Насколько оправданна шумиха, сопровождающая продвижение стандарта широкополосного беспроводного доступа?

Для начала — немного статистики. Согласно оценкам исследовательских компаний Visant Strategies и Pyramid, уже через несколько лет годовые темпы прироста пользовательской базы сетей широкополосного беспроводного доступа (ШБД) возрастут с нынешних двух до 10—15%. При этом 60% сетей ШБД будут базироваться на оборудовании стандарта WiMAX, или IEEE Std 802.16-2004, как официально именуется окончательная версия стандарта, которая в ближайшее время заменит предыдущие спецификации.

Аналитики In-Stat/MDR прогнозируют, что мировой рынок оборудования ШБД вырастет с прошлогодних 558,7 млн долл. до 1,2 млрд долл. в 2007 году, причем три четверти дохода получат производители оборудования указанного стандарта. Если же верить оценкам фирмы Allied Business Intelligence (ABI), то в 2008 году объем лишь рынка устройств, соответствующих стандартам 802.16 и 802.20, достигнет 1,5 млрд долл.

В прогнозе In-Stat/MDR также утверждается, что в течение пяти лет рынок оборудования широкополосной беспроводной передачи данных будет расти преимущественно за счет продаж систем 802.16, а оборудование 802.20 окажется на втором месте. Стандарт 802.16 получит заметно большее распространение, поскольку соответствующие системы появятся на рынке раньше, а версия 802.16e позволит обслуживать в сетях ШБД мобильных пользователей.

Рис. 1. Прогноз роста мировой абонентской базы сетей 802.16

Соревнование между аналитиками по принципу «кто больше» сегодня вряд ли кого-то удивит. Вопрос состоит в том, можно ли доверять подобным оценкам. Из памяти еще не стерлись примеры опровержения оптимистичных прогнозов суровой действительностью, причем самым беспощадным образом. В какой мере новый стандарт будет востребован рынком? И заслуживает ли он того интереса со стороны операторов (особенно уже построивших беспроводные сети доступа), который так активно подогревается производителями?

Чтобы разобраться в проблеме, мы обратились к известным российским экспертам, много лет работающим на отечественном рынке беспроводных технологий. Но прежде чем познакомить вас с их мнениями, имеет смысл охарактеризовать текущую ситуацию в области WiMAX.

Короткий путь к стандарту

Работа над новым стандартом для городских беспроводных сетей (WirelessMAN) в стенах IEEE началась около трех лет назад. Первоначально спецификации были рассчитаны на использование частотного диапазона 11—66 ГГц, что не вызвало энтузиазма у операторов беспроводных сетей, но впоследствии (в январе 2003 года) появилась версия 802.16a для «низкочастотной» части спектра (2—11 ГГц). За почти три года, прошедшие с момента опубликования первых стандартов 802.16, это семейство пополнилось несколькими новыми спецификациями.

В середине января 2004 года в IEEE завершилась работа над версией — 802.16d. Не исключено, что ее принятие в качестве окончательного варианта 802.16 состоится уже в марте. Этот стандарт должен поглотить более ранние спецификации — базовую версию 802.16 и дополнения 802.16a и 802.16c. Через какое-то время увидит свет спецификация 802.16e, которая будет регламентировать реализацию физического и MAC-уровней в комбинированных сетях ШБД, поддерживающих как фиксированные, так и мобильные беспроводные устройства. Детальную информацию о технологии WiMAX и упомянутых спецификациях можно найти в материале «Стандарт для фиксированного радиодоступа» (см. Сети, 2003, № 23, с. 26).

Вскоре после опубликования первой версии стандарта 802.16 компании Fujitsu Microelectronics America, Intel и Nokia создали консорциум World Interoperability for Microwave Access Forum (WiMAX Forum). Его основная задача — содействовать продвижению новой технологии ШБД, а главное, сертифицировать оборудование разных поставщиков на предмет соответствия индустриальному стандарту. Хотя консорциум существует уже более двух лет, процесс сертификации стартует не ранее IV квартала 2004 года. Причина промедления — в отсутствии массовых продуктов и в требовании предварительного тестирования оборудования в независимых лабораториях.

Ситуация со сроками выхода готовых продуктов класса WiMAX стала более или менее определенной только в последние месяцы. Одним из крупнейших действующих лиц в этом рыночном сегменте является корпорация Intel, которая намеревается стать ведущим поставщиком микросхем, сертифицированных WiMAX. Компания планирует наладить массовый выпуск WiMAX-совместимых чипсетов во втором полугодии 2004 года. Об использовании этих микросхем в оборудовании для распределенных сетей ШБД уже объявили Alvarion, Airspan, Aperto Networks и Redline Communications. По словам Шона Мэлони, исполнительного вице-президента Intel и руководителя подразделения Intel Communications Group, переговоры ведутся также с Siemens и Proxim.

Рис. 2. Распределение частот, используемых в сетях WiMAX (прогноз на 2006 г.)

Поддержка технологии WiMAX таким гигантом ИТ-индустрии, как Intel, позволяет надеяться, что запланированные сроки выпуска изделий будут скрупулезно соблюдаться. В таком случае первые готовые WiMAX-устройства могут появиться на рынке уже в середине 2005 года. Ожидается, что в 2006 году станут доступны портативные и карманные компьютеры со встроенной поддержкой WiMAX.

В своем стремлении стать флагманом нарождающегося рыночного сегмента Intel не одинока. Летом 2003 года появились сообщения, что над микроэлектронными компонентами для оборудования WiMAX работает подразделение Fujitsu Microelectronics America. Стратегический альянс с Fujitsu заключил известный поставщик беспроводного оборудования Wi-LAN. Известно, что осенью прошлого года Wi-LAN разрабатывала базовый набор микросхем, включающий в себя средства обработки сигналов 802.16a на физическом уровне, и намеревалась в дальнейшем продать лицензии на свою технологию корпорациям Intel и Fujitsu. Кроме того, совместно с Fujitsu она изучала возможность реализации стандарта 802.16a на одной микросхеме. Последнюю предполагается использовать в модифицированных платформах семейства Libra. Есть основания полагать, что над созданием аналогичных чипов работает и компания Atheros.

Между тем канадская фирма Wavesat Wireless в октябре прошлого года объявила, что располагает готовой микросхемой DM216, соответствующей стандарту 802.16a. Другая канадская компания, Redline Communications, в октябре 2003 года сообщила о наличии готовой системы AN-100, совместимой со стандартом 802.16a. Наконец, как мы уже писали (см. Сети, 2003, № 23, с. 28), довольно подробные сведения о законченных продуктах стандарта 802.16a (системах AS3030 и AS4030) в прошлом году опубликовала Airspan Networks.

Эта череда объявлений отражает скорее некоторую «перегретость» рынка, нежели реальные успехи в реализации стандартов группы 802.16. Недаром сами руководители Airspan признают, что «хотя в устройствах компании выдержаны все параметры стандарта 802.16a, они не смогут взаимодействовать с продуктами других поставщиков, поскольку производители микроэлектронных элементов еще не приступили к выпуску стандартных микросхем».

Тем не менее неподдельный интерес к новой технологии начали проявлять крупные операторы в разных странах. По словам Мэлони, перспективы внедрения оборудования WiMAX изучают британские операторы British Telecom и UK Broadband, испанский Iberbanda, мексиканский MVS Net, бразильский Neotec, гонконгский PCCW и индийский Reliance Infocomm. Более того, корпорация BT под эгидой консорциума WiMAX организовала в четырех населенных пунктах на территории Великобритании тестирование оборудования БШД, соответствующего спецификации 802.16d. С его помощью предполагается предоставлять услуги фиксированного доступа в Internet. Кроме того, BT изучает предварительный вариант спецификации 802.16e на предмет возможной поддержки мобильных устройств.

Перед лицом реалий

Возможность перехода на новый стандарт всерьез рассматривают и некоторые отечественные операторы. Так, Алексей Сухов, технический директор Art Communications, одного из крупнейших игроков на столичном рынке услуг беспроводного доступа, сообщил нам, что его компания обязательно перейдет на 802.16. Другие операторы пока занимают выжидательную, а то и вовсе пассивную позицию. Скажем, в «Голден Телеком» заявили, что вопросы создания сетей ШБД на основе стандарта 802.16 не являются актуальными с точки зрения бизнес-стратегии компании.

Как бы то ни было, развертывание сетей 802.16 начнется не раньше, чем на рынке появится действительно массовое оборудование, соответствие которого стандарту и совместимость с продуктами разных производителей будут подтверждены консорциумом WiMAX. Но, пожалуй, еще большее значение имеет фактор цены.

Основная надежда ведущих игроков рынка заключается в том, что появление множества совместимых продуктов при вводе нового стандарта приведет к значительному удешевлению оборудования, в первую очередь — клиентских устройств. Не секрет, что прямым следствием сегодняшнего господства патентованных решений является непомерная дороговизна подключения пользователей к городским беспроводным сетям, которая становится основным тормозом для роста абонентской базы.

Скажем, при построении распределенной сети ШБД на базе устройств Revolution, в течение многих лет выпускавшихся компанией CompTek (а с недавних пор — отпочковавшейся от нее фирмой Infinet Wireless), или довольно популярных в России продуктов фирмы Alvarion затраты на подключение одного абонента доходят до 1500 долл. Конечно, это величина запредельная вне зависимости от того, ложится ли она целиком на плечи абонента или частично покрывается из средств оператора (во втором случае увеличиваются сроки возврата начальных инвестиций). После удешевления клиентского оборудования такие затраты должны снизиться в несколько раз, что позволит устранить проблемы привлечения новых абонентов и сократить сроки окупаемости сетей радиодоступа.

В публикациях по поводу перспектив рынка WiMAX можно встретить указания на то, что стоимость клиентских WiMAX-устройств составит 150—200 долл. Такие цифры могут только радовать, но не слишком ли они оторваны от реальности? Чтобы прояснить ситуацию, приведем пару примеров.

На уже упоминавшуюся систему AS3030 ее производитель Airspan Networks установил следующие расценки: базовая станция — 9045 долл., абонентский терминал — 7025 долл. По прикидкам компании, затраты на одну беспроводную линию связи на базе AS3030 составят около 8 тыс. долл. Конечно, это не массовый продукт, да и конкуренция в данном рыночном сегменте пока начисто отсутствует, но подобные цены для кого-то могут стать «холодным душем».

Вот еще несколько цифр. Эксперты компании ABI оптимистично полагают, что инфраструктурное оборудование WiMAX начнет поставляться уже в нынешнем году. Базовые станции с радиусом действия до 48 км будут стоить в среднем 30 тыс. долл. Вслед за ними, ориентировочно в начале 2005 года, на рынке появится абонентское оборудование, которое будет предлагаться конечным пользователям за 400—500 долл.

Упомянутые 150 долл. за абонентский терминал — это прогноз самой Intel. Разрабатывая микросхемы для оборудования WiMAX, фирма считает своей основной задачей снижение стоимости абонентских устройств стандарта 802.16 до ценового уровня ADSL- и кабельных модемов. Если верить выводам экспертов Intel, уже первое поколение WiMAX-сертифицированного абонентского оборудования окажется в четыре раза дешевле сегодняшних устройств ШБД, а в дальнейшем произойдет десятикратное удешевление. В итоге, по мнению Ананда Чандрасекера, вице-президента Intel и главы подразделения Mobile Platforms Group, суммарные затраты на подключение одного абонента к сети WiMAX составят около 400 долл.

Некоторые аналитики полагают, что резкое падение цен начнется не раньше 2007 года. Что же касается ближайших перспектив, в первые месяцы после своего появления базовые станции стандарта WiMAX будут стоить от 10 до 20 тыс. долл., а клиентские устройства — несколько сотен долларов.

Высокая стоимость «входного билета» на рынок услуг широкополосного доступа по сетям 802.16 означает: прежде чем затевать новые «игры», операторы должны скрупулезно проанализировать экономическую сторону дела. И здесь есть два основных сценария.

Рис. 3. География продаж клиентского оборудования стандарта 802.16 (прогноз на 2006 г.)

Компаниям, только выходящим на рынок услуг ШБД, а потому вынужденным строить сеть «с нуля», есть смысл сделать ставку на новый стандарт. Целесообразность такого решения диктуется и неизбежным удешевлением оборудования, и базовой совместимостью изделий разных поставщиков, и улучшенными техническими характеристиками сети нового стандарта (такими, как повышенная спектральная эффективность).

А вот операторам, уже располагающим собственной распределенной беспроводной сетью, придется действовать иначе. Во-первых, существующие инфраструктура каналов связи и антенны могут с успехом применяться в сетях нового типа; обновить понадобится только базовые станции. Во-вторых, заменять эти БС также придется постепенно. По справедливому замечанию Юрия Писарева, ведущего эксперта по радиосистемам департамента системных решений компании IBS, в данном случае «нужно говорить не о переходе, а о продолжении развития беспроводных сетей, но уже на базе стандартного оборудования. Вряд ли целесообразно менять на стандартные уже работающие патентованные устройства, если они решают поставленные задачи. Кроме того, в России подавляющее большинство сетей ШБД развернуты лишь в последние годы, и установленное в них оборудование может прослужить еще долго.

Другими словами, новые базовые станции имеет смысл устанавливать там, где существующие устройства не справляются с динамично растущей абонентской базой. При этом в идеале оборудование предыдущего поколения должно перемещаться в районы с небольшим числом абонентов (если нет оснований ожидать его стремительного роста) либо использоваться для расширения зоны покрытия сети.

Преемственность поколений

По словам Алексея Сухова, существование в сети одного оператора зон двух типов (основанной на индустриальном стандарте и базирующейся на патентованной технологии) не вызовет серьезных проблем. Другое дело — поддержка клиентского оборудования. Замена прежней базовой станции на соответствующую новому стандарту означает необходимость обновления абонентских устройств. Если их предстоит оплачивать самим пользователям, это вряд ли повысит их лояльность к своему оператору. Если же оператор возьмет расходы на себя, это будет эквивалентно повторному подключению существующих клиентов (пусть и с несколько меньшими издержками).

Не до конца ясен и вопрос обратной совместимости на уровне клиентских устройств. Петр Кочегаров, генеральный директор Infinet Wireless и председатель рабочей группы «Беспроводные сети передачи данных» в составе АДЭ, считает, что такой сценарий практически исключен. Достаточно учесть, что стандарт 802.16a предполагает использование в полосе 2—11 ГГц для кодирования сигнала технологии ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) с минимум 256 поднесущими, тогда как в современных системах эта цифра в несколько раз меньше.

Модернизация существующих продуктов путем обновления ПО допустима только для устройств, спроектированных не на базе компактного чипсета (предполагается, что комплекты, которые станут поставлять Intel, Fujitsu Microelectronics America, а возможно, Texas Instruments и другие компании, будут состоять всего из двух микросхем), а на основе множества разрозненных компонентов. Надо ли говорить, что стоимость таких решений исчисляется несколькими тысячами долларов (характерный пример — приведенные выше расценки на систему AS3030 производства Airspan), поэтому на массовый рынок путь им закрыт.

В то же время Алексей Сухов считает, что производителям волей-неволей придется предпринять определенные усилия для соединения «двух миров» ШБД — патентованного и стандартизованного. Косвенным подтверждением тому может служить деятельность компании Alvarion, заметно активизировавшаяся в последние месяцы. Согласно данным Pyramid Research, опубликованным в ноябре прошлого года, Alvarion является лидером мирового рынка систем ШБД: на ее продукцию приходятся 45% поставок оборудования этой категории. И естественно, фирма не могла не отреагировать на намечающуюся тенденцию перевода распределенных беспроводных сетей на новый стандарт. В июле прошлого года она заключила стратегическое соглашение с Intel о сотрудничестве в области создания систем ШБД, соответствующих IEEE 802.16a. В первую очередь, речь идет об использовании в устройствах Alvarion разрабатываемого Intel набора микросхем. Alvarion намеревается одной из первых в мире выпустить систему ШБД, которая сможет получить сертификат консорциума WiMAX Forum. Судя по всему, это произойдет где-то в середине 2005 года.

Еще в прошлом году в ассортименте продукции компании имелось OFDM-оборудование, работавшее с 64 поднесущими в диапазонах 3,5 и 5,8 ГГц (как известно, Alvarion вообще одной из первых выпустила на рынок OFDM-оборудование). В ближайшие месяцы фирма намерена приступить к массовым поставкам ШБД-системы BreezeMAX, использующей технологию OFDM с 256 поднесущими, и тем самым «перекинуть мостик» между своими прежними продуктами и оборудованием стандарта 802.16. С этой разработкой представители Alvarion познакомили участников конференции BreezeUSER II в феврале текущего года.

Система BreezeMAX разрабатывалась на основе спецификаций будущего стандарта IEEE Std 802.16-2004 с применением оригинальной элементной базы Alvarion. Реализованная в продукте технология OFDM-мультиплексирования при ширине радиоканала 3,5 МГц обеспечивает максимальную пропускную способность 18 Мбит/с и возможность работы устройств вне зоны прямой видимости. Адаптивная модуляция позволяет варьировать скорость передачи в зависимости от условий приема. В микросхемы доступа к среде передачи (МАС) встроены средства управления QoS, поддерживающие четыре уровня приоритизации трафика приложений. Система BreezeMAX подвергнется модернизации после появления на рынке микросхем 802.16 от Intel. Ориентировочная стоимость клиентских устройств составит 300 долл.

Пытается не отстать от лидеров и Infinet — отечественный производитель систем ШБД. Как сообщил Петр Кочегаров, компания сотрудничает сразу с несколькими производителями микроэлектронных компонентов, рассчитывая выпустить на рынок готовый продукт вскоре после того, как чипсеты 802.16 станут доступными в массовых объемах. Изучение предоставленной производителями документации и создание необходимого ПО идут в Infinet Wireless полным ходом. Основой нового продукта станут сегодняшние устройства Revolution 5000. В будущем Infinet не только намерена предоставить свои изделия на сертификацию в WiMAX Forum, но и не прочь стать членом консорциума. Что же касается сроков, выпуск на рынок готового продукта для сетей 802.16 в первой половине 2005 года, по словам Петра Кочегарова, стал бы для фирмы большим успехом.

Как бы то ни было, переход на стандарт 802.16 неизбежен. Как утверждает Юрий Писарев, стандартизованные изделия вытеснят с рынка системы, выпускаемые по фирменным технологиям. Переходный период продлится от трех до пяти лет, в течение которых будет снижаться число инсталляций нестандартного оборудования и увеличиваться доля стандартных систем фиксированного беспроводного доступа.

Отдельную проблему составляет дефицит частотного ресурса. Как мы уже отмечали, в первоначальной версии стандарта предполагалось использовать несколько полос из частотного диапазона 11—66 ГГц, включая лицензируемые диапазоны 10,5, 25, 26, 31, 38 и 39 ГГц. В нашей стране теоретически наиболее привлекательны частоты в районах 28—30 ГГц (зарезервированы под услуги LMDS) и 11 ГГц, оставленные для гражданского применения.

Проблема, однако, заключается в том, что соответствующее оборудование остается непомерно дорогим и радикальное изменение его стоимости не предвидится. К тому же из-за быстрого затухания сигнала на высоких частотах в диапазоне 11, а тем более 28—30 ГГц для обеспечения аналогичного покрытия требуется гораздо больше базовых станций, чем, скажем, при использовании рабочих частот в районе 2,4 ГГц. Это также увеличивает стоимость полного решения. В итоге российские операторы заинтересованы в использовании тех же областей спектра, в которых работает уже установленное оборудование, то есть 2,4, 3,5 и 5 ГГц. Подчеркнем: в существующих версиях стандартов частотные номиналы не конкретизированы и выбор рабочих частот оставлен на усмотрение производителей.

В этой связи возникает вопрос о частотных присвоениях. Не приходится сомневаться, что, помимо работы только с сертифицированным оборудованием WiMAX, операторам придется заново получать разрешения на использование частотного ресурса. Во многих случаях это окажется формальностью, поскольку имеющиеся в их распоряжении частоты можно напрямую использовать в сети 802.16. Именно так, по словам Алексея Сухова, обстоит дело у Art Communications. Но в некоторых ситуациях все будет гораздо сложнее.

Скажем, оборудование Alvarion, довольно широко используемое в России, работает с каналами шириной 1 и 3,5 МГц. Однако стандартом 802.16 этот параметр определен как равный минимум 20 МГц. И хотя трудно представить сеть, использующую только один канал, распределение рабочих частей спектра, которыми располагает конкретный оператор, может оказаться неудачным для развертывания полноценной сети 802.16. Нельзя исключить и возникновения несоответствий в уровнях излучаемой мощности. А сложности получения в России новых частотных присвоений общеизвестны.

Что нам ожидать?

Последний аспект рассматриваемой проблемы имеет отношение к новым услугам для пользователей сетей стандарта 802.16. Здесь мнения экспертов разделились.

ПЕТР КОЧЕГАРОВ: «Обратная совместимость систем 802.16 с современными системами радиодоступа на уровне клиентских устройств практически исключена»

Петр Кочегаров считает, что повышение в сетях 802.16 скорости передачи и реализованные в них механизмы QoS откроют перед операторами поистине безграничные возможности, прежде всего — в области беспроводной передачи голоса и видеотрафика. В распределенных беспроводных сетях подобные услуги не получили распространения из-за нехватки полосы пропускания и недостаточной гибкости механизмов QoS.

По словам Юрия Писарева, предусмотренные стандартом 802.16 классы сервиса позволят передавать с высоким качеством любой трафик (голос, видео, данные), организовывать в одном радиоканале виртуальные выделенные каналы для передачи потоков Е1 и пакетного трафика. Иными словами, сейчас на уровне «последней мили» нет сервисов, которые оказались бы «не по зубам» системам 802.16. (Справедливости ради отметим, что в существующих версиях стандарта реализация алгоритмов обеспечения качества сервиса необязательна — все оставлено на усмотрение производителя.)

Алексей Сухов придерживается иной точки зрения. Основная выгода для оператора от принятия нового стандарта, говорит он, состоит в резком снижении расценок на оборудование. А все технические параметры и функциональные возможности, по сути, уже реализованы в существующих устройствах. Конечно, некоторое увеличение мощности, дальности связи и уровня помехозащищенности операторы воспринимают положительно, но, по большому счету, эти улучшения не принципиальны. Скажем, поддержка голосового трафика в технологии WiMAX осуществляется на уровне MAC-контроллера. В продуктах серии Revolution она реализована иначе, но все же имеется. Для конечного пользователя эти технические различия роли не играют: главное, что по уровню качества те и другие услуги практически идентичны.

Вокруг WiMAX сложилась уникальная ситуация. Трудно назвать другую технологию связи, за плечами которой стояла бы компания, обладающая такими ресурсами и таким влиянием на развитие ИТ-отрасли, как Intel. Уникальны темпы разработки и принятия стандарта. Поддержанный Intel, этот процесс прошел без противостояния двух лагерей производителей, что имело место, например, в конце 90-х годов перед утверждением в IEEE окончательных спецификаций 802.11a и 802.11b.

Выводы напрашиваются сами собой. Что бы ни твердили скептики, корпорация Intel, вознамерившаяся стать во главе движения WiMAX, добьется своего. Поставленная компанией задача удешевления на порядок клиентских устройств будет решена. Деятельность консорциума WiMAX Forum окажется не менее успешной, чем работа его прообраза Wi-Fi Forum. По оценкам Алексея Сухова, проблемы несовместимости изделий разных поставщиков исчезнут уже через год после начала массового производства. Это обеспечит дополнительную гибкость операторам при выборе оборудования, но особенно порадует владельцев мобильных устройств, которые смогут свободно подключаться к сетям 802.16 через каких-нибудь 2—2,5 года. Через несколько лет сети 802.16 будут повсеместно господствовать в секторе широкополосного беспроводного доступа, а патентованные системы практически полностью сойдут со сцены. И конечно, эти процессы не обойдут стороной нашу страну. Надо лишь немного подождать.