Интернет: а у вас нет такого же, только без проводов?

Автор : Ренат Якубов, info@ferra.ru
Оригинал : http://www.ferra.ru/online/networks/83250/

Все больше и больше людей желают подключаться ко Всемирной Сети без проводов. И желание быть «на связи» в любом месте и в любое время вполне понятно. Поэтому сегодня мы расскажем, какие у нас существуют в этом плане возможности.

Все мы хорошо помним эпоху становления Всемирной Сети. Актуальные на тот момент технологии кодирования, передачи, приема и обработки информации не позволяли, в большинстве случаев, наладить сколько-нибудь скоростное подключение, даже когда сигнал шел по проводам.

Но почему «даже по проводам»? Общеизвестно, что для связи с интернетом использовались, зачастую, изначально неприспособленные для этой цели сети, телефонные, например. Качество используемого ими оборудования было ужасающим. Даже в том случае, если сеть строилась «с нуля», это далеко не всегда спасало от проблем. Оборудование и в этом случае могло быть неидеальным, устаревшим. Топология тоже зачастую была далека от оптимума, в результате скорость и надежность коннекта были на очень низком уровне.

Провод был, есть и еще долго будет становым хребтом сетестроения

Кажется, в данной ситуации необыкновенно уместно бы выглядел, так сказать, ход конем – отказ от проводов и переход к беспроводным сетям. В самом деле, в этом случае мы бы избавились от многих трудностей: неважным стало бы состояние неизвестно когда и кем проложенных проводов, не требовался бы доступ к распределительным щиткам в коридорах многоквартирных домов. Значительно бы упростилась процедура подключения к сети – добавил к компьютеру маленькую микросхемку и никакой тебе возни, сопровождающейся сверлением стен и отдиранием-прибиванием плинтусов. Заманчивая перспектива!

Почему же она не была реализована? Почему провод до сих пор является основным каналом для передачи данных? Если вкратце, потому, что при переходе к беспроводному обмену данными мы бы получили другие, гораздо более серьезные сложности.

Во-первых, обеспечить достойный коннект «по воздуху» сложно технически. Провод, в каком бы плачевном состоянии он ни был, является все-таки специализированной средой для передачи данных. А значит, электрический сигнал в нем искажается заметно меньше, а угасает медленнее, чем радиосигнал в среде неспециализированной, в том же воздухе, например. Следовательно, нам потребуются мощные, но при этом безопасные для здоровья человека, передатчики, сверхчувствительные и сверхкомпактные приемники. А также эффективные алгоритмы для коррекции неизбежно возникающих ошибок, равно как и микрочипы, мощности которых хватит для того, чтобы обрабатывать по этим самым алгоритмам огромные потоки данных, да еще и, что называется, «налету».

Разумеется, все эти компоненты могли появиться лишь по мере развития бытовой микроэлектроники, то есть гораздо позже эпохи массовой компьютеризации. К тому же есть еще одна сложность.

Как уже было сказано, радиосигнал на пути от передатчика к приемнику неизбежно искажается, и не последнюю роль в этом процессе играет наличие в ближайших (а иногда и довольно удаленных) окрестностях других электроприборов и радиоточек. В самом деле, они запросто могут излучать волны близкого диапазона, глуша нужный нам сигнал.

Но хуже всего то, что и ваш собственный модуль беспроводной связи может выступить в роли такой вот мини-глушилки. И хорошо, если в результате без связи останется ваш сосед Вася. А если это будет карета «скорой помощи», авиадиспетчер или сотрудник правоохранительных органов? Последствия могут быть очень тяжелыми, а потому вся радиоаппаратура подлежит обязательной сертификации, а иногда эксплуатирующим ее организациям приходится добиваться выделения себе определенной части частотного спектра именно для того, чтобы исключить конкуренцию между различными передатчиками.

Сертификация, конечно, требует времени, да и законодательство во многих странах далеко от идеала, однако, у серьезных производителей оборудования непреодолимых проблем на этом этапе обычно не возникает. А вот с выделением частот все бывает гораздо сложнее – спектр-то далеко не бесконечен, а желающих его использовать очень много. К тому же некоторые ведомства, прежде всего военные, конечно, распоряжаются им крайне неэффективно. В результате нужные частоты зачастую бывают просто заняты. В России, равно как и в других постсоветских странах, это очень актуальная проблема, в значительной мере определяющая лицо рынка связи.

В-общем, перед желающими построить беспроводную сеть для доступа в Интернет стояла масса проблем. Однако с течением времени, большинство из них были так или иначе решены. К тому же появился новый фактор, напрямую влияющий на спрос в данной области – всевозрастающая мобильность. Если раньше в Сеть выходили почти исключительно из дома или с рабочего места, то теперь очень и очень многим хочется, или даже требуется, иметь доступ к онлайн-сервисам из любой точки пространства. Где бы ни был данный конкретный индивид в текущий момент времени, он должен иметь возможность выйти в Интернет. Ну а если есть спрос, будет и предложение.

Вполне естественным представляется тот факт, что первыми сколько-нибудь массовый беспроводной доступ в Сеть стали предлагать операторы сотовой связи. В самом деле, у них есть частотный диапазон и лицензии. У них есть сети, покрывающие огромную территорию. Наконец, у них огромная абонентская база – все это позволяет вывести на рынок новую услугу с минимальными затратами.

Стандартов для передачи цифровых данных через сотовые сети было создано много, но наиболее известным, и до сих пор актуальным, является WAP (Wireless Application Protocol) – протокол беспроводного доступа. Базируясь на технологии CSD (Circuit-Switched Data), он очень серьезно отличается от остальных стандартов, о которых мы скажем ниже, по своей идеологии. Дело в том, что его разработчики имели в виду подключение к Сети не компьютеров и ноутбуков, а других, куда более примитивных в техническом смысле, девайсов, таких как сотовые телефоны. Или пейджеры. Были, говорят, в доисторические времена и такие устройства. Несложно догадаться, что в нашем распоряжении только маленький черно-белый экранчик, очень маломощный чип и смешной по меркам настольных систем объем памяти.

Самые бюджетные телефоны могут подключиться к Сети лишь через WAP

В результате, о полноценном доступе во Всемирную Паутину пользователям WAP-девайсов пришлось забыть. Зайти можно было только на специально адаптированные версии сайтов, чей адрес обычно имел следующий вид: wap.yoursite.ru. Графики, равно как и другого «тяжелого» контента, они обычно не содержали. Посетить их имело смысл в том случае, если вам хотелось узнать, например, курс валют, увидеть заголовки последних новостей, или ознакомиться с результатами спортивного матча. Негусто.

Разумеется, назвать возможности WAP «достаточными» язык бы мало у кого повернулся. Популярность набрали карманные персональные компьютеры – КПК. И даже сами мобильные телефоны стали заметно совершеннее, они обзавелись цветными экранами с достаточно высоким разрешением, да и мощность микрочипов существенно возросла. Благодаря этому появилась техническая возможность просматривать обычные веб-страницы, пусть и после соответствующей оптимизации, заключающейся, прежде всего, в выкидывании изрядной части графики и «сплющивания» страницы по горизонтали.

Нужна была только технология, позволяющая осуществлять через сотовую сеть полноценный веб-серфинг. И она появилась, ее имя GPRS (General Packet Radio Service) – пакетная радиосвязь общего пользования. WAP-девайс, когда связь установлена, занимает радиоканал вне зависимости от того, осуществляется ли в данный момент пересылка данных, или нет. Тарификация, естественно, осуществляется поминутно и удовольствие оказывается весьма недешевым. Иное дело GPRS. Информация передается в пакетах через неиспользуемые в настоящий момент голосовые каналы. При этом оператор связи может регулировать степень приоритетности голосового и сетевого трафика. В подавляющем большинстве случаев, естественно, безусловное предпочтение отдается голосу, ибо плохая слышимость заметно критичнее, нежели медленный коннект. Из-за этого скорость GPRS-соединения сильно зависит от загруженности сети. Теоретически она может доходить до 171 Кбит/с, однако на практике она редко поднимается выше 56 Кбит/с.

GPRS – самый распространенный метод беспроводного подключения

Немаловажным является тот факт, что за счет применения пакетной технологии передачи данных, и, как следствие, гораздо более эффективного использования частотного диапазона, удалось радикально снизить цену доступа. Хотя тарифная политика у всех операторов разная, но даже у наиболее лояльных провайдеров за мегабайт приходится платить гораздо больше, чем в случае с проводной сетью.

Как уже было отмечено, скорость классического GPRS весьма низка. Чтобы ее увеличить, была разработана специальная настройка EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) –увеличенный поток данных для усовершенствованного GSM. Совершенствование систем модуляции сигнала позволило нарастить скорость передачи информации приблизительно втрое. Так, теоретически максимальная скорость передачи данных в EDGE-сетях составляет 474 килобита в секунду. Практическая скорость, как и в иных подобных стандартах, заметно ниже.

Заговорив об EDGE, мы вплотную подошли к очень «горячей» и популярной теме – к теме связи третьего поколения 3G. Согласно распространенной классификации, обычные сети GSM относятся ко второму поколению, 2G. GPRS – это уже 2,5G, ну а EDGE и вовсе 2,75G. При этом на максимальных скоростях EDGE-сети позволяют передавать QWGA-видео, и потому их, зачастую, относят уже к сетям третьего поколения. С нашей точки зрения это не вполне правильно, хотя бы потому, что в реальных условиях скорость достигается куда более скромная. EDGE – это все-таки переходный вариант.

Есть у него и конкурент – CDMA-2000. На российском рынке он превратился в CDMA-450, так как работает он у нас на частоте 450 мегагерц. Наиболее известным оператором является Скайлинк. Одной из основных «фишек» у данной фирмы изначально был мобильный доступ в Интернет. Правда, скорость была не так уж высока – теоретически верхний предел составлял 153 килобита в секунду. Однако введение надстройки к стандарту – название ее EV-DO Rev.0 – позволило поднять объемы трафика до 2,4 Мбит/с. Это дало Скайлинку основания позиционировать себя как первого российского оператора связи 3G.

Если же говорить о классических сетях третьего поколения, то нельзя не упомянуть технологию UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – универсальная система мобильной связи. При использовании надстройки SHDPA теоретически можно достигнуть скорости 14 Мбит/с, а практически – до 3,6 Мбит/с. Этот стандарт не совместим со своим предшественником, GSM. Однако большинство UMTS-устройств могут работать также и в сетях GSM, ибо сети третьего поколения покрывают пока довольно небольшие площади. Причины столь неспешного развития в каждой стране свои. В Западной Европе национальные правительства допустили большую ошибку, продавая лицензии за совершенно неадекватные деньги. Так, в одной Германии за шесть лицензий третьего поколения операторам связи пришлось выложить на бочку астрономические 50 миллиардов евро. Столь высокая цена объяснялось, с одной стороны, желанием властей подлатать бюджетные дыры, а с другой – боязнью операторов остаться в стороне от разработки золотой жилы, коей тогда казалось третье поколение мобильной связи. Однако в реальности, обескровленные чудовищными платежами, связисты не смогли изыскать достаточно средств на развертывание самих сетей. В итоге часть лицензий была аннулирована, без возмещения их стоимости, что характерно. Вот почему в Западной Европе не так уж много мест, где можно насладиться по-настоящему быстрым интернетом из телефонной трубки.

Трубка, работающая в сетях, как второго, так и третьего поколения

В России ситуация развивалась иначе. Правительство, как ни странно, учло негативный опыт европейских коллег, и соответствующие частоты были предоставлены операторам большой тройки (МТС, Билайн и Мегафон) практически даром. Казалось бы, вот он, базис для долгожданного технологического рывка, но не тут-то было… Дело в том, что те частоты выделили с одной «незначительной» оговорочкой: «вот вам, ребята, только договоритесь сами с военными». Минобороны использует значительную часть выделенных частот и, естественно, от идеи уплотняться не в восторге. От связистов хотят денег на модернизацию военной техники, дабы была возможность более эффективно использовать оставшиеся частоты. Помимо весьма немалых затрат, это означает задержку фактического освобождения радиоканалов, причем в том числе и в ключевых регионах. Так, в Москве расчистка спектра займет, по имеющейся информации, годы! Естественно, это запросто может вообще поколебать позиции сетей третьего поколения в России.

Правда, не во всех субъектах федерации ситуация столь удручающая. Так, в Северной Столице 3G работает уже с 2007 года. Это, конечно, хорошо, однако фактическая потеря крупнейшего в стране московского рынка – явление для отрасли очень негативное, очень.

Одним из неожиданных следствий этой ситуации может стать прыжок через поколение – от второго сразу к четвертому. Речь идет о быстро набирающем, в последние годы, популярность стандарте WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). В отличие от ранее разобранных нами стандартов, этот изначально создавался именно для передачи данных, а не голоса. Хотя и мобильные телефоны на его основе создавать никто не запрещает, благо технология VoIP позволяет передавать аудиоданные через цифровые сети.

Стандарт WiMAX делится на два несовместимых между собой субстандарта – фиксированный и мобильный. Фиксированный (802.16d) предназначен для стационарного подключения к интернету, например, квартиры или офиса. Приемные устройства своими размерами напоминают стандартный модем. Используемые частоты - 3,5 и 5 ГГц.

Мобильный WiMAX (802.16e), как несложно догадаться, ориентирован на поддержку мобильных пользователей. Благодаря поддержке функций хендовера (бесшовной передачи клиента от одной базовой станции к другой) и роуминга возможна поддержка абонента, передвигающегося со скоростью до ста двадцати километров в час, точно так же, как это происходит в сотовых сетях. Вполне понятно, что мало кто будет работать на ноутбуке, несясь на большой скорости по магистрали, хотя при наличии личного водителя и такое возможно. Однако в основном мобильность нужна для смартфонов, ибо разговаривать, с использованием гарнитуры, конечно, вполне реально и за рулем.

WiMAX-модем Samsung SWC-U200

Есть у мобильного WiMAX и другие преимущества. Например, он обеспечивает гораздо лучшее покрытие внутри помещений, что очень важно в условиях городской застройки, когда большинство абонентов находятся внутри эффективно экранирующих сигнал железобетонных зданий. К тому же он позволяет эффективнее использовать частотный ресурс, что очень и очень важно ввиду его принципиальной ограниченности.

Разумеется, фиксированный WiMAX тоже не без плюсов – он позволяет достичь больших скоростей передачи данных. А также имеет меньше проблем с сопряжением оборудования от различных фирм, просто потому, что был утвержден раньше и успел, что называется, устояться.

Так на какую же скорость мы можем рассчитывать с WiMAX? В идеальных условиях достигаются 70 и более мегабит в секунду. А что получилось на практике, мы расскажем в следующей статье, посвященной тестированию WiMAX-модема Samsung SWC-U200.

Итак, какой же метод подключения в итоге предпочесть? Однозначного ответа, как всегда, нет. Если из оборудования под рукой только не очень новый мобильный телефон, то придется пользоваться WAP. Если аппаратура более продвинутая, то более желательным вариантом будет GPRS, возможно, с расширением EDGE. Основным достоинством этого субстандарта является тот факт, что GSM-сети, его поддерживающие, покрывают огромные площади, и в глубинке это, зачастую, единственный способ выйти в Интернет. А вот на даче, расположенной в не самом забытом Богом углу, предпочтительнее будет CDMA-2000 или UMTS. Если же вы хотите иметь быстрый, стабильный и дешевый беспроводной доступ в Сеть на территории Москвы или Питера, то внимание стоит обратить на WiMAX.