Введение
Беспроводная локальная сеть (WLL) — это использование беспроводного канала связи в качестве соединения "последней мили / первой мили" для предоставления услуг обычной телефонной связи (POTS) или доступа в Интернет (маркетируемого как "широкополосный") абонентам телекоммуникационных услуг. Существуют различные типы систем и технологий WLL. К другим терминам для этого типа доступа относятся широкополосный беспроводной доступ (BWA), радиодоступ в локальной сети (RITL), фиксированный радиодоступ (FRA), фиксированный беспроводной доступ (FWA) и метро беспроводной доступ (MW).
Определение фиксированной беспроводной услуги
Фиксированные беспроводные терминалы (FWT) отличаются от обычных мобильных терминалов, работающих в сотовых сетях, таких как GSM или LTE, тем, что фиксированный беспроводной терминал или настольный телефон будет привязан к практически неизменному местоположению с минимальными возможностями роуминга. WLL и FWT – это обобщенные термины для радиотелекоммуникационных технологий и соответствующих устройств, которые могут быть реализованы с использованием различных беспроводных и радио технологий. Услуги беспроводной локальной сети (WLL) сегментированы на несколько широких рыночных и развертываемых групп. Услуги делятся на лицензируемые, обычно используемые операторами связи и телекоммуникационными компаниями, и нелицензируемые, которые чаще развертываются домашними пользователями и беспроводными интернет-провайдерами (WISP).
Лицензионная микроволновая печь точка-точка
Лицензированная микроволновая связь типа "точка-точка" впервые была развернута компанией AT&T Long Lines в 1960-х годах для обеспечения высокой пропускной способности при междугородней передаче голоса, данных и телевидения. Сеть AT&T охватывала всю территорию США и функционировала через сотни микроволновых вышек, в основном используя частоты 3700–4200 МГц и 5000–6200 МГц. Эта сеть постепенно устаревала, начиная с конца 1980-х годов, поскольку оптоволокно стало предпочтительным решением для организации каналов связи. После разделения Bell System 8 января 1982 года лицензированные решения микроволновой связи типа "точка-точка" могли продаваться предприятиям и государственным организациям для их частного использования. Часто аргументом было обхождение проводных локальных сетей для экономии средств или создания резервного канала для слабых медных кабелей. В 1987 году компания Microwave Bypass модифицировала высокочастотную лицензированную микроволновую радиостанцию (23 ГГц) и разработала первый беспроводной интерфейс 802.3, получивший название EtherWave Transceiver. В результате появилась первая (лицензированная FCC) микроволновая радиостанция типа "точка-точка", способная обеспечивать скорость 10 Мбит/с в режиме полного дуплекса для локальных и удаленных сетей на расстоянии до 6,9 км. Ограничение дальности было больше связано с задержкой в протоколе 802.3 Ethernet, чем с радиусом действия микроволновой связи. Позже, в 1988 году, Microwave Bypass объединилась с Cisco для создания полнодуплексного соединения, которое удвоило дальность предыдущего ограничения в 6,9 км. Затем это решение микроволновой связи типа "точка-точка" стало известно как "расширение локальной сети по микроволновому каналу", а затем как "беспроводной канал связи", и оно использовалось исключительно для корпоративных и государственных клиентов. В 1990-х годах микроволновая связь типа "точка-точка" получила развитие благодаря росту количества вышек сотовой связи. Этот рост стимулировал исследования в этой области, и по мере снижения стоимости она стала использоваться как альтернатива T1, T3 и оптоволоконным соединениям. После появления Wi-Fi IEEE 802.11 лицензированная микроволновая связь типа "точка-точка" стала дополнительным инструментом для поставщиков услуг беспроводного интернета (WISP) и интернет-провайдеров для преодоления цифрового разрыва. В 2017 году была создана компания Climate Resilient Internet, LLC, для разработки нового стандарта и сертификации для микроволновой связи типа "точка-точка" ("фиксированная беспроводная связь") для обеспечения устойчивости предприятий и государственных организаций к экстремальным погодным условиям, отключениям электроэнергии и террористическим атакам. Компания была основана Дэвидом Теодором, основателем Microwave Bypass, который впервые использовал микроволновую связь типа "точка-точка" для доступа в Интернет.
Лицензируемые услуги микроволновой связи "точка-многоточка"
Многоточечные микроволновые лицензии, как правило, дороже, чем лицензии от точки к точке. Установку и лицензирование одной системы "точка к точке" могли обойтись в 50 000–200 000 долларов США. Стоимость многоточечной лицензии начинается от нескольких миллионов долларов. Многоканальная многоточечная система распределения (MMDS) и локальная многоточечная система распределения (LMDS) стали первыми настоящими многоточечными сервисами для беспроводной локальной сети. В то время как Европа и остальной мир развивали диапазон 3500 МГц для доступной широкополосной беспроводной связи, в США были доступны LMDS и MMDS, и большинство внедрений в Соединенных Штатах осуществлялись на частоте 2500 МГц. Крупнейшим развертыванием стало внедрение гибридных сетевых решений компанией Sprint Broadband. Sprint столкнулась с трудностями в обеспечении прибыльной работы сети, а качество обслуживания часто было нестабильным из-за недостаточного качества радиосвязи.
Беспроводные многоточечные беспроводные услуги без лицензии
Большая часть роста в области дальней радиосвязи с 2002 года наблюдалась в диапазонах, не требующих лицензирования (преимущественно 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц). Компании Global Pacific Internet и Innetix начали предоставлять беспроводные услуги в Калифорнии в 1995 году, используя частотно-разностную радиосвязь Breezecom (Alvarion), которая впоследствии стала стандартом 802.11. Через несколько лет компания NextWeb Networks из Фримонта начала развертывать надежные услуги в диапазонах, не требующих лицензирования. Для NextWeb они изначально развернули оборудование 802.11b, а затем перешли на Axxcelera, использующую запатентованный протокол.
1995-2004: оборудование без лицензии
Большинство ранних поставщиков оборудования для фиксированной беспроводной связи, не требующего лицензирования, таких как Adaptive Broadband (Axxcelera), Trango Broadband, Motorola (Orthogon), Proxim Networks, Redline Communications и BreezeCom (Alvarion), использовали собственные протоколы и аппаратное обеспечение, что создавало давление на отрасль с целью принятия стандарта для нелицензируемой фиксированной беспроводной связи. Эти MAC-уровни обычно использовали канал шириной 15–20 МГц с применением прямой последовательности расширения спектра и модуляций BPSK, CCK и QPSK. Все эти устройства описывают беспроводную систему на стороне клиента как абонентское устройство (SU), а передатчик оператора, обеспечивающий услуги «последней мили», как точку доступа (AP). Стандарт 802.11 использует термины AP и STA (станция).
2005 г. по настоящее время: созревание рынка беспроводных провайдеров
Практически в каждом крупном городе мира операторы и энтузиасты разворачивали все большее количество нелицензированных широкополосных систем типа "точка-многоточка". Провайдеры, получившие восторженные отзывы в начале работы, столкнулись с риском ухудшения производительности своих сетей по мере развертывания все большего числа устройств, использующих свободные от лицензирования диапазоны U-NII (5,3/5,4 ГГц) и ISM (2,4 и 5,8 ГГц), и появления новых конкурентов.
Растущая проблема с помехами
Вмешательство приводило к тому, что у большинства нелицензированных беспроводных сервисов уровень ошибок и прерывания связи были значительно выше, чем в эквивалентных проводных или лицензированных беспроводных сетях, таких как медная телефонная сеть и сеть коаксиального кабеля. Это замедляло рост, приводило к оттоку клиентов и заставляло многих операторов пересматривать свою бизнес-модель. На эти проблемы было несколько реакций.
2003: добровольная координация частоты (США)
Next Web, Etheric Networks, Gate Speed и еще несколько компаний основали первую добровольную координацию спектра, работающую полностью независимо от государственных регуляторов. Эта организация была основана в марте 2003 года как BANC, "Координация сетей района залива". Поддерживая базу данных используемых частот между операторами, удавалось минимизировать помехи между участниками координации, а также снизить затраты на выявление новых или изменяющихся источников передачи, определяя занятые диапазоны частот с помощью этой базы данных. Поскольку участники BANC составляли большинство операторов в районе залива, они использовали неформальное давление, чтобы дать понять, что операторы, отказывающиеся сотрудничать, будут коллективно "наказаны" группой путем создания помех, при этом стремясь не создавать помех сотрудничающим. Затем BANC был внедрен в Лос-Анджелесе. К организации присоединились такие компании, как Deutsche Telekom. Казалось, идея имела перспективы.
2005: операторы бегут без лицензии для лицензированных
Более обеспеченные операторы стали меньше внимания уделять нелицензированным технологиям и сосредоточились на лицензированных системах, поскольку постоянные колебания качества сигнала вызывали у них очень высокие затраты на обслуживание. NextWeb, приобретенный Covad с небольшой надбавкой к вложенному в него капиталу, был одним из таких операторов, как и WiLine Networks. В результате, меньше ответственных и крупных операторов стали фактически использовать систему BANC. Без активного участия основателей система пришла в упадок.
2005 г. по настоящее время: адаптивные сетевые технологии
Операторы начали применять принципы самовосстанавливающихся сетей. Эфирные сети пошли по этому пути. Etheric Networks сосредоточилась на повышении производительности за счет разработки динамического обнаружения и устранения помех и сбоев, а также оптимизации программного обеспечения маршрутизации на основе качества, такого как MANET, и использования множественных путей для предоставления услуг клиентам. Этот подход обычно называют "ячеистой сетью" (mesh networking), который опирается на протоколы ad hoc, однако ячеистые и ad hoc протоколы пока не обеспечивают высокоскоростное, низколатентное, надежное подключение бизнес-класса для абонентов, поскольку маршруты иногда могут включать экспоненциально больше радиоканалов, чем в традиционной звездной топологии (AP → SU). Адаптивное управление сетью активно отслеживает качество и поведение локальной сети, используя автоматизацию для переконфигурации сети и ее трафика, чтобы избежать помех и других сбоев.
Мобильные технологии
К ним относятся глобальная система мобичных коммуникаций (GSM), множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и цифровая система беспроводной связи (DECT). Более ранние реализации включали такие технологии, как система расширенной мобильной связи (AMPS).
Развертывание
Рынок беспроводных локальных сетей в настоящее время демонстрирует чрезвычайно высокие темпы роста, предоставляя интернет-провайдерам немедленный доступ к потребительским рынкам без необходимости прокладки кабельной инфраструктуры в городах или работы через ILEC, перепродавая телефонные, кабельные или спутниковые сети, принадлежащие компаниям, которые предпочитают преимущественно прямые продажи. Эта тенденция возродила перспективы для местных и региональных интернет-провайдеров, поскольку те, кто готов развернуть сети фиксированной беспроводной связи, не зависят от крупных телекоммуникационных монополий. Вместо этого они подвержены нерегулируемому повторному использованию нелицензируемых частот, используемых для связи. Благодаря огромному количеству оборудования и программного обеспечения 802.11 "Wi-Fi" и отсутствию необходимости получения лицензий на спектр в диапазонах ISM и U-NII, отрасль значительно опережает регуляторов и органы по стандартизации.