Рашид Маннанов, начальник лаборатории ГУ НПО «СТиС»

Сергей Тимкин, начальник сектора ГУ НПО «СТиС»

Актуальность

Радиосистемы, как техническая реализация связи, находят широкое применение в силу своих неоспоримых преимуществ, таких как:

  • доступность;
  • подвижность;
  • минимальное время инсталляционных работ;
  • высокая пропускная способность.

С повсеместным развитием мультисервисных сетей появляются дополнительные условия эффективного использования технологий радиосвязи, а именно: возможность работы с IP-потоками, имеющими равномерное распределение числа пакетов по длине (во времени). В то же время, вопрос об использовании систем радиодоступа в современных сетях передачи данных требует проведения комплексных исследований, включающих в себя как проверку эффективности и надежности радиоканала, так и внимательное рассмотрение предлагаемых системой алгоритмов приоритизации пакетов, поддержки многоуровневой модуляции и частотно-территориального планирования.

Строительство широкополосных систем связи, обеспечивающих решение мультисервисных задач передачи информации, является наиболее актуальным направлением развития телекоммуникационного рынка, а в радиосвязи единственным перспективным решением.

Наиболее активно и успешно развивается направление услуг абонентского доступа (и подвижного) с использованием технологии ортогонального уплотнения каналов (OFDM), адаптированной под условия многолучевого распространения и работы в условиях, близких к прямой видимости.

Трудности начального периода предложения новой технологии связи

Первой группой стандартов широко-полосного беспроводного доступа (ШБД) явились стандарты IEEE 802.11 и последовавшие за ними модификации «а», «b» и др. Однако данные стандарты не учитывали операторский характер будущих сетей.

Большие перспективы абонентского радиодоступа связаны со стандартом WiMAX (802.16) и его модификациями для мобильных и фиксированных приложений.

Все новейшие достижения радиотехнологий, как и последние требования произвольных мультисервисных сетей сконцентрированы в группе стандартов IEEE 802.16 и соответствующих европейских аналогов Hiperman. Сначала был принят стандарт с модификацией «а» для фиксированного доступа, затем последовало окончательное уточнение в 2004 г., а в конце 2005 г. принят стандарт «е» для мобильного доступа.

Производители и предполагаемые пользователи оборудования создали некоммерческую организацию WiMAX Forum для проверки выпускаемого оборудования различных производителей на соответствие стандарту и на возможность «встречной» работы оборудования различных производителей.

Предполагается, что решения на базе WiMAX с поддержкой компании Intel будут служить гибким элементом в составе корпоративных мультисервисных сетей, вопрос только в стоимости абонентского комплекта. Возможно, что в процессе наполнения рынка данным оборудованием и увеличением мощностей производи телей чипов и оборудования стандарта WiMAX стоимость абонентского оборудования опустится до 150–200 USD. Однако в настоящее время на телекоммуникационном рынке России уже присутствуют и работают не WiMAX системы таких компаний, как «Моторола», Canopy, Proxim Tsunami МР11, и если соотношение цена/функциональность WiMAX-оборудования будет значительно им уступать, то на рынке будут ещё долго доминировать оборудование этих компаний.

Предполагается, что в ближайшие два года будет происходить широкое внедрение npeWiMAX-устройств, созданных на основе стандарта IEEE802.16. В 2005 г. и ранее такое оборудование использовалось операторами связи, но ввиду высокой стоимости не получило широкого распространения, несмотря на высокую производительность и надежность.

В настоящее время отдельные производители оборудования заявили, что после 2006 г. на рынке должны появиться недорогие устройства OFDM, по цене сравнимые с тем оборудованием, которое операторы беспроводных сетей передачи данных широко используют в настоящее время, а также строить магистральные каналы связи на основе радиорелейного оборудования, а не с помощью оборудование, которое предназначено для решения проблемы «последней мили» (с целью экономии средств), что рано или поздно привело бы к ограничению их пропускной способности.

В связи с этим ожидается появление недорогих и производительных радиорелейных станций российского производства, которые специально проектировались для мультисервисных сетей связи.

Частотно-территориальное планирование

С учетом разнообразия и широты географии Российской Федерации быстрее всего будут развиваться технологии, позволяющие использовать уже существующую наземную инфраструктуру и радиосети с широкой зоной покрытия типа WiМАХ.

В районах с низкой плотностью платежеспособного спроса будет актуально внедрение WiMAX-технологий, в том числе в фиксированном варианте. В данном случае определяющим фактором станет наличие частотного ресурса и его однородность на территории России, что определит результирующую стоимость оборудования.

Актуальным этот стандарт может стать и в нише «Tetra-замещения» в сегменте технологической связи, а сеть CDMA!450 «Скайлинк» останется актуальным решением для определенной ниши клиентской базы.

В части «пробы технологии» могут появиться абонентские пункты IР-видеотелефонии (на первом этапе на базе персонального компьютера), а также переносных и стационарных npeWiMAX-терминалов.

Внедрение беспроводных технологий доступа и, в том числе WiМАХ, во всем мире сдерживается на этапе сертификации, а в России к этому добавляется неопределенность с выделением для WiМАХ-сетей частотного диапазона.

Половинчатое решение ЧТП

И в России ожидаемая технология WiMAX не сможет получить широкого распространения по причине отсутствия частотного планирования, в соответствии с которым необходимый спектр частот для использования систем WiMAX в настоящее время занят.

В связи с этой ситуацией, вероятно и целесообразно появление новых радиотехнологий, работающих «поверх» уже используемого частотного ресурса, при условии, если такие технологии не будут влиять на работу действующих систем.

Такие технологии наложенных сетей связи повысят эффективность использования уже выделенных и используемых диапазонов частот другими типами (стандартами) связи, а в перспективе возможно с их частичным или полным замещением.

Подобные технологии могли бы использовать часть выделенного диапазона частот, например для подвижной радиосвязи, отдавая приоритет абонентам узкополосной радиосвязи, используя при этом в скользящем режиме свободные в данный момент времени номиналы общей сетки частот.

Разработка, создание и развёртывание наложенных WiMAX-систем для специальных подразделений решило бы несколько важных задач, в том числе освоение технологии WiMAX, которая имеет:

  • возможности приспособления (имеет адаптивный формирователь спектра сигнала) к работе в условиях помех;
  • более низкий уровень излучаемой мощности с возможностью работы на уровне или ниже значений естественных шумов в пересчёте на полосу одного канала узкополосной радиосвязи;
  • автоматически предоставляет все возможности и преимущества, которые даёт современный уровень цифровой обработки информации;
  • возможность создания преднамеренной прицельных помех для радиостанций узкополосной радиосвязи;
  • присутствие переменного широкополосного излучения в рабочем диапазоне частот обеспечивает маскирование появления несущей частоты станций узкополосной радиосвязи (напоминающее один из режимов работы базовой станции стандарта Tetrapol). Наличие скользящего широкополосного излучения в рабочем диапазоне частот снижает технические возможности карманных приёмников анализаторов частоты появления излучения, используемых разведками на протяжении 20 лет.

Следует обратить внимание на следующую ситуацию. Разработка, создание и развёртывание WiMAX-систем для специальных подразделений ОВД целесообразно проводить с участием российских разработчиков и производителей данной техники. Только в этом случае ОВД будут гарантированы не только в момент заключения контракта, но и в течение всего периода эксплуатации системы реальная и оперативная помощь производителя данной техники в освоении технологии WiMAX и адаптации неограниченных возможностей цифровой обработки и алгоритмов управления, начиная от режимов связи и кончая системным управлением.

Уже сейчас разработаны и проходят испытания портативные радиостанции с шумоподобным сигналом, предназначенные для обеспечения телефонной связи между абонентами различных служб, при которой вероятность распознавания сигнала при его несанкционированном приёме близка к нулю.

WiMAX-связь для потенциального пользователя

В конце 2005 г. появились работающие экземпляры оборудования беспроводной передачи данных, которое сертифицируется на соответствие стандарту 802.16-2004 семейства WiMAX. Прошло 2 сертификационных тестирования оборудования данного стандарта. В ходе первого официального тестирования участвовало всего 3 производителя оборудования беспроводной передачи данных. В ходе второго испытания компаниям, имеющим некоторые наработки в данной области, была предоставлена возможность испытать работу своих изделий с оборудованием, которое официально проходит сертификацию WiMAX-форумом. Ближайшие два года должны стать периодом построения первых коммерческих и корпоративных сетей с использованием оборудования стандарта WiMAX.

Тем не менее у потенциального заказчика услуг связи наибольшим спросом всегда будут пользоваться не конкретные виды оборудования, а системные решения, построенные на различном оборудовании и программном обеспечении, которые обеспечат повышение доли интерактивных сервисов, повышение их качества, расширение разнообразного контента для разных слоев потребителей и рынков, на которых реализуются услуги, предоставляемые в мультисервисных сетях.

Вопрос применения того или иного оборудования или технологий лежит в плоскости экономической целесообразности и функциональных потребностей заказчиков, то есть важнее всего соотношение параметров стоимости и функциональности, которое готов принять заказчик. Исходя из этого, при доступности экономичной технологии WiMAX представляется перспективным её использование как в малонаселённой местности, так и в условиях города. Различаться будут только экономические и системные показатели. В сельской местности или на производственных площадках количество клиентов может исчисляться десятками и сотнями, а для города потребуется система, рассчитанная на обслуживание нескольких тысяч пользователей.

Учитывая слаборазвитую проводную инфраструктуру в России, наиболее перспективной представляется технология широкополосного беспроводного доступа «точка — много точек» с применением технологии OFDM и адаптивной модуляции, с коммутацией пакетов в комплексе со шлюзами IP-телефонии и маршрутизаторами. Технология WiMAX способна обеспечить такой связью населенные пункты, где другие способы налаживания связи недоступны. Опытная зона на базе такого решения уже организована в Ленинградской области.

Широкополосный беспроводной доступ — наследник мобильной связи

Широкополосный беспроводной доступ (ШБД) впитал в себя все лучшее, что есть сегодня в мобильной радиосвязи. Основными достоинствами ШБД можно считать:

  • простую организацию множественного доступа, то есть доступа многих абонентов к общему ресурсу и наоборот;
  • возможность ограниченной и полной подвижности абонентов;
  • легкую смену точки присутствия для неподвижных абонентов;
  • более простую топологию сети;
  • быструю развёртываемость системы, то есть быстрое строительство инфраструктуры базовых станций и сверхбыстрое подключение абонентов;
  • масштабируемость развертывания системы, то есть рост капитальных затрат на строительство при росте абонентской базы;
  • привлекательность для альтернативных операторов.

К основным недостаткам ШБД следует отнести необходимость получения лицензий на диапазоны частот как ограниченного ресурса связи и более высокую стоимость абонентских станций.

Для «компенсации» основных недостатков ШБД необходима углубленная стандартизация всего выпускаемого оборудования, что позволит как эффективно распределять частотный ресурс в соответствии с мировыми требованиями, так и выпускать дешевые абонентские устройства, основанные на мировом разделении труда и эффективной элементной базе.

В ближайшее время операторы связи должны получить новый тип систем ШБД, позволяющий значительно упростить решения «последней мили» для практически любых регионов нашей страны, но из-за отсутствия выделенного диапазона частот захотят ли они им воспользоваться.

Статья подготовлена совместно с редакцией журнала «Охрана»