользователей одним узлом 802.16. Как уже говорилось, один узел содержит до шести секторов, каждый из которых по пропускной способности сопоставим с нагрузкой десятков линий T1 и сотен линий DSL.
• Тип передаваемой информации: данные, голос и видео.
• Отсутствие серьезного инвестиционного риска, так как нет необходимости в развертывании уникальной сети, кроме того, оборудование от различных производителей совместимо друг с другом.

Со стороны пользователя ситуация выглядит следующим образом:

• Дешевизна широкополосного доступа в Интернет за счет удешевления аппаратуры "последней мили".
• Высокая скорость передачи данных.
• Качественное покрытие (стандарт 802.16 подразумевает покрытие как в пределах прямой видимости, так и с учетом препятствий).

Что подразумевается под совместимостью оборудования стандарта 802.16? Как известно, принятие какого-либо стандарта вовсе не означает, что новинка тотчас же должна стать популярной в своей нише – этому предшествуют сертификация и проверка на совместимость устройств от различных вендоров. Сам разработчик стандарта этим не занимается, поэтому для проведения перечисленных мероприятий необходима некая структура, способная взять на себя роль "внедрителя". В случае 802.16, как уже отмечалось, это WiMAX Forum (а для 802.11 – Wi-Fi Alliance). Нелишним будет привести слова Маргарет Лабрек, президента WiMAX: "С внедрением решений, отвечающих стандарту 802.16, провайдеры беспроводных услуг увеличивают производительность и надежность сетей с одновременным уменьшением затрат и инвестиционных рисков". Кроме того, существует некий "хрестоматийный" для 802.16 пример: если для прокладки канала T1 в бизнес-центр поставщику услуг требуется по меньшей мере три месяца, то аналогичный по производительности радиоканал 802.16 может быть налажен в течение нескольких дней.

Как и в случае с Wi-Fi, организация WiMAX является двухуровневой и представляет собой совокупность физического уровня и канального. На каждом из них стоит остановиться.

Как уже отмечалось, рабочий диапазон частот у 802.16а (в данном случае, подчеркнем, это не "просто" 802.16) составляет 2-11 ГГц. По умолчанию обмен информацией происходит на возможно более высокой частоте (вплоть до 11 ГГц), при ухудшении же качества связи происходит автоматический переход на пониженную частоту – вплоть до 2 ГГц. Это относится к "энд-юзерской" стороне вопроса, то есть к обмену информацией между узлом (базовой станцией) WiMAX и пользовательской аппаратурой.

Частотное отличие 802.16а от базового стандарта 802.16 было достигнуто путем внедрения трех нововведений, касающихся физического механизма обмена данными. Введен уровень с одной несущей, с несколькими несущими и разделением по частотам с использованием быстрого преобразования Фурье (256 базовых точек) и, наконец, с несколькими несущими и разделением по частотам с использованием быстрого преобразования Фурье (2048 базовых точек). Для сертификации стандарта WiMAX Forum выбрала второй вариант – с несколькими несущими и разделением по частотам с использованием быстрого преобразования Фурье (256 базовых точек). Согласно информации, поступившей из этой организации, остальные варианты будут рассмотрены по мере заинтересованности производителей и операторов услуг беспроводной связи.

Канальный уровень стандарта представляет собой логический механизм для управления параметрами связи – в первую очередь для управления доступом. В данном случае применяется множественный доступ с временным делением, который работает на узлах связи 802.16 и призван перераспределять пропускную способность канала среди подключенных в данный момент пользователей. Перераспределение квантов времени организовано таким образом, чтобы максимально оптимизировать загрузку сети в данный момент, а также учесть возможные задержки, неизбежно возникающие при передаче аудио- или видеоданных. Еще одна интересная особенность канального уровня 802.16 – управление мощностью излучателя передатчика, что позволяет снизить различные наводки и т. д.

Производители – участники альянса WiMAX уверены, что наводнение рынка соответствующим оборудованием через некоторое время приведет к колоссальному его удешевлению – а значит, и к росту популярности WiMAX и превращению этого стандарта в действительно массовое и универсальное средство связи.

Многие сервис-провайдеры в различных странах, в том числе и в России, объявили о планах запуска WiMAX в тестовом режиме. Для этого используется оборудование на базе чипсетов от Intel – крупнейшие производители телекоммуникационного оборудования уже "куют" необходимые продукты.

Отрадно, что и Россия не осталась за пределами рынка WiMAX,  сегодня известны достаточно масштабные проекты с привлечением нового беспроводного стандарта, которые решено было переименовать в pre-WiMAX. Приставка "pre" указывает на некоторые отличия от "полного" WiMAX, что, однако, не смущает ни операторов, ни их клиентов.

WiMAX предсказывают популярность: по данным аналитиков, в 2009 году около 3% пользователей широкополосного интернет-доступа станут потребителями беспроводной связи WiMAX. А компания Intel, один из главных застрельщиков нового начинания, называет цифру в 1 млрд – именно такое число новых абонентов возможно приобщить к Интернету при помощи ее чипсета Rosedale.