Различные технологии широкополосного доступа в интернет приобретают всё большую популярность среди пользователей, подталкивая тем самым разработчиков к поиску новых решений и совершенствованию старых. В последнее время к этому списку добавились и беспроводные технологии, которые в некоторой степени позволяют решить проблемы несоответствия существующей кабельной инфраструктуры непрерывно возрастающим требованиям к качеству предоставляемых услуг.
Миниатюрная базовая станция BreezeMAX |
При построении корпоративных сетей и решении проблемы “последней мили” сейчас, как правило, применяют именно беспроводные системы. И одна из таких технологий, которая претендует на свой кусок пирога в грядущем переделе рынка, — WiMAX.
Примечательно, что именно Украина стала первой страной в СНГ, на территории которой появилась коммерческая сеть WiMAX (см. PCWeek/UE №14 / 2005, с. 1). Оператором выступает компания “Украинские новейшие технологии” (“УНТ”), ещё весной сумевшая прийти к соглашению с Фондом венчурных инвестиций “Русские технологии”, членом консорциума “Альфа групп”, и Intel Capital, подразделением по стратегическим инвестициям корпорации Intel, о привлечении инвестиций в строительство сети в размере 7,5 млн. долл. В качестве интегратора проекта “УНТ” выбрала украинскую компанию “S&T Софт-Троник” со штаб-квартирой в Австрии.
Заказчик
ООО “УНТ” — оператор беспроводной широкополосной связи, предлагающий услуги доступа в интернет, передачи данных, голоса и видео. Компания имеет две зарегистрированные торговые марки: WiTel и “Альтернет”. 20% акций “УНТ” принадлежит Intel Capital, остальная часть — “Русским технологиям”. В 2000 году Государственный комитет по вопросам связи и информатизации (сейчас Госдепартамент в структуре Минтранссвязи) выделил компании эксклюзивную лицензию на весь спектр частот в диапазоне 3,5 ГГц. В 2002 году “УНТ” получила право на предоставление услуг в выделенном ей диапазоне.
Постановка задачи
Перед “УНТ” стояла задача построения широкополосной сети WiMAX. К моменту начала работы над проектом оборудование проходило первую очередь сертификационных испытаний, поэтому в качестве обязательного условия “УНТ” выдвинула полное соответствие сети стандарту 802.16-2004 и возможность её дальнейшей модернизации к моменту появления мобильной версии стандарта 802.16е. Сеть должна иметь чётко выраженное коммерческое назначение и в перспективе составить серьёзную конкуренцию кабельным операторам — в силу перспективности беспроводных решений “последней мили”.
Почему Alvarion?
Полнофункциональная базовая станция BreezeMAX |
На начальном этапе развёртывания проекта компания “S&T Софт-Троник” использовала оборудование Alvarion BreezeMAX 3000, построенное на собственной элементной базе — компания Intel тогда ещё официально не представила свой набор микросхем Rosedale. В числе возможностей BreezeMAX 3000 — не только предоставление доступа в интернет, но и услуг телефонии и видеоконференцсвязи.
У “S&T Софт-Троник” уже был положительный опыт работы с BreezeMAX, её инженеры впервые в Украине продемонстрировали возможности сети WiMAX в рамках “Недели цифровых технологий”. В качестве точки предоставления мультимедийных услуг компания использовала свой офис, находящийся на расстоянии 3,75 км от базовой станции (БС). Система BreezeMAX позволила обеспечить качественное радиопокрытие на расстоянии 12 км от БС — в отсутствие прямой видимости скорость подключения составного канала достигала 8 Мбит/с. Тестирование показало, что можно одновременно предоставлять услуги цифрового телевидения (4–5 Мбит/с), доступа в интернет (1 Мбит/с), IP-телефонии (200 Кбит/с) и видеоконференцсвязи (1 Мбит/с), и всё это несмотря на сложный рельеф местности в точках инсталляции оборудования.
После появления на рынке PRO/Wireless 5116 многие поставщики WiMAX-совместимого оборудования включили в свои планы выпуск устройств на основе Rosedale, не стала исключением и Alvarion. В настоящий момент доступны модификации абонентских устройств Alvarion BreezeMAX 3000, построенные на чипах PRO/Wireless 5116. Только в течение первого месяца компании удалось поставить на рынок 5 тыс. таких продуктов. Помимо Alvarion аналогичные устройства на микросхемах Intel имеют в своем арсенале Airspan, Aperto Networks, Huawei, Proxim, Redline Communications, Siemens Mobile, SR Telecom, ZTE.
Базовые станции
БС Alvarion имеет модульное исполнение, что позволяет наращивать её ёмкость по мере увеличения клиентской базы. Шасси, в которое входят контроллер, сетевой и интерфейсные модули и модули питания, размещают в помещении, расположенном в непосредственной близости от антенн. Туда же помещают радиоблоки БС и соединяют их с интерфейсными модулями с помощью коаксиального кабеля. По этому кабелю поступает также питание для радиоблоков.
Профиль высот при работе станции в условиях отсутствия прямой видимости |
На выставке CeBIT 2005 Alvarion продемонстрировала мини-БС, рассчитанную только на один сектор, — применение таких решений оправданно, в первую очередь, в малонаселенных районах. Пропускная способность мини-БС составляет 12 Мбит/с в режиме частичного дуплекса и 18 Мбит/с — в режиме полного.
Абонентские устройства
В зависимости от функционального назначения можно выделить три типа абонентских устройств. Первый предназначен для передачи данных и позволяет подключать от одного до четырёх Ethernet-устройств. Второй, кроме портов 10/100 Base-T, содержит встроенные аналоговые телефонные интерфейсы и предоставляет не только услуги по передаче данных, но и телефонной связи. Наиболее интересен третий тип устройств, которые помимо 4-портового Ethernet-коммутатора содержат ещё и точку беспроводного доступа стандарта 802.11b/g. Их используют для разворачивания хот-спотов Wi-Fi в зоне действия БС независимо от наличия кабельной инфраструктуры. Налицо пример дополнения одних стандартов другими.
Абонентские устройства состоят из внутреннего блока (разновидности описаны выше) и внешнего, с интегрированной или выносной антенной. Для установки последнего зачастую необходимо выполнение дорогостоящих высотных работ в труднодоступных местах. В результате стоимость работ по подключению оборудования в “УНТ” для абонента составляет порядка 100 долл. Сама по себе инсталляция системы не вызывает особых сложностей.
Понимая, что дороговизна работ по установке оборудования — сдерживающий фактор на пути её дальнейшего распространения, производители работают над созданием абонентских терминалов с возможностью самостоятельной инсталляции пользователями внутри помещений. В рамках проходившей конференции WCA (Wireless Communication Association International) компания Alvarion представила первый опытный образец такой системы. Терминал BreezeMAX Si (Self Install) построен на микросхемах Intel PRO/Wireless 5116 и соответствует стандарту 802.16-2004. Он содержит шестиэлементную антенну с круговой диаграммой направленности. Алгоритм iFAS (intelligent Fast Antenna Selection) позволяет выбрать элемент антенны, обеспечивающий максимальное соотношение сигнал/шум. На рынке подобные устройства появятся не ранее середины 2006 года.
Канал радиосвязи
Инсталляция внешнего модуля базовой станции WiMAX в Киеве |
Помимо технологии ортогонального частотного мультиплексирования OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) с 256 поднесущими при передаче данных используется адаптивная модуляция типа BPSK, QPSK, QAM16 или QAM64. Благодаря этому, в городских условиях в отсутствие прямой видимости зона радиопокрытия БС достигает 10 км или 50 км при наличии прямой видимости. Механизм сквозного качества обслуживания в BreezeMAX предполагает организацию операторских услуг трёх классов — BE (Best Effort), RT (Real Time) и NRT (Non Real Time).
Система управления
Функции контроля за системой BreezeMAX выполняет система управления AlvariSTAR. В её задачи входит обработка ошибок, конфигурирование, учёт ресурсов, управление производительностью и безопасностью (Fault, Configuration, Accounting, Performance and Security — FCAPS). Перечень и особенности FCAPS определяет обязательный для современных систем управления сетями связи стандарт ISO 7498-4. AlvariSTAR обладает хорошей масштабируемостью, её несложно адаптировать к нуждам растущей сети.
Система AlvariSTAR состоит из четырёх основных подсистем: сервера приложений (Application Server), агентов-посредников (Mediation Agent), базы данных (Database) и удалённого клиента (Remote Client Application). Сервер приложений управляет системой и контролирует её работоспособность, агенты отвечают за взаимодействие между управляемыми устройствами и сервером приложений. База данных хранит информацию сервера приложений и позволяет диверсифицировать риски потери информации путём использования внутренней и внешней базы данных. Наконец, основанное на Java клиентское приложение даёт возможность пользователям получать доступ к серверу приложений.
Дальнейшие инициативы Alvarion направлены на упрощение и ускорение развёртывания сетей. В самое ближайшее время компания намерена выпустить на рынок отвечающий этим требованиям программный продукт для конфигурирования и тестирования оборудования — BreezeLite.
Результаты и планы
Компания “УНТ” стала первым оператором на территории СНГ, начавшим предоставлять услуги беспроводного широкополосного WiMAX-доступа в интернет на коммерческой основе. На сегодняшний день несколько БС в Киеве и Харькове позволяют “УНТ” предоставлять своим корпоративным и частным клиентам каналы с пропускной способностью 128–512 Кбит/с.
“УНТ” имеет очень амбициозные планы — обеспечить покрытие до конца 2006 всех областных центров Украины и в первую очередь — городов-миллионников. Следует отметить, что качество радиопокрытия влияет в конечном итоге на доступные клиентам скорости передачи данных. Чем более густо расположены БС, тем большее количество клиентов можно обслуживать, не теряя при этом скорость канала. Так, для массового предоставления услуги в Киеве понадобится около 10–15 БС на ближайшие несколько лет.
Частотный вопрос
Здесь необходимо сделать оговорку, что во многих регионах часть диапазона 3,5 ГГц занята устаревшим радиорелейным оборудованием советского образца Концерна радиовещания, радиосвязи и телевидения (КРРТ) — для нужд эфирного ТВ. В некоторых регионах вообще невозможна работа даже одного провайдера, не говоря уже о большем их количестве. Генеральный директор “УНТ” Юрий Чуйков заявил, что “для передела диапазона необходимо будет его сначала почистить”. Другими словами, если перераспределение всё же произойдет, то пришедшим компаниям предстоит принять участие в замене устаревшего оборудования и высвобождении, таким образом, диапазона.
Известно, что в своё время на часть диапазона 3,5 ГГц претендовала компания Golden Telecom. Наверняка есть и много других желающих, поскольку в целом участники рынка положительно восприняли решение НКРС о пересмотре лицензирования этого диапазона.
Итоги
Вокруг стандартов WiMAX, совместимого с ними оборудования и непосредственно “УНТ” остаётся ещё множество нерешённых вопросов. На данном этапе развития технологии производители ещё только ожидают получения первых сертификатов соответствия от WiMAX Forum, надеясь их получить хотя бы в 2006 году. В свете всего сказанного, о востребованности мобильной версии WiMAX сейчас тем более сложно говорить что-либо определённое. Прогнозируемое снижение цен на клиентские устройства — пока только в перспективе.
Однако не стоит забывать, что эти технологии делают лишь свои первые шаги на ещё только формирующемся рынке беспроводного широкополосного доступа. Их лоббируют достаточно крупные и влиятельные представители индустрии, что небезосновательно позволяет строить положительные прогнозы. Того же мнения придерживаются и эксперты — они прогнозируют значительный интерес к WiMAX со стороны провайдеров услуг и, как следствие, бурный рост количества сетей на их основе. И Украина — первый этому пример на территории постсоветского пространства.
Стоимость PRO/Wireless 5116 в партиях для ОЕМ-партнёров составляет 45 долл., что даёт основания ожидать в перспективе снижения цен на абонентские устройства на этой платформе. Пока она ещё очень высока, в частности, “УНТ” предлагает их своим клиентам по цене 600 долл. Вместе с тем, по прогнозам аналитиков, цены на такие устройства к 2008 году преодолеют ценовой барьер в 200 долл. Очевидно, этому должны способствовать дальнейшее развитие стандартов и усиливающаяся конкуренция — как со стороны производителей оборудования, так и чипов для него.
Технология OFDM
Технология ортогонального частотного мультиплексирования решает проблему многолучевого распространения радиосигнала в условиях городской застройки. Метод борьбы с помехами при многолучевом приёме состоит в разбиении передаваемой информации на множество параллельных потоков, при этом каждый поток передаётся на отдельной поднесущей частоте. Когда речь идёт об OFDM с 256 поднесущими (именно такой тип мультиплексирования использует современное WiMAX-оборудование), 192 частоты задействованы непосредственно для передачи полезной информации, 8 — для измерения характеристик канала и остальные 56 — для организации защитных интервалов. После преобразования каналы разбивают на группы с близким отношением сигнал/шум с учётом применяемого типа модуляции. Для коррекции ошибок используют свёрточный код. Полученная сигнально-кодовая конструкция даёт возможность осуществлять радиосвязь в городских условиях при отсутствии прямой видимости.
WiMAX Forum
WiMAX Forum (www.wimaxforum.org) — некоммерческая организация, в которую входят такие влиятельные в индустрии компании, как Airspan Networks, Alvarion, Aperto Networks, AT&T, British Telecom, Fujitsu, Intel, KT, Samsung, Sprint, Wi-LAN, ZTE. WiMAX Forum преследует задачи сертификации оборудования на совместимость принятым стандартам, продвижение самой технологии, инициацию разработки новых версий стандартов и совершенствования существующих.
В качестве официального сертификационного центра для проведения испытаний WiMAX Forum выбрал тестовую лабораторию испанской компании Cetecom. Сейчас идут испытания совместимости оборудования на физическом уровне, что, однако, ещё не является достаточным условием для его полного взаимного соответствия. В связи с этим многие производители приняли решение начать сертификацию своих продуктов с тестов на уровне среды передачи МАС. В их числе — Alvarion, Siemens, SR Telecom, Wi-LAN. Для ускорения процедуры сертификации компании разбиваются на тройки, таким образом, нет никаких гарантий, что оборудование из различных троек будет совместимо между собой.
Сквозное качество обслуживания
Механизм сквозного качества обслуживания основан на концепции сервисных потоков, позволяющей разделить данные, имеющие различный приоритет. В каждом канале можно организовать до 8 независимых потоков с различным уровнем обслуживания — по 4 в восходящем и 4 в нисходящем канале. Для классификации потоков применяют маркировку пакетов кодовым словом DSCP (DiffServ Code Point) или номер виртуальной сети VLAN ID. Сквозное качество обслуживания предоставляет оператору гибкий инструмент управления услугами, причём не только пропускной способностью отдельных абонентских станций, но и ресурсами для различных услуг одного абонента. Это делает возможной оптимизацию пропускной способности и варьирование качества услуг в зависимости от потребностей абонента. С помощью сервисных потоков оператор может проводить гибкую тарифную политику.