Высокоскоростной интернет в украине - какой подключить - отзывы. Описание технологии WIMAX

Существует большое количество различных технологий, позволяющих обеспечивать связь между разными субъектами. Одни более мобильные, другие обладают мощностью. А есть и средние по параметрам, такие как технология WiMax. Это относительно новая разработка и довольно слабо известная. Что она собой представляет? Где применяется? Какими характеристиками обладает? По каким принципам работает? Какие у неё есть перспективы использования?

Общая информация

Первоначально давайте познакомимся с полным названием - Worldwide Interoperability For Microwave Access. Именно так и расшифровывается WiMax. Это довольно молодая технология, первый стандарт которой был выпущен в 2004 году. В повседневный мир она начала проникать только сейчас. Следует знать, что первоначально технология WiMax позиционировалась как представитель четвертого поколения из-за своей новизны и скорости передачи. Но в 2008 году было остаточно решено отнести её к 3G. Что, впрочем, не мешает различным персонажам позиционировать её как беспроводной

Что она собой представляет? Технология WiMax описана в спецификации 802.16d, которая появилась в 2004 году, где предусматривалось, что абонентские устройства не перемещаются на значительные расстояния, но одновременно обеспечивается работоспособность на пятьдесят километров от базовой станции. В 2005 году вышла спецификация 802.16e, более известная как Mobile WiMax. Эта технология может функционировать в частотном диапазоне 2-6 ГГц. Наиболее удобно использовать 2,3-2,7. Но на них проблематично получить разрешение. Поэтому в оборудовании часто применяется 3,4-3,6 ГГц, что по праву считается золотой срединой. Ведь если подходить слишком близко к 6 ГГц, то возникает ряд проблем, связанных с проникновением волн и обходом имеющихся препятствий. В таких случаях необходимо обеспечить, чтобы абонентские устройства располагались в зоне прямой видимости рабочей базовой станции.

Эта технология используется, чтобы решать проблему, известную как «последняя миля». Также она используется для обеспечения интернетом офисных и районных сетей. Кстати, вот последняя миля ею решается очень эффективно. Но обо всём по порядку.

Как она устроена?

Вот мы и разобрали, что собой в общих чертах представляет технология WiMax. Принцип работы у неё следующий: есть абонентское устройство, настроенное на сеть оператора, у которого в диапазоне доступности есть базовая станция. Она отправляет запрос на выделение радиоресурсов. В случае успешного ответа идёт аутентификация. Запрос перенаправляется ААА-серверу, который решает, разрешить или отклонить его. В случае если аутентификация была успешно осуществлена, то модему назначается адрес, режим работы и иные параметры. Вот, в общем-то, и всё - устройство готово к выполнению манипуляций со стороны пользователя. Так выглядит простейшая схема.

Дополнительно сюда ещё можно включить WiMax оборудование, задачей которого является установление связей между базовыми станциями, поставщиками сервисов и интернетом. Кстати, чтобы установить соединение может быть использован широкий диапазон от 1,5 до 11 ГГц. При идеальных условиях может быть обеспечена скорость передачи данных в 70 Мбит/с. Хотя если говорить о базовых станциях, то здесь ситуация немного другая. Так, для соединения и обмена данными ими используются частоты в диапазоне 10-66 ГГц. А скорость обмена данными между ними может достигать значения 120 Мбит/с. При этом необходимо проследить, чтобы как минимум одна базовая станция была подключена к сети провайдера посредством классического проводного соединения. В целом чем их больше, тем выше скорость передачи данных.

Также растёт в целом и надежность сети. В целом сеть WiMax весьма схожа с традиционными GSM. Базовые станции работают на значительные расстояния, которые могут составлять десятки километров. Чтобы их установить, вышки не обязательно строить, можно обойтись установками на крышах домов. Но при этом необходимо соблюдать условия прямой видимости. Иначе WiMax-оборудование не будет работать с требуемой эффективностью (если вообще будет функционировать).

Технические моменты

Как обеспечивается надёжность работы? Для этого используется:

TDD. Эта составляющая технологии позволяет использовать одну и ту же полосу для передачи и приёма данных, что позволяет оптимизировать работу сети.
CP. Позволяет предотвращать интерференции отраженного и прямого сигнала.
CC&CTC. Используются для кодировки символов.
AMC. Занимается преобразованием цифровых сигналов в аналоговые. Специфика работы зависит от уровня шума и силы передачи данных. Чем лучшие по качеству сигналы поступают, тем более высокая модуляция выбирается, и мы получаем высшую скорость передачи данных.
HARQ. Этот механизм используется для отслеживания ошибок, а в случае проблем отправляет запрос на осуществление повторной передачи.
MIMO. Позволяет во время приёма/передачи обмениваться данными с несколькими антеннами.
AAS. Это антенная система, что меняется в зависимости от перемещений абонентских устройств.

Конечно, это не все технические моменты, которыми обладает беспроводной интернет на этой технологии. Но всего вышеперечисленного с лихвой достаточно для ознакомления.

Целесообразность использования

Особенно актуальна WiMax в случае решения задачи последней мили. В последнее время появилось довольно много технологий, которые предлагают свои ответы на этот вызов. И перед оператором стоит задача выбора такой конфигурации, что позволит оптимально решить задачу доставки данных абонентам. Универсального решения здесь ещё не придумали. Поэтому каждая технология имеет свою область применения, недостатки и преимущества. На конечный выбор влияет множество факторов, среди которых:

Размер требуемых инвестиций и срок их окупаемости.
Время, нужное для запуска сети и последующего начала предоставления услуг.
Уже существующая а также ресурсы, что нужны для её поддержки в работоспособном состоянии.
Выбранная стратегия оператора, его целевая аудитория, предлагаемые и планируемые в ближайшем времени услуги.
Прочие факторы.

В каких же случаях используется технология WiMax? Описание ответа на этот вопрос выглядит следующим образом:

Когда необходимо обеспечить беспроводной широкополосной доступ в качестве альтернативы DSL и выделенным линиям.
Создать точки доступа, не привязанные к географическому положению.
Нужно предоставить высокоскоростные сервисы телекоммуникационных услуг и передачи данных.
Соединить между собой и другими сегментами мировой сети точки доступа Wi-Fi.

Итак, WiMax используются в роли магистральных каналов. Благодаря ему можно создавать высокоскоростные сети в масштабах целого города.

Почему технология привлекательна для телекоммуникационных компаний?

На это есть несколько причин:

WiMax является более эффективной с экономической точки зрения при предоставлении услуг и доступа в сеть для клиентов (сравнительно с проводными технологиями). Она позволяет клиентам работать даже с труднодоступных территорий. А это позитивно сказывается и на количестве абонентской базы, и предоставляемом спектре услуг.
Также необходимо отметить большую простоту в использовании (нежели работа с традиционными проводными каналами). WiMax можно легко развернуть, и при необходимости она легко поддаётся масштабированию. Это её свойство является чрезвычайно полезным, когда нужно обеспечить работу большой сети за незначительный срок. Для лучшего понимания этого её свойства приведем небольшой пример. В декабре 2004 г. в Индонезии произошло сильное цунами. И чтобы помочь выжившим, была развернута WiMax. Ведь на тот момент коммуникационная инфраструктура целой области вышла из строя. А необходимо было оперативно восстановить связь.

Всё это позволяет снижать цену на качественные услуги как для бизнеса, так и для отдельных граждан. Отдельно стоит сказать про пользовательское оборудование. В случае его использования внутри помещения устанавливается устройство, которое по размеру соответствует обычному DSL-модему. Его можно использовать и вне здания, в таком случае оно немного возрастает в размерах и уже напоминает ноутбук. Размещение внутри помещения является более выгодным вариантом, что не требует профессиональных навыков. Но, увы, у него более значительные требования к максимальному расстоянию, на котором могут находиться базовая и абонентская станции.

Архитектурные особенности

В WiMax на этом уровне определено множество различных аспектов, таких как аутентификация, распределение сетевых адресов, взаимодействие с иными сетями и многими другими моментами. Следует отметить, что в данном случае архитектура не привязывается к определённой конфигурации, благодаря чему она обладает высоким уровнем гибкости и масштабности. При работе в данном случае используется алгоритм планирования.

Как это выглядит на практике? Допустим, что у нас есть большое количество пользовательских станций, что в режиме реального времени хотят осуществить передачу данных через точку доступа. В таком случае устройству достаточно просто подключиться к ней, как для него уже будет создан определённый слот, на который не смогут влиять другие абоненты. Благодаря этому достигается стабильность передачи данных, что позитивно сказывается на общем функционировании сети и её надежности.

Сравнение WiMax и Wi-Fi

Как бы это странно ни звучало, но для многих граждан эти технологии ничем не отличаются. Что, конечно, совершенно не так. Возможно, их часто сопоставляют из-за созвучности названия. Возможно, потому, что и стандарт технологии WiMax, и Wi-Fi начинается с «802.». Свою долю в это заблуждение вносит и использование беспроводного соединения для подключения к каналу обмена данными. Но, несмотря на такую поверхностную схожесть, они всё же различны.

Так, WiMax является системой дальнего действия, которая используется для обеспечения связи на километры пространства. При этом может использоваться как мобильный, так и фиксированный подходы. В чем их разница? При использовании мобильного подхода передача данных не привязана к определённому местоположению абонента. Фиксация предусматривает ситуацию, когда хотя и используется беспроводная сеть, пользователь должен находиться в конкретной точке.

Wi-Fi же является системой более короткого действия. Обычно она покрывает сотни или десятки метров, используя для себя нелицензированные диапазоны частот с целью обеспечения доступа. Эта технология используется, как правило, для создания локальной сети, которая не обязательно должна быть подключена к интернету.

Собственно, WiMax можно сравнить с мобильной связью, тогда как Wi-Fi - со стационарным беспроводным телефоном. Также есть определённая разница и в стоимости использования. Тот же Wi-Fi является более дешевым, что позволяет использовать его в рамках (относительно) небольших организаций вроде отелей, кафе, вокзалов и аэропортов. Пускай даже для покрытия более-менее значительных территорий и приходится обеспечивать работу нескольких точек.

Сравнение WiMax и эфирного интернета

Для страны с большой территорией актуальным является обеспечение связи из любой точки. WiMax для этой цели безусловно хорош, если речь идёт, к примеру, про десять километров. А если абонент находится на расстоянии 50 или даже 80 км? Что ж, такую дальность WiMax не может обеспечить, не нарушив санитарных правил работы сети (помним, что её дальность зависит от мощности, которая при выходе за определённые рамки негативно влияет на людей).

В таких случаях на помощь приходит эфирный интернет. Это технология, которая использует для передачи данных те же частоты, что и телевизионные каналы. Благодаря этому можно без значительных трат пользоваться довольно неплохим (до 3 Мбит/с) интернетом на значительном удалении. Так, связь можно иметь даже в случаях, когда эфирная башня находится на удалении 80 километров. Такая дальность возможна исключительно благодаря относительно небольшой скорости, которой всё же достаточно для взаимодействия с миром. Эта технология радиосвязи позволит пользоваться интернетом везде, где можно принять радиоволны: дача, машина, загородный пикник и даже чистое поле. Для подключения достаточно иметь стандартную дециметровую телевизионную антенну и соответствующие настройки компьютера.

Правда, здесь есть и определённый недостаток. Так, для передачи и приёма данных используется два разных канала, что сказывается на продуктивности. Но, с другой стороны, эта технология является довольно дешевой. Вместе со значительным диапазоном это позволяет её рассматривать как довольно удобный и неприхотливый способ обмена данными. Но, увы, за это приходится платить. По сравнению с тем же WiMax скорость передачи ниже в десятки раз. Хотя благо при простом посещении Интернета (а не скачивании огромных игр или длительных фильмов) разница не очень заметна.

Сравнение WiMax и LTE

А вот это наиболее интересно. Хотя бы потому, что эти технологии рассматриваются как прямые конкуренты. Поэтому сравнительный анализ сети LTE и WiMax позволит лучше раскрыть свойства последней. LTE впервые была упомянута в стандарте Rel-8. На момент её появления в ней использовалось почти то же самое, что и в WiMax. И если сравнить их с технической стороны, то можно увидеть, что отличия минимальны.

Так, они обе используют протокол ІР, что позволяет минимизировать капитальные затраты и обеспечить гибкое предоставление сервисов. Также это способствует простой интеграции различных объектов и упрощает управление сетью. Обладают они и похожей структурой сетей, где используются аналогичные по функциональному назначению основные элементы, такие как клиентское устройство, базовая станция, шлюзы, центральный узел, транспортная сеть (протокол IP/MPLS), система управления.

Также эти технологии не имеют принципиальных отличий по своим основным характеристикам. В лабораторных условиях были достигнуты практически одинаковые показатели. Но реальная ситуация немногим отличается. Как правило, низшей скоростью работы. Хотя существуют у LTE определённые проблемы со свободными частотами. В случае с WiMax ситуация немногим лучше. Но конечный выбор делается провайдером, тогда как для пользователей разница между WiMax и LTE в качестве их работы незаметна.

Использование

Как видите, WiMax является весьма прогрессивной технологией, что позволяет её успешно использовать. Вполне вероятно, что со временем она будет применена для обеспечения беспроводной связи в небольших городах или же для агломераций крупных поселений, например Москвы или Санкт-Петербурга. Дешевизна этой технологии и одновременно её высокая эффективность позволит получить людям доступ к высококачественным услугам связи и не отставать от процесса урбанизации. Её вполне хватает для работы с обычными данными, которые мы пересылаем: фотографиями, видео, текстами. Скорости работы вполне достаточно.

Возможно, в будущем технология WiMax уступит своё место чему-то другому. Например, представителям 5G. Но не факт и не везде. Ту же 5G имеет смысл использовать только в том случае, если количество абонентов в радиусе одного километра приближается к числу в один миллион активных устройств. А для сельской местности и небольших городов, вполне вероятно, ещё десятилетиями не будет ничего лучше, нежели WiMax. Хотя следует признать, предугадать будущее весьма сложно, и вполне вероятно, что эти слова уже через несколько лет потеряют свою актуальность.

Заключение

Вот и была рассмотрена технология WiMax, её принцип работы, схема построения и даже чаще всего упоминаемые смежные разработки. Возможно, в будущем она будет доработана, и её характеристики существенно улучшатся, что подарит ей новые шансы на завоевание аудитории. До тех пор её можно считать оптимальным решением, перспективы которого сконцентрированы в небольших городах и агломерациях, что растут вокруг наших гигантов. Возможно и то, что она выступит базисом для чего-то более прогрессивного, как технологии ранних поколений используются для создания всё лучших способов передачи данных. Но пока она удовлетворяет наши потребности, давайте использовать то, что уже есть, и одновременно работать над чем-то более совершенным.

WiMAX - телекоммуникационная технология, предназначающаяся для предоставления беспроводной универсальной связи на значительных расстояниях для различных устройств, начиная рабочими станциями и портативными компьютерами, заканчивая мобильными телефонами. Основа технологии - стандарт IEEE 802.16, ещё называемый Wireless MAN (вообще WiMAX - жаргонное название, поскольку это не технология, а форум, на котором был согласован Wireless MAN).

Название «WiMAX» создано организацией WiMAX Forum, основанной в июне 2001 для продвижения технологии WiMAX и её развития. Означенный форум описывает WiMAX так - «основанная на стандарте технология, предоставляющая беспроводной высокоскоростной доступ к сети, представляющий альтернативу DSL и выделенным линиям». Максимальная скорость составляет 1 Гбит/сек на 1 ячейку.

Сфера применения

WiMAX пригоден для решения таких задач:

Соединение точек доступа Wi-Fi между собою и с прочими сегментами Интернета.
Обеспечение широкополосого беспроводного доступа в качестве альтернативы DSL и выделенным линиям.
Предоставление высокоскоростных сервисов передачи информации и услуг телекоммуникации.
Создание не привязанных к географии точек доступа.
Создание систем удалённого мониторинга, как в системе SCADA.

WiMAX даёт возможность доступа в Интернет на высокой скорости с намного большим покрытием, нежели у сетей Wi-Fi. Это позволяет пользоваться технологией как «магистральными каналами», продолжение которых - выделенные линии и DSL, а также локальные сети. Означенный подход в итоге позволяет создавать высокоскоростные масштабируемые сети в пределах городов.

Целесообразность применения WiMAX в качестве технологии доступа

Последняя миля всегда была актуальной проблемой связистов. Сейчас появилось много технологий последней мили, перед любым оператором связи возникает задача выбора технологии, которая оптимально доставит любой вид трафика абонентам. Универсального решения данной задачи нет, каждая технология имеет свою сферу применения, собственные преимущества и недостатки. Выбор определённого технологического решения определяется рядом факторов, в частности:

целевая аудитория, стратегия оператора, услуги, предлагаемые сейчас и планируемые;
сумма инвестиций в развитие сети, срок окупаемости этих инвестиций,
уже существующая сетевая инфраструктура, необходимые для её поддержания ресурсы в работоспособном состоянии,
время, нужное для запуска сети и для начала предоставления услуг.

Каждый из данных факторов имеет свой вес, выбор определённой технологии делается с учётом их всех в комплексе.

Фиксированный и мобильный варианты WiMAX

Ряд преимуществ имеет всё семейство WiMAX, но разные версии его серьёзно различаются. Разработчики стандарта искали лучшие решения и для фиксированного, и для мобильного использования, однако соединить все требования в пределах единственного стандарта не удалось. Хотя некоторые базовые требования совпадают, нацеленность технологий на разные ниши рынка повлекла создание 2-х отдельных версий стандарта (точнее, можно считать их 2-я различными стандартами).

Каждая спецификация WiMAX определяет собственные рабочие диапазоны частот, мощность излучения, ширину полосы пропускания, способы передачи и доступа, кодирования сигнала, модуляции сигнала, принципы повторного применения радиочастот и иные показатели. Поэтому WiMAX-системы, которые основаны на стандарте IEEE 802.16, а именно на его версиях e и d, почти несовместимы.

Характеристики каждой из версий таковы:

802.16-2004 (ещё известен как 802.16d). Утверждён в 2004. Применяется частотное ортогональное мультиплексирование (OFDM), имеется поддержка фиксированного доступа в зонах, где есть или отсутствует прямая видимость. Пользовательское устройство представляет собой стационарный модем для установки внутри помещений и вне их, и карты PCMCIA для ноутбуков. В большей части стран под означенную технологию отвели диапазоны 5 ГГц и 3,5 ГГц. Согласно сведениям WiMAX Forum, существует уже 175 внедрений фиксированной версии. Множество аналитиков в ней видит конкурирующую либо взаимодополняющую технологию широкополосного проводного доступа DSL.
802.16-2005 (он же 802.16e, мобильный WiMAX). Утверждён в 2005. Является новым витком развития технологии фиксированного доступа. Версия оптимизирована для мобильных пользователей и поддерживает набор специфических функций - роуминг, хэндовер и idle mode. Используется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA), может вестись работа при наличии или при отсутствии прямой видимости. Планируемые диапазоны частот для сетей Mobile WiMAX - это 2,3-2,5, 2,5-2,7 и 3,4-3,8 ГГц. Сегодня в мире реализовали несколько пилотных проектов, и первым в России развернул свою сеть «Скартел». В Казахстане реализовали проект под названием FlyNet (flynet.kz). Конкуренты 802.16e - все мобильные технологии 3-го поколения (к примеру, EV-DO и HSDPA).

Главное разница между 2-я технологиями в том, что WiMAX фиксированный обслуживает лишь «статичных» абонентов, а WiMAX мобильный работает с пользователями, перемещающимися на скорости максимум 150 км/ч. Мобильность подразумевает наличие роуминга, а также «бесшовного» переключения между базовыми станциями во время передвижения абонента (аналогично сетям сотовой связи). В частных случаях мобильный WiMAX можно применять для обслуживания и фиксированных пользователей.

Широкополосный доступ

Множество телекоммуникационных компаний делают значительные ставки на применение WiMAX для услуг высокоскоростной связи. Для этого есть причины.

Во-первых, технологии 802.16 позволяют более эффективно в экономическом отношении (относительно проводных технологий) не только предоставлять новым клиентам доступ в сеть, а и расширять набор услуг и охватывать новые территории.

Во-вторых, во многом беспроводные технологии проще в применении, чем традиционные проводные каналы. Сети WiMAX и простые в развёртывании, по мере необходимости они легко масштабируются. Данный фактор оказывается полезным, когда нужно развернуть большую сеть в сжатые сроки. Так, WiMAX использовался для доступа в Сеть выжившей части пострадавших от цунами, случившегося в декабре 2004 в Индонезии. Вся коммуникационная инфраструктура пострадавшего региона вышла из строя и понадобилось оперативно восстановить услуги связи во всём этом регионе.

В сумме все указанные преимущества позволяют уменьшить цены на услуги высокоскоростного доступа в Интернет и для предприятий, и для частных физических лиц.

Оборудование для пользователей

Оборудование для пользования WiMAX поставляют несколько производителей, его можно устанавливать и в помещениях (устройства, имеющие размеры обычного DSL-модема), и вне помещений. Оборудование, что рассчитано на размещение в помещениях и не требует навыков для установки, конечно, удобней, но работать может на намного меньших дистанциях от базовой станции, чем внешние профессионально установленные устройства. Потому оборудование, которое установлено внутри помещения, нуждается в намного больших инвестициях в инфраструктуру сети, поскольку подразумевает применение намного большего количества точек доступа.

С появлением мобильного WiMAX делается всё больший акцент на разработке мобильных устройств - специальных телефонных трубок (подобных обычному мобильному смартфону) и компьютерной периферии (в частности, USB радио модулей, а также PC card).

Основные понятия

Сети WiMAX в целом состоят из таких основных частей: базовые и абонентские станции, и оборудование, связывающее базовые станции между собой, а также с Интернетом и с поставщиком сервисов.

Для соединения абонентской станции с базовой применяется высокочастотный диапазон радиоволн 1,5-11 ГГц. Скорость обмена информацией может в идеальных условиях достигать 70 Мбит/с, обеспечение прямой видимости между приёмником и базовой станцией при этом не требуется.

WiMAX используется для решения проблемы «последней мили» и доступа в сеть районных сетей и офисных сетей.

Между базовыми станциями устанавливают соединения (прямой видимости), пользующиеся диапазоном частот 10-66 ГГц, при этом наибольшая скорость обмена информацией - 140 Мбит/c. Минимум одна базовая станция при этом подключается к сети провайдера, используя классическое проводное соединение. Но чем больше БС подключено к провайдерским сетям, тем быстрее передаются данные и выше общая надёжность сети.

Структура сетей стандартов IEEE 802.16 подобна таковой у традиционных GSM сетей (базовые станции работают на дистанциях до десятков км, их установка не требует строительства вышек - можно устанавливать на крышах домов, соблюдая условия прямой видимости между этими станциями).

MAC / канальный уровень

В сетях Wi-Fi все пользовательские станции, стремящиеся передать данные через определённую точку доступа (АР), соревнуются за её «внимание». Данный подход может повлечь ситуацию, в которой для более удалённых станций связь будет обрываться постоянно в пользу станций, которые ближе. Такая ситуация затрудняет применение сервисов Voice over IP (VoIP), очень сильно зависящие от бесперебойного соединения.

Касаемо сетей 802.16, MAC в них использует алгоритм планирования. Каждой пользовательской станции стоит только подключиться к точке доступа, как для неё создастся на точке доступа выделенный слот, который другим пользователям недоступен.

Принцип работы WiMAX сетей.

Компания «WiMAX Forum», основанная в 2001 году, занимается продвижением и развитием технологии WiMAX. В основу этой технологии положен стандарт IEEE 802.16 или Wireless MAN. В WiMax Forum входят такие компании, как Intel, Samsung, Nokia, LG, Motorola.

WiMAX технология позволяет решить ряд задач:

соединить точки доступа Wi-Fi между собой и с поставщиком услуг Интернет;
обеспечить беспроводный широкополосный доступ, альтернативный DSL и выделенной линии;
предоставить высокоскоростной сервис по передаче данных, и по телекоммуникационным услугам;
создать точки доступа, которые не привязаны к географическим положениям.

Поиск оптимального решения для фиксированного и мобильного применения не принес результата. Поэтому применяются две отдельные версии стандарта IEEE802.16e и IEEE802.16d, которые характеризуются своими рабочими диапазонами частот, шириной полосы пропуска, мощностью излучений, методом передач и доступов, способами кодировки и модуляции, принципами повторных использований радиочастот. Некоторые базовые показатели совпадают, но эти версии WiMAX-систем являются практически несовместимыми.

WiMAX фиксированный, 802.16-d или -2004, характеризуется диапазоном 3,5 ГГц или 5 ГГц, и использованием OFDM (ортогонального частотного мультиплексирования). Пользовательское устройство - это стационарный модем, который устанавливается внутри помещения или снаружи. Для ноутбука устанавливается PCMCIA-карта. WiMAX мобильный, 802.16-е или -2005, характеризуется несколькими диапазонами частот – это 2,3 ГГц, 2,5 ГГц, 2,7 ГГц, 3,4 ГГц и 3,8 ГГц. Это версия поддерживает похожие функции как для сотовых сетей третьего поколения EVDO или HSDPA - такие как хэндовер, роуминг и idle mode. Здесь используется OFDM масштабируемое или SOFDMA.

Разница между WiMAX и Wi-Fi

Казалось бы, конкурентом WiMAX в беспроводном сегменте является технология Wi-Fi, но при более внимательном рассмотрении можно заметить, что WiMAX и Wi-Fi заняли различные ниши. Если Вы пользуетесь домашним или офисным Wi-Fi роутером то знаете, что точки доступа Wi-Fi способны обеспечить сигнал в пределах всего лишь нескольких сот метров. WiMAX - система дальнего действия, покрывающая километры пространства. Технология WiMAX способна расширить зону действия мобильных устройств до радиуса квартала или даже небольшого города!

Сеть WiMAX

По структуре сети WiMax (стандарт IEEE 802.16) похожи на традиционные сети мобильной связи. Базовые станции, находящиеся в пределах прямой видимости друг от друга (а это при условии установки на высотных объектах до 50 км) связаны между собой постоянным радиоканалом в СВЧ диапазоне. Одна или несколько базовых станций должны иметь подключение к провайдеру сети Интернет. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. При наличии в "зоне видимости" нескольких базовых станций WiMAX, программное обеспечение WiMax модема автоматически выбирает станцию с наиболее сильным сигналом.

Почему именно WiMAX?

Основным преимуществом данной технологии является скорость. Технология Mobile WiMAX позволяет работать в Интернете со скоростью до 10 Мбит/с. Заключив договор, вы сможете пользоваться быстрым Интернетом в любой точке зоны покрытия - дома, на работе или в машине. Для обеспечения хорошей скорости должны быть установлены соединения с прямой видимостью и диапазоном частот 10 - 66 ГГц между базовыми WiMAX станциями. При этом возможно достижение скорости по обмену информацией до 70 Мбит/c. И чем больше будет установлено базовых станций, тем выше будет скорость и надёжность созданной сети. Таким образом, соединяются расстояния в десятки километров.

Рассматриваемый в статье стандарт IEEE 802.16-2004 является расширением базового стандарта IEEE 802.16, который описывает работу в диапазоне 10…66 ГГц. В стандарте IEEE 802.16-2004 предусмотрена работа в диапазоне 2…11 ГГц, а также более широкие возможности как на физическом уровне, так и на уровне управления доступом.

Введение

Под аббревиатурой WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) понимается технология операторского класса, которая основана на семействе стандартов IEEE 802.16, разработанных международным институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). В стандартах IEEE 802.16 определяются физический уровень и уровень управления доступом для систем фиксированного беспроводного широкополосного доступа масштаба города.

Основные параметры стандартов IEEE 802.16 и IEEE 802.16-2004 представлены в табл. 1 .

Таблица 1. Основные параметры стандартов IEEE 802.16 и IEEE 802.16-2004

Описание стандарта

На физическом уровне в стандарте IEEE 802.16-2004 определены три метода передачи данных: метод модуляции одной несущей (SC), метод ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) и метод множественного доступа на основе такого мультиплексирования (OFDMA).

Спецификация физического уровня WirelessMAN-OFDM является наиболее интересной с точки зрения практической реализации. Она базируется на технологии OFDM, что значительно расширяет возможности оборудования, в частности, позволяет работать на относительно высоких частотах в условиях отсутствия прямой видимости. Кроме того, в нее включена поддержка топологии «каждый с каждым» (mesh), при которой абонентские устройства могут одновременно функционировать и как базовые станции, что сильно упрощает развертывание сети и помогает преодолеть проблемы прямой видимости.

Модуляция OFDM

При формировании OFDM-сигнала цифровой поток данных делится на несколько подпотоков, и каждая поднесущая связывается со своим подпотоком данных. Амплитуда и фаза поднесущей вычисляются на основе выбранной схемы модуляции. Согласно стандарту, отдельные поднесущие могут модулироваться с использованием бинарной фазовой манипуляции (BPSK), квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) или квадратурной амплитудной манипуляции (QAM) порядка 16 или 64. Варианты отображения бит на фазовую плоскость для каждого вида манипуляции представлены на рис. 1. В передатчике амплитуда как функция фазы преобразуется в функцию от времени с помощью обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ). В приемнике с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) осуществляется преобразование амплитуды сигналов как функции от времени в функцию от частоты.

Рис. 1. Варианты отображения бит на фазовую плоскость

Применение преобразования Фурье позволяет разделить частотный диапазон на поднесущие, спектры которых перекрываются, но остаются ортогональными. Ортогональность поднесущих означает, что каждая из них содержит целое число колебаний на период передачи символа. Как видно из рис. 2, спектральная кривая любой из поднесущих имеет нулевое значение для «центральной» частоты смежной кривой. Именно эта особенность спектра поднесущих и обеспечивает отсутствие между ними интерференции .

Рис. 2. Ортогональные поднесущие

Одним из главных преимуществ метода OFDM является его устойчивость к эффекту многолучевого распространения. Эффект вызывается тем, что излученный сигнал, отражаясь от препятствий, приходит к приемной антенне разными путями (рис. 3), вызывая межсимвольные искажения. Этот вид помех характерен для городов с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений радиосигнала от зданий и других сооружений. Для того чтобы избежать межсимвольных искажений, перед каждым OFDM-символом вводится защитный интервал, называемый циклическим префиксом. Циклический префикс представляет собой фрагмент полезного сигнала, что гарантирует сохранение ортогональности поднесущих (но только в том случае, если отраженный сигнал при многолучевом распространении задержан не больше, чем на длительность циклического префикса). Кроме того, циклический префикс позволяет выбрать окно для преобразования Фурье в любом месте временного интервала символа (рис. 4) .

Рис. 3. Иллюстрация эффекта многолучевого распространения

Рис. 4. Обработка OFDM-символа при многолучевом распространении

Помехоустойчивое кодирование

Многолучевое распространение радиосигнала может приводить к ослаблению и даже полному подавлению некоторых поднесущих вследствие интерференции прямого и задержанного сигналов. Для решения этой проблемы используется помехоустойчивое кодирование. В стандарте IEEE 802.16-2004 предусмотрены как традиционные технологии помехоустойчивого кодирования, так и относительно новые методы. К традиционным относится сверточное кодирование с декодированием по алгоритму Витерби и коды Рида-Соломона. К относительно новым - блочные и сверточные турбокоды. Для увеличения эффективности кодирования без снижения скорости кода применяется перемежение данных. Перемежение увеличивает эффективность кодирования, поскольку пакеты ошибок дробятся на мелкие фрагменты, с которыми справляется система кодирования.

Гибкость

Важной особенностью физического уровня является возможность выбора ширины для полосы пропускания канала. Стандарт предусматривает выбор ширины полосы с шагом от 1,25 МГц до 20 МГц со множеством промежуточных вариантов, что позволяет более эффективно использовать радиочастотный спектр. Кроме того, в стандарт заложена адаптивная сигнально-кодовая конструкция, то есть система подстраивается к характеристикам канала в каждый момент времени, «перекачивая» скорость в помехоустойчивость и наоборот. В соответствии со стандартом, в зависимости от отношения сигнал/шум (S/N) система выбирает метод модуляции, при котором может быть обеспечена устойчивая работа (рис. 5) .

Рис. 5. Предпочтительный метод модуляции в зависимости от отношения сигнал/шум

Дополнительными инструментами физического уровня для повышения эффективности использования радиоспектра служат измерение качества канала и автоматическое управление мощностью сигнала.

Метод доступа

В стандарте IEEE 802.16-2004 используется технология множественного доступа с разделением по времени (TDMA), согласно которой базовая станция выделяет абонентским станциям временные интервалы, чтобы они могли передавать данные в определенной очередности, а не случайным образом.

Для реализации дуплексного режима обмена данными используются две технологии: дуплексный режим с разделением по времени (TDD) нисходящего и восходящего потоков и дуплексный режим с разделением по частотам (FDD).

Защита информации

В соответствии со стандартом, для предотвращения несанкционированного доступа и защиты пользовательских данных осуществляется шифрование всего передаваемого по сети трафика. Базовая станция (БС) WiMAX представляет собой модульный конструктив, в который при необходимости можно установить несколько модулей со своими типами интерфейсов, но при этом должно поддерживаться административное программное обеспечение для управления сетью. Данное программное обеспечение обеспечивает централизованное управление всей сетью. Логическое добавление в существующую сеть абонентских комплектов осуществляется также через эту административную функцию.

Абонентская станция (АС) представляет собой устройство, имеющее уникальный серийный номер, МАС-адрес, а также цифровую подпись Х. 509, на основании которой происходит аутентификация АС на БС. При этом, согласно стандарту, срок действительности цифровой подписи АС составляет 10 лет. После установки АС у клиента и подачи питания АС авторизуется на базовой станции, используя определенную частоту радиосигнала, после чего базовая станция, основываясь на перечисленных выше идентификационных данных, передает абоненту конфигурационный файл по TFTP-протоколу. В этом конфигурационном файле находится информация о поддиапазоне передачи (приема) данных, типе трафика и доступной полосе, расписание рассылки ключей для шифрования трафика и прочая необходимая для работы АС информация. Необходимый файл с конфигурационными данными создается автоматически, после занесения администратором системы АС в базу абонентов, с назначением последнему определенных параметров доступа.

После процедуры конфигурирования аутентификация АС на базовой станции происходит следующим образом:

Абонентская станция посылает запрос на авторизацию, в котором содержится сертификат Х.509, описание поддерживаемых методов шифрования и дополнительная информация.
Базовая станция в ответ на запрос на авторизацию (в случае достоверности запроса) присылает ответ, в котором содержится ключ на аутентификацию, зашифрованный открытым ключом абонента, 4-битный ключ для определения последовательности, необходимый для определения следующего ключа на авторизацию, а также время жизни ключа.
В процессе работы АС через промежуток времени, определяемый администратором системы, происходит повторная авторизация и аутентификация, и в случае успешного прохождения аутентификации и авторизации поток данных не прерывается.

В стандарте используется протокол PKM (Privacy Key Management), в соответствии с которым определено несколько видов ключей для шифрования передаваемой информации:

Authorization Key (АК) - ключ, используемый для авторизации АК на базовой станции;
Traffi c Encryption Key (ТЕК) - ключ, используемый для криптозащиты трафика;
Key Encryption Key (КЕК) - ключ, используемый для криптозащиты передаваемых в эфире ключей.
Согласно стандарту, в каждый момент времени используются два ключа одновременно, с перекрывающимися временами жизни. Данная мера необходима в среде с потерями пакетов (а в эфире они неизбежны) и обеспечивает бесперебойность работы сети. Имеется большое количество динамически меняющихся ключей, достаточно длинных, при этом установление безопасных соединений происходит с помощью цифровой подписи. Согласно стандарту, криптозащита выполняется в соответствии с алгоритмом 3-DES, при этом отключить шифрование нельзя. Опционально предусмотрено шифрование по более надежному алгоритму AES .

Разработка оборудования WiMAX на базе «систем на кристалле»

Современные тенденции развития телекоммуникационного рынка диктуют разработку так называемых «систем на кристалле». Под устройствами класса «система на кристалле» в общем случае понимаются устройства, на едином кристалле которых интегрированы один или несколько процессоров, некоторый объем памяти, ряд периферийных устройств и интерфейсов, - то есть максимум того, что необходимо для решения поставленных перед системой задач. Разработка «систем на кристалле» предполагает оптимизацию разрабатываемой схемотехники, что непосредственно сказывается на потребляемой мощности, площади кристалла и, как следствие, стоимости.

На текущий момент ведущие мировые производители сосредоточились на разработке «систем на кристалле», в которых интегрированы основные функции физического и MAC уровней стандарта WiMAX. Первые образцы, разработанные на основе спецификации IEEE 802.16-2004, представили компании Fijitsu, Intel, Sequans Communications, Wavesat и PicoChip. В предлагаемых этими компаниями решениях на физическом уровне используется модуляция OFDM с 256 поднесущими и основная схема кодирования, в которой для внутреннего кода применяется сверточное кодирование и декодирование по алгоритму Витерби, а для внешнего - коды Рида-Соломона.

Функционально оборудование WiMAX разделяется на базовое и абонентское. Первое поколение чипов для базовых станций обладает меньшим уровнем интеграции, чем для абонентских станций. Для реализации MAC-протокола базовой станции требуется увеличение производительности этих решений. Для этой цели используются внешние процессоры, служащие для выполнения верхнего уровня MAC-протокола. Таким образом, чипсеты WiMAX реализуют функции физического уровня и функции нижнего уровня MAC-протокола.

Абонентское оборудование

Для разработчиков абонентского оборудования WiMAX наиболее перспективными являются «системы на кристалле» от четырех производителей: Fujitsu, Intel, Sequans и Wavesat.

Компания Intel первой предложила разработчикам «систему на кристалле» PRO/Wireless 5116 для абонентских станций WiMAX, в которой были интегрированы функции как физического, так и MAC уровней. Чип MB87M3400 компании Fujitsu предназначен для более широкого диапазона приложений и позволяет разрабатывать как базовое, так и абонентское оборудование. Компания Sequans разработала отдельные чипы SQN1010 и SQN2010 - для базового и абонентского оборудования соответственно.

«Системы на кристалле» от Fujitsu, Intel и Sequans полностью реализуют функции MAC-протокола для абонентских станций WiMAX. Другой подход к разработке предложила компания Wavesat, выпустив две микросхемы: OFDM-модем DM256 (реализует функции физического уровня) и MC336 (представляет собой вычислительное ядро, реализующее нижний уровень MAC-протокола). Для разработки абонентского модема на базе «системы на кристалле» от Fujitsu, Intel и Sequans не требуется дополнительного внешнего процессора.

Характеристики рассматриваемых чипов, определяемые типом дуплекса, шириной канала и другими параметрами, сильно отличаются. Для организации полнодуплексной работы на базе решения Fujitsu MB87M3400 требуется использование двух чипов. Микросхема Sequans SQN1010 является первой «системой на кристалле», которая поддерживает полнодуплексный режим работы. Решение компании Wavesat DM256/MC336 также позволяет организовывать полнодуплексный режим работы на основе одной микросхемы OFDM-модема DM256.

Микросхемы компаний Fujitsu и Sequans позволяют организовывать каналы шириной до 20 и 28 МГц соответственно, тогда как максимальная ширина канала для чипов Intel и Wavesat составляет 10 МГц с промежуточными значениями 3,5 и 7 МГц.

Радиоинтерфейс рассмотренных «систем на кристалле» содержит блоки АЦП/ЦАП для прямого аналогового соединения с внешним приемопередатчиком. В табл. 2 представлены основные параметры решений для разработки абонентского оборудования WiMAX .

Таблица 2. Основные параметры решений для разработки абонентского оборудования WiMAX

Базовые станции

Рассмотрим варианты разработки базовых станций WiMAX на основе известных чипов. Компания Fujitsu разработала чип MB87M3400 как для базовых, так и для абонентских станций. Однако, в отличие от решения Intel, чип Fujitsu имеет интерфейс для внешнего процессора. Для реализации полнодуплексного режима требуется использовать два чипа, один из которых выполняет функции физического уровня и нижнего уровня MAC-протокола, а второй представляет собой внешний процессор (сторонней фирмы) для реализации верхнего уровня MAC-протокола. Для разработки базовых станций компания Fujitsu предоставляет отладочный комплект, реализующий полнодуплексный режим работы, с процессором Freescale MPC8560, но не поставляет программное обеспечение, обеспечивающее функции верхнего уровня MAC-протокола.

Компания PicoChip предлагает решение PC102/PC8520, построенное на двух своих параллельных процессорах PC102. Компания предоставляет программное обеспечение, реализующее физический уровень и функции нижнего уровня MAC-протокола на чипах PC102. Так же как и Fujitsu, компания PicoChip использует процессор Freescale MPC8565 для реализации верхнего уровня MAC-протокола в своем отладочном комплекте. Однако в отличие от Fujitsu, PicoChip лицензировала свое программное обеспечение для верхнего уровня MAC-протокола. Так как в решение PC102/PC8520 не заложены функции шифрования-дешифрования, для их выполнения должен быть использован внешний процессор.

Чип для разработки базовых станций SQN2010 компании Sequans является первой «системой на кристалле», имеющей полнодуплексный режим. SQN2010 реализует все функции физического и MAC уровней, необходимые для полнодуплексной работы базовой станции. Чип SQN2010 отличается от SQN1010 наличием второго центрального процессора, реализующего верхний уровень MAC-протокола. На чипе SQN1010 предусмотрен интерфейс PCI для обеспечения возможности подключения внешнего процессора.

Решение DM256/MC336 компании Wavesat может быть использовано и для разработки базовых станций. Это решение поддерживает полнодуплексный режим работы, но следует отметить, что для реализации функций шифрования-дешифрования оно требует подключения внешнего процессора. Так же как и Fujitsu, Wavesat не предоставляет программное обеспечение для верхнего уровня MAC-протокола, необходимое для разработки базовых станций.

Из четырех описанных решений только чипы PicoChip PC102 не интегрируют в себе функций АЦП/ЦАП. Поэтому для разработок, в которых используется аналоговый радиоинтерфейс, дополнительно потребуются устройства АЦП/ЦАП. Основные параметры рассмотренных решений для разработки базовых станций представлены в табл. 3 .

Таблица 3. Основные параметры рассмотренных решений для разработки базовых станций WiMAX

Выбор производителя чипов для разработки систем WiMAX является важным стратегическим решением. Для быстрой и эффективной разработки системы требуется максимально полная программная и аппаратная поддержка и средства для разработки и отладки. Наличие отладочных комплектов позволяет значительно увеличить скорость и уменьшить стоимость разработки оборудования WiMAX, что является одним из главных критериев при выборе того или иного продукта.

Развертывание систем WiMAX

Построение сети фиксированного беспроводного доступа предполагает использование трех типов оборудования - базовых станций, абонентских станций и оборудования для организации связи между базовыми станциями. В сетях доступа на базе WiMAX найдут применение как узконаправленные антенны, так и антенны с более широким сектором охвата, вплоть до всенаправленных.

Топология сети

Для соединения «точка–точка» (рис. 6а) используются две направленные друг на друга антенны; так строятся, например, радиорелейные линии передач, в которых расстояние между соседними релейными вышками может исчисляться десятками километров. При топологии «точка–многоточка» (рис. 6б) в центре «ячейки» помещается базовая станция со всенаправленной или секторной антенной, а все обслуживаемые ей абоненты снабжаются сфокусированными на нее направленными антеннами.

Рис. 6. Возможные топологии сети WiMAX

Другой тип связи получится при использовании только всенаправленных антенн. В этом случае будет достигнута возможность соединения «каждого с каждым», или «многоточка–многоточка» (mesh) (рис. 6в).

Базовая станция WiMAX представляет собой модульное решение, которое может по мере необходимости дополняться различными блоками, например, модулями для связи с магистральной сетью провайдера. В минимальной конфигурации устанавливается модуль радиоинтерфейса и модуль соединения с проводной сетью.

Диапазон частот

При выборе оборудования WiMAX кроме его технических характеристик и цены важное и зачастую определяющее значение представляет такой фактор, как специфические для России трудности оформления частотных разрешений. Дело в том, что в России практически не существует «безлицензионных» диапазонов. Для разных типов оборудования предусмотрен различный порядок получения частотных разрешений. Для работы в любых диапазонах операторы связи должны получить достаточно сложные и многоуровневые разрешения как частотных служб, так и служб надзора за связью .

Очевидно, что в нашей стране главным фактором, влияющим на скорость внедрения систем WiMAX, являются вопросы регулирования спектра, так как развитие рынка услуг WiMAX напрямую зависит от выделения операторам необходимого частотного ресурса. Сегодня наиболее перспективными с точки зрения будущего развития технологии WiMAX являются диапазоны в районе 2,4, 3,5 и 5,6 ГГц.

Следует учитывать, что распространение радиоволн в различных участках спектра имеет свои особенности, которые во многом определяют дальность действия оборудования, а также устойчивость к многолучевости.

Общие подходы к выбору системы WiMAX

Перед тем, как приступить к рассмотрению доступных систем WiMAX, необходимо проработать следующие системные вопросы :

Выбор диапазона частот.
Определение величины необходимого частотного ресурса.
Разработка процедур выделения и присвоения радиочастот.
Проработка вопросов законодательства.
Прежде чем переходить к рассмотрению конкретных систем, целесообразно рассмотреть общие вопросы выбора систем, что поможет на предварительном этапе анализа отбросить явно неприемлемые варианты. Сформулируем критерии, которыми следует руководствоваться при выборе оборудования фиксированного беспроводного доступа WiMAX :
Оборудование должно производиться специализированной компанией, имеющий опыт разработки и производства беспроводного оборудования, что является некоторой гарантией качества.
Технические характеристики оборудования, предоставляемые производителем, должны быть достаточно полными, для того чтобы по ним можно было сделать вывод о его возможностях. Представление таких характеристик говорит о профессионализме сотрудников и в определенной мере гарантирует, что речь идет об оригинальном продукте, а не о перепродаже малоизвестного бренда под торговой маркой продавца.
Желательно, чтобы базовая станция имела возможность секторирования и поэтапного наращивания производительности, для чего она должна иметь возможность подключения внешней антенны. Тогда на первом этапе достаточно одной базовой станции с всенаправленной антенной, на следующем - двух, с антеннами с шириной диаграммы 180°, и так далее.
Оборудование должно быть сертифицировано.
Должна быть возможность получения разрешения на использование частот в диапазонах, используемых оборудованием.
Система должна обладать приемлемой стоимостью, причем в первую очередь важна минимальная стоимость абонентского оборудования.

Заключение

Очевидно, что сегодня WiMAX является одной из самых передовых и перспективных технологий беспроводной передачи данных. При объединении усилий производителей оборудования и операторов связи WiMAX может стать реальной заменой DSL и кабельных соединений, предоставив абонентам необходимый сервис в крупных городах и на периферии.

Литература

www.wimaxforum.org
Wide-band Orthogonal Frequency Division Multiplexing (W-OFDM), www.wi-lan.com
Марченко С. Источники уязвимостей в сетях беспроводной связи // АДЭ. 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. Частотное регулирование и обеспечение информационной безопасности для оборудования Wi-Fi и WiMAX, //«Вестник связи». 2005. № 9.
Bob Wheeler. How to choose the best SoC for your WiMAX design // Wireless Net DesignLine. Oct 17, 2005.
Писарев Ю. Выбор системы фиксированного беспроводного доступа: попытка системного подхода // «Информационные телекоммуникационные сети» (Казахстан). 2003. № 4.

Система WiMAX состоит из двух основных частей.

Базовая станция WiMAX , может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.

Приёмник WiMAX : антенна с приёмником, в форм-факторе карты PC Card, карты расширения ПК или внешней карты.

Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Технология WiMAX применяется как на “последней миле”, так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным. Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием режима СВЧ (сверхвысокие частоты 10-66 ГГц) радиосвязи прямой видимости (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования.

Рис. 2.1 - Организация сети связи по технологии WiMax.

Как минимум, одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение. Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надёжность передачи данных. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счёт сотовой топологии.

На базе сотового принципа разрабатываются также построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (многоэтажную городскую застройку, горные массивы), когда серия последовательных станций передаёт данные по эстафетному принципу.

Рис. 2.2 - Схема организации районированной сети по технологии WiMAX.

По структуре сети стандарта IEEE 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже имеются базовые станции, которые действуют в радиусе до 50 км, при этом их также не обязательно устанавливать на вышках - для них вполне подходят крыши домов, требуется лишь соблюдение условия прямой видимости между станциями. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку доступа стандарта 802.11 Wi-Fi или в локальную проводную сеть стандарта Ethernet.

2.3. Режимы работы WiMax.

Стандарт 802.16e-2005 вобрал в себя все ранее выходившие версии и на данный момент предоставляет следующие режимы.

Fixed WiMAX - фиксированный доступ;

Nomadic WiMAX - сеансовый доступ;

Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения;

Mobile WiMAX - мобильный доступ.

Fixed WiMAX . Фиксированный доступ представляет собой альтернативу широкополосным проводным технологиям (xDSL, T1, т.п.). Стандарт использует диапазон частот 10-66 ГГц. Этот частотный диапазон из-за сильного затухания коротких волн требует прямой видимости между передатчиком и приёмником сигнала. С другой стороны, данный частотный диапазон позволяет избежать одной из главных проблем радиосвязи - многолучевого распространения сигнала. При этом ширина каналов связи в этом частотном диапазоне довольно велика (типичное значение - 25 или 28 МГц), что позволяет достигать скоростей передачи до 120 Мбит/с. Фиксированный режим включался в версию стандарта 802.16d-2004 и уже используется в ряде стран. Однако большинство компаний, предлагающих услуги Fixed WiMAX , ожидают скорого перехода на портативный и в дальнейшем мобильныйWiMAX .

Рис 2.3. – Организация сети в режиме Fixed WiMAX.

Nomadic WiMAX . Сеансовый (кочующий) доступ добавил понятие сессий к уже существующему Fixed WiMAX . Наличие сессий позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сессиями и восстанавливать соединение уже с помощью других базовых станций WiMAX , нежели тех, что были использованы во время предыдущей сессии. Такой режим разработан в основном для портативных устройств, таких, как ноутбуки, КПК. Введение сессий позволяет уменьшить расход энергии клиентского устройства, что немаловажно для портативных устройств.

Portable WiMAX . Для режима Portable WiMAX добавлена возможность автоматического переключения клиента от одной базовой станции WiMAX к другой без потери соединения. Однако для данного режима всё ещё ограничена скорость передвижения клиентского оборудования - 40 км/ч. Впрочем, уже в таком виде можно использовать клиентские устройства в дороге (в автомобиле при движении по жилым районам города, где скорость ограничена, на велосипеде, двигаясь пешком, т.д.). Введение данного режима сделало целесообразным использование технологии WiMAX для смартфонов и КПК. В 2006 году начат выпуск устройств, работающих в портативном режиме WiMAX .

Mobile WiMAX был разработан в стандарте 802.16e-2005 и позволил увеличить скорость перемещения клиентского оборудования до более 120 км/ч.

Рис 2.4. – Организация сети в режиме Mobil WiMAX.

Используемая в этом режиме технология Hybrid-Automatic Repeat Request (H-ARQ), позволяет сохранять устойчивое соединение при резкой смене направления движения клиентского оборудования. А Технология Network-Optimized Hard Handoff (HHO) позволяет до 50 миллисекунд и менее сократить время на переключение клиента между каналами.