FWA (Fixed Wireless Access) Pevná rádiová přípojka Technologie FWA (Fixed Wireless Access, FWA) je obecné označení pro skupinu technologií, které umožňují zřízení pevné rádiové přípojky prostřednictvím obousměrného rádiového spoje. Toto řešení je vhodné pro operátory bez vlastní přístupové infrastruktury, kteří chtějí poskytovat širokopásmový přístup k internetu, zejména v oblastech, kde není možné nebo účelné využívat účastnická vedení. Cílem FWA není podporovat mobilitu koncového účastníka, naopak předpokládá se, že se pohybovat nebude. To je základní rozdíl mezi sítěmi FWA a mobilními sítěmi. FWA technologie řeší klasický problém "poslední míle", neboli toho jak zřídit vhodné a dostatečně kvalitní a dimenzované spojení mezi sítí poskytovatele služeb a jeho zákazníkem. Tradiční řešení je "drátové" a využívá tzv. (drátové) místní smyčky (wireline local loop), neboli metalické vedení mezi telefonními ústřednami a místem kde se nachází zákazník. Ačkoli tyto místní smyčky byly původně budovány pro potřeby hlasové telefonie, dnešní technologie z nich dokáží doslova "vymačkat" maximum. Jde zejména o technologie xdsl, které mohou na takovýchto okruzích dosahovat rychlostí jednotek až desítek megabitů za sekundu. Technicky pak není problém dosáhnout toho, aby více telekomunikačních operátorů sdílelo přenosovou kapacitu, která tímto způsobem vznikne na vedeních patřících jednomu z nich. Je to spíše velký problém ne-technický (jak přinutit jednoho operátora, aby vyšel vstříc své konkurenci). Ve světě se dnes výrazně prosazuje povinný "unbundling" místních smyček (to aby vlastník vedení musel umožnit jejich využití i dalším operátorům, za rozumných podmínek). V zásadě tedy jde o princip "raději sdílet stávající kapacity než budovat nové". Ne všude je tomu ale stejně, například náš nový telekomunikační zákon na to jde spíše obráceně, když říká že kapacity mají být sdíleny až tehdy, pokud není možné (nebo ekonomicky či jinak únosné) budovat kapacity nové. Bezdrátové sítě FWA (Fixed Wireless Access) jsou řešením pro překonání poslední míle, tam kde to není možné, výhodné nebo účelné řešit "drátovým" způsobem (nebo to není možné realizovat dostatečně rychle, což také je velmi důležitý aspekt). Zdůrazněme si ale slovíčko "Fixed" v jejich názvu - cílem zde není podporovat mobilitu koncového účastníka. O něm se naopak předpokládá, že se pohybovat nebude. To je zásadní odlišnost sítí FWA například od sítí GSM. Dalším podstatnou odlišností sítí FWA od GSM a dalších bezdrátových řešení (například i od budoucích sítí UMTS) je skutečnost, že "FWA" není konkrétní technologií, alespoň ne v tom smyslu že by měla své vlastní specifikace a standardy které musí všichni výrobci dodržovat, aby si jejich produkty vzájemně rozuměly. FWA je spíše typem (druhem) sítě, a nikoli konkrétní technologií která tento typ sítě realizuje. To v praxi znamená, že sítě FWA mohou být realizovány pomocí produktů různých firem, které ani nemusí být mezi sebou funkčně kompatibilní. Dokonce se mohou i výrazněji lišit svou efektivností a dalšími vlastnostmi. Důvod je zřejmý: u sítí GSM je vzájemná kompatibilita různých implementací nutná kvůli mobilitě uživatelů, ale v sítích FWA nikoli, protože zde se terminály nepohybují a tudíž se ani nemění jejich "protějšky", se kterými komunikují. Proto ani tendr na sítě FWA nepředepisuje konkrétní technologie, prostřednictvím kterých by tyto sítě měly být realizovány. Operátoři, kteří licence získají, si budou moci sami zvolit, z čeho své sítě postaví. Vypracoval: Tomáš Kocourek - 1 -
Strukrura sítě: Základní infrastruktura sítě FWA je tedy podobně jako u mobilní sítě tvořena soustavou základnových stanic (base stations), které kolem sebe vytváří tzv. buňky (cells), přičemž terminály jednotlivých uživatelů komunikují vždy právě s jednou základnovou stanicí ve svém dosahu. Díky tomuto principu je pak u obou sítí možné opakované využití stejných frekvenčních pásem. Systémy FWA jsou obvykle založeny na struktuře Point-to-Multipoint, kde několik účastnických stanic (řádově desítky až stovky) je připojeno k základnové stanici (přímo nebo přes opakovací, translační stanice), která je následně propojena přes páteřní síť k internetu, telefonní sítí nebo k jiné síti. Účastníkům je tak nabízen plný rozsah služeb konkrétní veřejné nebo privátní sítě, ke kterým mají přístup přes standardní uživatelská rozhraní. Základní dělení: Úzkopásmové (narrowband): Pracuje s užšími frekvenčními pásmy v oblasti jednotek GHz (1.8, 2,4 nebo 3,5 GHz) a nabízí přenosové rychlosti stovek kilobitů za sekundu až jednotek megabitů. Primárně jsou tyto sítě budovány pro potřeby přenosu dat a poskytování přístupu k síti Internet. Jejich relativní předností je delší dosah (oproti širokopásmovým). Někdy jsou také označovány jako řešení typu WLL (Wireless Local Loop, doslova: bezdrátová místní smyčka). Některé systémy FWA v nižších pásmech (zejména 3,5 GHz) nevyžadují přímou viditelnost (Non-Line-Of-Sight, NLOS), což umožňuje efektivnější pokrytí v hustě obydlených oblastech nebo v oblastech s nepřehledným terénem. Systémy FWA ve vyšších pásmech (nad 10 GHz) vyžadují vždy přímou viditelnost. Podstatný je též fakt, zda jsou systémy provozovány v licencovaném, či bezlicenčním pásmu. V ČR je typické poskytování připojení k internetu v bezlicenčním pásmu 2,4GHz, resp. 5GHz s využitím technologií 802.11b,g, resp. 802.11a, kterým se stává toto frekvenční pásmo poměrně přeplněné. S tím souvisí degradace signálu vlivem rušení, což má vliv na celkovou přenosovou rychlost a celkovou kvalitu služby. Naopak v licencovaných frekvenčních pásmech vzhledem k omezenému počtu poskytovatelů a tím i jednotlivých systémů je rušení zanedbatelné a přenosové rychlosti a celková kvalita připojení jsou na vysoké úrovni, avšak ceny bývají podstatně vyšší. Vypracoval: Tomáš Kocourek - 2 -
Širokopásmové (broadband): Tato varianta sítí FWA používá širší frekvenční pásma na vyšších frekvencích, v řádu desítek GHz (10.5, 26, 28 nebo 40 GHz). Díky použití širších frekvenčních pásem pak také mohou tyto sítě nabízet větší přenosové kapacity, až 30 Mbps na jednoho účastníka. Bezpodmínečně ale vyžadují přímou viditelnost a jejich obvyklý dosah je 3 až 5 kilometrů od základnové stanice (na větší vzdálenosti sice také dosáhnou, ale již s menší spolehlivostí, resp. odolností vůči atmosferickým vlivům). Primárně jsou tyto sítě budovány pro potřeby datových přenosů. Současný tendr na 3 celostátní licence v pásmu 26 GHz a 28GHz se týká právě těchto širokopásmových FWA sítí, a nikoli sítí úzkopásmových. Obecné schéma nasazení tohoto systému je na následujícím obrázku: Sítě FWA nešíří signál všesměrově, ale směrují ho pouze do určité výseče (označované jako sektor) o velikosti 30 až 90 stupňů. V rámci jednoho sektoru je vždy používáno jedno frekvenční pásmo a bezprostředně sousední sektory téže buňky i sektory sousedních buněk pak musí používat frekvenční pásma jiná. Využití každého sektoru na dané frekvenci je tedy sdílené. Když v tomto sektoru bude existovat jeden zákazník, bude mít pro sebe celou kapacitu odpovídající šířce použitého přenosového pásma. Pokud tam bude zákazníků více, budou se již o stejnou kapacitu dělit. Sítě FWA fungují tak, že z této společně dostupné kapacity dokáží "vykrojit" a přidělit konkrétním zákazníkům určitý kus jako vyhrazenou kapacitu, samozřejmě ale mohou vždy "vykrajovat" jen do celkové velikosti dostupné kapacity. Ani v pásmu 26 GHz samozřejmě není frekvencí nazbyt, a tak jedním z nejdůležitějších a současně i nejtěžších úkolů širokopásmových sítí FWA je vystačit s tím "přídělem", který operátor dostane v rámci přidělené licence (což je u nás konkrétně 2x 56 MHz na každého). Dalším důležitým úkolem je vybudovat síť FWA skutečně jako síť, konkrétně jako tzv.přístupovou síť (access network), řešící přístup zákazníka k jeho poskytovateli služeb a nikoli jako soustavu ad-hoc budovaných dvoubodových spojů, které se vždy budují pro každého jednotlivého zákazníka Vypracoval: Tomáš Kocourek - 3 -
samostatně. Podstatou sítí FWA je vybudovat určitou infrastrukturu vytvářející pokud možno souvislé pokrytí, tak aby se tato infrastruktura při přidávání nových zákazníků nemusela měnit a zákazník si pouze umístil na svou stranu vhodný terminál a mohl začít komunikovat. Poskytované služby: FWA je z pohledu uživatele zcela transparentní a žádným způsobem ho neomezuje ve výběru požadovaných služeb, takže pokud zákazník využívá např. pronajaté okruhy (pevné linky), poskytne mu FWA tutéž službu ve stejné nebo lepší kvalitě. Rozdíl je v tom, že FWA může nabídnout i služby další, které dnes pronajatý okruh neumožňuje. FWA je skutečně unikátní v tom, že v jedné síti, na jedné přípojce a především se stejnou kvalitou a spolehlivostí dokáže poskytnout jak "klasická" telekomunikační rozhraní a služby (např. pronájem okruhů nebo Frame Relay), tak přímé připojení datové sítě Ethernet. FWA je tedy ideální připojení pro období dnes často skloňované konvergence sítí, protože všechny tyto možnosti jsou k dispozici současně. To přináší jednoznačné výhody: díky FWA mohou alternativní telefonní operátoři rychleji a efektivněji nabídnout své služby FWA chrání investice do stávajících přístupových zařízení: propojení poboček nevyžaduje žádné změny v hardwaru ani konfiguraci, bude pouze rychlejší a cenově výhodnější rozhraní Ethernet zjednoduší a zlevní připojení k Internetu nebo vytvoření firemní VPN (virtuální privátní sítě) Jak již bylo řečeno, sítě FWA obsahují soustavu základnových stanic, které nutně musí být mezi sebou propojeny vhodnou páteřní sítí. Ta je obvykle realizována na technologii ATM, což má jeden základní důvod: musí jít o takovou technologii, která by dokázala vyjít vstříc potřebám různých přenosů, od přenosu hlasu a různých multimediálních přenosů, které požadují garantovanou přenosovou kapacitu a další parametry zahrnované pod pojem QoS (Quality of Service), až po přenosy datové, které zase sází spíše na efektivnost. Díky tomu pak celá širokopásmová síť FWA dokáže svým uživatelům nabízet celou škálu služeb, které začínají realizací (spíše ale emulací) pevných okruhů E1 (2,048 Mbps) či tzv. fractional E1 (násobky 64 kbps), s vyhrazenou a garantovanou přenosovou kapacitou atd., pokračují přes emulaci ISDN kanálů a končí u IP konektivity a širokopásmového přístupu k Internetu (rychlostí až 30 Mbps). Vypracoval: Tomáš Kocourek - 4 -
Zhodnocení: Hlavní výhodou systémů FWA je snadná a rychlá instalace, relativně nízké náklady na vybudování přístupové infrastruktury a minimální požadavky na údržbu systému. Nevýhodou využívání těchto systémů je existence vlastních řešení v různých kmitočtových pásmech s různou dostupnou přenosovou kapacitou. Situaci komplikují také odlišné způsoby přidělování kmitočtového spektra a udílení povolení v různých zemích. Často je technologie FWA srovnávána právě s optickým vedením, protože je schopna poskytnout podobné služby a ve stejné kvalitě. Kvalita přenosové trasy se vyjadřuje zpravidla chybovostí BER (bit error rate), u pronajatých okruhů je standard 10-9 nebo lepší. Vzhledem k tomu, že pásma 26 GHz a 28 GHz jsou vyhrazená (licencovaná), a nehrozí zde rušení jinými vysílači, poskytují spoje FWA stejnou kvalitu jako optická vedení. Vypracoval: Tomáš Kocourek - 5 -