Я долгое время не хотел писать о 4G-сетях, так как их практическая реализация зачастую далека от теоретической. И вот, 1 июня 2009 года компания «Скартел» начала коммерческую эксплуатацию своей 4G-сети. Этому событию предшествовал бесплатный для пользователей полугодовой тестовый период. Однако, оборудования было мало, как и базовых станций, сеть была именно в тестовом состоянии. К концу мая абонентская база Yota насчитывала 80 000 пользователей, а скорость подключения составляла 1300 устройств в день. В августе клиентская база Yota преодолела барьер 100000 человек. С 1 июня, когда началась коммерческая эксплуатация сети Yota в Москве и Санкт-Петербурге, подключилось около 60 тыс. новых абонентов. Остальные — «старые» абоненты, перешедшие с периода тестовой эксплуатации сети в этих городах.
И вот теперь, когда сеть полностью настроена, работает, а проверенного оборудования стало достаточно, есть о чем поговорить.
Wi-Max — решение проблемы последней мили
Хотя эта статья и не посвящена описанию технологии Wi-Max и стандарту 802.16, но тем не менее я кратко опишу ключевые моменты, в наибольшей степени «сформировавшие» Йоту.
В первую очередь, необходимо запомнить, что Wi-Max — это беспроводное решение для организации WMAN-сетей, а не локальных (WLAN) и частных (WPAN). Для этого соответственно предназначены Wi-Fi и UWB. То есть Wi-Max нацелен на организацию городских сетей и поддерживает топологию соединения точка-точка между клиентским устройством и базовой станцией. Как следствие Wi-Max позволяет объединить между собой несколько локальных сетей, в частности Wi-Fi сетей и обеспечить им доступ в Интернет.
Зона покрытия Wi-Max — это единицы и десятки километров. Эта технология разработана согласно стандарту 802.16. Она выступает конкурентом 3G-сетям в факторе мобильности и альтернативой DSL-каналам в высокоскоростном широкополосном доступе в Интернет.
Обобщая выше сказанное, в одном стандарте разработчики попытались совместить мобильность пользователей при доступе к сети, высокую скорость сети и многоканальность.
Техническая реализация и версии стандарта
Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приемником. Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 120 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений.
Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надёжность сети в целом. Фактически, качество обслуживания в сети пропорционально количеству базовых станций на единицу площади. Базовые станции поддерживают роуминг — автоматическое переключение клиента с одной на другую без разрыва связи, что аналогично GSM-сетям. Количество полос и каналов, а также максимальное число клиентов на одну базовую станцию программируются в её настройках.
Одновременно совместить мобильность и ширину канала оказалось сложно в одном стандарте. Так родились и сейчас существуют 2 версии стандарта: 802.16d и 802.16e фактически несовместимые между собой. Каждая из спецификаций WiMAX определяет свои рабочие диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала, принципы повторного использования радиочастот и прочие показатели.
802.16d — Фиксированный Wi-Max. Спецификация утверждена в 2004 году для стационарных устройств и организации беспроводных городских сетей. В 802.11d, как и в мало используемом 802.11a используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM), поддерживается фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Обычно используется частотный диапазон 3,5 и 5 ГГц.
Напомню, что в Wi-Fi 802.11b/g/n и в 3G CDMA-сетях использовалась другая технология расширения спектра и доступа к несущей — HR-DSSS. Сигнал, формируемый таким образом, был защищен от прослушивания, но достаточно быстро затухал, так как сигнал был очень слабый. Его нельзя использовать для широкополосных сигналов большой мощности и дальности. Иначе говоря, Wi-Fi и Wi-Max никак не пересекаются — ни по частотам, ни по модуляции сигнала.
Основным преимуществом OFDM по сравнению со схемой с одной несущей является ее способность противостоять сложным условиям в канале, в частности узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием, вызванным многолучевым характером распространения.
802.16e — Мобильный Wi-Max. Спецификация стандарта утверждена в 2005 году и предназначена для обслуживания мобильных передвигающихся клиентов со скоростью до 120 км/ч. Применяется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA) и частотные диапазоны 2.3, 2.5-2.7, 3.4-3.8 ГГц. В России используется только 2,5-2,7 ГГц, как нелицензируемый.
В этом стандарте базовые станции имеют меньший радиус действия 1-5 км и могут хуже «держать» сигнал, но поддерживают роуминг клиентов между БС. Все продаваемое на данный момент клиентское оборудование для сет Yota именно стандарта 802.16e.
Рассмотрим оборудование поближе
Как уже было сказано, оборудования для Yota стало достаточно: модемы, роутеры, ноутбуки, смартфоны.
Модемов продается пока что всего два, оба от Samsung: 4G USB-модем Samsung SWC-U200 и 4G Express-карта Samsung SWC-E100. Роутер произведен и поставляет компанией ASUS: WMV25E2+. Вообще, есть и более прогрессивная модель WMVN25E2+ с поддержкой MIMO и пропускной способностью до 30 Мбит/с, но его пока не поставляют. Эти модели поддерживают Wi-Max, создание до 4 Wi-Fi точек доступа (сетей) или 4 LAN-сетей, а также IP-телефонию (SIP). В сентябре в розничную продажу поступит компактный WiMAX/Wi-Fi роутер Yota Egg.
Сегодня мы протестируем самый распространенный USB-модем Samsung SWC-U200. Он имеет мощность сигнала на выходе 200 мВт, максимально допустимый предел согласно стандарту — 250 мВт.
Тестирование
Сам модем — это устройство размером с флэшку, весьма удобное и стильное по дизайну. Сам USB-разъем сворачивает и легко убирается внутрь корпуса. В само устройство встроена flash-память, на которую записаны драйверы и программа для подкючения к сети Yota. При первой вставке модема в порт он обнаруживается как флэшка, откуда вы можете установить и драйверы и утилиту.
После установки утилита помещается в автозагрузку. При обнаружении подключенного модема она автоматически устанавливает соединение с БС, и клиентскому модему выдается внутрисетевой динамический IP-адрес в диапазоне 10.x.x.x. В принципе, при положительном балансе и дополнительном запросе в компанию вам могут бесплатно выдать динамический внешний IP-адрес.
Как заявляет Yota в Санкт-Петербурге, максимальная скорость скачивания (download) может достигать 10 Мбит/с, а закачки (upload) — 3 Мбит/с. Как ранее мы уже писали, скорость зависит от количества базовых станций. Вот именно зону покрытия и скорость и уровень сигнала мы и протестируем в Санкт-Петербурге.
Тестирование проводилось в центре города, так как тут большая плотность домов, которые являются препятствиями. На открытых пространствах спальных районов сигнал может быть лучше. Но в центре протекает основная деловая активность.
Результаты тестирования:
1. 3-я Красноармейская, 12. 3 этаж.
Мощность сигнала и скорость download-upload измерялись в разных точках помещения:
- 5 дБ, 1345 Кбит/с — 31 кбит/с
- 7 дБ, 1644 Кбит/с — 31 Кбит/с
- 9 дБ, 1509 Кбит/с — 36 Кбит/с
- 11 дБ, 2838 Кбит/с — 64 Кбит/с
- 15 дБ, 5765 Кбит/с — 386 Кбит/с
2. Московский пр, 36. Кафе, 1 этаж.
- 18 дБ, 5873 Кбит/с — 1253 Кбит/с
- 20 дБ, 6083 Кбит/с — 1178 Кбит/с
- 22 дБ, 6189 Кбит/с — 1587 Кбит/с
3. ТК «Сенная». 1 этаж, прачечная.
- 1-2 дБ, трафика почти нет, связи неустойчивая (у внутренней стены)
- 3-4 дБ, 64-128 Кбит/с
- 13 дБ, 4150 Кбит/с — 148 Кбит/с (у окна)
4. Всеволожск.
15-19 дБ, 5-6 мБит/с
Тестирование проводилось еще в нескольких точках в Центре, но результаты лежали в тех же пределах, что и приведенные, так что публиковать их нет смысла.
Выводы
Из всего тестирования можно сделать ряд полезных выводов:
- Скорость выше 6,5 Мбит/с не поднимается в принципе.
- Каналы down/up ассиметричные — upload значительно медленнее — в 3-6 раз.
- Внешные стены зданий почти не влияют на мощность сигнала, она различается в 1-2 дБ на улице и внутри помещения.
- Хуже прием в тех местах, где много высотных зданий или большая платность застройки.
- Наилучший прием в помещениях у внешних стен зданий (необязательно у окон).
- Внутренние капитальные стены здания не очень сильно снижают сигнал — на 5-7 дБ.
- Наихудший прием у внутренних капитальных стен здания, которые находятся в центре помещения.
- При уровне сигнала менее 5 дБ стабильного Интернет-трафика клиент не получит; а более 14 дБ — резко возрастает скорость.
На мой взгляд, услуги Yota полностью оправдывают свою стоимость. Для проверки уровня сигнала вы можете взять оборудование на недельное тестирование бесплатно.
Всеволожск имеет очень неплохое покрытие, на очереди Выборг, Шереметьево, Гатчина. Со временем качество покрытия естественно будет улучшаться.