WiMAX - bezdrôtový komunikačný štandard pre širokopásmovú komunikáciu na veľké vzdialenosti

WiMAX je relatívne nová rádiová technológia. Je navrhnutý na budovanie bezdrôtových lokálnych sietí (WLAN) a poskytuje širokopásmový užívateľský prístup k tejto sieti a internetovým zdrojom. Ďalším, oveľa známejším spôsobom organizácie WLAN je Wi-Fi. Z tohto dôvodu často vzniká určitý zmätok: nová technológia sa považuje za vylepšenú verziu starej. A už samotný názov – WiMAX – evokuje isté asociácie s technológiou Wi-Fi. Ale napriek tomu sú rozdiely medzi nimi dosť vážne.

História WiMAX

Do konca minulého storočia existovalo mnoho uzavretých riešení v oblasti nasadzovania globálnych bezdrôtových sietí. Zariadenia zamerané na každé z riešení boli vo vzájomnom konflikte a budovanie siete bolo príliš drahé. Tieto problémy bolo možné prekonať iba odstránením uzavretých formátov, čo sa stalo v roku 1999. Najväčší výrobcovia telekomunikačných zariadení sa spolu s asociáciou IEEE dohodli na vývoji jednotného štandardu pre bezdrôtovú širokopásmovú komunikáciu. Takto sa zrodil IEEE 802.16 a v roku 2001 organizácie, ktoré ho vyvíjali, vytvorili fórum WiMAX. Nový štandard bol zároveň pomenovaný po tomto konzorciu.

Po prvé, na základe novej technológie sa vytvárajú chrbtové kanály na prenos dát, ktoré nahrádzajú bežné „dedikované“ a DSL pripojenia. Wi-Fi so všetkými rôznymi možnosťami organizácie miestnych bezdrôtových sietí je takmer vždy len prostredníkom medzi komunikačným uzlom poskytovateľa a zariadením používateľa. Nie je preto nezvyčajné, že prístupové body Wi-Fi (tzv. hot spots) a dokonca celé siete takýchto hot spotov sú vzájomne prepojené pomocou technológie WiMAX.

Po druhé, kvôli pomerne veľkému dosahu vysielačov (až 50 km) a veľmi nízkej citlivosti rádiového signálu na rôzne prekážky môžu byť prístupové body WiMAX na internete vytvorené bez ohľadu na geografickú polohu (čo v skutočnosti odráža názov WiMAX). Všetky tieto faktory umožnili tvorcom WiMAX vyhlásiť, že ich potomok je vhodný na nasadenie mestských počítačových bezdrôtových sietí – Wireless Metropolitan Access Network (WMAN).

Typy sietí WiMAX

K dnešnému dňu existuje na svete niekoľko špecifikácií WiMAX:

• Opravený WiMAX– pevné;
• Kočovný WiMAX– poskytovanie práce v rámci relácie: používateľ sa môže pripojiť k rôznym základňovým staniciam, ale pri pohybe medzi nimi bude nútený odpojiť sa od siete WiMAX;
• Prenosný WiMAX- prenosný. Účastnícke zariadenie môže byť v pohybe rýchlosťou nepresahujúcou 40 km/h;
• Mobilný WiMAX- mobilné. Je možné pracovať v pohybe rýchlosťou až 120 km/h.

Prvé a posledné riešenie sú najobľúbenejšie.

Pevný typ prístupu je určený na prepojenie dvoch dosť vzdialených objektov, napríklad dvoch veží s WiMAX vysielačmi umiestnenými vo vzdialenosti do 50 km od seba. V zornom poli a za priaznivých podmienok môže rýchlosť prenosu dát dosiahnuť až 120 Mbps. Takéto pôsobivé parametre umožňujú použiť tento režim ako náhradu za tradičné káblové kanály. Táto špecifikácia sa označuje ako 802.16-2004 alebo 802.16d. Siete WiMAX, ktoré vyhovujú tejto špecifikácii, pracujú vo frekvenčných pásmach 3,5 a 5 GHz.

Iný typ prístupu – mobilný – umožňuje používateľovi pripojiť sa k internetu ľubovoľným zariadením s podporou WiMAX odkiaľkoľvek. Signál ide priamo do modemu, notebooku, komunikátora alebo mobilného telefónu. Zároveň sa ich majiteľ spolu so svojou bezdrôtovou „farmou“ môže pohybovať rýchlosťou až 120 km/h. Rýchlejšie sa však neodporúča, inak môže spojenie zmiznúť, pretože základňové stanice nebudú mať čas na prenos dát bez prerušenia spojenia. Presne takéto siete WiMAX sa dnes nasadzujú v Moskve, Petrohrade a ďalších veľkých mestách Ruska. Táto špecifikácia sa označuje ako 802.16-2005 alebo 802.16e.

Špecifikácie WiMAX striktne definujú používané frekvenčné rozsahy, šírku pásma, vyžarovací výkon zariadení, metódy prenosu a prístupu k dátam, metódy kódovania a modulácie signálu a ďalšie charakteristiky a pre každý z týchto parametrov sa tieto parametre líšia natoľko, že siete WiMAX a zariadenia rôznych špecifikácie sú nekompatibilné. Podrobné porovnanie špecifikácií režimov WiMAX je uvedené v tabuľke vyššie.

V Rusku existujú iba mobilné siete WiMAX. Mimochodom, používanie zariadenia jedného operátora WiMAX v sieti iného operátora je v Rusku nemožné.

Ako funguje WiMAX

Napriek tomu, že WiMAX je rádiová technológia, bez káblov sa úplne nezaobídete ani pri výbere mobilného režimu. Princíp fungovania siete založenej na WiMAX je veľmi podobný princípu celulárnej komunikácie. K internetu sú pripojené účastnícke stanice, t. j. základňové stanice, užívateľské a iné operátorské komunikačné zariadenia. Základňové stanice sú inštalované vo vzdialenosti niekoľkých (alebo aj desiatok) kilometrov od seba. Jeden „hádže“ signál druhému v podmienkach priamej viditeľnosti vo frekvenčnom rozsahu od 10 do 66 GHz (ako už bolo spomenuté, rýchlosť prenosu dát môže byť veľmi vysoká). Aspoň jedna základňová stanica musí byť pripojená k sieti poskytovateľa pomocou káblov. V praxi je pomerne veľa vysielačov pripojených na drôtovú sieť, čo umožňuje zvýšiť rýchlosť prenosu dát a spoľahlivosť celého systému.

Celý reťazec základňových staníc je tak na konci operátora pripojený k internetu drôtom. Na druhom konci tejto linky, vo vzdialenosti nie viac ako desať kilometrov od poslednej základňovej stanice, môže byť užívateľská prijímacia anténa. Inštaluje sa mimo budovy alebo v nej; navyše sa dá pripojiť priamo k zariadeniu (opäť, ak zvolíte mobilný režim). Táto anténa prijíma signál z posledného vysielača. V tomto prípade sa používajú nižšie frekvencie: 1,5-11 GHz pre pevný WiMAX a 2-6 GHz pre mobilnú verziu. A rýchlosť prenosu dát zo základnej stanice do účastníckeho zariadenia bude oveľa nižšia. Ak používate pevný typ komunikácie, maximálna možná rýchlosť nebude vyššia ako 75 Mbps a pri mobilnom pripojení ešte menej - 30 Mbps. Ale ani tieto čísla sú v praxi nedosiahnuteľné. Nie nadarmo rozumní výrobcovia zariadení WiMAX nikdy nezabudnú spomenúť, že rýchlosť prenosu dát závisí od mnohých faktorov: zaťaženie siete, hustota miest a dokonca aj poveternostné podmienky.

Tak či onak, z prijímacej antény môže ísť signál buď priamo do používateľského zariadenia, alebo cez káble do smerovača.

Technologické vlastnosti WiMAX

Čo umožňuje WiMAX úspešne nahradiť tradičné typy širokopásmového prístupu na internet?

Po prvé, nové siete implementujú princíp zdieľania priority prístupu, takzvanú "Quality of Service" (úroveň služby - QoS). Bez toho, aby sme sa ponorili do technologických jemností, môžeme povedať, že v praxi to vyzerá takto: každý účastník dostane komunikačný kanál, ktorý je priradený iba jemu. Zároveň sa prenos informačných paketov uskutočňuje s určitým časovým oneskorením (jitter). Vďaka takejto samostatnej schéme prevádzky sa kanál „neupcháva“ a udržiava sa stabilné spojenie. Keď pripojené zariadenie opustí oblasť pokrytia konkrétnej základňovej stanice, jeho komunikačný kanál sa prenesie na ďalšiu.

Po druhé, na zabezpečenie komunikácie sa používa technológia ortogonálneho frekvenčného multiplexovania (OFDM), ako aj jej variant pre prístup s viacerými účastníkmi (OFDMA). Zjednodušene povedané, komunikačný kanál je rozdelený do mnohých podkanálov (až 256) a používateľ neprijíma jeden kanál, ale hneď niekoľko. Využitie OFDMA umožňuje zvýšenie ich počtu na 2048 a pripojenie ôsmich účastníkov k jednej linke naraz.

Vo WiMAX sieťach je navyše možné aplikovať viacero druhov frekvenčnej modulácie a meniť šírku pásma.

Rôzne kombinácie týchto kritérií v konečnom dôsledku ovplyvňujú rýchlosť prenosu prevádzky.

Moskovské mapy pokrytia WiMAX

Na webovej stránke oboch moskovských operátorov WiMAX je zverejnené upozornenie, že kvalita signálu zobrazená na mape sa môže líšiť od deklarovanej kvality. Zverejnené mapy pokrytia (obr. vyššie) odrážajú len všeobecnú situáciu, ale nezohľadňujú špecifiká konkrétnej oblasti, kde budete pracovať. Takže pred podpisom zmluvy venujte pozornosť okolitým objektom: budovy, elektrické vedenia, novovybudované železné konštrukcie - to všetko môže hrať negatívnu úlohu pri práci na sieti. Ak však bývate na vyšších poschodiach bytového domu, potom s najväčšou pravdepodobnosťou nebudú problémy s komunikáciou. Ďalším krokom je nákup vybavenia. K dnešnému dňu existuje pomerne veľa zariadení, ktoré podporujú technológiu WiMAX.

Ako sa pripojiť k sieti WiMAX?

Najprv si musíte vybrať poskytovateľa komunikačných služieb pomocou technológie WiMAX. Nájsť ich nebude ťažké – stačí zadať do internetového vyhľadávača slovné spojenie „poskytovateľ WiMAX“. Potom sa budete musieť zoznámiť s mapou pokrytia operátora. Napriek tomu, že hovoríme o bezdrôtovej sieti v mestskom meradle, WiMAX stále nie je dostupný ani vo všetkých oblastiach ruskej metropoly.

WiMAX a konkurenti

Bezdrôtové počítačové siete založené na WiMAX sa dnes rýchlo rozvíjajú v Rusku aj v zahraničí. Nikto sa však nezaväzuje zaručiť ich úplné víťazstvo za 5–8 rokov. prečo? Dôvodom je prítomnosť konkurenčných technológií pre bezdrôtový širokopásmový prístup k internetu, ktoré podporujú a implementujú silní hráči na trhu – mobilní operátori.

Aké zariadenia môžu pracovať v sieťach WiMAX?

Modemy WiMAX špeciálne na to určené, ako aj akékoľvek počítače a komunikátory vybavené modulom WiMAX alebo umožňujúce pripojenie externého modemu WiMAX. Na ruskom trhu existuje niekoľko typov modemov WiMAX.

• USB modemy- najjednoduchšie použiteľné univerzálne zariadenie o niečo väčšie ako bežný flash disk (predáva Comstar aj Yota). USB modemy sú najobľúbenejším spôsobom pripojenia k sieťam WiMAX v Rusku. Takéto zariadenia stoja asi 2 000 rubľov, sú ľahko pripojené, nevyžadujú nastavenia. Môžete si zakúpiť modely Nortel (v prípade zmluvy so spoločnosťou Comstar) alebo Samsung (ak ste si vybrali Yota).
• modemy ExpressCard určené predovšetkým pre notebooky. Problémy nie sú ani s ich inštaláciou a používaním (zatiaľ ich predáva len Yota, s adaptérom na PCMCIA konektory).
• Notebooky a netbooky so vstavanými adaptérmi- Zatiaľ takéto zariadenia ponúka iba Yota, no v blízkej budúcnosti sa môžu objaviť podobné ponuky od Comstaru.
• Komunikátory a telefóny- Yota ponúka svojim zákazníkom na kúpu komunikátor HTC MAX 4G fungujúci pod Windows Mobile, špeciálne "vybrúsený" pre sieť tohto operátora. Nebude potrebné inštalovať žiadne ďalšie programy na prístup na internet, ale používateľ sa už nebude môcť pripojiť k iným poskytovateľom. V Moskve toto zariadenie stojí asi 24 tisíc rubľov. Cenovo dostupnejšou alternatívou je smartfón Nokia N810, ktorý minulý rok dostal firmvér na prácu so sieťou WiMAX - asi 13 tisíc rubľov.
• Smerovače- umožňujú vám pripojiť sa ku kanálu Wi MAX nie jeden počítač, ale niekoľko naraz a môžete použiť špeciálne zariadenia, ktoré kombinujú technológie WiMAX a Wi-Fi. Spravidla ide o pomerne výkonné stroje (Yota WiMAX Wi-Fi Center alebo ASUS 500gP), ktoré stoja asi 10 000 rubľov. Zatiaľ sa predávajú len korporátnym klientom.

Zabezpečenie WiMAX

Bezpečnosť pri používaní určitých zariadení dnes znepokojuje mnohých. Hovoríme o možných škodlivých účinkoch na ľudské zdravie, ako aj o bezpečnosti dôverných údajov prenášaných cez sieť a uložených v počítači. Odborníci sa ponáhľajú uistiť, že WiMAX je tu čistý. Výkon užívateľských WiMAX antén je rádovo menší ako výkon mobilného telefónu. Telefón navyše držíme priamo pri hlave a zariadenie na komunikáciu so sieťou je na diaľku. Čo sa týka bezpečnosti prenosu dát, štandard 802.16e zahŕňa použitie technológie trojitého šifrovania pomocou algoritmu DES 3, v ktorom je dĺžka šifrovacieho kľúča oveľa väčšia ako štandardný. Preto bude prelomenie kódu oveľa ťažšie. Okrem komplexnej metodiky šifrovania má WiMAX dvojitú úroveň certifikácie: zariadenia aj výrobcovia majú svoje vlastné certifikáty. V dôsledku toho bude mimoriadne ťažké zachytiť a použiť údaje prenášané cez kanál WiMAX.

Čo je potrebné na pripojenie k sieti WiMAX?

Spravidla stačí kúpiť modem alebo notebook s podporou WiMAX, uzavrieť zmluvu s operátorom a vložiť peniaze na účet a ak zvolíte pripojenie cez externý modem, tak nainštalovať softvér, ktorý ho ovláda. Zvyčajne je uložený buď v pamäti modemu alebo na priloženom optickom disku.

Takéto zariadenia je možné zakúpiť buď od samotných operátorov, alebo v bežných obchodoch s výpočtovou technikou. Dnes sú na trhu modely značkové alebo certifikované operátormi PC, ako aj modely, ktoré certifikáty nemajú.

Upozorňujeme, že nie všetci ruskí poskytovatelia sú pripravení poskytovať svoje služby používateľom, ktorých zariadenia majú potrebné čipy, ale operátor WiMAX ich oficiálne neuznáva. Navyše, aj keď sa vám podarí stiahnuť a nainštalovať ovládací softvér a uzavrieť s firmou zmluvu, operátor vám nezaručí, že vaše zariadenie bude stabilne fungovať v sieti WiMAX. Nie je zaručená ani maximálna možná rýchlosť siete.

Inštalácia softvéru od spoločností Yota a Comstar, ako už bolo uvedené, je pomerne jednoduchá, ale spôsoby pripojenia sa budú líšiť. Takže pre USB modemy Samsung je softvér už „napevno pripojený“ vo vnútornej pamäti modemu. Preto ho bude potrebné iba pripojiť k PC a ak sa inštalácia softvéru nespustila automaticky, v priečinku "Tento počítač" kliknite na ikonu "Yota Access" a potom na "AutoInstall" a počkajte kým program nenainštaluje všetky potrebné súbory a nezobrazí sa správa o zisťovaní siete. Ak chcete nainštalovať produkt Comstar, najskôr vložte dodané CD s ovládačmi – nie sú zapísané v modemu Nortel, potom spustite inštalačný program Setup.

WiMAX z angličtiny. Celosvetová interoperabilita pre mikrovlnný prístup Štandard IEEE 802.16 je štandard bezdrôtovej komunikácie, ktorý poskytuje širokopásmovú komunikáciu na veľké vzdialenosti rýchlosťou porovnateľnou s káblovým pripojením.

Názov „WiMAX“ bol vytvorený organizáciou WiMAX Forum, ktorá bola založená v júni 2001 s cieľom propagovať a rozvíjať WiMAX. Fórum popisuje WiMAX ako „technológiu založenú na štandardoch, ktorá poskytuje vysokorýchlostný bezdrôtový prístup k sieti ako alternatívu k prenajatým linkám a DSL“.

Oblasť použitia

WiMAX je vhodný pre nasledujúce úlohy:

• Prepojenie Wi-Fi hotspotov medzi sebou a ostatnými segmentmi internetu.
• Poskytovanie bezdrôtového širokopásmového prístupu ako alternatíva k prenajatým linkám a DSL.
• Poskytovanie služieb vysokorýchlostného prenosu dát (do 3 Mb/s) a telekomunikačných služieb.
• Vytvorte hotspoty, ktoré nie sú viazané na geografickú polohu.

WiMAX vám umožňuje prístup na internet vysokou rýchlosťou s oveľa väčším pokrytím ako Wi-Fi sieť. To umožňuje využiť technológiu ako „chrbticové kanály“, na ktoré nadväzujú tradičné DSL a prenajaté linky, ako aj lokálne siete. Výsledkom je, že tento prístup vám umožňuje vytvárať vysokorýchlostné siete naprieč celými mestami.

Pevné a mobilné WiMAX

Súbor výhod je vlastný celej rodine WiMAX, ale jeho verzie sa od seba výrazne líšia. Tvorcovia štandardu hľadali optimálne riešenia pre fixné aj mobilné aplikácie, nepodarilo sa však spojiť všetky požiadavky v rámci jedného štandardu. Aj keď sa množstvo základných požiadaviek prekrýva, zameranie technológií na rôzne medzery na trhu viedlo k vytvoreniu dvoch samostatných verzií normy (alebo ich možno považovať za dve rôzne normy). Každá zo špecifikácií WiMAX definuje jej prevádzkové frekvenčné rozsahy, šírku pásma, výkon žiarenia, metódy prenosu a prístupu, metódy kódovania a modulácie signálu, princípy opätovného použitia rádiovej frekvencie a ďalšie indikátory. Preto sú systémy WiMAX založené na verziách štandardu IEEE 802.16e a d prakticky nekompatibilné. Stručný popis každej verzie je uvedený nižšie.

802.16-2004 (známy aj ako 802.16d a pevný WiMAX). Špecifikácia bola schválená v roku 2004. Používa sa ortogonálny frekvenčný multiplex (OFDM), pevný prístup je podporovaný v oblastiach s alebo bez priamej viditeľnosti. Používateľskými zariadeniami sú stacionárne modemy pre vonkajšie a vnútorné inštalácie, ako aj karty PCMCIA pre notebooky. Vo väčšine krajín sú pre túto technológiu vyhradené pásma 3,5 a 5 GHz. Podľa WiMAX Forum už existuje asi 175 nasadení pevnej verzie. Mnohí analytici to považujú za konkurencieschopnú alebo doplnkovú káblovú širokopásmovú technológiu DSL.

802.16-2005 (známy aj ako 802.16e a mobilný WiMAX). Špecifikácia bola schválená v roku 2005. Toto je nová etapa vo vývoji technológie pevného prístupu (802.16d). Verzia je optimalizovaná na podporu mobilných používateľov a podporuje množstvo špecifických funkcií, ako je odovzdanie, „režim nečinnosti“ a roaming. Používa sa škálovateľný prístup OFDM (SOFDMA), prevádzka je možná s alebo bez priamej viditeľnosti. Plánované frekvenčné rozsahy pre mobilné siete WiMAX sú nasledovné: 2,3, 2,5, 3,4-3,8 GHz. Vo svete bolo implementovaných niekoľko pilotných projektov a nedávno operátor Sprint oznámil spustenie projektu v národnom meradle. Konkurentmi 802.16e sú všetky mobilné technológie tretej generácie (napr. EV-DO, HSXPA).

Hlavný rozdiel medzi týmito dvoma technológiami je v tom, že fixný WiMAX umožňuje obsluhovať iba „statických“ účastníkov, zatiaľ čo mobilný WiMAX je zameraný na prácu s používateľmi pohybujúcimi sa rýchlosťou do 120 km/h. Mobilita znamená prítomnosť roamingových funkcií a „bezproblémové“ prepínanie medzi základňovými stanicami, keď sa účastník pohybuje (ako sa to deje v mobilných sieťach). V niektorých prípadoch možno mobilný WiMAX použiť aj na obsluhu pevných používateľov.

širokopásmový prístup

Mnoho telekomunikačných spoločností vo veľkej miere vsádza na používanie WiMAX na poskytovanie vysokorýchlostných komunikačných služieb. A má to viacero dôvodov. Po prvé, technológie rodiny 802.16 umožňujú nákladovo efektívne (v porovnaní s káblovými technológiami) nielen poskytovať prístup do siete novým zákazníkom, ale aj rozširovať ponuku služieb a pokryť nové ťažko dostupné územia. Po druhé, bezdrôtové technológie sa používajú oveľa jednoduchšie ako tradičné káblové kanály. Siete WiMAX a Wi-Fi sa dajú ľahko nasadiť a podľa potreby rozšíriť. Tento faktor je veľmi užitočný, keď potrebujete nasadiť veľkú sieť v čo najkratšom čase. WiMAX sa napríklad používal na poskytovanie sieťového prístupu pre tých, ktorí prežili cunami v decembri 2004 v Acehu v Indonézii. Celá komunikačná infraštruktúra regiónu bola vyradená z prevádzky a bolo potrebné urýchlene obnoviť komunikačné služby pre celý región.

V súhrne všetky tieto výhody umožnia znížiť ceny za poskytovanie služieb vysokorýchlostného prístupu na internet pre podnikateľské štruktúry aj jednotlivcov.

Používateľské vybavenie

Zariadenia na využitie WiMAX sietí dodáva viacero výrobcov a je možné ich inštalovať ako do interiéru (zariadenia veľkosti bežného DSL modemu), tak aj do exteriéru (zariadenia s veľkosťou notebooku). Treba si uvedomiť, že zariadenia, ktoré sú určené na umiestnenie v interiéri a na inštaláciu si nevyžadujú profesionálne zručnosti, sú samozrejme pohodlnejšie, schopné prevádzky v oveľa kratších vzdialenostiach od základnej stanice ako profesionálne inštalované externé zariadenia. Zariadenia inštalované v interiéri si preto vyžadujú oveľa väčšie investície do rozvoja sieťovej infraštruktúry, keďže si vyžadujú použitie oveľa väčšieho počtu prístupových bodov.

S vynálezom mobilného WiMAX sa čoraz väčší dôraz kladie na vývoj mobilných zariadení. Vrátane špeciálnych slúchadiel (podobných bežnému mobilnému smartfónu) a počítačových periférií (rádiové moduly USB a PC karta).

Ako funguje WiMAX

Základné pojmy

Vo všeobecnosti sa siete WiMAX skladajú z nasledujúcich hlavných častí – základňových a účastníckych staníc, ako aj zariadení, ktoré spájajú základňové stanice medzi sebou, s poskytovateľom služieb a s internetom.

Na spojenie základňovej stanice s účastníkom sa používa vysokofrekvenčný rozsah rádiových vĺn od 1,5 do 11 GHz. Za ideálnych podmienok môže rýchlosť prenosu dát dosiahnuť 70 Mbps, bez potreby priamej viditeľnosti medzi základňovou stanicou a prijímačom.

Ako už bolo spomenuté vyššie, WiMAX sa používa ako na vyriešenie problému „poslednej míle“, tak aj na poskytovanie sieťového prístupu do kancelárskych a okresných sietí.

Spojenia (priama viditeľnosť) sa vytvárajú medzi základňovými stanicami pomocou frekvenčného rozsahu od 10 do 66 GHz, rýchlosť výmeny dát môže dosiahnuť 120 Mbps. Zároveň je aspoň jedna základňová stanica pripojená do siete poskytovateľa klasickým káblovým pripojením. Čím je však väčší počet BS pripojených k sieťam poskytovateľa, tým vyššia je rýchlosť prenosu dát a spoľahlivosť siete ako celku.

Štruktúra sietí rodiny štandardov IEEE 802.16 je podobná tradičným sieťam GSM (základňové stanice fungujú na vzdialenosť až desiatky kilometrov, pre ich inštaláciu nie je potrebné stavať veže - inštalácia na strechách je povolená v závislosti od linky -of-sight medzi stanicami) Prevádzkové režimy MAC / link layer

Vo Wi-Fi sieťach súperia všetky užívateľské stanice, ktoré chcú prenášať informácie cez prístupový bod (AP), o „pozornosť“ toho druhého. Tento prístup môže spôsobiť situáciu, že spojenie pre vzdialené stanice bude neustále prerušované v prospech bližších staníc. Tento nedostatok sťažuje používanie služieb, ako je Voice over IP (VoIP), ktoré sa vo veľkej miere spoliehajú na neprerušované pripojenie.

Pokiaľ ide o siete 802.16, MAC používa plánovací algoritmus. Akákoľvek používateľská stanica sa musí pripojiť iba k prístupovému bodu a na prístupovom bode bude pre ňu pridelený slot, ktorý je pre ostatných používateľov nedostupný.

Architektúra

Fórum WiMAX vyvinulo architektúru, ktorá definuje mnoho aspektov fungovania sietí WiMAX: interakcie s inými sieťami, prideľovanie sieťových adries, autentifikáciu a mnohé ďalšie. Táto ilustrácia poskytuje určitú predstavu o architektúre sietí WiMAX.

• SS / MS: (predplatiteľská stanica / mobilná stanica)
• ASN: (sieť prístupových služieb)
• BS: (Základňová stanica), základňová stanica, súčasť ASN
• ASN-GW: (brána ASN), brána, súčasť ASN
• CSN: (sieť služieb pripojenia)
• HA: (Domovský agent, súčasť ČSN)
• NAP: (poskytovateľ sieťového prístupu)
• NSP: (poskytovateľ sieťových služieb)

ASN (Access Service Network) - prístupová sieť.

Brána ASN - určená na kombinovanie prevádzkových a signalizačných správ zo základňových staníc a ich ďalší prenos do siete ČSN.

BS (Base Station) - základňová stanica. Hlavnou úlohou je nadviazať, udržiavať a odpájať rádiové spojenia. Okrem toho vykonáva spracovanie signalizácie, ako aj distribúciu zdrojov medzi predplatiteľmi.

ČSN (Connectivity Service Network) - sieť poskytovania služieb.

HA (Home Agent) - sieťový prvok zodpovedný za možnosť roamingu. Okrem toho zabezpečuje výmenu dát medzi sieťami rôznych operátorov.

Je potrebné poznamenať, že architektúra sietí WiMax nie je viazaná na žiadnu konkrétnu konfiguráciu, je vysoko flexibilná a škálovateľná.

Porovnanie WiMAX a Wi-Fi

Porovnávanie WiMAX a Wi-Fi nie je ani zďaleka nezvyčajné, možno preto, že výrazy znejú podobne, podobné názvy štandardov, na ktorých sú tieto technológie založené (štandardy IEEE, obe začínajú na „802.“), a tiež obe technológie využívajú bezdrôtový pripojenie a používajú sa na pripojenie k internetu (kanál výmeny dát). Ale napriek tomu sú tieto technológie zamerané na riešenie úplne iných problémov.

WiMAX je systém s dlhým dosahom pokrývajúci kilometre priestoru, ktorý zvyčajne využíva licencované spektrum (hoci možno použiť aj nelicencované frekvencie) na poskytovanie internetového pripojenia bod-bod od poskytovateľa internetových služieb koncovému používateľovi. Rôzne štandardy v rodine 802.16 poskytujú rôzne typy prístupu, od mobilného (podobný prenosu dát z mobilných telefónov) až po pevný prístup (alternatíva ku káblovému prístupu, pri ktorom je bezdrôtové zariadenie používateľa uzamknuté na mieste).

Wi-Fi je systém s kratším dosahom, zvyčajne pokrývajúci stovky metrov, ktorý na poskytovanie prístupu k sieti využíva nelicencované frekvenčné pásma. Používatelia zvyčajne používajú Wi-Fi na prístup k vlastnej lokálnej sieti, ktorá nemusí byť pripojená k internetu. Ak je WiMAX porovnateľný s mobilnou komunikáciou, potom Wi-Fi je skôr ako pevný bezdrôtový telefón.

WiMAX a Wi-Fi majú úplne odlišný mechanizmus kvality služieb (QoS). WiMAX využíva mechanizmus založený na vytvorení spojenia medzi základňovou stanicou a zariadením používateľa. Každé pripojenie je založené na špeciálnom plánovacom algoritme, ktorý môže zaručiť parameter QoS pre každé pripojenie. Wi-Fi zasa využíva mechanizmus QoS podobný tomu, ktorý sa používa v Ethernete, v ktorom pakety dostávajú inú prioritu. Tento prístup nezaručuje rovnakú QoS pre každé pripojenie.

Vďaka nízkym nákladom a jednoduchosti inštalácie sa Wi-Fi často používa na poskytovanie rýchleho prístupu na internet zákazníkom rôznymi organizáciami. Napríklad vo väčšine kaviarní, hotelov, železničných staníc a letísk nájdete bezplatný Wi-Fi hotspot.

WiMAX-2

V októbri 2010 Inštitút elektrických a elektronických inžinierov (IEEE) schválil štandard IEEE 802.16m, známy len ako WirelessMAN-Advanced a WiMAX-2. Niekoľkonásobne zvýši šírku pásma bezdrôtových sietí. Stacionárne zariadenia v sieťach novej generácie tak budú môcť prijímať dáta rýchlosťou až 1 Gb / s a ​​mobilné prístroje a prenosné počítače - až 100 Mb / s. Tým sa zachová spätná kompatibilita s existujúcimi zariadeniami WiMAX.

Prvá verejná demonštrácia schopnosti WiMAX 2 bola na CEATEC JAPAN 2010 v Tokiu: Samsung Electronics a UQ Communications ukázali experimentálny 330 Mb/s systém WiMAX 2 v akcii. Pomocou komerčnej základňovej stanice Mobile WiMAX od spoločnosti Samsung partneri streamovali Full-HD 3D video a 16 Full-HD videí súčasne do štyroch veľkoformátových televízorov.

Štandard WiMAX 2 by mal nahradiť súčasný WiMAX (802.16e) a stať sa dôstojným konkurentom LTE. Je podporovaná alianciou počítačových firiem vrátane Intel, Motorola a Samsung. Vznik rýchlejších bezdrôtových štandardov je na trhu pomerne žiadaný. Podľa analytikov spoločnosti Cisco sa celosvetová návštevnosť mobilného internetu každoročne zdvojnásobí a do roku 2013 vzrastie na 2,2 milióna terabajtov mesačne, a to najmä vďaka zvýšeniu podielu videa. Za päť rokov vzrastie návštevnosť videí pre mobilné zariadenia viac ako 100-krát.

WiMAX-3

Ihneď po prijatí štandardu IEEE 802.16m (WiMAX-2) začala iniciatívna skupina s názvom PAR (Project Authorization) pracovať na novej verzii tohto štandardu IEEE 802.16n (WiMAX 3.0), ktorá by mala používateľom poskytnúť absolútne neuveriteľnú sieť. prístupové rýchlosti - 10 Gbps pre pevné komunikačné kanály a až 1 Gbps pre mobilnú komunikáciu. Plánuje sa, že štandard WiMAX 3 bude prijatý v priebehu nasledujúcich 3-5 rokov.

V októbri 2010 IEEE schválila štandard 802.16m ako rozšírenie štandardu IMT. Štandard IEEE 802.16m poskytuje mobilný prístup k dátovým sieťam rýchlosťou až 100 Mbps. Okrem toho štandard IEEE 802.16m ponúka dôležité vylepšenia, ako je radenie paketov MIMO (multi-input-multi-output) pre viacerých používateľov, diaľková služba viacerých operátorov a takzvaná „kooperatívna komunikácia“, v ktorej každý účastník prispieva k v blízkosti iných účastníkov. Nový štandard okrem iného ponúka plnú podporu pre femtobunky, ad hoc siete a opakovače. Zavedenie štandardu WiMAX 2.0 už ohlásili najväčšie svetové organizácie v štátnej a priemyselnej sfére.

WiMAX 3.0 (IEEE 802.16n), ktorý má nahradiť jediný prijatý štandard WiMAX 2, bude ešte rýchlejší a všestrannejší. Priepustnosť siete by mala byť desaťkrát väčšia ako najaktuálnejšie prevádzkované siete, pričom ponúka 4 × 8 MIMO viackanálových frontov a „reťazenie kanálov“. Keďže štandard WiMAX 3.0 využíva 10 6 MHz širokých kanálov naraz, vysielacie stanice majú bezprecedentnú príležitosť prenášať televízny signál vynikajúcej kvality zo zariadenia, ktoré nie je väčšie ako kufor. V skutočnosti to môže znamenať koniec tradičnej bezdrôtovej televízie, ktorú je možné prijímať na domácej anténe.

Stojí za zmienku, že v súčasnosti sa vývoj bezdrôtového širokopásmového prístupu k internetu veľmi rýchlo rozvíja. Podľa výskumnej spoločnosti ABI Research teraz viac ako 2 miliardy ľudí na Zemi žije v zóne vysokorýchlostných sietí. Teraz je na svete viac ako 500 3G sietí, v blízkej budúcnosti sa plánuje oficiálne spustenie viac ako 300 WiMAX a LTE sietí. In-Stat odhaduje, že do roku 2014 budú na svete až 2 miliardy mobilných zariadení so vstavanou podporou mobilného širokopásmového pripojenia.

trhu

Podľa údajov poradenskej spoločnosti J "son & Partners, prezentovaných na základe výsledkov štúdie globálneho trhu WiMAX, sa v roku 2008 celkový počet pevných a mobilných účastníkov priblížil k 4 miliónom a nárast od konca roka 2007 bolo 120 %.

Hlavným trendom na globálnom trhu bezdrôtového širokopásmového prístupu v roku 2008 je jeho príprava na vznik WiMAX sietí s poskytovaním mobilných služieb pre veľký počet užívateľov. Hlavné projekty WiMAX sú sústredené vo veľkých mestách USA, Mexika a krajín strednej Európy, ktoré majú vysokú hustotu obyvateľstva. Ak vezmeme do úvahy relatívne malé investície do nasadenia plnohodnotných sietí vo viac ako miliónových mestách, prítomnosť rozvinutej kanálovej infraštruktúry v nich a rastúci dopyt po prístupe na internet, väčšina projektov WiMAX začína vo veľkých mestách, ale situácia je postupne sa mení.

Mnohí výrobcovia zariadení odmietajú alebo už upustili od vývoja a výroby systémov 802.16d v prospech mobilnej verzie štandardu. V tomto smere nie je budúcnosť pevných WiMAX úplne jasná.

Alcatel-Lucent zaujíma vedúcu pozíciu v roku 2008 z hľadiska predaja zariadení pre mobilné WiMAX, pričom za sebou nechal Motorolu, Alvarion a Samsung. V roku 2009 majú Huawei a Cisco Systems, z ktorých každé na konci roku 2008 certifikovali tri zariadenia s podporou mobilného prístupu k technológii WiMAX, možnosť bojovať o titul lídrov v počte predaných zariadení.

K marcu 2009 bolo na medzinárodnom fóre WiMAX certifikovaných 44 modelov základňových staníc a 47 modelov účastníckych terminálov. Tieto čísla sú takmer jeden a pol krát vyššie ako počet certifikovaných zariadení s podporou WiMAX na konci prvého polroka 2008 - 18 základňových staníc a 20 účastníckych terminálov Počet výrobcov certifikovaných zariadení sa za posledných osem mesiacov viac ako zdvojnásobil na 33 spoločností.

Ak neviete, čo je WiMAX a ako funguje, tak o to prichádzate.

Ide o veľmi kvalitnú komunikačnú technológiu (skratka pre ), ktorá poskytuje bezdrôtovú komunikáciu.

Obsah:

Možno ste už počuli o takých pojmoch ako GSM, UMTS atď.

Takže tu hovoríme o rovnakej technológii, ktorá sa aktívne používa v rôznych zariadeniach a systémoch. Možno ho vidieť na pracovných staniciach, počítačoch a mobilných telefónoch.

Zároveň je pomerne rýchly a mobilný, no medzi týmito dvoma vlastnosťami sa našla ideálna rovnováha. Obrázok 1 to znázorňuje v grafe.

Inými slovami, WMAX poskytuje prenos informácií aj telefónne služby.

Vo svete existujú aj iné riešenia tohto problému, no táto technológia je z nich najjednoduchšia a najpohodlnejšia.

A teraz budeme podrobnejšie pozrite si rôzne charakteristiky a princípy fungovania Wireless MAX.

Stručná história vývoja komunikačných technológií

Aby sme lepšie pochopili, ako WMAX funguje, je potrebné v prvom rade pochopiť, ako k nemu došlo. Takže tu pre vás malá odbočka do histórie:

Najprv prichádza AMPS, štandard, ktorý vám umožňuje komunikovať s ostatnými účastníkmi pomocou jednoduchého prijímača. Toto je prvá generácia. Techniky, ktoré sa v ňom používajú, sú už dávno opustené.

Potom príde GSM, ktorý všetci používame na telefonovanie na mobilnom telefóne. Zároveň sa objavilo CDMA, ktoré už umožňovalo prijímať internetové služby. Toto je druhá generácia.

Kombinácia GSM a CDMA umožňuje vytvárať GPRS a potom . Mnohí z nás si určite pamätajú, ako sme v polovici roku 2000 začali pristupovať na rôzne stránky z našich mobilných telefónov. Potom to bola skutočná senzácia, ale stránky boli silne komprimované a prispôsobené pre takéto telefóny. Postupom času sme začali vidieť stránky rovnaké, ako sú prezentované na počítačoch. Je to spôsobené tým, že sa objavili výrazne prepracované verzie GPRS a CDMA - HSUPA, CDMA 2000 1x a následne CDMA EVDO.

Wireless MAX teda možno pripísať tretej generácii. Spolu s ním prichádza aj LTE.

Pokiaľ ide o históriu technológie, o ktorej uvažujeme, tam všetko sa vyvíjalo nasledovne:

• V roku 2004 sa objavuje úplne prvá verzia. Jeho hlavnou črtou bolo, že signál sa prenášal na vzdialenosť až 50 km. Ale samotné zariadenia na vysielanie a prijímanie boli dosť objemné a nepohodlné. Veľmi ťažko sa pohybovali.
• Mobilný WiMAX sa objavil v roku 2005, ktorý sa používa dodnes. Slovo „Mobile“ v názve neznamená, že tento koncept sa používa v mobilných telefónoch, ale že samotná technológia sa stala mobilnejšou. To znamená, že zariadenia na prijímanie a vysielanie sa stali mobilnejšími – ľahšie sa presúvajú a spravujú.
• Postupom času vývojári prichádzajú s preWiMAX, ktorý pracuje na frekvenciách približne 6 GHz. MobileWiMAX pracuje na frekvencii 2-5 GHz. Zároveň v preWiMAX nie je povolené žiadne rušenie medzi prijímacími a vysielajúcimi zariadeniami, napríklad budovami. Musia byť navzájom na dohľad.

Na porovnanie: Siete GSM pracujú na frekvencii 0,8-1,9 GHz a CDMA - 0,45 GHz. Preto sú o niečo mobilnejšie – zariadenia nemusia byť priamo na dohľad.

Napriek tomu si Wireless MAX získal obrovskú popularitu a dnes sa používa veľmi aktívne. Je to kvôli účelu a vlastnostiam.

Rozdiel medzi Wi-Fi a 3G

Dôležité! PorovnanieWiMAX s3 G alebo dokoncaWi- Fi je úplne nesprávne. Sú určené pre rôzne potreby a patria do rôznych odvetví technickej činnosti. Porovnať ich možno len z hľadiska rýchlosti, priepustnosti a niektorých ďalších charakteristík. Ale stále sa nepoužívajú na rovnakých miestach.

Teda aby som bol konkrétnejší Bezdrôtový MAX sa používa iba v celomestských bezdrôtových sieťach s názvom WMAN.

Približná vizuálna reprezentácia takýchto sietí možno vidieť na obrázku 2.

Ako vidíte, internetový signál sa nedostane z jedného zariadenia do druhého, ale. Ostatné budovy prijímajú jeho signál vďaka príslušným zariadeniam.

V zásade je obraz rovnaký ako vo Wi-Fi, ale úlohy vykonávané vo Wimax sú úplne odlišné. Táto technológia zabezpečuje prenos obrovských dátových tokov v mestách.

Wi-Fi prenáša informácie na krátke vzdialenosti.

To isté platí pre 3G. Táto technológia má aj veľké vysielače, no signál z nich sa dostáva do smartfónov, tabletov a iných zariadení so SIM kartami, ktoré takýto signál dokážu zachytiť. Ale v Celosvetová interoperabilita pre mikrovlnný prístup Internet zachytávajú špeciálne prijímače.

Zistite viac o tom, kde použiť

Predmetná technológia sa teda používa na prenos internetového signálu po celom meste. To znamená, že takýto signál môžete preniesť do budovy, ktorá je vo veľkej vzdialenosti.

Presnejšie, Wymax vhodné pre tieto úlohy:

1 Alternatíva k prenajatým okruhom ako aj DSL. Zvyčajne ide o káblové technológie, ktoré sa vo väčšine prípadov používajú na zabezpečenie telefonickej komunikácie. Wireless MAX ich teda môže nahradiť a bez použitia káblov.

2 Prenos dát a zdieľanie internetu. Týka sa to štandardného používateľského prístupu na World Wide Web na prácu, štúdium, sledovanie videí, pobyt na sociálnych sieťach atď. Aj keď má Wymax na takéto úlohy príliš veľa zdrojov.

3 Pripojenie prístupových bodov, ako aj ich vytváranie. V tomto prípade nebudú prístupové body viazané na fyzické miesto (napríklad smerovač). Čo sa týka pripojenia, môžete si vziať napríklad viacero Wi-Fi zariadení a pripojiť ich k rôznym segmentom siete alebo k sebe navzájom. To je užitočné, keď ich dosah nestačí na komunikáciu.

4 Monitorovacie systémy, v rámci ktorej sa sledujú a kontrolujú niektoré parametre siete. Veľké firmy takéto systémy vždy majú.

Ale vo všeobecnosti Celosvetová interoperabilita pre mikrovlnný prístup je extrémne vysokorýchlostná a všestranná technológia, takže nie je prekvapujúce, že ju v súčasnosti používa stále viac ľudí.

Kľúčové vlastnosti bezdrôtového MAX

Tu zoznam funkcií tejto technológie:

• na príjem a prenos signálu sa používa niekoľko antén;
• konvertovať digitálny signál na analógový, použiť Fourierov vzorec(čím lepší signál, tým lepšie);
• vďaka TDD eliminuje potrebu zbytočných operácií vo forme výberu frekvencie pre príjem a vysielanie;
• momentálne pracovať regulované štandardom IEEE 802.16;
• vďaka niektorým technológiám je možné pracovať aj v hustej zástavbe;
• náklady na vybavenie sú vyššie ako pri Wi-Fi a ešte viac pri 3G.

To samozrejme nie je všetko, čo by sa dalo povedať, ale aj z tohto je jasné, že WMAX má obrovské množstvo výhod oproti iným komunikačným technológiám.

Štandard IEEE 802.16-2004 uvedený v článku je rozšírením základného štandardu IEEE 802.16, ktorý popisuje prevádzku v rozsahu 10…66 GHz. Norma IEEE 802.16-2004 poskytuje prevádzku v rozsahu 2…11 GHz, ako aj viac príležitostí na fyzickej vrstve aj na úrovni riadenia prístupu.

Úvod

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) je technológia nosnej triedy založená na rodine štandardov IEEE 802.16 vyvinutých Medzinárodným inštitútom elektrických a elektronických inžinierov (IEEE). Štandardy IEEE 802.16 definujú fyzickú vrstvu a vrstvu riadenia prístupu pre celomestské pevné bezdrôtové širokopásmové systémy.

Hlavné parametre noriem IEEE 802.16 a IEEE 802.16-2004 sú uvedené v tabuľke. jeden .

Tabuľka 1. Hlavné parametre noriem IEEE 802.16 a IEEE 802.16-2004

Popis normy

Na fyzickej vrstve štandard IEEE 802.16-2004 definuje tri spôsoby prenosu údajov: moduláciu jedného nosného (SC), ortogonálny frekvenčný multiplex (OFDM) a Offsetový multiplexný viacnásobný prístup (OFDMA).

Špecifikácia fyzickej vrstvy WirelessMAN-OFDM je z hľadiska praktickej implementácie najzaujímavejšia. Je založený na technológii OFDM, ktorá výrazne rozširuje možnosti zariadenia, najmä umožňuje pracovať na relatívne vysokých frekvenciách pri absencii priamej viditeľnosti. Okrem toho obsahuje podporu pre topológiu „každý s každým“ (mesh), v ktorej môžu účastnícke zariadenia súčasne fungovať ako základňové stanice, čo výrazne zjednodušuje nasadenie siete a pomáha prekonať problémy s viditeľnosťou.

OFDM modulácia

Pri generovaní signálu OFDM sa digitálny dátový tok rozdelí do niekoľkých podtokov a každá subnosná je spojená s vlastným dátovým tokom. Amplitúda a fáza pomocnej nosnej vlny sa vypočítajú na základe zvolenej modulačnej schémy. Podľa štandardu môžu byť jednotlivé subnosné modulované pomocou binárneho kľúčovania fázovým posunom (BPSK), kľúčovania s kvadratúrnym fázovým posunom (QPSK) alebo kľúčovania s kvadratúrnym amplitúdovým posunom (QAM) rádu 16 alebo 64. Možnosti mapovania bitov do fázovej roviny pre každý typ kľúčovania je znázornený na obr. 1. Vo vysielači sa amplitúda ako funkcia fázy prevedie na funkciu času pomocou inverznej rýchlej Fourierovej transformácie (IFFT). Prijímač používa rýchlu Fourierovu transformáciu (FFT) na premenu amplitúdy signálu ako funkcie času na funkciu frekvencie.

Ryža. 1. Možnosti mapovania bitov do fázovej roviny

Aplikácia Fourierovej transformácie umožňuje rozdeliť frekvenčný rozsah na čiastkové nosné, ktorých spektrá sa prekrývajú, ale zostávajú ortogonálne. Ortogonalita čiastkových nosných znamená, že každá z nich obsahuje celočíselný počet oscilácií na periódu symbolu. Ako je možné vidieť na obr. 2 má spektrálna krivka ktorejkoľvek z pomocných nosných vln hodnotu nula pre "stredovú" frekvenciu susednej krivky. Práve táto vlastnosť subnosného spektra zabezpečuje absenciu rušenia medzi nimi.

Ryža. 2. Ortogonálne pomocné nosné

Jednou z hlavných výhod metódy OFDM je jej odolnosť voči viaccestnému efektu. Efekt je spôsobený tým, že vyžarovaný signál, odrazený od prekážok, prichádza k prijímacej anténe rôznymi cestami (obr. 3), čo spôsobuje medzisymbolové skreslenie. Tento typ rušenia je typický pre mestá s viacposchodovými budovami kvôli viacnásobným odrazom rádiového signálu od budov a iných štruktúr. Aby sa predišlo skresleniu medzi symbolmi, pred každý OFDM symbol sa zavedie ochranný interval, nazývaný cyklická predpona. Cyklická predpona je fragment užitočného signálu, ktorý zaisťuje zachovanie ortogonality čiastkových nosných (ale iba v prípade, že viaccestný odrazený signál nie je oneskorený o viac ako trvanie cyklickej predpony). Okrem toho cyklická predpona umožňuje vybrať okno pre Fourierovu transformáciu kdekoľvek v časovom intervale symbolu (obr. 4) .

Ryža. 3. Ilustrácia viaccestného efektu

Ryža. 4. Multipath OFDM Symbol Processing

Kódovanie na korekciu šumu

Viaccestné šírenie rádiového signálu môže viesť k oslabeniu a dokonca úplnému potlačeniu niektorých subnosných v dôsledku rušenia priamych a oneskorených signálov. Na vyriešenie tohto problému sa používa kódovanie na opravu chýb. Štandard IEEE 802.16-2004 poskytuje tradičné kódovacie technológie na opravu chýb a relatívne nové metódy. K tradičným patrí konvolučné kódovanie s Viterbiho dekódovaním a Reed-Solomonove kódy. Relatívne nové sú blokové a konvolučné turbokódy. Vkladanie dát sa používa na zvýšenie účinnosti kódovania bez zníženia kódovej rýchlosti. Prekladanie zvyšuje efektivitu kódovania, pretože zhluky chýb sú rozdelené na malé fragmenty, ktoré kódovací systém dokáže zvládnuť.

Flexibilita

Dôležitou vlastnosťou fyzickej vrstvy je možnosť výberu šírky šírky pásma kanála. Štandard poskytuje výber šírky pásma v krokoch od 1,25 MHz do 20 MHz s mnohými možnosťami medzi tým, čo umožňuje efektívnejšie využitie rádiového spektra. Okrem toho štandard zahŕňa adaptívny dizajn signálového kódu, čo znamená, že systém sa v každom okamihu prispôsobuje charakteristikám kanála, „pumpuje“ rýchlosť do odolnosti voči šumu a naopak. Podľa normy, v závislosti od odstupu signálu od šumu (S/N), systém zvolí spôsob modulácie, ktorý dokáže zabezpečiť stabilnú prevádzku (obr. 5) .

Ryža. 5. Preferovaný spôsob modulácie v závislosti od pomeru signálu k šumu

Ďalšími nástrojmi fyzickej vrstvy na zvýšenie efektívnosti využívania rádiového spektra sú meranie kvality kanálov a automatické riadenie výkonu signálu.

Spôsob prístupu

Štandard IEEE 802.16-2004 využíva technológiu Time Division Multiple Access (TDMA), podľa ktorej základňová stanica prideľuje časové úseky účastníckym staniciam tak, aby mohli prenášať dáta v určitom poradí, nie náhodne.

Na implementáciu duplexnej komunikácie sa používajú dve technológie: downstream a upstream time division duplex (TDD) a frekvenčne delený duplex (FDD).

Ochrana dát

V súlade so štandardom je všetka prevádzka prenášaná cez sieť šifrovaná, aby sa zabránilo neoprávnenému prístupu a chránili údaje používateľa. Základňová stanica (BS) WiMAX je modulárna konštrukcia, do ktorej možno v prípade potreby nainštalovať viacero modulov s vlastnými typmi rozhraní, no zároveň musí byť podporovaný administračný softvér pre správu siete. Tento softvér poskytuje centralizovanú správu celej siete. Prostredníctvom tejto administratívnej funkcie sa realizuje aj logické doplnenie existujúcej siete účastníckych sád.

Účastnícka stanica (SS) je zariadenie, ktoré má jedinečné sériové číslo, MAC adresu a digitálny podpis X.509, na základe ktorého sa SS autentifikuje do BS. Zároveň je podľa normy doba platnosti digitálneho podpisu AS 10 rokov. Po nainštalovaní SS u klienta a privedení napájania sa SS autorizuje na základňovej stanici pomocou určitej frekvencie rádiového signálu, po ktorej základňová stanica na základe identifikačných údajov uvedených vyššie odošle konfiguračný súbor do prostredníctvom protokolu TFTP. Tento konfiguračný súbor obsahuje informácie o podpásme prenosu (príjmu) údajov, type prevádzky a dostupnej šírke pásma, harmonograme distribúcie kľúčov na šifrovanie prevádzky a ďalšie informácie potrebné pre prevádzku AS. Potrebný súbor s konfiguračnými údajmi sa vytvorí automaticky po tom, čo správca systému zadá systém AS do databázy účastníkov, pričom tejto databáze sú priradené určité prístupové parametre.

Po procedúre konfigurácie sa autentifikácia AS na základnej stanici uskutoční takto:

• Účastnícka stanica odošle autorizačnú požiadavku obsahujúcu certifikát X.509, popis podporovaných metód šifrovania a ďalšie informácie.
• Základňová stanica ako odpoveď na autorizačnú požiadavku (ak je žiadosť platná) odošle odpoveď obsahujúcu autentifikačný kľúč zašifrovaný verejným kľúčom účastníka, 4-bitový kľúč na určenie sekvencie potrebnej na určenie ďalšieho autorizačného kľúča a kľúč. životnosť .
• Počas prevádzky AS dochádza po čase určenom správcom systému k opätovnej autorizácii a autentifikácii a v prípade úspešnej autentifikácie a autorizácie nedochádza k prerušeniu dátového toku.

Štandard využíva protokol PKM (Privacy Key Management), podľa ktorého je definovaných niekoľko typov kľúčov na šifrovanie prenášaných informácií:

• Autorizačný kľúč (AK) - kľúč používaný na autorizáciu AK na základnej stanici;
• Traffi c Encryption Key (TEK) – kľúč používaný na šifrovanie prevádzky;
• Key Encryption Key (KEK) – kľúč používaný na kryptoochranu kľúčov prenášaných vzduchom.
• Podľa štandardu sa súčasne používajú dva kľúče v ľubovoľnom čase s prekrývajúcimi sa životnosťami. Toto opatrenie je nevyhnutné v prostredí so stratami paketov (a tie sú vo vzduchu nevyhnutné) a zabezpečuje nepretržitú prevádzku siete. Existuje veľké množstvo dynamicky sa meniacich kľúčov, pomerne dlhých, pričom nadväzovanie bezpečných spojení prebieha pomocou digitálneho podpisu. Podľa štandardu sa kryptoochrana vykonáva v súlade s algoritmom 3-DES, pričom šifrovanie nemožno deaktivovať. Voliteľne je zabezpečené šifrovanie pomocou bezpečnejšieho algoritmu AES.

Vývoj zariadení WiMAX založených na "systémoch na čipe"

Moderné trendy vo vývoji telekomunikačného trhu diktujú vývoj takzvaných „systémov na čipe“. Pod zariadeniami triedy "systém na čipe" vo všeobecnosti rozumieme zariadenia na jednom čipe, v ktorom je integrovaný jeden alebo viac procesorov, určité množstvo pamäte, množstvo periférnych zariadení a rozhraní - tzn. , maximum, ktoré je potrebné na vyriešenie úloh zadaných systému. Vývoj „systémov na čipe“ zahŕňa optimalizáciu vyvinutých obvodov, ktoré priamo ovplyvňujú spotrebu energie, oblasť čipu a v dôsledku toho aj náklady.

V súčasnosti sa poprední svetoví výrobcovia zamerali na vývoj „systémov na čipe“, ktoré integrujú hlavné funkcie fyzickej a MAC vrstvy štandardu WiMAX. Prvé vzorky vyvinuté na základe špecifikácie IEEE 802.16-2004 predstavili spoločnosti Fujitsu, Intel, Sequans Communications, Wavesat a PicoChip. Riešenia fyzickej vrstvy týchto spoločností využívajú moduláciu OFDM s 256 subnosnými a základnú kódovaciu schému, ktorá používa konvolučné kódovanie a Viterbiho dekódovanie pre vnútorný kód a Reed-Solomonove kódy pre vonkajší kód.

Funkčne je výbava WiMAX rozdelená na základnú a účastnícku. Prvá generácia čipov pre základňové stanice má nižšiu úroveň integrácie ako pre účastnícke stanice. Na implementáciu MAC protokolu základňovej stanice je potrebné zvýšenie výkonu týchto riešení. Na tento účel sa používajú externé procesory na vykonávanie vyššej úrovne protokolu MAC. Čipové sady WiMAX teda implementujú funkcie fyzickej vrstvy a funkcie nižšej vrstvy protokolu MAC.

Predplatiteľské vybavenie

Pre vývojárov účastníckych zariadení WiMAX sú najsľubnejšie „systémy na čipe“ od štyroch výrobcov: Fujitsu, Intel, Sequans a Wavesat.

Intel ako prvý ponúkol vývojárom PRO/Wireless 5116 SoC pre účastnícke stanice WiMAX, ktorý integroval funkcie fyzickej aj MAC vrstvy. Čip MB87M3400 od Fujitsu je určený pre širšiu škálu aplikácií a umožňuje vývoj základnej aj účastníckej výbavy. Sequans vyvinul samostatné čipy SQN1010 a SQN2010 - pre základnú a účastnícku výbavu, resp.

SoC od Fujitsu, Intel a Sequans plne implementujú funkčnosť protokolu MAC pre účastnícke stanice WiMAX. Ďalší vývojový prístup navrhol Wavesat, ktorý vydal dva čipy: modem DM256 OFDM (implementuje funkcie fyzickej vrstvy) a MC336 (je to výpočtové jadro, ktoré implementuje nižšiu úroveň protokolu MAC). Vývoj účastníckeho modemu Fujitsu, Intel a Sequans na báze SOC nevyžaduje ďalší externý procesor.

Charakteristiky uvažovaných čipov, určené typom duplexu, šírkou kanála a ďalšími parametrami, sú veľmi odlišné. Riešenie Fujitsu MB87M3400 vyžaduje na plne duplexnú prevádzku dva čipy. Sequans SQN1010 je prvý systém na čipe, ktorý podporuje plne duplexnú prevádzku. Riešenie Wavesat DM256/MC336 umožňuje aj plne duplexnú prevádzku založenú na jedinom modemovom čipe DM256 OFDM.

Čipy od Fujitsu a Sequans umožňujú organizovať kanály až do 20 a 28 MHz, zatiaľ čo maximálna šírka kanála pre čipy Intel a Wavesat je 10 MHz so strednými hodnotami 3,5 a 7 MHz.

Vzdušné rozhranie uvažovaných „systémov na čipe“ obsahuje bloky ADC / DAC pre priame analógové spojenie s externým transceiverom. V tabuľke. 2 uvádza hlavné parametre riešení pre vývoj účastníckych zariadení WiMAX.

Tabuľka 2. Hlavné parametre riešení pre vývoj účastníckych zariadení WiMAX

základňové stanice

Zvážte možnosti vývoja základňových staníc WiMAX založených na známych čipoch. Fujitsu vyvinulo čip MB87M3400 pre základňové stanice aj účastnícke stanice. Na rozdiel od riešenia Intel má však čip Fujitsu rozhranie pre externý procesor. Na implementáciu režimu plného duplexu je potrebné použiť dva čipy, z ktorých jeden vykonáva funkcie fyzickej vrstvy a nižšej úrovne protokolu MAC a druhý je externý procesor (tretej strany) na implementáciu hornej vrstvy. úroveň protokolu MAC. Pre vývoj základňových staníc poskytuje Fujitsu vývojovú súpravu, ktorá implementuje plne duplexnú prevádzku s procesorom Freescale MPC8560, ale neposkytuje softvér, ktorý poskytuje funkcie vyššej úrovne protokolu MAC.

PicoChip ponúka riešenie PC102/PC8520 založené na dvoch paralelných procesoroch PC102. Spoločnosť poskytuje softvér, ktorý implementuje funkcie fyzickej vrstvy a nižšej vrstvy protokolu MAC na čipoch PC102. Rovnako ako Fujitsu, PicoChip používa procesor Freescale MPC8565 na implementáciu protokolu MAC najvyššej úrovne vo svojej vývojovej súprave. Na rozdiel od Fujitsu však PicoChip licencoval svoj softvér na vyššiu vrstvu protokolu MAC. Keďže riešenie PC102/PC8520 nezahŕňa funkcie šifrovania/dešifrovania, na ich vykonanie je potrebné použiť externý procesor.

Vývojový čip základňovej stanice SQN2010 spoločnosti Sequans je prvým systémom na čipe s plným duplexom. SQN2010 implementuje všetky funkcie fyzickej a MAC vrstvy potrebné pre plne duplexnú prevádzku základňovej stanice. Čip SQN2010 sa líši od SQN1010 prítomnosťou druhého CPU, ktorý implementuje vyššiu úroveň protokolu MAC. Čip SQN1010 poskytuje rozhranie PCI, ktoré poskytuje možnosť pripojenia externého procesora.

Riešenie DM256/MC336 od Wavesat možno použiť aj na vývoj základňových staníc. Toto riešenie podporuje plne duplexnú prevádzku, ale treba poznamenať, že na implementáciu funkcií šifrovania/dešifrovania vyžaduje externý procesor. Rovnako ako Fujitsu, ani Wavesat neposkytuje špičkový softvér MAC protokolu potrebný na vývoj základňových staníc.

Zo štyroch opísaných riešení iba čipy PicoChip PC102 neintegrujú funkcie ADC / DAC. Preto sú pre návrhy, ktoré používajú analógové rádiové rozhranie, potrebné ďalšie zariadenia ADC / DAC. Hlavné parametre uvažovaných riešení pre rozvoj základňových staníc sú uvedené v tabuľke. 3.

Tabuľka 3. Hlavné parametre uvažovaných riešení pre vývoj základňových staníc WiMAX

Výber výrobcu čipov na vývoj systémov WiMAX je dôležitým strategickým rozhodnutím. Rýchly a efektívny vývoj systému vyžaduje najkompletnejšiu softvérovú a hardvérovú podporu a nástroje na vývoj a ladenie. Prítomnosť ladiacich súprav môže výrazne zvýšiť rýchlosť a znížiť náklady na vývoj zariadenia WiMAX, čo je jedno z hlavných kritérií pri výbere konkrétneho produktu.

Nasadenie systémov WiMAX

Budovanie pevnej bezdrôtovej prístupovej siete zahŕňa použitie troch typov zariadení – základňových staníc, účastníckych staníc a zariadení na organizáciu komunikácie medzi základňovými stanicami. V prístupových sieťach na báze WiMAX nájdu uplatnenie ako úzko smerované antény, tak aj antény so širším sektorom pokrytia, až po všesmerové.

Topológia siete

Pre spojenie bod-bod (obr. 6a) sa používajú dve antény smerujúce na seba; takto sa budujú napríklad rádiové prenosové vedenia, pri ktorých sa vzdialenosť medzi susednými reléovými vežami dá počítať na desiatky kilometrov. Pri topológii point-to-multipoint (obr. 6b) je základňová stanica s všesmerovou alebo sektorovou anténou umiestnená v strede „bunky“ a všetci ňou obsluhovaní účastníci sú zásobovaní smerovými anténami na ňu zameranými.

Ryža. 6. Možné topológie siete WiMAX

Iný typ komunikácie získate použitím iba všesmerových antén. V tomto prípade sa dosiahne možnosť pripojenia „každého s každým“, alebo „multipoint-to-multipoint“ (sieťka) (obr. 6c).

Základňová stanica WiMAX je modulárne riešenie, ktoré je možné podľa potreby doplniť o rôzne bloky, napríklad moduly pre komunikáciu s chrbticovou sieťou poskytovateľa. V minimálnej konfigurácii je nainštalovaný modul vzduchového rozhrania a modul káblového pripojenia k sieti.

Frekvenčný rozsah

Pri výbere zariadenia WiMAX je okrem jeho technických charakteristík a ceny dôležitým a často rozhodujúcim faktorom taký faktor, ako sú ťažkosti špecifické pre Rusko pri získavaní frekvenčných povolení. Faktom je, že v Rusku prakticky neexistujú „nelicencované“ kapely. Pre rôzne typy zariadení existujú rôzne postupy na získanie frekvenčných povolení. Aby mohli telekomunikační operátori fungovať v akomkoľvek pásme, musia získať pomerne zložité a viacúrovňové povolenia od frekvenčných služieb aj od služieb dohľadu nad komunikáciou.

Je zrejmé, že u nás hlavným faktorom ovplyvňujúcim rýchlosť implementácie WiMAX systémov sú otázky regulácie spektra, keďže vývoj trhu s WiMAX službami priamo závisí od pridelenia potrebného frekvenčného zdroja operátorom. Najperspektívnejšie z pohľadu budúceho rozvoja technológie WiMAX sú dnes pásma v oblasti 2,4, 3,5 a 5,6 GHz.

Malo by sa vziať do úvahy, že šírenie rádiových vĺn v rôznych častiach spektra má svoje vlastné charakteristiky, ktoré do značnej miery určujú dosah zariadenia, ako aj odolnosť voči viaccestným cestám.

Všeobecné prístupy k výberu systému WiMAX

Pred zvažovaním dostupných systémov WiMAX je potrebné vyriešiť nasledujúce systémové problémy:

• Výber frekvenčného rozsahu.
• Stanovenie požadovaného frekvenčného zdroja.
• Vypracovanie postupov prideľovania a prideľovania rádiových frekvencií.
• Vypracovanie otázok legislatívy.
• Predtým, ako pristúpime k zváženiu konkrétnych systémov, je vhodné zvážiť všeobecné otázky výberu systémov, ktoré pomôžu odmietnuť zjavne neprijateľné možnosti v predbežnej fáze analýzy. Poďme formulovať kritériá, ktoré by sa mali dodržiavať pri výbere zariadenia s pevným bezdrôtovým prístupom WiMAX:
• Zariadenie musí byť vyrobené špecializovanou firmou so skúsenosťami s vývojom a výrobou bezdrôtových zariadení, čo je istou zárukou kvality.
• Technické špecifikácie zariadenia poskytnuté výrobcom musia byť dostatočne úplné, aby bolo možné vyvodiť záver o jeho schopnostiach. Prezentácia takýchto vlastností vypovedá o profesionalite zamestnancov a do určitej miery zaručuje, že ide o originálny produkt, a nie o ďalší predaj málo známej značky pod ochrannou známkou predajcu.
• Je žiaduce, aby základňová stanica mala schopnosť sektorovať a postupne zvyšovať výkon, na čo musí mať možnosť pripojiť externú anténu. Potom v prvej fáze stačí jedna základňová stanica s všesmerovou anténou, v ďalšej - dve s anténami so šírkou lúča 180 ° atď.
• Zariadenie musí byť certifikované.
• Malo by byť možné získať povolenie na používanie frekvencií v pásmach používaných zariadením.
• Systém by mal mať prijateľné náklady a v prvom rade sú dôležité minimálne náklady na účastnícke vybavenie.

Záver

Je zrejmé, že dnes je WiMAX jednou z najpokročilejších a najsľubnejších technológií pre bezdrôtový prenos dát. Vďaka spoločnému úsiliu výrobcov zariadení a telekomunikačných operátorov sa WiMAX môže stať skutočnou náhradou za DSL a káblové pripojenie a poskytnúť účastníkom potrebné služby vo veľkých mestách a na perifériách.

Literatúra

1. www.wimaxforum.org
2. Širokopásmové ortogonálne frekvenčne delené multiplexovanie (W-OFDM), www.wi-lan.com
3. Marchenko S. Zdroje zraniteľností v bezdrôtových sieťach // ADE. 2004. Číslo 13.
4. IEEE Std 802.16™-2004 Štandard IEEE pre lokálne a metropolitné siete. Časť 16: Vzdušné rozhranie pre pevné širokopásmové bezdrôtové prístupové systémy, www. ieee. org.
5. Vlasov V. A. Frekvenčná regulácia a informačná bezpečnosť pre zariadenia Wi-Fi a WiMAX, // Vestnik Svyaz. 2005. Číslo 9.
6. Bob Wheeler. Ako si vybrať najlepší SoC pre svoj dizajn WiMAX // Wireless Net DesignLine. 17. októbra 2005.
7. Pisarev Yu. Výber pevného bezdrôtového prístupového systému: pokus o systematický prístup // Informačné telekomunikačné siete (Kazachstan). 2003. Číslo 4.

Existuje veľké množstvo rôznych technológií, ktoré umožňujú komunikáciu medzi rôznymi subjektmi. Niektoré sú mobilnejšie, iné výkonnejšie. A nechýbajú ani priemerné parametre, ako napríklad technológia WiMax. Ide o relatívne nový vývoj a pomerne málo známy. Čo predstavuje? Kde sa uplatňuje? Aké má vlastnosti? Na akých princípoch to funguje? Aké sú vyhliadky na jeho využitie?

všeobecné informácie

Na úvod sa zoznámime s celým názvom – Worldwide Interoperability For Microwave Access. Toto je skratka WiMax. Ide o pomerne mladú technológiu, ktorej prvý štandard bol vydaný v roku 2004. Do každodenného sveta začala prenikať až teraz. Mali by ste vedieť, že pôvodne bola technológia WiMax umiestnená ako zástupca štvrtej generácie kvôli jej novosti a prenosovej rýchlosti. Ale v roku 2008 sa rozhodlo pripísať to 3G. Čo však neprekáža rôznym postavičkám, aby si ho umiestnili ako bezdrôtový

Čo predstavuje? Technológia WiMax je opísaná v špecifikácii 802.16d, ktorá sa objavila v roku 2004, ktorá za predpokladu, že sa účastnícke zariadenia nepohybujú na veľké vzdialenosti, ale zároveň je zabezpečená prevádzkyschopnosť päťdesiat kilometrov od základnej stanice. V roku 2005 bola vydaná špecifikácia 802.16e, známejšia ako Mobile WiMax. Táto technológia môže pracovať vo frekvenčnom rozsahu 2-6 GHz. Najpohodlnejšie je použiť 2,3-2,7. Je však ťažké získať na ne povolenie. Preto zariadenia často používajú 3,4-3,6 GHz, čo sa právom považuje za zlatý priemer. Ak sa totiž príliš priblížite k 6 GHz, potom existuje množstvo problémov spojených s prenikaním vĺn a obchádzaním existujúcich prekážok. V takýchto prípadoch je potrebné zabezpečiť, aby sa účastnícke zariadenia nachádzali v zornom poli pracovnej základňovej stanice.

Táto technológia sa používa na vyriešenie problému známeho ako „posledná míľa“. Používa sa tiež na poskytovanie internetu do kancelárskych a okresných sietí. Mimochodom, tu je posledná míľa, ktorá je vyriešená veľmi efektívne. Ale najprv to.

Ako je to organizované?

Takže sme vyriešili, čo je technológia WiMax vo všeobecnosti. Princíp jeho činnosti je nasledovný: pre sieť operátora je nakonfigurované účastnícke zariadenie, ktoré má v dosahu základňovú stanicu. Pošle požiadavku na pridelenie rádiových zdrojov. V prípade úspešnej odpovede dôjde k autentifikácii. Požiadavka sa prepošle na server AAA, ktorý rozhodne, či ju povolí alebo zamietne. Ak bola autentifikácia úspešne dokončená, modemu je priradená adresa, režim činnosti a ďalšie parametre. To je vo všeobecnosti všetko - zariadenie je pripravené na vykonávanie manipulácií zo strany používateľa. Takto vyzerá najjednoduchší obvod.

Dodatočne sem možno zaradiť aj vybavenie WiMax, ktorého úlohou je nadviazať spojenie medzi základňovými stanicami, poskytovateľmi služieb a internetom. Mimochodom, na nadviazanie spojenia je možné využiť široký rozsah od 1,5 do 11 GHz. Za ideálnych podmienok je možné dosiahnuť rýchlosť prenosu dát 70 Mbps. Hoci ak hovoríme o základňových staniciach, potom je situácia trochu iná. Takže na pripojenie a výmenu dát používajú frekvencie v rozsahu 10-66 GHz. A rýchlosť výmeny dát medzi nimi môže dosiahnuť 120 Mbps. V tomto prípade je potrebné zabezpečiť, aby bola do siete poskytovateľa pripojená aspoň jedna základňová stanica klasickým káblovým pripojením. Vo všeobecnosti platí, že čím je ich viac, tým vyššia je rýchlosť prenosu dát.

Rastie aj celková spoľahlivosť siete. Vo všeobecnosti je sieť WiMax veľmi podobná tradičnému GSM. Základňové stanice fungujú na značné vzdialenosti, ktoré môžu byť desiatky kilometrov. Na ich inštaláciu nie je potrebné stavať veže, vystačíte si s inštaláciami na strechách domov. Zároveň je však potrebné dodržiavať podmienky priamej viditeľnosti. V opačnom prípade nebude zariadenie WiMax pracovať s požadovanou účinnosťou (ak vôbec).

Technické body

Ako je zabezpečená spoľahlivosť? Na to sa používa:

1. TDD. Táto súčasť technológie vám umožňuje používať rovnakú šírku pásma na prenos a príjem dát, čo vám umožňuje optimalizovať výkon siete.
2. CP. Umožňuje zabrániť rušeniu odrazeného a priameho signálu.
3. CC&CTC. Používa sa na kódovanie znakov.
4. AMC. Zaoberá sa konverziou digitálnych signálov na analógové. Špecifiká práce závisia od úrovne hluku a sily prenosu dát. Čím kvalitnejšie signály sú prijímané, tým vyššia je zvolená modulácia a získavame najvyššiu dátovú rýchlosť.
5. HARQ. Tento mechanizmus sa používa na sledovanie chýb a v prípade problémov odošle požiadavku na opakovaný prenos.
6. MIMO. Umožňuje výmenu dát s niekoľkými anténami počas príjmu / prenosu.
7. AAS. Ide o anténny systém, ktorý sa mení v závislosti od pohybu účastníckych zariadení.

Samozrejme, toto nie sú všetky technické body, ktoré má bezdrôtový internet na tejto technológii. Ale všetko vyššie uvedené je viac než dosť na zoznámenie.

Vhodnosť použitia

WiMax je relevantný najmä v prípade riešenia problému poslednej míle. V poslednej dobe sa objavilo pomerne veľa technológií, ktoré ponúkajú svoje odpovede na túto výzvu. A operátor stojí pred úlohou vybrať si takú konfiguráciu, ktorá optimálne vyrieši problém doručovania dát predplatiteľom. Univerzálne riešenie tu ešte nebolo vynájdené. Preto má každá technológia svoj vlastný rozsah, nevýhody a výhody. Konečný výber je ovplyvnený mnohými faktormi, vrátane:

1. Veľkosť požadovaných investícií a doba ich návratnosti.
2. Čas potrebný na spustenie siete a následné začatie poskytovania služieb.
3. Už existujúce a aj zdroje, ktoré sú potrebné na jeho podporu v zdravom stave.
4. Zvolená stratégia operátora, jeho cieľové publikum, ponúkané a plánované služby v blízkej budúcnosti.
5. Iné faktory.

V akých prípadoch sa používa technológia WiMax? Popis odpovede na túto otázku je nasledovný:

1. Keď potrebujete poskytnúť bezdrôtový širokopásmový prístup ako alternatívu k DSL a prenajatým linkám.
2. Vytvorte prístupové body, ktoré nie sú viazané na geografickú polohu.
3. Je potrebné zabezpečiť vysokorýchlostné telekomunikačné služby a prenos dát.
4. Pripojte sa medzi sebou a ostatnými segmentmi globálnej siete prístupových bodov Wi-Fi.

WiMax sa teda používajú ako hlavné kanály. Vďaka nemu môžete vytvárať vysokorýchlostné siete v celom meste.

Prečo je technológia atraktívna pre telekomunikačné spoločnosti?

Existuje na to niekoľko dôvodov:

1. WiMax je nákladovo efektívnejší pri poskytovaní služieb a prístupu k sieti zákazníkom (v porovnaní s káblovými technológiami). Umožňuje zákazníkom pracovať aj z ťažko dostupných oblastí. A to má pozitívny vplyv na počet predplatiteľskej základne a rozsah poskytovaných služieb.
2. Je tiež potrebné poznamenať väčšiu jednoduchosť použitia (ako práca s tradičnými káblovými kanálmi). WiMax sa dá jednoducho nasadiť a v prípade potreby sa dá jednoducho zväčšiť. Táto vlastnosť je mimoriadne užitočná, keď potrebujete zabezpečiť chod veľkej siete v krátkom čase. Pre lepšie pochopenie tejto vlastnosti si uveďme malý príklad. V decembri 2004 sa v Indonézii vyskytla silná vlna cunami. A na pomoc preživším bol nasadený WiMax. Veď v tom čase bola nefunkčná komunikačná infraštruktúra celého regiónu. A bolo potrebné rýchlo obnoviť komunikáciu.

To všetko umožňuje znížiť cenu kvalitných služieb pre podnikateľov aj individuálnych občanov. Samostatne by sa malo povedať o používateľskom vybavení. V prípade jeho použitia v interiéri sa inštaluje zariadenie, ktoré má rovnakú veľkosť ako bežný DSL modem. Dá sa použiť aj mimo budovy, v takom prípade trochu narastie a už pripomína notebook. Vnútorné umiestnenie je výnosnejšou možnosťou, ktorá si nevyžaduje profesionálne zručnosti. Ale, žiaľ, má výraznejšie požiadavky na maximálnu vzdialenosť, na ktorú je možné umiestniť základňovú a účastnícku stanicu.

architektonické prvky

Vo WiMax je na tejto úrovni definovaných mnoho rôznych aspektov, ako je autentifikácia, distribúcia sieťových adries, interakcia s inými sieťami a mnoho ďalších bodov. Je potrebné poznamenať, že v tomto prípade architektúra nie je viazaná na konkrétnu konfiguráciu, vďaka čomu má vysokú úroveň flexibility a rozsahu. Pri práci v tomto prípade sa používa plánovací algoritmus.

Ako to vyzerá v praxi? Povedzme, že máme veľké množstvo užívateľských staníc, ktoré chcú prenášať dáta v reálnom čase cez prístupový bod. V tomto prípade sa k nemu zariadenie jednoducho musí pripojiť, pretože už pre neho bude vytvorený určitý slot, ktorý ostatní účastníci nebudú môcť ovplyvniť. Tým je zabezpečená stabilita prenosu dát, čo má pozitívny vplyv na celkové fungovanie siete a jej spoľahlivosť.

Porovnanie WiMax a Wi-Fi

Aj keď to môže znieť zvláštne, pre mnohých občanov sa tieto technológie nelíšia. Čo je, samozrejme, úplne nesprávne. Možno sa často porovnávajú kvôli zhode mena. Možno preto, že štandard technológie WiMax aj Wi-Fi začínajú na "802.". K tejto mylnej predstave prispieva aj použitie bezdrôtového pripojenia na pripojenie ku kanálu na výmenu údajov. Ale napriek takejto povrchnej podobnosti sú stále odlišné.

WiMax je teda systém s dlhým dosahom, ktorý sa používa na komunikáciu cez kilometre priestoru. V tomto prípade je možné použiť mobilný aj pevný prístup. Aký je ich rozdiel? Pri použití mobilného prístupu nie je dátový prenos viazaný na konkrétne miesto účastníka. Fixácia poskytuje situáciu, keď sa síce používa bezdrôtová sieť, ale používateľ musí byť v konkrétnom bode.

Wi-Fi je na druhej strane systém s kratším dosahom. Zvyčajne pokrýva stovky alebo desiatky metrov a na poskytovanie prístupu využíva nelicencované frekvenčné pásma. Táto technológia sa spravidla používa na vytvorenie lokálnej siete, ktorá nemusí byť pripojená k internetu.

V skutočnosti možno WiMax porovnať s mobilnou komunikáciou, zatiaľ čo Wi-Fi - so stacionárnym bezdrôtovým telefónom. Určitý rozdiel je aj v nákladoch na používanie. Rovnaké Wi-Fi je lacnejšie, čo umožňuje jeho použitie v (relatívne) malých organizáciách, ako sú hotely, kaviarne, vlakové stanice a letiská. Aj keď na pokrytie viac či menej významných území je potrebné zabezpečiť prevádzku viacerých bodov.

Porovnanie WiMax a terestriálneho internetu

Pre krajinu s veľkým územím je dôležité zabezpečiť komunikáciu odkiaľkoľvek. WiMax je na tento účel určite dobrý, ak sa bavíme napríklad o desiatich kilometroch. A ak je účastník vo vzdialenosti 50 alebo dokonca 80 km? WiMax nemôže poskytnúť taký rozsah bez porušenia hygienických pravidiel siete (nezabudnite, že jeho dosah závisí od výkonu, ktorý, ak prekročí určité hranice, negatívne ovplyvňuje ľudí).

V takýchto prípadoch prichádza na pomoc éterický internet. Ide o technológiu, ktorá využíva na prenos dát rovnaké frekvencie ako televízne kanály. Vďaka tomu môžete využívať celkom dobrý (až 3 Mbps) internet na značnú vzdialenosť bez výrazných výdavkov. Komunikáciu teda možno dosiahnuť aj v prípadoch, keď sa éterická veža nachádza vo vzdialenosti 80 kilometrov. Takýto dojazd je možný len vďaka relatívne nízkej rýchlosti, ktorá stále stačí na interakciu so svetom. Táto rádiokomunikačná technológia vám umožní používať internet všade tam, kde môžete prijímať rádiové vlny: letný dom, auto, vidiecky piknik a dokonca aj otvorené pole. Na pripojenie stačí mať štandardnú decimetrovú televíznu anténu a príslušné nastavenie počítača.

Je pravda, že tu existuje určitá nevýhoda. Na prenos a príjem údajov sa teda používajú dva rôzne kanály, čo ovplyvňuje produktivitu. Ale na druhej strane je táto technológia pomerne lacná. Spolu so značným rozsahom to umožňuje považovať ho za pomerne pohodlný a nenáročný spôsob výmeny údajov. Ale, bohužiaľ, musíte za to zaplatiť. V porovnaní s rovnakým WiMaxom je prenosová rýchlosť desaťkrát nižšia. Aj keď výhoda jednoduchého prehliadania internetu (namiesto sťahovania obrovských hier alebo zdĺhavých filmov), rozdiel nie je príliš badateľný.

Porovnanie WiMax a LTE

Ale toto je najzaujímavejšie. Už len preto, že tieto technológie sa považujú za priamych konkurentov. Porovnávacia analýza sietí LTE a WiMax preto umožní lepšie odhaliť vlastnosti týchto sietí. LTE bolo prvýkrát spomenuté v štandarde Rel-8. V čase svojho vzniku používal takmer to isté ako WiMax. A ak ich porovnáte z technickej stránky, zistíte, že rozdiely sú minimálne.

Obaja teda používajú protokol IP, ktorý vám umožňuje minimalizovať kapitálové náklady a poskytovať flexibilné poskytovanie služieb. Umožňuje tiež jednoduchú integráciu rôznych entít a zjednodušuje správu siete. Majú tiež podobnú štruktúru siete, kde sú použité základné prvky podobnej funkčnosti, ako je klientske zariadenie, základňová stanica, brány, centrálny uzol, transportná sieť (IP / MPLS protokol) a riadiaci systém.

Tieto technológie tiež nemajú zásadné rozdiely vo svojich hlavných charakteristikách. V laboratórnych podmienkach sa dosiahli takmer rovnaké výsledky. Skutočná situácia je ale trochu iná. Spravidla najnižšia rýchlosť práce. LTE má síce isté problémy s voľnými frekvenciami. V prípade WiMax je situácia o niečo lepšia. Konečnú voľbu však robí poskytovateľ, pričom pre používateľov je rozdiel medzi WiMax a LTE v kvalite ich práce neviditeľný.

Použitie

Ako môžete vidieť, WiMax je veľmi progresívna technológia, ktorá umožňuje jej úspešné využitie. Je pravdepodobné, že časom sa bude využívať na zabezpečenie bezdrôtovej komunikácie v malých mestách alebo pre aglomerácie veľkých sídiel, akými sú Moskva či Petrohrad. Nízka cena tejto technológie a zároveň jej vysoká účinnosť umožní ľuďom získať prístup ku kvalitným komunikačným službám a držať krok s procesom urbanizácie. Úplne stačí pracovať s bežnými údajmi, ktoré posielame: fotografie, videá, texty. Rýchlosť práce je celkom dostatočná.

Možno v budúcnosti technológia WiMax ustúpi niečomu inému. Napríklad zástupcovia 5G. Ale nie skutočnosť a nie všade. Rovnaké 5G má zmysel používať iba vtedy, ak sa počet účastníkov v okruhu jedného kilometra blíži k číslu milión aktívnych zariadení. A pre vidiecke oblasti a malé mestá je pravdepodobné, že desiatky rokov nebude nič lepšie ako WiMax. Aj keď treba priznať, predpovedať budúcnosť je veľmi ťažké a je pravdepodobné, že tieto slová o pár rokov stratia na aktuálnosti.

Záver

Zohľadnila sa teda technológia WiMax, jej princíp fungovania, schéma konštrukcie a dokonca aj najčastejšie spomínaný súvisiaci vývoj. Možno sa v budúcnosti zlepší a jeho vlastnosti sa výrazne zlepšia, čo mu dá nové šance na získanie publika. Dovtedy ho možno považovať za optimálne riešenie, ktorého perspektívy sa sústreďujú do malých miest a aglomerácií, ktoré vyrastajú okolo našich gigantov. Je tiež možné, že bude slúžiť ako základ pre niečo progresívnejšie, pretože technológie ranej generácie sa používajú na vytváranie stále lepších spôsobov prenosu údajov. Ale kým to uspokojí naše potreby, využívajme to, čo už máme, a pracujme zároveň na niečom lepšom.