Rambler's Top100
Статьи ИКС № 10 2005
В.А. КОВАЛЬ  В.И. ГЛУШКО  Виталий УРОДЛИВЧЕНКО  01 октября 2005

А как у нас со спектром для WiMAX?

«Крыльям воображения, как бы заманчив ни казался полет, следует предпочесть медленные, чугунные сандалии фактов»
(Жан-Анри Фабр)

Вожделение «широкой полосы» столь велико, что обстановка, сложившаяся вокруг еще только нарождающегося WiMAX, напоминает ожидание чуда. Операторы сразу и безоговорочно уверовали в безграничные возможности этой технологии в деле создания «последней мили» широкополосной связи, и рынок «нагрелся» и даже «перегрелся» в ожидании конкретных образцов стандарта. При этом WiMАХ позиционируется не столько как совершенствование существующих технологий, сколько как реализация новых возможностей, в первую очередь для мобильных применений (будущий стандарт 802.16е), замахиваясь в этом смысле на статус связи поколения «после 3G». Производители заявляют о наличии или о скором выводе на рынок оборудования, работающего в самых разных диапазонах: ниже 1 ГГц, около 2,5; 3,5; 5,3–5,7; 6 ГГц и выше. Словом, «явись!». Как это ни прискорбно, но они почему-то решили, что с появлением реальных образцов WiMAX чудесным образом решатся и вопросы обеспечения достаточным частотным ресурсом. Причем достаточным и по объему, и для реализации мобильных приложений. Однако обратимся к реальности.

Всякий, кто строит свой бизнес на радиосвязи, должен навсегда забыть великую ленинскую фразу о том, что радио является чем-то там «без бумаги и без расстояний». К сожалению, без «бумаги» (т.е. без разрешений на использование частот) никак не обойтись. А кроме того (и об этом забывают особенно часто), распространение радиоволн в разных участках спектра имеет свои особенности, которые во многом определяют и дальность действия, и специфику применения радиотехнологий.

Для того чтобы рынок WiMAX стал действительно массовым, а производство оборудования реально дешевым, необходимо уже сегодня обеспечить выделение для будущих WiMAX-совместимых продуктов наиболее подходящих и желательно единых для всего мира диапазонов частот.

Главная же проблема состоит в том, что предполагаемые полосы представляют собой «окрошку» из обрывков разных диапазонов с различными характеристиками распространения, требованиями к мощности передатчиков и возможностями реализации оборудования. Ситуация еще больше усложняется тем, что спектр, распределенный для широкополосного беспроводного доступа, практически не гармонизирован даже в пределах отдельно взятых континентов. Но и этого мало: даже там, где общий спектр, в принципе, может быть технически выделен, возникают проблемы политические, так как в разных странах действуют разные требования по его использованию. Короче говоря, процесс прокладывания пути для WiMAX в путанице международных и национальных правил использования спектра выглядит далеко не гладким и чреват множеством препятствий.

Давайте сузим задачу и посмотрим, как обстоит дело в России. Даже первый взгляд на примечания представленной таблицы равносилен холодному душу.



«Кто берет продукт вторичный, тот работает отлично»
(Перефразируя В. Войновича)

Проанализируем выделенные диапазоны в контексте озвучиваемых сегодня производителями возможных рабочих частот – от 700 МГц до 11 ГГц. Вряд ли диапазоны частот ниже 2,5 ГГц можно считать в России доступными для развития широкополосных беспроводных систем. Проведенный нами анализ показывает, что в диапазоне от 1 до 2,7 ГГц могут выделяться следующие полосы радиочастот: 1275–1350; 1350–1527; 2100–2400; 2400–2483,5 и 2500–2700 МГц.

Полоса 1275–1350 МГц предназначена для преимущественного использования радиоэлектронных средств (РЭС) правительственного назначения. Кроме того, в ней активно работают радиолокационные и радионавигационные РЭС. Величина доступного частотного ресурса – 75 МГц. Однако даже в этом «кусочке» выделение радиочастот проблематично по условиям ЭМС с РЭС спутниковой радионавигации.

Полоса 1350–1527 МГц практически аналогична предыдущей по назначению и использованию: радиоэлектронные средства правительственного назначения, радиолокационные и радионавигационные. Но на участке 1427–1530 МГц эксплуатируются также РЭС фиксированной и подвижной служб. Правда, и доступный частотный ресурс здесь больше – 177 МГц. Однако выделение радиочастот в этой полосе не менее проблематично по условиям ЭМС с РЭС военного применения.

Полоса 2100–2400 МГц. На этом участке доступный частотный ресурс составляет 300 МГц, однако практически весь он… исчерпан. Кто в нем «живет»? Во-первых, активно работают радиорелейные системы связи (РРС), правда, зачастую устаревшие еще в прошлом веке. Во-вторых, часть ресурса «идентифицирована» для систем связи третьего поколения. Не следует забывать, что эта полоса частот также предназначена для преимущественного использования РЭС правительственного назначения. Где здесь внедрять новые технологии беспроводного доступа, определить сложно.

Полоса 2500–2700 МГц, вероятно, одна из наиболее загадочных с точки зрения перспектив ее использования для систем широкополосного беспроводного доступа. В первую очередь необходимо учитывать, что участок 2500–2690 МГц – официальная полоса расширения (дополнительный участок спектра) для систем IMT2000. А на участке 2690–2700 МГц в соответствии с Регламентом радиосвязи запрещены любые излучения. Однако исследования, проводимые в рамках МСЭ-Р и СЕПТ, показывают, что администрации связи и производители оборудования все больше склоняются к более гибкому подходу в использовании данной полосы и все громче возражают против «монополии» технологии.

В нашей стране данная полоса уже много лет принадлежит аналоговым системам распределения телевизионных программ MMDS. Неудивительно, что на сегодняшний день в крупнейших городах России ресурс уже исчерпан, хотя на рынке кабельных систем появляется цифровое оборудование, использующее радиочастотный спектр намного эффективнее. Один из возможных вариантов «уплотнения собственников» – перевод систем MMDS на «цифру». Тогда существующие операторы не потеряют в количестве каналов, на которых они сегодня вещают (возможно, их станет даже больше), а некоторая часть частотного ресурса при этом освободится (предположительно, около 100 МГц). Этот освободившийся участок и может быть предложен новым технологиям, например WiMАХ.

Необходимо, однако, учитывать, что определенную конкуренцию в доступе к частотному ресурсу в диапазоне 2,5–2,7 ГГц могут составить системы сотовой связи третьего поколения – UMTS и CDMA2000. Пока возможности и сроки начала коммерческого использования таких сетей понятны не в полной мере, но уже очевидно, что потенциальные операторы 3G столкнутся с серьезными проблемами в освоении «основного» диапазона 2,1–1,9 ГГц. Поэтому не исключено, что единственно возможной альтернативой станет диапазон 2,5–2,7 ГГц.

Диапазон 3,5 ГГц. В нем есть два интересных участка: 3400–3450 и 3500–3550 МГц. В соответствии с Национальной таблицей распределения полос частот эти участки относятся к категории СИ и используются гражданскими и военными РЭС фиксированной наземной и фиксированной спутниковой служб на первичной основе. Вот уже несколько десятилетий у нас в стране в этом диапазоне работают магистральные радиорелейные системы (причем тоже на первичной основе), продолжают запускаться и спутники С-диапазона.

Наши исследования показали, что в данной полосе частот на территории страны работают также и различные типы радиоэлектронных средств беспроводного доступа, относящееся к категории так называемых зоновых систем беспроводного абонентского радиодоступа WLL, которые предназначены для предоставления услуг аналоговой или цифровой телефонии, ISDN или широкополосного доступа в сети общего пользования. Причем абоненты таких систем (как частные, так и корпоративные) почти всегда сосредоточены в ограниченной зоне обслуживания радиусом 15–20 км.

Решение ГКРЧ № 23/3 от 23.12.02 «О результатах второго этапа НИР "Разработка условий совместного использования полосы радиочастот 3400–3600 МГц системами фиксированной связи беспроводного радиодоступа и земными станциями фиксированной спутниковой службы"» разрешает использовать для систем беспроводного радиодоступа гражданского назначения полосы частот 3400–3450 МГц (абонентские и базовые станции) и 3500–3550 МГц (базовые станции) по отдельным решениям ГКРЧ.

Цитируем дальше: «при этом назначение радиочастот в полосах частот 3400,67–3409,90 МГц и 3446,85–3451,20 МГц для РЭС систем беспроводного радиодоступа осуществляется с использованием утвержденных норм частотно-территориального разноса на вторичной основе по отношению к РЭС командно-измерительных систем управления КА гражданского назначения. В случае размещения РЭС систем беспроводного радиодоступана расстоянии ближе 80 км от указанных РЭС командно-измерительных систем назначение частот проводится по результатам экспериментальной проверки их электромагнитной совместимости на этапе ввода в эксплуатацию РЭС систем беспроводного радиодоступа». Комментарии излишни.

Диапазон 5–6 ГГц интенсивно используется магистральными РРС и системами фиксированной спутниковой службы. Возможность разместить в нем еще и системы беспроводного доступа активно исследуется. Пока можно привести лишь предварительные результаты. Следует обратить внимание на три полосы: 5725–5850; 5850–5925 и 5925–6425 МГц.

В полосе 5725–5850 МГц назначения частот новым радиорелейным системам не производятся, ее не затрагивают частотные планы спутниковых сетей. Следовательно, она может быть выделена для систем беспроводного доступа с учетом действующих РРС.

Полоса 5850–5925 МГц используется радиорелейными системами и земными станциями фиксированной спутниковой службы. В настоящее время эта полоса достаточно свободна и может быть «предложена» для систем беспроводного доступа. При этом последние могли бы использовать данный диапазон в рамках фиксированной службы при выполнении условий: не создавать помехи и не требовать защиты от непреднамеренных помех со стороны земных станций спутниковой связи. Новые же РРС могут работать в более высоком диапазоне частот в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Р F.383 и Национальной таблицей распределения полос частот.

Полоса 5925–6425 МГц занята земными станциями спутниковой связи и уже действующими (решения ГКРЧ) РЭС фиксированной службы, включая системы беспроводного доступа и РРС, которые все работают в данной полосе на равной первичной основе. Чтобы предусмотреть дальнейшее развертывание земных станций спутниковой связи и РРС высокой пропускной способности, следовало бы выделить этот участок для них с предоставлением преимущества, а системам беспроводного доступа – на вторичной основе по отношению к ним.

«По одежке протягивай ножки»
(Пословица)

Как жить дальше? Думать. Исследовать и думать. Сегодня в рамках подготовки Концепции использования систем широкополосного беспроводного доступа разработана методика оценки необходимого радиочастотного ресурса для создания сети фиксированной связи на основе WiMAX-оборудования.

Она позволяет оценить нужный ресурс для развертывания такой сети, предназначенной для предоставления стандартного набора услуг связи в конкретном географическом регионе с учетом особенностей функционирования и реальной пропускной способности применяемого оборудования. Положения методики базируются на Рекомендации МСЭ-Р М.1651, которая адаптирована к рассматриваемой задаче.

Оценка необходимого частотного ресурса – задача очень сложная, не имеющая, как правило, однозначного решения. Тем не менее данная методика, учитывающая наиболее значимые системные параметры, позволяет вполне объективно оценить существующую и спрогнозировать завтрашнюю потребность в частотном ресурсе. В частности, результаты проведенного предварительного расчета показывают, что для развертывания WiMАХ-сети необходимо не менее 80 МГц спектра. Такого количества свободного спектра в указанных (см. таблицу) полосах частот нет, и даже доступные его участки используются системами связи других технологий на первичной основе.

Отсюда следует: сети WiMAX могут создаваться только теми, кто уже имеет необходимый ресурс, а значит (и это наиболее вероятное развитие событий) – действующими операторами связи, которые либо уже эксплуатируют системы беспроводного доступа иных стандартов и технологий, либо планируют расширить спектр своих услуг.

Таким образом, переход на оборудование технологии WiMAX, по крайней мере в России, будет осуществляться не революционным путем, а скорее всего, путем перераспределения частотных «ниш».

Итого

Приходится констатировать, что в целом наши исследования показали далеко не радужную для технологии WiMАХ перспективу развития в нашей стране.

Однако ситуацию нельзя отнести и к категории полностью бесперспективных. В сложившихся условиях представляется целесообразным сделать следующее:
  • создать опытные зоны для тестирования и демонстрации возможностей оборудования для организации широкополосного беспроводного доступа в рамках частотных назначений действующих операторов связи;
  • исследовать возможные резервы использования для систем беспроводного доступа диапазона 3,5 ГГц, приводя в соответствие российские реалии и европейское распределение частот;
  • провести дополнительные исследования для определения возможностей и разработки условий использования диапазона около 2,5 ГГц.
Поскольку операторы уже и так предоставляют услуги беспроводного доступа, используя при этом уже имеющееся у них оборудование самых разных стандартов и технологий, а пользователя проблема стандартов совершенно не интересует, то основная нагрузка при реализации этих предложений (и тех, которые еще, несомненно, возникнут), вероятно, ляжет в основном на плечи производителей оборудования.

В противном случае сценарий может оказаться иным: частоты для WiMАХ найдутся или будут освобождены как раз к тому моменту, когда сам стандарт окончательно устареет.

Первая версия стандарта IEEE 802.16 была ориентирована на диапазон от 10 до 66 ГГц,в котором частоты действительно относительно свободны.Однако это решение было не очень удобным,так как,во-первых,участки выше 10 ГГц пригодны лишь для связи в прямой видимости,а во-вторых, создатели стандарта не учли необходимость совместной работы своего «дитяти »с уже имеющимися системами.

Все это привело к появлению следующей версии стандарта,где предполагается использование более низких частот –от 2 до 11 ГГц.Именно этот диапазон рассматривается форумом WiMAX в качестве основного при выборе конкретных полос.
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: