Интернет / Коммуникации | WiMAX

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

История и развитие WiMAX

Первая версия стандарта IEEE 802.16-2001 была принята в декабре 2001 года, в стандарте изначально была отведена рабочая полоса 10-66 ГГц. Стандарт IEEE 802.16 описывал архитектуру широкополосной беспроводной связи, организованной по топологии "точка-многоточка" и ориентировался на создание стационарных беспроводных сетей масштаба города (WirelessMAN). Так как в стандарте IEEE 802.16-2001 на физическом уровне предполагалось использование всего одной несущей частоты, назван он был - WirelessMAN-SC (Single Carrier).

Для частот в диапазоне 10-66 ГГц характерно быстрое затухание сигнала и работа возможна только в зоне прямой видимости между передатчиком и приемником. Зато решается одна из главных проблем радиосвязи — многолучевое распространение сигнала. В Стандарте было рекомендовано использовать модуляцию типа QPSK, 16-QAM или 64-QAM. В радиоканалах шириной 20, 25 и 28 МГц скорость передачи данных достигала 32-134 Мбит/с и дальность передачи составляла 2.5 км. Позже, в 2002 году в стандарте 802.16-2001 были выявлены погрешности, и появилось приложение 802.16с-2002, которое расширяло профили и корректировало их.

Из-за трудностей построения беспроводной сети в зоне прямой видимости устройства стандарта 802.16 так и не получили широкого распространения и уже в январе 2003 года выпустили расширение 802.16а-2003, которое описывало использование частотного диапазона от 2 до 11 ГГц. В этом стандарте предусматривалось создание фиксированных беспроводных сетей масштаба мегаполиса и планировалось, что в дальнейшем он станет альтернативой наземным решениям широкополосного доступа для организации «последней мили» взамен xDSL, кабельных модемов и каналов T1/E1. Кроме того, предполагалось, что для формирования глобальной сети беспроводного доступа в Интернет к базовой сети стандарта 802.16а смогут подключаться точки доступа стандарта 802.11a/b/g.

Основное отличие стандарта 802.16а - это работа в частотном диапазоне 2-11 ГГц, для которого не требуется наличие прямой видимости между приемником и передатчиком. В виду этого зона покрытия беспроводных сетей 802-16a значительно шире, чем у сетей стандарта 802.16. Использование частотного диапазона 2-11 ГГц потребовало и существенного пересмотра техники кодирования и модуляции сигнала на физическом уровне. Оборудование 802.16а должно было работать с модуляцией QPSK, 16QAM, 64QAM и 256QAM, поддерживать скорость передачи информации 1-75 Мбит/с на сектор одной базовой станции на расстоянии 6-9 км в радиоканалах с изменяемой полосой пропускания от 1.5 до 20 МГц. Типовая базовая станции имела от 4 до 6 секторов.

В стандарте 802.16a сохранили режим работы на одной несущей, который позволял работать как в условиях прямой видимости (LOS), так и вне ее (NLOS). Но основным здесь стала возможность работы с сигналом на основе технологии OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)- ортогонального частотного мультиплексирования с 256-ю поднесущими и режим OFDMА ( Orthogonal Frequency Division Multiple Access) - технология многостанционного доступа с ортогональным частотным разделением каналов с 2048 поднесущими сразу с несколькими абонентами в режиме OFDM. Таким образом, при стандартном количестве поднесущих в 256 обеспечивалась одновременная работа 8 абонентов.

В июле 2004 года был принят стандарт IEEE 802.16-2004, известный также как 802.16d или фиксированный WiMAX, который и объединил все эти нововведения. Но говорить в то время о полной совместимости оборудования не представлялось возможным. Из-за наличия разных режимов мультиплексирования SC, OFDM и OFDMА с разной шириной радиоканалов, а также временного и частотного режима дуплексирования FDD и TDD и ряда других требований оборудование каждого производителя так и осталось уникальным, а стоимость абонентских устройств была очень высокой. В силу этих обстоятельств оборудование фиксированного доступа стандарта IEEE 802.16-2004 используется в нишевом применение, там, где традиционные методы построения сетей абонентского доступа не эффективны или попросту невозможны.

В конце 2005 года был принят стандарт IEEE 802.16е, известный так же как IEEE 802.16-2005 или мобильный WiMAX. Это был новый шаг в эволюции развития беспроводного широкополосного доступа в интернет Основное внимание здесь уделено вопросам поддержки мобильных абонентов, и в частности хендоверу, и роумингу между сетями, построенными на различных беспроводных стандартах. Роуминг позволяет при передвижении абонента на скорости до 120 км/ч "бесшовно" переключаться между базовыми станциями (точно так же как это происходит в сетях сотовой связи). В мобильном WiMAX применяется Scalable OFDMA - масштабируемый OFDM-доступ и возможна работа как в условиях прямой видимости так в ее отсутствие. Для сетей Mobile WiMAX выделяются частотные диапазоны: 2,3–2,5; 2,5–2,7; 3,4–3,8 ГГц.

На сегодняшний день в мире реализованы и успешно функционируют беспроводные широкополосные сети на основе Mobile WiMAX, в том числе первыми в России свои сети развернули компании "Скартел" - бренд Yota (сети построены в Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Краснодаре, Сочи, Никарагуа) и Комстар OTC (сеть в Москве, в 2011 году Комстар поглощён ОАО «МТС»). Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения 3G, например, EV-DO. И если стандарт IEEE 802.16d является протоколом операторского класса, то мобильный WiMAX ориентирован на конечных пользователей, и в данном случае он представляет собой альтернативу стандартам 802.11 a/b/g. Имея ноутбук или КПК со встроенным WiMAX модемом, и подключившись к сети, пользователь сможет постоянно оставаться на связи в любой точке города, где обеспечивается зона покрытия WiMAX сети. Базовая станция Mobile WiMAX способна поддерживать до 1000 абонентов одновременно!

Схема развития технологии WiMax

В дополнение к основным стандартам, рабочая группа IEEE 802.16 разработала ряд других документов, где рассматриваются другие весьма важные вопросы. Это такие дополнения, как:

• 802.16f-2005 — Информационная база управления (Management Information Base);
• 802.16g-2007 — Процедуры и сервисы уровня управления (Management Plane Procedures and Services);
• 802.16k-2007 - Поправки к 802.16 (Bridging of 802.16)

В стадии разработки находятся:

• 802.16h — Улучшенный механизм сосуществования при безлицензионной работе (Improved Coexistence Mechanisms for License-Exempt Operation);
• 802.16i — Информационная база управления для мобильных сетей (Mobile Management Information Base);
• 802.16j - Спецификация многопролетных ретрансляционных систем (Mul-tihop Relay Specification);
• 802.16m — Улучшенный беспроводной интерфейс (Advanced Air Interface)

Часто, говоря о стандарте IEEE 802.16, подразумевают WiMAX. Аббревиатура WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) расшифровывается как: протокол всемирной сети широкополосной радиосвязи. Название придумано в международной организации WiMAX-форум, в ряды которой входят ведущие телекоммуникационные компании и производители оборудования, такие как: Alvarion, Cisco, Intel, Airspan Networks, Fujitsu, Samsung, Huawei, Proxim Corporation и др.). Однако не следует забывать, что на самом деле WiMAX, рассматривает только часть режимов стандарта IEEE 802.16.

WiMAX-форум был основан 11 апреля 2003 года с целью содействия разработке беспроводного оборудования, используемого в широкополосных сетях и скорейшему развертыванию этих сетей во всем мире. WiMAX-форум отвечает за сертификацию оборудования стандарта IEEE 802.16, а также за подготовку и разработку спецификаций, призванных обеспечить совместимость оборудования разных производителей. Такие крупнейшие поставщики элементной полупроводниковой базы, как Intel, Fujitsu, и др. ведут ее разработку для всех производителей оборудования, а те в свою очередь концентрируют свои усилия на производстве оборудования со стандартной элементной базой. По данным аналитических изданий, сегодня члены WiMAX-форума представляют собой более 80% рынка среди производителей оборудования для ШБД.

В июне 2008 года было объявлено о создании нового стратегического консорциума - Open Patent Alliance (ОРА), в который вошли такие гиганты широкополосной индустрии, как: Cisco, Alcatel-Lucent, Intel, Clearwire, Samsung и Sprint. Цель создания альянса – продвижение дальнейшей стандартизации в области технологий WiMAX, снижения стоимости на услуги и оборудование, а также расширение их многообразия. Немного позже к ним присоединились Alvarion и Huawei. За это время был создан так называемый патентный пул —соглашение о взаимном использовании межу участниками патентов, которыми сможет воспользоваться любой из членов альянса по предсказуемой цене.

WiMAX и Wi-Fi: основные различия

Прежде всего отметим, что технология WiMAX не является альтернативой технологии Wi-Fi. То есть эти технологии не конкурируют, а скорее дополняют друг друга. Дело в том, что, как уже отмечалось, Wi-Fi — это сети класса LAN, то есть сети, ориентированные на офисное или домашнее применение, а WiMAX — это распределенные сети операторского класса и масштаба города (Wireless Metropolitan Access Network, WMAN), позволяющие реализовать QoS, то есть формировать группы пользователей, различающиеся по приоритету (классу обслуживания).

В распределенных сетях WiMAX, в отличие от сетей Wi-Fi, изначально используется неколлизионный метод доступа, позволяющий предоставлять клиенту фиксированный канал передачи данных с фиксированной задержкой (минимальным джиттером), что является необходимым условием для построения сетей операторского класса.

Другое важное отличие сетей WiMAX от Wi-Fi заключается в зоне покрытия и скорости передачи данных. Сети WiMAX имеют несравнимо большую зону покрытия, которая измеряется километрами, а не десятками метров, как в сетях Wi-Fi. Кроме того, скорость подключения к Интернету в сетях WiMAX несопоставима с той, что обеспечивается в сетях Wi-Fi.

© greenmile

Источники:

Www.Sit-com.Ru

В начало

Интернет / Коммуникации | WiMAX