Скоростной доступ в Internet

В настоящее время скоростной доступ в Internet возможен по цифровой абонентской линии (DSL), коаксиальному или оптическому кабелю, сети Ethernet, силовой электропроводке, а также беспроводным образом — по Wi-Fi, WiMAX и через космические спутники.

На современном этапе развития технологий под скоростным доступом имеется в виду темп передачи (bit rate) порядка 10 Мбит/с. Такие скорости были характерны для локальных сетей с 1985 по 1995 гг. Именно в тот период сетевые технологии передачи данных отличались разнообразием, от которого практически ничего не осталось после появления Fast Ethernet 100BaseTX. С этого времени и началось триумфальное шествие сетей со скоростью 100 Мбит/с, на которые теперь приходится до 90% всех приложений. Можно надеяться, что подобное произойдет в ближайшие годы и с Internet.

ДОСТУП ПО DSL

Скоростной доступ по DSL все еще остается основным во многих странах. В начале 2005 г. в мире насчитывалось более 100 млн пользователей DSL. В Германии, например, на DSL приходится около 92% всех широкополосных подключений, а господствующую долю рынка — почти 90% — занимает Deutsche Telecom.

Что же собой представляет типовая абонентская линия? На начальном отрезке (от абонента) — это пара проводов от телефонной розетки до распределительной коробки; далее она проходит по кабелю до распределительной муфты и шкафа, расположенного чаще всего прямо на улице; затем (если не вдаваться в подробности) — по городскому многопарному кабелю до АТС. При таком поверхностном описании абонентская линия состоит, по существу, из двух проводов, проходящих через множество соединений (в коробках, муфтах, шкафах, на кроссе) и заканчивающихся на оборудовании АТС.

За последние годы разработаны различные технологии уплотнения абонентских линий HDSL, ADSL, RADSL, SHDSL, VDSL, IDSL. Все они представляют собой разные способы передачи цифровых потоков (цифровизации) совместно с голосовыми сигналами по абонентской линии (Subscriber Line, SL).

Подключение к Internet через абонентскую телефонную линию происходит следующим образом (см. Рисунок 1). Телефонный сигнал, пропущенный через фильтр с полосой 4 кГц, смешивается с компьютерным сигналом, прошедшим через модем. Суммарный сигнал (с телефона и компьютера) попадает в абонентскую линию и передается на узел связи. Там, в свою очередь, телефонный сигнал выделяется фильтром нижних частот (4 кГц) и подается на телефонный коммутатор, а компьютерный сигнал поступает на модем и затем направляется в Сеть. Таким образом стандартная телефонная система может быть использована для подключения домашних пользователей к Internet по технологии цифровой абонентской линии (Digital Subscriber Line, DSL).

Рисунок 1. Скоросной доступ в Internet по DSL.

Технологии DSL хорошо подходят для российских абонентских линий, поскольку они идут непосредственно от телефонной розетки до узла связи. Заметим, что во многих странах топология сети несколько иная: линия от АТС заканчивается вблизи дома или поселка на мультиплексоре. С другой стороны, в наших условиях на применимости DSL негативно сказывается широкое распространение «лапши». Последняя представляет собой простейший нескрученный однопарный телефонный провод, идущий от розетки до распределительной коробки. Но при замене «лапши» на витую пару на узлах связи довольно легко могут предложить новый вид услуг на базе технологии DSL — подачу скоростных потоков до абонента.

Повышенная дальность передачи в технологии DSL достигается за счет того, что при цифровой обработке передаваемого по линии сигнала учитываются особенности проложенного кабеля. Благодаря использованию математической модели конкретной линии модем подстраивается для точного воспроизведения сигнала, в результате чего резко уменьшается ширина используемой частотной полосы.

Несколько более подробно рассмотрим теперь две наиболее распространенные технологии — высокоскоростную абонентскую линию (High-bit-rate Digital Subscriber Line, HDSL) и асимметричную цифровую абонентскую линию (Asimetric Digital Subscriber Line, ADSL).

Система уплотнения HDSL обеспечивает режим передачи со скоростью около 2 Мбит/с в обе стороны, по одной или двум парам проводов на расстояние до 10 км.

Оборудование ADSL, наоборот, предназначено для асимметричной передачи со скоростями 6-8 Мбит/с — в направлении абонента, и 640 Кбит/с или меньше — в сторону узла связи. RADSL отличается от упомянутых выше технологий тем, что поддерживает либо симметричный режим со скоростью около 1 Мбит/с, либо асимметричный — со скоростью к абоненту до 8 Мбит/с. SDSL обозначает, как правило, симметричную передачу по одной паре; IDSL — модификацию DSL для ISDN.

Оборудование HDSL производят многие зарубежные компании, в частности Ascend, PairGain, RAD Data Communications и Schmid Telecom. Компания PairGain выпускает устройства как для домашних пользователей, так и для малых офисов. Одна из последних ее разработок — Ether Phone — обеспечивает доступ по Ethernet при сохранении стандартного телефонного канала и позволяет обмениваться данными на скорости 704 Кбит/с. RAD Data предлагает эффективные и недорогие модемы для передачи потоков со скоростью около 2 Мбит/с по обычным телефонным кабелям.

Одна из систем HDSL компании Schmid Telecom под названием WATSON передает потоки со скоростью 1-2 Мбит/с по одной паре проводов. Аппаратура может быть установлена и отлажена за несколько часов. Для линейной передачи WATSON использует две технологии кодирования — 2BLQ и CAP. WATSON 2 с поддержкой 2BLQ способна передавать 1168 Кбит/c по одной паре, в то время как WATSON 4 с кодированием CAP 128 позволяет передать 2320 Кбит/с.

Особенность асимметричной технологии ADSL состоит в противостоянии двух методов кодирования: Carrierless Amplitude and Phase (CAP) и Discrete MultiTone (DMT). Применение ADSL предполагает установку модемов на обоих концах линии — на АТС и у абонента. Если на одном конце линии смонтирован модем CAP, а на другом — DMT, то они окажутся несовместимыми. CAP предполагает кодирование с одной несущей для каждого направления потока: 900 кГц — для нисходящего, 75 кГц — для восходящего (4 кГц — для телефона); тогда как DMT — модуляцию нескольких несущих, при этом цифровой канал разбивается на 256 подканалов, и цифровые потоки передаются по каждому из них. Как видим, методы существенно разные, и для нормальной работы системы надо следить, чтобы оборудование на абонентских линиях поддерживало одну и ту же модуляцию.

Первоначально ADSL разрабатывалась в расчете на сервис «видео по требованию» и поэтому предназначалась для передачи непрерывного потока. Использование этой технологии для Internet потребовало приспособить ADSL к протоколам компьютерного обмена.

Вот некоторые примеры аппаратуры ADSL. Компания Ascend выпускает соответствующее оборудование в составе серии систем DSL. В частности, для концентратора MAX TNT она поставляет плату ADSL-CAP, работающую по одной паре проводов, со следующими характеристиками: нисходящий поток — до 6,14 Мбит/c; восходящий — до 640 Кбит/с, когда дальность передачи не превышает 3,7 км; и 1,5 Мбит/с и 64 Кбит/с соответственно — на расстояние до 5,5 км. Аппаратура Ascend RADSL оснащена уже вторым поколением микросхем технологии CAP.

Весьма интересен подход компании к организации потоков на АТС. Основной телефонный трафик предлагается пустить через телефонный коммутатор, а данные — через коммутирующий концентратор. Такое изменение структуры узла связи вызвано следующим. По данным компании Bell Communications Research, подключение к компьютерным сетям привело к увеличению продолжительности соединения с АТС с 3 до 20 мин, а на отдельных направлениях — до 1 ч. Применение для компьютерного обмена коммутатора снимает эту проблему. Используя коммутирующий концентратор MAX, Ascend стремится оптимально перераспределить потоки, обеспечив при этом постепенный переход от одной ступени DSL к другой. На первой стадии — IDSL, затем переход к SDSL и, наконец, полномасштабное внедрение ADSL.

В качестве характерного примера ADSL2+ приведем мультиплексор доступа DSLAM 6808 компании Corecess. Эта система устанавливается у провайдера и обслуживает 384 абонентские линии. Кроме протокола ADSL2+ (скорость обмена до 24 Мбит/с) она поддерживает обычную технологию ADSL (до 8 Мбит/с), SHDSL (до 4,6 Мбит/с), имеет два порта Gigabit Ethernet и четыре порта 10/100BaseTX/FX. Менее мощный мультиплексор Corecess 6804N имеет емкость 192 абонентских линий, поддерживает те же протоколы, содержит порты Gigabit Ethernet и 10/100/1000BaseT, а также 10/100BaseTX/FX. Как видим, емкости обеих систем достаточно для обслуживания как нескольких многоквартирных домов, так и целого микрорайона. Различные протоколы поддерживаются мультиплексором для того, чтобы не потерять абонентов, имеющих модемы устаревших систем. Порты Gigabit Ethernet дают выход провайдеру ASDL2+ в городские (MAN) и глобальные (WAN) сети Ethernet.

В последнее время доступ по DSL быстро совершенствуется. Не так давно был принят стандарт на ADSL2+, а в мае 2005 г. ITU-T (Международный союз электросвязи) ввел новый стандарт G.003.2 или, как более привычно — VDSL2 (Very-High-Bit rate DSL), сверхвысокоскоростную DSL. Новый стандарт обеспечивает скорость передачи до 100 Мбит/с в обоих направлениях. Такая скорость реализуется в случае, когда расстояние от распределительного узла до пользователя не превышает 350 м. При больших расстояниях скорость VDSL2 падает, но остается не ниже 12 Мбит/с. С подобной скоростью VDSL2 может функционировать на тех же расстояниях, которые сегодня перекрываются ADSL, т. е. от 4,5 до 5 км.

Для достижения скорости 100 Мбит/с на расстоянии 350 м частотный диапазон системы расширен с 12 до 30 МГц. Набор микросхем для VDSL2 обратно совместим с ASDL2+, которой сегодня в основном отдают предпочтение провайдеры. Если позднее на распределительном узле будут установлены карты VDSL2, то пользователям не придется заменять свои модемы ASDL2/ASDL2+. Тем самым становится возможным постепенный переход с одной системы на другую, т. е. с ASDL2 на VDSL2.

Иногда провайдер Internet не может получить доступ к абонентским линиям, и тогда он прокладывает собственный симметричный кабель к отдельному дому или группе домов. В доме устанавливается концентратор, а подключение отдельных пользователей к нему выполняется витыми парами. В таком случае провайдер Internet избавляется от необходимости арендовать городские линии связи и может проводить собственную техническую и ценовую политику. Скорости передачи в системе ASDL2+ часто достаточно для пользователей большого здания, так что трудностей не возникает.

Такую схему применила компания «Инфолайн» в Мы-тищах. Ей оказалось проще проложить свои кабели, чем получить доступ к городским сетям. Услуга Internet предлагается со скоростями до 100 Мбит/с, но для поддержки подобных скоростей к дому подводят не симметричный кабель, а оптический.

ДОСТУП ПО СЕТИ КАБЕЛЬНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ (СКТВ)

Большинство современных устройств для доступа в Internet по коаксиальным сетям соответствует спецификации интерфейса службы передачи данных по коаксиальным кабелям (Data Over Cable Service Interface Specification, DOCSIS). У этого стандарта имеются две основные версии: DOCSIS 1.0 и DOCSIS 2.0, для которых опубликованы Рекомендации Международного союза электросвязи ITU j.112 и j.122. Все ведущие производители оборудования (Cisco, 3Com, Nortel, Ericsson, Motorola) выпускают кабельные модемы стандарта DOCSIS. Применительно к российским сетям более подходит версия этого стандарта EuroDOCSIS, так как она согласуется с используемым в России частотным планом.

Для доступа в Internet по домовой коаксиальной сети нужны кабельные модемы, причем у абонента размещается индивидуальный модем, а у провайдера — станция кабельных модемов (CMTS). Коаксиальные кабели, CMTS и абонентский модем образуют систему подключения пользователя к Internet. Для доступа в Internet необходимо организовать восходящий поток (upstream) — от абонента к головной станции. Кроме того, желательно, чтобы компьютеры были объединены в локальную сеть Ethernet, так как подача столь мощного потока к единственному пользователю экономически невыгодна. Управление всей системой выполняется с головной станции кабельных модемов CMTS, расположенной у провайдера Internet.

Обычно при организации скоростного доступа в In-ternet коаксиальные кабельные модемы устанавливаются индивидуально у каждого пользователя. Описываемое далее решение базируется на коаксиальной сети, но требует установки только одного терминала на секцию жилого дома, вместо множества абонентских кабельных модемов в каждой квартире (см. Рисунок 2). При таком подходе сохраняется идеология существующих сетей: в квартиры телевидение подается по типовой коаксиальной проводке, а Internet поступает по хорошо себя зарекомендовавшей симметричной проводке. Реализация дополнительной симметричной проводки позволяет организовать домовую сеть Ethernet. Тем самым достигается большее удобство обслуживания всей сети — оно выполняется вне квартир, на распределительном щите, так же как это делают сейчас в телевизионной сети.

Разводка широкополосного сигнала по секции жилого дома осуществляется следующим образом (см. Рисунок 2). В центре секции (для пятиэтажного дома — на верхнем этаже) оборудуют отсек связи, с единственным на всю секцию терминалом. Конечно, это — более сложное устройство, чем индивидуальный модем: оно имеет намного большее число выходов Internet. При этом пункт обслуживания сети остается только один на всю секцию, а телевидение и Internet будут разводиться по квартирам коаксиальными и симметричными кабелями, т. е. остальная система будет чисто пассивной. Разумеется, в этих условиях пункт связи (распределительный щит) должен быть оборудован как следует антивандальной защитой, сигнализацией, а также устройствами питания и дистанционного контроля. Для проводки почти везде окажется достаточно типового коаксиального кабеля класса RG6 и симметричного (витая пара) кабеля Категории 5 для доведения до квартир и разводки по квартирам. Такая схема полностью соответствует современным представлениям о кабельной системе и скорее всего в дальнейшем получит наибольшее распространение.

В данной системе распределения по стоякам проходят коаксиальные и симметричные кабели. Разводка телевидения выполняется коаксиалом, а Internet и телефона — витыми парами, поэтому в квартиру входят кабели обоих типов. Абонентские розетки могут монтироваться как по отдельности — для ТВ и Internet, так и совмещенные, т. е. в одном корпусе могут находиться гнезда типа F или МЭК — для телевидения, и порты RJ-45 — для Internet (см. Рисунок 2).

При необходимости по описанной проводке легко организовать домовую компьютерную сеть, так как все условия для этого уже выполнены: симметричные кабели заведены в отсеки связи (распределительные щиты), где также можно установить сетевое оборудование. По такой домовой сети могут работать как Ethernet, так и другие приложения.

При доступе по оптическому волокну к зданию подводится не коаксиальный, а оптический кабель. Реализация такой системы стала возможной благодаря быстрому удешевлению оптического волокна в последнее время. При этом для каждого приложения (например, телевидения и Internet) в оптическом кабеле может быть выделено отдельное оптическое волокно. В здании кабель заходит сначала на медиа-конвертер, который шнуром соединяется с концентратором. К нему подводится индивидуальная разводка Internet по дому, которая традиционно выполняется витыми парами. Такая схема напоминает подключение по коаксиальному кабелю (см. Рисунок 2), но не предполагает выделения сигналов, описываемого стандартом DOCSIS. При доступе же по коаксиалу происходит уплотнение кабеля, когда в одной направляющей системе параллельно передаются сигналы телевидения, телефона и Internet, а разделяются они способами, подробно описанными выше.

ДОСТУП В INTERNET ЧЕРЕЗ ETHERNET

В последнее время и доступ по DSL, и доступ по СКТВ часто выполняется через сеть Ethernet. При этом ввод DSL или СКТВ имеется на входе в здание, а дальнейшее распределение осуществляется по локальной или домовой сети Ethernet.

Отметим, что изначально доступ через DSL и СКТВ рассматривался как индивидуальный, т. е. для единичного пользователя. Поэтому модемы для этих видов доступа устанавливались непосредственно в квартирах. Со временем подобный доступ приобрел массовый характер, и пользователей начали подключать через домовые сети Ethernet. Постепенно надобность в модемах стала отпадать, а подключение осуществляется через порт RJ-45 по четырехпарному кабелю (см. Рисунок 2).

Как же устроен доступ в Internet через Ethernet? В определенной точке (точка входа в сеть, точка доступа и т. п.) к дому подводится Internet. Дальнейшее распределение происходит уже по сети Ethernet, с разделением трафика между пользователями. Такое распределение выгодно тем, что реальный трафик Ethernet обычно ниже, чем суммарная индивидуальная нагрузка от абонентов. Это оказывается возможным вследствие свободного разновременного доступа к сети, чем и славится Ethernet.

Сеть Ethernet может быть домовой, квартальной, районной и даже городской. В ближайшее время она может стать глобальной — соответствующий стандарт сейчас разрабатывается организациями IEEE и MEF (Metro Ethernet Forum). Точка доступа во внешнюю сеть находится, как правило, на чердаке или верхнем этаже дома, а кабель зачастую заводится с крыши. Это может быть симметричный (для ASDL) или коаксиальный (для СКТВ) кабель. В последнее время все чаще вместо них подается оптический кабель. Далее стоят медиа-конвертер (если он необходим) и коммутирующий концентратор, распределяющий поток по квартирам (см. Рисунок 2). Распределение производится, как правило, симметричным четырехпарным кабелем («витая пара») Категорий 3 (скорость до 10 Мбит/с) или 5е (для скоростей до 1 Гбит/с). Часто по этой же проводке функционирует и домовая сеть Ethernet, благодаря чему пользователи могут производить обмен внутри сети на очень высоких скоростях.

Количество подключений через Ethernet, DSL и СКТВ соотносится примерно как 6:3:1. Очень сложно отделить непосредственные подключения DSL от доступа по DSL через Ethernet. Часто сами провайдеры эти два способа путают, называя доступ к DSL через Ethernet доступом через DSL. То же самое справедливо и в отношении доступа по СКТВ, так что относиться к статистике подключений следует с осторожностью.

ДОСТУП ПО СИЛОВОЙ ПРОВОДКЕ

В последние несколько лет получил развитие еще один способ проводного доступа в Internet — подключение по сетям электропитания (Power Line Communications, PLC). Сначала он применялся на низковольтных сетях (220/380 В) и предназначался для телефонии и доступа в Internet.

В это время внутри зданий использовалась технология Home Plug. Международный альянс Home Plug Power Line Alliance принял первую спецификацию Home Plug 1.0 в 2001 г. Этот стандарт для сетей PLC был рассчитан на домашнюю электропроводку. Масштабы соответствующей сети ограничиваются пределами квартиры или несколько большими. Диапазон частот, используемый для передачи данных, составляет от 20 до 200 кГц, а базовая скорость — до 14 Мбит/с.

В аппаратуре PLC первого поколения задействовалось одновременно до трех частот. Например, в модемах Home Plug компании Ascom на каждой из трех частот скорость передачи достигала 1,5 Мбит/с, а результирующая скорость 4,5 Мбит/с оказывалась вполне достаточной для работы в Internet малого офиса или, скажем, небольшого предприятия.

В более поздних сетях PLC трафик асимметричный. Скорость потока «вниз» (от оператора к пользователю) варьируется от 5 до 70 Мбит/с, а обратный поток «вверх» (к оператору) обычно меньше, но нижний предел скорости около 3,5 Мбит/с вполне достаточен для организации доступа в Internet для средних офисов.

Передача в сетях PLC основана на разбиении потока данных на несколько более мелких, каждый из которых передается на своей частоте. На выходе эти потоки суммируются, и таким образом исходный поток восстанавливается. Новейшее оборудование PLC обеспечивает скорость передачи до 200 Мбит/с на 84 частотах в диапазоне от 4 до 21 МГц по разветвленным сетям. Подобная скорость характерна для мастер-устройств, устанавливаемых на входе в здание или на трансформаторной подстанции. От него идут линии к устройствам второго уровня, которые монтируются в помещениях зданий. Оконечные модемы через стандартные интерфейсы 100BaseT или USB соединяются с компьютерами; обычно они имеют еще и аналоговый выход для подключения телефонного аппарата.

Мастер-устройства позволяют подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одно мастер-устройство способно обеспечить доступ в Internet через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого пользователи должны иметь у себя в квартирах адаптерные устройства, содержащие модемы PLC. Теперь все чаще и чаще блоки питания бытовых приборов оснащаются модемами PLC. В 2006 г. ожидается появление даже видеокамер со встроенными модемами PLC.

В мире реализовано уже множество проектов сетей PLC. Они развернуты в США, Испании, Китае, Франции и других странах. В России компания «Электро-Ком» также создала несколько сетей PLC в Рязани, Калуге, Красногорске и других городах.

В США для устройств связи по силовой проводке предпочитают использовать термин Broadband over Power Line (BPL), чем подчеркивается ее широкополосный характер. К примеру, компания Current Communications собирается предоставлять комплекс услуг Triple Play на сетях BPL в текущем году. Как утверждается, при этом качество связи будет даже выше, чем по DSL.

РАДИОДОСТУП В INTERNET

В первую очередь, это доступ по сети Wi-Fi. Иногда данную технологию называют «Радио Ethernet», что не вполне корректно: Wi-Fi и Ethernet близки на канальном уровне, но на физическом достаточно сильно отличаются. Если Ethernet функционирует по медным и оптическим кабелям, то Wi-Fi использует радиопередачу, а эта среда неустойчива из-за непостоянных условий на трассе, переотражений и помех. Радиотрассы требуют применения более совершенного оборудования, чем проводные, и поэтому в Wi-Fi закладываются более изощренные алгоритмы работы, чем в Ethernet. Например, протоколом Wi-Fi предусматриваются переменные скорости работы на постоянных расстояниях, чего в Ethernet нет и в помине.

При организации радиолинии Wi-Fi желательно для любой дистанции рассчитать баланс мощности и затухания, чего для сети Ethernet не требуется. Аналогичная ситуация и с сетями WiMAX, отличающимися от Wi-Fi значительно большим радиусом действия. Если Wi-Fi работает, как правило, на частотах 2,4-2,5 ГГц, то современные сети WiMAX осваивают более высокочастотные диапазоны: 3,5 и 5,5 ГГц, по стандарту IEEE 802.16. Условия распространения радиоволн для этих двух систем связи различны: волны в системе Wi-Fi длиннее и меньше подвержены поглощениям и переотражениям, чем более короткие для WiMAX.

Самым популярным для Wi-Fi теперь становится стандарт IEEE 802.11g, со скоростью передачи до 54 Мбит/с. Новый стандарт, приходящий на смену стандарту IEEE 802.11b (скорость до 11 Мбит/с), полностью совместим со старым, благодаря чему устройства разных стандартов могут успешно работать в одной сети Wi-Fi.

В качестве примера рассмотрим сеть Wi-Fi на базе оборудования компании D-Link. Для построения сети Wi-Fi нужна беспроводная точка доступа или беспроводной маршрутизатор, а также беспроводные адаптеры (формата PC Card) (см. Рисунок 3). Точка доступа на маршрутизаторе DI-724P+ взаимодействует с другими устройствами по радиоканалу. Беспроводные адаптеры для настольных ПК DWL-G520+ и для ноутбуков DWL-G650+ связываются с беспроводной точкой доступа автоматически. С помощью перечисленных устройств можно довольно легко организовать сеть в офисе или дома.

Реализовать доступ в Internet по такой сети также достаточно просто — надо установить модем ASDL2+ (или любой другой) с портом Fast Ethernet 100BaseTX. Этот модем с помощью четырехпарного шнура, оконцованного разъемами RJ-45, подключается к точке доступа или маршрутизатору сети Wi-Fi.

В ближайшее время на станциях Московского метрополитена планируется открыть доступ в Internet через Wi-Fi. Компания «Комстар Объединенные Телесистемы» в настоящее время оборудует точки доступа («хот-споты») на нескольких центральных пересадочных узлах и выполняет их тестирование. Планируе-мая скорость передачи составляет 54 Мбит/с (стандарт IEEE 802.11g), которую пользователи будут делить между собой с квантами 128 или 256 Кбит/с, в зависимости от трафика. Трудность создания точек доступа на станциях метро вызвана сложной конфигурацией, а также обилием пассажиров и, в связи с этим, необходимостью антивандальной защиты оборудования. Интересно, что никто из провайдеров Internet в метро не предусматривает использования радиочастотных излучающих кабелей, широко прокладываемых там в последние годы.

В качестве основы беспроводной сети WiMAX рассмотрим систему Motorola Canopy, не так давно появившуюся на рынке. Оборудование Motorola Canopy позволяет строить сети любой топологии, объединяя схемы «точка-точка» и «точка-много точек» в общую систему. Линии связи «точка-точка» могут работать на расстоянии до 30 км, а сети «точка-много точек» — до 8 км. При расширении емкости сети платформа Canopy легко масштабируется.

Сеть организуется следующим образом (см. Рисунок 4). У провайдера размещается базовая станция (точка доступа — Access Point), которая в пределах сектора обеспечивает скорость до 20 Мбит/с. Один блок базовой станции способен поддерживать связь в секторе 600 с 200 пользователями. Сборка (кластер) из шести блоков может обслуживать до 1200 пользователей, обеспечивая круговое покрытие местности. Базовая станция может подключаться к ло-кальной сети или маршрутизатору через четырехпарный порт RJ-45, а питание получать по свободным парам проводов. У пользователя устанавливается абонентский модуль (Subscriber Module). Для доступа в Internet его можно подключить к домовой сети или устройству Wi-Fi. Характеристики системы Motorola Canopy приведены в Таблице 1.

Система связи Motorola Canopy оснащена модулем транзитных соединений (Backhaul Module), который предназначен для объединения либо нескольких кластеров в структуре «точка-много точек», либо нескольких соединений «точка-точка», т. е. может выполнять функции радиорелейной линии. Модуль управления кластером (Cluster Management Module) осуществляет маршрутизацию и питание внутри кластера, а также соединение с сетью и оснащен необходимыми программными средствами.

Помехоустойчивость зависит от спектра передаваемых сигналов. Хотя системы, где используется расширенный спектр, работают достаточно устойчиво, все же очень трудно создать систему связи с высокой помехозащищенностью. К тому же устройства, работающие в открытом частотном диапазоне, должны иметь низкую выходную мощность передатчика, чтобы не создавать больших помех. Любой беспроводной адаптер или точка доступа представляет собой приемопередатчик. Мало того, что их преемникам приходится работать со слабыми сигналами, они еще испытывают воздействие радиопомех.

К источникам таких помех относятся, например, люминесцентные лампы или микроволновые печи.

Современные радиосредства работают даже при низком соотношении сигнал/шум. Впрочем, дальность связи может быть повышена путем применения направленных антенн. Такая антенна фокусирует радиолуч в заданном направлении и обеспечивает повышение уровня сигнала как при передаче, так и на приеме. На работе WiMAX сказывается в том числе и многолучевое распространение радиоволн, вследствие повторных отражений от различных препятствий — зданий, труб, пролетающих самолетов и движущихся по улице автомобилей. Поэтому большое внимание следует уделить трассам распространения радиоволн и окружающей местности.

Многократно отраженный луч также поступает на вход устройств Wi-Fi, причем с варьирующейся задержкой, что может сильно исказить принимаемый сигнал. В результате сетевой адаптер с высокой выходной мощностью может уступать адаптеру с меньшей мощностью, но с улучшенными характеристиками для устранения влияния многолучевого распространения.

Испытания медных и оптических систем выполняются с помощью кабельных тестеров. Если кабели проложены и оконцованы по действующим правилам, то кабельная система без проблем проходит процедуру сертификации, а ее параметры со временем почти не меняются. Совсем другое дело — Wi-Fi. Ее характеристики могут зависеть от свойств помещения (облицовано ли здание металлом, открываются ли в нем двери и окна и т. д.), а также от перемещения в нем людей. Короче говоря, проводная сеть обладает очень высокой устойчивостью, чего нельзя сказать о радиосети. Поэтому на соответствующие особенности радиосетей следует обращать самое пристальное внимание.

Радиус действия радиосетей зависит от препятствий на пути радиоволн, мощности радиопомех, искажающих сигнал, и от великого множества других факторов. Для сетей Wi-Fi он составляет, как правило, от 30 до 150 м. У сетей WiMAX радиус действия лежит в пределах нескольких единиц — нескольких десятков километров и зависит от окружающей местности и вида аппаратуры.

Как можно расширить границы сетей? В первую очередь, за счет внешних направленных антенн. Они дают возможность увеличить мощность сигнала в заданном направлении и тем самым расширить зону покрытия сети. Выпускаемые направленные антенны отличаются многообразием конструктивного исполнения и техническими характеристиками. Все они имеют стандартный коаксиальный разъем для подключения к точке доступа, беспроводному маршрутизатору или адаптеру. К этим устройствам антенна подключается посредством стандартизованных коаксиальных джамперов (шнуров), получивших большое распространение. Выбирая внешнюю направленную антенну, необходимо учитывать множество факторов, связанных с тем, для каких условий она предназначена. Это — непростая задача, и для ее решения лучше всего воспользоваться помощью специалистов по антенно-фидерной технике.

Производители оборудования WiMAX в основном ориентируются на действующий стандарт 802.16-2004 и диапазон 3,5 ГГц. Российская компания Infinet Wireless разрабатывает станцию WiMAX по этому стандарту. Следует заметить, что к концу 2005 г. ни в России, ни за рубежом не было оборудования, полностью соответствующего стандартам WiMAX.

В декабре 2005 г. принят стандарт для мобильного WiMAX IEEE 802.16-2005. Ожидается, что в 2006 г. WiMAX Forum проведет сертификационные испытания оборудования, отвечающего этому стандарту. Серийная продукция, поддерживающая стандарт 802.16-2005, должна появиться в конце 2006-2007 гг.

СПУТНИКОВЫЙ ДОСТУП В INTERNET

Этот вид доступа занимает пока довольно скромное место среди других. Исторически первой системой скоростного спутникового доступа была DirecPC, обеспечивающая асиметричный доступ в Internet. Запросы от пользователей отправляются по наземным линиям, а весь входящий трафик поступает по спутниковому каналу через приемную «тарелку» (см. Рисунок 5). Скорость нисходящего потока от спутника составляет от 400 Кбит/с, а рекомендуемая пропускная способность наземного канала от 19,2 Кбит/с.

Комплект DirecPC состоит из приемной спутниковой антенны и конвертера, кабеля снижения и платы PCI. В европейской части России сейчас достаточно антенны диаметром 0,6-0,9 м, тогда как раньше в Москве, например, требовалось установить антенну диаметром более 1,5 м. Прежде сигнал транслировался через спутник в режиме узкого луча, а с недавнего времени он поступает со спутника по широкому лучу, покрывающему значительно большую площадь. В России доступ к DirecPC предоставляет компания NetSat Express, а оборудование и услуги — Diamond Communications и Universal Communications.

Технология DirecPC получила развитие в системе NetSat Direct от компании NetSat Express, в которой система асимметричной связи реализована не по наземной линии, а по спутниковой связи. В этой системе применяется микроволновой передатчик, через который запросы к службам DirecPC передаются на спутник-ретранслятор (пропускная способность канала составляет те же 19,2 Кбит/с). При этом пользователь не «привязан» к наземной линии связи, а делает запрос через спутник.

Дополнительно к обычному комплекту DirecPC используется передающая карта PCI, обеспечивающая питание, обработку данных и модуляцию сигнала. Карта подключается к антенне отдельным коаксиальным кабелем. В современной системе такого типа скорость на приеме доходит до 4 Мбит/с, на передаче — до 64 Кбит/с. Подобную службу, под названием WebSat, в России предлагает компания Invisat.

Еще одна модификация NetSat Direct предполагает обслуживание целого кластера пользователей через более мощный приемопередающий пункт, оснащенный антенной большей чувствительности и, соответственно, большего диаметра. Такую услугу также предоставляет в России компания Invisat.

Компания Hughes Network Systems предложила другую модификацию этой технологии под названием DirecWay. Высокая скорость передачи (48 Мбит/с в нисходящем потоке, 4 Мбит/с в восходящем потоке) выводит данную систему на передовые позиции. В России соответствующую услугу, с использованием спутника «Ямал-200», предоставляет компания «Информпроект».

Самым перспективным, на мой взгляд, скоростным доступом в In-ternet для удаленных поселков (побережье Ледовитого океана, таежные поселения, изыскательские партии) является связь через Very Small Aperture Terminal (VSAT) — небольшие наземные станции спутниковой связи с диаметрами антенн от 0,9 до 3,7 м. Как можно заметить, это — не самые маленькие устройства: антенны для DirecPC имеют диаметр до 1 м. Название осталось с того времени, когда наземные станции спутниковой связи имели антенны диаметром 6-12 м (сеть «Орбита»). Сейчас такой терминал стоит несколько тысяч долларов, оснащен передатчиком мощностью от 2 до 16 Вт и может обеспечить связью целый поселок. В некоторых небольших странах работают многие тысячи подобных станций, между тем как в необъятной России, по разным данным, установлено от 2,5 до 5 тыс. VSAT. Основные трудности лежат в организационной области — получить разрешение на установку VSAT очень трудно, на это уходит от трех месяцев до полугода, к тому же соответствующее разрешение обходится в 600-1000 долларов. По этой и другим причинам до 50 тыс. удаленных поселений в Рос-сии до сих пор не имеют не то что скоростного доступа в Internet, но и хоть какой-либо связи.

Услуги VSAT в России представляют такие компании, как RuSat, Race Telecom, «Московский телепорт» и др. (не говоря уже о ГПКС и «Газкоме» — компаниях спутниковой связи по своему предназначению). RuSat, например, с 2000 г. установила более 250 станций VSAT и создала свою сеть, с центральной наземной станцией в Москве. Она использует транспондеры спутников Intelsat-904 и «Ямал-200» для всей России. Компания Race Telecom является оператором спутниковой сети SPIN, созданной компанией Race Communications. Наземная станция этой сети находится в Центре космической связи «Медвежьи озера» под Москвой. На сети применяются наземные терминалы LinkStar производства ViaSat с антеннами диаметром 1,2 и 1,8 м. Race Telecom предоставляет услуги своей сети с 2004 г., и сейчас в ней работают более 200 VSAT-станций.

В России представлены все ведущие поставщики оборудования VSAT: Huges Network Systems, Gilat Satellite Networks ViaSat и др. Недавно их число пополнилось компанией ND SatCom, которая поставляет свое оборудование российской «Московский телепорт».

Давид Гальперович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник ОКБ кабельной промышленности. С ним можно связаться по тел.: (495) 583-5472.