Если все будет после...

Последняя миля долгое время находилась под исключительным контролем местных операторов связи.

Широкополосная беспроводная технология способна ослабить эту зависимость и открыть рынок для конкуренции. Последнюю милю неспроста так назвали. Последняя миля между телефонной станцией оператора связи (Central Office, CO) и узлом абонента долгое время оставалась в США исключительно под контролем местных операторов связи (Incumbent Local Exchange Carrier, ILEC), тем более что они являлись собственниками составляющих ее линий. Однако появление конкурирующих технологий доступа для абонентских линий означает, что у рынка наконец-то забрезжила надежда разорвать этот порочный круг.

Одной из таких конкурирующих технологий является широкополосная микроволновая беспроводная связь с использованием радиочастотных сигналов вместо медного или оптического кабеля для подключения абонентов к телефонной станции. Услуги беспроводного доступа делятся на два основных типа: фиксированные и подвижные. Услуги фиксированного доступа предназначены для пользователей с известным постоянным местонахождением, в то время как услуги подвижного доступа — для тех, кто перемещается с места на место в пределах охвата сот. В этой статье мы будем рассматривать преимущественно технологию фиксированной беспроводной связи, так как в настоящее время она обладает большим потенциалом с точки зрения эффективной передачи данных.

КАКИЕ ПЕРСПЕКТИВЫ?

Нельзя сказать, что технологии беспроводной абонентской линии удалось покорить мир. Согласно недавнему отчету Ovum (http://www.ovum.com), количество новых широкополосных беспроводных линий по всему миру должно увеличиться с менее 1 млн в 1999 году до свыше 6 млн в 2005 — эта цифра даже близко не может сравниться с прямо-таки изобилием кабельных предложений.

Абонентские линии беспроводного доступа обсуждаются главным образом в контексте неамериканского и сельского рынков. В развивающихся странах и регионах со слабой кабельной инфраструктурой беспроводной доступ — это зачастую единственный возможный вариант реализации служб передачи голоса и данных. На более развитых рынках беспроводные технологии могут использоваться для организации резервных линий или как среда для предоставления дополнительных услуг.

По оценкам Strategis Group (http://www.strategisgroup.com), к 2005 г. до 40% всех беспроводных абонентских линий будет приходиться на Азиатско-Тихоокеанский регион. Согласно тому же прогнозу, доля Латинской Америки будет составлять 20%, а доля Восточной Европы — около 17%.

Конкретную информацию о внедрении беспроводного доступа получить достаточно трудно. Многие из имеющихся реализаций либо находятся в стадии тестирования, либо ограничены по охвату и числу абонентов. Несмотря на то что беспроводная технология способна в конечном итоге стать эффективным решением для организации абонентских линий, сравнительно медленные темпы ее внедрения ставят под сомнение то, что в ближайшем будущем она будет представлять собой жизнеспособную альтернативу.

Другой подход к абонентским линиям с беспроводным доступом предлагают спутниковые технологии. Несмотря на имеющиеся недостатки, в частности с точки зрения пропускной способности и стоимости, прогресс налицо. Подробное рассмотрение этой технологии можно найти в статье «Спутниковые сети: ключ на старт?».

ОСНОВЫ ШИРОКОПОЛОСНЫХ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Чтобы четко разбираться в нюансах технологии беспроводного доступа, вы должны досконально знать ее основы. Разделение спектра частот может осуществляться множеством способов, в том числе посредством разделения по времени (Time Division Multiple Access, TDMA), по частоте (Frequency Division Multiple Access, FDMA) или по кодам (Code Division Multiple Access, CDMA).

В случае TDMA каждый канал делится на несколько временных интервалов (слотов) в целях увеличения его возможностей по передаче данных. Передача осуществляется пользователями в пределах отведенных им временных слотов, а каналообразование в заданном диапазоне достигается за счет разделения по времени. При FDMA пользователям выделяются конкретные каналы с исключительным правом на их использование на протяжении звонка.

CDMA базируется на технологии размытого спектра, когда исходный сигнал распределяется по намного более широкому диапазону частот, чем минимально необходимый для передачи этого сигнала. Все пользователи канала шириной 1,25 МГц могут совместно эксплуатировать один и тот же частотный диапазон. Они могут передавать одновременно и на тех же частотах, при этом каналообразование осуществляется в соответствии с их уникальными кодами. Типичная скорость передачи составляет от 1 до 2 Мбит/с.

Пример CDMA хорошо иллюстрирует справедливый для всех обсуждаемых в этой статье технологий фундаментальный принцип распространения волн: чем меньше частота, тем больше дальность. Таким образом, хотя из-за малой частоты CDMA оказывается намного медленнее, чем другие обсуждаемые в данной статье технологии, эта ее особенность обеспечивает CDMA более широкий охват.

Первые пробные и действующие реализации беспроводных абонентских линий базировались преимущественно на CDMA. Большая часть имеющейся об этих проектах информации исходит исключительно от производителей оборудования. Например, Motorola объявила о подписании контрактов на поставку оборудования для Tata Teleservices в Индии, Shanghai Posts&Telecommunications Administration в Китае и Tricom, S.A. в Доминиканской Республике. Qualcomm (http://www.qualcomm.com) выступила с аналогичными заявлениями о контрактах с Shenda Telephone Company в Китае и Mauritus Telecom в Африке.

Надежной информации о ценах также немного. Однако некоторые обобщения все же можно сделать. Недавно предпринятый Qualcom анализ гипотетического проекта по предоставлению услуг беспроводного доступа на базе CDMA в городе Коломбо, Шри Ланка, показал, что на пятый год эксплуатации стоимость линии для абонента составит 1053 доллара. (Отметим, что приведенная цифра учитывает лишь капитальные затраты провайдера услуг.) Для аналогичного проекта в Восточной Яве эта цифра оказалась почти в два раза меньше и составила 568 долларов.

Рисунок 1. Сеть Clearwire Technologies базируется на целой комбинации широкополосных беспроводных технологий. Недавно развернутая в Далласе сеть охватывает территорию свыше 4500 км2 и обеспечивает доступ в Internet со скоростью до 640 Кбит/с. Сеть содержит базовые станции, определяющие число и конфигурацию ячеек.

Одна из реализаций абонентской линии на базе беспроводного доступа в США опирается на целую комбинацию технологий — TDMA, FDMA и CDMA. Clearwire Technologies (http://www.clearwire.com) предлагает услуги симметричной беспроводной абонентской линии при условиях, близких к прямой видимости, в безлицензионном диапазоне 2,4 ГГц с дальностью до 40 км. Эта услуга продается через провайдеров Internet и конкурирующих операторов местной связи (Competitive Local Exchange Carrier, CLEC).

Сеть Clearwire состоит из множества базовых станций, передающих сигналы на оборудование абонентов. Каждая базовая станция покрывает область до 5000 км². Оборудование в помещении заказчика состоит из небольшого устройства, функционирующего в качестве сервера доступа, и антенны, устанавливаемой внутри офиса недалеко от окна.

Услуга Clearwire обеспечивает скорость 640 Кбит/с (в обоих направлениях). Цены для партнеров — провайдеров Internet — варьируются от 55 до 275 долларов в месяц. Как утверждают в Clearwire, цена для конечных пользователей составляет от 95 до 495 долларов в месяц.

В апреле 1999 года Clearwire реализовала свой первый коммерческий проект в Далласе (см. Рисунок 1). Сеть содержит 10 сот и охватывает площадь около 4500 км².

ПЕРЕХОД НА «БЕСПРОВОДНОЙ КАБЕЛЬ»

Другой подход к организации абонентской линии на базе беспроводного доступа представляет многоканальная многопользовательская технология Multichannel Multipoint Distribution Service (MMDS) для организации связи по типу «точка-группа» в условиях прямой видимости. В соответствии с этой технологией, сигналы передаются с вещательной башни на антенны в резиденциях абонентов. MMDS функционирует в диапазоне частот 2,1-2,7 ГГц и имеет максимальный радиус действия 50 км.

Первоначально MMDS применялась для телевизионного вещания, и поэтому иногда она называется «беспроводным кабелем». В течение вот уже некоторого времени ряд операторов MMDS предлагает также информационные услуги с использованием беспроводной технологии в прямом направлении (т. е. к абоненту) и телефонной линии в обратном (т. е. от абонента). Однако недавние изменения в правилах FCC позволили некоторым операторам предоставлять действительно двунаправленные беспроводные услуги.

Компания WavePath предоставляет услугу беспроводного доступа в Internet на базе MMDS — iSpeed — как в виде симметричного беспроводного соединения, так и в виде комбинации беспроводного доступа в прямом и проводного в обратном направлении.

ISpeed предлагается провайдерам Internet с оптовыми скидками и нацелена на малые офисы и небольшие компании. Перепродажей этой услуги занимаются, например, такие провайдеры Internet, как Concentric Network, Direct Network Access и Reality Networks. Как утверждает Филип Мастейн, ведущий инженер WavePath, в ближайшем будущем компания планирует реализовать потребительскую версию услуги.

ISpeed может поддерживать скорости от 384 Кбит/с до 1,544 Мбит/с. Рекомендуемые розничные цены (для конечных пользователей) на эту услугу составляют от 150 до 400 долларов в месяц (в зависимости от скорости). Wireless One от Warp One представляет собой симметричную службу доступа в Internet на базе MMDS (http://www.warpone.com). Она предлагается непосредственно малым компаниям, а также провайдерам Internet для перепродажи.

Цена для конечных пользователей на эту услугу составляет 150 долларов в месяц при скорости 128 Кбит/с, 280 долларов в месяц при 256 Кбит/с и 890 долларов в месяц при 1,544 Мбит/с. По словам Эрни Йейтса, ведущего инженера, оптовые цены на 35—45% ниже розничных, в зависимости от скорости соединения и объема сделки. Целевая ниша Wireless One — рынки с населением около 500 000 человек и менее.

УВЕЛИЧИВАЯ ЧАСТОТУ

Ряд американских операторов предлагает услуги беспроводной абонентской линии в диапазоне частот с миллиметровой длиной волны. Например, сеть типа «точка-группа» компании Teligent (http://www.teligent.com) с подключением при условии прямой видимости функционирует в частотном диапазоне 24 ГГц.

Teligent предлагает услуги местной и дальней телефонной связи, видео- и информационные услуги, а также доступ в Internet для малых и средних компаний. Скорость доставки данных составляет 45 Мбит/с.

На узле абонента антенна передает сигналы, преобразованные в ячейки ATM, одной из базовых станций Teligent, расположенных обычно на расстоянии 2,5-5 км. Затем сигналы передаются на коммутатор ATM (информационные сигналы направляются на маршрутизаторы, а голосовые — на отдельный голосовой коммутатор). В конечном итоге сигналы попадают в местную или глобальную сеть или в Internet.

По словам Роберта Стюарта, вице-президента Teligent по корпоративным коммуникациям, компания имеет около 1000 клиентов и надеется увеличить их число до 10 000 к концу 1999 года.

Что касается цен, то компания придерживается индивидуального подхода к каждому клиенту. Если заказчик намеревается подписать годовой контракт, то представители Teligent встречаются с ним для выяснения того, какую сумму он ранее платил своему провайдеру(-ам) услуг за местную/дальнюю связь и доступ в Internet. Эту информацию Teligent использует для формирования цен. «Мы садимся с заказчиком, берем счета от его сервис-провайдеров за два-три последних месяца, усредняем их и затем скидываем 30% от этой суммы для определения абонентской платы за нашу услугу», — объясняет Стюарт.

Технология Local Multipoint Distribution Service предназначена для организации связи типа «точка-группа» в условиях прямой видимости в диапазонах частот 28 и 31 ГГц, хотя в последнее время она предлагается и на более высоких частотах, например 38 ГГц. Типичная сетевая инфраструктура LMDS состоит из сот, формируемых концентраторами или передатчиками. Диаметр каждой ячейки составляет около 5 км. Концентраторы подключаются к телефонной станции (и друг к другу) по оптическим или беспроводным каналам. При необходимости более широкого охвата их число может быть увеличено.

LMDS лучше всего подходит для густо заселенных городских районов. Благодаря использованию передовых методов модуляции LMDS пригодна для предоставления самых разных, как одно-, так и двунаправленных, широкополосных услуг, в том числе вещания видеопрограмм, видеоконференций, передачи данных и телефонных услуг. Вследствие более широкого диапазона частот LMDS обеспечивает большую пропускную способность, нежели рассматриваемые до сих пор беспроводные технологии фиксированной связи. Однако очень высокие частоты, на которых функционирует LMDS, налагают серьезные ограничения на расстояния и делают LMDS более подверженной интерференции сигналов вследствие, например, плохой погоды.

В 1998 году FCC выставила на аукцион 986 лицензий для LMDS. Этим предложением воспользовался целый ряд компаний, в том числе WNP Communications (впоследствии приобретенная NextLink Communications), WinSatr и Cellular Vision (переименована в SPEEDUS.COM).

Рисунок 2. Эта диаграмма сети компании WinStar иллюстрирует факт наилучшей применимости LMDS на густо заселенных городских территориях. По информации WinStar, услуга Wireless Fiber позволяет передавать данные со скоростью до 155 Мбит/с и может использоваться для организации связи типа «точка-точка» и «точка-группа».

WinStar (http://www.winstar.com) имеет лицензии на диапазоны 28 и 38 ГГц. Услуги Wireless Fiber на базе LMDS включают местную и дальнюю телефонную связь, информационные услуги и доступ в Internet. По информации WinStar, Wireless Fiber предоставляет пропускную способность в 155 Мбит/с. WinStar предлагает услуги связи типа «точка-точка» и «точка-группа». Сигналы передаются между антеннами оборудования заказчика и сетевыми концентраторами WinStar (последние связаны друг с другом оптическим кабелем) (см. Рисунок 2). На телефонной станции у WinStar установлены коммутаторы ATM. Как говорит Дэвид Аккерман, исполнительный вице-президент, в будущем компания планирует использовать возможности коммутаторов ATM для организации коммутации голосового трафика.

Услуги Wireless Fiber доступны более чем в 30 регионах США, включая Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Лос-Анджелес и Даллас. Компания объявила также о намерении предоставлять эту услугу в Амстердаме, Токио и Аргентине в 1999 году.

Тарифы зависят от числа абонентов, но, как утверждают в WinStar, ее услуги на 30% дешевле, чем у ILEC. В соответствии с Project Millenium, WinStar предлагает заказчикам в некоторых регионах бесплатные местные услуги до 2000 года (для их получения абонент должен заключить многолетний контракт). SPEEDUS.COM предоставляет услуги Internet на базе LMDS в диапазоне 28 ГГц (http://www.spееdus.com). Компания имеет 14 вещательных станций Internet в Манхэттене, Бруклине и Квинсе.

Стив Перди, директор по услугам Internet, говорит, что программа пока апробируется. Она нацелена преимущественно на небольшие компании и индивидуальных пользователей. По его словам, Speed Service обеспечивает асимметричный доступ в Internet со скоростью до 48 Мбит/с. Индивидуальным пользователям услуга будет стоить около 60 долларов в месяц, а Speed Business Service для коммерческих предприятий — около 85 долларов в месяц.

ПЛЮСЫ И МИНУСЫ

Привлекательность технологий беспроводного доступа с коммерческой точки зрения состоит в их потенциальной способности расчистить заторы трафика на последней миле. Кроме того, они рассматриваются в качестве альтернативы дорогостоящим выделенным проводным соединениям.

Беспроводная связь не требует затрат на проводку, а ее непритязательная инфраструктура способствует быстрому внедрению. Это преимущество не осталось без внимания со стороны провайдеров беспроводных услуг. Например, WavePath готова предоставить услугу в течение пяти дней, а Wireless One — даже через три дня. Другое преимущество беспроводного доступа — его гибкость. В WavePath утверждают, что компания может увеличить или уменьшить скорость передачи в рамках iSpeed в течение суток с момента уведомления. Брайан Нерни, президент и исполнительный директор Clearwire, заявляет, что выполняемое в сети Clearwire программное обеспечение гарантирует быстрые и проходящие практически незаметно для пользователей модификации функций и изменения скорости.

Однако абонентская линия на базе беспроводного доступа имеет и свои недостатки. Как и другие беспроводные технологии, она предполагает относительно высокие накладные расходы на выполнение таких функций, как пакетизация, коррекция ошибок и сигнализация.

Кроме того, для нее характерны проблемы в области защиты информации. Несмотря на то что используемые в фиксированных беспроводных системах алгоритмы шифрования гораздо более эффективны, чем применяемые со стандартными мобильными сотовыми телефонами, вероятность перехвата все же нельзя игнорировать. Технологии беспроводного доступа страдают от тех же недостатков, что и кабельные модемы, и спутниковые технологии — от конкуренции за среду передачи. При превышении определенного числа пользователей ресурсы быстро исчерпываются.

Далее, условие прямой видимости в случае микроволновых технологий ставит дополнительные технические препятствия на пути их реализации. Одно из явлений получило название «замирания», когда сигнал между передающей и принимающей антенной искажается или прерывается.

Наиболее распространенной его формой является замирание сигнала вследствие многолучевого распространения, когда в результате искажений микроволновые сигналы поступают на принимающую антенну разными путями, и на определенных частотах происходит интерференция между этими путями передачи. Обычно это приводит к потере сигнала на несколько минут.

Более серьезные последствия имеет замирание вследствие преломления сигнала на пути между передающей и принимающей антеннами. В результате сигнал может оказаться полностью потерян на несколько часов. Такой эффект вызывает обычно сильный дождь или густой туман.

Один из способов если не обойти, то ослабить проблему отсутствия прямой видимости состоит в применении схемы под названием «пространственное разнесение», когда невдалеке от основной размещается резервная принимающая антенна.

Другой подход предполагает частотное разнесение и состоит в организации запасных каналов в заданном частотном диапазоне. Если один канал оказывается блокирован, то сигнал может быть переведен на канал с другой частотой.

Помогая сохранить канал передачи, эти методы в то же время увеличивают затраты на инфраструктуру и таким образом повышают общую стоимость услуг.

ПРИНЯТИЕ СТАНДАРТОВ

Отсутствие необходимого корпуса стандартов тормозит разработку и реализацию беспроводных технологий для абонентской линии. Однако прогресс имеется и в этой области.

Одна многообещающая разработка появилась в рамках проекта по тестированию, измерению и стандартам National Wireless Electronic Systems Testbed (N-West). Цель данного проекта состоит в продвижении спецификаций широкополосных технологий беспроводного доступа, включая LMDS. N-West является совместным проектом Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) и Национального управления по телекоммуникациям и информации (National Telecommunications and Information Administration, NTIA).

Усилия по стандартизации N-West предпринимает через Рабочую группу по широкополосному беспроводному доступу IEEE 802.16. Эта группа работает над интерфейсом для совместимых фиксированных систем широкополосного беспроводного доступа в конфигурации «точка-группа» с поддержкой передачи голоса, видео и данных.

В то же время набирает силу движение в поддержку общемирового стандарта на так называемую беспроводную связь третьего поколения (Third Generation, 3G). Одна из целей этой инициативы состоит в том, чтобы пользователи могли переезжать из страны в страну и прозрачным образом переходить при этом с фиксированной на мобильную связь и с беспроводных на сотовые сети. Технология 3G должна способствовать улучшению характеристик систем и повышению скоростей передачи.

Вклад ITU в кампанию 3G составляет пока еще не завершенный стандарт на международную мобильную связь International Mobile Telecommunications (IMT-2000). Процесс стандартизации сдерживают разногласия среди участвующих поставщиков, но тем не менее некоторые успехи все же имеются. Например, ITU была предложена усовершенствованная технология широкополосной CDMA в качестве составляющего элемента 3G.

Кроме ITU технологией 3G занимаются такие организации по стандартизации, как Европейский институт стандартов связи (European Telecommunications Standards Institute) и Ассоциация производителей телекоммуникационного оборудования (Telecommunications Industry Association).

ЗАБЕГ НА ПОСЛЕДНЮЮ МИЛЮ

Картина предложений по организации последней мили становится все более сложной. Но открытое для всех игровое поле, на создание которого был нацелен Акт о телекоммуникациях 1996 года, по-прежнему содержит закрытые территории. Технология фиксированной беспроводной связи является одним из нескольких способов устранения оставшихся на последней миле знаков «проход запрещен».

Помимо междоусобной конкуренции провайдеры услуг фиксированного беспроводного доступа вынуждены противостоять операторам цифровых абонентских линий и кабельных модемов, а также телекоммуникационным компаниям, RBOC, провайдерам Internet и различным CLEС.

Провайдеры услуг дальней связи предприняли ряд предупредительных мер для проникновения на рынок беспроводного доступа. Например, AT&T недавно воскресила Project Angel, свой проект предоставления местных фиксированных голосовых и Internet-услуг; а Sprint и MCI WorldCom вложили средства в занимающуюся «беспроводными кабелями» компанию People?s Choice, MCI WorldCom, кроме того, инвестировала средства в несколько небольших провайдеров MMDS.

Что касается региональных операторов Bell, US West планирует провести испытания услуг беспроводного доступа в Internet, а BellSouth в конце 1998 года начала предлагать услуги беспроводного кабельного ТВ.

Это далеко не случайность, что телекоммуникационные компании не торопятся активно выходить на рынок беспроводного доступа. «Организация беспроводной последней мили требует значительных средств, — говорит Эрик Расмуссен, консультант в TeleChoice (http://www.telechoice.com). — Многие операторы хотят подождать и посмотреть, какая технология в конце концов победит».

Провайдеры услуг Internet, например PSINet (http://www.psinet.com), также начинают приглядываться к беспроводному доступу. Компания предоставляет услугу InterSky в диапазоне 2,4 ГГц. Пока она предлагается как услуга передачи данных по frame relay со скоростью 128 Кбит/с, но PSINet планирует к 2000 году увеличить скорость до 2 Мбит/с.

Несмотря на перспективы MMDS, а также таких высокочастотных предложений, как LMDS, провайдерам этих услуг предстоит преодолеть некоторые препятствия на своем пути. В частности, многие операторы MMDS имеют значительные долги.

Кроме того, провайдерам MMDS и LMDS приходится выплачивать значительные лицензионные отчисления за право использования частотного диапазона, из-за чего им трудно поддерживать конечные цены на конкурентоспособном уровне.

Наконец, эксплуатационные расходы, в частности на приобретение оборудования, тоже составляют немалую сумму. «Производителям оборудования потребовалось несколько больше времени, чем они предполагали, для разработки своих систем и выпуска их на рынок. Кроме того, цены на оборудование еще не опустились до такого уровня, когда бы использующие его CLEС могли бы предлагать конкурентоспособные по цене услуги», — обобщает Джаннет Нойес, эксперт по анализу рынка телекоммуникационных услуг для индивидуальных пользователей и небольших компаний в IDC (http://www.idc.com). «Сейчас тратится много денег в надежде на большие доходы в будущем», — добавляет она.

Роберт Розенберг, президент Insight Research (http://www.insight-corp.com), соглашается с ней: «Компании по предоставлению услуг MMDS и LMDS могут не приносить прибыли в течение нескольких лет».

Каковы бы ни были слабые стороны конкурентов, услугам фиксированного беспроводного доступа придется в конечном итоге отвоевывать себе место под солнцем за счет собственных достоинств. Пока же никто не может с уверенностью сказать, станут ли они когда-нибудь жизнеспособным решением для абонентской линии.

Ресурсы Internet

TelecomResearch.com может служить хорошим интерактивным источником информации об отрасли беспроводного доступа. Ее Web-сервер http://www.telecomresearch.com содержит ряд ссылок на аналогичные узлы.

Интерактивный журнал Wireless Access Technologies (http://www.watmag.com) предлагает новости, технические статьи и другую информацию.

Дополнительную информацию о Рабочей группе по широкополосному беспроводному доступу IEEE 802.16 можно получить на узле National Wireless Electronic Systems Testbed (N-West) по адресу: http://nwest.nist.gov/welcome.html.