در یک شبکه تلفن سوئیچ شده عمومی (PSTN)، حلقه محلی به صورت یک لینک یا پیوند بین دفتر یا مرکز تبادل محلی (LE) و کاربر نهایی تعریف می شود. حلقه محلی(که به آن مایل آخر هم می گویند) به طور سنتی با استفاده از خطوط مسی توسعه داده شده اند و در بسیاری از موارد، توسط شرکت های تلفن دولتی به صورت انحصاری درآمده اند که نه تنها حق امتیاز انحصاری بلند مدت آن را در اختیار داشته اند بلکه در مورد کیفیت خدمات (QoS) هیچگونه نگرانی نداشته اند. با وجود اینکه حلقه محلی گران قیمت ترین بخش سیستم تلفن است (به خاطر وجود یک پیوند فیزیکی به ازای هر مشترک و هزینه های سرویس و نگهداری عملیاتی)، اما این حلقه به عنوان یک راه حل بسیار مورد توجه قرار گرفته است زیرا پتانسیل هایی را برای کاربران فراهم می سازد.
بازار آزاد در حلقه محلی
مسایل مرتبط با حق امتیاز انحصاری حلقه محلی، بحثی گسترده را در مورد امکان آزاد سازی این بخش و ایجاد یک محیط رقابتی تر برانگیخته است که طی آن شرکت های خصوصی و عمومی تلفن قادر به ارایه خدمات به کاربران مسکونی خواهند بود.

حلقه محلی در داخل PSTN
این چالش ها فقط سیاسی نبوده بلکه فنی و تکنولوژیک نیز بوده اند. به یک تکنولوژی نیاز داشته اند که بتواند به سرعت و به سادگی اجرا شده و از مخارج سرمایه گذاری و هزینه های عملیاتی کمتری برخوردار باشد. بنابراین در اواسط دهه 1990 جامعه تحقیقاتی و ارایه دهندگان خدمات اقدام به آنالیز و ارایه راه حل های دیگری برای حلقه محلی از قبیل کابل هم محور، خطوط نیروی برق، DSL، و انواع دیگری از تکنولوژی پیوندهای رادیویی کرده اند.
تحول و تکامل حلقه محلی در آلمان و در زمانی به صورت یک در باز و گشوده درآمد که دو نیمه این کشور مجددا با هم متحد شد و توجه زیادی به توسعه سریع و یکنواخت فراساختارهای ارتباطات مخابراتی در یک کشور متحد معطوف گشت. تنها راه دستیابی به این هدف، فناوری بی سیم بوده است. بنابراین نسل اول 1G سیستم های موسوم به حلقه محلی بی سیم (WLL) یا رادیو در حلقه محلی (RLL) پدیدار شد. از میان تمامی فناوری های مورد بررسی برای پشتیبانی از حلقه محلی، روش WLL (که امروزه به دسترسی بی سیم ثابت یا FWA نیز معروف است) به دلایل زیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است: نصب سریع؛ ارزان بودن نسبی این تکنولوژی؛ نگهداری نسبتا آسان؛ پیکربندی مجدد آسان.
چندین وضعیت وجود دارد که در آنها فناوری FWA می تواند راه حلی جالب برای حلقه محلی باشد.
- اپراتورهایی در یک ناحیه جدید وجود دارند. این وضعیت بیانگر تحویل خدمات محلی در مواردی از نواحی مسکونی جدید در نزدیکی شبکه فعلی یا در شهرک های کوچک در حال رشد است و در نتیجه نیاز به خدمات ارتباط تلفنی پایه دارند.
- تعویض خطوط سیمی کهنه در نواحی روستایی: در این وضعیت مساله اصلی آن است که خدمات ارتباطی در نواحی روستایی بیانگر هزینه های زیاد نگهداری و یا کیفیت ضعیف خدمات و عواید نسبتا کم آن است. بدین خاطر راحت تر این است که این نواحی را که نزدیک یکدیگر هستند در یک خوشه یا دسته بندی رادیویی قرار دهند که دارای یک کابل ایستگاه مرکزی برای آنتن دهی به این نواحی است. شایان ذکر است که تقاضای خدمات در کل این نواحی گروه بندی شده می تواند غیر همسان باشد به طوری که برخی مشترکان نیاز به خدمات صوتی پایه، فکس و انتقال دیتا، کیفیت صوتی بهتر و غیره دارند.
- افزایش ظرفیت یک شبکه موجود: این وضعیت زمانی رخ می دهد که شبکه خطوط سیمی فعلی به حد نهایی ظرفیت خود رسیده و گسترش آن به راحتی امکانپذیر نباشد. اگر مشترکانی وجود داشته باشند که نیاز به برنامه های کاربردی دیتا با پهنای باند کم و خدمات صوتی پایه دارند، آنها را می توان به یک گزینه FWA انتقال داد و خطوط سیمی آنها را برای دیگران به کار برد.
- اپراتور جدید در یک محیط رقابتی: ورود یک بازیگر جدید در یک محیط رقابتی با ریسک همراه است و امکان سودآور نبودن برای یک اپراتور بالقوه را پدید می آورد زیرا هزینه های اولیه انجام و ایجاد یک شبکه جدید می تواند در مراحل اولیه کار برای چند مشترک معدود، بسیار زیاد باشد و هزینه ارایه خدمات به آنها را خیلی بالا ببرد. با این حال بازار حلقه بسته آنقدر جالب و جذاب هست که اپراتورها همچنان می توانند کار خویش را با استفاده از فناوری FWA با دقت و با احتیاط انجام دهند.
نیاز به سرویس دهی مشترکان در سناریوهای گوناگون(شهری، حومه شهری، نواحی روستایی)، نیاز به دستیابی به پوشش دهی سریع بر روی یک ناحیه حداکثری تا حد امکان، فراساختارهایی که در محل وجود ندارند، نیازمندی هایی که خدمات ارایه شده را از نظر فنی و فناوری با خدمات ارایه شده از سوی اپراتورهای فعلی برابر می کنند و امکان دسترسی و ارایه خدمات آنها را از طریق خطوط سیمی مد نظر قرار می دهد، چالش های اصلی پیش روی اپراتورها هستند.

ساختار یک سیستمFWA: یک سیستم FWA شامل تعدادی BS همانند سیستم های موبایل است و همچنین یک توپولوژی شبه سلولی از خود نشان می دهد که در آن BS ها رابط یا سطح مشترک بین کاربران نهایی و PSTN هستند. در سیستم های FWA برخلاف فناوری های خطوط سیمی حلقه محلی، امکان گروه بندی تعدادی از کاربران از قبیل آنهایی که توسط یک آنتن مشترک سرویس دهی می شوند وجود دارد و این باعث کاهش هزینه و نیز کاهش زمان لازم برای نصب می شود. یک خصوصیت خاص سیستم های FWA در ماهیت ثابت آنها است که باعث تسهیل استفاده از آنتن های جهتی در CPE می شود. معمولا این آنتن ها را در محیطی بیرونی و در سطح پشت بام نصب می کنند و بهره دریافتی حدود 20dBi دارند. با این حال امکان استفاده از آنتن های داخلی نیز وجود دارد.

کاربردهای مدرن: تکنولوژی FWA در ارایه نسل دوم ارتباطات باند پهن (G2) سهیم بوده است که نه تنها خدمات صوتی پایه را ارایه می کند بلکه خدمات اینترنتی، انتقال دیتا، VoIP، تصاویر ویدیویی به هنگام درخواست، موسیقی و به جریان انداختن تصاویر را نیز ارایه می کند. این کاربردها توسط چندین محقق بررسی شده اند که قابلیت FWA را به عنوان یک راه حل قابل رقابت با حلقه محلی مطرح کرده اند. کاربردهای 2G می تواند برای برخی از نواحی با دسترسی مشکل به خدمات، مستثنی باشد، جایی که لازم است ارتباطات صوتی پایه برای آن فراهم شود. به جز این تکنولوژی FWA همچنان با تامین سهم گسترده ای از خدمات، می تواند اشتغال زایی داشته باشد.
شروط و نیازمندی ها: Har و همکارانش یک دسته بندی ساده و توصیفی از سیستم های FWA را براساس دیدگاه نیازمندی ها و شروط پهنای باند ارایه کرده اند که در این کار، ما دو گروه بندی را مشخص کرده ایم و اینها عبارتند از:
- سیستم های باند باریک به عنوان جایگزینی برای سیستم های تلفن پایه نسل اول
- سیستم های باند پهن که حلقه محلی را به صورت کمکی برای تامین خدمات تعاملی سرعت بالا(نسل دوم) در کنار خود دارند.
وضعیت اول متناظر با کاربردهای صوتی و برخی قابلیت های انتقال دیتا است. بنابراین پهنای باند خواسته شده در حد چند کیلوهرتز است. در مقابل، در وضعیت دوم، برخی خدمات دیگر از قبیل دسترسی به اینترنت با سرعت زیاد و تصاویر ویدیویی مورد نیاز است. در نتیجه در وضعیت دوم نیاز به چند مگاهرتز داریم.
شایان ذکر است که سیستم های FWA 2G به دنبال روند سوئیچینگ بسته دیتا (مانند IP)، با تضمین QoS همانند سایر شبکه های دسترسی باند پهن عمل می کند. به خصوص نیازهای اساسی سیستم های FWA را می توان به شکل زیر بیان کرد.
ترافیک صوتی: مقادیر کلی ترافیک برای خطوط مسکونی 70mErl و برای خطوط تجاری 150mErl است.
- وقفه شبکه در دسترسی به خدمات: این وقفه متناظر با تاخیری است که مدارهای رادیویی در حلقه محلی ایجاد می کنند. با وجود نبود یک مقدار ماکزیمم ثبت شده برای این وقفه و تاخیر برای FWA، یک تاخیر در حد ده ها هزارم ثانیه توصیه می شود تا یک کیفیت صدای قابل قبول را فراهم سازد.
- درجه و رتبه خدمات (GoS): این درجه بیانگر قابلیت بلوک بندی سیستم است. مقدار توصیه شده برای FWA برابر با یکصدم است.
تماس های ناموفق: در شرایط سنگین بودن بار ترافیک، تماس های ثبت شده نباید از دست بروند و در شبکه باید کیفیت خدمات در حد تعیین شده در GoS باشد.
- ایمنی و اعتبار خدمات: همانند هر سیستم رادیویی دیگر، FWA باید اجرای برخی فرم های سری سازی را هم برای تضمین ارتباطات سری و هم برای اعتبار بخشیدن به کاربر در داخل شبکه انجام دهد.
- شفافیت خدمات: انجام سنجش هایی در پیوندهای ارتباطی باید همانند شبکه های سیمی معمول انجام شود تا برای مثال برای نرخ خطای کمتر از BER<10-3 برای صدا و BER<10-6 برای دیتا برسد. سایر مشخصه های شبکه های سیمی استاندارد از قبیل تعداد طرح، تن شبکه نیز باید برای کاربران FWA شفاف و واضح باشد.
- صدا، دیتا و چند رسانه ای: سیستم های FWA باید قادر به تامین خدمات صوتی با کیفیتی مانند سیستم خطوط سیمی و یا حتی بهتر از آن و نیز دسترسی به فکس و اینترنت در نرخ دیتای بالاتری باشند. افزایش اطمینان برای استفاده از چند رسانه ای نیز بر مشخصه های سیستم های FWA تاثیر خواهد گذاشت و برخی ملاحظات را در آن مد نظر قرار خواهند داد.