Local Multipoint Distribution Service (LMDS) или беспроводная волоконно-оптическая сеть.
Сервис LMDS был создан с целью замены кабельной инфраструктуры на "последней миле" беспроводными соединениями и одновременного увеличения пропускной способности по сравнению с возможностями, которыми располагали операторы проводных сетей. В целом затраты на развертывание и эксплуатацию систем LMDS оказываются ниже стоимости кабельных решений, а скорость передачи данных при работе в лицензируемых частотных диапазонах 10, 26, 28 и 38 ГГц может доходить до 45 Мбит/с. Использование высоких рабочих частот накладывает существенные ограничения на дальность связи; типичный радиус сети LMDS находится в пределах 3 - 8 км. В то же время в каждом из диапазонов доступная полоса частот оказывается шире, чем в диапазонах 2,4 или 5 ГГц.
Увеличению скорости передачи способствует и то, что связь устанавливается между неподвижными устройствами. Приемопередатчик, с которым "общается" клиентское оборудование, имеет фиксированное местоположение и всегда остается в пределах единственной соты. Как правило, антенны для систем LMDS устанавливаются на крышах зданий для достижения прямой видимости между принимающим и передающим устройствами. К уязвимым местам данной технологии относится высокая чувствительность к состоянию атмосферы: например, осадки в виде дождя сильно искажают миллиметровый сигнал.
В системах LMDS применяются приемники и передатчики низкой мощности, использующие принцип частотной модуляции с разносом между каналами 20 МГц. Один и тот же канал может задействоваться многократно при переходе от соты к соте. Архитектура LMDS обеспечивает высокую эффективность использования спектра. Подобно многим технологиям мобильной связи, основанным на ортогонально поляризованных частотно-модулированных сигналах, LMDS использует частотное перемежение в диагонально расположенных сотах, а также пространственное разделение сигналов. Летом 2000 г. появилась модификация сервиса LMDS, предусматривающая двунаправленную передачу данных, что открыло путь к использованию этих систем для интерактивных приложений. Под восходящий трафик были отведены частоты 29,1 - 29,35 ГГц.

В поисках стандарта
Из всего многообразия технологий высокоскоростного беспроводного доступа LMDS предлагает идеальный способ преодоления узких мест на "последней миле". Возможно, именно эта технология предоставит доступ к мультимедиа-данным миллионам пользователей во всем мире, благодаря поддержке голосовых соединений, работы в Internet, видеоконференц-связи, потокового видео и других типов высокоскоростного трафика.
Однако сегодня, несмотря на многообещающее будущее, системы фиксированного широкополосного доступа не воспринимаются в качестве эффективного способа предоставления речевых и видеоуслуг, а также сервисов высокоскоростной передачи данных домашним и бизнес-пользователям. Уже развернутые LMDS-системы вынуждены доказывать свое право на существование, а такие ведущие производители, как Nortel и ADC, вообще отказались от планов выпуска LMDS-оборудования.
Одна из проблем, сдерживающих распространение систем LMDS, связана с отсутствием стандартов. В отличие от своих конкурентов из мира кабельного телевидения или DSL-доступа, провайдеры фиксированных широкополосных услуг беспроводной связи пока не сделали выбор в пользу единого стандарта. Одни поддерживают комбинированный подход на основе векторного ортогонального частотного мультиплексирования и технологии передачи данных по сетям КТВ (VOFDM/DOCSIS), другие придерживаются устоявшихся схем модуляции, например квадратурной амплитудной (QAM), а кое-кто предпочитает патентованные разработки. Такая разноголосица не только вызывает замешательства в умах потребителей, но и препятствует началу широкомасштабного выпуска LMDS-устройств.
К счастью, решение проблемы стандартизации замаячило на горизонте. В 1999 г. в стенах IEEE появилась рабочая группа 802.16, призванная навести порядок в этом хаотизированном секторе телекоммуникационного рынка и собрать производителей оборудования под знамена единой спецификации.

Архитектура
Первоначально усилия нового подразделения IEEE были сосредоточены на частотных диапазонах 28 и 30 ГГц, однако затем в его составе была сформирована новая подгруппа, занявшаяся областью 2,5 ГГц. Эта "низкочастотная" часть спектра отведена под услуги беспроводного кабельного видео, которым был нанесен смертельный удар со стороны спутникового телевидения. Она вполне пригодна и для приложений доступа в Internet, а, возможно, и для цифрового видео. Поскольку радиус зоны действия сети MMDS примерно равен 50 км, установив небольшое число антенн, можно охватить услугами территорию крупного мегаполиса.
Еще одно направление деятельности, бурно развивающееся в недрах 802.16, нацелено на использование для целей доступа нелицензируемых областей спектра. Его актуальность обусловлена занятостью (в США) лицензируемых частотных диапазонов немногочисленными существующими операторами систем LMDS и MMDS. В данном случае речь идет о частотах в области 5 и 6 ГГц, и здесь группа 802.16 активно сотрудничает с другим подразделением IEEE - 802.11.
Задачей рабочей группы 802.16 является cтандатизация радиоинтерфейсов и дополнительных функций, необходимых для организации беспроводной "последней мили". Сформированные в ее стенах три подгруппы разрабатывают следующие стандарты:

- IEEE 802.16.1, определяющий радиоинтерфейс для систем, работающих на частотах от 10 до 66 ГГц;
- IEEE 802.16.2, регламентирующий вопросы совместимости разных систем широкополосного беспроводного доступа;
- IEEE 802.16.3, определяющий радиоинтерфейс для систем, работающих в лицензируемых диапазонах от 2 до 11 ГГц.

К настоящему моменту наибольший прогресс наблюдается в деятельности первой подгруппы, которая вызывает повышенный интерес операторов, поскольку ее результаты относятся к пока незанятым частотным диапазонам.
Все три спецификации опираются на абстрактную системную эталонную модель. Сервис, соответствующий будущим стандартам 802.16, обеспечит связь между абонентским оборудованием, которое может представлять собой одиночное устройство либо сеть (локальную, учрежденческую телефонную или сеть IP-телефонии), и магистральной сетью - ТфОП или Internet.
В эталонной модели определяются три радиоинтерфейса. Первый обеспечивает связь между абонентским приемопередающим устройством и базовой станцией и полностью определяется спецификациями 802.16. Второй интерфейс необходим для взаимодействия приемопередающих устройств с проводными сетями, к которым они подключены. Это интерфейс абоненской сети (Subscriber Network Interface, SNI) и интерфейс сети базовых станций (Base Station Network Interface, BNI). Особенности данных интерфейсов находятся вне "сферы компетенции" стандартов 802.16, однако они включены в эталонную модель в связи с тем, что технологии абонентской и базовой сетей (та же ATM) оказывают влияние на выбор технологии радиоинтерфейса и предоставляемых с его помощью услуг.
Наконец, третий интерфейс относится к факультативному использованию репитеров. Спецификации радиоинтерфейса допускают установку репитеров или отражателей для обхода препятствий, возникающих на пути распространения радиосигнала, и расширения радиуса действия соты.

Ответ - в выборе протокола
Архитектура 802.16 определяет протоколы четырех уровней. Два нижних уровня соответствуют одному физическому уровню (PHY) эталонной модели OSI. Именно здесь выполняются такие операции, как кодирование и декодирование сигналов, генерация и удаление заголовков пакетов (для целей синхронизации), передача и прием отдельных битов. В будущем стандарте 802.16 в описание физического уровня войдет также спецификация на параметры среды передачи и используемого частотного диапазона.
Над физическим уровнем расположены протоколы, отвечающие за предоставление услуг подписчикам. Сюда относятся передача пакетов (кадров) данных и контроль доступа к разделяемой среде передачи (Media Access Control, MAC).
Протокол 802.16 MAC определяет процедуру инициации передачи по радиоканалу со стороны абонента или базовой станции. Поскольку некоторые из вышележащих уровней (таких, как ATM) требуют поддержки определенного качества сервиса (QoS), протоколом MAC должно быть предусмотрено выделение определенной части суммарной емкости радиоканала под конкретные услуги. При транспортировке трафика в нисходящем направлении (от базовой станции к абоненту) существует лишь одна передающая станция, и реализовать поддержку QoS на уровне протокола MAC довольно просто. При транспортировке в восходящем направлении возникает конкуренция за доступ к среде передачи между несколькими абонентскими устройствами, что заметно усложняет протокол MAC.
Над уровнем MAC расположен так называемый уровень конвергенции, функции которого зависят от характера предоставляемого сервиса. На него, в частности, могут быть возложены инкапсуляция кадров, или блоков данных (PDU), более высоких уровней в кадры 802.16 MAC/PHY, преобразование адресов и параметров, определяющих QoS, к формату 802.16, адаптация временных характеристик трафика вышележащих уровней к эквивалентным сервисам MAC-уровня.
В отдельных случаях, например при работе с цифровым аудио- или видеотрафиком, без уровня конвергенции можно обойтись, передав соответствующие потоки на обработку непосредственно транспортному уровню. Однако услуги верхних уровней, использующие структуры PDU, требуют наличия протоколов уровня конвергенции.

Широкополосный сервис
Требования, накладываемые спецификациями 802.16 на конкретное оборудования, формулируются в терминах поддерживаемых широкополосных сервисов. Скажем, интерфейс 802.16 должен поддерживать скорости передачи и уровни QoS, предусмотренные в сетях ATM или IP, либо поддерживать пропускную способность и величину задержки, необходимые для передачи голоса или видео.
Специальные требования к широкополосным услугам сформулированы в спецификациях 802.16.1. Здесь предусмотрено три типа услуг: основанные на коммутации каналов, на пакетах переменной длины и на пакетах/ячейках фиксированной длины. Специфика услуг первого типа очевидна из самого названия. Услуги с пакетами переменной длины ориентированы на работу с трафиком IP, frame relay и MPEG-4. Третий тип услуг предусмотрен для совместимости с сетями ATM. При описании широкополосных услуг ключевыми параметрами являются поддерживаемая скорость передачи данных, частота ошибок передачи и максимальная задержка однонаправленной передачи.

MAC-уровень
Данные, передаваемые через радиоинтерфейс 802.16, представляют собой последовательность кадров MAC. Их не стоит смешивать с кадрами TDMA (Time Division Multiple Access), состоящими из набора временных слотов, каждый из которых выделен определенному абоненту. Временной слот TDMA может содержать в точности один кадр MAC, несколько таких кадров или, напротив, долю кадра. Временные слоты, расположенные в нескольких последовательных кадрах TDMA и относящиеся к данному абоненту, образуют логический канал, по которому передаются MAC-кадры.
Протокол 802.11 MAC ориентирован на установление соединений. Каждый MAC-кадр содержит идентификатор соединения, по которому протокол MAC доставляет данные адресату. Кроме того, предусмотрено взаимно однозначное соответствие между идентификатором соединения и сервисным потоком. Последний определяет параметры QoS (максимальная задержка передачи, нестабильность задержки, минимальная пропускная способность), обмен которыми производится по данному соединению.
Концепция сервисного потока - ключевая с точки зрения функционирования протокола MAC, поскольку именно сервисные потоки являются механизмом контроля за QoS для восходящей и нисходящей передачи. В частности, они используются в процессе выделения базовой станцией долей полосы пропускания отдельным сервисам.

Физический уровень
Спецификацией 802.11 PHY предусмотрены различные структуры для нисходящих каналов "точка - много точек" и восходящих каналов "много точек - точка". Так, при передаче в восходящем направлении используется схема множественного доступа с временным уплотнением (TDMA), дополненная алгоритмом выделения полосы пропускания по требованию (Demand Assignment Multiple Access, DAMA). Упомянутый алгоритм позволяет сети оптимальным образом адаптироваться к постоянно изменяющимся потребностям отдельных клиентов. Комбинация DAMA-TDMA обеспечивает динамическое выделение временных слотов отдельным логическим каналам.
Для передачи трафика в нисходящем направлении предусмотрено два режима: один рассчитан на транспортировку непрерывных потоков (аудио и видео), а другой - трафика переменной интенсивности (IP-пакеты). В первом случае для доступа к логическому каналу используется алгоритм временного мультиплексирования (TDM), а распределение суммарной полосы пропускания между нисходящим и восходящим трафиком осуществляется на основе дуплексного частотного разделения каналов (Frequency Division Duplexing, FDD). Во втором случае применяется описанная выше схема DAMA-TDMA, а для разделения трафика, передаваемого в противоположных направлениях, служат алгоритмы FDD, FSDD (дуплексное частотное разделение со смещением) и TDD (дуплексное временное разделение).