Современные технологии ШБД : области применения сравнение возможностей

1. Современные технологии ШБД:области применениясравнение возможностей Разумец А.А. InfiNet Wireless

2. История • Начало 90-х – Выход Wi-Fi и ему подобных «на улицу» • Конец 90-х - Снижение стоимости беспроводного оборудования от тысяч до сотен и десятков долларов • 2000-… Увеличение масштаба строительства (read: инвестиций!)беспроводных сетей во всем мире • 2004-… - Годы ожидания «революции WiMAX»

3. Настоящее • До сих пор сосуществуют несколько классов оборудования, активно используемых в строительстве сетей: • Wi-Fi (доля снижается) • Proprietary (включая различные системы «многоточка» и т.н. «pre-WiMAX» - основная доля рынка) • 802.16d-based (не так уж много, если не считать «пилотные» проекты) • 802.16e (пока что мало, однако с нетерпением ожидается операторами и активно рекламируется производителями)

4. Реалии 2007 года • Wi-Fi более никого не устраивает- • Область применения – «последние 200 метров» офиса/кампуса • Нет никаких гарантий качества обслуживания • Нет контроля над абонентским терминалом • Wi-Fi cуществует,пока есть спрос – низкая цена и массовое применение • Новые расширения (безопасность+QoS+MIMO) никак не отразятся на миллионах уже проданных устройств – «совместимость превыше всего»

5. Реалии 2007 года • «pre-WiMAX» применяется не благодаря, а вопреки- • В разы более высокой цене (по сравнению с Wi-Fi) • Отсутствия какой бы то ни было совместимости • Неопределенности среди производителей чипсетов и готового оборудования • Появлению WiMAX оборудования для практически любых частотных диапазонов

6. Реалии 2007 и мифы 2004 • «WiMAX» быстро, в течение 2-3 лет заменит собой все старые технологии беспроводного, а также проводного (xDSL) доступа • Тотальная совместимость и глобальный роуминг • 70 мегабит на 30 километров, или 30 мегабит на 70 километров, или все сразу • Сравнимая производительность в NLOS • Новый набор услуг – IP-TV и мобильный VoIP • Услуга будет МАССОВОЙ, благодаря также цене абонентского устройства в $100 • Прим.: Samsung продает WiBro (WiMAX - 2.3GHz) USB адаптер за $80

7. Реалии 2007 • WiMAXне в состоянии заменить ВСЕ системы ШБД • Состояние WiMAX: • реальная пропускная способность около 10 Мбит/с (на сектор) с радиусом 3-10 км • в NLOS дальность в разы меньше, чем в LOS • абонентский комплект не дешевле $300-$600 • Услуга фиксированного ШБД остается нишевой

8. Набор услуг – бизнес-модель - стандарт • WiMAX есть средство персонального доступа к Интернет на основе стандарта IEEE 802.16 • Системы на основе 16d и 16е – принципиально разные системы, несмотря на наличие частичной обратной совместимости: • Разные диапазоны • Разные задачи • Разные радиотехнологии • Разные операторы • Разные пользователи • Разные объемы рынка

9. Набор услуг – бизнес-модель - стандарт • Системы 16е по сути и по рекомендациям МСЭ (ITU-R M.1457-6) есть признанное (как часть IMT-2000) средство пакетной передачи данных в сетях подвижной радиосвязи и ближе к технологиям HSD(U)PA или LTE, чем к 16d • Системы 16d остались ближе к «фирменным» системам фиксированного ШБД, чем к системам 16е, но так и не заменили ни их, ни xDSL

10. Набор услуг – бизнес-модель - стандарт • Массовый рынок с ARPU ~$5..$10 привычен традиционным телефонным и мобильным операторам • Совместимость критически важна для роуминга – вспомним DAMPS, NMT, даже варианты CDMA • Снижение цены возможно лишь при мировой унификации частотных диапазонов до 2-3 (как в случае с GSM) – многодиапазонное устройство 2.3/2.5/2.7/3.4/3.6/4.9/5.1/5.4GHz пока, к сожалению, не сможет быть дешевым

11. Набор услуг – бизнес-модель - стандарт • Системы 16d подразумевали «DSL replacement» - PPPoE доступ на скоростях в мегабиты в секунду для ЧАСТНЫХ ЛИЦв регионах с плотностью абонентов от высокой до средней • забыто важное отличие – скорость DSL канала доКАЖДОГО абонента концентратора составляет до 8Мбпс, в то время как та же цифра равна СУММАРНОЙ полосе пропускания сектора БС WiMAX • Что достается каждому из них при желаемой плотности в 50-100 абонентов на сектор? IPTV? Голос? Каналы Е1?

12. Следствия • Сети фиксированного ШБД остались в своей нише и не стали «беспроводным xDSL» • Ниша ФШБД: • Подключение к Интернет SMB, SOHO, домовых сетей и отдельных пользователей (системы с прямой асимметрией) • VoIP (симметричные системы) • Объединение по VPN удаленных офисов и объектов (симметричные системы) • Передача данных и видеоинформации специального характера: ГАИ, охрана, технологические пункты и т.п. (системы с обратной асимметрией) • Абонентское оборудование сетей ФШБД является инфраструктурным и по сути терминальным, а не абонентским • Терминальное оборудование ФШБД не будет заметно дешеветь, в силу принципиального отсутствия роста массового спроса на него

13. Что делать вендорам? • Бросить все силы на мобильный WiMAX? • Продолжать развитие preWiMAX линейки? • Специфика применения на различных рынках и регионах

14. Что делать оператору? • Ждать WiMAX? • Развивать мобильный доступ на базе 3G – WCDMA, HSDPA/HSUPA, LTЕ ? • Что делать с частотами 5ГГц – фиксированный WiMAX? • Существующие сети радиодоступа – что делать с ними?

15. Что делать оператору? • Понять, что WiMAX или preWiMAX не означают моментального (в течение 2-3 лет) возврата инвестиций • Найти «своего клиента» – кому мы будем предоставлять услуги и почему он захочет ими пользоваться • Проанализировать «hidden costs» – • Коэффициент использования частотного ресурса, которого всегда мало • Проверить реальный процент перекачивания стоимости терминального оборудования в стоимость базовой станции за счет механизма лицензирования, в расчете на «1000 абонентов на 1 базу на 1 город»

16. Opportunities for ISPs • Internet access market growth • Penetration is still low • Large areas are still underserved • New applications, corporate and personal, require more and more bandwidth • Standardization is slow, but “All over IP” reigns • Economy grows => demand grows • “Entry costs” became lower for ISPs

17. Restraining factors • Wireless Access needs spectrum, which is not uniformly allocated all over the world • WiMAX Forum (and vendors) have been focused on 3.5GHz band for fixed and 2.5GHz mobile WiMAX profiles • Very often 3.5GHz is densely occupied by incumbent carriers, VSAT links, etc. • Cost of 2.3-2.7GHz spectrum is too high – most mobile carriers already there • Performance is usually far less than in adverts • “Cost per new subscriber” restricts massive roll-out of “public” access services

18. ISP Challenges • Different markets = different strategies • “Broadband for everyone”: • Low “entry cost” for end-user • Quick, plug-n-play installation • Low monthly fees for low-speed (<1Mbps) • Dense coverage required as most of the users are willing to use indoor/window antenna or even portable device

19. WISP Challenges • “Broadband for business”: • High speed both in uplink and downlink • >2Mbps is typical, without oversubscription • Site-to-Site VPN is primary service, not just internet access • Low delay for voice and videoconferencing • Quality service for multiple users (QoS everywhere) • High reliability, link redundancy • Coverage can be sparse but range should be long enough – most of the users are fixed and can use rooftop antenna

20. WISP Challenges • Applications that require specific features: • Video Surveillance • 2Mbps per camera, mostly only upstream • Rapid deployment communication systems • Topology-independent network required • Public Safety & Corporate Security applications • All the above, plus extra network robustness and security

21. WiMAX, pre-WiMAX, 3G, MESHwhat’s the difference? • WiMAX – a global standard for interoperability between wireless access devices, based on IEEE 802.16d-2004 (fixed) and 802.16e-2005 (mobile) standard • Current status: • Frequency bands available: 2.3-2.5GHz, 3.4-3.6GHz, 5GHz (not certified yet) • Note: NO REAL INTEROPERABILITY yet

22. WiMAX technology highlights • OFDM256 (or higher), adaptive coding/modulation (BPSK to QAM64) • OFDMA and sub-channelization help to “pull up” uplink coverage (while usually offering less bandwidth per single CPE) • Flexible spectrum usage – channel sizes from 1.75 to 10MHz, with high tolerance to self-interference • Fast scheduling to optimize downlink • MIMO (and “smart antenna”) support in the standard (but not widely available yet) • Mutual BS-CPE authentication with X.509 public key • Real throughput (capacity): • Downstream: 5..25Mbps per BS sector • Upstream: 1..3Mbps (mobile), 2..10Mbps (fixed)

23. WiMAX technology restrictions • Typical (best case) RTT (station-to-server) is ~80ms, worst case delay is >100ms in a normal operating conditions • still better than in “traditional” GSM/CDMA mobile networks • Too big for VoIP within site-to-site VPN even if both users are in the same network • Fractional E1 (or other TDM) services over WiMAX will require extra dejitter buffer/echo cancellation circuits (typ. jitter is >20ms)

24. WiMAX technology restrictions • Coverage radius is much less than expected: • 1..2 km - indoor/NLOS subscribers at 2.5GHz band –typical mobile case • 7..20 km – fixed, external high-gain antenna CPE in LOS conditions • Subscriber density issues – high-density coverage is required for mobile/indoor users, high capacity is needed for fixed/business users

25. Proprietary Wireless Access technologies • Wide choice of spectrum - • 900MHz, 2.3, 2.4, 2.5-2.7, 3.5, 4.9, 5.1-6.4GHz • 5/10/20MHz typical channel sizes • OFDM64 modulation, often auto BPSK to QAM64 • Some pre-WiMAX systems support QoS in wireless • BS sector capacity is sometimes MORE than WiMAX – 15..30Mbps LOS, 2..7Mbps NLOS, depending on freq band • Coverage area is less, but still can be compared to fixed WiMAX case • Mobility is supported in MESH systems, while traditional MESH performance is much less than mobile WiMAX could offer • No interoperability between different vendors • Lower BS price

26. The Choice • Fixed and mobile WiMAX are DIFFERENT in technologies used, BS coverage and capacity and, therefore, in rollout costs • WiMAX idea is “Personal Broadband” – hundreds of home-users per BS • Some myths are still exist – that (pre-WiMAX) system could be used for IP-TV broadcast or even large-scale Video-on-Demand delivery • ISP should consider offering services to businesses and home-users as TWO different tasks, as the whole network infrastructure shall be different

27. InfiNet Wireless Strategy • Single platform approach – SkyMAN NG • Pre-WiMAX multipoint • Fixed WiMAX • Mobile/nomadic MESH • Backhaul • QoS support • Topology-independent network • Modular, All-IP based design • Rich networking feature set

28. InfiMAX High-speed fixed access system(802.16d-2004-compliant) • 5GHz freq band is supported – enables smooth transition to WiMAX for existing license holders without replacing the whole 5GHz passive equipment and applying for a new 2.5/3.5GHz license • Channel sizes of 5 and 7MHz allow better frequency re-use while offering high capacity (real throughput of 12-15Mbps per sector) • High output power (+43dBm typical EIRP) • Ideal quality of Voice transmission over WiMAX – using proprietary extensions to overcome 80ms delay issues • Built-in Router, VLAN Switch, VoIP and E1 gateways • Modular design – no costly “BS Controllers”

29. InfiMAN Topology-free fixed access system • Channel sizes of 5/10/20Mhz across 900MHz, 2.3, 2.4, 2.5-2.7, 3.5, 4.9, 5.1-6.4GHz bands • Typical sector capacity of >20Mbps (up to 34Mbps) • High output power (+43dBm typical EIRP) • 7 to 35km typical coverage radius • Transparent QoS support at Layer2-Layer3-Layer4 throughout SkyMAN network, including InfiMAX and 3-rd party QoS tags • VoIP-aware. Can automatically recognize and serve as top-priority most of interactive and delay-critical applications • Each unit, even indoor CPE, has built-in Router and VLAN Switch, VoIP and E1 gateways are offered as options • Dual- and single-radio modular design for BS and repeater units

30. InfiLINK high-capacity aggregated backhaul • Channel sizes of 5/10/20Mhz across 900MHz, 2.3, 2.4, 2.5-2.7, 3.5, 4.9, 5.1-6.4GHz bands • Aggregated link throughput of 60Mbps • High output power (+27dBm mean output) • Up to 70km range • Transparent QoS support at Layer2-Layer3-Layer4 throughout SkyMAN network, including InfiMAX and 3-rd party QoS tags • 10/100Ethernet, 2xE1/Ethernet and 4xE1/Ethernet interface options • Low delay and jitter (<8ms) • Dual- and single-radio modular design for BS and repeater units

31. InfiSAFE Mobile and Nomadic MESH • Topology-independent, self-organizing MESH network • Available in 900MHz, 2.3, 2.4, 2.5-2.7, 3.5, 4.9, 5.1-6.4GHz versions • Channel-size is automatically selected – 5/10/20MHz • Special applications including fixed and mobile video surveillance, VoIP and video conferencing • Seamless mobility and multi-frequency roaming • Transparent QoS support at Layer2-Layer3-Layer4 throughout SkyMAN network, including InfiMAX and 3-rd party QoS tags • Single-, dual- and quad-radio modular design for BS and repeater units eliminates extra delays and bandwidth losses at each MESH node

32. SkyMAN NG: factors to consider • Spectrum availability at licensed/unlicensed bands • Subscriber density and coverage area size • Demand for bandwidth demand • Backbone capacity • Mobility • Services to be offered =Overall Solution Cost

33. SkyMAN NG • Case 1: City-wide ISP network for home and SoHo users • Expected density: >100 users per BS • Services offered: Internet access (oversubscribed), VoIP, low-speed VPN – all below 1Mbps • Solution: • Access network – InfiMAX or InfiMAN, depending on overall estimated BS/CPE qty;Typical mix of indoor/outdoor subscriber units: 1:10 • Backhaul – InfiLINK redundant links with integrated antennas • Case 2: ISP network for VPN and high-speed internet access, provisioning for small ISPs • Expected subscriber density: sparse, long distance to BS • Expected capacity: 2..4Mbps per user (per building) • Additional Services: Corporate VoIP within the network, high-speed symmetrical VPN – all above 2Mbps • Solution: Access network – InfiMAN, with repeaters.CPE unit – outdoor, with integrated antenna • Backhaul – InfiLINK redundant and aggregated links, fiber/metro Ethernet where possible, SDH if link capacity is still not enough

34. SkyMAN NG • Case 3: VPN connectivity in underserved area • Expected density: <10 customer sites in total • Distances: 10 to 50km • Services offered: Share central cite VSAT Internet uplink, corporate VoIP, high-speed VPN, video surveillance from remote sites (VoD from remote DVRs) • Solution: • InfiMAN and InfiLINK-based corporate wireless network, depending on topology, LOS conditions and overall capacity required • CPE unit: high-power device with external high-gain antenna • Case 4: Rapid deployment security and video surveillance for a closed area (large construction site, oil field, etc.) • Expected mobile unit density: medium-sparse • Coverage area: small (<10 km) • Expected capacity: 2..4Mbps per mobile unit, 2Mbps per fixed hi-res PTZ video camera • Additional Services: VoIP between cars, 3rd-party devices support (in-car laptop/phone, WiFi tracking sensors) • Solution: MESH network – InfiSAFE, with fixed and mobile repeaters • Mobile unit: dual-radio InfiSAFE device to ensure quick relaying and seamless hand-off • No dedicated backhaul – MESH network should be planned with some extra capacity

35. Conclusion • WiMAX or other wireless technologies do require careful RF, capacity and cost structure planning • Spectrum costs and applicability should be considered – for example, 5GHz WiMAX is not intended to be “mobile”

36. Вопросы? Спасибо за внимание! www.infinet.ru www.infinetwireless.com