В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Широкое распространение беспроводных Wi-Fi-сетей с возможностью выхода в Интернет и IP-телефонии приводит к мысли о том, что они смогут обеспечить голосовую связь, по аналогии с существующими сотовыми сетями. Действительно, при использовании технологии VoIP на клиентском устройстве (смартфоне, планшете, ноутбуке и т.д.) с модулем Wi-Fi вполне возможно совершать звонки как на другие устройства, подключенные к сети Интернет, так и на сотовые или стационарные телефоны, используя VoIP-шлюзы. Отметим при этом, что Wi-Fi-технология специально разрабатывалась для передачи данных, в отличие от сотовой связи, приоритетом которой является передача голоса. Это дает гибкость в применении различных программных приложений на клиентском устройстве для передачи речи, каждое из которых может использовать свой протокол поверх протокола IP.
Таким образом, сформулируем требования к Wi-Fi-сети при ее использовании для передачи голосового трафика как аналога сотовой сети:
Рассмотрим каждое требование более подробно и сравним их с текущими возможностями открытых и корпоративных Wi-Fi-сетей.
Согласно первому требованию наличие точки доступа Wi-Fi без выхода в сеть Интернет говорит о невозможности ее использования для голосовой связи. Поэтому передача голоса будет возможна только в тех местах, где присутствует глобальная сеть, а ее сервисы (VoIP в данном случае) доступны через Wi-Fi-точку. Очевидно, что пользовательское оборудование также должно иметь доступ к Wi-Fi-точке, т.е. либо пройти на ней авторизацию по паролю, либо доступ к точке должен быть публичным.
Зона покрытия, о которой говорится во втором требовании, обеспечивается количеством и плотностью установки точек Wi-Fi. Радиус действия Wi-Fi-точки зависит от многих условий, но может быть рассчитан [1]. Так, для скорости 6 Мбит/с дальность работы беспроводного оборудования в теории составит 580 м, что меньше радиуса действия базовой станции сотовой связи, где дальность приема сигнала составляет несколько километров [2]. С другой стороны, Wi-Fi-сети просты в развертывании и легко масштабируются, а Wi-Fi-точка доступа представляет собой небольшую пластиковую коробку со встроенной или подключаемой внешней антенной. Они отличаются дешевизной и простотой установки, поэтому часто используются для предоставления публичного доступа в Интернет в различных организациях, парках или кафе. Несмотря на малый радиус действия, зона покрытия может быть обеспечена за счет высокой плотности установки точек доступа. Низкая же мощность приемопередатчика Wi-Fi обусловлена возможными проблемами электромагнитной совместимости с другими устройствами, использующими аналогичный спектр частот. Но плюсом такого подхода является малая мощность передатчика клиентского устройства, что в лучшую сторону, по мнению автора, должно сказываться на здоровье пользователя. Таким образом, в городе с высокой плотностью населения, по мнению автора, достижение необходимого для качественного приема сигнала покрытия возможно за счет подключения больше-го количества точек доступа Wi-Fi к уже созданной инфраструктуре сети Интернет. Проблемы с зоной покрытия возникнут в отдаленных от города районах. Если базовые станции сотовой связи за счет своей мощности могут охватывать близлежащие территории от окраин города, то в случае Wi-Fi-сетей их мощности для этого уже недостаточно.
Согласно стандартам Wi-Fi, в открытых сетях не предусмотрено шифрование данных. Поэтому для выполнения третьего требования каждая Wi-Fi-точка доступа должна поддерживать протокол шифрования не ниже WPA или WPA2. Отсюда следует, что для обеспечения защищенного соединения по аналогии с сотовой сетью пользовательское оборудование должно проходить авторизацию на специализированных серверах. Таким образом, Wi-Fi-сеть должна быть централизованной, т.е. с элементами управления, объединяющими все точки доступа. К таким сетям относятся корпоративные или ведомственные сети. Отдельно же работающие точки доступа являются либо открытыми, либо использующими локальные методы авторизации.
Стандарт 802.11n предполагает пропускную способность Wi-Fi-канала в теории до 600 Мбит/с [3]. C учетом служебной информации, передаваемой по каналу связи, этой способности достаточно для работы VoIP, где минимальная ширина канала составляет 20,8 кбит/с [4]. В случае подключения нескольких устройств канал разделяется между ними, и скорость уменьшается пропорционально их количеству. Но для качественной голосовой связи не менее важны и задержки между IP-пакетами. И здесь технология Wi-Fi использует механизм, схожий с технологией Ethernet, при котором пакеты получают разный приоритет. Поэтому качество обслуживания (QoS) для каждого соединения может быть разным. Современные точки доступа Wi-Fi позволяют настраивать параметры QoS, что позволяет оптимизировать передачу голосового трафика. Но в любом случае, важно распределение нагрузки на точки доступа с целью избежания их перегрузок и выхода из обслуживания, о чем и говорит четвертое требование.
Мягкий хэндовер или бесшовный роуминг подразумевает переключение клиентского оборудования от одной точки доступа Wi-Fi к другой без разрыва соединения. Очевидно, при разговоре в движении пользователь не хотел бы разрывать связь при передаче его обслуживания от одной точки доступа к другой. Этот аспект оговаривается в пятом требовании. К сожалению, для обеспечения бесшовного роуминга необходимо наличие централизованной Wi-Fi-сети корпоративного класса, т.е. оборудования, специально спроектированного для этого. Автономно работающие точки доступа такой возможностью не обладают и требуют проходить полный цикл авторизации на них, что, соответственно, приводит к разрыву связи. Выход из данной ситуации один: перемещаться во время разговора только в зоне действия уже подключенной точки доступа Wi-Fi.
Из проведенного выше анализа прослеживается, что не все требования могут быть выполнены в рамках существующих публичных Wi-Fi-сетей. Но именно они за счет своего распространения могут обеспечить обширную зону покрытия. Поэтому определим необходимые и достаточные условия, при которых возможно использование открытых сетей как аналога сотовой сети в настоящее время:
В настоящее время также существует метод совместного использования Wi-Fi- и сотовых сетей (например, CALLUP Wi-Fi Calling [5]). При таком подходе клиентское устройство автоматически переключается на передачу данных по каналу Wi-Fi, если уровень сигнала сотовой связи низкий или отсутствует, но есть возможность подключения к Wi-Fi-точке доступа. Совместное использование Wi-Fi- и сотовой сетей предполагает поддержку такой технологии оператором связи. Но с учетом того, что экономически выгоднее использование Wi-Fi-сети, чем сети сотовой связи для передачи голоса (особенно это актуально в случае роуминга), поддержка такой технологии – это последний шаг, по мнению автора, на который пойдут операторы сотовой связи, чтобы удержать клиента в своей сети.
Перспективу использования в качестве аналога сотовой сети имеют также и WiMAX-сети, обеспечивающие передачу данных на большие, чем Wi-Fi, расстояния, поддерживая при этом бесшовный роуминг. Но для их работы необходимо лицензирование оборудования и немалые затраты, что не позволяет развернуть подобную сеть силами энтузиастов и ограничивает их использование в качестве бесплатных публичных сетей.
Таким образом, на сегодняшний день существующие публичные и корпоративные беспроводные сети могут быть использованы в качестве аналога сотовых сетей, но с соблюдением приведенных выше условий. С учетом постоянного расширения Wi-Fi-сетей, появления операторов с централизованными беспроводными сетями и совершенствования самого стандарта беспроводной связи такая тенденция, в конечном счете, должна обеспечить выполнение всех обязательных требований. Дополнительный стимул в развитии Wi-Fi-сетей и технологий передачи речи оказывает тот факт, что сетевые технологии являются, как правило, открытыми и конкурентными, в отличие от телекоммуникационной отрасли, которая стремится к закрытости, запутанности и дороговизне. Передача голоса по IP часто рассматривается как бесплатная междугородная/международная телефонная связь. Поэтому с увеличением покрытия Wi-Fi-сетей до уровня, сопоставимого с покрытием сотовой связи, пользователи постепенно перейдут на использование простой, открытой и дешевой технологии VoIP для осуществления голосовой связи. И в это время, вполне возможно, даже не потребуется наличие шлюзов в телефонную или сотовую сети, поскольку все контакты пользователей и сервисы уже будут доступны в сети Интернет.
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2015
Посещений: 3497
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
