Широкополосные системы беспроводного доступа от Wi-LAN

Радиосети привлекают нас отсутствием проводов и быстротой развертывания. Но, хотя большинство решений на базе стандартов 802.11 хороши для развертывания сети в небольшом офисе, они не удобны для передачи данных на большие расстояния и не позволяют работать (на дальних дистанциях) в отсутствии прямой видимости. К тому же, большинство таких решений имеют серьезные проблемы с безопасностью (если пользоваться только встроенными средствами шифрования). Соответственно, подобные системы слабо подходят для сервис-операторов систем беспроводной передачи данных.

В последнее время в этом секторе всю большую популярность набирают беспроводные системы широкополосного доступа. К сожалению, до сих пор не существует единого стандарта для подобного класса систем. И хотя разработка стандарта ведется еще с 1999 года, приняты лишь отдельные редакции IEEE 802.16.

Одним из вариантов таких систем, являются решения на основе широкополосного доступа, анонсированные на совместной пресс-конференции компаний Wi-LAN Inc (являющегося мировым производителем подобных систем) и Diamond Communications, прошедшей 21 апреля в Москве. Компания представила две базовые системы, проходящих сертификацию в России: Ultima3 и Libra 3000.

Ultima3

Оборудование серии Ultima3 является системой широкополосного фиксированного радиодоступа и работает в диапазоне 5,8 ГГц. Она предназначена как для организации каналов передачи данных, так и для построения распределенных радиосетей. Решение ГКРЧ на использование полосы частот 5725–5800 МГц в России было получено в апреле.

Ultima3 использует фирменную технологию многокодового расширения спектра прямой последовательностью — MC-DSSS. На данный момент представлены три модификации системы:

• Ultima3 RD (Rapid Deployment) — точка-точка для быстрого развертывания.
  Обеспечивает канал точка-точка с дальностью до 25 км на скоростях 10 Мбит/сек. Устройства оснащены интегрированными антеннами.
• Ultima3 ER (Extended Range) — точка-точка повышенной дальности.
  В зависимости от типа внешней антенны (2 м параболы с усилением >34 дБ) обеспечивает работу канала точка-точка на расстояниях до 75 км.
• Ultima3 MP (Multi-Point) — точка-многоточка.
  Для радиосетей сотовой структуры. Одна точка обеспечивает работу до 1000 CPE (Customer Premise Equipment) абонентов внутри окружности радиуса 16 км.

На рисунке показана простота миграции (модернизации) сотовой структуры от одной зоны обслуживания, до четырех, каждая из которых сегментирована на 4 базовые станции.

Устройство Ultima3 выпускается во всепогодном исполнении (-40 до +50 C) с интегрированной или внешней антенной. Оконечное оборудование подключается к Ultima3 через 10/100Base-T интерфейс через нестандартные разъемы, которые обеспечивают герметичность соединения.

Абонентское устройство (CPE) так же имеет внешнее всепогодное исполнение и обладает интегрированной антенной на 23 дБ.

Эффективная пропускная способность Ultima3 — 10 Мбит/сек при скорости передачи 12 Мбит/сек в варианте точка-точка и 8.5 Мбит/сек в варианте точка-многоточка. Причем коллизии отсутствуют из-за используемого механизма динамического поллинга с распределением времени. Введение этого механизма позволяет гибко манипулировать пропускной способностью базовой станции, выделяя гарантированные полосы пропускания (CIR) и максимальную пропускную способность при пиковых нагрузках (Maximum Burst Rate, MBR).отдельным абонентам. Таким образом, поддержка поллинга и VLAN (802.1q) дает возможность операторам предоставлять QoS (качество обслуживания) каждому подключенному абоненту.

Защита передаваемых данных обеспечивается скремблированием данных на физическом уровне, возможностью введения уникального кода шифрования для каждого клиента и применения нестандартного типа модуляции (данные можно попытаться принять только с использованием другого комплекта оборудования Ultima3). Так же возможно группирование абонентов на уровне физического канала и применения VLAN.

Libra 3000

Libra 3000 использует перспективную технологию широкополосного ортогонального мультиплексирования (Wide-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing) и работает в диапазоне 3,5 ГГц. Для передачи данных в OFDM используется множество низкоскоростных каналов, которые расположены в небольшом интервале частот. При передаче информации происходит адаптивная выборка того или иного канала, в зависимости от внешних шумов. Эта же технология обеспечивает высокую спектральную эффективность и устойчивость к помехам, возникающим в результате многолучевого распространения сигнала. Другим немаловажным плюсом технологии W-OFDM является способность устройств работать вне зоны прямой видимости, по отраженному сигналу, что позволяет обеспечить покрытие местности, близкое к максимальному. Системы Libra 3000 предназначены для построения распределенных радиосетей и объединения сегментов локальных сетей в единую сеть.

Используемая топология сети на оборудовании Libra 3000 — точка-многоточка. Устранение коллизий производится о механизмом динамического поллинга с распределением времени.

Точка доступа предназначена для эсплуатации только с внешними антеннами. Возможно наращивание системы от одной базовой станции со всенаправленной антенной, до шести-секторной станции с 60-градусными антеннами, что дает суммарную пропускную способность в 96 Мбит.

Абонентское оборудование (CPE) выпускается в двух вариантах — CPE с интегрированной антенной внешнего всепогодного исполнения и такое же устройство без интегрированной антенны, но с разъемом для подключения внешней.

Как и в случае Ultima3, стратегия развития беспроводной сети сводится к плавному наращиванию мощности — от базовой станции с всенаправленной антенной, до сотовой сети с секторным делением зон покрытия. Причем компания не рекомендует установку более 6 секторов. Полный дуплекс (условно) достигается задействованием двух базовых станций для обслуживания сектора. В этом случае скорость передачи в секторе увеличивается в 1,55 раза (остальное съедают накладные расходы).. Из двух моделей Libra 3000, на территории России разрешено использовать вариант Libra 3500 (решение ГКРЧ в марте 2003г.). Эта модель использует для работы диапазоны частот 3500–356 МГц для передачи базовой станции и 3400–2460 МГц для передачи абонентского оборудования.

Libra 3000 поддерживает выделение фиксированной пропускной способности (СIR/MBR) абонентам (т.е. качество обслуживания) и VLAN (802.1q).

Скоростные характеристики и радиус зоны обслуживания Libra 3000 существенно разняться в зависимости от метода модуляции (который устанавливается при настройке оборудования) и ширины используемого спектра (в данный момент это модели на 3,5 и 7 МГц). По информации с сайта компании Diamond, при доступности канала 0,9995 (в соответствии с рекомендациями ITU 530-8), отсутствии дополнительных потерь на трассе, усилении антенны точки доступа 14 дБ, высотах установки антенн точки доступа и абонентского блока 30 и 10 м соответственно, можно обеспечить значение радиуса зоны обслуживания, представленное в таблице. Указанные там дальности обеспечиваются при наличии прямой видимости. Более близкие абоненты могут работать и при ее отсутствии, возможность такой работы для конкретного абонента должна определяться экспериментально.

Из таблицы видно, что накладные расходы на передачу полезного трафика достаточно малы и составляют не более 25%, что значительно меньше технологий на базе стандарта 802.11b.

Безопасность системы Libra обеспечивается шифрованием на уровне физического канала фирменным методом Wi-LAN «рандомизации вектора фаз». Дешифрация возможна лишь на оборудование Libra с аналогичными установками вектора. Кроме этого, сама W-OFDM модуляция накладывает ограничение на оборудование для приема сигнала.

Испытания

Компания Diamond произвела лабораторные испытания систем Libra 3000 и Ultima3 на оценку пропускной способности. Результаты оказались близки к заявленным производетелем. Практические испытания следует ждать в ближайшее время.

P.S.

В конце еще раз хочу обратить внимание, что эти системы предназначены для операторов услуг, а не для конечных пользователей. Хотя цены на эти продукты и ниже цен на оборудование LMDS, но все же они существенно дороже решений на базе стандартов 802.11. И по крайней мере в ближайшее время приход подобных систем на рынок конечных пользователей не ожидается.