8.3 Сети wman

WiMAX и его разновидности (семейство стандартов IEEE 802.16). Предыстория семейства стандартов IEEE 802.16 начиналась очень давно, почти сорок лет назад. Системы беспроводного широкополосного доступа регионального (городского) масштаба своим массовым развитием изначально обязаны телевидению, которое требовало всё новых и более высокоскоростных средств доставки TV-трафика до зрителя. Системы кабельного телевидения со своими задачами справлялись не везде, и в 1970 году Федеральная комиссия связи США FCC представила, по-видимому, первую беспроводную многоточечную систему распределения MDS (Multipoint Distribution System, многоточечная распределительная система). Она предусматривала вещание в радиусе порядка 30 миль от передатчика в диапазоне 2,1 – 2,7 GHz. В то время система не получила распространения, не выдержав конкуренции с кабельным и спутниковым TV по стоимости оборудования [59].

215

Четверть века спустя к идее вернулись, разработав на новом техническом уровне систему MMDS (Multichannel или Microwave MDS, многоканальная или микроволновая многоточечная распределительная система). Подобные системы позволяют работать в диапазоне 2,5 – 2,7 GHz в зоне радиусом до 35 миль (50 – 60 км, фактически зона прямой видимости) при мощности передатчика базовой станции около 100 Вт (max до 1 кВт, при том, что ретрансляторы обычных аналоговых телевизионных сетей оборудуются передатчиками 10 – 50 кВт). Оборудование MMDS использует квадратурную амплитудную модуляцию – от четырёхпозиционной QPSK (2 бита на символ) до 256-позиционной QAM (8 бит на символ). Поэтому скорости передачи данных в MMDS могут достигать очень больших значений при соответствующей ширине канала. Так, в стандартном TV канале 8 MHz теоретически возможна скорость до 64 Мбит/с. Концепция системы MMDS разрабатывалась для трансляции телевизионных программ, поэтому она принципиально однонаправленная (имеет только нисходящий канал). В последнее время стало появляться оборудование для двунаправленной работы. Восходящий канал имеет в 4 – 8 раз меньшую полосу пропускания, но это не мешает использовать системы MMDS и для обмена данными (доступ в Internet, интерактивное TV, мосты между локальными сетями и т. д.).

Из-за дороговизны оборудования сети MMDS так и не стали массовыми. Следующим шагом в области разработки систем широкополосного доступа стало появление концепции LMDS (Local Multipoint Distribution Service, локальная многоточечная распределительная система). Её испытания прошли в 1992 году в Нью-Йорке, а в 1998 году FCC объявила о начале лицензирования LMDS. Первой реально действующей LMDS-системой стала сотовая телевизионная сеть компании Cellular Vision в Нью-Йорке в районе Брайтон-Бич (этот район Бруклина не был охвачен сетью кабельного телевидения). Изначально LMDS разрабатывалась для работы в диапазоне 27,5 – 29,5 GHz, однако он может корректироваться в зависимости от распределения частот в конкретном регионе. В Европе появилась аналогичная система MVDS (Multipoint Video Distribution System), ориентированная на европейский диапазон аналогового TV-вещания 40,5 – 42,5 GHz.

Системы LMDS/MVDS называют сотовым телевидением, поскольку радиус действия каждого ретранслятора составляет порядка 3 – 8 км. В системах используются относительно маломощные передатчики – до 100 – 300 мВт на канал. Сотовая структура открывает широкие возможности для частотного планирования, системы миллиметрового диапазона эффективно работают на отражённых сигналах в условиях городской застройки.

С 2000 года системы LMDS стали двунаправленными и сразу же стали мигрировать из области TV-вещания в зону интерактивных приложений (доступ к Internet и интерактивное телевидение – Video on Demand). Однако

216

широкому внедрению систем широкополосного доступа мешало отсутствие единого стандарта – аппаратура различных производителей оказывалась несовместимой, специализированная элементная база не могла стать массовой и цены на готовые решения оставались высокими. Названия MMDS и LMDS/MVDS фактически обозначали только тип сервиса и самые основные функциональные возможности, а не методы их практической реализации. Единой технической концепции не было. Развитие этих систем в определённый момент резко остановилось, многие производители прекратили выпуск соответствующего оборудования. Решением возникшей проблемы стала разработка стандарта широкополосных региональных сетей IEEE 802.16 [59].

В августе 1998 года комитет 802 IEEE организовал рабочую группу 802.16. С июля 1999 года группа приступила к регулярной работе над новым стандартом широкополосных городских (региональных) сетей передачи данных (MAN – Metropolitan Access Network) с фиксированным доступом, который получил название WirelessMAN. Изначально велась разработка сразу трёх стандартов – для диапазонов 10 – 66 GHz (802.16.1), 2 – 11 GHz (802.16.3) и стандарта, регламентирующего совместную работу различных систем широкополосного беспроводного вещания (802.16.2).

Уже в декабре 2001 года был утверждён стандарт IEEE 802.16 Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems – Воздушный интерфейс для фиксированных систем с широкополосным беспроводным доступом (официально опубликован 8 апреля 2002 года). Он описывал общие принципы построения таких систем для диапазонов 10 – 66 GHz. 15 января 2003 года был опубликован документ IEEE 802.16с, содержавший поправки и дополнения к IEEE 802.16, касающиеся работы в диапазоне 10 – 66 GHz. 10 сентября 2001 года вышел стандарт IEEE 802.16.2 Coexistence of Fixed Broadband Wireless Access Systems – Сосуществование фиксированных систем широкополосного беспроводного доступа. Над более низкочастотным диапазоном работы продолжались несколько дольше и стандарт IEEE 802.16а Medium Access Control Modifications and Additional Physical Layer Specifications for 2 – 11 GHz – Модификация управления доступа к среде передачи и дополнительные спецификации физического уровня для диапазона 2 – 11 GHz был утверждён 29 января 2003 года, а 1 апреля официально опубликован.

Сразу же после публикации этих стандартов стали появляться исправления и дополнения, выявленные на практике. Созданием единого стандарта с учётом всех этих поправок занялась рабочая группа 802.16d IEEE. Она приступила к работе 11 сентября 2003 года, а 24 июня 2004 года был официально утверждён новый стандарт IEEE 802.16-2004 (другое название – IEEE 802.16d-2004), заменяющий собой документы 802.16-2001, 802.16с-2002 и 802.16а-2003 [59]. При этом скорость в радиоканале могла достигать 75 Мбит/с, а дальность – 70 км, причём без выполнения условий

217

прямой видимости [88]. Другой источник называет следующие данные: дальность действия до 50 км и скорость передачи данных до 70 Мбит/с на канал [48].

В Европе институт стандартизации в области телекоммуникаций ETSI принял континентальный эквивалент стандарта IEEE 802.16, именуемый ETSI HIPERMAN, который является подмножеством IEEE 802.16. Этот стандарт предусматривает работу в диапазоне 2 – 11 GHz и только в одном из режимов WirelessMAN-OFDM.

Часто в литературе используют коммерческое название стандарта IEEE 802.16 – WiMAX (сокращение от выражения Worldwide Interoperability for Microwave Access, Всемирная совместимость для микроволнового доступа к сети или Всемирная совместимость микроволновых сетей, русская транскрипция вай-макс). Скорее всего, аббревиатура WiMAX была из коммерческих соображений построена созвучной с названием технологии Wi-Fi. Собственно, впервые аббревиатура WiMAX появилась как часть названия международной организации WiMAX Forum и только потом она стала коммерческим названием стандарта IEEE 802.16.

WiMAX Forum – организация, в которую входит ряд ведущих коммуникационных и полупроводниковых организаций. Она была создана 11 апреля 2003 года, её целью является содействие разработке беспроводного оборудования для доступа к широкополосным сетям, скорейшая сертификация и развёртывание во всем мире оборудования стандарта IEEE 802.16, а также подготовка спецификаций, призванных обеспечить совместимость оборудования различных производителей. Одна из целей WiMAX Forum – дальнейшее разделение труда на рынке производителей беспроводного оборудования на поставщиков элементной базы (Intel, Fujitsu) и производителей оборудования на основе этой стандартной элементной базы. С лета 2005 года WiMAX Forum осуществляет сертификацию оборудования разных производителей на совместимость (непосредственно сертификацию в интересах WiMAX Forum выполняет испанская компания Cetecom) [59].

Особенность всех стандартов семейства IEEE 802.16 (до IEEE 802.16d-2004 включительно) состоит в том, что все они изначально не предназначались для мобильного доступа. Поэтому WiMAX на первых этапах применялся для оперативной организации доступа к Internet и предоставления услуг стационарной телефонной связи с конечным абонентом, а также для обеспечения магистральных соединений между операторами связи. Так, одно стационарное приемное устройство WiMAX обеспечивает доступ к Internet для примерно десяти компьютеров и одновременно подключение восьми телефонных линий. В декабре 2005 года была официально опубликована новая версия стандарта, названная IEEE 802.16е-2005, которая ориентирована на предоставление мобильного доступа. Данная спецификация предполагает организацию двухстороннего

218

доступа мобильной станции, передвигающейся со скоростью до 120 км/ч, при скорости передачи данных до 40 Мбит/с на канал. Другой источник приводит следующие данные: диапазон 0,7 – 6 GHz, типичный радиус действия соты 5 км, скорость передачи 15 Мбит/с на канал без соблюдения условий прямой видимости [88]. При этом радиус действия базовой станции составляет несколько километров [89]. Спецификация основана на использовании технологии SOFDMA [48] и не является полностью совместимой со стационарной спецификацией 802.16-2004 (на развёрнутых ранее базовых станциях необходимо установить дополнительный блок для работы в двойном режиме). В литературе также встречается коммерческое название стандарта IEEE 802.16е-2005 Mobile WiMAX [90], хотя оно пока ещё не стало широко распространённым.

Рассмотрим более подробно общие принципы построения стандартов семейства IEEE 802.16 на примере спецификации 802.16-2004. Стандарт IEEE 802.16-2004 представляет собой рассчитанную на внедрение в городских распределённых (региональных) беспроводных сетях (WirelessMAN) технологию беспроводного широкополосного доступа операторского класса. В этом его отличие от группы стандартов IEEE 802.11, ориентированных на работу в безлицензионном диапазоне.

При создании стандарта были существенно изменены основные принципы, заложенные во все предыдущие беспроводные системы. Первостепенное значение приобрели оптимальное использование спектрального ресурса радиоканала при любых соотношениях скорость-помехоустойчивость, а также необходимость обеспечивать заданный уровень качества обслуживания (QoS) любому абоненту сети. Фактически речь идет о поддержке на уровне протокола приоритетности трафика сервисов реального времени (VoIP-телефонии, видеотелефонии, сервиса организации видеоконференций, трансляций видео по запросу и т. д.).

Стандарт IEEE 802.16-2004 описывает принципы построения сетей регионального масштаба в диапазонах до 66 GHz, точнее, их физический и MAC-уровни. Очень важно и то, что эти описания никак не регламентируют аппаратную реализацию сетей, открывая тем самым самые широкие перспективы для разработчиков аппаратуры. Стандарт предусматривает пять режимов организации работы сети, при этом только один из них – WirelessMAN-SC – предназначен для работы в диапазоне 10 – 66 GHz. Он ориентирован на магистральные сети с архитектурой point-to-point (точка-точка) и point-to-multipoint (точка-многоточка), работающие в режиме прямой видимости (затухание сигналов на таких высоких частотах при отражении от препятствий очень велико) с типичными скоростями потока данных (bit stream) 120 Мбит/с и шириной канала порядка 25 МHz.

Остальные режимы разработаны для диапазонов менее 11 GHz. WirelessMAN-SCa – низкочастотная вариация WirelessMAN-SC с рядом дополнительных механизмов. WirelessMAN-OFDM и WirelessMAN-OFDMA

219

– это совсем новые методы, ранее входившие в утверждённый в 2003 году стандарт IEEE 802.16а, но с тех пор претерпевшие ряд изменений. WirelessHUMAN (High-speed Unlicensed Metropolitan Area Network) – фактически адаптация методов WirelessMAN-OFDM и WirelessMAN-OFDMA для работы в безлицензионном в США диапазоне 5 – 6 GHz. Основные его отличия от исходных режимов – использование только временного дуплексирования, режим динамического распределения частот (DFS – dynamic frequency selection) и механизм сквозной нумерации частотных каналов.

Все режимы диапазона ниже 11 GHz отличают три характерные детали – механизмы автоматического запроса повторной передачи (ARQ – automatic repeat request), поддержка работы с адаптивными антенными системами (AAS – adaptive antenna system) и пространственно-временное кодирование (STC – space time coding). Кроме того, помимо централизованной архитектуры point-to-multipoint (точка-многоточка), в режиме WirelessMAN-OFDM предусмотрена поддержка архитектуры Mesh-сети („сетки“ – децентрализованной сети взаимодействующих друг с другом систем, узлы которой не только обеспечивают доступ к среде передачи, но и поддерживают ретрансляцию трафика). Причём, если в утверждённом в 2003 году документе IEEE 802.16а речь шла о диапазоне 2 – 11 GHz, то в стандарте IEEE 802.16-2004 нижняя граница так чётко не оговаривается (упоминается фраза „как правило, не ниже 1 GHz“) [59]. В дальнейшем при разработке мобильного стандарта эта граница была ещё несколько снижена и стандарт IEEE 802.16е-2005 предполагает использование частотного диапазона 0,7 – 6 GHz [88].

Задачи непосредственной доставки потоков данных между базовыми и абонентскими станциями решаются на физическом уровне стандарта IEEE 802.16. Функции же, связанные с формированием структур этих данных, а также с управлением работой системы, реализуются на MAC-уровне. Оборудование стандартов IEEE 802.16 призвано формировать транспортную среду для различных приложений (сервисов), поэтому первая задача, решаемая в стандарте – это механизм поддержки разнообразных сервисов верхнего уровня. Разработчики стандарта стремились создать единый для всех приложений протокол MAC-уровня, независимо от особенностей физического канала. Это существенно упрощает связь терминалов конечных пользователей с городской сетью передачи данных – физически среды передачи в разных фрагментах WMAN могут быть различны, но структура данных едина. В одном канале могут работать (не единовременно) сотни различных терминалов с ещё большим количеством конечных пользователей. Этим пользователям необходимы самые разные сервисы – потоки голоса и данных с временным разделением, соединения по протоколу IP, пакетная передача речи через IP (VoIP) и т. д. Более того, заданное качество услуг (QoS, Quality of Service, англ. гарантированное качество

220

обслуживания) каждого отдельного сервиса не должно изменяться при работе через сети IEEE 802.16. Алгоритмы и механизмы доступа MAC-уровня должны уверенно решать все эти задачи.

Ключевой момент в стандартах группы IEEE 802.16 – понятие сервисного потока и связанные с ним понятия соединение и идентификатор соединения (CID). Поскольку система IEEE 802.16 является только транспортной средой, её инфраструктура фактически формирует коммуникационные каналы для потоков данных различных приложений верхних уровней (сервисов). Это может быть передача видеоданных, АТМ-потоки, IP-потоки, передача телефонных мультиплексированных пакетов типа Е1 и т. д. Каждое из приложений обладает своими требованиями к скорости передачи, надежности (качеству обслуживания, QoS), криптозащите и т. д.

Сервисным потоком в стандарте IEEE 802.16 называется поток данных, связанный с определённым приложением. Сервисный поток характеризуется набором требований к каналу передачи и гарантированной пропускной способности. Каждому сервисному потоку в сети присваивается идентификатор SFID (32 разряда), основываясь на котором базовая или абонентская станция определяет необходимые параметры соединения. Для общей стандартизации работы вводится понятие сервисного класса – устойчивого набора параметров для стандартных приложений. Параметры сервисного потока можно задать, просто указав его принадлежность к определённому сервисному классу.

В терминологии IEEE 802.16 соединение – это установление логической связи на MAC-уровне на передающей и приёмной стороне для передачи сервисного потока. Каждому соединению присваивается 16-разрядный идентификатор CID, с которым однозначно связаны тип и характеристики соединения. Одна абонентская станция может устанавливать множество различных соединений с различными CID. Так, если абонентская станция крупного офиса поддерживает телефонию, телевидение, доступ в Internet и распределённую корпоративную связь, каждое из этих приложений предъявляет свои требования к QoS и скорости передачи. Посредством CID базовая станция узнаёт, с чем имеет дело, и предоставляет необходимый ресурс [59].

На физическом уровне стандарт IEEE 802.16 предусматривает три принципиально различных метода передачи данных – метод модуляции одной несущей (SC – single carrier, в диапазоне ниже 11 GHz – Sca), метод модуляции посредством ортогональных несущих OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) и метод мультиплексирования (множественного доступа) посредством ортогональных несущих OFDMA (orthogonal frequency division multiple access). Режим Sca отличается от своего более высокочастотного собрата SC прежде всего методами помехоустойчивого

221

кодирования и модуляции (допускается 256-уровневая квадратурная модуляция 256-QAM).

Метод WirelessMAN-SC стандарта IEEE 802.16 описывает работу в диапазоне 10 – 66 GHz сетей с архитектурой point-to-multipoint (точка-многоточка, реализация сценария „из центра – многим“). Это двунаправленная система, то есть предусмотрены нисходящий и восходящий потоки. При этом подразумевается использование широкополосных каналов (до 25 – 28 MHz) и высоких скоростей передачи (до 120 Мбит/с) [59].

Аппаратная реализация спецификаций группы IEEE 802.16 может быть весьма разнообразной. Ещё раз подчеркнём, что эти спецификации предоставляют создателям аппаратуры очень широкие возможности, не оговаривая при этом конкретные способы реализации предусмотренных стандартом алгоритмов и механизмов. Фактически, IEEE 802.16, как и положено стандарту, описывает самые общие правила игры, следуя которым возможно производить совместимую аппаратуру [59].

Традиционно для подобной аппаратуры первые серийные реализации были выпущены в виде набора чипсетов. В дальнейшем появились сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), которые для построения оборудования требовали подключения ВЧ-трансмиттера и контролера MAC-уровня. С выходом в свет спецификации IEEE 802.16е-2005 стали появляться чипсеты с одновременной поддержкой двух стандартов 802.16-2004 и 802.16е-2005. Современная аппаратная реализация предполагает выпуск единого чипа, который поддерживает как WiMAX стандарта IEEE 802.16е, так и Wi-Fi стандартов IEEE 802.11b/g (а иногда и 802.11n). Этот чип предполагает работу с минимальной внешней обвязкой в паре с вытравленной на печатной плате внутренней антенной. Энергопотребление такого универсального чипа обычно не превышает энергопотребления чипов Wi-Fi, что крайне важно для мобильных устройств. Только на основе подобных единых чипов возможна реализация гибридных WiMAX/Wi-Fi модулей для установки в мобильные компьютеры (ноутбуки и нетбуки), коммуникаторы, а в дальнейшем – в смартфоны и мобильные телефоны. По состоянию на лето 2009 года подобные модули Intel WiMAX/Wi-Fi Link5150 выпускает корпорация Intel и они встраиваются в мобильные компьютеры целым рядом производителей вместо Wi-Fi-модулей. Кроме того, в 2007 году фирмой Intel (вошла в WiMAX Forum в 2002 году) была выпущена первая мобильная платформа Centrino2 с поддержкой WiMAX для мобильных компьютеров. Поддержка модулей WiMAX стала неотъемлемой частью этой платформы. По некоторым прогнозам, к 2010 году WiMAX станет стандартным компонентом современных ноутбуков, как это уже случилось с картами Wi-Fi. Следующими станут коммуникаторы и смартфоны [90].

Существующие сети, построенные на основе технологии WiMAX, по территориальному признаку обычно относятся к WMAN-сетям. При этом

222

зону их покрытия тоже можно значительно расширить за счёт построения сети с сотовой структурой. Такая сеть по охвату территории будет соответствовать классу WWAN.

Все стандарты группы IEEE 802.16 изначально разрабатывались для построения городских распределительных (региональных) беспроводных сетей WMAN на основе технологии беспроводного широкополосного доступа операторского класса. С точки зрения предоставляемых сервисов эти стандарты фактически являются вершиной конвергенции (слияния) различных технологий среди реализованных беспроводных проектов. В самом деле, сети стандартов семейства IEEE 802.16 могут поддерживать трансляцию телефонных каналов, соединения по протоколу IP (передача данных, пакетная передача речи VoIP, организация доступа к Internet, объединение территориально-разделённых компьютерных сетей), работу цифрового интерактивного телевидения IPTV, видео по запросу VoD, видеоконференцсвязь и множество других сервисов. Весь этот комплекс услуг сейчас объединяется общим коммерческим названием Triple Play. Более того, сегодня практически нет сервисов на основе цифровых технологий, которые не могли бы предоставляться через WiMAX. Такая универсальность дополняется в последней спецификации IEEE 802.16е (Mobile WiMAX) возможностью мобильного доступа к сети, что позволяет считать эту технологию одной из самых совершенных среди реализованных на практике.

Появление мобильной версии стандарта IEEE 802.16е может привести и к прямой конкуренции WiMAX-сетей с сотовыми (территориальными) системами различных стандартов поколения 2G, 2,5G, 2,75G и даже 3G. Организация голосовых телефонных каналов является стандартной функцией в технологии WiMAX, а по скорости передачи данных и возможности организации сервисов WiMAX-сети на голову превосходят и GSM, и UMTS-сети (не говоря уже о других стандартах сотовых сетей). Более того, некоторые эксперты прямо советуют провайдерам делать значительный упор на предоставление услуг телефонии и продажу мобильных WiMAX-телефонов (такие терминалы тоже выпускаются), как самых востребованных в любой системе связи. По их мнению, это будет способствовать широкому развитию WiMAX-сетей в очень короткие сроки. Можно предположить реализацию иного сценария: некий GSM/UMTS смартфон или коммуникатор, получивший вместо модуля Wi-Fi гибридный модуль WiMAX/Wi-Fi, сможет работать с WiMAX-сетями не только в режиме передачи данных, но и в телефонном режиме. Никаких технических препятствий у этого сценария нет, достаточно лишь снабдить такое устройство соответствующим программным обеспечением. Учитывая наличие открытой операционной системы у подобных устройств, такое ПО может быть не только встроенным, но и сторонним. Таким образом, прямая конкуренция WiMAX-сетей с сетями сотовыми вполне реальна, хотя

223

производители оборудования и провайдеры WiMAX в официальных выступлениях всячески отрицают такую возможность, подчёркивая ориентацию технологии на передачу данных. Окончательный ответ на этот вопрос может дать только время.

Очень широкая лояльность стандартов группы IEEE 802.16 к аппаратной реализации может быть проиллюстрирована одним примером. Компанией Motorola для решения проблемы „последней мили“ при предоставлении провайдерами доступа к Internet, а также для построения сетей типа point-to-point и point-to-multipoint была разработана технология Canopy (от англ. балдахин, навес или тент, русская транскрипция кэнопи). Система работает в диапазоне 2,4, 5,25 – 5,35 и 5,725 – 5,825 GHz (нелицензируемый диапазон в США и ряде западных стран). Позднее была создана версия технологии Canopy для работы в диапазоне 3,5 GHz. Конфигурация point-to-point позволяет передавать данные со скоростью до 2 Мбит/с на расстояние до 16 км, point-to-multipoint – до 10 Мбит/с на то же расстояние. Каждая абонентская точка доступа в базовой конфигурации снабжена ethernet-коммутатором и GPS-приёмником (для синхронизации с базовыми станциями). Технология была готова уже в 2002 году (то есть фактически до разработки основных стандартов WiMAX), к 2005 году она была развернута в 65 странах мира. При этом в 2005 году Motorola заключила соглашение с Intel о использовании оборудования Canopy в качестве одного из вариантов аппаратной базы для стандарта WiMAX. Для поддержки WiMAX оборудование Canopy нуждается только в обновлении ПО (иными словами, речь идёт о программной поддержке WiMAX на существующем оборудовании Canopy) [91, 92].

Несколько слов о реализации технологий группы стандартов IEEE 802.16 в Украине и России.

Украинская компания „Украинские новейшие технологии“ (УНТ, торговая марка AlterNet) стала 23 компанией в мире, первой в СНГ и одной из первых регионе ЕМЕА (страны Европы, Ближнего Востока и Африки), предоставляющей услуги беспроводного доступа в Internet посредством технологии WiMAX на частотах 3,4 – 3,6 GHz. Первые шаги по развёртыванию сети были сделаны в марте 2005 года, в октябре 2005 года она заработала в тестовом режиме. 10 ноября 2005 года состоялся официальный запуск сети AlterNet в эксплуатацию в Киеве и Харькове (5 базовых станций в Киеве и 3 в Харькове). Первоначально компания владела всеукраинской лицензией на частоты в диапазоне 3,5 GHz, хотя 15 декабря 2005 года лицензия была существенно урезана, причём как территориально, так и по частотному диапазону (последнее существенно ограничило ёмкость будущей сети). Поскольку для построения сети использовался стандарт IEEE 802.16-2004 (802.16d), возможен только стационарный доступ. Фактически, у конечного пользователя появился ещё один альтернативный способ решения вопроса „последней мили“ для подключения к Internet. Несмотря на урезание

224

лицензии, к сентябрю 2007 года базовые станции сети AlterNet были установлены и введены в коммерческую эксплуатацию в Киеве и шести городах-сателлитах, Харькове, Львове, Одессе, Днепропетровске и Донецке. С самого начала своей деятельности компания „Украинские новейшие технологии“ инвестировалась фондом „Русские технологии“ („Альфа капитал“) и Intel Capital при полной технической поддержке фирмы Intel – одного из разработчиков технологии WiMAX и одного из ведущих производителей оборудования WiMAX [48, 89, 90]. Есть сведения и о доступности на рынке Украины оборудования Canopy компании Motorola, на основе которого тоже возможно строительство WiMAX-сетей [91].

9 сентября 2009 года компания УНТ совместно с фондом прямых инвестиций Icon Private Equity запустила в тестовую эксплуатацию сеть стандарта IEEE 802.16e-2005 (Mobile WiMAX) в частотном диапазоне 3,4 – 3,6 GHz под коммерческим брендом FreshTel. На момент запуска покрытие сети было доступно в центральной части Киева, его обеспечивали 40 базовых станций производства компании ZTE. К концу октября 2009 года планировалось развернуть и ввести в строй ещё 200 базовых станций. Предполагалось, что к началу коммерческой эксплуатации сеть должна покрывать всю территорию Киева, а также пригороды Борисполь, Бровары и Вышгород. До 31 октября 2009 года сеть должна была работать в тестовом режиме, предоставляя абонентам бесплатный безлимитный доступ. С 1 ноября планировалось ввести тарификацию, причём все тарифы предполагались безлимитными. По состоянию на декабрь 2009 года запуск сети в коммерческую эксплуатацию отложен до середины января 2010 года. За первых полтора месяца тестовой эксплуатации к сети подключилось всего 800 абонентов, поэтому громкие заявления компании о планируемом обслуживании к концу года 10 тысяч человек в Киеве и пригороде звучат несколько утопично.

Вместе с тем, необходимо отметить, что сеть FreshTel – единственный в Украине оператор, работающий в стандарте Mobile WiMAX. Учитывая, что в будущем компания УНТ предполагает развернуть сеть национального масштаба (к концу 2010 года покрытие должно быть доступно на территории, где проживает и работает 10 миллионов человек, при этом абонентская база должна составить 1 миллион человек), перспективы у неё самые радужные. Более того, компания планирует в недалёком будущем отказаться от бренда AlterNet в пользу единого нового бренда FreshTel. Под брендом FreshTel компания УНТ намеревается также выйти и на российский рынок (в планах стоял октябрь 2009 года). Сама украинская сеть FreshTel является частью глобального WiMAX–холдинга, развивающего сети поколения 4G на территории России, Западной Европы и Юго-Восточной Азии.

Теоретически возможная максимальная скорость передачи данных в сети FreshTel – до 20 Мбит/с, это в среднем в семь раз выше, чем в сетях

225

поколения 3G. Устойчивая связь должна обеспечиваться на скорости передвижения мобильной станции до 120 км/ч. В сентябре 2009 года тесты в центре Киева показали реальную скорость 13,8 Мбит/с в нисходящем канале (download) и 2 Мбит/с в восходящем канале (upload). Сам стандарт IEEE 802.16е-2005 (Mobile WiMAX) теоретически может обеспечивать ещё большие скорости передачи данных – до 30 Мбит/с.

С 1 июня 2009 года в Москве, Санкт-Петербурге и Уфе компанией ООО „Скартел“ запущена в коммерческую эксплуатацию мобильная сеть WiMAX стандарта IEEE 802.16е-2005 (технология Mobile WiMAX). Зона покрытия одной базовой станции новой сети – 0,8 – 4 км (по другим сведениям – 1 – 5 км), устойчивое соединение гарантируется при движении абонентской станции со скоростью до 120 км/ч. При этом максимальная скорость передачи данных составляет 10 Мбит/с (максимальная скорость в восходящем канале 3,5 Мбит/с), что в несколько раз превышает пропускную способность сетей поколения 3G. Фактически, можно говорить о запуске в России полноценной мобильной сети передачи данных поколения 4G. Сеть запущена под коммерческим названием YOTA в частотном диапазоне 2,5 – 2,7 Ghz.

Сеть YOTA ещё до официального старта стала крупнейшей в мире как по числу пользователей (во время тестовой эксплуатации к ней подключались около 80000 абонентов), так и по покрытию. На дату начала коммерческой эксплуатации сеть покрывает Москву, Санкт-Петербург и Уфу, в ближайших планах – как совершенствование существующего покрытия за счёт ввода новых базовых станций, так и строительство сети в городах Подмосковья в радиусе 30 км от МКАД. Кроме того, компания ООО „Скартел“, провайдер новой сети, обеспечила самые быстрые в мире темпы развёртывания сети данного стандарта.

Для доступа в новую сеть с начала коммерческой эксплуатации можно было использовать около 30 моделей ноутбуков и нетбуков ведущих производителей (Acer, ASUS, Lenovo, MSI и Toshiba), оборудованных вместо модуля Wi-Fi гибридным модулем Intel WiMAX/Wi-Fi Link 5150 и соответствующим программным обеспечением. Причём, по заявлению производителей, стоимость обновлённых устройств не увеличилась. Также доступ к сети возможен посредством коммуникатора НТС MAX 4G или с любого мобильного или настольного компьютера после подключения к нему

USB-модема (для мобильных компьютеров также возможно использование модема в форм-факторе Express Card). Модемы произведены компанией Samsung, всё оборудование доступно на российском рынке с конца весны 2009 года. Как было сказано выше, согласно прогнозам экспертов, к 2010 году WiMAX-модули станут стандартными компонентами современных мобильных компьютеров. Их поддержка уже стала неотъемлемой частью платформы Centrino 2 [90]. На очереди – смартфоны, коммуникаторы и мобильные телефоны.

226

Если учесть тот факт, что Москве в настоящее время отсутствуют сети поколения 3G и существует устойчивый спрос на услуги мобильной высокоскоростной передачи данных, сеть YOTA скорее всего будет востребована пользователем. К концу 2009 года сеть успешно работает в самой Москве (полная расчетная ёмкость 1 миллион абонентов), Санкт-Петербурге, Сочи, Уфе и Краснодаре, за полгода работы на коммерческой основе её абонентская база составила более 200 тысяч человек. Серьезную конкуренцию сети YOTA может составить разве что предполагаемый выход на российский рынок украинской компании УНТ с брендом FreshTel (если он всё же состоится). С другой стороны, сама компания ООО „Скартел“ достаточно успешно продвигает бренд YOTA за пределами Российской Федерации. Так, компания недавно вышла в Никарагуа, где начинает строительство сети Mobile WiMAX с местными партнёрами (дочерняя компания YOTA de Nicaragua) в том же частотном диапазоне 2,5 – 2,7 GHz. Есть у ООО „Скартел“ намерения продвигать свой бренд и на территории Украины, причём скорее всего в том же самом диапазоне (построение украинского сегмента сети YOTA в диапазоне 2,5 – 2,7 GHz обойдётся дешевле, чем построение украинской сети FreshTel в диапазоне 3,4 – 3,6 GHz за счёт меньшего количества базовых станций; дополнительные средства можно сэкономить, заказывая большие партии абонентского оборудования под один и тот же частотный диапазон у производителя). В настоящее время (по состоянию на конец 2009 года) идут интенсивные переговоры ООО „Скартел“ с украинскими компаниями-держателями национальных лицензий на данный (компания „ММДС Украина“) и сопутствующие ему диапазоны о покупке контрольного пакета этих компаний или права на использование диапазона на территории Украины. Возможно, в скором времени в Украине будет уже два провайдера, работающих в стандарте Mobile WiMAX, что должно положительно сказаться на ценовой политике в данном сегменте.

Пока в Европе и Америке разворачиваются сети поколения 3G и 4G (причём количество последних во всём мире исчисляется пока несколькими десятками), разработчики проектируют ещё более совершенные и скоростные системы. Так, в Европе весной 2009 года был представлен прототип новой беспроводной системы передачи данных, способной в теории передавать данные со скоростью до 12,5 Гбит/с, что примерно в 1500 раз выше скоростей системы поколения 4G. Разработка системы сверхбыстрой передачи данных велась в рамках проекта IPHOBAC, спонсируемого Евросоюзом. Новая технология работает в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах на частотах от 30 до 300 GHz, которые в настоящее время почти не используются (частично используются для радиолокации) [104].

Технически система должна стать решением операторского класса, она будет состоять из двух составляющих: радиочастотной и оптической. Первая будет работать на частоте около 110 GHz, вторая – в диапазоне около 300

227

GHz. Также в системе будут задействованы лазерные модуляторы для шифрования и дешифрования сигнала с частотой 60 GHz. Первый законченный компонент системы – 60-гигагерцевый фотонный беспроводной передатчик – был представлен ещё в 2008 году на выставке IСТ 2008 в Лионе (Франция), где показал практическую скорость передачи данных 3 Гбит/с. Есть сведения, что технологией заинтересовалось и Европейское космическое агентство, которое рассматривает возможность её использования для разработки космических телекоммуникационных систем.

По самым оптимистическим прогнозам, практическая реализация новой технологии в Европе появится не раньше, чем в 2012 – 2014 годах [104].