Перспективы корпоративной беспроводной связи

Александр Евангели

Одна из самых заметных тенденций последнего года в Европе — чрезвычайно быстрый рост беспроводных сетей, подкрепляемый потребительским спросом на ноутбуки со встроенной поддержкой Wi-Fi. В показатели этого роста наша страна тоже вносит свой вклад. По данным исследовательского агентства IDC, Европе принадлежит мировое лидерство по темпам роста рынка мобильных средств. Сегодня в Европе действуют 25 тыс. хот-спотов — общедоступных точек беспроводного доступа (к 2008 г., по прогнозам, их число вырастет до 110 тыс.), а прирост европейских продаж ноутбуков на текущий год оценивается в 20%.

Тенденции развития беспроводной инфраструктуры

Превращение Wi-Fi в действующий инструмент корпоративной коммуникации и подлинно массовую технологию обмена данными ставит перед разработчиками серьезную проблему бесшовного межсетевого роуминга. Эта проблема решается в рамках ячеистой (mesh) архитектуры, и именно с ее внедрением аналитики связывают очередной виток роста беспроводных сетей. Протокол беспроводных ячеистых сетей имеет у IEEE обозначение 802.11s.

Ячеистые сети. В городской среде с неоднородным покрытием или в корпоративной
среде с унаследованным оборудованием разных вендоров и стандартов ячеистая архитектура
решает также проблемы взаимодействия разных беспроводных сетей и проблемы связи
между проводной и беспроводной инфраструктурами. В большинстве случаев внедрение
ячеистой архитектуры устраняет необходимость прокладки магистральной линии связи.

Появление концепции ячеистой архитектуры связано с накоплением критической массы точек беспроводного доступа 802.11 и представляет собой очередной этап развития действующих технологий Wi-Fi. Этот этап предполагает только инфраструктурный рост и не связан с радикальным обновлением аппаратуры даже у операторов, хотя широкомасштабная поддержка хот-спотов требует, конечно, значительных затрат.

В mesh-технологии устройства доступа не только принимают и обрабатывают сигналы беспроводных клиентов, но и способны сами находить кратчайшие беспроводные маршруты к месту Интернет-подключения.

Ячеистые сети обеспечивают динамическую маршрутизацию пакетов от узла к узлу. Для подключения к магистрали или проводной сети достаточно одной точки доступа, а остальные разделяют с ней это подключение через эфир. Технология ячеистых сетей создает перспективы развертывания беспроводной среды, не требующей особого планирования архитектуры. В итоге создание беспроводной сети становится дешевле, чем в случае традиционных WLAN. Установка и подключение точки доступа обходится в сумму не более 500 долл.

Некоторые эксперты считают, что эта технология предназначена в основном для коммуникаций, обеспечивающих общественную безопасность, однако вендоры учитывают и нужды корпоративных пользователей. Ячеистые беспроводные сети оказываются весьма экономичным решением, и в этом качестве они привлекают внимание малого и среднего бизнеса и предприятий с ограниченными бюджетами.

В Европе публичный доступ пока предоставляют четыре городские ячеистые сети, в США эта услуга значительно более развита.

Для поддержки технологии ячеистых сетей компании Motorola, Nortel Networks
и другие производители готовят новые продукты. Так, Motorola (http://www.motorola.com)
работает над интеграцией Wi-Fi с предложениями широкополосных беспроводных услуг.
С этой целью она приобрела софтверную фирму MeshNetworks (работавшую с малобюджетными
городскими службами, заинтересованными в недорогих услугах беспроводного доступа).
Первые шаги в этой области Motorola делает в направлении развития наружных беспроводных
систем.

Корпорация Nortel (http://www.nortel.com)
строит в Тайбэе (Тайвань) обширную общегородскую сеть Wi-Fi из 10 тыс. точек
доступа на территории около 75 тыс. кв. км, где в полной мере будет реализована
mesh-архитектура. Nortel также работает над интеграцией своей стратегии ячеистых
сетей со стандартом стационарного беспроводного доступа WiMax. Следующий продукт
Nortel для этой технологии, по словам представителей компании, будет соответствовать
скорее корпоративной, чем операторской модели.

Свою линейку продуктов для ячеистых сетей, развертываемых на местности, готовит
также компания Strix Systems (http://www.strixsystems.com).

Технологии сотовой связи. Другие беспроводные технологии доступа к данным
— например, GSM и CDMA2000 — не составляют серьезной конкуренции корпоративному
Wi-Fi и не вызывают серьезного интереса у потребителей. Пока это компромисс
между ценой и производительностью, что и заставляет ИТ-менеджеров следить за
новыми разработками в области беспроводной передачи данных.

Существующие UMTS-системы (Universal Mobile Telecommunications System) предоставляют наибольшую на сегодня скорость передачи данных в направлении сотового устройства, и в ближайшее время будут важны дальнейшие усовершенствования лежащей в их основе GSM-архитектуры.

Не так давно появился новый способ асимметричной передачи данных — HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), обеспечивающий скорость передачи от 2 до 3 Мбит/с к клиенту и 384 кбит/с в направлении источника данных. HSDPA — это программное усовершенствование для WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Испытания новой технологии уже начинаются (их проводит, в частности, компания Cingular Wireless), и возможно, в следующем году от нее можно ожидать практической отдачи.

Кроме технологии HSDPA, хорошую перспективу для корпоративных мобильных решений имеет мобильная версия протокола WiMax.

WiMax, мобильная версия. Технология широкополосного беспроводного доступа
WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) использует частотный
диапазон между 2 и 11 ГГц и не требует прямой видимости базовой станции. Теоретически
каждая базовая станция WiMax доступна в радиусе 50 км и в идеальных условиях
может одновременно обслуживать тысячи подключений. WiMax — это первый беспроводной
стандарт для создания корпоративных решений "последней мили", а не "последнего
метра", как Wi-Fi.

Уже утверждены оба варианта стандарта — и стационарный 802.16a, и мобильная версия 802.16e. Стационарная разновидность WiMax без проблем сочетается с ячеистыми беспроводными сетями и обеспечивает их связь с Интернетом. Первые пользовательские продукты, основанные на мобильной версии 802.16e, ожидаются в следующем году. Как ни странно, они, видимо, столкнутся с довольно жесткой конкуренцией там, где уже имеется беспроводная инфраструктура. Связано это со следующими факторами: при том, что развитие услуг Wi-Fi идет высокими темпами и эта технология поддержана открытым стандартом и нацелена на массовый рынок, объем данного сегмента пока не слишком велик, особенно в России, — эксперты оценивают его примерно в 1 млн долл. в год. Между тем не поддержанные стандартом разного рода "фирменные" (т. е. от конкретного производителя) технологии радиодоступа для корпоративного применения в России распространены значительно больше, и объем этого рынка составляет 15 млн долл. в год.

Понятно, что ситуация будет меняться в свете грядущего прихода WiMAX и поддержки этой технологии ведущими производителями (прежде всего корпорацией Intel), но изменения не будут быстрыми. Во-первых, велики инерция корпоративного рынка и парк унаследованного телекоммуникационного оборудования; во-вторых, существующее соотношение цен на оборудование WiMAX и альтернативные решения пока явно не в пользу первого. Тем не менее приход WiMAX неизбежен, и уже появляются новые беспроводные инфраструктуры — самая большая в Европе WiMAX-сеть в Уренгое, опытные WiMAX-зоны в Москве.

Одно из преимуществ технологии WiMAX — разнообразие абонентских устройств. Можно использовать универсальные широкополосные терминалы, подключая к ним традиционные телефоны, учрежденческие АТС, ЛВС, а также устройства Wi-Fi, работающие в другом частотном диапазоне. К сети WiMAX через шлюз можно подключать устройства со встроенной поддержкой Wi-Fi: ноутбуки, КПК и IP-телефоны, оборудование видеоконференцсвязи, мультимедийные бытовые устройства, а также точки доступа для подключения к Интернету отдельных компьютеров и ЛВС. Широкая доступность этих устройств устраняет одно из основных препятствий к расширению абонентской базы сетей радиодоступа.

Туманный 802.20. На горизонте маячит еще один новый стандарт для мобильного
доступа к данным — 802.20. В отличие от WiMax, рассчитанного на работу в городах
при ограниченном числе базовых станций, стандарт 802.20 имеет больше сходства
с обычными сотовыми системами и предназначен для быстродействующих мобильных
подключений на скоростях свыше 1 Мбит/с. Но рассмотрение стандарта находится
пока на довольно ранней стадии, и сейчас не ясно, какая технология ляжет в основу
802.20.

Продвижению 802.16e, как и 802.20, может помешать инерция операторов. Для поддержки массовых подключений владельцев мобильной аппаратуры потребуются инвестиции в инфраструктуру, и операторы могут счесть ее развертывание лишь дублированием уже предоставляемых услуг.

Конвергенция Wi-Fi и сотовой связи. Универсальные устройства и услуги,
позволяющие поддерживать связь и по Wi-Fi, и по сотовым сетям, будут одним из
технологических приоритетов ближайших лет. Однако пока ситуация здесь далеко
не ясна. Давно существуют ожидания, связанные с решением проблем роуминга между
Wi-Fi и системами сотовой связи. Производители прилагают определенные усилия
в этом направлении. Так, Motorola, Avaya и Proxim разработали универсальные
беспроводные устройства и создали форум SCCAN (Seamless Converged Communication
Across Networks — прозрачная конвергенция связи между сетями, http://www.sccan.org),
уже одобренный IEEE. Альянс SCCAN должен разработать спецификацию взаимодействия
между двухсетевыми устройствами и офисными IP-станциями, способными работать
и в Wi-Fi, и в сотовых сетях. Но пока нет ни стандарта, ни поддержки от операторов
связи.

Некоторую надежду на успех межсетевого роуминга дает бурное развитие рынка IP-телефонии. По оценкам исследовательской фирмы Radicati Group, сегодня оборот корпоративной IP-телефонии составляет около 1 млрд долл., а к 2008 г. он вырастет в пять с половиной раз — до 5,5 млрд долл. В общей телефонной инфраструктуре к 2008 г. доля IP-каналов по всему миру увеличится, как ожидается, в 11 раз — с сегодняшних 4% до 44%.

Начало "заката" проводов аналитики относят не очень далеко — на 2009 г.

Беспроводные сети следующего поколения

Текущие задачи развития офисных беспроводных систем, поставленные бизнесом, призван решить перспективный стандарт 802.11n. Спецификация 802.11n предполагает беспроводную передачу данных со скоростью 630 Мбит/с.

Под давлением корпоративных потребителей, вкусивших прелести мобильной работы и свободы от проводов, в январе прошлого года была сформирована рабочая группа TGn по стандарту IEEE 802.11n. Ее текущая деятельность направлена на то, чтобы повысить пропускную способность существующей технологии по меньшей мере до 100 Мбит/с, сохранив совместимость с нынешними стандартами. В марте рабочая группа 802.11n отдала предпочтение технологии TGn Sync перед конкурирующей (и не отвергнутой окончательно) WWise и теперь ищет компромисс между ними. Спецификация TGn Sync предусматривает использование, помимо прочих элементов, нескольких антенн и пространственного мультиплексирования. При пространственном мультиплексировании применяется передача по нескольким маршрутам (multipath reflection), позволяющая одновременно передавать различные потоки данных по одному каналу, снабдив их пространственными метками (spatial signatures). Принимающие антенны собирают эти потоки воедино и быстро реорганизуют их. В результате скорость передачи значительно повышается.

Пока рабочая группа занимается усовершенствованием стандарта, целый ряд производителей оборудования, в частности, Belkin, Linksys, Netgear и D-Link, выпустили или анонсировали продукты, в которых реализованы некоторые технологии, в том числе MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), предложенные для включения в стандарт 802.11n.

Технология MIMO обещает резко увеличить пропускную способность и радиус действия беспроводных сетей. Она предназначается для предприятий и заслуживает того, чтобы внимательно следить за ее развитием. Несмотря на то, что сегодня эта технология уже воплощена в продуктах ряда компаний, отсутствие стандарта, обеспечивающего взаимодействие изделий различных фирм, заметно затрудняет ее распространение, поскольку вполне возможны проблемы совместимости новых устройств с корпоративными сетями.

Уже известно, что в новый стандарт войдет технология MIMO-OFDM (MIMO Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Для увеличения емкости будут использоваться каналы шириной 40 МГц (в качестве обязательной или факультативной части стандарта).

Одна из задач рабочей группы, готовящей спецификацию 802.11n, — обеспечить совместимость с сетями 802.11a/b/g. Поэтому устройства с поддержкой 802.11n должны уметь обнаруживать трафик этих сетей и переключаться на использование каналов шириной 20 МГц, чтобы избежать проблем со взаимодействием и взаимным влиянием различных сетей.

Окончательная ратификация стандарта ожидается в конце 2006 г. или в начале
2007 г. Как показывает практика, обычно через несколько месяцев после обнародования
окончательного релиза на рынке появляются продукты, действительно соответствующие
новому стандарту.

Все указывает на то, что технология MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) быстро получит распространение.

Реализация MIMO в корпоративных продуктах

Сегодня вендоры реализуют в своем оборудовании собственные версии MIMO. О разработке
набора микросхем, расширяющего полосу пропускания в шесть раз по сравнению с
сегодняшними устройствами, заявила компания Airgo Networks (http://www.airgonetworks.com),
пообещав фантастическое повышение производительности ко времени ратификации
стандарта.

Во многих изделиях, в которых реализованы будущие технологии 802.11n, в частности, MIMO, применяются конкурирующие технические решения, и различия в понимании MIMO довольно серьезны, что никоим образом не способствует совместимости.

В маршрутизаторах Linksys Wireless-G Broadband Router with SRX (модель WRT54GX)
корпорации Cisco Systems (http://www.cisco.com)
и Wireless Pre-N Router компании Belkin (http://www.belkin.com)
применяется технология True MIMO. Так фирма Airgo назвала вариант MIMO, в котором
для повышения производительности используются несколько антенн и пространственное
мультиплексирование, позволяющее одновременно передавать различные потоки данных
по одному каналу, снабдив их пространственными метками (за счет этого увеличивается
скорость передачи).

Маршрутизатор RangeMax Wireless Router фирмы Netgear (http://www.netgear.com)
использует другой вариант MIMO — BeamFlex компании Video-54. При этом несколько
идентичных потоков данных с применением интеллектуальных методов передаются
определенной комбинацией из семи антенн маршрутизатора. Благодаря этому увеличивается
радиус действия и устраняются мертвые зоны. Метод особенно эффективен на больших
расстояниях, он повышает отдачу антенн, позволяя беспроводным устройствам сохранять
высокую скорость передачи на значительном удалении от точки доступа.

В маршрутизаторе Super-G with MIMO Wireless Router компании D-Link (http://www.d-link.com)
использованы набор микросхем фирмы Atheros Communications и четыре антенны.
Для повышения пропускной способности передача ведется по двум каналам. Но при
обнаружении других радиоизлучающих приборов маршрутизатор ограничивается одним
каналом, чтобы уменьшить воздействие на них. В районах с интенсивным радиообменом
это сводит негативный эффект маршрутизатора к минимуму.

Осторожность и новизна — плюсы и минусы

Пока инновационные беспроводные продукты не поддерживают в полной мере технологии 2006 г., однако выигрыш в производительности от их применения вполне ощутим. Эти продукты, несомненно, могут заинтересовать того потребителя, на которого они нацелены, — динамичный мобильный топ-менеджмент. Все они предоставляют в распоряжение корпоративной сети повышенную пропускную способность и радиус действия, которые обещает технология 802.11n. Для этого вовсе не нужно ждать 2007 г. Предприятие, нуждающееся в более высокой по сравнению с 802.11g производительности беспроводной передачи данных, может выбирать среди представленных на рынке продуктов, реализующих предварительную версию стандарта 802.11n. Любой из этих продуктов будет и дальше работать так же хорошо, как прежде, даже после опубликования нового стандарта.

Опасность же покупки оборудования, опередившего стандарт, заключается в том, что даже после обновления прошивки оно может оказаться несовместимым с окончательной версией 802.11n. Также весьма вероятно, что продукты разных вендоров не захотят "общаться" друг с другом, если только в них не используется одинаковый набор микросхем.

Вообще говоря, в массе своей поставщики беспроводного оборудования для больших
корпоративных сетей еще не готовы переходить на MIMO. Предприятия по-прежнему
могут наращивать пропускную способность своих беспроводных сетей за счет более
плотного и продуманного размещения точек доступа. Однако по мере приближения
стандарта к ратификации и роста вклада MIMO в повышение эффективности беспроводных
сетей производители оборудования окажутся перед растущей необходимостью поддерживать
эту технологию.