4G - все за и против

Сейчас быстрее всего получить доступ в Internet удается благодаря системам на основе стандарта IEEE 802.11b (Wi-Fi). Хотя большинство из них имеет реальную емкость 6 Мбит/с или меньше (а не 11 Мбит/с, как утверждают производители), они считались бы системами 3,5G, если бы были сотовыми. Увеличить скорость передачи данных в беспроводных сетях можно с помощью двух новых технологий.

Стандарт 802.11a позволяет добиться реальной скорости передачи данных 31 Мбит/с, а выпущенные продукты уже поддерживают и эту скорость, и (хотя и нестандартную, но стандартизируемую) реализацию на скорости до 72 Мбит/с. Она не может законным образом использоваться в Европе, но этот недостаток может быть в скором времени устранен, а приобретенные преимущества останутся таковыми на довольно долгий срок.

Альтернативная европейская система HiperLAN2 почти идентична 802.11a на физическом уровне. Обе предлагают одинаковую скорость передачи данных, добиваясь этого за счет применения OFDM в диапазоне частот 5 ГГц. Различие состоит в том, что HiperLAN2 предназначена как для глобальных, так и локальных сетей и обеспечивает более совершенные возможности поддержки качества обслуживания и роуминга. Данное обстоятельство заставило IEEE интегрировать аналогичные функции в 802.11a (см. статью Э. Дорнана Беспроводные локальные сети на коротком поводке в мартовском номере Журнала сетевых решений/LAN за этот год). Какая бы из них в конечном итоге ни была принята пользователями, каждая способна привести к созданию чего-то похожего на 4G.

Несколько провайдеров услуг уже предоставляют доступ с помощью существующей технологии 802.11b. В отличие от сотовых телефонных систем, 802.11b - это действительно международный стандарт. Одни и те же платы доступа могут использоваться для подключения к сетям, поддерживаемым австралийской Skynet, китайской NetCom, финской Jippi и американской NetNearU, а также к частным локальным сетям дома или в офисе. Некоторые из участников рынка сотовой связи обеспокоены тем, что распространение услуг на базе беспроводных локальных сетей будет угрожать их сетям 3G, и даже лоббируют в правительстве постановления, объявляющие такие службы юридически незаконными. Однако Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Forum отраслевая группа, представляющая интересы производителей и операторов сетей 3G, официально заявила, что подобного рода услуги являются дополнительными, а не альтернативными, и имеют иную направленность.

Нелицензируемые службы на базе беспроводных локальных сетей в некоторых странах нелегитимны, в частности в Великобритании, в силу закона, призванного защитить частные беспроводные локальные сети от помех. В отчете, опубликованном в ноябре 2001 г., U.K. Radiocommunications Agency рекомендовало изменить этот закон. После тщательного компьютерного моделирования, специалисты агентства пришли к выводу, что беспроводные локальные сети провайдеров услуг не будут создавать серьезных помех для других пользователей спектра. Некоторые операторы сотовой связи пытаются закрепиться на рынке беспроводных локальных сетей, используя при этом существующую инфраструктуру подготовки счетов и взаимоотношений с пользователями для предложения комбинированных пакетов, состоящих из сотового телефона и 802.11b.

Скандинавские телекоммуникационные компании Telia и Sonera имеют по нескольку сот точек доступа. В декабре 2001 г. компания Voicestream, шестой по размеру оператор Соединенных Штатов, приобрела активы обанкротившейся Mobilestar, у которой имелись точки доступа в тысячах населенных пунктов США. Операторы возлагают большие надежды на 802.11, заметил Дин Дарвин, директор отдела развития бизнеса в США недавно созданной компании RadioFrame Networks, которая продает точки доступа к беспроводным локальным сетям вместе с базовыми станциями для пикосотов. Так происходит не потому, что операторы убеждены в рентабельности рынка, развитие которого не привело бы к сокращению количества имеющихся у них пользователей, они просто не хотят отставать. Оператор X опасается, что оператор Y намерен его опередить, считает Дарвин. В случае с доступом к беспроводным локальным сетям возникает та же проблема, что и с MBS в полосе частот 60 ГГц. Каждая точка доступа или базовая станция работает в пределах очень небольшой зоны, в силу чего сейчас они применяются только в нескольких горячих точках: в залах ожидания аэропортов, конференц-центрах и отелях. Даже это оказалось для Mobilestar слишком дорогим удовольствием, поэтому некоторые другие провайдеры услуг надеются воспользоваться существующими частными локальными сетями. Компании могут передать в аренду резервную часть емкости своих беспроводных локальных сетей операторам, возможно, в обмен на доступ для сотрудников, часто отправляющихся в командировки. Такой подход в чем-то аналогичен коллективным свободным сетям стандарта 802.11b, многие из которых функционируют на основе кооперативной модели, при которой получают что-либо только те, кто что-то вложил сам.

Администраторов сетей беспокоят вопросы безопасности, связанные с совместным использованием разделяемых соединений Internet. Такие опасения, скорее всего, напрасны. Самое худшее, что может произойти, это атака по типу отказ в обслуживании (DoS), когда кто-то создает помехи на радиоволнах, считает Кристин Фалсетти, директор по беспроводным сетям компании Cisco Systems. Точки доступа к беспроводным сетям сейчас настолько незащищены, что с ними следует работать так, как если бы они находились в Internet (зашифровывать весь частный трафик с помощью VPN). Размещение точек доступа в Internet не может серьезно ухудшить ситуацию.

Главная трудность для провайдеров услуг на базе беспроводных локальных сетей и основная причина неудачи, постигшей Mobilestar, состоят в том, что для каждой точки доступа необходимо свое собственное дорогостоящее соединение T1/E1 с Internet. В системе 4G эти арендованные линии будут заменены на стационарные или мобильные беспроводные каналы, использующие те же нелицензируемые части спектра, что и беспроводные локальные сети. IEEE работает над проектом под названием High-speed Unlicensed Metropolitan Area Network (HUMAN). Вопреки названию (human в переводе с английского означает человеческое существо), HUMAN не превращает людей в киборгов и не подключает их напрямую к сети (некоторые европейские операторы, а именно British Telecom, считают подобное возможным применением 4G). Наоборот, это система беспроводной абонентской линии, в которой 802.11a используется для каналов точка-точка. Находясь в здании, пользователи мобильных компьютеров и сотовых телефонов могут поддерживать связь через локальные сети 802.11a, а те будут транслировать трафик во внешний мир с помощью направленного передатчика, расположенного на крыше.

Комбинация из 802.11a и HUMAN по-прежнему нуждается в проводке для подключения точек доступа в локальных беспроводных сетях к приемопередатчикам, установленным на крыше Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunication Standards Institute, ETSI). Специалисты института работают над системой, которая позволяет обойтись без этой проводки, в результате сеть распределения станет полностью беспроводной. Известная как сеть широкополосного радиодоступа (Broadband Radio Access Network, BRAN), она определяет версию HiperLAN для прямых соединений HiperAccess и совершенно новую технологию HiperLink. Последняя предназначена для замены проводки внутри здания на фиксированные каналы в полосе частот 17 ГГц для связи с точками доступа. В представленном примере единственный сотовый телефон в системе находится между сферами действия двух точек доступа, поэтому трафик, предназначенный для него, пересылается через обе точки. Ситуация усложняется, если беспроводная локальная сеть становится мобильной. Многие специалисты по 4G предсказывают, что локальные сети начнут устанавливать в зданиях, в поездах и грузовиках или даже формировать по мере необходимости между случайными наборами устройств, находящимися в радиусе действия радиосвязи. Маршрутизация в таких сетях будет определяться новыми архитектурами, уже разрабатываемыми в IEEE и в рамках европейского проекта, получившего название Mobile IP Network Developments (MIND).

В современных сетях IP мобильность обеспечивается путем туннелирования. Все пакеты в этом случае передаются с помощью домашней сети пользователя, а та направляет их посредством Internet туда, где он находится в данный момент. Однако в таком случае трафик проходит через дополнительные маршрутизирующие узлы, что увеличивает задержку и потребление пропускной способности. В сетях 4G мобильный IP будет аналогичен роумингу в сотовых сетях. Выполняя местный звонок с сотового телефона в Сиднее, абонент из Парижа может получить счет за два международных звонка, но сам трафик через весь земной шар передаваться не будет.

Каждому мобильному телефону с 4G присваивается постоянный IP-адрес параллельно с адресом расположения, который указывает на реальное местонахождение пользователя. Когда компьютер где-то в Internet пытается взаимодействовать с сотовым телефоном, он сначала посылает пакет на домашний адрес владельца телефона. Сервер каталогов в домашней сети передает пакет по адресу расположения через туннель, как в обычном мобильном IP. Однако сервер каталогов посылает также сообщение на компьютер, информируя его о корректном адресе расположения, поэтому следующие пакеты можно отправлять напрямую. Это позволит обслуживать сеанс TCP и загрузку информации по HTTP при перемещении пользователей между сетями различных типов. Из-за изобилия адресов и многочисленных уровней подсетей для поддержки такого вида мобильности понадобится технология IPv6, иногда представляющаяся столь же иллюзорной, как голограммы, для которых, как считают некоторые операторы, в конечном итоге и будут использоваться сети 4G. Но они уверены, что мобильный доступ в Internet все-таки оправдает создание таких сетей.

Мобильным пользователям необходим IPv6, и, когда их число превысит количество стационарных пользователей, существующий Internet потребуется соответствующим образом адаптировать, чтобы сохранить совместимость. На это рассчитывают те, кто занимается беспроводными сетями, поскольку тогда они смогут предложить новые услуги, замечает Ричард Стамм, директор по операциям в США компании Effnet, специализирующейся в области мобильной маршрутизации. Люди, пользующиеся стационарной связью, опасаются появления IPv6, поскольку им придется модифицировать имеющееся у них оборудование. По его прогнозам, к 2005 г. почти все сети, как беспроводные, так и стационарные, станут базироваться на IPv6.

На тот случай, если его прогноз окажется ошибочным, японское правительство намерено потребовать ото всех местных провайдеров Internet обеспечить поддержку IPv6 к 2006 г., что по срокам совпадает с запуском 4G. Другие страны в Европе и Азии планируют предпринять аналогичные действия. Модернизация до IPv6 в Соединенных Штатах ведется не столь активно, поскольку предполагается, что отставание в области мобильной связи сохранится и в 4G. Такое мнение разделяют далеко не все. Япония намного отставала ото всех, считает Оно. Но после того, как почти десять лет назад были представлены технологии беспроводной передачи данных, ситуация изменилась. Поскольку беспроводные локальные сети открывают кратчайший путь к 4G, подобное может произойти и в Соединенных Штатах.