WiMAX- обеспечение широкополосного доступа для «последней мили»
8 февраля 2006
Рубрика: Мобильная связь.
Автор: Алишер Абдукадыров.
pic

В предыдущей статье (InfoCOM.UZ №10, 2005) мы дали первую ознакомительную информацию о технологии WiMAX — новом решении в области широкополосного беспроводного доступа. В данной статье мы остановимся подробнее на основных характеристиках этой технологии, а также вкратце расскажем о разработках компании Motorola в этом направлении.

Подумать только, как изменился мир за последние четверть века. К примеру, сегодня мы уже не можем представить свою жизнь без мобильной связи. С тех пор, как появился первый мобильный телефон в 1983, он стал меньше, легче, дешевле и намного функциональнее. С похожей динамикой развились и компьютерные технологии, так что практически любой человек сегодня может себе позволить иметь персональный компьютер. Интернет за это время вырос от сети небольшого научного сообщества в мощнейший инструмент, делающий информацию доступной для миллионов людей во всем мире. Интернет даже сделал доступными все современные возможности голосовой связи, использовав технологию «голоса по IP» (VoIP). Мультимедийные приложения, типа видео, музыки, игр и развлечений, уже сегодня составляют почти половину всего трафика Интернета. А со временем, очевидно, найдутся такие применения Интернета, какие мы сегодня не можем и представить.

В настоящее время Интернет имеет главным образом стационарное применение, то есть пользователь привязан к компьютеру на рабочем столе или в лучшем случае к ноутбуку, связанному с сетью через беспроводный канал Wi-Fi. Однако инфокоммуникационная индустрия всерьез намеревается изменить такое положение вещей, сделав Интернет более доступным, более мобильным и более многофункциональным за счет развития сетей беспроводного широкополосного доступа (БШД). Системные стандарты обеспечат развитие более совершенного оборудования и новых мобильных услуг. Эти новые мобильные услуги, в свою очередь, обеспечат новый стиль жизни, сделав доступными широкий набор информации и услуг, в любом месте и в любое время. В свете этого большие надежды возлагаются на технологию WiMAX, которая должна стать локомотивом рынка сетей БШД.

Основные характеристики технологии WiMAX

WiMAX, как стандарт беспроводной широкополосной связи, получил широкую поддержку как со стороны компьютерной, так и со стороны телекоммуникационной мировой индустрии, что обеспечило его высочайшую экономическую эффективность. WiMAX разработан для предоставления значительных бизнес-преимуществ операторам и пользователям в различных областях применения (потребители, предприятия, коммунальные или аварийные службы) и в различных местах применения (город, пригород, сельская местность) в кратко- и долгосрочной перспективе.

Каковы же основные характеристики систем WiMAX?

  • Гибкая архитектура
    Архитектура WiMAX может иметь несколько конфигураций, включая режимы «точка-точка», «точка-многоточка» и так называемую «всеохватывающую» зону покрытия. Система управления доступом к среде — MAC (Media Access Control) — технологии WiMAX поддерживает режимы «точка-многоточка» и «всеохватывающей связи» за счет распределения временных слотов между абонентскими станциями (АС). Если в сети WiMAX работает только одна АС, то базовая станция (БС) выйдет на связь с АС в режиме «точка-точка». Базовая станция в таком режиме может использовать антенну с более узкой диаграммой направленности, и это позволит увеличить дальность связи.

  • Повышенная безопасность связи
    Технология WiMAX может поддерживать алгоритмы шифрования AES (Advanced Encryption Standard) и 3DES (Triple Data Encryption Standard). Благодаря шифрованию каналов между БС и АС система WiMAX обеспечивает конфиденциальность связи между абонентами (защищает от прослушивания) и безопасность по всей сети БШД, предотвращая также возможные риски незаконного подключения к услугам оператора. Система WiMAX имеет также встроенную поддержку VLAN, что обеспечивает защиту данных, передаваемых различными пользователями через одну БС.

  • Качество услуг WiMAX (QoS)
    Система WiMAX может быть динамично оптимизирована для передачи различных трафиков и может поддерживать следующие 4 вида услуг:

    Безусловное предоставление сервиса рассчитано для передачи в режиме реального времени потоков данных, состоящих из пакетов фиксированного размера, формируемых с определенной периодичностью. Это могут быть голосовые каналы T1/E1 или «Голоса по IP».

    Предоставление сервиса в реальном времени предусматривает передачу в режиме реального времени пакетов данных с переменными размерами, формируемых с определенной периодичностью, например видеоизображение формата MPEG.

    Предоставление сервиса не в реальном времени используется для передачи данных, некритичных к временным задержкам, требующих минимальных скоростей передачи и имеющих пакеты с переменными размерами, например файлы FTP.

    Сервис «по возможности» рассчитан для передачи потоков данных, не требующих гарантированных каналов передачи и которые можно передать «по возможности», то есть по мере появления свободных слотов.

  • Быстрое развертывание сети
    В отличие от сетей проводной связи системы WiMAX не требуют либо требуют незначительное количество выносных сооружений, прокладки кабелей и т.п. Вероятность получения операторами разрешений на использование радиочастот высока, так как система WiMAX рассчитана для работы в нескольких, пока еще не сильно загруженных, диапазонах частот. WiMAX готова к работе сразу, как только будут установлены оборудование и антенна и к ним будет подведено питание. В некоторых случаях весь процесс установки системы WiMAX может занять несколько часов, тогда как для других решений это потребовало бы дней и месяцев.

    pic
  • Многоуровневый сервис
    Вид предоставляемых услуг зависит в основном от соглашения по уровню сервиса между провайдером услуг и конечным пользователем. При этом провайдер может предоставлять различные уровни сервиса различным абонентам или даже различным пользователям одной абонентской станции.

  • Взаимосовместимость оборудования
    Технология WiMAX построена на международном, не зависящим от одного разработчика, стандарте, и тем самым позволяет конечным пользователям переносить и использовать свои АС в различных местах или у различных провайдеров. Фактор совместимости оборудования также гарантирует сохранность инвестиций операторов, так как они могут использовать оборудование различных поставщиков. Кроме этого, это приводит к возникновению здоровой конкуренции между производителями и, в конечном счете, к снижению стоимости конечного оборудования.

  • Встраиваемость в сеть
    Как и в современных сотовых системах, абонентское оборудование WiMAX при внедрении в существующую сеть способно самоидентифицироваться, автоматически определить характеристики канала связи с базовой станцией, зарегистрироваться в базе данных системы и установить соответствующие параметры передачи сигнала.

  • Мобильность
    Версия Е стандарта IEEE 802.16, утвержденная Институтом инженеров в области электричества и электроники (IEEE) 7 декабря 2005 года, добавила в технологию WiMAX основные функциональные возможности для поддержки мобильности. Усовершенствования коснулись в основном физического уровня за счет добавления технологий обработки радиосигнала OFDM и OFDMA, которые продемонстрировали превосходные показатели в условиях отсутствия прямой видимости NLOS (Non-Line Of Sight) и высокую стойкость к многолучевости сигнала. Мобильный WiMAX обеспечит возможность поддержки надежной связи при скоростях до 160 км/ч.

  • Экономическая эффективность
    Как отмечалось, технология WiMAX основана на открытом международном стандарте. Массовое внедрение технологии и применение недорогих, широко используемых чипов и компонентов будет способствовать значительным снижениям капитальных затрат на приобретение оборудования и создание сетей и как результат приведет к уменьшению цен на конечные услуги для пользователей.

  • Широкая зона охвата
    Система WiMAX может динамично поддерживать различные уровни модуляции, включая как методы фазовой модуляции BPSK, QPSK, так и квадратичной амплитудной модуляции 16-QAM и 64-QAM. При использовании усилителя мощности передачи и методов модуляции низкого уровня можно достичь больших дальностей связи, особенно при наличии прямой видимости (более чем 30 миль (56км).

    pic
  • Связь без прямой видимости
    Под отсутствием прямой видимости понимается состояние, когда первая зона Френеля радиолуча полностью закрыта. Особенностью технологии OFDM, использованной в WiMAX, является способность работать с высокими показателями и при отсутствии прямой видимости между связываемыми объектами. Эта способность позволяет системам WiMAX предоставлять широкополосную связь даже при отсутствии прямой видимости, чего нельзя добиться в других системах.

  • Высокая емкость
    Благодаря использованию методов модуляции высокого уровня (64-QAM) и при наличии широкой полосы пропускания (в настоящее время 7 MГц, с планируемым расширением ее до уровня требований стандартов IEEE и ETSI), системы WiMAX могут предоставлять значительные емкости трафика конечным пользователям.

    pic

    Компания Motorola хорошо понимает, что технология WiMAX способна найти свое применение для решения многих телекоммуникационных задач в различных сегментах рынка. С учетом этого Motorola разрабатывает целый портфель продукции, охватывающий все узлы и сферы приложения сети WiMAX, тем самым предоставляя пользователям широкий выбор продукции.

    MotoWi4 — решение с «легкой инфраструктурой», то есть не требующее значительных капитальных затрат на развертывание сети и предназначенное, прежде всего, для обеспечения связи в удаленных сельских районах, а также вновь осваиваемых территориях. MotoWi4 базируется на линейке продукции Canopy, которая хорошо развивается начиная с 2002 года, и уже находится в эксплуатации в более чем 100 странах мира. На начальном этапе в продукциях MotoWi4 поддерживается полоса частот 3.5 ГГц, рекомендованная ВКР для фиксированных систем БШД. В перспективе будут добавлены частоты в диапазонах 2.5 и 2.3 ГГц, а также 5 ГГц.

    pic

    Системы MotoWi4 могут быть использованы в качестве пролета в режиме «точка-точка», работать как базовая станция в режиме «точка-многоточка», обеспечивая связь как со стационарными, так и с подвижными объектами. Также они могут служить для расширения сотовых сетей 2G и 3G в «горячих зонах», то есть обеспечивать недорогое расширение сетевой емкости в областях с высокой абонентской плотностью — таких, как аэропорты, бизнес-центры и кварталы с высокой плотностью населения. Портфель MotoWi4 включает в себя как внешние устройства, устанавливаемые на крышах зданий, мачтах или даже на стенах зданий, так и внутренние — настольные модемы и шлюзы Wi-Fi.

    Недавно Motorola объявила о добавлении в свой портфель MotoWi4 нового продукта — модуля транзитного соединения (МТС) Canopy, совместимого с WiMAX и способного передавать данные со скоростью 300 Мбит/с в режиме «точка-точка». Серия модулей Canopy, основанных на технологии OFDM, увеличивает дальность связи, а также повышает надежность и рабочие характеристики транзитных соединений. Портфель модулей МТС также включает в себя решения со скоростями 30 и 60 Мбит/с. Все три модуля могут работать в близкой к прямой видимости. Эти продукты могут стать прекрасным решением для организации дистанционного обучения, видеоконференций, соединения удаленных и неохваченных связью объектов и т.п. На базе компании Cascade Networks of Longview (США) были проведены испытания новых модулей Canopy. На МТС с 300 Мбит/с удалось достичь скорости 260 Мбит/с. При этом была апробирована возможность конфигурации 50/50 или 67/33 по направлениям «вверх-вниз». Модули с 30 и 60 Мбит/с продемонстрировали отличные характеристики в условиях отсутствия прямой видимости.

    pic
    Orphus system
    Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
    В Telegram
    В WhatsApp
    В Одноклассники
    ВКонтакте