Беспроводная офисная связь: DECT и Wi-Fi

А. В. Власов
руководитель отдела офисной телефонии
Департамента сетевой интеграции
Группы компаний Телеком-Сервис ИТ

"Технологии и средства связи", № 4(49) 2005

Беспроводные системы связи для корпоративных пользователей

Происходящее в последние годы укрепление российской экономики является одним из ключевых факторов роста спроса бизнес - пользователей на телекоммуникационные услуги корпоративного класса. Развертывание собственных систем связи позволяет корпоративным пользователям решать целый комплекс задач по организации внутрикорпоративных коммуникаций.

Динамика развития современного бизнеса требует от телекоммуникационных систем обеспечения постоянного доступа ко всем ресурсам корпоративной сети для большинства сотрудников компании. Однако во многих случаях функциональности существующей кабельной инфраструктуры оказывается недостаточно (например, при необходимости подключения мобильных абонентов), а иногда по ряду причин ее вообще невозможно создать. В подобной ситуации решением проблемы становятся беспроводные системы связи.

Сейчас на телекоммуникационном рынке представлен большой спектр оборудования, позволяющего реализовать на практике все преимущества беспроводных технологий. Одним из важнейших критериев при выборе типа системы связи помимо функциональности является экономическая эффективность. По этому критерию стандартизированные решения имеют несомненное преимущество перед фирменными разработками. В качестве таких решений беспроводной офисной связи наибольшее распространение сегодня получили системы стандартов DECT и Wi-Fi.

Микросотовые системы связи стандарта DECT

Системы микросотовой связи стандарта DECT были разработаны прежде всего для применения совместно с учрежденческими АТС (У АТС) в офисах с высокой плотностью размещения персонала и интенсивным трафиком. Основная задача таких систем - обеспечить мобильной связью сотрудников, которые по роду своей деятельности часто работают вне рабочего места или за пределами офиса, но обязаны быть постоянно на связи.

Микросотовая система DECT включает в себя абонентские терминалы, базовые станции и контроллер и позволяет осуществлять телефонные вызовы, передавать голосовые и факсимильные сообщения, предоставлять услуги ISDN. Стандарт предусматривает также возможность передачи данных с базовой скоростью 32 кбит/с, а путем объединения нескольких радиоканалов можно передавать трафик приложений реального времени (например, видеоинформацию) с общей скоростью до 640 кбит/с, что, правда, несколько ухудшает другие характеристики системы (например, абонентскую емкость).

Контроллер системы беспроводного доступа стандарта DECT обеспечивает управление работой базовых станций (до нескольких десятков БС), преобразует аналоговые или цифровые (64 кбит/с) сигналы телефонии в сжатый поток 32 кбит/с и направляет их к базовым станциям, а также обеспечивает подключение к проводной сети (например, УАТС) с помощью цифровых потоков 2 Мбит/с.

В зависимости от платформы, на которой реализована система DECT, одновременно может обеспечиваться от 120 до 20 000 речевых каналов. Одна БС может одновременно поддерживать голосовые соединения на 4 - 12 абонентских терминалах.

Радиус действия базовой станции зависит от типа помещения, рельефа местности и высоты подвеса антенны и варьируется от 10 м до 3,5 км, однако наиболее типичными являются показатели 25-250 м.

Одним из преимуществ микросотовых систем DECT является непрерывное динамическое перераспределение каналов CDCS (Continuous Dynamic Channel Selection). Портативное устройство DECT постоянно анализирует частотный диапазон, выбирая канал, обеспечивающий наиболее качественную связь. Благодаря CDCS мобильный абонент переходит из зоны действия одной БС в другую без потери качества передачи речи.

Стандартом DECT предусмотрена надежная защита от несанкционированного доступа в сеть, включающая шифрование радиоканала по специальному алгоритму и систему аутентификации абонентских терминалов.

Среди абонентских терминалов DECT наиболее широко используются различные виды портативных аппаратов, но существуют и устройства стационарного коллективного приема, к которым можно подключить обычные аналоговые телефонные аппараты, факсы или компьютеры.

Преимущества стандарта DЕСТ

К преимуществам микросотовой DECT относятся:

• быстрота развертывания системы "с нуля";

•  гарантия совместимости оборудования разных производителей (при поддержкепрофиля GAP);

• простота интеграции в другие системы;

• одно абонентское устройство может работать в разных сетях (домашних, офисных, абонентского доступа);

• "мягкий" хэндовер (переход абонента из соты в соту без разрыва соединения);

• высокая плотность установки базовых станций и абонентская емкость свыше 10 000 Эрлангна кв. км;

• низкий уровень излучения терминалов;

• высокая устойчивость к радиопомехам и защита от несанкционированного доступа.

"Подводные камни" при проектировании систем DECT

Основной проблемой при проектировании системы беспроводного доступа является наличие препятствий с ослабленным коэффициентом пропускания радиоволн, таких, как железобетонные перекрытия здания, шахты лифтов, лестничные пролеты и т.д. Все эти факторы негативно влияют на качество передаваемого сигнала и могут быть причинами возникновения "мертвых" зон с ослабленным или полностью отсутствующим радиосигналом. Поэтому для выявления проблемных зон всегда необходимо производить радиозамеры.

Важно также учитывать места максимального скопления абонентов, чтобы при проектировании микросотовой сети DECT обеспечить оптимальное количество единовременных соединений путем увеличения базовых станций.

И последняя, самая важная проблема, вытекающая из вышеупомянутых - это неизбежное удорожание системы, которое напрямую зависит от количества БС и дополнительного оборудования, способного расширить зону действия системы беспроводного доступа и обеспечить 100-процентный хэндовер.

Обзор некоторых систем офисной связи стандарта DЕСТ

Среди офисных систем стандарта DECT на российском рынке распространены решения Avaya, Siemens, Ericsson, LG, Kirk и ряд других. Продукция этих фирм, помимо ценовой категории, отличается и функциональными возможностями: масштабированием, количеством одновременных разговоров через одну БС, емкостью системы и наличием оригинальных функций, которые выделяют оборудование разных производителей (табл. 1 и 2).

Siemens HiPath Cordless

Микросотовые системы DECT на базе цифровых АТС Siemens HiPath 3000 выполняются в двух вариантах. Классическая архитектура предусматривает наличие контроллера, базовых станций и мобильных терминалов и масштабируется до 64 базовых станций и 250 мобильных абонентов.

В облегченной конфигурации - DECT Light - базовые станции подключаются к стандартному порту системного телефона (платформа HiPath 3550/3500). При этом система расширяется всего до 8 базовых станций и 64 мобильных абонентов. Если несколько систем объединены в рамках распределенной корпоративной сети, компания Siemens предлагает функцию роуминга для мобильных абонентов DECT.

Ericsson BusinessPhone 250 Cordless

Один из "основоположников" стандарта DECT, компания Ericsson, разработала систему беспроводной связи BusinessPhone 250 Cordless, способную обеспечить мобильность персонала и сократить количество "потерянных" вызовов. Система поддерживает до 60 базовых станций и 210 мобильных абонентов.

DECT LG

Микросотовые системы на базе оборудования LG зарекомендовали себя как простые и надежные системы, отличающиеся невысокой ценой. Система DECT LG строится по классическим принципам с возможностью поддержки до 24 базовых станций и 192 мобильных абонентов.

DECT Avaya IP Office

DECT Avaya IP Office - система офисной беспроводной связи от компании Avaya. Она интегрируется с Avaya IP Office - собственной коммутационной IP-платформой Avaya - для обеспечения роуминговых внутренних номеров системы; кроме того, DECT Avaya IP Office совместима с УАТС альтернативных поставщиков.

Поддерживаются два варианта системы: блок управления Compact DECT и внешний блок управления DCU. В конфигурации Compact DECT поддерживается до 8 беспроводных трубок и 7 базовых станций. Как и все "родные" DECT-расширения УАТС других производителей, система Compact DECT при подключении к Avaya IP Office поддерживает уникальные интегрированные функции УАТС.

DECT (DCU) - это система большего размера с возможностью масштабирования, обеспечивающая интерфейсы для 128 трубок и 32 базовых станций.

Kirk DECT

Одним из интересных решений, представленных на рынке, является система Kirk DECT, выполненная в качестве автономного контроллера. Эта система подключается к АТС сторонних производителей по одному из трех стандартных интерфейсов: аналоговому 2-проводному, ISDN PRI или Ethernet 10/100Base-T.

Kirk DECT строится по модульному принципу и может масштабироваться до 128 (аналоговый интерфейс) и до 700 абонентов (интерфейс ISDN PRI или IP). Количество базовых станций достигает 32 и 96 репитеров соответственно.

Сети беспроводного доступа Wi-Fi

Системы семейства стандартов IEEE 802.11 (Wi-Fi) с самого начала были предназначены для корпоративных пользователей в качестве замены традиционных кабельных технологий. Основные достоинства сетей WLAN (Wireless LAN - беспроводные локальные сети): отсутствие кабельной инфраструктуры, высокая скорость, простота использования, надежность - делают их особо интересными и перспективными для пользователей.

Три версии стандарта IEEE 802.l1b, g и а, поддерживаемые сегодня большинством производителей оборудования, предусматривают использование диапазонов частот 2,4 ГГц (802.11b и g) и 5 ГГц (802. 11а) и обеспечивают высокую скорость передачи данных: 802.11b -11 Мбит/с (реально до 4 Мбит/с), 802.11g и а - 54 Мбит/с (на практике до 22 Мбит/с).

Типичная архитектура сети Wi-Fi общего пользования включает в себя одну или несколько точек доступа, соединенных между собой по кабельным сетям либо с помощью радиомостов и подключенных выделенными каналами к сетям Интернет- и VoIP-провайдеров. Точки доступа образуют многосотовую систему и обслуживают мобильные пользовательские терминалы (ноутбуки, PDA и т.п.). Переход мобильной рабочей станции из зоны действия одной точки доступа в зону действия другой осуществляется путем активного и пассивного сканирования и присоединения.

Базовая станция (точка доступа) Wi-Fi - компактное недорогое устройство, а абонентский блок - портативное устройство с установленным в него сетевым адаптером (картой) или встроенным модулем Wi-Fi.

Стандартизация технологии и сертификация Альянсом Wi-Fi совместимости оборудования разных производителей позволили снизить стоимость решений Wi-Fi и способствовали их широкому распространению во всем мире: по различным оценкам, к середине 2005 г. количество хот-спотов (зон доступа Wi-Fi общего пользования) превысило 90 тыс. точек, а пользователей Wi-Fi насчитывалось более 30 млн. человек. В России, по данным компании J'son&Partners па июнь 2005 г., было официально зарегистрировано более 420 хот-спотов. На рынке оборудования широко представлены устройства Wi-Fi таких компаний, как 3Com, Cisco/Linksys, D-Link, Nortel, Proxim, Aruba и многих других.

"Проблемные зоны" Wi-Fi

Один из существенных недостатков Wi-Fi заключается в следующем: радиус действия точки доступа редко превышает 50-70 м, а пересечение зон приема от различных станций оказывает сильное влияние на качество связи. В идеальном варианте соседние точки доступа используют разные каналы, не создавая помехи друг другу.

Еще один минус: сеть Wi-Fi является средой общего пользования, и абоненты, работающие в зоне действия одной точки доступа, вынуждены делить между собой полосу пропускания. Таким образом, количество одновременно подключенных к сети пользователей ограничивается ее пропускной способностью, но для решения проблемы в зонах с высокой нагрузкой можно устанавливать дополнительные точки доступа.

При развертывании сетей Wi-Fi должна учитываться специфика проектирования сетей в зданиях и сооружениях. Абоненты сети могут находиться как в одном помещении, так и на разных этажах здания, а также в разных зданиях, расположенных на одной территории. Точки доступа должны быть расположены таким образом, чтобы сигнал равномерно распространялся по всей рабочей области сети, обеспечивая надежное подключение мобильным абонентам.

Безопасность связи WLAN

Обязательным атрибутом любых сетей, и в особенности корпоративных, является защита сети от возможного взлома и нежелательного вмешательства извне.

До недавнего времени вопросы защиты сетей Wi-Fi тоже входили в число проблемных: возможностей использовавшегося метода WPA (Wi-Fi Protected Access), а тем более механизма защиты WEP, изначально встроенного в Wi-Fi, было недостаточно для полной защиты от несанкционированных вторжений. Для решения этой проблемы предлагались разные способы: межсетевые экраны, частично запрещающие обмен трафиком между отдельными устройствами и участками сети; виртуальные частные сети; закрытие доступа к базовой станции Wi-Fi со стороны радиоинтерфейса.

Развитием метода WPA стал принятый в прошлом году стандарт 802.11i, называемый также WPA2. Он предусматривает использование апробированных методов шифрования и аутентификации (AES, 802. 1x, TKIP) и на сегодняшний день уже поддерживается многими производителями.

VoWiFi: объединение технологий

Параллельно с развитием беспроводных локальных сетей увеличивался удельный вес решений IP-телефонии в корпоративном секторе.

Сегодня практически все производители УАТС поддерживают в своих продуктах IP-технологии, выпуская либо конвергентные решения (IP-enabled РВХ, традиционные УАТС с поддержкой IP), либо "чистые" IP-УАТС (LAN-based IP-PBX).

Несмотря на определенный скептицизм бизнес - клиентов (особенно малых и средних предприятий) в отношении систем нового поколения, поставки IP-PBX стабильно растут: согласно недавно опубликованному прогнозу компании In-Stat, в 2005 г. по объемам производства IP-порты УАТС опередят традиционные телефонные порты и к 2009г. составят 91% в объеме мировых поставок УАТС.

В числе факторов развития IP-телефонных решений (причем не только в корпоративном, но и в потребительском секторе) эксперты называют качественно новые функциональные возможности (например, мгновенный обмен сообщениями, функция "присутствия" и пр.), поддержку мультимедийных приложений, а также обеспечение мобильности абонентов. Такую мобильность в среде IP пользователям могут предоставить сети Wi-Fi, поддерживающие технологии передачи голоса -VoWiFi, или VoLAN.

Развитие беспроводной IP-телефонии должно придать дополнительный импульс процессу создания корпоративных сетей нового поколения, функционирующих в единой IP-архитектуре, отвечающих современной концепции мобильности абонента и поддерживающих как передачу данных, так и работу приложений реального времени (таких, как голос и видео).

Качество обслуживания QoS

Для передачи трафика реального времени по IP-сетям, каковыми являются сети Wi-Fi, необходимо обеспечить качество обслуживания (QoS).

Практический результат одной из первых получила американская компания SpectraLink, создавшая собственный механизм QoS для беспроводных сетей 802.11b - SpectraLink Voice Priority (SVP). Эта технология была принята ведущими поставщиками решений WLAN, а кроме того, в рамках OEM-соглашений с рядом крупнейших производителей оборудования корпоративной телефонии мобильные терминалы и VoIP-шлюзы с поддержкой SVP сегодня производятся в качестве беспроводного расширения традиционных и IР-УАТС.

Однако для развития рынка необходимо внедрять стандартные решения, и потому несколько лет назад рабочая группа IEEE 802.11е начала работу над одноименным стандартом, призванным обеспечить единые механизмы приоритезации трафика в сетях Wi-Fi.

В прошлом году Альянс Wi-Fi опубликовал часть спецификаций стандарта 802.11е под названием Wireless Multimedia (WMM), и многие производители WLAN (в основном точек доступа и сетевых адаптеров), включая 3Com, Broadcom, Cisco/Linksys, D-Link, Hewlett Packard, IBM, Intel, NEC и Netgear, уже сертифицировали свое оборудование как WMM-совместимое.

И лишь совсем недавно, в конце сентября 2005 г., IEEE одобрил спецификацию 802.11е, которая, как и WMM, классифицирует трафик по четырем уровням приоритета (голос, видео, best effort и фон), а кроме того, поддерживает и другие механизмы для предотвращения коллизий пакетов. Еще один ключевой элемент стандарта - методика регулирования времени взаимодействия с абонентским устройством, нацеленная на экономию заряда аккумуляторов носимых терминалов, что весьма важно для устройств VoWiFi.

Впрочем, специалисты считают, что торжествовать пока рано: дело в том, что в стандарте 802.11е клиенту предоставлена возможность самому назначать приоритеты для разных типов трафика. Такой механизм, по мнению аналитика компании IDC, приемлем для небольших сетей, а в сетях крупных предприятий все функции контроля должны быть централизованы.

Оборудование с поддержкой VoWiFi

Рост популярности телефонии в корпоративных Wi-Fi-сетях идет медленно, но стабильно. В 2004 г. по всему миру было продано 113 тыс. трубок для VoIP в сетях Wi-Fi на сумму 45 млн. дол. В течение следующих 4 лет ожидается значительное увеличение объема данного рынка, как утверждают аналитики компании Infonetics Research.

Ниже представлены некоторые WLAN-решения с поддержкой VoWi­Fi, которые выпускаются производителями, давно работающими на российском рынке. Очевидно, что в нашей стране спрос на подобные передовые технологии пока несравним с уровнем интереса западных корпоративных клиентов к VoWiFi, поэтому, например, такие вендоры, как Vocera Communications, специализирующиеся на VoIP-решениях для сетей Wi-Fi, пока не приходят на российский рынок.

Alcatel OmniAccess

Alcatel предлагает семейство беспроводных коммутаторов и точки доступа под маркой Alcatel OmniAccess. По словам представителей Alcatel, оборудование отвечает спецификациям стандарта безопасности IEEE 802.11i. Для корректной передачи VoIP и потоковых данных коммутаторы поддерживают классификацию и приоритезацию трафика, быстрое и плавное переключение абонента VoIP между точками доступа, которые могут работать в соответствии со спецификациями 802.11а или b/g.

Avaya Wireless

Компания Avaya весной этого гола представила на российском рынке точку беспроводного доступа АР-7, входящую в семейство продуктов Avaya Wireless. Эта точка доступа может работать в стандарте 802.11а или 802.11b/g, обеспечивает защиту информации в соответствии со стандартом 802.11i, может управлять мощностью радиопередатчика и пр. Для обеспечения QoS поддерживается протокол SVP и предусмотрена дальнейшая миграция к стандарту 802.11е.

Коммуникационный шлюз G150 выполняет функции коммутатора и маршрутизатора передачи данных, но будучи дополнительно оснащен интерфейсом Wi-Fi (802.11b) также может выступать в качестве точки доступа Wi-Fi.

Мобильные абоненты используют беспроводные IP-телефоны Avaya 3616 (облегченное офисное исполнение) и 3626 (промышленное исполнение, прочный корпус, поддержка функции Push-to-Talk), поддерживающие все дополнительные услуги, доступные пользователям коммутационной TDM- пли IP-платформы Avaya.

Nortel WLAN

Беспроводные IP-телефоны Nortel WLAN 2210 и 2211 (терминалы SpectraLink, поставляемые под маркой Nortel) соответствуют требованиям IEEE 802.11b и обеспечивают мобильное расширение корпоративной сети с помощью других продуктов серии WLAN 2200: точек доступа Access Ports 2230/2231 и подключаемого к ним модуля IP Telephony Manager 2245. Этот модуль обеспечивает поддержку QoS, используя в данное время частное решение, но после принятия стандарта 802.11е компания намерена реализовать в своем продукте поддержку новых спецификаций. Функции защиты и управления выполняет коммутатор WLAN Security Switch 2270.

Siemens HiPath Wireless

В состав линейки продуктов Siemens HiPath Wireless входит центральная управляющая платформа HiPath Wireless Controller с программным обеспечением Convergence Software. Она существует в трех модификациях (С10, С100, С1000), различающихся интерфейсами LAN, количеством поддерживаемых точек доступа (до 200) и мобильных пользователей (до 4096).

Две модели точек доступа АР 2610 и АР 2620 оснащены встроенной и внешней антенной соответственно, поддерживают до 127 абонентов, отвечают спецификациям 802.11a/b/g. Защита системы соответствует требованиям стандарта 802.11i.

Пользовательские терминалы Siemens HiPath Wireless -- optiPoint W1/WL1 (поддержка Push-to-Talk для Wl), optiPocket (эмуляция телефона на базе PDA) - обладают всеми сервисными функциями проводных аппаратов (в том числе на базе фирменного протокола CorNet IP).

Wi-Fi в сотовой телефонии

Для любой коммуникационной технологии массовое признание индивидуальных пользователей - почти всегда гарантия стремительного роста объемов рынка. Самой массовой из беспроводных технологий связи сегодня является сотовая связь. Следовательно, чтобы тандем VoIP/Wi-Fi смог завоевать рынок, эти технологии необходимо объединить с сотовой телефонией.

Уже сейчас провайдеры запускают на своих сетях подобные сервисы, а производители разрабатывают двухрежимные сотовые/Wi-Fi-телефоны, автоматически переключающиеся на Wi-Fi при нахождении в зоне доступа. Перемаршрутизация вызова в сети IP-телефонии позволяет абонентам (как индивидуальным, так и корпоративным) экономить на более низких тарифах VoIP.

В одном из недавних исследований In-Stat прогнозирует, что к 2009 г. в обращении будет находиться более 66 млн. комбинированных сотовых/Wi-Fi-телефонов. К тому времени, по данным компании, 73% VoIP-звонков будет совершаться с мобильных аппаратов (сегодня их доля составляет лишь 2%, а остальные вызовы выполняются со стационарных IP-телефонов).

Перспективы развития беспроводных сетей

По мере того как руководство компаний осознает преимущества гибкого мобильного доступа сотрудников к корпоративной сети связи, технологии беспроводного доступа получают все большее признание в секторе бизнес - коммуникаций.

Технология DECT - это стандартные, широко распространенные решения, ставшие эффективным инструментом обеспечения мобильности корпоративных абонентов. Несмотря на это, производители систем DECT не желают почивать на лаврах: DECT Forum в настоящее время обсуждает со стандартизирующими организациями возможности разработки расширений стандарта и реализации новых функций, обеспечивающих в первую очередь поддержку приложений IP-телефонии на базе DECT.

Ориентация отрасли на IP-решения, распространенность и дешевизна устройств Wi-Fi гарантируют этой технологии замечательные перспективы. Правда, поддержка приложений реального времени, необходимых для любого корпоративного пользователя, в сетях Wi-Fi осуществляется пока недостаточно эффективно. Однако принятие стандарта IEEE 802.11e, а также дальнейшие планы стандартизации (802.11r -быстрый роуминг, 802.11n - высокая скорость передачи данных до 108 Мбит/с и т.д.) относят сети Wi-Fi к категории самых многообещающих решений на рынке корпоративной связи.

Таблица 1.Микросотовые системы DECT некоторых зарубежных производителей

Таблица 2. Мобильные терминалы DECT некоторых зарубежных производителей