На сьогоднішній день технологія бездротового зв'язку WiMAX є найбільш передовою з усіх існуючих. З'явившись у далекому 2003 році, вона була спрямована на задоволення ринку широкомовних пристроїв.
По всьому світу велика кількість операторів почали створювати бездротові мережі. Такі мережі існують зараз у США, Японії, Кореї, Росії та багатьох інших. Якщо взяти до уваги слова провідних аналітиків у сфері комунікацій, то в WiMAX незабаром загальна кількість користувачів мережі складе більше 100 мільйонів осіб.
На сьогоднішній день можна сміливо сказати, що у WiMAX немає альтернативної технології, що і робить її передовим продуктом. У цій статті ми докладно розглянемо особливості даної технології, її переваги та недоліки.
Що це таке?
«WiMAX» («Міжнародна взаємодія для мікрохвильового доступу») – технологія,розроблена у 2003 році, метою якої є надання бездротового зв'язку для робочих станцій, стаціонарних комп'ютерів, портативні комп'ютери та мобільні пристрої. Базується на стандарті зв'язку "IEEE 802.16".
Які завдання вирішує "WiMAX":
- забезпечення широкосмугового зв'язку, замість виділених ліній і «DSL/ADSL»;
- забезпечення системами віддаленого моніторингу;
- створення точок віддаленого доступу, які не мають прив'язки до географічного розташування;
- забезпечення точок доступу Wi-Fi і з'єднання їх один з одним, а також інших зон інтернет мережі.
Також хочеться коротко розповісти про основні етапи розробки цієї технології:
Область та доцільність застосування
На сьогоднішній день перед розробниками всього світу гостро стоїть проблема останньої милі» (каналу, який з'єднує кінцеве обладнання користувача з вузлом доступу до провайдера). На щастя, зараз з'явилося багато різновидів технології останньої милі, завдяки чому кожен провайдер може вирішити завдання вибору цієї технології.
На сьогоднішній день проблема останньої милі не має чіткого та універсального рішення. Абсолютно у кожної існуючої технології є своя сфера застосування, плюси та мінуси.
На вибір певної технології і можуть впливати велика кількість факторів і ось основні з них:
- спосіб досягнення намічених цілей, ефективне використання ресурсів, цільова аудиторія,
- виділення інвестицій, які згодом підуть на розвиток мережі;
- наявність та працездатність наявної мережної інфраструктури, а також певні ресурси, які будуть спрямовані на підтримку технічної експлуатації мереж.
Кожен із перерахованих вище факторів відіграє особливу роль у виборі технологічного рішення.
Також хочеться відзначити, порівнюючи Wi-Fi та WiMAX, що останній дозволяє користувачам здійснювати вихід в інтернет на досить високій швидкості. Покриття території мереж WiMAX значно більше, ніж у Wi-Fi.
відео: WiMax технологія
Варіанти технології
Все сімейство технології WiMAX має досить широкий спектр переваг, які мають певні відмінності один від одного. Розробники технології WiMAX намагалися знайти найбільш доцільний варіант, призначений для мобільного та фіксованого використання.
Однак варто відзначити той факт, що суміщення вимог у рамках одного стандарту, як і раніше, не вирішене завдання. Стандартні вимоги мають схожість між собою, але при цьому кожна технологія має певну націленість на різні сфери ринку. Тому це стало поштовхом до того, щоб створити дві відокремлені версії стандарту.
Кожна специфікація WiMAX має свої технічні характеристики: потужності випромінювання, частоти, доступ та передача, повторне використання радіочастот. І саме через дані особливості системи-WiMAX, що знаходяться на базі стандарту IEEE 802.16 e і d, практично не мають сумісності.
- 802.16-2004 – була затверджена у 2004 році. Під час роботи використовується частотне мультиплексування. До того ж є підтримка так званого фіксованого доступу в тих зонах, де відсутня і присутня пряма видимість. Найчастіше використовуються частоти 3,5 і 5 ГГц.
- 802.16-2005 – була затверджена у 2005 році. Нова версія є великим кроком у еволюції фіксованого доступу. Нова версія отримала підтримку мобільних абонетів, а її відмінною рисоює підтримка низки особливих функцій, як-от: «Idle mode», «Handover».
Відмінними рисами між двома специфікаціями є те, що за рахунок фіксованого WiMAX (802.16-2004) працюють виключно статичні абоненти, а під час роботи 802.16-2005 (мобільного WiMAX) працюють абоненти, які пересуваються зі швидкістю до 110 кілометрів на годину.
Також хочеться відзначити те, що за рахунок мобільності забезпечуються всі функції роумінгу і так зване безшовне підключення між основними робочими станціями в той час, коли абонент перебуває в русі. Існують виняткові випадки, коли 802.16-2005 може досить добре використовуватися при обслуговуванні статичних абонентів.
Також хочеться відзначити те, що більшість компаній віддають перевагу саме WiMAX, надаючи послуги високошвидкісного зв'язку.
І на це є свої причини:
- насамперед 802.16 ефективний з економічної точки зору при наданні своїм клієнтам доступу до мережі, а також розширення послуг та охоплення нових територій;
- по-друге – це простота використання на відміну від провідних каналів. WiMAX і Wi-Fi досить прості у використанні, розгортанні та, звичайно ж, масштабуванні. Досить зручний спосібпри створенні досить великої мережі в найкоротший термін.
WiMAX абонентське обладнання
В даний час обладнання для використання мереж WiMAX можна встановлювати в приміщеннях (такі пристрої зазвичай не перевищують своїми розмірами традиційні DSL модеми), так і на вулицях (пристрої розміром з ноутбук).
Пристрої для роботи всередині приміщень зручніші у використанні, але можуть працювати тільки на невеликих відстанях від базової станції.
Через це обладнання, яке встановлюється всередині приміщень, потребує більших інвестицій, оскільки для забезпечення якісної роботи буде потрібно багато точок доступу.
Принцип роботи та поняття
WiMAX складається з наступних елементів: станції (базові та клієнтські), обладнання, яке є сполучною між станціями, інтернет-мережа. Для з'єднання базової і клієнтської станції використовуються частоти від 2 до 11 ГГц.
Між базовими станціями зазвичай встановлюється пряма видимість і при цьому використовується робочий діапазон частот від 10 до 66 ГГц. Пряма видимість між робочими станціями та діапазон частот дозволяють досягти швидкості обміну даними до 120 Мбіт/сек. Але при цьому необхідно одну з робочих станцій підключити до мережі провайдера, використовуючи стандартний метод проводового з'єднання.
Стандарти IEEE 802.16 мають структуру GSM мережі. Дальність дії базових станцій у кілька кілометрів і зведення будь-яких додаткових вишок, що підсилюють сигнал, не потрібно.
Режими
У стандарт wimax 802.16e-2005 входять усі версії, які виходили раніше:
MAC / канальний рівень
У мережах 802.16 MAC застосовують так званий алгоритм планування. Принцип дії даного алгоритму ґрунтується на наступному: абсолютна будь-яка клієнтська станція може підключитися до точки доступу та після підключення для неї автоматично буде створено окремий слот безпосередньо на точці доступу. До того ж інші користувачі не можуть впливати на це і таким чином це виключає обрив зв'язку.
WiMAX Архітектура
На WiMAX Forum була створена специфікація архітектури, завдяки якій можна визначити величезну кількість нюансів роботи. До цього числа входить розподіл мережевих адрес, взаємодія з іншими мережами, аутентифікація.
Хочеться відзначити, що архітектура мереж немає суворої прив'язки до тієї чи іншої окремої конфігурації, тому забезпечується досить висока гнучкість і масштабируемость.
Переваги і недоліки
До переваг належить:
До недоліків відноситьсяя:
- дефіцит пристроїв частот;
- непідготовленість законодавчої бази;
- складності при впровадженні нової технології, через що на даний момент немає можливості забезпечення якісного зв'язку за низькою вартістю.
У цій статті ми детально розглянули WiMAX. Можна впевнено сказати, що на даний момент WiMAX є передовою технологією бездротового зв'язку. На сьогоднішній день вона набула досить широкої популярності в сучасному світі.
>Принцип роботи WiMAX мереж.
Компанія «WiMAX Forum», заснована в 2001 році, займається просуванням та розвитком технології WiMAX. В основу цієї технології покладено стандарт IEEE 802.16 чи Wireless MAN. У WiMax Forum входять такі компанії, як Intel, Samsung, Nokia, LG, Motorola.
WiMAX технологія дозволяє вирішити низку завдань:
- з'єднати точки доступу Wi-Fi між собою та з постачальником послуг Інтернет;
- забезпечити бездротовий широкосмуговий доступ, альтернативний DSL та виділеної лінії;
- надати високошвидкісний сервіс з передачі даних та телекомунікаційних послуг;
- створити точки доступу, які не прив'язані до географічних положень.
WiMAX фіксований, 802.16-d або -2004, характеризується діапазоном 3,5 ГГц або 5 ГГц, та використанням OFDM (ортогонального частотного мультиплексування). Пристрій користувача - це стаціонарний модем, який встановлюється всередині приміщення або зовні. Для ноутбука встановлюється картка PCMCIA. WiMAX мобільний, 802.16 або -2005, характеризується декількома діапазонами частот - це 2,3 ГГц, 2,5 ГГц, 2,7 ГГц, 3,4 ГГц і 3,8 ГГц. Ця версія підтримує схожі функції як для стільникових мережтретього покоління EVDO чи HSDPA - такі як хендовер, роумінг та idle mode. Тут використовується масштабування OFDM або SOFDMA.
Різниця між WiMAX та Wi-Fi
Здавалося б, конкурентом WiMAX у бездротовому сегменті є технологія Wi-FiАле при більш уважному розгляді можна помітити, що WiMAX і Wi-Fi зайняли різні ніші. Якщо Ви користуєтеся домашнім або офісним Wi-Fi роутером, то знаєте, що точки доступу Wi-Fi здатні забезпечити сигнал в межах лише кількох сотень метрів. WiMAX – система дальньої дії, що покриває кілометри простору. Технологія WiMAX здатна розширити зону дії мобільних пристроїв до радіусу кварталу чи навіть невеликого міста!
Мережа WiMAX
За структурою мережі WiMax (стандарт IEEE 802.16) схожі на традиційні мережі мобільного зв'язку. Базові станції, що знаходяться в межах прямої видимості одна від одної (а це за умови встановлення на висотних об'єктах до 50 км) пов'язані між собою постійним радіоканалом у НВЧ діапазоні. Одна або кілька базових станцій повинні мати підключення до Інтернет-провайдера. Для з'єднання базової станції з користувачем потрібна наявність абонентського обладнання. За наявності в "зоні видимості" кількох базових станцій WiMAX, програмне забезпечення WiMax модем автоматично вибирає станцію з найбільш сильним сигналом.
Чому саме WiMAX?
Основною перевагою цієї технології є швидкість. Технологія Mobile WiMAX дозволяє працювати в Інтернеті зі швидкістю до 10 Мбіт/с. Уклавши договір, ви зможете користуватися швидким Інтернетом у будь-якій точці зони покриття – вдома, на роботі чи в машині. Для забезпечення хорошої швидкості повинні бути встановлені з'єднання з прямою видимістю та діапазоном частот 10 – 66 ГГц між базовими WiMAX станціями. При цьому можливе досягнення швидкості обміну інформацією до 70 Мбіт/c. І чим більше буде встановлено базових станцій, тим вищою буде швидкість та надійність створеної мережі. Таким чином, з'єднуються відстані десятки кілометрів.
Стандарт IEEE 802.16-2004, що розглядається в статті, є розширенням базового стандарту IEEE 802.16, який описує роботу в діапазоні 10…66 ГГц. У стандарті IEEE 802.16-2004 передбачено роботу в діапазоні 2…11 ГГц, а також ширші можливості як на фізичному рівні, так і на рівні управління доступом.
Вступ
Під абревіатурою WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) розуміється технологія операторського класу, яка ґрунтується на сімействі стандартів IEEE 802.16, розроблених міжнародним інститутом інженерів з електротехніки та електроніки (IEEE). У стандартах IEEE 802.16 визначаються фізичний рівень та рівень управління доступом для систем фіксованого бездротового широкосмугового доступу до масштабу міста.
Основні параметри стандартів IEEE 802.16 та IEEE 802.16-2004 представлені в табл. 1 .
Таблиця 1. Основні параметри стандартів IEEE 802.16 та IEEE 802.16-2004
Опис стандарту
Фізично у стандарті IEEE 802.16-2004 визначено три методи передачі даних: метод модуляції однієї несучої (SC), метод ортогонального частотного мультиплексування (OFDM) та метод множинного доступу на основі такого мультиплексування (OFDMA).
Специфікація фізичного рівня WirelessMAN-OFDM є найцікавішою з погляду практичної реалізації. Вона базується на технології OFDM, що значно розширює можливості обладнання, зокрема дозволяє працювати на відносно високих частотахза умов відсутності прямої видимості. Крім того, до неї включена підтримка топології «кожен з кожним» (mesh), при якій абонентські пристрої можуть одночасно функціонувати і як базові станції, що спрощує розгортання мережі і допомагає подолати проблеми прямої видимості.
Модуляція OFDM
При формуванні OFDM-сигналу цифровий потік даних ділиться на кілька підтоків, і кожна піднесе зв'язується зі своїм підтоком даних. Амплітуда та фаза піднесучої обчислюються на основі обраної схеми модуляції. Відповідно до стандарту, окремі піднесучі можуть модулюватися з використанням бінарної фазової маніпуляції (BPSK), квадратурної фазової маніпуляції (QPSK) або квадратурної амплітудної маніпуляції (QAM) порядку 16 або 64. Варіанти відображення біт на фазову площину для кожного виду мані. 1. У передавачі амплітуда як функція фази перетворюється на функцію від часу за допомогою зворотного швидкого перетворення Фур'є (ОБПФ). У приймачі за допомогою швидкого перетворення Фур'є (БПФ) здійснюється перетворення амплітуди сигналів як функції іноді в функцію від частоти.
Мал. 1. Варіанти відображення біт на фазову площину
Застосування перетворення Фур'є дозволяє розділити частотний діапазон на піднесучі, спектри яких перекриваються, але залишаються ортогональними. Ортогональність піднесучих означає, кожна з них містить цілу кількість коливань на період передачі символу. Як видно із рис. 2, спектральна крива будь-якої з піднесучих має нульове значення для центральної частоти суміжної кривої. Саме ця особливість спектра піднесе і забезпечує відсутність між ними інтерференції.
Мал. 2. Ортогональні піднесучі
Однією з головних переваг методу OFDM є його стійкість до ефекту багатопроменевого розповсюдження. Ефект викликається тим, що випромінюваний сигнал, відбиваючись від перешкод, приходить до приймальні антенирізними шляхами (рис. 3), викликаючи міжсимвольні спотворення. Цей вид перешкод характерний для міст із різноповерховою забудовою через багаторазові відображення радіосигналу від будівель та інших споруд. Щоб уникнути міжсимвольних спотворень, перед кожним OFDM-символом вводиться захисний інтервал, званий циклічним префіксом. Циклічний префікс є фрагментом корисного сигналу, що гарантує збереження ортогональності піднесучих (але тільки в тому випадку, якщо відбитий сигнал при багатопроменевому поширенні затриманий не більше, ніж на тривалість циклічного префікса). Крім того, циклічний префікс дозволяє вибрати вікно для перетворення Фур'є у будь-якому місці часового інтервалу символу (рис. 4).
Мал. 3. Ілюстрація ефекту багатопроменевого розповсюдження
Мал. 4. Обробка OFDM-символу при багатопроменевому розповсюдженні
Перешкодостійке кодування
Багатопроменеве поширення радіосигналу може призводити до ослаблення і навіть повного придушення деяких піднесуть внаслідок інтерференції прямого та затриманого сигналів. Для вирішення цієї проблеми використовується перешкодостійке кодування. У стандарті IEEE 802.16-2004 передбачені як традиційні технології завадостійкого кодування, так і нові методи. До традиційних відноситься згорткове кодування з декодуванням за алгоритмом Вітербі та коди Ріда-Соломона. До відносно нових - блокові та згорткові турбокоди. Для підвищення ефективності кодування без зниження швидкості коду застосовується перемежування даних. Перемежування збільшує ефективність кодування, оскільки пакети помилок дробляться на дрібні фрагменти, з якими справляється система кодування.
Гнучкість
Важливою особливістю фізичного рівня є можливість вибору ширини смуги пропускання каналу. Стандарт передбачає вибір ширини смуги з кроком від 1,25 МГц до 20 МГц з безліччю проміжних варіантів, що дозволяє ефективніше використовувати радіочастотний спектр. Крім того, в стандарт закладена адаптивна сигнально-кодова конструкція, тобто система підлаштовується до характеристик каналу в кожний момент часу, «перекачуючи» швидкість у стійкість до перешкод і навпаки. Відповідно до стандарту, залежно від відношення сигнал/шум (S/N), система вибирає метод модуляції, при якому може бути забезпечена стійка робота (рис. 5).
Мал. 5. Переважний метод модуляції в залежності від відношення сигнал/шум
Додатковими інструментами фізичного рівня підвищення ефективності використання радіоспектру служать вимір якості каналу і автоматичне управління потужністю сигналу.
Метод доступу
У стандарті IEEE 802.16-2004 використовується технологія множинного доступу з поділом за часом (TDMA), згідно з якою базова станція виділяє абонентським станціям часові інтервали, щоб вони могли передавати дані у певній черговості, а не випадково.
Для реалізації дуплексного режиму обміну даними використовуються дві технології: дуплексний режим з поділом за часом (TDD) низхідного та висхідного потоків та дуплексний режим з поділом за частотами (FDD).
Захист інформації
Відповідно до стандарту, для запобігання несанкціонованому доступу та захисту даних користувача здійснюється шифрування всього трафіку, що передається по мережі. Базова станція (БС) WiMAX є модульним конструктивом, в який при необхідності можна встановити кілька модулів зі своїми типами інтерфейсів, але при цьому має підтримуватися адміністративне програмне забезпечення для управління мережею. Це програмне забезпечення забезпечує централізоване керування всією мережею. Логічне додавання до існуючої мережі абонентських комплектів здійснюється також через цю адміністративну функцію.
Абонентська станція (АС) являє собою пристрій, що має унікальний серійний номер, МАС-адреса, а також цифровий підпис Х. 509, на підставі якого відбувається автентифікація АС на БС. При цьому, згідно зі стандартом, термін дійсності цифровий підписАС становить 10 років. Після встановлення АС у клієнта та подачі живлення АС авторизується на базовій станції, використовуючи певну частоту радіосигналу, після чого базова станція, ґрунтуючись на перелічених вище ідентифікаційних даних, передає абоненту конфігураційний файл TFTP-протоколу. В цьому конфігураційному файлізнаходиться інформація про піддіапазон передачі (прийому) даних, тип трафіку і доступну смугу, розклад розсилки ключів для шифрування трафіку та інша необхідна для роботи АС інформація. Необхідний файлз конфігураційними даними створюється автоматично, після занесення адміністратором системи АС до бази абонентів, з призначенням останньому певних параметрів доступу.
Після процедури конфігурування автентифікація АС на базовій станції відбувається так:
- Абонентська станція надсилає запит на авторизацію, в якому міститься сертифікат Х.509, опис методів шифрування, що підтримуються, і додаткова інформація.
- Базова станція у відповідь на запит на авторизацію (у разі достовірності запиту) надсилає відповідь, в якій міститься ключ на аутентифікацію, зашифрований відкритим ключем абонента, 4-бітний ключ для визначення послідовності, необхідний для визначення наступного ключа на авторизацію, а також час життя ключа .
- У процесі роботи АС через проміжок часу, який визначається адміністратором системи, відбувається повторна авторизація та аутентифікація, і у разі успішного проходження аутентифікації та авторизації потік даних не переривається.
У стандарті використовується протокол PKM (Privacy Key Management), відповідно до якого визначено кілька видів ключів для шифрування інформації, що передається:
- Authorization Key (АК) - ключ, який використовується для авторизації АК на базовій станції;
- Traffi c Encryption Key (ТЕК) - ключ, який використовується для криптозахисту трафіку;
- Key Encryption Key (КЕК) - ключ, що використовується для криптозахисту ключів, що передаються в ефірі.
- Відповідно до стандарту, у кожен момент часу використовуються два ключі одночасно, з часом життя, що перекривається. Цей захід необхідний серед з втратами пакетів (а ефірі вони неминучі) і забезпечує безперебійність роботи мережі. Є велика кількість ключів, що динамічно змінюються, досить довгих, при цьому встановлення безпечних з'єднаньвідбувається за допомогою цифрового підпису. Згідно зі стандартом, криптозахист виконується відповідно до алгоритму 3-DES, при цьому відключити шифрування не можна. Опціонально передбачено шифрування за більш надійним алгоритмом AES.
Розробка обладнання WiMAX на базі "систем на кристалі"
Сучасні тенденції розвитку телекомунікаційного ринку диктують розробку про «систем на кристалі». Під пристроями класу «система на кристалі» в загальному випадку розуміються пристрої, на єдиному кристалі яких інтегровані один або кілька процесорів, деякий обсяг пам'яті, ряд периферійних пристроїв та інтерфейсів, тобто максимум того, що необхідно для вирішення поставлених перед системою завдань. Розробка «систем на кристалі» передбачає оптимізацію схемотехніки, що розробляється, що безпосередньо позначається на споживаній потужності, площі кристала і, як наслідок, вартості.
Наразі провідні світові виробники зосередилися на розробці «систем на кристалі», в яких інтегровані основні функції фізичного та MAC рівнів стандарту WiMAX. Перші зразки, розроблені на основі специфікації IEEE 802.16-2004, представили компанії Fijitsu, Intel, Sequans Communications, Wavesat та PicoChip. У пропонованих цими компаніями рішеннях на фізичному рівні використовується модуляція OFDM з 256 піднесучими та основна схема кодування, в якій для внутрішнього коду застосовується згорткове кодування та декодування за алгоритмом Вітербі, а для зовнішнього - коди Ріда-Соломона.
Функціонально обладнання WiMAX поділяється на базове та абонентське. Перше покоління чіпів для базових станцій має менший рівень інтеграції, ніж для абонентських станцій. Для реалізації MAC-протоколу базової станції потрібне збільшення продуктивності цих рішень. З цією метою використовуються зовнішні процесори, службовці до виконання верхнього рівня MAC-протокола. Таким чином, чіпсети WiMAX реалізують функції фізичного рівня та функції нижнього рівня MAC-протоколу.
Абонентське обладнання
Для розробників абонентського обладнання WiMAX найбільш перспективними є системи на кристалі від чотирьох виробників: Fujitsu, Intel, Sequans і Wavesat.
Компанія Intel першою запропонувала розробникам систему на кристалі PRO/Wireless 5116 для абонентських станцій WiMAX, в якій були інтегровані функції як фізичного, так і MAC рівнів. Чіп MB87M3400 компанії Fujitsu призначений для ширшого діапазону програм і дозволяє розробляти як базове, так і абонентське обладнання. Компанія Sequans розробила окремі чіпи SQN1010 та SQN2010 - для базового та абонентського обладнання відповідно.
"Системи на кристалі" від Fujitsu, Intel та Sequans повністю реалізують функції MAC-протоколу для абонентських станцій WiMAX. Інший підхід до розробки запропонувала компанія Wavesat, випустивши дві мікросхеми: OFDM-модем DM256 (реалізує функції фізичного рівня) і MC336 (є обчислювальним ядром, що реалізує нижній рівень MAC-протоколу). Для розробки абонентського модему на базі "системи на кристалі" від Fujitsu, Intel та Sequans не потрібно додаткового зовнішнього процесора.
Характеристики чіпів, що визначаються типом дуплексу, шириною каналу та іншими параметрами, сильно відрізняються. Для організації повнодуплексної роботи на базі рішення Fujitsu MB87M3400 потрібне використання двох чіпів. Мікросхема Sequans SQN1010 є першою "системою на кристалі", яка підтримує повнодуплексний режим роботи. Рішення компанії Wavesat DM256/MC336 дозволяє організовувати повнодуплексний режим роботи на основі однієї мікросхеми OFDM-модему DM256.
Мікросхеми компаній Fujitsu та Sequans дозволяють організовувати канали шириною до 20 та 28 МГц відповідно, тоді як максимальна ширина каналу для чіпів Intel та Wavesat становить 10 МГц із проміжними значеннями 3,5 та 7 МГц.
Радіоінтерфейс розглянутих «систем на кристалі» містить блоки АЦП/ЦАП для прямого аналогового з'єднання із зовнішнім приймачем. У табл. 2 представлені основні параметри рішень для розробки абонентського обладнання WiMAX.
Таблиця 2. Основні параметри рішень розробки абонентського устаткування WiMAX
Базові станції
Розглянемо варіанти розробки базових станцій WiMAX з урахуванням відомих чіпів. Компанія Fujitsu розробила чіп MB87M3400 як для базових, так абонентських станцій. Однак, на відміну від рішення Intel, чіп Fujitsu має інтерфейс зовнішнього процесора. Для реалізації повнодуплексного режиму потрібно використовувати два чіпи, один з яких виконує функції фізичного рівня та нижнього рівня MAC-протоколу, а другий є зовнішнім процесором (сторонньої фірми) для реалізації верхнього рівня MAC-протоколу. Для розробки базових станцій компанія Fujitsu надає налагоджувальний комплект, що реалізує повнодуплексний режим роботи з процесором Freescale MPC8560, але не постачає програмне забезпечення, що забезпечує функції верхнього рівня MAC-протоколу.
Компанія PicoChip пропонує рішення PC102/PC8520, побудоване на двох своїх паралельних процесорах PC102. Компанія надає програмне забезпечення, що реалізує фізичний рівень та функції нижнього рівня MAC-протоколу на чіпах PC102. Як і Fujitsu, компанія PicoChip використовує процесор Freescale MPC8565 для реалізації верхнього рівня MAC-протоколу у своєму налагоджувальному комплекті. Однак, на відміну від Fujitsu, PicoChip ліцензувала своє програмне забезпечення для верхнього рівня MAC-протоколу. Оскільки рішення PC102/PC8520 не закладено функції шифрування-дешифрування, їхнього виконання повинен бути використаний зовнішній процесор.
Чіп для розробки базових станцій SQN2010 компанії Sequans є першою "системою на кристалі", що має повнодуплексний режим. SQN2010 реалізує всі функції фізичного та MAC рівнів, необхідні для повнодуплексної роботи базової станції. Чіп SQN2010 відрізняється від SQN1010 наявністю другого центрального процесора, Що реалізує верхній рівень MAC-протоколу На чіпі SQN1010 передбачено інтерфейс PCI для забезпечення можливості підключення зовнішнього процесора.
Рішення DM256/MC336 компанії Wavesat може бути використане для розробки базових станцій. Це рішення підтримує повнодуплексний режим роботи, але слід зазначити, що для реалізації функцій дешифрування-шифрування воно вимагає підключення зовнішнього процесора. Як і Fujitsu, Wavesat не надає програмне забезпечення для верхнього рівня MAC-протоколу, необхідне розробки базових станцій.
З чотирьох описаних рішень лише чіпи PicoChip PC102 не інтегрують у собі функції АЦП/ЦАП. Тому для розробок, у яких використовується аналоговий радіоінтерфейс, додатково потрібні пристрої АЦП/ЦАП. Основні параметри розглянутих рішень розробки базових станцій представлені в табл. 3 .
Таблиця 3. Основні параметри розглянутих рішень для розробки базових станцій WiMAX
Вибір виробника чіпів для розробки систем WiMAX є важливим рішенням. Для швидкої та ефективної розробки системи потрібна максимально повна програмна та апаратна підтримка та засоби для розробки та налагодження. Наявність комплекту налагодження дозволяє значно збільшити швидкість і зменшити вартість розробки обладнання WiMAX, що є одним з головних критеріїв при виборі того чи іншого продукту.
Розгортання систем WiMAX
Побудова мережі фіксованого бездротового доступу передбачає використання трьох типів устаткування - базових станцій, абонентських станцій та устаткування організації зв'язку між базовими станціями. У мережах доступу на базі WiMAX знайдуть застосування як вузькоспрямовані антени, так і антени з ширшим сектором охоплення, аж до всеспрямованих.
Топологія мережі
Для з'єднання «крапка-крапка» (рис. 6а) використовуються дві спрямовані одна на одну антени; так будуються, наприклад, радіорелейні лініїпередач, у яких відстань між сусідніми релейними вежами може обчислюватися десятками кілометрів. При топології «точка-багатоточка» (рис. 6б) в центрі «осередка» міститься базова станція з всеспрямованою або секторною антеною, а всі абоненти, що їй обслуговуються, забезпечуються сфокусованими на неї спрямованими антенами.
Мал. 6. Можливі топології мережі WiMAX
Інший тип зв'язку вийде при використанні лише всеспрямованих антен. У цьому випадку буде досягнуто можливості з'єднання «кожного з кожним», або «многоточка-многоточка» (mesh) (рис. 6в).
Базова станція WiMAX є модульним рішенням, яке може при необхідності доповнюватися різними блоками, наприклад, модулями для зв'язку з магістральною мережею провайдера. У мінімальній конфігурації встановлюється модуль радіоінтерфейсу та модуль з'єднання з провідною мережею.
Діапазон частот
При виборі обладнання WiMAX крім нього технічних характеристикі ціни важливе і найчастіше визначальне значення представляє такий чинник, як специфічні Росії труднощі оформлення частотних дозволів. Справа в тому, що в Росії практично не існує "безліцензійних" діапазонів. Для різних типівобладнання передбачено різний порядок отримання частотних дозволів. Для роботи в будь-яких діапазонах оператори зв'язку повинні отримати досить складні та багаторівневі дозволи частотних служб, так і служб нагляду за зв'язком .
Очевидно, що в нашій країні головним фактором, що впливає на швидкість впровадження систем WiMAX, є питання регулювання спектру, оскільки розвиток ринку послуг WiMAX залежить від виділення операторам необхідного частотного ресурсу. Сьогодні найперспективнішими з погляду майбутнього розвитку технології WiMAX є діапазони в районі 2,4, 3,5 та 5,6 ГГц.
Слід враховувати, що поширення радіохвиль у різних ділянках спектру має свої особливості, які багато в чому визначають дальність дії обладнання, а також стійкість до променевості.
Загальні підходи до вибору системи WiMAX
Перед тим, як розпочати розгляд доступних систем WiMAX, необхідно опрацювати наступні системні питання:
- Вибір діапазону частот.
- Визначення величини необхідного частотного ресурсу.
- Розробка процедур виділення та присвоєння радіочастот.
- Опрацювання питань законодавства.
- Перш ніж переходити до розгляду конкретних систем, доцільно розглянути загальні питаннявибору систем, що допоможе попередньому етапі аналізу відкинути явно неприйнятні варіанти. Сформулюємо критерії, якими слід керуватися при виборі обладнання фіксованого бездротового доступу WiMAX:
- Обладнання повинне проводитися спеціалізованою компанією, яка має досвід розробки та виробництва бездротового обладнання, що є деякою гарантією якості.
- Технічні характеристики обладнання, що надаються виробником, повинні бути достатньо повними, щоб по них можна було зробити висновок про його можливості. Подання таких характеристик говорить про професіоналізм співробітників і певною мірою гарантує, що мова йдепро оригінальний продукт, а не про перепродаж маловідомого бренду під торговою маркою продавця.
- Бажано, щоб базова станція мала можливість секторування та поетапного нарощування продуктивності, для чого вона повинна мати можливість підключення зовнішньої антени. Тоді на першому етапі достатньо однієї базової станції з всеспрямованою антеною, на наступному - двох, з антенами з шириною діаграми 180 °, і так далі.
- Устаткування має бути сертифіковано.
- Має бути можливість отримання дозволу використання частот в діапазонах, використовуваних устаткуванням.
- Система повинна мати прийнятну вартість, причому в першу чергу важлива мінімальна вартість абонентського обладнання.
Висновок
Очевидно, що сьогодні WiMAX є однією з найпередовіших і перспективних технологійбездротової передачі. При об'єднанні зусиль виробників обладнання та операторів зв'язку WiMAX може стати реальною заміною DSL та кабельних з'єднань, надавши абонентам необхідний сервіс у великих містах та на периферії.
Література
- www.wimaxforum.org
- Wide-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing (W-OFDM), www.wi-lan.com
- Марченко С. Джерела уразливостей у мережах бездротового зв'язку // Аде. 2004. № 13.
- IEEE Std 802.16™-2004 IEEE Standard for Local and metropolitan area networks. Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, www. ieee. org.
- Власов В. А. Частотне регулювання та забезпечення інформаційної безпекидля обладнання Wi-Fi та WiMAX, // «Вісник зв'язку». 2005. № 9.
- Bob Wheeler. Наскільки потрібний кращий SoC для вашого WiMAX design // Wireless Net DesignLine. Oct 17, 2005.
- Писарєв Ю. Вибір системи фіксованого бездротового доступу: спроба системного підходу// «Інформаційні телекомунікаційні мережі» (Казахстан). 2003. № 4.
WiMAXвід англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access Стандарт IEEE 802.16 – стандарт бездротового зв'язку, що забезпечує широкосмуговий зв'язок на значні відстані зі швидкістю, порівнянною з кабельними з'єднаннями.
Назва «WiMAX» була створена WiMAX Forum – організацією, яка заснована у червні 2001 року з метою просування та розвитку WiMAX. Форум описує WiMAX як "засновану на стандарті технологію, що надає високошвидкісний бездротовий доступ до мережі, альтернативної виділеним лініям та DSL".
Галузь застосування
WiMAX підходить для вирішення наступних завдань:
- З'єднання точок доступу Wi-Fi між собою та іншими сегментами Інтернету.
- Забезпечення бездротового широкосмугового доступу як альтернативи виділеним лініям та DSL.
- Надання високошвидкісних сервісів передачі даних (до 3 Мб/с) та телекомунікаційних послуг.
- Створення точок доступу, не прив'язаних до географічного положення.
WiMAX дозволяє здійснювати доступ до Інтернету на високих швидкостях, з набагато більшим покриттям, ніж у Wi-Fi мережі. Це дозволяє використовувати технологію як «магістральні канали», продовженням яких виступають традиційні DSL-і виділені лінії, а також локальні мережі. В результаті подібний підхід дозволяє створювати високошвидкісні мережі у масштабах цілих міст.
Фіксований та мобільний варіант WiMAX
Набір переваг притаманний усьому сімейству WiMAX, проте його версії суттєво відрізняються одна від одної. Розробники стандарту шукали оптимальних рішень як для фіксованого, так і для мобільного застосування, але поєднати всі вимоги в рамках одного стандарту не вдалося. Хоча ряд базових вимог збігається, націленість технологій на різні ринкові ніші призвела до створення двох окремих версій стандарту (вірніше їх можна вважати двома різними стандартами). Кожна зі специфікацій WiMAX визначає свої робочі діапазони частот, ширину смуги пропускання, потужність випромінювання, методи передачі та доступу, способи кодування та модуляції сигналу, принципи повторного використаннярадіочастот та інші показники. Тому WiMAX-системи, засновані на версіях стандарту IEEE 802.16 e і d, практично несумісні. Короткі характеристики кожної з версій наведені нижче.
802.16-2004 (відомий також як 802.16d та фіксований WiMAX). Специфікацію затверджено у 2004 році. Використовується ортогональне частотне мультиплексування (OFDM), підтримується фіксований доступ у зонах з наявністю або відсутністю прямої видимості. Користувальницькі пристрої є стаціонарними модемами для установки поза і всередині приміщень, а також PCMCIA-карти для ноутбуків. У більшості країн під цю технологію відведено діапазони 3,5 та 5 ГГц. За даними WiMAX Forum, налічується вже близько 175 впроваджень фіксованої версії. Багато аналітиків бачать у ній конкурентну чи взаємодоповнюючу технологію дротового широкосмугового доступу DSL.
802.16-2005 (відомий також як 802.16e та мобільний WiMAX). Специфікацію затверджено у 2005 році. Це новий виток розвитку технології фіксованого доступу (802.16d). Оптимізована для підтримки мобільних користувачів версія підтримує низку специфічних функцій, таких як хендовер, idle mode і роумінг. Застосовується масштабований OFDM-доступ (SOFDMA), можлива робота за наявності або відсутності прямої видимості. Заплановані частотні діапазонидля мереж Mobile WiMAX такі: 2,3, 2,5, 3,4-3,8 ГГц. У світі реалізовано кілька пілотних проектів, а нещодавно оператор Sprint анонсував старт проекту національного масштабу. Конкурентами 802.16e є всі мобільні технологіїтретього покоління (наприклад, EV-DO, HSXPA).
Основна відмінність двох технологій полягає в тому, що фіксований WiMAX дозволяє обслуговувати лише "статичних" абонентів, а мобільний орієнтований на роботу з користувачами, що пересуваються зі швидкістю до 120 км/год. Мобільність означає наявність функцій роумінгу та «безшовного» перемикання між базовими станціями при пересуванні абонента (як відбувається у мережах стільникового зв'язку). В окремих випадках мобільний WiMAX може застосовуватись і для обслуговування фіксованих користувачів.
Широкополосний доступ
Багато телекомунікаційних компаній роблять великі ставки на використання WiMAX для надання послуг високошвидкісного зв'язку. І тому є кілька причин. По-перше, технології сімейства 802.16 дозволяють економічно ефективніше (порівняно з провідними технологіями) не лише надавати доступ до мережі новим клієнтам, а й розширювати спектр послуг та охоплювати нові важкодоступні території. По-друге, бездротові технологіїбагатьом простіші у використанні, ніж традиційні дротяні канали. WiMAX і Wi-Fi мережі прості в розгортанні і в міру потреби легко масштабуються. Цей фактор виявляється дуже корисним, коли необхідно розгорнути велику мережу в найкоротший термін. Наприклад, WiMAX був використаний для того, щоб надати доступ до мережі, що вижило після цунамі, сталося в грудні 2004 року в Індонезії (Aceh). Вся комунікаційна інфраструктура області була виведена з ладу і потрібно оперативне відновлення послуг зв'язку для всього регіону.
У сумі всі ці переваги дозволять знизити ціни на надання послуг високошвидкісного доступу до Інтернету як для бізнесових структур, так і для приватних осіб.
Устаткування користувача
Устаткування для використання мереж WiMAX поставляється кількома виробниками і може бути встановлене як у приміщенні (пристрої розміром із звичайний DSL модем), так і поза ним (пристрої розміром із ноутбук). Слід зазначити, що обладнання, яке розраховане на розміщення всередині приміщень і не вимагає професійних навичок при встановленні, звичайно, зручніше, здатне працювати на менших відстанях від базової станції, ніж професійно встановлені зовнішні пристрої. Тому обладнання, встановлене всередині приміщень, вимагає набагато більших інвестицій у розвиток інфраструктури мережі, оскільки передбачає використання набагато більшої кількості точок доступу.
З винаходом мобільного WiMAX все більший акцент робиться на розробці мобільних пристроїв. У тому числі спеціальних телефонних трубок (схожі на звичайний мобільний смартфон) та комп'ютерної периферії (USB радіо модулів і PC card).
Принцип роботи WiMAX
Основні поняття
У загальному вигляді WiMAX мережі складаються з наступних основних частин - базових та абонентських станцій, а також обладнання, яке зв'язує базові станції між собою, з постачальником сервісів та з Інтернетом.
Для з'єднання базової станції з абонентською використовується високочастотний діапазон радіохвиль від 1,5 до 11 ГГц. В ідеальних умовах швидкість обміну даними може досягати 70 Мбіт/с, при цьому не потрібно забезпечення прямої видимості між базовою станцією та приймачем.
Як уже говорилося вище, WiMAX застосовується як для вирішення проблеми «останньої милі», так і для надання доступу до мережі офісних та районних мереж.
Між базовими станціями встановлюються з'єднання (прямої видимості), що використовують діапазон частот від 10 до 66 ГГц, швидкість обміну даними може досягати 120 Мбіт/c. При цьому принаймні одна базова станція підключається до мережі провайдера з використанням класичних провідних з'єднань. Однак, чим більше числоБС підключено до мереж провайдера, тим вище швидкість передачі даних та надійність мережі загалом.
Структура мереж сімейства стандартів IEEE 802.16 схожа на традиційні GSM мережами(базові станції діють на відстанях до десятків кілометрів, для їх встановлення не обов'язково будувати вежі - допускається встановлення на дахах будинків при дотриманні умови прямої видимості між станціями) Режими роботи MAC/ канальний рівень
У Wi-Fi мережахвсі станції користувача, які хочуть передати інформацію через точку доступу (АР), змагаються за «увагу» останньої. Такий підхід може викликати ситуацію, коли зв'язок для віддалених станцій буде постійно обриватися на користь найближчих станцій. Цей недолік робить поганим використання таких сервісів як Voice over IP (VoIP), які дуже сильно залежать від безперервного з'єднання.
Що ж до мереж 802.16, у яких MAC використовує алгоритм планування. Будь-якій користувача станції варто лише підключитися до точки доступу і для неї буде виділено слот на точці доступу, недоступний іншим користувачам.
Архітектура
WiMAX Forum розробив архітектуру, яка визначає безліч аспектів роботи WiMAX мереж: взаємодії з іншими мережами, розподіл мережевих адрес, автентифікація та багато іншого. Наведена ілюстрація дає деяке уявлення про архітектуру мереж WiMAX.
- SS / MS: (Subscriber Station / Mobile Station)
- ASN: (Access Service Network)
- BS: (Base station), базова станція, частина ASN
- ASN-GW: (the ASN Gateway), шлюз, частина ASN
- CSN: (the Connectivity Service Network)
- HA: (Home Agent, частина CSN)
- NAP: (a Network Access Provider)
- NSP: (a Network Service Provider)
ASN (Access Service Network) – мережа доступу.
ASN Gateway - призначений для об'єднання трафіку та повідомлень сигналізації від базових станцій та подальшої їх передачі до мережі CSN.
BS (Base Station) – базова станція. Основним завданням є встановлення, підтримка та роз'єднання радіо з'єднань. Крім того, виконує обробку сигналізації та розподіл ресурсів серед абонентів.
CSN (Connectivity Service Network) – мережа забезпечення послуг.
HA (Home Agent) – елемент мережі, що відповідає за можливість роумінгу. Крім того, забезпечує обмін даними між мережами різних операторів.
Слід зауважити, що архітектура мереж WiMax не прив'язана до якоїсь певної конфігурації, має високу гнучкість і масштабованість.
Порівняння WiMAX та Wi-Fi
Зіставлення WiMAX і Wi-Fi далеко не рідкість, можливо тому, що співзвучне звучання термінів, схожі назви стандартів, на яких засновані ці технології (стандарти IEEE, обидва починаються з «802».), а також обидві технології використовують бездротове з'єднаннята використовуються для підключення до інтернету (каналу обміну даними). Але незважаючи на це, ці технології спрямовані на вирішення різних завдань.
WiMAX – це система дальньої дії, що покриває кілометри простору, яка зазвичай використовує ліцензовані спектри частот (хоча можливо і використання неліцензованих частот) для надання з'єднання з інтернетом типу точка-точка провайдером кінцевого користувача. Різні стандарти сімейства 802.16 забезпечують різні видидоступу, від мобільного (схожий на передачу даних з мобільних телефонів) до фіксованого (альтернатива дротовому доступу, при якому бездротове обладнання користувача прив'язане до розташування).
Wi-Fi - це система більш короткої дії, яка зазвичай покриває сотні метрів, яка використовує неліцензовані діапазони частот для забезпечення доступу до мережі. Зазвичай Wi-Fi використовується користувачами для доступу до їх власної локальної мережі, яка може бути не підключена до Інтернету. Якщо WiMAX можна порівняти з мобільним зв'язком, Wi-Fi швидше схожий на стаціонарний бездротовий телефон.
WiMAX та Wi-Fi мають абсолютно різний механізм Quality of Service (QoS). WiMAX використовує механізм, заснований на встановленні з'єднання між базовою станцією та пристроєм користувача. Кожне з'єднання ґрунтується на спеціальному алгоритмі планування, який може гарантувати параметр QoS для кожного з'єднання. Wi-Fi, у свою чергу, використовує механізм QoS подібний до того, що використовується в Ethernet, при якому пакети отримують різний пріоритет. Такий підхід не гарантує однакового QoS для кожного з'єднання.
Через дешевизну та простоту установки, Wi-Fi часто використовується для надання клієнтам швидкого доступуІнтернет різними організаціями. Наприклад, у більшості кафе, готелів, вокзалів та аеропортів можна знайти безкоштовну точку доступу Wi-Fi.
WiMAX-2
У жовтні 2010 року інститут інженерів електроніки та електротехніки (IEEE) затвердив стандарт IEEE 802.16m, відомий лише як WirelessMAN-Advanced та WiMAX-2. Він дозволить підвищити пропускну спроможність бездротових мереж у кілька разів. Так, стаціонарне обладнанняу мережах нового покоління зможе приймати дані на швидкості до 1 Гбіт/с, а мобільні гаджетита портативні комп'ютери – до 100 Мбіт/с. При цьому збережеться зворотна сумісність із існуючим обладнанням WiMAX.
Перша публічна демонстрація можливостей WiMAX 2 була здійснена на виставці CEATEC JAPAN 2010 у Токіо: Samsung Electronics та UQ Communications показали у дії експериментальну систему WiMAX 2 з пропускною здатністю 330 Мб/с. Використовуючи комерційну базову станцію Mobile WiMAX виробництва Samsung партнери здійснили одночасну трансляцію Full-HD 3D-відео та 16 Full-HD-відео на чотири великоформатні (Large Format Display) телевізори.
Стандарт WiMAX 2 має прийти на зміну нинішньому WiMAX (802.16e) та стати гідним конкурентом LTE. Його підтримує альянс комп'ютерних фірм, серед яких Intel, Motorola та Samsung. Поява більш швидкісних стандартів бездротового зв'язку цілком затребувана ринком. За оцінкою аналітиків Cisco, мобільний інтернет-трафік у світі щорічно подвоюватиметься і до 2013 року зросте до 2,2 млн терабайт на місяць, в основному, за рахунок збільшення частки відео. За п'ять років відеотрафік для мобільних пристроїв зросте більш ніж у 100 разів.
WiMAX-3
Відразу після прийняття стандарту IEEE 802.16m (WiMAX-2) ініціативна група під назвою PAR (Project Authorization) розпочала роботу над новою версією цього стандарту IEEE 802.16n (WiMAX 3.0), який має забезпечити користувачам абсолютно неймовірні швидкості доступу до мереж - 10 Гбіт каналів фіксованого зв'язку та до 1 Гбіт для мобільного зв'язку. Планується, що стандарт WiMAX 3 буде ухвалено протягом найближчих 3-5 років.
У жовтні 2010 року орган IEEE схвалив стандарт 802.16m як розширення стандарту IMT. Стандарт IEEE 802.16m передбачає мобільний доступ до мереж передачі на швидкості до 100 Мбіт. Додатково стандарт IEEE 802.16m пропонує такі важливі поліпшення, як розрахована на багато користувачів чергу пакетів MIMO (багатоканальний вхід - багатоканальний вихід), обслуговування магістральних каналів на користь відразу декількох операторів, а також так звані «кооперативні комунікації», в яких кожен абонент робить свій внесок в обслуговування розташовані поблизу інших абонентів. Окрім іншого, новий стандарт пропонує повну підтримку фемтосот, мереж самоорганізацією та ретрансляторів. Про впровадження стандарту WiMAX 2.0 вже заявили найбільші світові організації з державної та індустріальної сфери.
Стандарт WiMAX 3.0 (IEEE 802.16n), покликаний прийти на зміну тільки прийнятому стандарту WiMAX 2, буде ще більш швидким та універсальним. Пропускна здатність мереж має стати вдесятеро більшою, ніж у найсучасніших діючих мережах, пропонуючи багатоканальні черги 4×8 MIMO та «зчеплення каналів». Оскільки стандарт WiMAX 3.0 використовує відразу 10 каналів шириною по 6 МГц, у станціях мовлення з'являється небувала раніше можливість передавати телевізійний сигнал відмінної якостіз апарата розміром не більше чемодан. Фактично це може означати кінець звичного телебачення з ефірним мовленням, яке можна приймати на домашню антену.
Варто зауважити, що зараз розвиток бездротового широкосмугового доступу до Інтернету розвивається дуже швидко. За даними дослідницької компанії ABI Research, зараз вже понад 2 млрд. людей на Землі живуть у зоні високошвидкісних мереж. Зараз у світі працює понад 500 мереж 3G, у найближчому майбутньому планується офіційний запуск понад 300 мереж WiMAX та LTE. За оцінками компанії In-Stat, до 2014 року у світі працюватиме до 2 млрд. мобільних пристроїв із вбудованою підтримкою широкосмугового мобільного зв'язку.
Ринок
Згідно з даними консалтингової компанії J"son & Partners, представленими за результатами дослідження світового ринку WiMAX, у 2008 році сумарна кількість фіксованих та мобільних абонентів наблизилась до 4 млн, а приріст з кінця 2007 р. склав 120%.
Основна тенденція на світовому ринку бездротового широкосмугового доступу в 2008 р. - це його підготовка до появи WiMAX-мереж з наданням мобільних послугдля великої кількості користувачів. Основні проекти WiMAX зосереджені у великих містах США, Мексиці та країнах Центральної Європи, які мають високу густину населення. З урахуванням порівняно невеликих вкладень у розгортання повноцінних мереж у містах-мільйонниках, наявності в них розвиненої канальної інфраструктури та попиту на доступ в інтернет, що росте, більшість проектів WiMAX стартує з великих міст, проте ситуація поступово змінюється.
Багато виробників обладнання відмовляються або вже відмовилися від розробки та виробництва систем 802.16d на користь мобільної версіїстандарту. У зв'язку з цим майбутнє фіксованого WiMAX не цілком зрозуміле.
Лідируючу позицію щодо виручки від продажу обладнання для мобільного WiMAX за 2008 р. займає Alcatel-Lucent, залишив позаду Motorola, Alvarion і Samsung. У 2009 р. звання лідерів за кількістю проданого обладнання мають можливість оскаржити компанії Huawei та Cisco Systems, кожна з яких наприкінці 2008 р. сертифікувала три пристрої з підтримкою мобільного доступу до технології WiMAX.
Станом на березень 2009 р. міжнародним WiMAX Forum"ом сертифіковано 44 моделі базових станцій та 47 моделей абонентських терміналів. Ці значення майже в півтора рази перевищують кількість сертифікованих пристроїв з підтримкою WiMAX на кінець першого півріччя 2008 р. - 18 базових станцій та 20 абонентських пристроїв Кількість виробників сертифікованого обладнання за останні вісім місяців збільшилася більш ніж удвічі і становить 33 компанії.
Якщо ви не знаєте, що таке WiMAX як воно працює, то ви дійсно багато втратили.
Це дуже високоякісна технологія зв'язку (розшифровується як ), яка надає бездротовий зв'язок.
Зміст:
Можливо, ви колись чули про такі поняття, як GSM, UMTS тощо.
Так ось, тут мова йде про таку ж технологію, яка активно використовується в самих різних пристрояхта системах. Її можна побачити в робочих станціях, ПК та мобільних телефонах.
При цьому вона досить швидкісна та мобільна, але між цими двома характеристиками знайдено ідеальний баланс. На малюнку 1 показано на графіці.
Іншими словами, WMAX забезпечує одночасно , передачу інформації та послуги телефонного зв'язку.
Є у світі й інші рішення цієї задачі, але така технологія є найпростішим і найзручнішим з них.
А тепер ми будемо докладніше розглядати різні характеристики та принципи роботи Wireless MAX.
Коротка історія розвитку технологій зв'язку
Щоб більше розуміти, як працює WMAX, необхідно розібрати, як вона взагалі з'явилася. Тому ось вам невеликий екскурс в історію:
Спочатку з'являється AMPS, стандарт, який дозволяє зв'язуватись з іншими абонентами за допомогою простого приймача. Це перше покоління. Від прийомів, які у ньому, вже давно відмовилися.
Потім з'являється GSM, яким ми користуємося для здійснення дзвінків по мобільному телефону. Також водночас з'являється CDMA, який вже давав можливість отримувати інтернет-послуги. Це друге покоління.
Поєднання GSM та CDMAдозволило створити GPRS, а потім і . Напевно, багато хто з нас пам'ятає, як у середині 2000-х ми почали заходити на різні сайти зі своїх стільникових апаратів. Тоді це було справжньою сенсацією, але сторінки були сильно стиснуті та адаптовані під такі телефони. Згодом ми почали бачити сторінки такими, як вони представлені на комп'ютерах. Це завдяки тому, що з'явилися сильно перероблені версії GPRS та CDMA – HSUPA, CDMA 2000 1x та згодом CDMA EVDO.
Так ось, Wireless MAX можна зарахувати до третього покоління. Разом із ним з'являється і LTE.
Що стосується історії найрозглянутішої нами технології, то там все розвивалося так:
- У 2004 році з'являється перша версія.Основною її особливістю було те, що сигнал передавався з відривом до 50 км. Але самі пристрої передачі та прийому були досить громіздкими і незручними. Їх було дуже важко переміщати.
- У 2005 році з'являється MobileWiMAX,яка використовується і досі. Слово «Mobile» у назві свідчить не про те, що дане поняттявикористовується в мобільних телефонах, а те, що сама технологія стала мобільнішою. Це означає, що пристрої для прийому та передачі стали мобільнішими – їх стало легше переміщати та керувати ними.
- Згодом розробники вигадують preWiMAXщо працює на частотах 6 ГГц або близько того. MobileWiMAX працює на частоті 2-5 ГГц. При цьому preWiMAX між пристроями прийому і передачі неприпустимі будь-які перешкоди, наприклад, будівлі. Вони повинні бути у видимості один в одного.
Для порівняння: GSM-мережі працюють на частоті 0,8-1,9 ГГц, а CDMA – 0,45 ГГц. Тому вони дещо мобільніші – пристроям необов'язково перебувати у прямій видимості.
І тим не менш Wireless MAX набув величезної популярності і сьогодні використовується дуже активно. Пов'язано це з призначенням та характеристиками.
Різниця з Wi-Fi та 3G
Важливо!ПорівнянняWiMAX з3 G або навітьWi- Fi абсолютно некоректно. Вони призначені для різних потреб і належать до різних галузей технічної діяльності.Порівнювати їх можна хіба що за швидкістю, пропускної спроможностіта деяким іншим характеристикам. Але вони не використовуються в одних місцях.
Якщо бути конкретнішими, то Wireless MAX використовується тільки в бездротових мережахмасштабу містаназивається WMAN.
Приблизна наочна вистава таких мереж можна побачити малюнку 2.
Як бачимо, сигнал інтернету потрапляє не від одного пристрою до іншого, а . Інші будівлі приймають сигнал завдяки відповідним пристроям.
В принципі, картина та ж, що і в Wi-Fi, але завдання, що виконуються, у Ваймакс зовсім різні. Ця технологія забезпечує передачу великих потоків даних у містах.
Вай фай передає інформацію на невеликі відстані.
Те саме стосується і 3G. Ця технологія також має великі передавачі, але сигнал від них потрапляє на смартфони, планшети та інші апарати із SIM-картами, які можуть ловити такий сигнал. А ось у Worldwide Interoperability for Microwave AccessІнтернет ловлять спеціальні приймачі
Докладніше про те, де використовується
Отже, технологія, що розглядається, застосовується для передачі інтернет-сигналу в масштабах міста. Тобто ви можете передавати такий сигнал до будівлі, яка знаходиться на великій відстані.
Якщо говорити конкретніше, то Ваймакс підійде для таких завдань:
1 Альтернатива виділеним лініям, і навіть DSL.Такі зазвичай є дротові технології, які у більшості випадків використовуються для забезпечення телефонного зв'язку. Так ось, Wireless MAX може замінити їх, причому без використання дротів.
2 Передача даних та загальний доступв інтернет.Тут мається на увазі стандартний доступ до всесвітньої мережі для роботи, навчання, перегляду відео, знаходження в соціальних мережахі так далі. Хоча ресурсів для таких завдань Ваймакс навіть дуже багато.
3 З'єднання точок доступу і створення таких.При цьому точки доступу не будуть прив'язані до фізичного розташування (як у роутера). Що стосується з'єднання, то можна взяти, наприклад, кілька пристроїв Wi-Fiта з'єднати їх з різними сегментами мережі або один з одним. Це корисно, коли їхнього радіусу дії не вистачає для зв'язку.
4 Системи типу «monitoring», у яких відбувається спостереження за якими-небудь параметрами мереж та його контроль. У великих фірмах є такі системи.
А взагалі, Worldwide Interoperability for Microwave Access– це надзвичайно високошвидкісна та універсальна технологія, тому зовсім не дивно, що зараз її застосовує дедалі більше людей.
Основні характеристики Wireless MAX
Ось список особливостей даної технології:
- для прийому та передачі сигналу застосовується кілька антен;
- щоб перетворити цифровий сигналв аналоговий, застосовується формула Фур'є(Чим краще сигнал, тим);
- завдяки TDD відпадає необхідність виконання зайвої операціїу вигляді вибору частоти для прийому та передачі;
- на даний момент робота регламентується стандартом IEEE 802.16;
- завдяки деяким технологіям можна працювати навіть у щільно забудованих районах;
- вартість обладнання вища, Чим при Wi-Fi, а тим більше 3G.
Звичайно, це далеко не все, що можна було б сказати, але навіть з цього видно, що WMAX має безліч переваг над іншими технологіями зв'язку.