Hard

15.09.2010 Автор: Михаил Демидов Версия для печати

Обзор технологий беспроводного подключения к Интернету

Совсем недавно количество абонентов сотовой связи в мире превысило отметку в 5 млрд человек. Из них в Интернет с мобильного телефона или используя телефон в качестве модема выходит около 200 млн. Такое относительно небольшое количество абонентов связано с тем, что беспроводной доступ в Интернет далеко не во всех регионах мира распространен на том уровне, чтобы им можно было пользоваться с комфортом. Тем не менее технологии не стоят на месте, и сейчас все чаще и чаще говорят о том, что будущее телекоммуникаций именно за мобильными решениями. Какие виды беспроводной связи существуют, в чем их отличия между собой и какой вариант выбрать абоненту? Об этом речь в нашем материале.


Wi-Fi

 Ветераном среди стандартов беспроводной передачи данных является Wi-Fi. Его первый прототип был разработан в 1991 г., а полноценный показ беспроводной сети на базе стандарта IEEE 802.11 состоялся только в 2000-м. С этого времени Wi-Fi-связь начала активно продвигаться среди домашних пользователей и организаций среднего и малого бизнеса как альтернатива традиционным кабельным соединениям. Тем не менее этот вид беспроводной связи в плане доступа в Интернет нельзя назвать по-настоящему мобильным — так называемые точки доступа, с которыми осуществляется соединение абонентских устройств, подключены к проводному широкополосному каналу связи, а сама «мобильность» Wi-Fi измеряется радиусом действия транслятора — в помещении он (применительно к Wi-Fi 802.11 b/g) составляет около 30–40 м, снаружи при отсутствии преград и подавляющих радиосигналов других полей — около 100 м. В новой версии стандарта (Wi-Fi 802.11n) эти расстояния были увеличены в два раза.

 Для работы Wi-Fi используется радиочастотный диапазон 2,4 ГГц.

В большинстве случаев этот сигнал не создает никаких помех для другой аппаратуры, однако в ряде стран оборудование для организации Wi-Fi-сетей должно проходить дополнительную регистрацию. Абонентские устройства избавлены от подобной процедуры и используются достаточно свободно. Схема работы сети Wi-Fi предполагает наличие точки доступа, которая ретранслирует данные на клиентские устройства и принимает их оттуда. Информация может передаваться с шифрованием и без него (последнее характерно для бесплатных Wi-Fi-сетей, развернутых в общественных местах).

 Кроме того, устройства способны объединяться в виртуальную частную сеть и соединяться между собой напрямую, одно из них будет выступать в роли точки доступа. Сейчас данный способ очень популярен на Западе в связи с распространением других технологий беспроводного Интернета, в частности 3G-связи, которая предоставляется в виде безлимитного доступа в Сеть (без учета трафика). Оснащенное 3G-модулем устройство (ноутбук, смартфон, коммуникатор, модем) может раздавать интернет-соединение через Wi-Fi на совместимые устройства. Подобная технология не имеет устоявшегося названия, однако на американском, европейском и азиатском рынках есть торговое название устройств для организации подобных сетей на базе услуг передачи данных (Mi-Fi) в сетях сотовых операторов (например, для США — это Verizon Wireless и Sprint, в Германии — Vodafone). Скорость соединения в сетях Wi-Fi сейчас достигает 54 Мбит/с (в стандарте Wi-Fi 802.11g), однако теоретически она выше — в новой спецификации 802.11n она увеличена до 600 Мбит/с. Однако следует учесть, что реальная скорость доступа будет намного ниже, когда к одной и той же точке подключено несколько устройств, она загорожена различными сооружениями или к ней подключен более медленный канал Интернета и т.д. По факту публичная Wi-Fi-сеть обеспечит пользователю скорость не выше 5–10 Мбит/с.

 Обычно для беспроводного доступа в Интернет (мы ведем речь о мобильном Интернете) абоненту потребуется поддержка Wi-Fi-модуля на самом мобильном устройстве — ноутбуке, сотовом телефоне, коммуникаторе, планшетном компьютере и т.д. В связи с очень широким распространением Wi-Fi в мире (поскольку это не единый стандарт, а набор стандартов, которые контролируются Wi-Fi Forum и одинаково доступны в разных странах) найти подобное устройство не составит труда (гораздо сложнее найти ноутбук или коммуникатор без поддержки Wi-Fi). Сотовые телефоны постепенно также получают оснащение такими модулями, однако чаще всего они устанавливаются в смартфоны и коммуникаторы, включая бюджетные модели в ценовом диапазоне 7–10 тыс. руб. Сам доступ в Wi-Fi-сеть может различаться по стоимости. Существует три варианта: доступ полностью бесплатный, с ограничением скорости/времени (например, в кафе или аэропорту вы не сможете подключиться к Сети на целый день и на максимально возможной скорости загружать оттуда файлы); платный доступ с оплатой трафика (помегабайтно) или по часам (чаще всего распространен в ресторанах, гостиницах и т.п.); платный безлимитный доступ по подписке в рамках одной Wi-Fi-сети (существует в крупных городах или странах, где провайдеры имеют развитую сеть уличного (indoor) Wi-Fi. В России примером такой сети является «Билайн Wi-Fi» в Москве и Санкт-Петербурге (с роумингом между двумя городами).

 

3G — UMTS/CDMA

 Впервые о сотовых сетях третьего поколения начали говорить в 2001 г., когда с разницей в несколько месяцев в тестовом, а потом и в коммерческом режимах они появились в Японии, Южной Корее и на острове Мэн в Великобритании. В США строительство таких сетей началось на год позже, и в коммерческом виде они начали работать с конца 2003 г. Всего существует несколько стандартов связи 3G (это маркетинговый, а не технический термин. Последний называется IMT-2000), но наибольшее распространение в мире получили сети UMTS (WCDMA) и CDMA2000. В их основе лежит один и тот же принцип работы — CDMA (множественный доступ с кодовым разделением сигналов), позволяющий расширить узкую полосу пропускания сигнала в обычных сотовых сетях. Делается это, разумеется, для создания широкополосного беспроводного доступа в Интернет. И тот и другой стандарт задействовался в проектах по модернизации существующих сотовых сетей — CDMA2000 применяется в Северной Америке и в Юго-Восточной Азии, а UMTS/WCDMA — в Западной и Восточной Европе, в том числе и в России. Схема работы сети для оказания услуги передачи данных проста — абонентское устройство периодически связывается с находящейся поблизости базовой станцией сотового оператора, поддерживающей 3G-связь. Поскольку у станции радиус действия намного больше, чем у обычной точки доступа Wi-Fi, услуга доступа в Интернет через 3G является в полном смысле этого слова мобильной — абонент может перемещаться на длительные расстояния (в рамках действия самой сети), автоматически переключаясь между станциями и не теряя связь. 3G обычно работает на частотах около 2 ГГц (наиболее популярен европейский стандарт 3G — UMTS 2100 МГц, работающий в Западной Европе, России, США и др.), в связи с чем у операторов возникают проблемы с получением частотного диапазона из-за его занятости другими решениями или организациями (мобильным телевидением, военной связью и т.п.). Наиболее показательный пример — развитие 3G-связи в Москве, где операторы смогли начать развертывание своих сетей только в конце 2009 г., тогда как на остальной территории России 3G-сети появились гораздо раньше. Скорость доступа для 3G-сетей бывает разная, причем разброс значений может исчисляться десятками мегабитов в секунду. Формально максимальная скорость передачи данных (входящая скорость) в сетях UMTS составляет около 2 Мбит/с для неподвижных объектов и около 384 кбит/с при движении в транспорте. Тем не менее над обычным WCDMA существуют разнообразные «надстройки», которые фактически делают из 3G-сети сеть 3.5G. К ним относятся HSDPA, которая теоретически может обеспечить скорость доступа до 7,2 Мбит/с c перспективой увеличения до 14 Мбит/с, и HSPA+ («разгон» до 42 или 84 Мбит/с). Для CDMA2000 также существуют ограничения по скорости — в версии CDMA2000 1xEV-DO пользователь может получать входящий трафик  на скорости в районе 1–2 Мбит/с,  а если оператор использует EV-DO Revision A (EV-DO Rev.А), то входящая скорость возрастает до 3,1 Мбит/с. Заметим, что и в том, и в другом случае мы ведем речь об асинхронной передаче данных — исходящая скорость передачи от абонента в сетях 3G всегда будет меньше входящей в несколько раз.

 Для работы в сети 3G потребуется совместимое абонентское оборудование — смартфон, коммуникатор, USB-модем, ноутбук/планшет со встроенным 3G-модулем. Заметим, что, несмотря на распространенность в мире двух стандартов 3G, достаточно крупные территории имеют покрытие при помощи других стандартов этого вида связи. Так, например, в Китае используется TD-SCDMA, в Японии 3G-сеть называется FOMA, а в России вместо широко распространенного CDMA2000 работает сеть CDMA450, созданная оператором «Скай Линк». Соответственно, смартфоны и коммуникаторы, приобретенные в Китае и США, не будут работать в России, а российские абоненты «Скай Линк» не будут иметь полноценный международный CDMA-роуминг (оператор решает эту проблему путем предложения GSM-роуминга в соответствующих странах). Доступ к 3G-сети обычно подключается автоматически как услуга мобильной передачи данных и за нее не взимается дополнительная плата, в отличие от GPRS-интернета (однако дополнительные услуги связи, например видеозвонок, могут тарифицироваться отдельно). Обычно существуют две схемы оплаты 3G-интернета — по подписке и по трафику. В первом случае абонент приобретает доступ в Сеть на определенный период (месяц), в течение которого ему оказываются соответствующие услуги. Оператор, понимая, что пользователи могут нерационально расходовать мощность сети (например, мобильный Интернет в качестве основного), ограничивает скорость передачи данных после исчерпания квоты трафика — например, первые 5 Гбайт в месяц могут предоставляться на скорости 3 Мбит/с, после чего она будет снижена до 128 кбит/с. Кроме того, оператор может предоставлять условно безлимитный тарифный план с большой квотой трафика, который крайне сложно полностью израсходовать при выходе в Интернет только с мобильного телефона.

 Роуминг предоставляется только в 3G-сетях стандарта WCDMA. Для того чтобы получить доступ в Интернет в других странах, необходимо узнать у домашнего оператора о возможностях предоставления роуминга услуги мобильной передачи данных (голосовой роуминг распространен чаще, но он здесь не рассматривается). При перемещении по стране пользователь может попадать в зоны, где отсутствует 3G-покрытие, поэтому нужно быть готовым к работе с обычными 2G/2.5G-сетями (GPRS/EDGE), где скорость доступа снижается примерно в 10–20 раз.

 

 

4G — WiMAX/LTE

 Стандарты четвертого поколения появились в последние три года как предваряющие дальнейшее развитие беспроводной связи — в 2006 г. свет увидел mobile WiMAX, а в 2009 г. — LTE. В основе этих двух технологий лежит идея о преодолении узких мест существующих беспроводных и «проводных» технологий в едином беспроводном сверхскоростном решении. Речь идет о движении в сторону 4G как сотовых операторов (они планируют модернизировать сети 3G до LTE), так и провайдеров фиксированной связи (они инвестируют в строительство WiMAX и mobile WiMAX). Различаются данные решения прежде всего стоимостью построения самих сетей (mobile WiMAX стоит дороже, чем LTE) и обеспечиваемой скоростью доступа от и до абонента. Так, в LTE-сетях (рабочие развернуты в Скандинавии, а в тестовом режиме — в США и Азии) скорость передачи данных может достигать 100 Мбит/с для входящего трафика и до 50 Мбит/с для исходящего. В mobile WiMAX показатели сопоставимые, но на практике они ниже заявленных у LTE. На настоящий момент в мире больше распространены сети именно mobile WiMAX — они существуют в США, Западной Европе и Австралии. В России сразу три оператора связи предлагают подобные услуги («Скартел», «Комстар-ОТС» и Freshtel). LTE пока только анонсируется как перспективная технология. Ожидается, что операторы выведут такие решения на рынок только в конце 2010-го или в 2011 г. Как и в случае с 3G, основная проблема у 4G-сетей состоит в наличии свободных частот, которые в диапазоне 2,4–2,8 ГГц опять же заняты военными или эксплуатируются другими беспроводными технологиями, например спутниковым телевидением.

 В настоящее время у сотовых операторов есть выбор для развития собственных сетей — или дальнейшее продвижение 3G в версии HSPA Evolution (скорость передачи данных до 42 или 84 Мбит/с), или строительство LTE-сетей с нуля. Тем не менее, поскольку HSPA и LTE принадлежат к одному и тому же семейству стандартов, решения, реализованные в HSPA, могут применяться и в LTE. Однако в LTE используется более широкая полоса частот, что серьезно повышает пропускную способность каналов сети, обеспечивая высокую скорость и качество связи в зоне покрытия. По сравнению с WiMAX-сетями LTE имеет как технические, так и коммерческие преимущества. К первым можно отнести лучшие характеристики производительности и покрытия, большую экономичность автономной работы абонентских устройств, низкую задержку прохождения сигнала, что является критичным для IP-приложений (например, мобильного телевидения или онлайн-игр). С коммерческой точки зрения LTE имеет преимущество над WiMAX благодаря возможности глобального роуминга и перспективе создания единой экосистемы для абонентов.

 Для работы с mobile WiMAX/LTE требуется специальное абонентское оборудование — это USB-модемы или встроенные модули для ноутбуков и коммуникаторов (последних устройств на рынке — считанные единицы). В настоящее время роуминга данных между операторами mobile WiMAX практически нет — российский оператор «Скартел» с прошлого года ведет переговоры с американскими и японскими провайдерами и тестирует техническую возможность оказания такой услуги, но пока официального анонса нет. Услуги связи в mobile WiMAX тарифицируются на основе подписки — пользователь получает, по сути, безлимитный доступ в Сеть на большой скорости и с большим лимитом по трафику. Тем не менее пока сама технология является «сырой», сложно добиться на постоянной основе по-настоящему комфортной работы, сопоставимой с обычной фиксированной широкополосной передачей данных.


Назад в раздел

Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений

Читайте также