- рынка в стране оценку его текущего состояния можно свести к фразе «пока не очень, но ситуация выправляется». Ни у кого уже не осталось сомнений, что именно этот стандарт беспроводной связи будет ведущим в течении следующего технологического цикла. Если, конечно, срочно не потребуется внедрять какое-нибудь 5,5 G.
Однако, так было не всегда. В 2008 году, когда во многих регионах страны не было даже 3 G, на роль «следующего поколения беспроводной связи» претендовал WiMax. В то далёкое время стандарт оказался единственным, способным обеспечить скорость мобильного доступа в несколько мегабит и реализованным в железе. Надо отметить, что тогда ситуация со скоростным интернетом (и с интернетом вообще) была довольно-таки печальна. При этом печальна она была не только в сотовом сегменте, но и в проводном. Никаких 50 мегабит/с за 600 рублей не было и в помине, за эти деньги можно было приобрести гораздо меньше. На этом фоне предложения от Yota (ООО «Скартел») казались невероятными: скорости до 10 Мбит/с, отсутствие порога трафика, абонентская плата менее тысячи рублей, возможность использования в любой точке покрытия, отсутствие роуминга…
После отличного старта Йоты потянулись операторы второго эшелона: Комстар, Фрештел, Союз-Телеком, WiTe. Каждый пытался приобщиться к WiMax и урвать абонентскую базу у сотовиков. Когда же «локомотив» в лице Йоты анонсировал собственный телефон «Yota Cosmos» с безлимитными звонками внутри сети и доступной ценой, мобильным операторам и вовсе поплохело. Неудивительно - значительную часть выручки они делают на столичных рынках, как самых ёмких и платёжеспособных. Потерять их означало встать в один ряд с Tele 2.
Однако, планам Yota было не суждено сбыться. Через некоторое время было заявлено об остановке проекта по внедрению нативной голосовой связи. Официальной причиной называлась невозможность обеспечить приемлемое качество, что содержит в себе долю лукавства - голос требует заметно меньше полосы, чем данные. Как бы то ни было, проект был свёрнут, и возродиться ему не удалось. Приблизительно тогда же триумфальное шествие WiMax -операторов сбилось с темпа, а ранее бодрые игроки потеряли крылья и спустились на грешную землю.
Почему не вышло у Yota и почти у всех остальных ?
Причин неудачи стандарта в целом (и Скартела в частности) несколько.
Во-первых, компания слишком распылялась. Вместо сосредоточения исключительно на российском рынке, она решила стать международной и занялась строительством сетей в Никарагуа и Беларуси. Через непродолжительное время оттуда пришлось уйти. Тоже самое относится и к телефону Cosmos и «первой в России сети LTE» - все наработки просто выкинули. Сеть LTE в Казани вообще стояла пустой, так как у Скартела не было соответствующих лицензий. Одним из результатов такой политики было недофинансирование и задержка строительства/модернизации сетей в России.
Во-вторых, негибкая ценовая политика. На момент запуска предлагалось всего лишь два тарифа: дневной (50, а затем 90 рублей) и месячный (900 рублей в месяц). Скорость на тарифах была максимальной, поэтому те, кому нужен был недорогой, не слишком быстрый, но стабильный интернет оказались не охваченными предложением.
В-третьих, сети компании были сильно перегружены. Это явилось следствием ценовой политики, которая не подразумевала каких-либо ограничений по трафику или по скорости. В результате абоненты бросились качать торренты и смотреть видео, чем «положили» значительно число базовых станций. Слухи «об отвратительно работающем интернете» сразу же расползлись по сети.
Наконец, в-четвёртых, странная политика покрытия. Абонентами сети являлись жители многоэтажных домов крупнейших городов. Хотя, как мы упоминали выше, проводной интернет тогда был не слишком развит, провайдеры не стояли на месте. Росли скорости, падала цена, покупались Wi-Fi -роутеры. Как итог, Скартел перестал быть «оператором для всех» и был вытеснен из квартир как основной канал. Частный же сектор и города в областях (Московской и Ленинградской) маркетологи старательно не замечали, руководствуясь поговоркой «За КАДами жизни нет». А ведь именно там доступ к сети гораздо нужнее, чем в столицах, ибо в те времена даже в многоэтажках всё было очень плохо. Жители областей с удовольствием бы воспользовались Йотой как стационарным каналом даже с сильным ограничением по скорости (2 или даже 1 Мбит/с), потому как и в конце 2013 года с интернетом в частном секторе не всё в порядке.
У остальных провайдеров причины сворачивания несколько другие. Например, «Комстар» через «МГТС» был куплен «МТС» и закрыт, чтобы не создавать конкуренцию технологии LTE. Другим операторам банально не хватило денег, чтобы выйти хотя бы на операционную окупаемость. Кто-то же вовсе не пошёл дальше, ограничившись парой городов, так как не видел себя в роли конкурента «большой тройке». В общем, причины были разные, результат же один - свёртывание или замораживание почти всех проектов.
Мы решили провести обзор предложений WiMax в стране, заодно посмотрев, как в настоящий момент чувствуют себя операторы.
Yota
О ней мы достаточно много рассказали в предыдущем пункте. К сказанному следует добавить, что ничего не осталось не только от изначальных планов, но и от самой компании: её Мегафон. В общем, компания полностью оправдала свой логотип в виде стоящего вверх ногами человечка.
Официальный сайт пока действует и предлагает подключиться, но вряд ли это будет продолжаться долго. Ценовая политика у «Скартела» и «Мегафона» в корне различна.
Комстар
Ещё один оператор, павший под натиском конкурентов из мира сотовой связи. В 2011 году МТС присоединила «КОМСТАР–Объединенные ТелеСистемы», а в конце лета 2012 года сеть WiMax была окончательно закрыта. Всех клиентов перенаправили в сети LTE:
В отличии от сайта Yota, на котором не осталось никакого упоминания о технологии, на сайте Комстара всё сохранилось в первозданном виде (без функций подключения и покупки, конечно) и можно посмотреть «как оно было». Например, вот такие вот тарифы:
Оператор ввёл тарифы с ограничением трафика, но с приемлемыми ценами на перерасход. Видимо, к такому решению подтолкнул опыт Йоты.
Союз-Телеком
Первый действующий оператор в нашем обзоре, хотя действующим его можно назвать только с большой натяжкой. Самые свежие новости датированы 2011 годом, карта покрытия отсутствует, а отзывы пользователей крайне негативны. Абоненты жалуются на регулярно отсутствующие услуги, невменяемую техподдержку, отсутствие какой-либо информации и длительное время ремонта оборудования:
Впрочем, проблемы не только у абонентов, но и официальных дилеров, которые также не знают, что им делать:
На текущий момент обсуждение провайдера практически прекратилось (все активные пользователи так или иначе переключились). Ходили слухи о продаже оборудования и переводе клиентов к новым операторам, но официальной информации по этому поводу нет.
Самого оператора надзорный орган не раз и не два привлекал к ответственности за невыполнение лицензионных условий и работе без необходимых документов. Например, в марте 2012 года была проведена внеплановая проверка Управлением Роскомнадзора по Республике Алтай, в результате которой было выписано несколько протоколов об административном нарушении. У компании были проблемы с вводом в эксплуатацию СОРМ, работе без регистрации РЭС и разрешений на радиочастоты. В ноябре 2012 года жители г. Чусово Пермского края жаловались на отсутствие услуги. Жалобу признали законной, оштрафовали оператора на 30 тысяч рублей и направили возбуждённое административное дело в Арбитражный суд Москвы. Помимо описанных случаев было ещё несколько нарушений, за которые оператору выписывались штрафы и предупреждения.
В чём же проблема провайдера? На наш взгляд, она заключалась в попытке охватить всё и сразу. Компания получила огромное количество (47 штук) лицензий, которые требовалось реализовать:
При этом реализовывать их требовалось почти на всей территории страны. «Союз-Телеком» с гордостью заявлял, что « Компания имеет 47 лицензий на осуществление деятельности в области оказания 5 услуг связи на территории 80 регионов России, включая «Услуги связи по передаче данных для целей передачи голосовой информации», «Услуги связи по передаче данных за исключением услуг передачи данных для целей передачи голосовой информации», «Телематические услуги связи», «Услуги связи по предоставлению каналов связи» и «Услуги местной телефонной связи за исключением услуг местной телефонной связи с использованием таксофонов и средств коллективного доступа». Конечно же, без миллионов долларов инвестиций этим планам не суждено было сбыться. Скорее всего, стратегия компании предполагала быстро набрать минимальное число клиентов, которое бы окупало текущую деятельность. Расчёт не оправдался, денежный поток оказался меньше, чем требовалось и оператор начал тонуть. В общем, ещё один пример того, что нужно откусывать столько, сколько сможешь прожевать.
Тариф был всего один, но с возможность заплатить за несколько месяцев и получить скидку:
WiTe
Ещё один оператор с наполеоновскими планами, которым не суждено было сбыться. В 2009 году было обещано в течении двух лет запустить сети в 25 городах шести федеральных округов. Однако планам было не суждено сбыться, и в итоге сеть заработала всего в двух городах: Кемерово и Топки. Скорее всего, компании просто не хватило денег - те 25 миллионов долларов, которые планировалось направить на покрытие регионов, были слишком маленькой суммой. Несмотря на проигрышную стратегию «всё и сразу», компания избежала участи «Союз-Телекома». Сумев не ввязаться в гонку наращивания присутствия, провайдер сосредоточился в одном месте и сумел дожить до сегодняшнего времени.
Хотя заявлена работа в двух городах, карта покрытия приведена лишь для одного:
А вот с тарифами у компании всё в порядке. Оператор не погнался за никому не нужной унификацией и минимализмом, а представил целую линейку:
В линейке есть тарифы как с ограничением трафика, так и без. Кроме того, доступны суточные тарифы: ВАЙТ DAY за 50 рублей и ВАЙТ EXPRESS за 75 рублей. Всем желающим предоставляется 2 дня для тестирования сети. Если результат не обрадует, несостоявшийся абонент может возвратить уплаченные авансом средства, вернув оборудование.
Для города Топки тарифов гораздо меньше:
Особенностью тарифов являются условия использования. Дело в то, что тарифы привязаны к типу оборудования, причём название оборудования вводят в заблуждение. К примеру, тариф «Вайт Фикс» доступен для оборудования, названного «Модем», хотя под ним подразумевается как
USB-
модем, так и роутер. А вот оборудование, названное «Роутер» подразумевает под собой внешнюю антенну и высокопроизводительный роутер. Дело скорее всего в том, что «роутеры» обладают гораздо более чувствительной антенной. Так как при большой антенне сигнал становится стабильней, а скорость доступа возрастает, тарифы пришлось корректировать в сторону уменьшения порога трафика или увеличения абонентской платы. Иначе стационарные абоненты создадут большую нагрузку на базовую станцию.
Устройств предлагается по одной модели на тип: модем, роутер (мобильный и стационарный), стационарная станция и внешняя антенна:
|
Устройство |
Цена, руб. |
|
USB-модем Seowon SWU-3220A
|
|
|
WiFi роутер Seowon SWU-8200
|
|
|
Роутер Seowon SWС-3200
|
|
|
Greenpacket OX 350
|
|
|
Внешняя антенна для роутеров
|
Набор устройств для работы в сети WiTe
Отзывы о провайдере различны. Чаще, конечно же ругают, но само по себе это не показатель - ругают люди гораздо охотней, чем хвалят. Жалуются люди на маленькую скорость, нестабильность подключения, недоступную техподдержку. Часть жалоб действительно обоснована - скорость менее 1 Мбит/с можно считать проблемой, но попадаются и жалобы вида «не могу посмотреть фильмы онлайн». К сожалению, не все люди понимают, что смотреть фильмы онлайн по беспроводной связи без всяких ограничений на сегодняшний момент возможно только при большой удаче.
FRESHTEL
Единственный провайдер, который оказывает услуги в нескольких городах и хоть как-то развивается, а не находится на грани банкротства. В зоне действия сети находятся несколько десятков городов в 12 регионах страны, при этом большинство из них расположены в Центральном федеральном округе. Видимо, в компании внимательно следили за развитием (точнее, за тем, как они загибаются) конкурентов и учились на их ошибках. Поэтому «Фрештел» не только осваивает рядом расположенные регионы, но и не пытается тягаться с провайдерами проводного доступа в многоэтажках, концентрируясь на частном секторе. Например, вот так выглядит зона покрытия в городе Шахты:
Если увеличить карту, будет видно, что в основном услуги будут предоставляться жителям частного сектора. Многоквартирные дома в зоне также есть, но они малоэтажны, поэтому услуги беспроводного интернета там также будут востребованы. Осваивает оператор не только маленькие города, но и областные центры. К примеру, в Самаре также присутствует сеть. Увы, далеко не во всех районах:
Полный список присутствия насчитывает 37 городов:
Часть городов были запущены уже довольно давно, а часть совсем недавно. Последние города - Самара и Тольятти, были подключены осенью уходящего года.
Тарифов у оператора два: с лимитом трафика на 20(10) Гбайт и безлимитный. Они одинаковы почти для всех городов. Первый стоит 590 рублей, второй - 790 рублей в месяц. Скорость составляет до 10 Мбит/с максимум в теории (на практике всё куда скромнее). Для тарифа с лимитом трафика после его исчерпания скорость ограничивается 256 кбит/с. Скромно, но всё равно гораздо лучше подачек от сотовых операторов в виде 64 кбит/с:
Устройств достаточно много: два вида модемов, пять видов роутеров, внешний блок и четыре внешние антенны. Цена на модемы повыше, чем у остальных: 1890 рублей за ZTE AX320 USB Dongle и 1990 рублей за Seowon SWU-3220A USB Dongle. К счастью, с 07.11.2013 проходит акция «Интернет в кармане за 99 рублей» в рамках которой модемы можно приобрести всего за 99 рублей. Акция будет продолжаться до тех пор, пока не будут проданы последние модемы данного типа. Действуют акции и на другие устройства, но уже с ограничением по времени:
Отдельно стоит отметить возможность оплаты услуг. На выбор предоставляется несколько способов: через терминалы, банковские карты, электронные деньги и даже «Сбербанк России»:
Такое большое количество способов оплаты говорит о том, что компания понимает, что за клиента надо бороться, а не заставлять его лично являться в офис, чтобы отдать фирме свои деньги.
Отзывов об операторе много и подавляющее большинство из них отрицательны. Значительная часть из них заключается в том, что «обещали 10 Мбит/с, а на деле гораздо меньше». Тут оператор почему-то решил не учитывать опыт Йоты и прогулялся по граблям со скоростями «до 10 Мбит/с». Понятно, что 10 Мбит/с абонент сможет увидеть только под базовой станцией, являясь её единственным клиентом. Увы, в погоне за подключениями маркетологи пишут в тарифах цифры, крайне далёкие от реальности. Множество нареканий и на урезанные торренты, но здесь мы можем понять провайдера. Торренты загрузят любой канал связи на 100%, беспроводное подключение их не потянет физически. Так что для удобства остальных пользователей торренты необходимо ограничивать. Претензии здесь можно предъявить к неинформированию абонентов, некоторые из которых подключаются именно ради скачки фильмов и игр с трекеров. Встречаются и совершенно необоснованные претензии:
Интересно, кто из беспроводных провайдеров обеспечивает постоянную скорость 1 Мбит/с?
В общем, абоненты негодуют и грозятся переключиться к сотовым операторам. Скорость у них действительно выше, как и стабильность, но почему-то все забывают, что трафик жёстко лимитирован и после исчерпания месячного объёма скорость падает до 64Кбит/с.
Летом ходили о поглощении «Фрештела» «ТрансТелекомом», но они так и не нашли подтверждения.
Был ли шанс?
Рассмотрев самых больших федеральных операторов WiMax, можно сказать, что стандарт в России скорее мёртв, чем жив. Сотовые игроки перешли на LTE, небольшие местные предпочитают различные вариации Wi-Fi. Для WiMax осталась не слишком большая ниша корпоративных клиентов, которые не могут подключиться к проводам по различным причинам, но подключать которых по Wi-Fi невозможно.
Глядя в прошлое с сегодняшних позиций, зададимся вопросом: был ли шанс у WiMax? Мы считаем, что да. Небольшой, но вполне реальный. Стандарту повезло дважды: первый раз, когда наступил кризис и сотовые операторы заморозили большие стройки. Кризис - это не очень хорошо для большинства, но не для того, у кого есть деньги. Стоимость оборудования, заработная плата, затраты на логистику - в кризис всё дешевле. Помимо этого, у подрядчиков становится меньше работы, а значит можно строить быстрее. Второй раз стандарту повезло, когда выяснилось, что полноценных сетей 3 G развернуть в некоторых местах невозможно, а LTE будет запущен вообще неизвестно когда. На момент начала внедрения WiMax технологически превосходил имевшиеся тогда сети третьего поколения в несколько раз.
Рассуждать, что требовалось сделать, зная прикуп глядя на все удачные и неудачные шаги с позиции истории не очень корректно, но мы всё попытаемся. Итак, для развития WiMax как стандарта требовалось предпринять следующие шага:
Не распылять усилия на всю страну, а сосредоточиться на расположенных рядом регионах и городах. Что толку от роуминга без наценки между Москвой и Уфой, если поток людей между ними минимален? А вот роуминг между Москвой и Долгопрудным был бы гораздо востребованней.
Делать ковровое покрытие в столицах в первую очередь . Москва, и соответствующие области - это «дойная корова» для операторов. Здесь живёт значительная часть населения страны, которая платёжеспособна. Беларусь — это, конечно, хорошо, но по финансовым возможностям несопоставимо с Москвой или Питером.
Сотрудничать с местными игроками . Одним из препятствий на пути развития любой беспроводной технологии является необходимость инфраструктуры до базовой станции. Если предполагается делать достаточно плотное покрытие, без оптических сетей от точки присоединения не обойтись. Строительство линий отнимает время и деньги. Можно покупать канал у местных игроков, но тогда они не будут заинтересованы в развитии сети. А вот агентская схема или полноценное партнёрство могло дать синергетический эффект: местные получили бы возможность подключения частного сектора, а беспроводники - необходимые ресурсы сети и заинтересованность в успехе. Самое главное, было бы выиграно время и сети можно было развернуть гораздо быстрей.
Объединение усилий . Осваивать что-то вместе можно гораздо быстрее, чем по отдельности. Если бы все провайдеры WiMax разделили зоны влияния, но действовали под единым брендом (такую модель использовали сотовые компании в начале пути), дело пошло гораздо быстрее. К сожалению, такой сценарий ещё более фантастичен, чем предыдущий.
Большее разнообразие тарифов . Этой темы мы уже касались. Бедная тарифная линейка, не позволяющая абоненту найти именно «его» тариф оттолкнула от стандарта некоторое число клиентов. Не всем требовались скорости «до 10 Мбит/с» за 900 рублей, кто-то хотел тратить 300 и иметь возможность неспешно и без ограничений пользоваться почтой, читать новости и слушать радио.
Скорейшее внедрение безлимитного голоса и выпуск недорогих телефонов . Даже если бы сети WiMax предлагали одну-единственную услугу в виде неограниченных звонков и смс за небольшую сумму, к ним бы подключилось очень много людей. Опыт «Теле2» показывает, что дешёвая голосовая связь крайне востребована. Базовые услуги в виде голоса нагружают станцию совсем немного (это не торренты и даже не веб-страницы), а ценник в 300 рублей делает доступным такую связь широким слоям населения.
Если бы эти условия были бы выполнены, ситуация с WiMax была бы совсем другой. Кто знает, возможно сейчас мы бы обcуждали не внедрение LTE, а WiMax-2.
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.
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.
Если вы не знаете что такое WiMAX как оно работает, то вы действительно много потеряли.
Это очень высококачественная технология связи (расшифровывается как ), которая предоставляет беспроводную связь.
Cодержание:
Возможно, вы когда-то слышали о таких понятиях, как GSM, UMTS и так далее.
Так вот, здесь речь идет о такой же технологии, которая активно используется в самых разных устройствах и системах. Ее можно увидеть в рабочих станциях, ПК и мобильных телефонах.
При этом она достаточно скоростная и мобильная, но между этими двумя характеристиками найден идеальный баланс. На рисунке 1 это показано на графике.
Другими словами, WMAX обеспечивает одновременно , передачу информации и услуги телефонной связи.
Есть в мире и другие решения данной задачи, но такая технология является наиболее простым и удобным из них.
А теперь мы будем более подробно рассматривать различные характеристики и принципы работы Wireless MAX.
Краткая история развития технологий связи
Чтобы больше понимать, как работает WMAX, необходимо разобрать, каким образом она вообще появилась. Поэтому вот вам небольшой экскурс в историю:
Сначала появляется AMPS , стандарт, который позволяет связываться с другими абонентами с помощью простого приемника. Это первое поколение. От приемов, используемых в нем, уже давно отказались.
Затем появляется GSM , которым все мы пользуемся для осуществления звонков по мобильному телефону. Также в то же время появляется CDMA, который уже давал возможность получать интернет услуги. Это второе поколение.
Сочетание GSM и CDMA позволило создать GPRS, а потом и . Наверняка, многие из нас помнят, как в середине 2000-х мы начали заходить на различные сайты со своих сотовых аппаратов. Тогда это было настоящей сенсацией, но страницы были сильно сжаты и адаптированы под такие телефоны. Со временем мы начали видеть страницы такими же, как они представлены на компьютерах. Это благодаря тому, что появились сильно переработанные версии GPRS и CDMA – HSUPA, CDMA 2000 1x и впоследствии CDMA EVDO.
Так вот, Wireless MAX можно отнести к третьему поколению. Вместе с ним появляется и LTE.
Что касается истории самой рассматриваемой нами технологии, то там все развивалось следующим образом:
- В 2004 году появляется самая первая версия. Основной ее особенностью было то, что сигнал передавался на расстояния до 50 км. Но сами устройства для передачи и приема были достаточно громоздкими и неудобными. Их было очень сложно перемещать.
- В 2005 году появляется MobileWiMAX, которая используется и по сей день. Слово «Mobile» в названии свидетельствует не о том, что данное понятие используется в мобильных телефонах, а то, что сама технология стала более мобильной. Это означает, что устройства для приема и передачи стали мобильнее - их стало легче перемещать и управлять ими.
- Со временем разработчики придумывают preWiMAX , который работает на частотах в 6 ГГц или около того. MobileWiMAX же работает на частоте 2-5 ГГц. При этом в preWiMAX между устройствами приема и передачи недопустимы какие-либо помехи, к примеру, здания. Они должны находиться в видимости друг у друга.
Для сравнения: GSM-сети работают на частоте 0,8-1,9 ГГц, а CDMA – 0,45 ГГц. Поэтому они несколько мобильнее – устройствам необязательно находиться в прямой видимости.
И тем не менее Wireless MAX обрел огромную популярность и сегодня используется очень активно. Связано это с предназначением и характеристиками.
Разница с Wi-Fi и 3G
Важно! Сравнение WiMAX с 3 G или даже Wi - Fi совершенно некорректно. Они предназначены для разных нужд и относятся к разным отраслям технической деятельности. Сравнивать их можно разве что по скорости, пропускной способности и некоторым другим характеристикам. Но они все равно не используются в одних местах.
Если быть более конкретными, то Wireless MAX используется только в беспроводных сетях масштаба города , называемых WMAN.
Приблизительное наглядное представление таких сетей можно видеть на рисунке 2.
Как видим, сигнал интернета попадает не от одного устройства к другому, а . Другие здания принимают его сигнал благодаря соответствующим устройствам.
В принципе, картина та же, что и в Wi-Fi, но выполняемые задачи в Ваймакс совершенно разные. Эта технология обеспечивает передачу огромных потоков данных в городах.
Вай фай же передает информацию на небольшие расстояния.
То же касается и 3G. Эта технология также имеет большие передатчики, но сигнал от них попадает на смартфоны, планшеты и другие аппараты с SIM-картами , которые могут ловить такой сигнал. А вот в Worldwide Interoperability for Microwave Access интернет ловят специальные приемники.
Более подробно о том, где используется
Итак, рассматриваемая технология применяется для передачи интернет-сигнала в масштабах города. То есть вы можете передавать такой сигнал в здание, которое находится на большом расстоянии.
Если говорить более конкретно, то Ваймакс подойдет для таких задач:
1 Альтернатива выделенным линиям, а также DSL. Таковые обычно представляют собой проводные технологии, которые в большинстве случаев используются для обеспечения телефонной связи. Так вот, Wireless MAX может заменить их, причем без использования проводов.
2 Передача данных и общий доступ в интернет. Здесь имеется в виду стандартный пользовательский доступ во всемирную сеть для работы, учебы, просмотра видео, нахождения в социальных сетях и так далее. Хотя ресурсов для таких задач у Ваймакс даже слишком много.
3 Соединение точек доступа, а также создание таковых. При этом точки доступа не будут привязаны к физическому местонахождению (как у роутера). Что касается соединения, то можно взять, к примеру, несколько устройств Wi-Fi и соединить их с различными сегментами сети или друг с другом. Это полезно, когда их радиуса действия не хватает для связи.
4 Системы типа «monitoring» , в рамках которых происходит наблюдение за какими-либо параметрами сетей и их контроль. В крупных фирмах всегда есть такие системы.
А вообще, Worldwide Interoperability for Microwave Access – это чрезвычайно высокоскоростная и универсальная технология, поэтому вовсе неудивительно, что сейчас ее применяет все больше людей.
Основные характеристики Wireless MAX
Вот список особенностей данной технологии:
- для приема и передачи сигнала применяется несколько антенн;
- чтобы преобразовать цифровой сигнал в аналоговый, применяется формула Фурье (чем лучше сигнал, тем );
- благодаря TDD отпадает необходимость выполнения лишней операции в виде выбора частоты для приема и передачи;
- на данный момент работа регламентируется стандартом IEEE 802.16;
- благодаря некоторым технологиям есть возможность работать даже в плотно застроенных районах;
- стоимость оборудования выше , чем при Wi-Fi, а тем более 3G.
Конечно, это далеко не все, что можно было бы сказать, но даже из этого видно, что у WMAX есть огромное количество преимуществ перед другими технологиями связи.
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.
На сегодняшний день технология беспроводной связи «WiMAX» является наиболее передовой из всех существующих. Появившись в далеком 2003 году, она была направлена на удовлетворение рынка широковещательных устройств.
По всему миру большое количество операторов начали создавать сети беспроводной связи. Такие сети существуют сейчас в США, Японии, Корее, России и многих других. Если принять во внимание слова ведущих аналитиков в сфере коммуникаций, то в «WiMAX» в скором времени общее количество пользователей сети составит больше 100 миллионов человек.
На сегодняшний день можно смело сказать, что у «WiMAX» нет альтернативной технологии, что и делает ее передовым продуктом. В этой статье мы подробно рассмотрим особенности данной технологии, ее преимущества и недостатки.
Что это такое?
«WiMAX» («Международное взаимодействие для микроволнового доступа») – технология, разработанная в 2003 году, целью которой является предоставление беспроводной связи для рабочих станций, стационарных компьютеров, портативных компьютеров и мобильных устройств. Базируется на стандарте связи «IEEE 802.16».
Какие задачи решает «WiMAX»:
- обеспечение широкополосной связи, взамен выделенным линиям и «DSL/ADSL»;
- обеспечение системами удаленного мониторинга;
- создание точек удаленного доступа, которые не имеют привязки к географическому местоположению;
- обеспечение точек доступа «Wi-Fi» и соединение их друг с другом, а также других зон интернет сети.
Также хочется кратко рассказать о основных этапах разработки данной технологии:
Область и целесообразность применения
На сегодняшний день перед разработчиками всего мира остро стоит проблема «последней мили» (канала, который соединяет конечное оборудование пользователя с узлом доступа провайдера). К счастью, сейчас появилось много разновидностей технологии «последней мили», благодаря чему каждый провайдер может решить задачу выбора этой технологии.
На сегодняшний день проблема последней мили не имеет четкого и универсального решения. Абсолютно у каждой существующей технологии есть своя область применения, плюсы и минусы.
На выбор определенной технологи и могут влиять большое количество факторов и вот основные из них:
- способ достижения намеченных целей, эффективное использование ресурсов, целевая аудитория,
- выделение инвестиций, которые впоследствии пойдут на развитии сети;
- наличие и работоспособность имеющийся сетевой инфраструктуры, а также определенные ресурсы, которые будут направлены на поддержку технической эксплуатаций сети.
Каждый из вышеперечисленный факторов играет особую роль в выборе технологического решения.
Также хочется отметить, сравнивая Wi-Fi и WiMAX, что последний позволяет пользователям осуществлять выход в интернет на достаточно высокой скорости. Покрытие территории сетей WiMAX значительно больше, чем у Wi-Fi.
видео: WiMax технология
Варианты технологии
Все семейство технологии WiMAX обладает достаточно широким спектром достоинств, которые имеют определенные различия друг от друга. Разработчики технологии WiMAX пытались найти наиболее целесообразный вариант, предназначенный для мобильного и фиксированного использования.
Однако стоит отметить тот факт, что совмещение требований в рамках одного стандарта по-прежнему не решенная задача. Стандартные требования имеют полную схожесть между собой, но при этом каждая технология имеет определенную нацеленность на различные сферы рынка. Поэтому это стало толчком к тому, чтобы создать две обособленные версии стандарта.
Фото: технология стандарта IEEE 802.16 e и d
Каждая спецификация WiMAX имеет свои технические характеристики: мощности излучения, частоты, доступ и передача, повторное использование радиочастот. И именно из-за данных особенностей системы-WiMAX, находящихся на базе стандарта IEEE 802.16 e и d, практически не имеют совместимости.
- 802.16-2004 — была утверждена в 2004 году. При работе используется частотное мультиплексирование. Ко всему прочему имеется поддержка так называемого фиксированного доступа в тех зонах, где отсутствует и присутствует прямая видимость. В большинстве случаев используются частоты 3,5 и 5 ГГц.
- 802.16-2005 — была утверждена в 2005 году. Новая версия является большим шагом в эволюции фиксированного доступа. Новая версия получила поддержку мобильных абонетов, а ее отличительной чертой является поддержка ряда особых функций, таких как: «Idle mode», «Handover».
Отличительными чертами между двумя спецификациями является то, что за счет фиксированного WiMAX (802.16-2004) работают исключительно статичные абоненты, а при работе 802.16-2005 (мобильного WiMAX) работают абоненты, которые передвигаются со скоростью до 110 километров в час.
Также хочется отметить то, что за счет мобильности обеспечиваются все функции роуминга и так называемое «бесшовное подключение» между основными рабочими станциями в то время, когда абонент находится в движении. Также существуют исключительные случаи, когда 802.16-2005 может достаточно хорошо использоваться при обслуживании статичных абонентов.
Также хочется отметить то, что большинство компаний отдают свое предпочтение именно WiMAX, предоставляя услуги высокоскоростной связи.
И на это есть свои причины:
- в первую очередь 802.16 эффективен с экономической точки зрения при предоставлении своим клиентам доступа в сеть, а также расширении услуг и охватывании новых территорий;
- во-вторых – это простота в использования в отличии от проводных каналов. WiMAX и Wi-Fi достаточно просты в использовании, развертывании и, конечно же, масштабировании. Довольно удобный способ при создании достаточно крупной сети в кротчайшие сроки.
WiMAX абонентское оборудование
В настоящее время оборудование для использования сетей WiMAX можно устанавливать в помещениях (такие устройства обычно не превышают своими размерами традиционные DSL модемы), так и на улицах (устройства размером с ноутбук).
Устройства для работы внутри помещений более удобны в использовании, но могут работать только на небольших расстояниях от базовой станции.
Из-за этого оборудование, которое устанавливается внутри помещений, нуждается в более крупных инвестициях, так как для обеспечения качественной работы потребуется большое количество точек доступа.
Принцип работы и понятия
WiMAX состоит из следующих элементов: станции (базовые и клиентские), оборудование, которое является связующим между станциями, интернет-сеть. Для соединение базовой станции и клиентской используются частоты от 2 до 11 ГГц.
Между базовыми станциями, как правило, устанавливается прямая видимость и при этом используется рабочий диапазон частот от 10 до 66 ГГц. Прямая видимость между рабочими станциями и диапазон частот позволяют добиться скорости обмена данными до 120 Мбит/сек. Но при этом необходимо одну из рабочих станций подключить к сети провайдера используя стандартный метод проводного соединения.
Стандарты IEEE 802.16 имеет структуру GSM сети. Дальность действия базовых станций в несколько километров и возведение каких-либо дополнительных вышек, усиливающих сигнал, совершенно не требуется.
Режимы
В стандарт wimax 802.16e-2005 входят все версии, которые выходили ранее:
MAC / канальный уровень
В сетях 802.16 MAC применят так называемый алгоритм планирования. Принцип действия данного алгоритма основывается на следующем: абсолютная любая клиентская станция может подключиться к точке доступа и после подключения для нее автоматически будет созданный отдельный слот непосредственно на точке доступа. Ко всему прочему остальные пользователи не могут оказывать влияние на это и таким образом это исключает обрыв связи.
WiMAX Архитектура
На WiMAX Forum была создана спецификация архитектуры, благодаря которой является возможный определить огромное количество нюансов работы. В это число входит распределение сетевых адресов, взаимодействие с другими сетями, аутентификация.
Хочется отметить, что архитектура сетей не имеет строгой привязки к той или иной отдельной конфигурации, поэтому обеспечивается довольно высокая гибкость и масштабируемость.
Преимущества и недостатки
К преимуществам относится:
К недостаткам относитс я:
- дефицит устройств частот;
- неподготовленность законодательной базы;
- сложности при внедрении новой технологии, из-за чего на данный момент отсутствует возможность обеспечения качественной связи по низкой стоимости.
В данной статье мы подробно рассмотрели WiMAX. Можно с уверенностью сказать, что на данный момент WiMAX является передовой технологией беспроводной связи. На сегодняшний день она приобрела довольно широкую популярность в современном мире.
