WIMAX – Широкополосный доступ

Темпы развития беспроводных технологий просто завораживают. Еще вчера Wi-Fi казался слишком дорогим удовольствием для замены Bluetooth, сегодня же дома опутаны сетью Wi-Fi. А тем временем во всю набирает обороты WiMAX, который настолько же превосходит Wi-Fi по зоне охвата, насколько Wi-Fi обошел Bluetooth по пропускной способности.


WiMAX - это акроним от WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess. Основное внимание в этой технологии уделено обеспечению взаимодействия сетей, работающих в микроволновом диапазоне. Базой для них является стандарт IEEE 802.16, который так же называется Wireless MAN. Грубо говоря, это обширные беспроводные сети опутывающие целые города.

WiMAX - самый широкополосный и дальнобойный стандарт беспроводной связи.


Развитие стандарта

Рабочий комитет 802.16 сформировался в IEEE в 1999-2000 годы. В его задачи входило изучение различных технических решений построения систем широкополосной беспроводной связи и создание единых правил их функционирования.


Кстати, именно в стандарте Wireless MAN впервые было четко определено понятие«широкополосный»: теперь этим термином обозначаются услуги, которые предоставляются по каналам с полосой частот не менее 1 МГц и скоростью передачи данных не менее 1,5 Мбит/с.


Попытки организации широкополосной беспроводной передачи данных на «последней миле» сталкивались с проблемами отсутствия единого стандарта и, как следствие, несовместимостью решений от разных производителей.


Через некоторое время область интересов комитета заметно расширилась, и в нем были созданы три рабочие группы, каждая из которых «застолбила» свой участок. Так, группа 802.16.1 занялась разработкой спецификаций для систем, работающих в диапазоне 10-66 ГГц. Особенностью этой частотной полосы является невозможность работы вне зоны прямой видимости; в то же время в ней можно создать большое число каналов с пропускной способностью до 134 Мбит/с каждый. Этот стандарт хорошо подходит для организации соединений типа «точка-точка» и подсоединения к существующей инфраструктуре крупных локальных сетей (которые могут представлять собой те же 802.16-сети других частотных диапазонов). Однако использовать данный диапазон для подключения большого числа конечных пользователей возможно лишь в равнинной сельской местности.


Рабочая группа 802.16.2 получила для работы свободный диапазон в области 5-6 ГГц, а 802.16.3 - все лицензируемые частоты в интервале 2-11 ГГц. Более низкая рабочая частота дает оборудованию этих стандартов принципиальную возможность функционировать вне зоны прямой видимости. Разница между лицензируемыми и свободными диапазонами состоит в том, что использование первого стоит денег (и, конечно, некоторых организационных усилий на получение лицензии); кроме того, частоты могут быть уже кем-нибудь заняты, однако если оператор все-таки заполучил их, то дальнейшее использование гораздо проще не только организационно (по причине отсутствия конкуренции), но даже технически - отсутствие других операторов приводит к значительному снижению помех и, соответственно, требований к аппаратуре. Неудивительно, что крупные корпорации предпочитают именно лицензируемые диапазоны. В то же время и у свободных частот есть свое преимущество: в них можно наладить прозрачное взаимодействия между сетями 802.16 и другим оборудованием - например, ставшими уже привычными для нас сетями Wi-Fi.


Первой создала рабочую спецификацию в декабре 2001 года группа 802.16.1. Она описывает работу на расстояниях до 5 км в пределах прямой видимости. Примерно через год, в декабре 2002 года, появился стандарт IEEE 802.16c. Он стал расширенной версией своего предшественника; основные изменения были направлены на улучшение совместимости оборудования от различных производителей, первые образцы которого поступили в продажу в том же 2002 году.


В январе 2003 года появился стандарт 802.16а. Именно к нему впервые стало применяться название WiMAX, поскольку его создание послужило отправной точкой начала сотрудничества рабочих групп Wireless MAN с WiMAXForum. Частотный диапазон 802.16а - 2-11 ГГц, зона покрытия - до 50 км, скорость в одном канале - 75 Мбит/c. В целях обеспечения работы вне зоны прямой видимости впервые в рамках системы стандартов Wireless MAN появились технологии разделения радиоканала: ортогональное частотное мультиплексирование (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing) и множественный доступ на основе ортогонального частотного мультиплексирования (OrthogonalFrequencyDivisionMultiplyAccess).


Сейчас, однако, даже не смотря на данные технологические ухищрения, скорость доступа в одном канале может падать до нескольких мегабит в секунду, а дальность - до нескольких километров. В идеальных условиях радиус действия составляет 50 км, а скорость - до 70 Мбит/с на канал.


Интерфейсы и топология

Одним из самых очевидных режимов работы Wireless MAN является «точка-точка», когда две станции обмениваются информацией только друг с другом. Другая распространенная конфигурация - «точка - много точек» (РтР): в этом случае одна базовая станция разделяет ресурсы для доступа большого количества абонентских устройств (их число может составлять многие тысячи).

А вот вариант «много точек - много точек» (mPmP) стоит рассмотреть подробнее. Стандартная технология использования Wireless MAN в крупном мегаполисе подразумевает размещение антенн базовых станций на мачтах сотовой связи, при этом каждая базовая станция обеспечивает работу абонентских устройств в шести секторах (пропускная способность на канал относится при этом именно к такому шестидесятиградусному сектору). Однако каждый сектор при этом может обслуживаться тремя базовыми станциями, расположенными в углах треугольника.

Таким образом, сеть стандарта 802.16, в соответствии с принятыми спецификациями, может иметь связанную ячеистую топологию (MeshMode) и позволяет осуществлять связь по принципу «все со всеми». При этом возникает возможность, принципиально не реализуемая в той же сотовой связи: если какой-либо абонент оказался в зоне, где прием базовых станций затруднен, другие абоненты могут осуществлять ретрансляцию его сигнала. Также, в теории, возможна и прямая связь между абонентскими устройствами.


WiMAXForum

В рамках стандартов Wireless MAN множество вводимых технологических новшеств вызывали несовместимость оборудования различных производителей. Для решения этой проблемы требовался единый центр стандартизации. Таким центром стал WiMAXForum, учрежденный весной 2002 года компаниями Fujitsu, Intel и Nokia; в настоящее время он насчитывает несколько сотен производителей.


Ключевое место в своей деятельности WiMAXForum отводит сертификации оборудования на соответствие стандартам Wireless MAN. Поскольку главное в новой политике - совместимость, фирмы-производители должны объединяться и тестировать свои решения. Право на проведение окончательной сертификации WiMAXForum принадлежит испанской компании CetecomLabs.


Первые устройства после долгих проволочек и переносов прошли сертификацию и получили долгожданную маркировку «WiMAXForumCertificated» 16 января 2006 года. Среди них базовые станции PacketMAX 5000 от ApertoNetwork и RedMAX AN-100U от RedlineCommunications, решение для базовых станций класса «система на чипе» (SoC) SQN2010 от SEQUANS Communication и абонентские решения от Wavesat - miniMAX.


Мобильный WiMAX

Еще одна модификация стандарта - 802.1бе - предусматривает работу с мобильными абонентскими устройствами. Таким образом, к сети WiMAX можно подключаться купив ноутбук, КПК или сотовый телефон. Стандарт 802.16е обеспечивает работу при перемещении со скоростью 120 км/ч. Первую скрипку здесь играют корейские компании во главе с концерном Samsung Electronics, который занял руководящий пост в WiMAXForum с правом позиционирования корейской технологии WirelessBroadband (WiBro) в качестве стартовой для мобильного WiMAX. Первый телефон с поддержкой WiMAX (Samsung KT WiBro) был представлен на выставке CeBIT еще в 2006 году.


Как есть

Сейчас активно идет повсеместное внедрение WiMAX. На территории СНГ и в Прибалтике, сети Wireless MAN покрывают столицы и крупные региональные города. В зависимости от оператора, скорость доступа в интернет в среднем составляет от 2 до 20 Мбит/с, и выше.