Szerokopasmowość w wykonaniu bezprzewodowym można podzielić na rozwiązania przeznaczone do zastosowań domowych i biurowych oraz sprzęt operatorski. Te pierwsze pozwalają na szybką komunikację w ramach środowiska domowego lub firmowego. Technologie wysuwające się na prowadzenie w tej kategorii to UWB i 802.11n. Sprzęt przeznaczony dla operatorów cechuje się większym zróżnicowaniem. Podział dokonuje się tu na technologie przeznaczone dla sieci szkieletowych oraz systemy dostępowe.

Szerokopasmowość dla domu i firmy

Standaryzacja 802.11n staje się już faktem i podobnie jak UWB, urządzenia pracujące w tej technologii utworzą rynek szerokopasmowy dla sieciowych rozwiązań domowych. Niektórzy obserwatorzy twierdzą, że znaczny wzrost sprzedaży rozwiązań Wi-Fi doprowadzi do zaawansowania technicznego tej technologii zbliżonego do WiMAX. Draft 2.0 specyfikacji 802.11n został zatwierdzony przez grupę roboczą 802.11, przybliżając popularną technologię bezprzewodową do kolejnego etapu standaryzacji.

Przy aprobacie grupy roboczej 802.11n, organizacja Wi-Fi Alliance z pewnością rozpocznie certyfikację sprzętu zgodnego ze specyfikacją Draft 2.0. Będzie to bardzo ważny krok, ponieważ sprzęt kompatybilny z oficjalnym Draft 2.0 będzie także współdział z końcową wersją standardu 802.11n. Pod koniec roku 2007 powinien ukazać się Draft 3.0. Publikacja ostatecznej wersji specyfikacji 802.11n jest planowana na kwiecień 2009 r. Dostawcy już prezentują sprzęt zgodny z drugą specyfikacją, a udział w projektach referencyjnych układów mają czołowi producenci układów. Wszystko wskazuje na to, że docelowy standard 802.11n może na długie lata zdominować domową szerokopasmowość. Czy istnieją perspektywy rozprzestrzenienia się standardu w sieciach korporacyjnych? Zapotrzebowanie na przepustowość wymusi uaktualnienia wykorzystywanych kontrolerów i wymianę urządzeń 802.11a/b/g. Nie należy spodziewać się tak radykalnych zmian już teraz, lecz dopiero z pojawieniem się ostatecznej wersji standardu.

Technologia UWB (ultra wideband) ma jeszcze bardziej krętą drogę w procesie standaryzacji. UWB wykorzystuje układ radiowy o niskiej mocy, używając wielozakresowej modulacji OFDM do transmisji danych pomiędzy urządzeniami. Oczekiwana realna szybkość transmisji danych kształtuje się na poziomie 480 Mb/s. Technologia operuje w zakresie częstotliwości 3,1-10,6 GHz z bardzo niską mocą, co predefiniuje ją do transmisji danych na krótkie dystanse. Podbudowę UWB stanowi standard IEEE 802.15.3, stworzony do zapewnienia jakości usług (QoS) w sieciach WPAN. Jest on idealnie dopasowany do multimedialnych sieci bezprzewodowych.

Standard 802.15.3a definiuje alternatywną warstwę fizyczną dla technologii UWB, która pozwala przekroczyć prędkość 110 Mb/s na dystansie 10 m i ponad 480 Mb/s na odległości poniżej 2 m. UWB uzupełnia aktualne wdrożenia sieci bezprzewodowych w środowisku WLAN. Ze względu na ograniczenia zasięgu połączeń UWB sprawdzi się głównie w multimedialnych środowiskach domowych. Technologia pozwala zbudować strukturę o wysokiej przepustowości w połączeniach domowej elektroniki czy urządzeń mobilnych. UWB pozwoli obniżyć koszty połączeń pomiędzy urządzeniami elektronicznymi w domowym środowisku rozrywki. Wiele komponentów jest obecnie w fazie testów i demonstracji, ale powoli pojawiają się na rynku końcowe produkty.

Operatorzy i bezprzewodowość

Przyszłość zdecydowanie należy do szerokopasmowych rozwiązań mobilnych, ale od wielu lat obserwujemy stabilizację na rynku szerokopasmowych radiolinii wysokich częstotliwości. Stanowią one niezastąpione elementy sieci szkieletowych usługodawców bezprzewodowych. Rynek radiolinii mikrofalowych nie zmienił się radykalnie w ostatnim okresie. Sprawność i efektywność kosztowa technologii mikrofalowych umożliwia odegranie czołowej roli w połączeniach mobilnych stacji bazowych. Obecnie ponad 60% wszystkich stacji bazowych jest łączona przez urządzenia mikrofalowe. Zwiększenie udziału głosu i danych w sieciach mobilnych operatorów będzie wymagało większej elastyczności i kontroli transmisji. Połączenia punkt-punkt, bazujące na PDH, będą z pewnością uzupełniane rozwiązaniami punkt-wielopunkt, opierającymi się na sprzęcie ATM i SDH w celu stworzenia ujednoliconego, zintegrowanego rozwiązania transmisyjnego.

Statyczne systemy bezprzewodowe pracujące na częstotliwości poniżej 40 GHz są powszechnie używane w dystrybucji danych. Można do nich zaliczyć technologie MMDS i LMDS. Ograniczenia tych technologii to jednak dość niska przepustowość. Mimo wielu zabiegów nie ma możliwości - przy zachowaniu racjonalnych kosztów - osiągnięcia przepustowości na poziomie 1 Gb/s. Dobrą opcją dla szkieletu bezprzewodowego są urządzenia pracujące w pobliżu częstotliwości 60 i 80 GHz (E-band). ETSI przygotowało już specyfikację wykorzystania tych pasm. Stworzone do wzajemnego koegzystowania pasma 71-76 GHz oraz 81-86 GHz umożliwią transmisję danych z szybkością gigabit na sekundę, nawet przy najprostszych schematach modulacji. Z bardziej wydajną modulacją można będzie osiągnąć 10 Gb/s (OC-192, STM-64, 10 Gb/s). Charakterystyka propagacji na częstotliwości 80 GHz pozwoli na dystans transmisji ok. 5 km. Na rynku można już znaleźć pionierskie radiolinie pracujące w zakresie E-band.

Przemysł już wybrał dominującą dostępową technologię bezprzewodową - standard WiMAX. Rynek sprzętu WiMAX zgodnie z prognozami ma wzrosnąć do 2 mld USD w 2009 r. Szacuje się, że liczba sprzedanych terminali BWA (Broadband Wireless Access) w 2010 r. potroi się w stosunku do 2007 r. Dzisiejszy WiMAX to głównie statyczne szerokopasmowe systemy bezprzewodowe. Operatorzy wdrażają statyczne systemy WiMAX, ale ceny urządzeń klienckich są nadal wysokie. W tle następuje mozolny rozwój i wdrożenia urządzeń opartych na standardzie mobilnym 802.16e. O ile dostępne są stacje bazowe pracujące w tym standardzie, o tyle zdobycie mobilnych urządzeń klienckich jest już prawdziwym wyzwaniem.

Mobilny WiMAX powinien czuć zagrożenie z powodu szybkiego rozwoju standardu 802.20. Dokumenty specyfikujące MobileFi (802.20) będą definiowały mobilny, szerokopasmowy i bezprzewodowy interfejs. Oba standardy będą dość podobne. Specyfikacja 802.16e bazuje na istniejącym standardzie (802.16a), natomiast 802.20 jest tworzony od podstaw. Oznacza to tylko tyle, że produkty 802.16e uderzą w rynek szybciej niż sprzęt 802.20. Idąc dalej - problemy z szybkim rozwojem 802.20 mogą przysporzyć mu nowego konkurenta - standard 802.22. Standard 802.22 (WRAN) definiuje usługę, która będzie dostępna na terenie do 100 km od stacji bazowej. Prace nad standardem rozpoczęły się w listopadzie 2004 r. Najważniejszą cechą nowej specyfikacji jest wykorzystanie pasma koegzystującego z sygnałem telewizyjnym. W styczniu 2008 r. gotowy standard powinien trafić do przemysłu. Mimo wszystko WiMAX będzie najczęściej wybieranym systemem do zastosowań BWA, ale nie należy zapominać o znacznym wzroście rynku 3G i 4G.

Operatorzy sieci komórkowych masowo wdrażają sieci 3G, udoskonalając jednocześnie istniejące sieci 2G/2.5G. Zaletą tych ostatnich jest zwiększony potencjał oferowanych usług przy redukcji kosztów budowy infrastruktury. Usługi transmisji danych w sieciach 2.5G mogą obecnie okazać się znacznie bardziej satysfakcjonujące, niż te oferowane w sieciach 3G. Rozwój sieci 2G/2.5G może zostać zahamowany przez aktualną tendencję na rynku. Trendy w przemyśle określane do tej pory terminem "Triple Play = dane, głos, obraz" migrują w kierunku "Quad Play = Triple Play + bezprzewodowość". Te nowe usługi mogą okazać się na tyle atrakcyjne dla użytkowników, że naturalnym procesem może być przejście z 2G/2.5G do 3G.

Nowe usługi wymagają znacznie więcej przepustowości niż transmisja głosu i zupełnie innego spojrzenia na konwergencję sieci. Proces ten będzie zależny od możliwości osiągnięcia sensownego stosunku ceny do możliwości sprzętu 3G. Konwergentna sieć umożliwi realizację stacji bazowej wspierającej wiele standardów i usług. Przykładowo, można założyć wsparcie dla typowych standardów radiowych GSM/GRPS/EDGE/W-CDMA oraz potencjalnie nowych standardów jak 1xEV-DO, WiMAX. Używając przedstawionej funkcjonalności, stacja bazowa może ewoluować, stając się hybrydą oferującą zaskakującą elastyczność. Z tego miejsca już tylko krok dzieli nas od technologii 4G. Operatorzy komórkowi zainwestowali już w sprzęt 3G i zdecydują się raczej na aktualizację wykorzystywanych systemów do 4G, niż całkowitą wymianę sprzętu.

Technologia 4G posiada wiele równoważnych definicji. W najprostszym tłumaczeniu 4G jest następną generacją bezprzewodowych sieci, która całkowicie wyeliminuje systemy 3G w przyszłości. Dlaczego warto pomyśleć o 4G? Wydajność 3G może być niewystarczająca do sprostania potrzebom wymagających aplikacji, takich jak multimedia, strumienie wideo, telekonferencje wideo. Istnieje wiele standardów 3G różniących się metodami przełączania (roamingu) i współpracą między sieciami. Przemysł potrzebuje globalnego standardu hybrydowej sieci, która wykorzysta zarówno Wi-Fi, WiMAX, jak i sieci komórkowe. Pojawiają się również nowe, a co za tym idzie bardziej efektywne modulacje, niemożliwe do zrealizowania w infrastrukturze 3G. Do konkretnych ruchów ze strony producentów dojdzie, gdy zostanie skoordynowana działalność regulatorów podziału częstotliwości na świecie. Ponadto 4G musi pozwolić przenieść się bezproblemowo z aktualnie wykorzystywanego sprzętu 3G. Droga do 4G wydaje się ukierunkowana na integrację i kompatybilność technologii aktualnie wykorzystywanych.

Zawsze idealnie połączony

Konwergencja komunikacji będzie stopniowo prowadziła do integracji bezprzewodowych platform i technologii. Użytkownik w mobilnym świecie otrzyma możliwość połączenia się zawsze i wszędzie przez możliwie najlepszą technologię radiową. Nieważne czy będzie to połączenie UWB, Wi-Fi, 3G, czy WiMAX, uzyskujemy łączność o wysokim poziomie bezpieczeństwa. Można przewidzieć następujący scenariusz wdrożenia tej koncepcji:

a) Każdy typ sieci bezprzewodowej będzie wdrożony na danym terenie.

b) Punkty dostępowe Wi-Fi będą świadczyły usługi w miejscach publicznych, przedsiębiorstwach i domach.

c) Domy i przedsiębiorstwa otrzymają technologię UWB dla szybkiej dystrybucji wysokiej jakości danych.

d) Pierwsza generacja technologii WiMAX zostanie wdrożona w celu dostarczenia łączności na dalekich zasięgach. Statyczny WiMAX zasila punkty dostępowe Wi-Fi oraz komórkowe i operatorskie sieci szkieletowe.

e) Na rynek wkracza standard 802.16e, masowo wdrażany na gęsto zaludnionych terenach w celu dostarczenia szerokopasmowej transmisji danych do mobilnych komputerów.

f) Innowacje w technologiach 3G stworzą system transmisji danych do mobilnych zestawów telefonicznych oraz użytkowników PDA.

Przedstawiony scenariusz przewiduje, że użytkownik podróżując będzie automatycznie przełączany z jednej technologii bezprzewodowej do drugiej, co zapewni tym samym najtańsze i najlepsze medium transmisyjne w danym momencie. Powyższa idea będzie wymagała integracji wielu systemów transmisji w pojedynczej mobilnej platformie. Działania czołowych producentów WiMAX, którzy integrują w stacjach klienckich punkty dostępowe Wi-Fi, potwierdzają tylko tę tezę. Z pewnością duży udział w tych projektach będą miały sieci kratowe.

Co wybrać?

Istnieją trzy główne technologie umożliwiające realizacje szerokopasmowego i bezprzewodowego dostępu do klienta: Wi-Fi, WiMAX oraz sieci komórkowe 3G. Wi-Fi nadal będzie dominowało w środowiskach lokalnych sieci domowych i firmowych. Rozwój standardów i nowoczesne wdrożenia zaawansowanych aplikacji w sieciach korporacyjnych pozwolą na stabilną pozycję rynkową tej technologii. Uzupełnieniem z pewnością okaże się standard UWB, który zdominuje zastosowania domowe. Technologie komórkowe oraz 3G będą nadal numerem jeden w transmisji głosu. Operatorzy skupią się raczej na rozbudowie aktualnie wykorzystywanych stacji bazowych do 3G, niż inwestowaniu w WiMAX. WiMAX potrzebuje szybkiej integracji z urządzeniami klienckimi elektroniki konsumpcyjnej. W przeciwnym razie może mieć poważne kłopoty z dynamicznym rozwojem na i tak już trudnym rynku.

Bezprzewodowe technologie szerokopasmowe niewątpliwie zmieniają sposób komunikowania się ludzi. Ponad ideą unifikacji istnieją jednak zjawiska, które komplikują integrację różnych standardów - Wi-Fi, WiMAX oraz 3G. Warto postawić pytanie: Czy omawiane technologie będą współzawodniczyły, czy uzupełniały się wzajemnie? Podczas gdy Wi-Fi jest idealnym rozwiązaniem dla szeroko dostępnej łączności bezprzewodowej, WiMAX i 3G okazują się niezbędne do zapewnienia mobilności i odpowiedniego zasięgu. Pomiędzy WiMAX i 3G/4G nie powinna wyzwolić się rywalizacja - WiMAX będzie wspierał platformy komputerowe, a 3G/4G idealnie sprawdzi się w usługach dla mobilnych urządzeń, takich jak PDA czy telefony komórkowe. UWB oferuje bardzo mały zasięg łączności, perfekcyjnie nadając się do środowiska domowej rozrywki lub bezprzewodowego USB.

***

We wrześniu br. do regularnego wydania miesięcznika "NetWorld" zostanie dołączony numer specjalny "Mobilne przedsiębiorstwo". W opracowaniu znajdą się artykuły obejmujące takie zagadnienia, jak: szerokopasmowy mobilny dostęp do sieci, bezpieczeństwo połączeń komórkowych, "przenośne biuro", test zaawansowanych telefonów dla biznesu, konwergencja usług i sieci (UMA/UM/UC/FMC).