WiMAX

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 10. srpna 2020; kontroly vyžadují 20 úprav .

WiMAX ( anglicky  Worldwide Interoperability for Microwave Access ) je telekomunikační technologie navržená k poskytování univerzální bezdrátové komunikace na velké vzdálenosti pro širokou škálu zařízení (od pracovních stanic a notebooků až po mobilní telefony ). Založeno na standardu IEEE 802.16 , také označovaném jako Wireless MAN (WiMAX by měl být považován za slangový výraz, protože se nejedná o technologii, ale o název fóra, na kterém byl Wireless MAN dohodnut). Této technologii se také říká poslední míle.

Název „WiMAX“ byl vytvořen organizací WiMAX Forum  , která byla založena v červnu 2001 za účelem propagace a rozvoje technologie WiMAX. Fórum popisuje WiMAX jako "technologii založenou na standardech, která poskytuje vysokorychlostní bezdrátový přístup k síti jako alternativu k pronajatým telefonním linkám a DSL ." Maximální rychlost je až 1 Gbps na buňku.

Technologie WiMAX spojuje výdobytky nejen jednodušších technologií bezdrátového přístupu (WiFi), ale také technologie mobilních sítí 3. generace.

Rozsah použití

WiMAX je vhodný pro následující úkoly:

WiMAX umožňuje přístup k internetu vysokou rychlostí s mnohem větším pokrytím než sítě Wi-Fi . Díky tomu lze technologii využít jako „páteřní kanály“, na které navazují tradiční DSL a pronajaté linky a také místní sítě . Výsledkem je, že tento přístup umožňuje vytvářet škálovatelné vysokorychlostní sítě ve městech.

Možnost použití WiMAX jako přístupové technologie

Problém poslední míle byl pro signalisty vždy naléhavým úkolem. K dnešnímu dni se objevilo mnoho technologií poslední míle a každý telekomunikační operátor stojí před úkolem vybrat si technologii, která optimálně vyřeší problém poskytování jakéhokoli typu provozu svým předplatitelům. Univerzální řešení tohoto problému neexistuje, každá technologie má svůj vlastní rozsah, své výhody a nevýhody. Výběr konkrétního technologického řešení je ovlivněn řadou faktorů, mezi které patří:

Každý z těchto faktorů má svou váhu a výběr konkrétní technologie se provádí s ohledem na všechny dohromady. [1] .

Pevné a mobilní WiMAX

Sada výhod je vlastní celé rodině WiMAX, ale její verze se od sebe výrazně liší. Tvůrci standardu hledali optimální řešení pro pevné i mobilní aplikace, ale nepodařilo se spojit všechny požadavky v rámci jednoho standardu. Přestože se řada základních požadavků překrývá, zaměření technologií na různé mezery na trhu vedlo k vytvoření dvou samostatných verzí standardu (respektive je lze považovat za dva různé standardy).

Každá ze specifikací WiMAX definuje její provozní frekvenční rozsahy, šířku pásma, výkon záření, metody přenosu a přístupu, metody kódování a modulace signálu, principy opětovného použití rádiové frekvence a další indikátory. Proto jsou systémy WiMAX založené na verzích standardu IEEE 802 .16 ead ​​prakticky nekompatibilní. Stručný popis každé verze je uveden níže.

802.16-2004 (také známý jako 802.16d, Fixed WiMAX a WiMAX pre ) je specifikace schválená v roce 2004. Je použito ortogonální frekvenční multiplexování ( OFDM ), pevný přístup je podporován v oblastech s přímou viditelností i bez ní. Uživatelskými zařízeními jsou stacionární modemy pro venkovní i vnitřní instalace a také PCMCIA karty pro notebooky . Ve většině zemí jsou pro tuto technologii vyhrazena pásma 3,5 a 5 GHz . Podle WiMAX Fóra již existuje asi 175 implementací pevné verze. Mnoho analytiků to považuje za konkurenční nebo doplňkovou kabelovou širokopásmovou technologii DSL.

802.16-2005 (také známý jako 802.16e a mobilní WiMAX) je specifikace schválená v roce 2005. Toto je nová etapa ve vývoji technologie pevného přístupu (802.16d). Tato verze, optimalizovaná pro podporu mobilních uživatelů, podporuje řadu specifických funkcí, jako je předání , klidový režim a roaming . Používá se škálovatelný přístup OFDM (SOFDMA), provoz je možný s nebo bez přímé viditelnosti. Plánovaná frekvenční pásma pro mobilní sítě WiMAX jsou následující: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 GHz. Ve světě bylo realizováno několik pilotních projektů, včetně Skartel , který jako první v Rusku nasadil svou síť . Projekt FlyNet byl realizován v Kazachstánu. Konkurenty 802.16e jsou všechny mobilní technologie třetí generace (např. EV-DO , HSDPA ).

Hlavní rozdíl mezi oběma technologiemi je v tom, že pevný WiMAX umožňuje obsluhovat pouze „statické“ účastníky, zatímco mobilní je zaměřen na práci s uživateli pohybujícími se rychlostí až 150 km/h. Mobilita znamená přítomnost roamingových funkcí a „bezproblémové“ přepínání mezi základnovými stanicemi, když se účastník pohybuje (jak se to děje v celulárních sítích). V konkrétním případě lze mobilní WiMAX použít i pro obsluhu pevných uživatelů [2] .

Širokopásmové připojení

Mnoho telekomunikačních společností silně sází na používání WiMAX k poskytování vysokorychlostní komunikace z následujících důvodů:

V souhrnu všechny tyto výhody umožní snížit ceny za poskytování služeb vysokorychlostního přístupu k internetu pro podnikatelské struktury i jednotlivce.

Uživatelské vybavení

Zařízení pro využití WiMAX sítí dodává několik výrobců a lze je instalovat jak do interiéru (zařízení velikosti běžného DSL modemu), tak do exteriéru. Je třeba poznamenat, že zařízení určené pro vnitřní umístění a nevyžadující profesionální dovednosti je při instalaci samozřejmě pohodlnější, ale může pracovat v mnohem kratších vzdálenostech od základnové stanice než profesionálně instalovaná externí zařízení. Proto zařízení instalovaná uvnitř vyžaduje mnohem větší investice do rozvoje síťové infrastruktury, protože vyžaduje použití mnohem většího počtu přístupových bodů.

S vynálezem mobilního WiMAX je stále větší důraz kladen na vývoj mobilních zařízení, včetně speciálních sluchátek (podobných běžnému mobilnímu smartphonu ) a počítačových periferií ( USB rádiové moduly a PC karty ).

Wi-Fi a WiMAX

Srovnání mezi WiMAX a Wi-Fi není zdaleka neobvyklé – termíny se shodují, názvy standardů, na kterých jsou tyto technologie založeny, jsou podobné (standardy jsou vyvinuty IEEE, oba začínají na „802.“) a obě technologie používají bezdrátové připojení a používají se pro připojení k internetu (kanál výměny dat). Ale navzdory tomu jsou tyto technologie zaměřeny na řešení zcela jiných problémů.

Srovnávací tabulka bezdrátových standardů
Technika Standard Používání Šířka pásma Akční rádius Frekvence
WiFi 802.11ac WLAN až 1 Gbps až 300 m 5 GHz
WiFi 802.11b WLAN až 11 Mbps až 300 m 2,4 GHz
WiFi 802,11 g WLAN až 54 Mbps až 300 m 2,4 GHz
WiFi 802.11n WLAN až 300 Mbps (v budoucnu až 600 Mbps) až 300 m 2,4-2,5 nebo 5,0 GHz
WiMax 802,16d WMAN až 75 Mbps 25-80 km 1,5-11 GHz
WiMax 802,16e Mobilní WMAN až 40 Mbps 1-5 km 2,3-13,6 GHz
WiMax 2 802,16 m WMAN , mobilní WMAN až 1 Gbps ( WMAN ), až 100 Mbps (Mobile WMAN) 120-150 km (standardně ve vývoji) Až 11 GHz
Bluetooth v. 1.1 802.15.1 WPAN až 1 Mbps až 10 m 2,4 GHz
Bluetooth v. 2,0 802.15.3 WPAN až 2,1 Mbps až 100 m 2,4 GHz
Bluetooth v. 3.0 802,11 WPAN 3 až 24 Mbps až 100 m 2,4 GHz
ZČU 802.15.3a WPAN 110-480 Mbps až 10 m 7,5 GHz
Zigbee 802.15.4 WPAN 20 až 250 kbps 1-100 m 2,4 GHz (16 kanálů), 915 MHz (10 kanálů), 868 MHz (jeden kanál)
Infračervená komunikační linka Irda WPAN až 15 Mbps od 5 do 50 centimetrů, jednosměrná komunikace - až 10 metrů Infračervené záření
  • WiMAX je systém dlouhého dosahu pokrývající kilometry prostoru, který obvykle využívá licencované spektrum (ačkoli lze použít i nelicencované frekvence) k poskytování internetového připojení typu point-to-point od poskytovatele internetových služeb pro koncového uživatele. Různé standardy v rodině 802.16 poskytují různé typy přístupu, od mobilního (podobný přenosu dat z mobilních telefonů) po pevný (alternativa ke kabelovému přístupu, kdy je bezdrátové zařízení uživatele vázáno na místo).
  • Wi-Fi je systém s kratším dosahem, typicky pokrývající desítky metrů, který k poskytování přístupu k síti využívá nelicencovaná frekvenční pásma. Wi-Fi obvykle používají uživatelé pro přístup ke své vlastní místní síti, která může nebo nemusí být připojena k internetu. Pokud lze WiMAX přirovnat k mobilní komunikaci, pak Wi-Fi je spíše jako pevný bezdrátový telefon .
  • WiMAX a Wi-Fi mají zcela odlišný mechanismus kvality služeb ( QoS ). WiMAX využívá mechanismus založený na navázání spojení mezi základnovou stanicí a zařízením uživatele. Každé připojení je založeno na speciálním plánovacím algoritmu, který může zaručit parametr QoS pro každé připojení. Wi-Fi zase používá mechanismus QoS podobný tomu, který se používá v Ethernetu , ve kterém pakety dostávají jinou prioritu. Tento přístup nezaručuje stejnou QoS pro každé připojení. Díky nízkým nákladům a snadné instalaci se Wi-Fi často používá k poskytování rychlého přístupu k internetu zákazníkům různými organizacemi. Například v mnoha kavárnách, hotelech, nádražích a na letištích můžete pro návštěvníky najít bezplatný Wi-Fi hotspot.

Jak to funguje

Základní pojmy

Sítě WiMAX se obecně skládají z následujících hlavních částí: základnové a účastnické stanice, jakož i zařízení, která spojují základnové stanice mezi sebou, s poskytovatelem služeb a k internetu.

Pro spojení základnové stanice s účastníkem se používá vysokofrekvenční rádiový vlnový rozsah od 1,5 do 11 GHz. Za ideálních podmínek může rychlost přenosu dat dosáhnout 70 Mbps, aniž by byla potřeba přímá viditelnost mezi základnovou stanicí a přijímačem.

Jak již bylo zmíněno výše, WiMAX se používá jak k řešení problému „ poslední míle “, tak k poskytování síťového přístupu do kancelářských a okresních sítí [3] .

Spojení (přímá viditelnost) jsou navazována mezi základnovými stanicemi pomocí frekvenčního rozsahu od 10 do 66 GHz, rychlost výměny dat může dosáhnout 140 Mbps. Zároveň je alespoň jedna základnová stanice připojena k síti poskytovatele klasickým kabelovým připojením. Čím větší je však počet BS připojených k sítím poskytovatele, tím vyšší je rychlost přenosu dat a spolehlivost sítě jako celku.

Struktura sítí rodiny standardů IEEE 802.16 je podobná tradičním sítím GSM (základnové stanice pracují na vzdálenosti až desítek kilometrů, pro jejich instalaci není nutné stavět věže - instalace na střechy je povolena s výhradou podmínka přímé viditelnosti mezi stanicemi) [4] .

Provozní režimy

MAC / linková vrstva

Ve Wi-Fi sítích všechny uživatelské stanice, které chtějí přenášet informace přes přístupový bod (AP), soutěží o „pozornost“ toho druhého. Tento přístup může způsobit situaci, kdy bude komunikace pro vzdálenější stanice neustále přerušována ve prospěch stanic bližších. Tento stav věcí ztěžuje používání služeb, jako je Voice over IP (VoIP), které jsou do značné míry závislé na nepřetržitém připojení.

Pokud jde o sítě 802.16, MAC používá plánovací algoritmus. Jakákoli uživatelská stanice se musí pouze připojit k přístupovému bodu, na přístupovém bodu pro ni bude vytvořen vyhrazený slot, který je ostatním uživatelům nepřístupný.

Architektura

Fórum WiMAX vyvinulo architekturu, která definuje mnoho aspektů provozu sítí WiMAX: interakce s jinými sítěmi, distribuce síťových adres, autentizace atd. Výše ​​uvedená ilustrace poskytuje určitou představu o architektuře sítí WiMAX.

  • SS/MS (předplatitelská stanice/mobilní stanice)
  • ASN (síť přístupových služeb) [5]
  • BS (Základní stanice), základnová stanice, součást ASN
  • ASN-GW (ASN Gateway), brána, součást ASN
  • CSN (síť služeb připojení)
  • HA (domovský agent, součást ČSN)
  • NAP (poskytovatel síťového přístupu)
  • NSP (poskytovatel síťových služeb)
  • ASN (Access Service Network) - přístupová síť.
  • ASN Gateway je navržena tak, aby kombinovala provozní a signalizační zprávy ze základnových stanic a jejich další přenos do sítě ČSN.
  • BS (Base Station) - základnová stanice. Hlavním úkolem je navazovat, udržovat a odpojovat rádiové spoje. Kromě toho provádí zpracování signalizace a také rozdělování zdrojů mezi účastníky.
  • ČSN (Connectivity Service Network) - síť poskytování služeb.
  • HA (Home Agent) - síťový prvek zodpovědný za možnost roamingu. Kromě toho zajišťuje výměnu dat mezi sítěmi různých operátorů. [6]

Architektura sítí WiMax není vázána na žádnou konkrétní konfiguraci a je vysoce flexibilní a škálovatelná.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Aplikovaná ekonomika bezdrátových přístupových sítí . Získáno 23. června 2009. Archivováno z originálu 21. června 2009.
  2. ↑ Rozmanitost v jednotě . Získáno 28. října 2008. Archivováno z originálu 11. října 2008.
  3. ↑ Okamžitě 4G . Soukromý zpravodaj (17. listopadu 2008). Archivováno z originálu 24. srpna 2011.
  4. ↑ Okamžitě 4G . Soukromý zpravodaj (16. listopadu 2008). Archivováno z originálu 24. srpna 2011.
  5. ↑ Síť přístupových služeb ve WiMAX: Role ASN-GW . mustafaergen.com. Datum přístupu: 12. března 2008. Archivováno z originálu 27. února 2008.
  6. ↑ Mobilní WIMAX . Získáno 25. září 2010. Archivováno z originálu 18. března 2011.

Literatura

  • V. Višněvskij , S. Portnoj , I. Šachnovič . Encyklopedie WiMax. Způsob 4G. — M.: Technosfera , 2009. — 472 s. — ISBN 978-5-94836-223-6 .
  • Vishnevsky V. M. , Lyakhov A. I. , Portnoy S. L. , Shakhnovich I. L. Širokopásmové bezdrátové sítě pro přenos informací. M.: Technosféra, 2005

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
 připojení k internetu
Drátové připojení
Bezdrátové připojení
Kvalita internetového připojení
( ITU-T Y.1540, Y.1541)		Šířka pásma (šířka pásma) ( eng.  Network bandwidth ) • Zpoždění sítě (doba odezvy, eng.  IPTD ) • Kolísání zpoždění sítě ( eng.  IPDV ) • Poměr ztrátovosti paketů ( eng.  IPLR ) • Packet error rate ( eng.  IPER ) • Faktor dostupnosti