Быстрое разложение

На минувшем CeBIT произошли два интересных события. Пару лет назад они повлияли бы на расстановку сил в индустрии широкополосного доступа, а сейчас, скорее, ознаменовали становление еще одной технологии, обретающей черты стандарта.

Вот еще два интересных события, происшедших на CeBIT 2004. Случись они пару лет назад, наверняка повлияли бы на расстановку сил в индустрии широкополосного доступа, сменив общий настрой в пользу беспроводки, а сейчас, скорее, ознаменовали становление еще одной технологии, стремительно обретающей черты стандарта.

Вернее, не еще одной, а «одной из» — одной из многих, в основе которых — быстрое преобразование Фурье и модуляции OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing) и DMT (Discrete Multi Tone), использующие множество ортогональных поднесущих и реализующие скорости передачи, измеряемые десятками мегабит в секунду.

Израильская фирма Alvarion, сотрудничающая с Intel в области беспроводных коммуникаций, одной из первых в мире представила систему широкополосного беспроводного доступа BreezeMAX, основанную на модуляции OFDM с 256 поднесущими (и на 256-точечном FFT). При ширине радиоканала 3,5 МГц она обеспечивает скорость до 18 Мбит/с и возможность работы вне зоны прямой видимости. Адаптивная модуляция позволяет варьировать скорость передачи в зависимости от условий приема.

В состав BreezeMAX входят базовые станции (БС) двух типов и разнообразные абонентские устройства. Для участков с высокой концентрацией абонентов будут использоваться станции повышенной пропускной способности, обеспечивающие многосекторное и/или многоканальное покрытие. А на начальном этапе, когда абонентов немного, можно использовать микро-БС, которые по мере развития проекта и роста числа абонентов могут перемещаться на периметр сети.

Число клиентов, обслуживаемых одной БС в максимальной конфигурации, зависит от условий эксплуатации. По данным Alvarion, к одной 6-канальной БС можно подключить около 1400 абонентов. Легко подсчитать, что при одновременной работе каждому из них достанется полоса около 80 кбит/c — для видео маловато, а для IP-телефонии, комфортного серфинга и доступа к базам данных — в самый раз.

Абонентские устройства состоят из двух частей — внешнего радиочастотного блока, интегрированного с антенной, и внутреннего. В линейке продукции представлены разные модификации устройств — с портами для подключения аналоговых телефонов, с Ethernet-коммутаторами, маршрутизаторами, межсетевыми экранами и — да-да, не удивляйтесь — беспроводными точками доступа стандарта 802.11g. Впрочем, рискну предположить, что при базовой стоимости несколько сот долларов цена добавленной функциональности будет слишком высока, и не исключено, что пользователи предпочтут докупать нужные устройства самостоятельно.

Вторым пионером WiMAX на CeBIT 2004 была канадская компания RedLine Communications, представившая беспроводную систему AN-100 (см. фото). В ее основе также OFDM с 256 поднесущими, скорость передачи данных до 70 Мбит/с, ширина полосы частот 3,5, 7 или 14 Мгц.

Как и BreeazeMAX, AN-100 не требует прямой видимости (обязательной для городских WiFi-сетей): дальность передачи в этом случае может достигать 6,5 км. При использовании направленных антенн и в условиях прямой видимости дальность возрастает до 70 км. RedLine позиционирует свою систему в сети сотовых операторов, для обеспечения связи с базовыми станциями и в операторские сети точка — многоточка. Правда, на момент написания статьи сведения об абонентских устройствах отсутствовали — возможно, это такие же модули, пусть и с чуть меньшей функциональностью.

Обе системы роднит совместимость с предварительными спецификациями WiMAX и, после обновления встроенных микропрограмм, полное соответствие окончательным спецификациям и стандартам. Спецификации WiMAX и 802.16 обеспечат нам (и в первую очередь операторам) «невыносимую легкость бытия»: условие прямой видимости больше не обязательно, как и множество специальных знаний. А значит, абонентское устройство может быть куплено абонентом в ближайшем магазине и установлено самостоятельно, как это происходит сейчас с DSL-доступом в Москве — покупаешь модем, нет, сначала через Интернет проверяешь свой телефонный номер на возможность подключения, затем идешь в магазин и в кассу — платишь деньги за подключение, берешь приглянувшийся модем, ждешь пять дней — и ты в Интернете.

В случае WiMAX ждать скорее всего вообще не потребуется — подключиться можно сразу, а в зоне досягаемости системы будет более 90% абонентов. Скорость передачи данных к абоненту — до 72 Мбит/с, дальность — до 70 км. Совместимость всех абонентских устройств, соответствующим спецификациям, гарантирует подключение к любой операторской сети — WiMAX-модем можно будет взять с собой в дорогу.

Наиболее интересен, однако, следующий этап, ожидающийся к середине следующего года, когда устройства станут одномодульными и обзаведутся встроенными антеннами. Впрочем, возможно, все случится гораздо раньше: в Сети можно найти информацию, что уже в следующем квартале тайваньские производители — Ambit Microsystems, Askey и ZyXEL — выпустят первые наборы микросхем, соответствующие спецификациям WiMAX, и Intel, дабы не отставать в столь перспективной области, будет вынуждена сократить сроки выпуска собственных микросхем.

Вызывает сомнения цена: даже оптимистические прогнозы говорят сейчас о стоимости абонентских устройств на уровне не ниже 300 долларов. И это при том, что стоимость ADSL-модемов уже сейчас не доходит до 50 долларов, а тарифные планы Stream начинаются с отметки 30 долларов. Что и говорить, маркетологам придется потрудиться, подыскивая и формируя рыночные ниши для WiMAX…

На стороне беспроводки — нелицензируемые в ряде стран диапазоны частот. Расходы оператора в этом случае ограничиваются закупкой базовой станции. События, вероятно, будут развиваться по несколько видоизмененному сценарию — радиоинтерфейс станет всего лишь одним из многих и притом недорогих интерфейсов, доступных мобильному устройству. Ведь дело Фурье, придумавшего разложение временного ряда или непрерывного сигнала на спектральные составляющие, из временной в спектральную область и обратно, живет и побеждает. Сомневающиеся могут взглянуть на таблицу, в которой представлены перспективные технологии удаленного доступа на ближайшие несколько десятков лет. В основе всех технологий — быстрое преобразование Фурье и мощный сигнальный (со)процессор. Общая модуляция и принципы обработки сигналов доводят готовые изделия почти до совершенства. Ужесточающиеся технологические нормы делают перспективы аналоговых технологий туманными. Казалось бы, что проще — импульсный разрядник, лежащий в основе радио и первых устройств сверхширокополосной передачи данных — UWB, — но и тот не выдержал гонки с сухой логикой цифр: аналоговая схемотехника не столь подвержена миниатюризации.

Больше плотность упаковки, меньше потребляемая мощность, большая универсальность и объемы производства — меньше цена. Глядишь, через год-другой основу любого коммуникационного устройства составят универсальный, размером с ноготок, процессор и набор согласующих проводных и беспроводных интерфейсов — по сути, пассивных устройств, задача которых — согласовать характеристики сигнала и среды передачи данных и определить свободные частоты.

Доступ в Интернет станет повсеместным, а сценарий — стандартным. Подключение к ближайшей розетке, если требуется высокая скорость (например, для просмотра видео), и ввод пароля (или только ввод пароля, если скорость не требуется). И всё. Информационные богатства человечества — в вашем полном распоряжении. Можно ими пользоваться, а можно — пополнять.

Правда, понадобится пересмотреть принципы использования радиочастотного спектра, доставшиеся нам от прошлого века и допотопного аналогового радио. Тогда они были обязательны. Сейчас — излишни и вредны. Тогда основополагающим принципом было резервирование доступа и лицензирование частот. Сейчас — сам доступ. Доказательство — мнения двух самых, пожалуй, компетентных в этом вопросе людей США, а быть может, и всего мира: Питера Питша, директора подразделения Intel по политике коммуникаций, и Роберта Пеппера, главы комитета по политике FCC (американского аналога нашего Минсвязи).

Общий подход Intel к построению беспроводных технологий передачи данных назван Radio Free Intel и основан на технологиях, требующих новой стратегии использования радиочастотного спектра. Radio Free Intel предполагает интеграцию всех беспроводных функций и протоколов в одном наборе микросхем Intel — «умном радио», способном адаптироваться к любым условиям передачи данных и выбрать набор протоколов, наиболее подходящий к конкретным условиям радиообмена. Intel считает, что нехватка спектра — миф: регуляция зациклена на старых принципах и, что еще хуже, на старых технологиях. Дефицит радиочастотного спектра для новых технологий создан искусственно, а цены на спектр чрезмерны. Потенциал WiMAX высок, но без реформы радиочастотного спектра реализовать его не удастся.

Реализацией подходов и политик Intel в США стало освобождение участка спектра в области 5 ГГц, используемого в том числе военными радарами. Intel вместе с некоторыми другими компаниями продемонстрировали, что устройства стандарта 802.11a могут определять наличие сигналов радаров в используемом диапазоне частот и адаптивно переключаться на новые диапазоны, не создавая никаких помех радарам. Следствием этого стало высвобождение участка спектра шириной 255 МГц: устройствам стандарта 802.11a в США на бесплатной основе доступна большая полоса, чем всем сотовым операторам.

А вот мнение Роберта Пеппера: фундаментальным результатом работы Группы по принципам использования радиочастотного спектра (Spectrum Policy Task Force) стало понимание следующего факта. Несмотря на то что проблема электромагнитной интерференции все еще остается, нехватка радиочастотного спектра искусственна. Технологиями, определившими лицо современных беспроводных коммуникаций, стали переключение частот (frequency hopping), избежание столкновений пакетов (packet collision avoidance), умное радио, умные антенны, цифровая обработка сигналов и программно определяемое радио (SDR). Обработка сигналов в цифровой области (именно — в цифровой области, а не цифровыми методами. — Прим. ред.) принципиально отличается от аналоговых подходов в части возможностей контроля и управления. Ключевым словом здесь становится «доступ», а не «отсутствие».

Спецификации WiMAX предполагают использование частот ниже 11 ГГц и (наряду с лицензируемыми) свободных, общедоступных участков спектра. Intel считает особенно перспективным для России использование радиочастот ниже 1 ГГц. Как известно, заметная их доля зарезервирована под технологию двадцати-тридцатилетней давности с многообещающим названием «цифровое телевидение», расцвет которой ожидается аккурат к 2010 году. Вот только каким к тому времени будет само телевидение. Да и будет ли?