WiMAX – беспроводная технология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский авиационный институт

Реферат

на тему: WiMAX - беспроводная технология

Москва, 2011

WiMAX - беспроводная технология сегодня и завтра

Многие помнят времена, когда доступ в интернет по обычному аналоговому модему на скорости 56 Кбит/с был вершиной прогресса.

За прошедшее 15 лет, технологии построения различного рода сетей для доступа к электронным ресурсам претерпели революционные скачки, от обычного 56 Кбит'ого модема с Ethernet'ом к беспроводным сетям Wi-Fi и более передовым WiMAX и 3G.

Что весьма удивительно, технология WiMAX, была развернута одной из первых на планете на территории России. Компания Скартел под известным брендом Yota, осенью 2008 года развернула первые сети WiMAX в России, правда только в двух городах - Москва и Санкт-Петербург, но позже были развернуты и в еще нескольких городах России.

Расшифровка WiMAX звучит так Worldwide Interoperability for Microwave Access, т.е. телекоммуникационная технология, разрабатываемая с целью беспроводного покрытия больших территорий для широкого спектра устройств. Технология основана на стандарте IEEE 802.16, именуемый также Wireless MAN. Само название WiMAX было создано в 2001 году, вместе с созданием организации WiMAX Forum. Ее создание произошло в июне 2001 года, цель организации - продвижение и развитие технологии WiMAX.

Рисунок 1 - Структура сетей WIMAX

Основное преимущество сетей WiMAX над часто сравниваемой с ней Wi-Fi, это гораздо более широкие зоны покрытия, т.е. это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети.

Хоть WiMAX и является весьма универсальной масштабированной сетью, все же разработчикам стандарта не удалось создать единой ее версии. Поэтому было принято решение о создание версий WiMAX как для фиксированного, так и мобильного применения. Хоть ряд требований между стандартами и похож, но из-за разработок технологий для разных сфер рынка не позволила совместить их оба. WiMAX Forum'ом было решено создать две отдельных версии WiMAX, вернее даже двух разных стандартов. Каждая из спецификаций подразумевала под собой разные частотные диапазоны, пропускную способность линии, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала и т.д. Более подробно о каждом из стандартов читайте ниже:

Фиксированный и мобильный вариант WiMAX

Набор преимуществ присущ всему семейству WiMAX, однако его версии существенно отличаются друг от друга. Разработчики стандарта искали оптимальные решения как для фиксированного, так и для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта не удалось. Хотя ряд базовых требований совпадает, нацеленность технологий на разные рыночные ниши привела к созданию двух отдельных версий стандарта (вернее, их можно считать двумя разными стандартами). Каждая из спецификаций WiMAX определяет свои рабочие диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала, принципы повторного использования радиочастот и прочие показатели. А потому WiMAX-системы, основанные на версиях стандарта IEEE 802.16 e и d, практически несовместимы. Краткие характеристики каждой из версий приведены ниже.

802.16-2004 (известен также как 802.16d и фиксированный WiMAX)

Спецификация утверждена в 2004 году. Используется ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM), поддерживается фиксированный доступ в зонах с наличием либо отсутствием прямой видимости. Пользовательские устройства представляют собой стационарные модемы для установки вне и внутри помещений, а также PCMCIA-карты для ноутбуков. В большинстве стран под эту технологию отведены диапазоны 3,5 и 5 ГГц. По сведениям WiMAX Forum, насчитывается уже порядка 175 внедрений фиксированной версии. Многие аналитики видят в ней конкурирующую или взаимодополняющую технологию проводного широкополосного доступа DSL.

802.16-2005 (известен также как 802.16e и мобильный WiMAX)

Спецификация утверждена в 2005 году. Это - новый виток развития технологии фиксированного доступа (802.16d). Оптимизированная для поддержки мобильных пользователей версия поддерживает ряд специфических функций, таких как хэндовер, idle mode ироуминг. Применяется масштабируемый OFDM-доступ (SOFDMA), возможна работа при наличии либо отсутствии прямой видимости. Планируемые частотные диапазоны для сетей Mobile WiMAX таковы: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. В мире реализованы несколько пилотных проектов, в том числе первым в России свою сеть развернул «Скартел». Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения (например, EV-DO, HSDPA).

Основное различие двух технологий состоит в том, что фиксированный WiMAX позволяет обслуживать только «статичных» абонентов, а мобильный ориентирован на работу с пользователями, передвигающимися со скоростью до 150 км/ч. Мобильность означает наличие функций роуминга и «бесшовного» переключения между базовыми станциями при передвижении абонента (как происходит в сетях сотовой связи). В частном случае мобильный WiMAX может применяться и для обслуживания фиксированных пользователей. телекоммуникационный беспроводной технология мобильный

Оборудование для использования сетей WiMAX поставляется несколькими производителями и может быть установлено как в помещении (устройства размером с обычный DSL-модем), так и вне его. Следует заметить что оборудование, рассчитанное на размещение внутри помещений и не требующее профессиональных навыков при установке, конечно, более удобно, однако способно работать на значительно меньших расстояниях от базовой станции, чем профессионально установленные внешние устройства. Поэтому оборудование, установленное внутри помещений, требует намного больших инвестиций в развитие инфраструктуры сети, так как подразумевает использование намного большего числа точек доступа.

С изобретением мобильного WiMAX всё больший акцент делается на разработке мобильных устройств. В том числе специальных телефонных трубок (похожих на обычный мобильный смартфон), и компьютерной периферии (USB радио модулей и PC card).

Опять же касаясь практической точки зрения, то WiMAX является очень выгодным выходом для различных компаний, вращающихся в телекоммуникационном бизнесе. Благодаря данной технологии можно существенно сэкономить средства при развертывание новых сетей, в частности в труднодоступных районах, т.к. не требуется прокладка кабелей, а территория охвата является весьма обширной. Да тем более при развертывание небольшой сети, например в компании, гораздо легче обеспечить ее функционирование по средствам беспроводных технологий типа Wi-Fi или WiMAX, и время на ее развертывание потребуется минимум.

Рассказав о зарождение и развитие данной беспроводной технологии, стоит перейти к техническим особенностям с принципами работы WiMAX.

Принципы работы

Как же выглядят сети WiMAX изнутри? Ее работоспособность обеспечивается наличием базовой и абонентских станций. Кроме того стоит, упомянуть, что базовые станции еще должны соединяться друг с другом, ну и самое главное с поставщиком доступа в интернет.

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. Скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, но это при условиях, что соблюдается прямая видимость между передатчиком и приемником. Кроме того, WiMAX может использоваться для решения проблемы, так называемой последней мили.

Между базовыми станциями устанавливается соединение, использующее частотной диапазон от 10 до 66 ГГц, при этом скорость обмена данными может достигать отметки в 120 Мбит/с. Но естественно технология WiMAX не является полностью беспроводной, т.к. минимум одна из базовых станций все равно должна быть подключена к обычному проводному соединению.

По своей структуре стандарт IEEE 802.16 схож с известным GSM. Основные сходства заключаются в радиусе действия базовых станций на десяти километров при этом нет необходимости строить специальные вышки (за исключением лесных массивов, загородных участков), вполне подойдут крыше зданий, если соблюдается условие прямой видимости между базовыми станциями.

Если вспомнить старый добрый Wi-Fi, то в нем при передачи информации через точку доступа устройство должно иметь какой-либо приоритет, по сравнению с другими станциями подключенными к данной точке доступа. К примеру, чем ближе находится устройство к точке доступе тем, вероятнее всего она будет первой обработана, и тем самым оставляя дальние устройства на последнюю очередь.

Это весьма удручающая ситуация, которая совершенно не применима к WiMAX. Для этого в WiMAX MAC-адрес использует специальный алгоритм планирования. Т.е теперь при подключение устройства к точке доступа, он тут же становится уникальным и получает свой выделенный слот, тем сам ни как не завися от других устройств и места их нахождения.

Архитектура

WiMAX Forum разработал архитектуру позволяющую определять множество аспектов работы WiMAX сетей: взаимодействия с другими сетями, распределение сетевых адресов, аутентификация и многое другое.

- SS/MS: (the Subscriber Station/Mobile Station)

- ASN: (the Access Service Network)

- BS: (Base station), базовая станция, часть ASN

- ASN-GW: (the ASN Gateway), шлюз, часть ASN

- CSN: (the Connectivity Service Network)

- HA: (Home Agent, часть CSN)

- NAP:(a Network Access Provider)

- NSP: (a Network Service Provider)

По своей сути WiMAX не имеет привязки к какой-либо конфигурации, что дает возможность создавать ее масштабируемой и гибкой.

Сравнение Wi-Fi и WiMAX

Сопоставления WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость -- термины созвучны, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты разработаны IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии используют беспроводное соединение и используются для подключения к интернету (каналу обмена данными). Но, несмотря на это, эти технологии направлены на решение совершенно различных задач.

WiMAX - это система дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно использует лицензированные спектры частот (хотя возможно и использование нелицензированных частот) для предоставления соединения с интернетом типа точка-точка провайдером конечному пользователю. Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают разные виды доступа, от мобильного (схож с передачей данных с мобильных телефонов) до фиксированного (альтернатива проводному доступу, при котором беспроводное оборудование пользователя привязано к местоположению).

Wi-Fi - это система более короткого действия, обычно покрывающая десятки метров, которая использует нелицензированные диапазоны частот для обеспечения доступа к сети. Обычно Wi-Fi используется пользователями для доступа к их собственной локальной сети, которая может быть и не подключена к Интернету. Если WiMAX можно сравнить с мобильной связью, то Wi-Fi скорее похож на стационарный беспроводной телефон.

WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разный механизм Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и устройством пользователя. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать параметр QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS подобный тому, что используется в Ethernet, при котором пакеты получают различный приоритет. Такой подход не гарантирует одинаковый QoS для каждого соединения.

Из-за дешевизны и простоты установки, Wi-Fi часто используется для предоставления клиентам быстрого доступа в Интернет различными организациями. Например, в некоторых кафе, отелях, вокзалах и аэропортах можно обнаружить бесплатную точку доступа Wi-Fi.

Более подробно прочитать о различных беспроводных технологиях и их характеристиках можно в таблице ниже.

Размещено на Allbest.ru