Рынок беспроводных сетей в цифрах и фактах
Персональные беспроводные сети (WPAN)
Локальные беспроводные сети (WLAN)
Глобальные беспроводные сети (WWAN)
Городские сети, широкополосный доступ
Сравнение разных стандартов беспроводной передачи данных
Известно, что вскоре после изобретения радио появилась возможность передачи телеграфной связи без проводов. И, по сути, сегодняшние системы передачи цифрового кода по радиоканалу используют тот же принцип, но, конечно, возможности передачи данных возросли многократно.
о радиусу действия и назначению современные беспроводные сети можно разделить на персональные (Wireless Personal Area Network, WPAN), локальные (Wireless Local Area Network, WLAN), городские (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN) и глобальные (Wireless Wide Area Network, WWAN) (рис. 1). Основные характеристики вышеперечисленных сетей представлены в табл. 1.
Рис. 1. Разделение беспроводных сетей по радиусу действия: персональные, локальные,
городские и глобальные
Таблица 1. Сравнительные характеристики беспроводных сетей
Рассмотрим каждую категорию беспроводных сетей более подробно.
Персональные беспроводные сети (WPAN)
ерсональные сети (WPAN) служат прежде всего для связывания между собой компонентов компьютера в пределах малого радиуса действия — в так называемой персональной зоне. Почти к любому компьютеру подключено несколько устройств: монитор, клавиатура, мышь, принтер, каждое из которых подсоединяется к системному блоку с помощью кабелей, но гораздо удобнее использовать беспроводное подключение. Однако WPAN-сети нужны не только для подключения компьютерной периферии: по мере того как растет количество устройств, подключаемых к Сети (рис. 2), все актуальнее становится проблема их беспроводного соединения в персональной зоне.
Рис. 2. Рост числа устройств, подключаемых к Сети, млн. шт.
К категории WPAN относится целый ряд технологий. Самой старой из технологий передачи данных в пределах малого радиуса действия является IrDA — технология передачи данных в инфракрасном диапазоне, которая продвигается на рынке ассоциацией Infrared Data Association, а стандарт IrDA был разработан еще в 1993 году. Эта технология позволяет передавать данные в пределах свободного от препятствий пространства небольшого радиуса. Более современной (и в настоящее время массовой) является технология Bluetooth (BT). Для установления беспроводного соединения Bluetooth прямая видимость между устройствами не требуется, в отличие от инфракрасной связи. Перспективными являются технологии UWB (Ultrawideband) и ZigBee. Сравнительные характеристики и перспективы развития стандартов Bluetooth, Ultrawideband и ZigBee представлены на рис. 3.
Рис. 3. Сравнительные характеристики и перспективы развития стандартов Bluetooth, Ultrawideband и ZigBee (источник: Dell)
Bluetooth
История Bluetooth началась в 1994 году с проекта шведской компании Ericsson по разработке системы локальной беспроводной связи радиотелефона с различными аксессуарами типа телефонной гарнитуры. В мае 1998 года Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia объявили о создании специальной рабочей группы Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group) с целью продвижения и развития этой технологии. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне 2,4-2,48 ГГц. Спектр сигнала формируется по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — широкополосный сигнал по методу частотных скачков), согласно которому несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами для каждого соединения известна только передатчику и приемнику, что позволяет обеспечить конфиденциальность передачи данных и исключить помехи, если рядом работают несколько пар «приемник—передатчик».
На базе универсального приемопередатчика обеспечивается связь с любыми Bluetooth-решениями, причем главным образом используются два варианта исполнения: либо Bluetooth-ключ (Bluetooth-dongle) (рис. 4), либо подключаемые к специализированным материнским платам Bluetooth-адаптеры. На основе Bluetooth-технологии можно создать персональную беспроводную сеть. На рис. 4 показано, что ноутбук с USB-ключом может взаимодействовать посредством беспроводной связи с мобильным телефоном, PDA и другими компьютерами. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как ПК, ноутбуки, PDA, мобильные телефоны, принтеры и цифровые фотоаппараты, в радиусе от 10 до 100 м друг от друга и даже в разных помещениях.
Рис. 4. На базе универсального приемопередатчика Bluetooth-dongle обеспечивается связь
с различными Bluetooth-устройствами
Поставки мобильных устройств с Bluetooth-функциональностью постоянно увеличиваются. По прогнозам IDC, к 2007 году количество подобных устройств составит около 430 млн. шт. (рис. 5).
Рис. 5. Поставки мобильных устройств
(в млн. штук) с Bluetooth-функциональностью (источник: IDC)
ZigBee
ZigBee — беспроводная сетевая технология короткого радиуса действия, базирующаяся на стандарте IEEE 802.15.4. Данная технология была разработана с целью обеспечения более дешевого и менее энергоемкого решения по сравнению с другими WPAN-технологиями, в частности с Bluetooth. Для обеспечения совместимости устройств данного класса в 2002 году по инициативе компании Philips был образован Альянс ZigBee (ZigBee Alliance), в который сегодня входят компании из 22 стран. Протоколы ZigBee разработаны с учетом максимального энергосбережения: большую часть времени устройства находятся в спящем режиме и только изредка проверяют, поступили ли к ним обращения. Дальность связи между двумя аппаратами — до 75 м. В табл. 2 представлено сравнение стандартов ZigBee 802.15.4 и Bluetooth 802.15.1.
Таблица 2. Сравнение стандартов ZigBee 802.15.4 и Bluetooth 802.15.1
В настоящее время технология применяется в основном в сенсорных системах, но ее сторонники считают, что она может использоваться для соединения практически любых электронных устройств. В частности, фирма Pantech-Curitel уже выпустила смартфон с интерфейсом ZigBee. Ожидается, что данная технология будет применяться в разнообразных беспроводных средствах сигнализации (задымление, температура, шум, влажность, движение и т.п.), для управления устройствами «умного» дома.
UWB
Ultrawideband (UWB) — сверхширокополосная связь — получила такое название благодаря тому, что в этом стандарте используется самый широкий из распространенных сегодня технологий диапазон частот. Эта беспроводная технология предназначена для передачи данных на короткие (до 10 м) расстояния с высокой пропускной способностью (до 480 Мбит/с) и низкой потребляемой мощностью. UWB обеспечивает передачу видео между устройствами бытовой электроники и периферийными устройствами ПК. Одно из основных преимуществ этой технологии заключается в том, что она не создает помех для других беспроводных технологий, используемых в настоящее время, — таких как Wi-Fi, WiMAX и сотовая связь.
 |
|
Локальные беспроводные сети (WLAN)
ехнологии WLAN базируются на семействе стандартов 802.11 (табл. 3). Многие организации и домашние пользователи используют Wi-Fi (Технологии WLAN, базирующиеся на семействе стандартов 802.11, часто обозначают термином Wi-Fi. Изначально данный термин был введен организацией Wi-Fi Alliance, для обозначения продуктов серии стандарта 802.11b, однако сегодня этот термин применятся для продуктов, соответствующих любому стандарту из семейства 802.11) как альтернативу проводным локальным сетям (рис. 6 и 7). Помимо беспроводных домашних и офисных сетей технология Wi-Fi нашла широкое применение в сфере организации публичного доступа в Интернет (рис. 8).
Рис. 6. Схема использования WLAN применительно к домашнему или малому офису (SOHO)
Рис. 7. Схема использования WLAN в крупном офисе
Рис. 8. Схема хот-спота
Во многих аэропортах, отелях, ресторанах публичный доступ (платный или бесплатный) к Wi-Fi-сетям реализован посредством так называемых хот-спотов. Каждый посетитель заведения, в котором есть хот-споты, получает возможность мобильного подключения к Сети с помощью своего ноутбука, КПК или телефона, поддерживающего стандарт беспроводного доступа. В зависимости от конкретного стандарта сети Wi-Fi работают на частотах 2,4 или 5 ГГц и обеспечивают скорость передачи данных до 54 Мбит/с (см. табл. 3). Зону беспроводного доступа на базе нескольких хот-спотов называют хот-зоной.
Таблица 3. Основные параметры стандартов 802.11
Радикальное увеличение пропускной способности дает стандарт 802.11n (рис. 9), с появлением которого пропускная способность WLAN будет увеличена сразу в несколько раз. Специалисты сходятся во мнении, что в ближайшее время технологию беспроводных сетей 802.11n станут поддерживать не только ноутбуки, но и многие бытовые электронные приборы и она будет использоваться всеми основными корпоративными и домашними приложениями. В качестве перспективы развития беспроводных локальных и персональных сетей (см. рис. 9) специалисты называют устройства Cognitive Radios, которые способны работать в разных диапазонах по различным протоколам, а также могут определять, в каком географическом районе они находятся и как там можно работать, подстраиваясь под местные требования.
Рис. 9. Прогнозы развития WLAN-технологий в сравнении с технологиями WPAN
(источник: Dell, 2005)
Продажи ноутбуков и развитие Wi-Fi-систем взаимно стимулируют друг друга. Возможность беспроводного доступа все чаще рассматривается пользователем как необходимая опция при выборе ноутбука. По прогнозам In-Stat/MDR (www.instat.com), к 2008 году во всем мире будет развернуто более 200 тыс. общедоступных точек беспроводного доступа.
В России количество хот-спотов пока невелико. Так, на конец 2004 года в России официально было развернуто около 200 хот-спотов, причем 55% из них приходилось на Москву, 24% — на Петербург. На момент написания данной статьи в каталоге хот-спотов в России (Wi-Fi CNews; http://wifi.cnews.ru) значилось 633 точки беспроводного доступа. К 2008 году количество хот-спотов в России может вырасти до 1250-1500, пользоваться ими на регулярной основе будут 25-30 тыс. человек; при этом бизнес-пользователи составят более половины.
Одним из крупных проектов по развертыванию сети хот-спотов является проект «Яндекс.Wi-Fi» (wifi.yandex.ru). На конец марта этого года число хот-спотов, развернутых в рамках данного проекта, составило 233 единицы. Партнерами проекта являются рестораны, клубы, Интернет-кафе, парикмахерские, автосалоны и другие места, где людям приходится ждать обслуживания. Основная часть проекта реализована в Москве (табл. 4), регионы пока охвачены слабо (табл. 5).
Таблица 4. Хот-споты, развернутые в Москве в рамках проекта «Яндекс.Wi-Fi»
Таблица 5. Хот-споты, развернутые вне Москвы в рамках проекта «Яндекс.Wi-Fi»
Глобальные беспроводные сети (WWAN)
тандарты сетей WWAN принято делить на поколения (рис. 10). К первому (The 1st Generation, 1G) относятся аналоговые стандарты, которые постепенно ушли в прошлое. Говоря о втором поколении, прежде всего следует сказать о GSM (Global Standard for Mobile Communications) — глобальном стандарте для мобильной сотовой связи с разделением канала по принципу TDMA (Time Division Multiple Access), подразумевающему множественный доступ с разделением по времени. При этом способе использования радиочастот в одном частотном слоте находится несколько абонентов, а разные абоненты применяют разные временные слоты для передачи. В сотовых цифровых сетях стандарта GSM может передаваться не только оцифрованная речь, но и цифровые данные. Первые сети GSM появились в начале 90-х годов, когда основное внимание уделялось обеспечению ими услуг речевой связи на более высоком уровне по сравнению с существовавшими ранее аналоговыми сотовыми системами.
Рис. 10. Поколения сотовой связи
Абоненты сетей GSM могут пользоваться услугами мобильного модема, получать доступ к компьютерным системам их офисов, посылать и принимать сообщения электронной почты. Одним из основных недостатков таких сетей является низкая скорость передачи.
Возможности мобильного доступа в Интернет были значительно расширены с переходом на использование технологии GPRS (General Packet Radio Service — пакетная передача данных по радиосетям), но радикальное увеличение произошло в высокопроизводительных сотовых сетях третьего поколения (3G). Поскольку функциональные возможности сети GPRS скромнее, чем у полноценной сети третьего поколения, то данный стандарт получил название 2,5G, что отражает его переходное состояние от второго поколения к третьему. Стратегия перехода к сетям 3G и 4G показана на рис. 11 и 12 соответственно, а краткие характеристики стандартов мобильной связи представлены в табл. 6.
Рис. 11. Развитие технологии беспроводных WWAN
Рис. 12. Прогнозы развития WWAN-технологий (источник: Dell 2005). 3GPP — 3rd Generation Partnership Project (Ассоциация разработчиков стандарта для сетей мобильной связи 3G)
Таблица 6. Краткие характеристики стандартов мобильной связи
В конце прошлого года абонентами сотовой связи по всему миру являлись 2,14 млрд. человек, то есть почти каждый третий был абонентом какой-либо сети сотовой связи, а к концу 2008-го это число превысит 3 млрд. Самых высоких показателей роста следует ожидать от стран Африки, а также от китайского и индийского рынков, где стоимость сотовой связи должна к 2008 году значительно уменьшиться из-за усиливающейся конкуренции между операторами.
По мнению аналитиков ABI Research, текущий год уже вполне можно назвать годом 3G-телефонии. Тенденция роста числа WCDMA-абонентов прослеживается очень четко: в прошлом году их число увеличилось по сравнению с 2004-м на 142%. Ожидается, что к 2010 году количество подписчиков мобильных сетей связи третьего поколения должно превысить 1 млрд.
Комментируя рост числа 3G-абонентов в мире, компания J’son & Partners приводит данные, согласно которым к 2007 году в мире будет насчитываться около 41 млн. абонентов сетей стандарта CDMA и около 107 млн. — стандарта UMTS (рис. 13). В России активное коммерческое использование 3G начнется только в будущем году и, по данным J’son & Partners, этот стандарт сможет набрать 3-5 млн. абонентов за три года с момента запуска сервиса.
Рис. 13. Рост числа 3G-абонентов в мире, млн. чел. (источник: J’son & Partners)
Что касается технологии GPRS, то она играет значительную роль в бизнесе отечественных операторов уже с 2004 года, когда количество мобильных абонентов, применяющих сервисы передачи данных (GPRS или IMT-MC450), достигло 5 млн., из которых почти 200 тыс. используют мобильный доступ как основной или единственный способ выхода в Интернет. В прошлом году в более чем 60 региональных сетях был запущен стандарт EDGE, а к концу года стали появляться 3G-сервисы на базе EV-DO от CDMA-операторов. Однако UMTS-сети станут коммерчески доступны в России только в 2007 году.
|
|
Городские сети, широкополосный доступ
городским беспроводным сетям (WMAN) относятся сети стандартов IEEE 802.16 (WiMAX) и 802.20 (Mobile Fi). Поскольку данные технологии используются в качестве стандартов беспроводного широкополосного доступа (Broadband Wireless Access, BWA), то технологию WiMAX также обозначают как BWA 802.16, а стандарт 802.20 (Mobile Fi) — как BWA-m (802.20).
На рис. 14 показано место BWA на рынке и представлены недостатки существующих технологий организации широкополосного доступа.
Рис. 14. Место BWA на рынке широкополосного доступа (источник: Конгресс FITCE Future Access Technologies Viena, 2005)
WiMAX
WiMAX — протокол беспроводной широкополосной радиосвязи, разработанный консорциумом WiMAX Forum. В основе его лежит стандарт 802.16.
WiMAX относится к технологии Wireless MAN, которая может соединяться с точками доступа стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi). WiMAX является альтернативой прокладке кабеля или линии DSL при организации последней мили. Теоретически технология стандарта 802.16 должна обеспечивать покрытие сигналом площади радиусом до 50 км без прямой видимости. Пропускная способность WiMAX по стандарту составляет порядка 70 Мбит/с. В табл. 7 представлены характеристики стандартов WiMAX, а схема организации доступа дана на рис. 15 и 16.
Таблица 7. Характеристики стандартов WiMAX
* LOS (Line of Sight) — беспрепятственный путь между источником сигнала и приемником сигнала.
** NLOS (Near Line of Sight) — частично загражденный путь между источником сигнала
и приемником сигнала. Препятствиями на данном пути могут быть деревья, строения, горы
и другие объекты.
После утверждения стандарта 802.16e операторы и производители оборудования стали рассматривать вариант развертывания сетей для мобильных пользователей. Так, Intel выпустит наборы микросхем, поддерживающих 802.16e, в 2007 году, а массовое производство соответствующего оборудования ожидается в 2008-м или в 2009-м.
Рис. 15. Схема организации беспроводного доступа на базе стандартов 802.11 и 802.16.
CPE — Customer Premises Equipment (устройства для подключения локальных сетей
и удаленных рабочих мест к Интернету)
Рис. 16. Схема организации беспроводного доступа на базе стандартов 802.16e и 802.16d
Сравнивая WiMAX (802.16e) и 3G, следует отметить, что протокол WiMAX, в отличие от 3G, «заточен» именно под беспроводную передачу данных, а не под беспроводную передачу голоса, а также будет иметь существенно более высокие скорости, чем 3G.
По прогнозам IDC, поставки WiMAX-чипсетов превысят 1 млн. шт. в 2007-2008 годах, а число подписчиков фиксированного доступа по WiMAX, по предварительным данным Isuppli, составит более 9 млн. к 2010 году (табл. 8).
Таблица 8. Прогнозы роста числа подписчиков фиксированного доступа по WiMAX
(источник: Isuppli)
BWA-m 802.20
BWA-m 802.20 — cтандарт для мобильного доступа к данным, который, в отличие от WiMAX, рассчитан на работу в городах при ограниченном числе базовых станций. Данный стандарт имеет больше сходства с обычными сотовыми системами и предназначен для быстродействующих мобильных подключений на скоростях свыше 1 Мбит/с.
Прогнозы развития BWA
Согласно оценкам компаний Visant Strategies и Pyramid, уже через несколько лет годовые темпы прироста пользовательской базы сетей широкополосного беспроводного доступа (BWA) возрастут с нынешних 2 до 10-15%, причем 60% сетей BWA будут базироваться на оборудовании стандарта WiMAX. В соответствии с прогнозами фирмы Allied Business Intelligence (ABI), в 2008 году объем рынка устройств, соответствующих стандартам 802.16 и 802.20, достигнет 1,5 млрд. долл. По данным In-Stat/MDR, в течение пяти лет рынок оборудования широкополосной беспроводной передачи данных будет расти преимущественно за счет продаж систем 802.16, а оборудование 802.20 окажется на втором месте. Стандарт 802.16 получит заметно большее распространение, поскольку соответствующие системы появятся на рынке раньше, а версия 802.16e позволит обслуживать мобильных пользователей в сетях широкополосного беспроводного доступа.
Прогнозы развития технологий BWA на фоне развития технологий WWAN представлены на рис. 17.
Рис. 17. Прогнозы развития технологий BWA в сравнении с технологиями WWAN
(источник: Dell, 2005)
|
|
Сравнение разных стандартов беспроводной передачи данных
а рис. 18 представлены прогнозы развития беспроводных технологий, а на рис. 19 показаны выделенные диапазоны частот, используемые разными технологиями беспроводных сетей.
Рис. 18. Прогнозы развития технологий WPAN, WWAN и WLAN (источник: Dell)
Рис. 19. Выделенный диапазон частот (источник: Ember, 2005)
На рис. 20 различные технологии беспроводной связи сравниваются между собой по скорости передачи данных и мобильности.
Рис. 20. Сравнение различных технологий беспроводной связи по скорости передачи данных
и мобильности (источник: International Telecommunications Union and WiMAX Forum)
К 2007 году, по данным IDC, рынок Bluetooth принесет доход в размере около 1,5 млрд. долл., а рынок UWB, по информации ABI, — около 1,7 млрд. долл., то есть в целом рынок WPAN составит около 3,2 млрд. долл. Доходность рынка WLAN (Wi-Fi) приблизится к 4,1 млрд. долл. к 2008 году. По прогнозу Pyramid, к 2008 году услугами WiMAX будут пользоваться 2-4 млн. чел., что принесет доход в размере примерно 2 млрд. долл. По информации Visant Strategies, технологией MobileFi (802.20) к 2009 году будет пользоваться примерно 30 млн. чел. Пользователей WWAN (2G, 2,5G, 3G) к 2008 году будет около 2,2 млрд. чел., и они дадут доход порядка 500 млрд. долл. (данные EMC & Telecompetition). Прогноз доходов на рынке беспроводной связи к 2008 году представлен на рис. 21.
Рис. 21. Прогноз доходов на рынке беспроводной связи к 2008 году: WPAN (Bluetooth & UWB), WLAN (Wi-Fi), WMAN (WiMAX), MobileFi (802.20), WWAN (2G, 2,5G, 3G) (источник: IDC, Pyramid, ABI,
EMC & Telecompetition)
