Итак, третье поколение систем радиодоступа дало начало активному использованию компьютерных технологий передачи информации и конвергенции (смыкания) их с традиционными способами передачи.

Особым продуктом, имеющим компромиссную реализацию с точки зрения протоколов обмена, стали системы с диапазоном 3,4...4,2 ГГц и до сегодняшнего дня занимающие специфический участок рынка систем радиодоступа.

Также системы были направлены на предоставление услуг передачи данных и речи с присоединением к телефонным сетям общего пользования - ТфОП и сетям передачи данных общего пользования - СПД ОП. Несмотря на внешнюю организацию, подчиняющуюся технологиям IP и Ethernet, радиоинтерфейс организован эффективно и является синхронным. Отсутствие стандартизации систем с диапазоном 3,4...4,2 ГГц в мировом масштабе привело к огромному разнообразию в реализации радиоинтерфейсов различных производителей. Здесь, как на опытном полигоне, отрабатываются способы разделения каналов (доступа к общему каналу), частотное разделение (FDMA), временное разделение (TDMA), кодовое разделение (CDMA) и их комбинации. При разделении дуплексных каналов используется частотное (FDD) и временное (TDD) уплотнение каналов.

На базе систем с диапазоном 3,4...4,2ГГц оказалось удобным строить городские сети (MAN) с полным спектром предоставляемых услуг. Это быстро привело к расширению диапазона частот для реализации уже апробированных технологий.

Первоначально такое расширение диапазонов происходило за счет переноса спектра с помощью конверторов.

Так, в частности, боролись с нехваткой частотного ресурса в ширине диапазона 2,4 ГГц, используя конверторы переноса спектра в диапазон 5,7 ГГц.

Решения диапазона 3,4 ГГц быстро нашли применения в полосах частот 10,5 и 26 ГГц.

С идейной точки зрения третье поколение систем радиодоступа дало еще одно важное направление развития технологий - создание высокоскоростных сетей распределения синхронных потоков, кратных Tl, Е1 и другим стандартным каналам, а также систем распределения телевизионных программ (MMDS и LMDS) в диапазонах частот до 26 ГГц включительно.

Появление систем радиодоступа с поддержкой интерфейсов G.703 (Е1) было обусловлено стремительным ростом потребностей по присоединению к ТфОП различных систем связи, прежде всего сотовых систем и различного рода учрежденческая производственная АТС (УПАТС) и ограниченностью возможностей организации цифровых соединительных линий традиционными способами.

В это время появилось оборудование фирм Alcatel, Siemens, Alvarion, Ericsson, SR Telecom и др., позволяющее решать перечисленные задачи.

Системы четвертого поколения. С их помощью предполагается предоставлять широкополосные услуги передачи данных, подключения к сети Интернет, телефонии, передачи видео- и телеизображений в реальном масштабе времени, мультимедийной информации в различных организационных вариантах. Прежде всего, предполагается сначала объединить локальные зоны, а затем и целые города в единую большую «локальную» сеть, в которой будет удобно работать любому пользователю. В частности, развиваются концепции локальных зон свободного доступа к услугам связи WiFi или HotSpot и зон свободного доступа в масштабах города вне офиса WiMax. Пользователь сможет получать те же услуги связи как в любой точке города, так и своей локальной сети.

Такие возможности связывают, прежде всего, со стандартами 802.11а, 802.11 g, 802.16, 802.16а. Дальнейшее развитие стандартов групп 802.11 и 802.16 предполагает предоставление услуг связи в движении в диапазонах частот до 6 ГГц со скоростями до 150 км/ч. Этот сценарий выходит за рамки фиксированного беспроводного доступа к услугам связи и смыкается с возможностями систем сотовой связи третьего и последующих поколений.

Уже в системах радиодоступа третьего поколения ощущалась необходимость совершенствования радиоинтерфейсов, повышения их производительности и спектральной эффективности. Многие чаяния специалистов-разработчиков в полной мере воплотились в системах беспроводного доступа четвертого поколения. Спектральная эффективность повысилась с 0,75 до 3 бит/с/Гц и более.

Это произошло за счет применения спектрально-эффективных методов модуляции и кодирования. Доступными в таких системах стали скорости до 100 Мбит/с на одну несущую. Произошла четкая классификация - структуризация систем радиодоступа. Ясно, какие системы применяют для решения задач построения «последней мили», а какие для решения задачи доступа к абоненту.

Скорость в канале связи 54 Мбит/с для стандарта 802.11а и реальная до 30 Мбит/с в сочетании с ортогональной частотной модуляцией сделали удобной работу абонентов в любой точке локальной или городской сети. Происходит это из-за повышенной устойчивости сигнала с OFDM-модуляцией к замираниям и, следовательно, к возможности работы с сигналом без прямой видимости (NLOS) базовой станции (БС) или точки доступа (АР).

В системах четвертого поколения в качестве технологий доступа к ресурсу общего канала используются все возможные виды разделения каналов: частотное разделение (FDMA) и его улучшенная модификация - ортогональное частотное разделение (OFDMA), временное разделение (TDMA), пространственное разделение (SDMA), кодовое разделение кана-лов (CDMA).

Пространственное разделение служит как для передачи большего количества полезных сигналов (увеличения количества активных абонентов), так и для повышения пропускной способности соединения «абонентское устройство (АС) - базовая станция (БС)». Известные алгоритмы, предложенные и реализованные исследовательскими группами, например, BLAST, METRA реализуют технологию MIMO обработки сигналов с многими выходами (передатчиками) и многими входами (приемниками). Технология использует методы пространственно-временной адаптивной обработки сигналов, в том числе пространственно-временного кодирования и позволяет увеличить количество активных абонентов в одной полосе частот в несколько раз по сравнению с методами CDMA, TDMA и FDMA либо в настоящее время увеличить скорость передачи информации от абонента в 2...4 раза.

Предусматривается и реализована возможность подавления и устранения помех от источников уже функционирующих в диапазоне частот системы радиодоступа, планируемой к применению в том же регионе. Такое свойство позволяет надеяться на решение проблемы ЭМС для систем с первичным и вторичным назначением частот, обеспечивая возможность непричинения помех и невосприимчивости к помехам. В частности, всегда возможно такое задание приоритетов в системе адаптивной обработки сигналов, что реализуемым станет динамическое распределение номиналов частот при выполнении условий и ограничений, предусмотренных разрешением на эксплуатацию сети.

Получили развитие системы внутриофисного и домашнего применения. Они заметно дифференцировались в зависимости от потребностей и решаемых задач. Как правило, события развивались по следующему сценарию. Попытка применения уже существующей тех-нологии показывает ее неэффективность в решении новой задачи. Для последней разрабатывается новая технология, удовлетворяющая критерии скорости передачи, дальности, энергопотребления, стоимости, диапазона частот и т.д.

В четвертом поколении появился стандарт 802.15.4, который способен решать многочисленные проблемы внутри дома и офиса.

Развивалось и конструктивное исполнение оборудования радиодоступа. Уже ушли в прошлое абонентские станции с множеством управляющих кнопок и индикаторов. Современные абонентские станции требуют, как правило, минимума знаний и умений для установки, которая выполняется в режиме «Plug & Р1ау». Установкой абонентского оборудования первых трех поколений должны заниматься специалисты. Однако к оборудованию четвертого поколения это ограничение не относится, так как абонентские станции способны практически без потери эффективности работать на отраженном сигнале и имеют встроенные средства адаптации к внешним условиям. Современные образцы оборудования систем радиодоступа включают в состав коммутационное, маршрутизирующее оборудование, средства управления, программное обеспечение мониторинга, управления, тарификации и ряд других важнейших функций сети связи.

Четвертое поколение

В оборудовании четвертого поколения заметной и преобладающей становится тенденция к глобальному процессу стандартизации. Во всех странах выделен один диапазон частот, стандартизованы стыки, параметры радиоинтерфейса и другие характеристики. Такое оборудование, в частности абонентское, может выпускаться любым производителем и функционировать в любой стандартизованной сети.

Процесс глобализации приводит к удешевлению производства оборудования и, соответственно, увеличению объемов продаж как оборудования, так и услуг. Так, современные PCMCI-карты для ноутбуков и карты для компьютеров поддерживают стандарты 802.11а, 802.1 lb, 802.1 lg с учетом модификаций специфичных для Японии, США и Европы. Компании и страны, решившие пойти «своим» путем, очевидно, проиграют в борьбе за потребителя. Пример дает ситуация с носимыми и карманными компьютерами и электронными записными книжками, в составе которых такие карты установлены изначально изготовителями.

Развитие интерфейсов (стыков) с сетью общего пользования (СОП) прошло от аналоговых абонентских линий до интерфейсов El, V5.1, V5.2 для телефонных сетей. Для сетей передачи данных ситуация оказалась более стабильной. Стыки с сетью передачи данных общего пользования (СПД ОП) использовались, используются и планируются к использованию стандарта Ethernet. Изменяются среда и скорость передачи.

Пользовательский интерфейс также подвергся изменениям. Применять оборудование радиодоступа сейчас означает: установить абонентское оборудование, подключить к компьютеру, инсталлировать программу-драйвер, взаимодействующую на уровне Ethernet с компьютером или другим оборудованием. Программа-интерфейс пользователя интегрирована в общий пользовательский интерфейс, например, операционной системы Windows 2000, Windows ХР, Windows NT, Makintosh и др.

Общей характеристикой четвертого поколения является адаптивность почти всех элементов сети и интерфейсов, а также нацеленность на удовлетворение индивидуальных нужд абонента.

Дальнейшее развитие оборудования четвертого поколения планируется в направлении адаптивности на всех уровнях модели OSI, глобализации, индивидуализации и пр. Скорости, которые требуется обеспечить на одного абонента составляют до 100 Мбит/с. Оборудование, с помощью которого планируется решить указанные проблемы, относится к пятому поколению систем радиосвязи.

В частности, на него возлагается полное решение проблем организации индивидуального информационного пространства для человека в его доме, офисе, на улице.

В доме и офисе предполагается, что большинство задач позволит решить нарождающаяся сверхширокополосная технология радиосвязи (СШП, или UWB). В 2002 г. начат процесс стандартизации в группе 802.15.3, результатом работы которой явился стандарт 802.15.3а (оборудование корпорации Intel) с использованием сверхширокополосного сигнала, собранного из отдельных независимых частотных каналов. В настоящее время близок к завершению стандарт по традиционной сверхширокополосной (СШП) технологии, использующей субнаносекундные импульсы для передачи сообщений.