Сотовые сети стандарта СDMA. Принципы работы сотовая сеть стандарт радиосвязь
1 Сотовые сети стандарта СDMA. Принципы работы сотовая сеть стандарт радиосвязь
Все чаще и чаще в современной жизни мы сталкиваемся с таким понятием, как мобильный интернет. Мир будущего будет мобильным. Он будет мобильным во всех отношениях, особенно в информационном. Случись где какая неприятность, мы узнаем об этом мгновенно — гораздо быстрей, чем узнаем сегодня, по вещательным каналам или посредством прессы.
Информация давно стала ходовым товаром, но в наши дни она превращается в необходимое условие нормальной жизнедеятельности. Огромное количество людей по всему миру зарабатывают деньги вне стен конторы. Работа дома, работа в пути, работа по пути из дома на работу.
Совсем недавно передача данных по мобильной связи была экзотикой, которая мало кого интересовала в практическом плане, но теперь ситуация быстро изменяется:
- развиваются сотовые сети, на базе сетей GSM и CDMA могут добавляться дополнительные услуги и приложения;
- бурное развитие Internet увеличивает потребность абонентов в доступе;
широкое использование Интранет (внутренних корпоративных сетей) ориентирует на подключение бизнес-пользователей к корпоративным сетям в мобильном варианте;
- появление небольших компьютеров типа PDA или palmtop, позволяющих использовать их совместно с мобильными телефонами;
- мобильность работников — все большее число людей работают дома или в процессе поездки, что требует создания для них системы поддержки мобильности.
Для многих «дачных» абонентов именно мобильный Интернет является единственным способом подключения к сети. Спрос на высокоскоростной доступ к сети очень велик. А в последнее время очень желанной является возможность мобильной on-line-работы в любое время в любом месте и с достойной скоростью.
В настоящее время метод многостанционного доступа с кодовым разделением каналов реализован в нескольких стандартах: стандарт CDMA предложен и внедряется компанией Qualcomm, стандарт B-CDMA - компанией Inter Digital, FH/CDMA - компанией Tadiran Telecommunications. Эти стандарты значительно отличаются друг от друга по способу кодирования в каналах и методу расширения спектра. Построенные на их основе системы различаются как функциональными возможностями, так и областью применения. Hиже приводится описание стандарта CDMA IS-95 (cdmanOne) как наиболее широко используемого в настоящее время. Его первая версия была разработана компанией Qualcomm в 1994 г. Изначально
система связи cdmaOпе была предназначена для работы в диапазонах частот 824-849 Мгц (обратный канал) и 869-894 Мгц (прямой канал) с дуплексным разносом 45 Мгц. Общая полоса частот, занимаемая в эфире, - 1,25 Мгц. Передача речи и данных по стандарту IS-95 осуществляется кадрами длительностью 20 мс. При этом скорость передачи в пределах сеанса связи может изменяться от 1,2 до 9,6 кбит.с, но в течение одного кадра она остается неизменной. Если количество ошибок в кадре превышает допустимую норму, то искаженный кадр удаляется. В стандарте CDMA передаваемую информацию кодируют и код превращают в шумоподобный широкополосный сигнал (ШШС) так, что его можно выделить снова, только располагая кодом на приемной стороне. При этом одновременно в широкой полосе частот можно передавать и принимать множество сигналов, которые не мешают друг другу . Широкополосной называется система, которая передает сигнал, занимающий очень широкую полосу частот, значительно превосходящую ту минимальную ширину полосы частот, которая фактически требуется для передачи информации. В широкополосной системе исходный модулирующий сигнал (например, сигнал телефонного канала) с полосой всего несколько килогерц распределяют в полосе частот, ширина которой может быть несколько мегагерц. Это осуществляется путем двойной модуляции несущей передаваемым информационным сигналом и широкополосным кодирующим сигналом. Основной характеристикой широкополосного сигнала является его база В, определяемая как произведение ширины спектра сигнала F на его период T. В результате перемножения сигнала источника псевдослучайного шума с информационным сигналом энергия последнего распределяется в широкой полосе частот, т.е. его спектр расширяется. Информация может быть введена в широкополосный сигнал (ШПС) несколькими способами. Наиболее известный способ заключается в наложении информации на широкополосную модулирующую кодовую последовательность перед модуляцией (манипуляцией фазы) несущей для получения ШШС.
Узкополосный сигнал умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом T, состоящую из N бит длительностью t0 каждый. В этом случае база ШШС численно равна количеству элементов (дискрет) ПСП на период Т битовой последовательности. Этот способ пригоден для любой широкополосной системы, в которой для расширения спектра высокочастотного сигнала применяется цифровая последовательность. Сущность широкополосной связи состоит в расширении полосы частот сигнала (Spread spectrum), передаче ШПС и выделении из него полезного сигнала при приеме путем преобразования спектра принятого ШПС в первоначальный спектр информационного сигнала. Перемножение принятого сигнала и сигнала такого же источника псевдослучайного шума (ПСП), который использовался в передатчике, сжимает спектр полезного сигнала и одновременно расширяет
спектр фонового шума и других источников интерференционных помех. Результирующий выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе приемника есть функция отношения ширины полос широкополосного и базового сигналов: чем больше расширение спектра, тем больше выигрыш. Если помеха узкополосная, то демодулирующая псевдослучайная последовательность на приеме (аналогичная ПСП на передаче) воздействует на помеху как модулирующая, т.е. «размазывает» ее спектр по широкой полосе Wss , поэтому в полосу частот полезного сигнала Ws попадает лишь часть мощности помехи 1 / G = Ws / Wss, Величину G называют выигрышем обработки (processing gain). Например, при полосе частот радиосигнала Wss = 1,23 МГц и полосе полезного сигнала Ws = 19,2 кГц выигрыш обработки G @ 64. При скорости передачи голосового сигнала 9,6 кбит/с можно принять его полосу частот 9,6 кГц. Тогда выигрыш обработки 1230 кГц / 9,6 кГц @ 128. Если же помеха широкополосная (с полосой порядка Wssили шире, то демодуляция не изменяет ширины ее спектра, и в полосу полезного сигнала попадает лишь 1 / G часть мощности помехи, т.е. и в этом случае получаем выигрыш обработки. Важное значение в системе CDMA имеет понятие база сигнала как произведение ширины спектра сигнала Ws на его период Т0. Численно она равна выигрышу обработки. Во временной области - это функция отношения скорости передачи цифрового потока в радиоканале к скорости передачи базового информационного сигнала. Скорость передачи в радиоканале в системе CDMA принято выражать в Мегачипах в секунду (Мчип/с) - это количество элементов псевдослучайной последовательности, используемой для расширения спектра излучаемого передатчиком сигнала. В стандарте IS-95 максимальная скорость передачи в одном речевом канале 9,6 кбит/с, а чиповая скорость в радиоканале 1,2288 Мчип/с. Тогда база канала 1,2288х103/9,6 кбит = 128 (21 дБ). На более низких скоростях передачи в канале трафика это отношение выше. Это позволяет системе работать при
уровне интерференционных помех, превышающих уровень полезного сигнала на 18 дБ, так как обработка сигнала на выходе приемника требует превышения уровня сигнала над уровнем помех всего на 3 дБ. В реальных условиях уровень помех значительно меньше. Кроме того, расширение спектра сигнала (до 1,23 Мгц) можно рассматривать как применение методов частного разнесения приема. Сигнал при распространении в радиотракте подвергается замираниям вследствие многолучевого характера распространения. В частотной области это явление можно представить как воздействие на расширенный спектр сигнала режекторного фильтра с изменяющейся шириной полосы режекции (обычно не более чем на 300 кГц). В стандарте AMPS это соответствует подавлению десяти каналов, а в системе CDMA подавляется лишь около 25% спектра сигнала, что не вызывает особых затруднений при восстановлении сигнала в приемнике. На практике отношение сигнал/шум в CDMA составляет 6-7 дБ. В стандарте CDMA для
кодового разделения каналов используются ортогональные коды Уолша. Коды Уолша формируются из строк матрицы Уолша:
0 0 0=0 1 0 1
0 1 1
1 1 0
Особенность этой матрицы состоит в том, что каждая ее строка ортогональна любой другой строке или строке, полученной с помощью операции логического отрицания. В стандарте IS-95 используется матрица 64-го порядка. Для выделения сигнала на выходе приемника применяется цифровой фильтр. При ортогональных сигналах фильтр можно настроить таким образом, что на его выходе всегда будет логический «0», за исключением случаев, когда принимается сигнал, на который он настроен. Кодирование по Уолшу применяется в прямом канале (от БС к ПС) для разделения пользователей. Каждому пользователю выделяется своя (одна в течении сеанса связи) функция Уолша. В системах, использующих стандарт IS-95, все ПС работают одновременно в одной полосе частот. Согласованные фильтры приемников БС квазиоптимальны в условиях взаимной интерференции между абонентами одной соты и весьма чувствительны к эффекту «далеко-близко». Для максимизации абонентской емкости системы необходимо, чтобы терминалы всех абонентов излучали сигнал такой мощности, которая обеспечила бы одинаковый уровень принимаемых в БС сигналов. Чем точнее управление мощностью, тем больше абонентская емкость системы. В технических решениях компании Qualcomm расширение спектра обеспечивается за счет модуляции сигнала псевдослучайной последовательностью с частотой следования дискретов 1,23 Мгц. Более точно эта частота составляет 1,2288 Мгц, причем 1228,8 = 9,6х128, так что при частоте информационной битовой последовательности 9,6 кбит/c длительности одного бита соответствует 128 дискретов псевдослучайной модулирующей последовательности. Полоса сигнала с расширенным спектром по уровню 3 дБ составляет 1,23 Мгц, причем при помощи фильтра формируется спектр, близкий к прямоугольному. Для модуляции сигнала используется три вида функций: «короткая» и «длинная» ПСП и функции Уолша порядков от 0 до 63. Все они являются общими для базовых и мобильных станций, однако реализуют разные функции.
1.1 Организация прямого канала
В прямом канале
модуляция несущей функциями
Уолша (бинарная фазовая манипуляция)
используется для различения разных
физических каналов. Для передачи пользовательской
информации каждой ПС в прямом канале
назначается одна функция Уолша.
Т. е. БС может передавать по 64 каналам
(по числу используемых функций Уолша).
Модуляция длинной псевдослучайной последовательностью
(бинарная фазовая манипуляция)
Для организации связи в соте от БС в прямом канале функция Уолша нулевого порядка W0 используется для передачи пилот сигнала (PI). Излучение пилот сигнала происходит непрерывно и на него приходится до 20% общей мощности, что позволяет ПС обеспечить точность выделения несущей и осуществить когерентный прием. В этом физическом канале передается несущая частота с постоянной амплитудой. По ней все ПС могут производить синхронное детектирование как по опорному сигналу, а также выбирать рабочую ячейку по более мощному сигналу несущей (например, при первом включении или при пересечении границы обслуживания данной БС). Физический канал 32 (функция W32) используется для передачи синхронизации, а также по нему передается ряд служебных сообщений. В синхроканале входной поток со скоростью 1,2 кбит/с перекодируется в поток, передаваемый со скоростью 4,8 кбит/с. Сообщение в этом канале содержит технологическую информацию, необходимую для установления начальной синхронизации на ПС, данные о точном системном времени, о скорости передачи в канале вызова (PCH), о параметрах короткого и длинного кодов. Скорость передачи в этом канале ниже, чем в каналах вызова и трафика, поэтому надежность работы в канале выше. По завершении процедуры синхронизации ПС настраивается на канал вызова и постоянно его контролирует. Функции (физические каналы) W1 - W7 (или часть из них), предназначены для кодирования каналов вызова. В простейшем случае под каналы вызова можно в принципе не отводить ни одного канала. Остальные каналы (вместе с оставшимися неиспользуемыми каналами вызова) используются для передачи пользовательской информации. Таким образом, число каналов трафика (число одновременно работающих абонентов) может составлять от 55 до 62. В полосе частот, отведенной системе CDMA 25 МГц размещается 20 частотных интервалов по 1,25 МГц, выделяемых для БС. Общая емкость системы может составлять 20 х (55-62) = 1100-1240 пользовательских каналов. Для защиты информации от ошибок в прямом канале применяется сверточное кодирование с длиной ограничения 9 и скоростью ½, а также поблочное перемежение на интервале 20 мс, что является эффективным способом борьбы с замираниями и позволяет декоррелировать пакеты ошибок.
Скорость передачи сигнала речевого кодека в канале трафика может изменяться от 1,2 до 9,6 кбит/с, что позволяет адаптировать трафик к условиям распространения радиоволн.
1.2 Схема формирования сигналов БС для стандарта IS-95
И в БС и в ПС для приема используются многоканальные RAKE приемники (рейк-приемники) (см. рис. 3). По сути это оптимальный корреляционный приемник, имеющий несколько параллельных каналов, но с разными задержками в канале. В одном канале задержка непрерывно сканируется с дискретными величинами для определения наилучших величин задержек. В остальных каналах задержка поддерживается фиксированной на определенном интервале (но разная в разных каналах). Сигнал со сканирующего канала помогает уточнять фиксированные задержки. В базовой станции по числу каналов имеется 64 приемопередатчика. В каждом приемнике БС рейк-приемнки имеют по 4 канала с фиксированными задержками и 1 сканирующий канал. В ПС 3 канала с фиксированными задержками и 1 сканирующий канал.
В приемниках БС используется 4 параллельных канала с фиксированными задержками + 1 канал сканирующий.
Сигналы разных каналов взаимно ортогональны, что гарантирует отсутствие взаимных помех между каналами одной БС. Помехи внутри системы в основном возникают от передатчиков соседних сот, работающих на той же частоте, но с иным циклическим сдвигом коротких ПСП.
Значительные капитальные затраты, которые видны невооруженным глазом при попытке оценки строительстве сетей связи 3G неизбежно отзовутся высокими тарифами на обслуживание абонентов. Между тем согласно концепции IMT-2000 технические возможности передачи высокоскоростной информации (384 Кбит/с - 2 Мбит/с) в системах 3G могут быть реализованы только в микросотах. Все это, конечно, мало соответствует экономическому состоянию и потребностям ближайшего десятилетия. В подобных условиях актуальным является такое направление развития систем подвижной связи ближайших лет, которое отвечало бы государственным интересам пользователей. В связи с этим, как представляется, наиболее целесообразным является эволюционный путь с акцентом на наиболее
эффективные технологии 2G и использование наиболее «эффективных» диапазонов частот.
Успешное развитие сетей технологии CDMA в мире, бесспорное лидерство этой технологии. Как наиболее эффективной по совокупности уникальных технических параметров и экономии природного радиочастотного ресурса. А также наличие весомых технических предпосылок и перспективы развития, предполагают определенную актуальность использования этой технологии в странах ЕС как для построения подвижных систем сотовой связи 2-го поколения, так и для их эволюционного перехода к системам связи следующего поколения в диапазоне 800 МГц. Но, пожалуй, наиболее интересной на ближайшие годы будет все же сетевая инфраструктура («простая», как танк Т-34) с лучшими техническими характеристиками. Наивысшей абонентской емкостью и минимальным набором самых необходимых услуг (прежде всего обычной телефонии), на роль которой подходят системы 2G в лице, быть может, даже и cdmaOne, как наиболее ресурсосберегающей, эффективной, менее затратной, а потому более доступной населению.
1.3 Протокол передачи данных CDMA
Несмотря на
старания Intel, технология Wi-Fi доступна
не везде и не всегда, так что
единственным шансом для мобильных
пользователей являются операторы
сотовой связи. Как часто бывает
в современном
модема. Правда, для CDMA-телефонов используется еще и специальная строка инициализации, но ее реальная необходимость находится под вопросом. Интересно, что если попробовать разобраться, как это все работает, то можно обнаружить всего 115200 в настройках самого порта: однако работает он на самом деле на 230400. Во время соединения на самом телефонном аппарате индицируются текущие скорости приема-передачи. Минимальная из них — 9,6, а максимальная — 163,2. Причем, текущая скорость выбирается аппаратом, исходя из поступающих запросов — если вы ничего не качаете, то скорости замирают на «9,6/9,6», аппарат может даже отключить свое соединение, при этом ПК будет думать, что он все еще на связи. Но как только возникает необходимость (например, открывается новый сайт в браузере), подключение восстанавливается. Реально удалось получить максимальную скорость порядка 137 Кбит/сек. при передаче одного большого файла (здесь и далее цифры скорости приведены по данным программы DU Meter при работе с удаленным FTP-сервером). Это относится как к скорости получения, так и отправки данных. При реальной работе в Интернете, когда к компьютеру поступает много различных запросов, график скорости утрачивает такой вид и становится похож на “пилу”, однако если в фоне еще что-то большое начинает скачиваться, то прежний вид быстро восстанавливается. Проверка надежности связи показала, что можно скачать файлы объемом 60 и более мегабайт без обрывов связи (собственно телефон время от времени переподключался к сети, однако до ПК эта информация не доходила, и Internet Explorer продолжал, как ни в чем не бывало закачивать файл). Конечно, все вышеописанное относится в некотором роде к «идеальным» условиям — аппарат неподвижен, связь устойчиво-хорошая, сеть не загружена и все такое. В других условиях телефон может переключать свою скорость и в зависимости от внешних условий, так что идеальной картинки может и не получиться. Например, при движении в автомобиле на скорости 80-90 км/час по МКАД на графике DU Meter - абсолютно хаотичная картина, однако связь не рвется (как иногда случается с GPRS) и при улучшении условий скорость вновь быстро возрастает.
При этом при скачивании большого файла с одного источника достигается скорость порядка 135 Кбит/сек. Отправка одного файла показывает аналогичные результаты по скорости. Если же пытаться одновременно скачивать и закачивать данные, то, в установившемся режиме
получатся те же 135 Кбит/сек. на скачивание и в два раза меньше на отправку. Тестирование мобильного Интернета CDMA показало, что эта технология вполне работоспособна уже сегодня. Единственным препятствием для достижения высокой скорости является неустойчивый прием сигнала. Если же с ним все в порядке, то можно легко получить скорость приема/передачи порядка 12-14 КБ/с, что очень неплохо для мобильного Интернета. Стандарт CDMA позволяет предоставлять многочисленным пользователям одновременный доступ к общему широкополосному каналу, присваивая им уникальные «коды». По логике, CDMA может обслуживать большее количество пользователей и предоставить каждому из них больше возможностей. Стандарт CDMA обещает большую пропускную способность, лучшее «покрытие» территории, улучшенное качество звука и более продолжительное время работы батарей.
1.4 Протокол GPRS
GPRS(General Packet Radio Service) — это система, которая реализует и поддерживает протокол пакетной передачи информации в рамках сети сотовой связи (коммутируемой сети). При пакетной передаче данных соответствующий радиоканал занимается лишь в процессе передачи информации, благодаря чему достигается более высокая эффективность его использования. Наиболее ощутимо это преимущество при передаче данных и выходе в глобальную сеть Internet.
При использовании системы GPRS информация собирается в пакеты и передается в эфир, они заполняют те «пустоты» (не используемый в данный момент канал трафика), которые всегда есть при передаче голосовой информации. В случае если при обычной передаче данных сначала устанавливается соединение и только после этого начинается передача данных, то при пакетной передаче этап установления соединения практически отсутствует. В этом и заключается принципиальное отличие режима пакетной передачи данных. В результате более эффективно используются ресурсы сети, и появляется возможность более выгодной для абонента тарификации, основанной не на длительности соединения, а на объёме принятой и переданной информации. В сетях, поддерживающих GPRS, предусмотрен поэтапный путь наращивания скорости передачи данных; в пределе GPRS может обеспечивать скорость до 115 Кбит/с. На сегодняшний день основные ограничения связаны с возможностями абонентских терминалов. GPRS-терминалы первого поколения будут обеспечивать передачу информации со скоростью до 53.6 Кбит/с и приём — со скоростью до 26.8 Кбит/с.
К 2002 году произошло увеличение трафика мобильной передачи данных на 300%, прежде всего из-за сближения рынков Internet и рынка мобильной связи — самых быстрорастущих рынков в экономике. Это закладывает основу для внедрения GPRS. Прогнозы утверждают, что основными приложениями мобильной связи станет использование электронной почты (частной и корпоративной), доступ к Internet и базам данных в корпоративных сетях (интранет).
Ожидается, что теоретически достижимая скорость может достичь 171.2 кбит/с, хотя в ближайшее время вряд ли стоит ждать скоростей более 111 кбит/с.
Одно из основных
преимуществ GPRS — это то, что это
способ передавать данные с более
высокими скоростями, чем это было
возможно до недавнего времени. Такие
высокие скорости сделают возможными
внедрение разнообразных прилож
SMS-cepвиса до
высокоскоростной передачи данн
наложенной на сеть GSM, существенным моментом является ее возможность загрузить ресурсы сети в «офф-пиковые» периоды.
В GPRS максимально возможная скорость передачи данных составляет 171,2 Кбит/с — это почти в 12 раз быстрее работы передачи данных в обычных сетях GSM (9,6 Кбит/с). Однако на практике скорости не так высоки — обычно 30-40 Кбит/с.
Весь поток данных отправителя разбивается на отдельные пакеты и затем доставляется получателю, где пакеты собираются воедино, и совсем необязательно, что все пакеты пойдут одним маршрутом. Стандарт GPRS не просто обеспечивает высокую скорость передачи данных, но и допускает постоянное виртуальное соединение пользователей с сетью, так что электронная почта может загружаться в фоновом режиме. Поскольку
необходимость в возобновлении соединения отпадает, исчезают задержки на время установления соединения. Звонить и отвечать на вызовы можно одновременно с передачей данных. Беспроводной доступ к электронной почте позволяет принимать и отправлять сообщения «мгновенно» — практически где угодно и когда угодно. Интернет и GPRS объединяет не
только пакетная передача данных. При начале GPRS сессии каждому GPRS-терминалу так же, как и в Интернете, присваивается свой уникальный адрес, протокол GPRS прозрачен для TCP/IP, поэтому интеграция GPRS сети с Интернетом происходит незаметно для конечного пользователя. Для передачи данных, помимо высокоэффективных алгоритмов кодирования, используется довольно интересная технология: терминалу автоматически выделяются неиспользуемые в данный момент времени таймслоты, что позволяет оптимизировать загрузку сети. Такая схема влечет за собой «плавающие» скорости передачи данных у конкретной базовой станции в зависимости от количества активных абонентов.
Семейство беспроводных стандартов IEEE 802.11a/b/g, обычно именуемых кратким ёмким термином Wi-Fi, обеспечивает обмен данными со скоростью до 54 Мбит/сек. По производительности Wi-Fi занимает серединку между Wireless USB и Bluetooth, по дальнобойности - самый продвинутый. Именно поэтому Wi-Fi используется не столько для подключения периферии, что, впрочем, тоже практикуется, но и для подключения к локальным публичным и корпоративным беспроводным точкам доступа в Сети. На деле нет ничего удобнее, чем подключение через Wi-Fi к Интернету. Включил карманный ПК, идентифицировал себя в точке доступа (именуемой также «хотспот», от английского hotspot). В самом скором времени семейство протоколов Wi-Fi пополнится новым вариантом - 802.11n, пропускная способность которого вырастет, до 100 Мбит /сек, а сам стандарт будет поддерживаться не только карманной и стационарной техникой, но также различными устройствами бытовой электроники вплоть до пылесосов. Разумеется, наряду с производительностью, стандарт 802.11n также предусматривает появление новых, более экономичных компонентов, повышающих продолжительность автономной работы даже при интенсивном использовании Wi-Fi. Предполагается, что уже имеющаяся инфраструктура точек общественного доступа в ближайшие годы будет обновлена до поддержки стандарта 802.11n, что обеспечит более качественный и быстрый доступ в Интернет наряду с увеличением количества абонентов, имеющих возможность одновременного подключения к такой точке доступа без риска оставить других без трафика. Этот стандарт беспроводной связи носит официальное название IEEE 802.16 (напомним, что Wi-Fi относится к стандарту 802.11) и изначально был задуман для организации работы беспроводных сетей, покрывающих большие городские территории, поэтому часто его называют стандартом для Wireless MAN (Metropolitan Area Network - сеть для городских регионов). Тогда он рассматривался исключительно в качестве альтернативы решений «последней мили», основанных на фиксированных линиях. Преимущества сетей стандарта 802.16 очевидны – их проще разворачивать, по структуре они очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь также присутствуют базовые станции. Но при этом их не обязательно устанавливать на вышках – вполне подходят и крыши домов, водонапорные башни или элеваторы. IEEE 802.16 входит в линейку глобальных беспроводных стандартов. В нее также включены стандарты для персональных (IEEE 802.15 или Bluetooth), локальных (802.11, его развитием занимается индустриальный альянс Wi-Fi Alliance) сетей. Затем идет IEEE 802.16, а замыкает пирамиду стандарт 802.20, предназначенный для сетей глобального уровня – сейчас он находится в начальной стадии разработки. Технология Wi-Fi предназначена для передачи данных и обеспечения доступа в интернет на небольших – от 100 до 500 метров – расстояниях. Для того чтобы воспользоваться этой услугой, у пользователя должен быть соответствующим образом оснащенный мобильный компьютер — для этого надо приобрести специальную антенну (сейчас ее стоимость колеблется от $30 до $150), которая через стандартные интерфейсы PCMCIA, Flash, USB подсоединяется к мобильному компьютеру – ноутбуку или карманному ПК. Однако сейчас все большую популярность обретают ноутбуки со встроенной технологией Centrino, в которой уже встроен Wi-Fi-приемник. Для передачи данных Wi-Fi использует частоту 2,4 ГГц. Не секрет, что многие компании экспериментировали с этим протоколом, пытаясь увеличить скорость передачи данных в Wi-Fi сетях, однако в качестве стандартов на сегодняшний день приняты лишь 802.11a, 802.11b и 802.11g со скоростями 54 Мбит/ с, 11 Мбит/с и 54 Мбит/с соответственно. Разработчики нового перспективного стандарта 802.11n обещают повышение скорости до 320 Мбит/с; это произойдет не ранее 2006 года. Сначала технология Wi-Fi применялась для создания локальных сетей в
пределах офиса или дома, а затем появился такой термин как публичные точки доступа, то есть общественные места, в которых установлено соответствующее радиооборудование, и где любой пользователь ноутбука может воспользоваться Wi-Fi. Обычно хот-споты организуются в местах массового скопления людей — кафе, рестораны, аэропорты вокзалы, гостиницы и т.д.
Стандарт Wi-Fi был разработан в конце 90-х годов и окончательно одобрен лишь в начале 99-го. Первые устройства для передачи данных на основе Wi-Fi появились в 2000 году и не вызвали особого ажиотажа. Wi-Fi был далеко не первой беспроводной технологией. Впервые беспроводные сетевые устройства появились еще в 90-м году и, хотя на тот момент они не получили популярности, сети на их основе были распространены повсеместно. Первыми пользователями новшества стали, как обычно, компании известной Силиконовой долины и других технологических центров США. Wi-Fi произвел настоящий переворот — спрос рос невиданными ранее темпами, продажи увеличиваются чуть ли не в геометрической прогрессии. Он пришел на смену громоздким и неудобным базовым станциям, которые, помимо своей высокой стоимости, в отдельных случаях доходившей до тысяч долларов, требовали достаточно высокой квалификации пользователя. Wi-Fi избавил ноутбук от всех проводов, сделав его по настоящему мобильным.
На начало прошлого года в мире было 71,5 тыс. хот-спотов, из них 46% сетей Wi-Fi находится в Северной Америке, 34% — в Западной Европе, 19% в Азиатско- Тихоокеанском регионе и всего 1% в остальном мире. По оценкам исследовательской фирмы Pyramid Research, в 2002 году в мире было 435 тыс. пользователей Wi-Fi, в 2003 году — 662 тыс., в этом году их количество приблизилось к миллиону. Самые быстрые темпы роста зафиксированы в Центральной и Восточной Европе. Если в 2002 году там насчитывалось 62 тыс. пользователей Wi-Fi, то в 2004 году — 257 тыс. В США, где технология Wi-Fi была разработана и впервые начала использоваться в 2002 году было 274 тыс. пользователей, а в 2004 году их число вырастет до 400 тыс.
Однако, как и у любой технологии, у Wi-Fi есть свои недостатки. В основном они связаны с безопасностью. Поскольку данные передаются посредством радиосигнала, то любой человек, находящийся в зоне действия передатчика, может перехватить пакеты данных. Также злоумышленник может получить доступ ко всей корпоративной сети или к бесплатному широкополосному каналу в интернет. Но, как и в случае с другими компьютерными сетями, пользователь может обезопасить себя, если будет следовать установленным правилам.
Доступ в Интернет через мобильный телефон по технологии GPRS составляет конкуренцию скорее сотовой технологии — CDMA-450, нежели Wi-Fi, который позиционируется как высокоскоростной широкополосный доступ в Интернет. Т.е. если при помощи GPRS удобно проверять почту и читать новости, то Wi-Fi позволяет закачивать большие объемы данных. Конечно, сотовые операторы будут увеличивать пропускные способности своих сетей, в частности, уже в ближайшее время можно ожидать запуск технологии EDGE, которая позволяет передавать данные со скорость более 300 кбит/с, не за горами и услуги третьего поколения — а это уже более 2 Мбит/c. Однако, эти скорости ниже, чем у Wi-Fi. Кроме того, сейчас готов следующий шаг развития Wi-Fi — WiMAX, который позволяет передавать большие объем данных на более дальних расстояниях. Стандартная скорость передачи данных в сетях GSM составляет всего 9600 бит/с, но благодаря методу, известному, как HSGSP, связанному с выделением дополнительных тайм-слотов для осуществления одного «разговора» удается ее повышать.