Стандарт WiMAX ныне почти забыт. И в России, и в мире он практически не развивается. Считают, что он проиграл битву LTE. Из этой фразы следует, что у них с LTE была битва и что они конкуренты.

Но… Но как же быть с тем, что WiMAX называли «Wi-Fi на стероидах»? Получается, что WiMAX конкурировал еще и с Wi-Fi? Или нет?

А куда вообще исчез WiMAX? Ведь после того, как Yota запустила сеть в России в 2008 году, эта сеть превзошла все ожидания как по выручке, так и по числу абонентов. Куда делась такая перспективная и прибыльная технология? Прямо загадка.

Чтобы разобраться в хитросплетениях этого беспроводного детектива нам нужно вспомнить историю появления WiMAX, его изначальное предназначение и, конечно же, вникнуть в проблемы. Именно тогда мы сможем понять, почему WiMAX появился быстро, светил ярко, а сейчас от него почти не осталось следов.

С чего все началось

В конце 1990-х IEEE запустил рабочую группу 802.16 - стандарт для широкополосного беспроводного доступа в городских сетях (WirelessMAN). Первая версия 802.16 была ориентирована на фиксированный доступ в диапазоне 10–66 ГГц и, что важно, фактически предполагала прямую видимость (либо «почти прямую») между базовой станцией и абонентским терминалом.  

Разработчики WiMAX работали очень-очень быстро. В обзорных материалах IEEE отмечается, что первое формальное заседание группы прошло в июле 1999 года, а базовый стандарт 802.16-2001 был утвержден и опубликован уже в 2002-м. То есть за три года. Для IEEE это был быстрый темп. Тот же первый Wi-Fi (802.11-1997) готовили семь лет.

Чуть позже выходит 802.16a, где частота снижается до диапазона в 2-11 ГГц. Ее признали более удобной для работы в городских условиях. На такой частоте не обязательна прямая видимость, что важно.

И, наконец, 802.16d (802.16-2004), который еще называли «Fixed WiMAX». Он окончательно закрепляет фиксированную архитектуру доступа.

Это очень важный момент и его нужно понять правильно. Изначальное назначение WiMAX – это условная точка доступа за окном дома, которая смотрела бы на базовую станцию и принимала оттуда данные. Точка доступа, равно как и сама базовая станция никуда не перемещаются.

 Очевидно, что такой подход – это решение вопроса «последней мили» для операторов Интернета. То есть занять нишу проводного ШПД там, где кабеля нет или он экономически не сходится: пригород, частный сектор, новые районы, бизнес-парки, малые города, сельские территории. Так при чем тут LTE вообще?

Контролируемый эфир

Важно понять: когда были заложены основы WiMAX никто еще не думал, что LTE станет тем, чем станет – широкополосным доступом в сеть для мобильных устройств. В начале 2000хх сотовая связь – это в первую очередь голос, во вторую СМС и только в третью худенький и слабенький Интернет в непонятной нише «КПК (карманный персональный компьютер)». Мечтать о мобильном Интернете тогда только начинали.

Зато уже вкусили удобство Wi-Fi и осознали его главную проблему – когда в безлицензионном диапазоне пытаются работать десять точек доступа, это создает хаос и коллизии. Потому WiMAX пытался придерживаться следующих принципов:

1. Точка доступа и базовая станция не двигаются друг относительно друга.

2. В эфире не бардак, а выделенные частоты и управляемое распределение ресурса QoS (механизм, позволяющий приоритезировать сетевой трафик).

3. За счет этого получаем экономию на линиях связи и даем абонентам широкие каналы. На 4-6 км мы можем предоставить почти 70 мегабит/секунду в пиковых значениях. Для начала 2000хх – отличная сделка.

В WiMAX базовая станция действует как диспетчер. Она делит время на кадры и в каждом кадре явно объявляет, кому и сколько радиоресурса выделено. Это делается через служебные сообщения (DL-MAP/UL-MAP), где, по сути, написано “вот тебе слот, передавай вот тут”. В обратном канале (uplink) абонент обычно запрашивает полосу, а базовая станция выдает разрешение (grant). Поэтому оператор может реально планировать задержку и скорость. Плюс QoS в WiMAX построен вокруг “потоков обслуживания” (service flows) и классов вроде UGS/rtPS/BE: под голос, под видео, под обычный трафик - и планировщик старается эти требования выполнять. 

В Wi-Fi все работает иначе и близко к принципу: “послушай эфир, если тихо - пробуй передать”. Если несколько устройств решили, что “тихо” и начали передавать одновременно, то мы ловим коллизию. А устройства? после случайной задержки для каждого? пробуют еще раз.

Поэтому задержка и скорость в Wi-Fi по природе более плавающие. Даже Wi-Fi QoS (802.11e) в популярном варианте EDCA в основном означает “даем голосу/видео больше шансов выиграть спор за эфир”, но это все равно спор, а не строгий график.

Помимо замены кабельной «последней мили», WiMAX стремился вытеснить кустарные Wi-Fi-решения из ниши профессиональных радиомостов операторского класса. Тех, что работали по принципу, точка-многоточка. Тогда такие стали очень популярны у небольших операторов. И у 802.16 есть все шансы, он действительно лучше подходит под точку-многоточку. Именно поэтому WiMAX называли «Wi-Fi на стероидах».

А заодно пытаются застолбить нишу высокоскоростных линий связи до появления LTE и… кто знает, может даже выбить LTE с рынка.

Во всяком случае, Intel, которая вкладывала огромные деньги в развитие WiMAX и всячески продвигала эту технологию, была полна самых амбициозных планов. С течением времени в эту идею верят все больше и больше компаний.

Союз сильнейших

В июне 2001 года отраслевые игроки собрали некоммерческий консорциум, чтобы из «802.16 на бумаге» сделать предсказуемую экосистему железа и сетей - с понятными требованиями к совместимости и, главное, с сертификацией. Чтобы базовая станция одного вендора гарантированно работала с точкой доступа другого.

Организацию назвали WiMAX Forum. В 2005 году они запустили первые сертификационные лаборатории, а в январе 2006-го появились первые WiMAX Forum Certified устройства. Казалось, что процесс пошел.

Если говорить именно про состав WiMAX Forum, то туда входили компании сразу нескольких типов: операторы, производители инфраструктуры, чипмейкеры и производители терминалов. По документам середины 2000-х видно, что там регулярно фигурировали Intel, Motorola, Samsung, Siemens, Sprint - вплоть до того, что представители этих компаний занимали роли в рабочих группах форума (например, Network WG в 2005 году: Intel/Siemens/Samsung/Sprint). В публичных материалах тех лет и списках участников мероприятий рядом с ними встречаются Alcatel-Lucent, Nokia, Siemens, Nortel, ZTE, а также более “WiMAX-специализированные” вендоры вроде Airspan/Alvarion/Aperto и др. 

В общем, все это не тянуло на стартап, казалось, что затевается что-то серьезное…

WiMAX шагает по планете 

2006-2010 годы – это расцвет эры WiMAX. Давайте вспомним несколько примеров работы технологии.

В Южной Корее стартует «WiBro». Это было маркетинговое имя южнокорейского варианта WiMAX. Коммерческие запуски стартовали в июне 2006 года. WiBro доживет аж до конца 2018-го года.

В США Sprint строил сеть под брендом Xohm. Запуск - 29 сентября 2008 года в Балтиморе. У Clearwire, которая в 2009-м вывела бренд «Clear» в Портленде официальный запуск 6 января 2009.

В Японии UQ Communications запустила платные услуги в июле 2009. 

И, наконец, Россия. Yota (Scartel) запускает сети в 2,5-2,7 ГГц в Москве и Санкт-Петербурге в 2008 году. Этот запуск превзошел все ожидания. Вот ссылка на статью «Коммерсанта» тех лет. https://www.kommersant.ru/doc/1310343

Но… Но что общего было у всех этих запусков? А то, что они базировались не на стандарте 802.16d, а 802.16e. В чем разница? И куда подевали «dэшку»?

Рывок в мобильность

Если стандарт может работать без проводов, это совсем не значит, что он подразумевает настоящую мобильность.

Ключевое отличие 802.16d и 802.16e не в скорости или частотах. А в том, как стандарт работает на уровне MAC и процедур сети. 802.16d рассчитан на стационарного абонента: базовая станция планирует ресурс под фиксированные точки доступа, нет полноценного набора процедур для перемещения абонента между сотами, а значит нет нормального хэндовера и всего “обвеса” мобильности.

802.16e добавляет именно это: поддержку мобильности и handover, механизмы работы терминала в движении и энергосбережение для устройств на батарейках (sleep/idle режимы). А также вводит более «мобильный» подход через Scalable OFDMA, чтобы работать с разными ширинами каналов и профилями в диапазонах, где строили городские мобильные сети. В результате 802.16d - это про ту самую «последнюю милю» фиксированной связи, а 802.16e - попытка сделать полноценный операторский мобильный доступ со смартфонной логикой поведения абонента. Пусть и без той экосистемы, которая потом взлетела у LTE.

Но зачем стандарт так резко перекроили и, фактически, сменили ему концепцию? 

Немного контекста

Чтобы понять произошедшее, надо сделать над собой усилие и мысленно перенести себя туда, в начало 2000хх. Я не зря писал про иные задачи и парадигмы связи тех лет.

Представьте: вы делаете довольно узкое решение, у которого, тем не менее, есть будущее и потенциальные клиенты. Вы видите дикий рынок Wi-Fi мостов точка-многоточка, сразу над ними идут релейки профессионального уровня и нет ничего посередине. ОК, посередине были отдельные решения типа Canopy от Motorola, но это жуткая проприетарщина. Кажется, что собрать универсальный и условно-открытый для производителей радиоудлинитель последней мили – отличный бизнес, на который будет спрос.

И вдруг все рушится! Интернет появляется там, где его не особо ждали еще долго – в мобильных сетях. Уже с третьего поколения он дает абонентам вполне терпимую скорость, а уж маячащее LTE раскатает ваш «радиоудлинитель» и даже не заметит этого.

Дело не только в самих мобильных сетях, дело в резкой смене парадигмы потребления Интернета. Внезапно оказывается, что новинка от Apple (iPhone) создает новый, доселе невиданный рынок. И это рынок портативных гаджетов. 

Что делать? Продолжить гнуть тему радиоудлинителей? Очевидно, это вариант и очевидно, что в этом варианте большая часть прибыли пройдет мимо. WiMAX останется крайне нишевым решением.

Или… Рискнуть? Создать мобильную версию своего стандарта, быстро допилить то, что можно допилить быстро, пройтись по основным производителям чипов и гаджетов с тем, чтобы запихнуть в них поддержку своего стандарта. Благо ходить далеко не надо, они все в WiMAX Forum. После такого можно рвануть на рынок.

При определенном везении новый мир мобильного Интернета взлетит на WiMAX, и, к началу постройки LTE, поляна будет захвачена.

Внезапный конец

Запуск WiMAX был шумным и успешным. На разных уголках планеты потребители с радостью использовали мобильный Интернет со скоростью провода. Особый успех был в России, Yota стартанула так, что сама себе выстрелила в ногу. Не хватало частотного ресурса и девайсов на всех желающих.

Однако, успех был временным. Чтобы его закрепить, чтобы интернет от WiMAX действительно стал мобильным и всеобъемлющим, он должен был оказаться не только в свистках-модемах, а буквально на борту каждого смартфона, планшета и ноута. И вот с этим возникли проблемы. 

Несмотря на то, что WiMAX развивали такие гиганты как Intel и Samsung, попасть везде не получилось. Wi-Fi модуль одного из поколений уже традиционно ставился на все мобильные гаджеты. И смысл понятен – чтобы дома или на работе цепануться за собственную приватную беспроводную сеть.

Модуль сотовой связи – аналогично, на борту. И в самых продвинутых устройствах за 2G и 3G шел именно LTE, как наследник ветки мобильной связи.

WiMAX тут остался не при делах. Получалось, что для приватных сетей (а-ля Wi-Fi) технология не годится, а мобильным протоколам он конкуренцию составить так и не смог. 

Нет, конечно, технически можно было поставить WiMAX третьим протоколом связи и жить еще и с ним. И такие устройства существовали. Но большая часть производителей на это не пошла.

Что интересно, очень быстро поражение признали и операторы связи, которые вот еще буквально пару лет назад громко стартовали на MAXе. Та же Yota объявила о переходе на LTE в 2010 году и начала обмен парка оборудования.

Южнокорейцы оказались упорнее и WiBro был окончательно свернут лишь в 2018 году. Но итог оказался аналогичен.

Заключение

WiMAX – отличный пример технологии из «старого мира». Там в конце 90хх, начале 2000хх он обязательно бы прижился. Но здесь, в 20хх годах XXI века действуют совсем другие правила. Именно по этой же причине ушло на покой немало технологий. Вспомнить те же dial-up или DECT. Для своего времени вполне продвинутые и удобные решения, но в современной парадигме связи они попросту не имеют смысла. И если, где и остались, то скорее в виде исключений.

В отличие от них, WiMAX не хотел просто так остаться в прошлом. Он все же попробовал совершить рывок в новое будущее и на лету сменить концепцию. Неуспешно, зато ярко и с историей.

Осталось ли что-то от WiMAX? Не в прямом виде. 802.16-экосистема осталась в нишах, где важны управляемый эфир и предсказуемость. Самый наглядный современный пример - AeroMACS (аэропортовые сети передачи данных на поверхности аэродрома), которые прямо описывают как стандарт, основанный на WiMAX/IEEE 802.16. WiMAX Forum (он еще жив!) сообщает, что такая система есть уже в 40 аэропортах.

Второй пример - энергетика. WiGRID — это профиль/набор требований, которые продвигает WiMAX Forum для использования технологий IEEE 802.16. Прежде всего для Utility Field Area Network (полевых сетей энергокомпаний): связь с устройствами учета и телеметрии, сбор данных, управление оборудованием. Успех этой ветки пока сомнителен, хотя внедрения идут.

WiMAX же в том виде, в котором его пытались сделать разработчики теперь всего лишь история. Интересная история перспективной технологии, которая не смогла. Но хотя бы пыталась.

Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.
Эксклюзивно для читателей Хабра мы даем бонус 10% при первом пополнении.