Стандарт 802.20 на мобильный широкополосной беспроводной доступ.

IEEE разрабатывает новый стандарт для беспроводных городских сетей: 802.20 описывает беспроводной интерфейс вместе с необходимыми уровнями безопасности и передачи бит для мобильных соединений «точка—много точек». Будущий стандарт позволит создать систему доступа для различных служб.

В конце 2002 г. IEEE утвердил новую рабочую группу IEEE 802.20 для мобильного широкополосного беспроводного доступа (Mobile Broadband Wireless Access, MBWA) с целью разработки стандарта для эффективного пакетного интерфейса в беспроводных городских сетях (Wireless Metropolian Area Network, WMAN). Этот стандарт должен поддерживать услуги по передаче данных с IP в качестве транспорта и дополнять имеющийся стандарт IEEE 802.16 по обеспечению совместимости микроволнового доступа в мировом масштабе (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX).

Рисунок 1. План разработки стандарта 802.20.

Новый стандарт WMAN должен появиться в 2006 г. (см. Рисунок 1). Он будет отличаться высокой скоростью передачи данных (более 1 Мбит/с) и в соответствии со стандартом ITU-R M.1034-2 позволит получать мобильный доступ к данным из движущихся транспортных средств, если их скорость не превышает 250 км/ч. Для нового беспроводного интерфейса специфицируются уровень передачи бит и уровень безопасности. Его также называют высокоскоростным переносным Internet (Highspeed Portable Internet, HPI). Скорость передачи HPI заметно выше, чем, к примеру, у ориентированной, скорее, на передачу голоса универсальной системы мобильной связи (Universal Mobile Telecommunications System, UMTS).

Беспроводная городская сеть обеспечивает доступ к сети фиксированной связи посредством установленных на зданиях антенн, которые, в свою очередь, взаимодействуют с центральными базовыми радиостанциями. Планируемая область применения охватывает подключение персональных компьютеров в небольших и домашних офисах (Small Office/Home Office, SOHO). Речь при этом идет о широкополосной альтернативе существующей «последней миле», к примеру по медному кабелю, и традиционным проводным или оптическим сетям, где используются такие технологии, как DSL. В пределах зданий ставка делается на имеющиеся стандарты: IEEE 802.3 и 802.11 (WLAN). По причине высокой мобильности и эстафетной передачи абонента от одной базовой станции к другой (handoff) в Intel новую технологию называют беспроводной глобальной сетью (Wireless Wide Area Network, WWAN) в противовес IEEE 802.16, для которой применяется обозначение WMAN (см. сравнение 802.16 и 802.20 в Таблице 1).

ФУНКЦИИ

В конфигурации «точка—много точек» базовая станция взаимодействует, с одной стороны, с общедоступными телефонными сетями, а с другой — с абонентами: с абонентскими пунктами (Subscriber Station, SS), мобильными пунктами (Mobile Station, MS) или мобильными терминалами (Mobile Terminal, MT) (см. Рисунок 2). Базовая станция выделяет каждому, в зависимости от потребности, соответствующую пропускную способность с учетом приоритетов. Беспроводной интерфейс позволяет передавать данные или мультимедийную информацию всех типов в реальном времени с полной поддержкой качества услуг (Quality of Service, QoS). Частотные диапазоны 3,5 ГГц находятся в лицензируемом спектре, а ширина канала составляет от 25 до 30 МГц.

Рисунок 2. Конфигурация «точка—много точек».

Как планируется, беспроводной интерфейс для указанной скорости движения транспортного средства будет поддерживать метод эстафетной передачи между ячейками или секторами. В рамках надежной общей передачи пакетов IP это должно минимизировать потерю пакетов и время задержки. «Сектор» в данном случае означает пару передающих и принимающих каналов от базовой станции к получателю. Скорость передачи данных составит более 1 Мбит/с для нисходящего канала (от базовой станции к мобильному терминалу) и более 300 Кбит/с для восходящего (от мобильного терминала к базовой станции) (см. Рисунок 3). Параметры QoS обеспечат поддержку передачи голоса по IP (Voice over IP, VoIP).

Рисунок 3. Сопоставление мобильных и стационарных сетей с точки зрения скорости и дальности передачи.

КРИТЕРИИ

Рабочая группа 802.20 определила пять критериев и приняла их в качестве ориентиров для дальнейшего развития стандарта. Приложения на базе IPv4 и IPv6 используют широкий спектр стандартизированных в международном масштабе терминалов (полудуплексных и дуплексных) и услуг. Стандартом должна обеспечиваться совместимость и сосуществование с такими терминалами, протоколами и услугами, как IEEE 802.1D (мосты МАС) или IEEE 802.1Q (виртуальные локальные сети). Отдельный стандарт потребуется для функций на уровне передачи битов (физическом) и подуровне МАС. На уровне передачи битов предусмотрены как дуплексная передача с временным разделением каналов (Time Division Duplexing, TDD — восходящее и нисходящее соединения делят между собой пропускную способность), так и дуплексная — с разделением частоты (Frequency Division Duplexing, FDD — восходящий и нисходящий каналы организуются на разных каналах).

Собственные системы производителей, находящиеся в стадии испытаний или разработки, должны подтвердить техническую осуществимость и позволить тем самым провести достаточное предварительное тестирование до начала широкомасштабной эксплуатации. А сетевым операторам следует продемонстрировать надежность эксплуатации. Подтверждение рентабельности (см. UMTS) необходимо привести как в случае услуги, так и в случае терминалов и базовой станции. Само собой разумеется, что в своей ценовой политике операторы будут исходить из производительности услуг для конечного абонента: большая производительность (пропускная способность) означает большую плату.

ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ

Эталонная модель беспроводной городской сети охватывает уровни данных и управления для передачи управляющих и пользовательских данных (см. Рисунок 4). Уровень безопасности в этом случае включает следующие подуровни:

  • подуровень управления логическим соединением (Logical Link Control, LLC), специфицированный в IEEE 802.2, не является частью стандартов WMAN. На уровень LLC опирается коммутация IP версий 4 или 6;
  • подуровень MAC получает блоки сервисных данных (Service Data Unit, SDU) от подуровня LLC и создает блоки протокольных данных (Protocol Data Unit, PDU) для подуровня МАС получателя. Стандарт определяет службы МАС как запросы на подключение или отключение при построении или разрыве соединений.
Рисунок 4. Эталонная модель беспроводной городской сети.

Кроме этого, подуровень МАС отвечает за назначение необходимой пропускной способности, шифрование полезной нагрузки после заголовка МАС (MAC PDU) и вычисление контрольной суммы для обеспечения корректной передачи. Он должен поддерживать одновременно более 100 активных сеансов в одном секторе. Уровню управления с функциями поддержки плоскости данных/управления еще предстоит найти свое отражение в собственном стандарте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дополнительно к популярному широкополосному доступу по DSL — а в ближайшем будущем и к WiMAX 802.16e, широкополосной кабельной сети и проч. — европейские провайдеры услуг и сетевые операторы смогут пользоваться новой мобильной широкополосной технологией доступа по стандарту 802.20. Ее признание со стороны конечных клиентов (речь идет, главным образом, об индивидуальных пользователях и небольших офисах) в конце концов зависит от цен на компоненты (аппаратное и программное обеспечение) и услугу.

По данным отчета «Взаимоотношения высокоскоростных беспроводных сетей на телекоммуникационных рынках будущего», подготовленного институтом Fraunhofer для Федерального министерства экономики и труда Германии в марте 2004 г., устройства стандарта 802.16 появятся лишь в 2005 г. С технической точки зрения непосредственными конкурентами для стандарта 802.20 являются сети сотовой связи третьего поколения. Однако угрозы для рыночной стабильности UMTS и прочих высокоскоростных сетей он не представляет.

Ограниченность 802.16 заключается в том, что для абонентской станции не предусмотрена мобильность. Но 802.16е устраняет эту преграду. Стандарт IEEE 802.20 должен будет поддерживать мобильность при движении со скоростью 250 км/ч в 2007 г. В связи с чем необходимость в нем вызывает сомнения в виду запоздалой — по сравнению со стандартом 802.16е — готовности.

Вольфганг Шульте — независимый автор. С ним можно связаться по адресу: mg@lanline.awi.de.