WiMAX – что это такое, и какие преимущества имеет данная технология.

Технология WiMax изначально задумывалась как альтернативное беспроводное широкополосное соединение, которое придет на замену выделенным линиям. Вначале такое соединение использовало для неподвижных терминалов и стационарных персональных компьютеров, но сейчас некоторые мобильные операторы строят свои сети на основе WiMax-технологии.

Маркетологи компании Intel утверждают, что уже в ближайшем будущем более миллиарда пользователей по всей планете будут подключены к интернету именно по технологии WiMax по стандарту IEEE 802.16. Но что же такое технология?

1. Что такое WiMax

Свое название технология получила благодаря WiMax Forum. Это некоммерческая организация, которая была основана в 2001 года с единой целью – продвижение и развитие новой технологии беспроводной широкополосной связи по стандарту Wirelwss в частотном спектре 10-66 ГГц.

В основе технологии WiMax (World wide Interoperability for Microwave Access) лежит протокол IEEE 802.16, который и обеспечивает широкополосную связь – одновременную высокоскоростную передачу данных и доступ в интернет. Сразу стоит отметить, что WiMax не относится к четвертому поколению связи. И хотя в рекламах часто можно встретить название сети WiMax 4G, но это всего лишь маркетинговый ход.

Помимо доступа к интернету WiMax предоставляет возможность голосовой связи между абонентами. Главная отличительная черта этой технологии заключается в том, что она рассчитана для работы в городских условиях при плотной застройке. При этом для связи нет необходимости прямой видимости базовой станции. Именно по этой причине многие мобильные операторы строят современные сети по технологии WiMax. Это позволяет им расширить спектр предоставляемых услуг и улучшить качество связи.

1.1. Поддержка WiMax

Учитывая тот факт, что технология WiMax считается относительно новой и только внедряется в действующие сети стоит понимать, что не все мобильные устройства способны работать в данной сети. Конечно, учитывая рост количества потребителей и активное внедрение и развитие технологии, многие компании уже сегодня выпускают абонентские устройства, поддерживающие технологию WiMax.

Кроме мобильных телефонов, планшетов и ноутбуков, которые могут иметь встроенный модем WiMax, производители также выпускают мобильные роутеры, которые подключаются к данной сети и раздают интернет всем окружающим по Wi-Fi-технологии. Таким образом, при помощи такого роутера вы сможете открыть доступ к интернету любым устройствам, которые оснащены модулем Wi-Fi. А такой модуль имеется в любом современном устройстве.

Стоит отметить, что на этих же частотах строятся и сети LTE, которые также активно развиваются и внедряются. Это означает, что устройства, поддерживающие эти частоты, смогут работать как в сетях WiMax, так и в зоне покрытия LTE. Кроме этого такие сети поддерживают технологию «бесшовного» перехода между базовыми станциями. Другим словами связь не обрывается когда абонент выходит из зоны покрытия одной станции и попадает под радиус действия другой. Этот же принцип действует и при переходе между WiMax и 3G сетями, а также LTE. При этом современные устройства, как правило, способны одновременно работать в сетях 3G, 2G и WiMax, а некоторые даже поддерживают LTE. Более того, такие сети поддерживают роуминг.

1.2. WiMax в России

В России независимый национальный оператор связи Synterra начал подключение первых абонентов с 2005 года. Сеть строиться на стандарте IEEE 802.16. В основе данной сети лежат мультиплексоры израильского производства от компании EIC Telecom. Их пропускная способность составляет 2,4 Гбит/с, 633 Мбит/с и 155 Мбит/с. При этом для работы сети используется оборудование американской компании Next Net Wireless Inc. Данная компания является участником консорциума WiMax Forume, а в 2006 году она вошла в состав Motorola.

1.2.1. Частоты WiMax

В России заключаются в диапазоне от 2,5 ГГц, до 2,7 ГГц. При этом скорость доступа в интернет составляет от 64 Кбит/с до 1,3 Мбит/с. На сегодняшний день Компания Synterra покрывает около 90% территории Москвы. Кроме этого данная компания получила лицензию на строительство сетей WiMax в 17 городах Российской Федерации.

1.2.2. Покрытие WiMax

Одна из причин, по которой WiMax является отличным вариантом для построения городских сетей в мегаполисах с плотным населением и застройкой, заключается в том, что дальность действия WiMax (одной вышки) может достигать 50 км. При этом каждая вышка способна работать одновременно с большим количеством пользователей. Каждое подключение имеет одинаковый приоритет. Другими словами каждый пользователь получает одинаковую скорость подключения и передачи данных.

Помимо независимой компании сотовой связи Synterra существуют и другие телефонные компании, которые строят сети на стандарте WiMax. Конечно, учитывая относительную новизну технологии, и тот факт, что на данный момент она только начинает распространяться по территории страны, стоит понимать, что далеко не в каждом городе существует такая связь. Однако уже в скором будущем такие сети будут доступны по всей территории РФ.

2. WiMax уже в Москве: Видео

2.1. Преимущества WiMax

Конечно же, первое, что хочется отметить, - это более высокую скорость передачи данных и стабильность сети WiMax. Однако помимо этого, данная технология обеспечивает высокий уровень безопасности. В устройства мобильной связи встраиваются специальные чипы ASIC, которые предотвращают какие-либо попытки нарушения конфиденциальности. Кроме этого они обеспечивают целостность данных, а также абсолютно исключают отказ в обслуживании.

Технология WiMax позволяет предприятиям, имеющим множество филиалов, строить свои частные беспроводные сети. К примеру, один комплект оборудования предоставляет до 8 телефонных номеров, которые имеют выход в городские сети телефонной связи, а также высокоскоростной доступ к интернету.

В настоящее время в России наиболее целесообразно строить и использовать сети WiMax в пределах больших городов. Это объясняется особенностями технологии, а также высокими ценами на предоставляемые услуги. Однако в будущем такие сети станут экономически выгодными благодаря росту количества абонентов. Это означает, что создание сети WiMax в крупных масштабах (в масштабах страны и даже более) – это всего лишь вопрос времени.

Система WiMAX состоит из двух основных частей.

Базовая станция WiMAX , может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.

Приёмник WiMAX : антенна с приёмником, в форм-факторе карты PC Card, карты расширения ПК или внешней карты.

Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Технология WiMAX применяется как на “последней миле”, так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным. Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием режима СВЧ (сверхвысокие частоты 10-66 ГГц) радиосвязи прямой видимости (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования.

Рис. 2.1 - Организация сети связи по технологии WiMax.

Как минимум, одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение. Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надёжность передачи данных. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счёт сотовой топологии.

На базе сотового принципа разрабатываются также построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (многоэтажную городскую застройку, горные массивы), когда серия последовательных станций передаёт данные по эстафетному принципу.

Рис. 2.2 - Схема организации районированной сети по технологии WiMAX.

По структуре сети стандарта IEEE 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже имеются базовые станции, которые действуют в радиусе до 50 км, при этом их также не обязательно устанавливать на вышках - для них вполне подходят крыши домов, требуется лишь соблюдение условия прямой видимости между станциями. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку доступа стандарта 802.11 Wi-Fi или в локальную проводную сеть стандарта Ethernet.

2.3. Режимы работы WiMax.

Стандарт 802.16e-2005 вобрал в себя все ранее выходившие версии и на данный момент предоставляет следующие режимы.

Fixed WiMAX - фиксированный доступ;

Nomadic WiMAX - сеансовый доступ;

Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения;

Mobile WiMAX - мобильный доступ.

Fixed WiMAX . Фиксированный доступ представляет собой альтернативу широкополосным проводным технологиям (xDSL, T1, т.п.). Стандарт использует диапазон частот 10-66 ГГц. Этот частотный диапазон из-за сильного затухания коротких волн требует прямой видимости между передатчиком и приёмником сигнала. С другой стороны, данный частотный диапазон позволяет избежать одной из главных проблем радиосвязи - многолучевого распространения сигнала. При этом ширина каналов связи в этом частотном диапазоне довольно велика (типичное значение - 25 или 28 МГц), что позволяет достигать скоростей передачи до 120 Мбит/с. Фиксированный режим включался в версию стандарта 802.16d-2004 и уже используется в ряде стран. Однако большинство компаний, предлагающих услуги Fixed WiMAX , ожидают скорого перехода на портативный и в дальнейшем мобильныйWiMAX .

Рис 2.3. – Организация сети в режиме Fixed WiMAX.

Nomadic WiMAX . Сеансовый (кочующий) доступ добавил понятие сессий к уже существующему Fixed WiMAX . Наличие сессий позволяет свободно перемещать клиентское оборудование между сессиями и восстанавливать соединение уже с помощью других базовых станций WiMAX , нежели тех, что были использованы во время предыдущей сессии. Такой режим разработан в основном для портативных устройств, таких, как ноутбуки, КПК. Введение сессий позволяет уменьшить расход энергии клиентского устройства, что немаловажно для портативных устройств.

Portable WiMAX . Для режима Portable WiMAX добавлена возможность автоматического переключения клиента от одной базовой станции WiMAX к другой без потери соединения. Однако для данного режима всё ещё ограничена скорость передвижения клиентского оборудования - 40 км/ч. Впрочем, уже в таком виде можно использовать клиентские устройства в дороге (в автомобиле при движении по жилым районам города, где скорость ограничена, на велосипеде, двигаясь пешком, т.д.). Введение данного режима сделало целесообразным использование технологии WiMAX для смартфонов и КПК. В 2006 году начат выпуск устройств, работающих в портативном режиме WiMAX .

Mobile WiMAX был разработан в стандарте 802.16e-2005 и позволил увеличить скорость перемещения клиентского оборудования до более 120 км/ч.

Рис 2.4. – Организация сети в режиме Mobil WiMAX.

Используемая в этом режиме технология Hybrid-Automatic Repeat Request (H-ARQ), позволяет сохранять устойчивое соединение при резкой смене направления движения клиентского оборудования. А Технология Network-Optimized Hard Handoff (HHO) позволяет до 50 миллисекунд и менее сократить время на переключение клиента между каналами.

Беспроводные технологии: Wi-Fi и WiMAX

К концу 2000-х годов многим российским пользователям стали доступны две популярные беспроводные технологии: Wi-Fi и WiMAX. Первая появилась чуть раньше и сейчас распространена более широко, вторая - чуть позже и развивается преимущественно в крупных городах России. Рассмотрим их по порядку, обратив внимание на особенности применения, плюсы и минусы, сходства и различия. Мы не будем рассматривать стандарты существующих мобильных беспроводных сетей - это тема для отдельной статьи. Зато вкратце расскажем о перспективах развития Wi-Fi и WiMAX.

Начнем с преимуществ и недостатков беспроводных сетей по сравнению с традиционными. Главный плюс, что явствует из названия, - отсутствие проводов. Значит, не нужно прокладывать кабели, сверлить стены, монтировать каналы и короба и т. п. Сеть легко расширяется в отличие от проводных, где ограничением служит количество свободных портов в маршрутизаторах и концентраторах (хабах). Немаловажна и быстрота подключения нового абонента. Но больше всего в беспроводных сетях людей привлекает мобильность. К примеру, в настоящее время можно в течение получаса развернуть в квартире или офисе локальную сеть на базе Wi-Fi и обеспечить всем устройствам выход в Интернет.

Минусы тоже присутствуют. Во-первых, это проблемы со стабильностью связи. Стандартные домашние Wi-Fi-маршрутизаторы имеют радиус действия порядка нескольких десятков метров в помещении и до 100-200 метров снаружи. Однако некоторые электронные устройства (СВЧ-печь), различные препятствия (железобетонные стены), а также погодные явления (дождь) ослабляют уровень сигнала Wi-Fi- и WiMAX-сетей. Таким образом, будет сложно или даже невозможно обеспечить связь между абонентами, находящимися в соседних зданиях или на разных этажах. Для Wi-Fi-сетей можно купить мощный передатчик, но устройства мощностью свыше 100 мВт по российским законам нельзя использовать без регистрации в соответствующих надзорных органах. Так мы приходим ко второму минусу - юридическим аспектам использования частотного диапазона и параметров передатчиков/приемников беспроводных сетей, которые различны в разных странах.

Существует и проблема безопасности, в частности Wi-Fi-сетей. Дело в том, что популярный стандарт шифрования WEP относительно легко взламывается, а более совершенные протоколы WPA и WPA2 не поддерживают многие старые точки доступа. Четвертый минус - это достаточно высокое энергопотребление устройств при использовании Wi-Fi и WiMAX-сетей. Тем не менее плюсы в целом перевешивают минусы.

Wi-Fi (Wireless Fidelity/"беспроводная точность") - это торговая марка для беспроводных сетей, созданных на базе семейства стандартов IEEE 802.11. Начало протоколу было положено в Нидерландах в 1991 году, когда одна фирма представила беспроводные системы кассового обслуживания WaveLAN со скоростью передачи данных от 1 до 2 Мбит/с.

С тех пор IEEE 802.11 сильно эволюционировал. К примеру, популярный ныне стандарт протокола IEEE 802.11n, утвержденный 11 сентября 2009 года, позволяет передавать данные на теоретической скорости до 600 Мбит/с при одновременном использовании четырех антенн или 150 Мбит/с - при одной антенне. Реальная скорость, разумеется, оказывается в два-три раза меньше. При этом можно задействовать один из двух рабочих диапазонов частот - 2,4 или 5 ГГц. Кроме того, для 802.11n разработчики сохранили обратную совместимость с устаревшими стандартами 802.11a и 802.11b/g.

Работает сеть Wi-Fi следующим образом. Первым делом устанавливается Wi-Fi-передатчик или, по-другому, точка доступа (хотспот), к которому любым доступным способом подводится Интернет (кабель, спутник, WiMAX, мобильный Интернет). Далее точка доступа сама становится источником раздачи Интернета устройствам-клиентам: компьютерам, ноутбукам, нетбукам, смартфонам и другим мобильным устройствам. Единственное, они все должны иметь встроенный либо внешний W-Fi-адаптер (приемник).

Wi-Fi-приемники уже давно встраиваются в ноутбуки и многие мобильные устройства. Для стационарных ПК либо устаревших моделей ноутбуков придется купить специальный модуль. Это может быть плата под слоты PCI, MiniPCI, PCMCIA или USB-адаптер. Встречаются и миниатюрные приемники размером с карту памяти формата SD. Стоят такие Wi-Fi-адаптеры всего несколько сотен рублей. Модули могут быть встроены в другие устройства, например медиаплееры. Стоимость Wi-Fi-передатчиков (маршрутизаторов) начинается от одной тысячи рублей, некоторые интернет-провайдеры предоставляют подобное оборудование бесплатно.

Интернет в Wi-Fi-сетях делится между всеми абонентами, поэтому при большом количестве подключенных устройств скорость передачи данных будет снижена. Сами сети подразделяются на публичные и частные. Первые создаются в местах общественного пользования (вокзалы, гостиницы, кафе, парки и т. п.) и обычно не требуют идентификации для подключения. В ряде зарубежных городов публичные беспроводные Wi-Fi-сети объединяют в общие и они покрывают почти всю городскую территорию.

Частные сети используются в личных или корпоративных целях ограниченной группы лиц и защищаются паролем или ключом. Однако из-за неопытности администраторов сетей, забывающих установить пароль, к ним может подключиться любой. Существуют даже подпольные карты подобных точек, благодаря которым в крупных городах найти халявный Интернет несложно.

В настоящее время разрабатываются стандарты IEEE 802.11ac и IEEE 802.11ad. Первая технология позволяет раздавать Интернет параллельными потоками более чем трем пользователям на скорости в несколько гигабит в секунду каждому в диапазоне 5 ГГц, вторая - одному абоненту до 7 Гбит/с в диапазоне 60 ГГц, что ограничивает область покрытия до масштаба одного помещения.

Кроме того, разрабатывается стандарт IEEE 802.22 WRAN. В так называемом Super Wi-Fi обещается скорость до 22 Мбит/с в радиусе до 100 км от ближайшего передатчика. При этом данные будут передаваться на незанятых частотах телевизионного вещания (VHF/UHF). В перспективе стандарт 802.22 должен обеспечить Интернетом малонаселенные территории и развивающиеся страны.

Кроме Wi-Fi, существует другой стандарт беспроводной связи - WiMAX, который развивается не менее быстрыми темпами, но во многом от него отличается.

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) базируется на стандарте IEEE 802.16. Сеть на базе этой технологии строится из базовых и абонентских станций и оборудования, связывающего между собой базовые станции с поставщиком Интернета и других сервисов. Используемый диапазон частот - от 1,5 до 13,6 ГГц. Радиус действия - 6-10 км для "статичных" абонентов и 1-5 км - для "мобильных", передвигающихся на скорости до 120 км/ч. Скорость передачи данных может достигать 40-75 Мбит/с. WiMAX создавался в качестве универсальной беспроводной связи для широкого спектра устройств (от ПК и ноутбуков до мобильных телефонов и планшетов), действующей на больших расстояниях.

Следует сразу отметить, что под названием WiMAX объединяются два стандарта - 802.16d (фиксированный WiMAX) и 802.16e (мобильный WiMAX), разработчикам их так и не удалось объединить. Каждая спецификация имеет свои рабочие диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения, методы передачи и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала и другие характеристики. Потому WiMAX-системы, основанные на различных версиях стандарта IEEE 802.16, практически несовместимы.

В стандарте 802.16d (он же 802.16-2004) используются стационарные модемы и PCMCIA-карты для ноутбуков. Связь возможна только с неподвижными абонентами. При этом могут достигаться следующие характеристики: скорость до 75 Мбит/с, дальность связи - 25-80 км, используемый диапазон частот - 1,5-11 ГГц (чаще применяются 3,5 и 5 ГГц).

Стандарт 802.16e (802.16-2005) оптимизирован для работы с мобильными пользователями. Характеристики таковы: скорость до 40 Мбит/с, дальность связи - 1-5 км, используемый диапазон частот - 2,3-13,6 ГГц (чаще - 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц). Также 802.16e применяется и для обслуживания фиксированных пользователей. Именно его чаще всего предлагают пользователям различные провайдеры.

Таким образом, мобильный WiMAX является конкурентом современным мобильным технологиям, а фиксированный WiMAX - проводному широкополосному доступу DSL. Конечные абоненты, желающие подключиться к сетям WiMAX, должны в первую очередь выбрать провайдера и заключить договор. После этого они получат USB-модем, ExpressCard-модем либо аналогичное устройство. WiMAX-приемник можно купить самостоятельно, кроме того, ряд мобильных устройств и ноутбуков уже имеют встроенную поддержку технологии WiMAX.

В будущем на смену двум спецификациям должен прийти единый стандарт 802.16m (WiMAX 2). Он будет производительнее, быстрее (скорость до 100 Мбит/с у мобильного варианта и до 1 Гбит/с - у фисированного). Также появится поддержка новейших коммуникационных технологий.

Напоследок рассмотрим качественные различия Wi-Fi и WiMAX. Wi-Fi - система короткого действия (десятки метров), с ее помощью удобно создавать локальные сети, необязательно подключенные к Интернету. WiMAX - система дальнего действия (километры), соединяющая провайдера и конечного пользователя. Домашнюю сеть на ее базе построить сложнее, зато сеть, охватывающую большие пространства, - проще. При сравнении часто применяется такая аналогия: WiMAX сравнивается с мобильной связью, а Wi-Fi - со стационарным беспроводным телефоном.

Если вы являетесь ярым сторонником беспроводных сетей, для вас оптимальным вариантом будет следующая схема (см. рисунок выше): в качестве магистрального канала от провайдера использовать WiMAX, а далее распределять Интернет между потребителями на основе локальной Wi-Fi-сети.

WiMAX (W orldwide I nteroperability for M icrowave A ccess ) - телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов).

Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован).

Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum - организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость - до 1 Гбит/сек на ячейку.

Область использования

WiMAX подходит для решения следующих задач:

- Соединения точек доступа Wi-Fi друг с другом и другими сегментами Интернета.
- Обеспечения беспроводного широкополосного доступа как альтернативы выделенным линиям и DSL.
- Предоставления высокоскоростных сервисов передачи данных и телекоммуникационных услуг.
- Создания точек доступа, не привязанных к географическому положению.
- Создания систем удалённого мониторинга (monitoring системы), как это имеет место в системе SCADA.

WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi-сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL- и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках городов.

Целесообразность использования WiMAX как технологии доступа

Проблема последней мили всегда была актуальной задачей для связистов. К настоящему времени появилось множество технологий последней мили, и перед любым оператором связи стоит задача выбора технологии, оптимально решающей задачу доставки любого вида трафика своим абонентам. Универсального решения этой задачи не существует, у каждой технологии есть своя область применения, свои преимущества и недостатки. На выбор того или иного технологического решения влияет ряд факторов, в том числе:

- стратегия оператора, целевая аудитория, предлагаемые в настоящее время и планируемые к предоставлению услуги,
- размер инвестиций в развитие сети и срок их окупаемости,
- уже имеющаяся сетевая инфраструктура, ресурсы для её поддержания в работоспособном состоянии,
- время, необходимое для запуска сети и начала оказания услуг.

У каждого из этих факторов есть свой вес, и выбор той или иной технологии принимается с учётом всех их в совокупности.

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 и роуминг. 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 120 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.

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.

Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи

Технология	Стандарт	Использование	Пропускная способность	Радиус действия	Частоты
Wi-Fi	802.11a	WLAN	до 54 Мбит/с	до 300 метров	5,0 ГГц
Wi-Fi	802.11b	WLAN	до 11 Мбит/с	до 300 метров	2,4 ГГц
Wi-Fi	802.11g	WLAN	до 54 Мбит/с	до 300 метров	2,4 ГГц
Wi-Fi	802.11n	WLAN	до 450 Мбит/с (в перспективе до 600 Мбит/с)	до 300 метров	2,4 - 2,5 или 5,0 ГГц
WiMax	802.16d	WMAN	до 75 Мбит/с	25–80 км	1,5–11 ГГц
WiMax	802.16e	Mobile WMAN	до 40 Мбит/с	1–5 км	2.3–13.6 ГГц
WiMax	802.16m	WMAN, Mobile WMAN	до 1 Гбит/с (WMAN), до 100 Мбит/с (Mobile WMAN)	н/д (стандарт в разработке)	н/д (стандарт в разработке)
Bluetooth v. 1.1	802.15.1	WPAN	до 1 Мбит/с	до 10 метров	2,4 ГГц
Bluetooth v. 2.0	802.15.3	WPAN	до 2.1 Мбит/с	до 100 метров	2,4 ГГц
Bluetooth v. 3.0	802.11	WPAN	от 3 Мбит/с до 24 Мбит/с	до 100 метров	2,4 ГГц
UWB	802.15.3a	WPAN	110–480 Мбит/с	до 10 метров	7,5 ГГц
ZigBee	802.15.4	WPAN	от 20 до 250 Кбит/с	1–100 м	2,4 ГГц (16 каналов), 915 МГц (10 каналов), 868 МГц (один канал)
Инфракрасный порт	IrDa	WPAN	до 16 Мбит/с	от 5 до 50 сантиметров, односторонняя связь - до 10 метров

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.

Принцип работы

Основные понятия

В общем виде WiMAX сети состоят из следующих основных частей: базовых и абонентских станций, а также оборудования, связывающего базовые станции между собой, с поставщиком сервисов и с Интернетом.

Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приёмником.

Как уже говорилось выше, WiMAX применяется как для решения проблемы «последней мили», так и для предоставления доступа в сеть офисным и районным сетям.

Между базовыми станциями устанавливаются соединения (прямой видимости), использующие диапазон частот от 10 до 66 ГГЦ, скорость обмена данными может достигать 140 Мбит/c. При этом, по крайней мере одна базовая станция подключается к сети провайдера с использованием классических проводных соединений. Однако, чем большее число БС подключено к сетям провайдера, тем выше скорость передачи данных и надёжность сети в целом.

Структура сетей семейства стандартов IEEE 802.16 схожа с традиционными GSM сетями (базовые станции действуют на расстояниях до десятков километров, для их установки не обязательно строить вышки - допускается установка на крышах домов при соблюдении условия прямой видимости между станциями).

Режимы работы

MAC / канальный уровень

В Wi-Fi сетях все пользовательские станции, которые хотят передать информацию через точку доступа (АР), соревнуются за «внимание» последней. Такой подход может вызвать ситуацию, при которой связь для более удалённых станций будет постоянно обрываться в пользу более близких станций. Подобное положение вещей делает затруднительным использование таких сервисов как Voice over IP (VoIP), которые очень сильно зависят от непрерывного соединения.

Что же касается сетей 802.16, в них MAC использует алгоритм планирования. Любой пользовательской станции стоит лишь подключиться к точке доступа, для неё будет создан выделенный слот на точке доступа, недоступный другим пользователям.

Архитектура

WiMAX Forum разработал архитектуру, которая определяет множество аспектов работы WiMAX сетей: взаимодействия с другими сетями, распределение сетевых адресов, аутентификация и многое другое. Приведённая иллюстрация даёт некоторое представление об архитектуре сетей WiMAX.

WiMAX Форум WiMAX Архитектура

- 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)

ASN (Access Service Network) - сеть доступа.

ASN Gateway - предназначен для объединения трафика и сообщений сигнализации от базовых станций и дальнейшей их передачи в сеть CSN.

BS (Base Station) - базовая станция. Основной задачей является установление, поддержание и разъединение радио соединений. Кроме того, выполняет обработку сигнализации, а также распределение ресурсов среди абонентов.

CSN (Connectivity Service Network) - сеть обеспечения услуг.

HA (Home Agent) - элемент сети, отвечающий за возможность роуминга. Кроме того, обеспечивает обмен данными между сетями различных операторов.

Следует заметить, что архитектура сетей WiMax не привязана к какой-либо определённой конфигурации, обладает высокой гибкостью и масштабируемостью.

Современные технологии постоянно развиваются. В особенности это касается технологий интернет связи. Если еще каких-то 10 лет назад беспроводной интернет был диковинкой, которая была доступна далеко не каждому, да и стоимость таких услуг была весьма высокой, а о высоких скоростях передачи данных даже речи не велось, то сейчас – это повседневная норма. Одной из таких технологий является Интернет ВайМакс, который предоставляет пользователям высокоскоростную беспроводную широкополосную связь.

Технология получила свое название благодаря названию организации WiMax Forum, которая была создана в 2001 году с одной лишь целью – распространять и развивать новую технологию широкополосной беспроводной связи. На данный момент организация приобрела широкую известность, и насчитывает около 200 членов. В ее состав входят такие крупные компании как Intel, Motorola, Fujitsu, Samsung, Siemens и так далее.

1. Беспроводной интернет WiMax

Интернет WiMax работает по стандарту IEEE 802.16. Такой стандарт, в отличие от других типов радиосвязи, способен обеспечить абонентам более высокую скорость передачи данных, даже на достаточно больших расстояниях в условии отсутствия прямой видимости базовой станции.

Такие особенности технологии весьма кстати в условиях больших и плотно застроенных городов. Учитывая тот факт, что WiMax-технология появилась раньше LTE, стоит отметить, что это первый стандарт широкополосной высокоскоростной мобильной связи, которая предназначена для построения сетей в крупных городах. Еще одна цель разработки такой технологии заключается в том, чтобы дополнить WPAN и WLAN и объединить в единую глобальную сеть все существующие абонентские устройства, которые поддерживают беспроводные технологии малой дальности, такие как Wi-Fi и Bluetooth.

1.1. Отличие Wi-Fi от WiMax

Несмотря на схожесть в названии, а также в стандарте (Wi-Fi – 802.11, WiMax – 802.16) это все же две разные технологии, которые работают по разным стандартам и принципам. К примеру, WiMax сети работают исключительно в лицензированных частотных диапазонах, которые имеет каждая телефонная компания. Кроме этого зона покрытия WiMax (одна базовая станция) может достигать 50 км, в то время как точка доступа Wi-Fi имеет радиус покрытия около 100 метров. Если сравнивать эти технологии, то WiMax больше похож на мобильную связь, а Wi-Fi – на стационарный радиотелефон.

Кроме этого эти технологии имеют различный принцип Quality of Service (QoS). К примеру, технология WiMax работает по принципу соединения абонентского устройства с базовой станцией. При этом станция способна создавать множество таких подключения, и каждое из них имеет одинаковый приоритет. Другими словами все подключенные абоненты к одной станции имеют равную скорость и стабильность связи.

Wi-Fi в свою очередь имеет другой принцип QoS, который схож с принципом Internet. То есть пакеты имеют разный приоритет. Это означает, что такая технология имеет некоторые ограничения по количеству одновременных соединений, а пользователи имеют разную скорость и стабильность подключения. Из-за доступности и дешевизны Wi-Fi роутеры используются исключительно в частных целях, к примеру, в кафе, для создания домашних сетей и так далее

2. Стандарты WiMax

Существует два типа WiMax связи:

• Фиксированный;
• Мобильный.

Также стоит отметить, что существует несколько разных стандартов:

• 802.16е;
• 802.16d.

При этом системы, которые основаны на разных версиях, не совместимы между собой.

802.16d является фиксированным WiMax. Данный стандарт был утвержден в 2004 году. Такой стандарт поддерживается в областях с наличием или отсутствием прямой видимости. Точка доступа WiMax 802.16d поддерживается стационарными абонентскими устройствами, такими как стационарные модемы, которые могут быть установлены внутри и снаружи помещений. Кроме этого данный стандарт поддерживают и карты ноутбуков.

802.16е – это стандарт, который используется для построения мобильных сетей. Он был утвержден в 2005 году. Данная технология поддерживается мобильными устройствами, такими как смартфоны, планшеты, нетбуки и так далее. Кроме этого такие сети поддерживают функцию роуминга. Именно такие сети пользуются наибольшим распространением в России. Строятся они в следующих частотных диапазонах:

• 2,3-2,5 ГГц;
• 2,5-2,7 ГГц;
• 3,4-3,8 ГГц.

Главное различие между этими двумя стандартами (802.16е и 802.16d) заключается в том, что первый рассчитан для работы с мобильными устройствами, которые могут перемещаться со скоростью до 120 км/час, в то время как второй стандарт поддерживается только стационарными устройствами. Кроме этого мобильный WiMax поддерживает функцию так называемого «бесшовного» переключения между базовыми станциями, в момент перемещения абонента.

3. WiMax провайдеры

На данный момент строительством мобильных и фиксированных сетей WiMax в России занимаются множество провайдеров. В их число входят:

• Компания «Престиж-интернет», которая работает под торговой маркой «Энфорта». Данная компания строит свои сети более чем в 80 крупных городах РФ;
• Одна из самых популярных компания «Скарлет», которая более известна как “Yota” занимается строением WiMax сетей в самых крупных городах страны – в Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Краснодаре, Сочи, Самаре, Казани, а также в Челябинске;
• Компания «Комстар»;
• «Синтерра»;
• «НТК» строит сеть во Владивостоке;
• Компания «Новые телекоммуникации», которая работает под торговыми марками «WiTe» и «NEX 3»;
• Компания «Интерпроект» - более известна как “Freshtel”;
• «Virgin Connect»;
• Торговая марка “Unit Line”;
• Компания «Совтест»;
• ГлобалФон;
• Dars Telecom;
• Нью Ком.

Помимо этих компаний действуют еще более 20 региональных интернет провайдеров, которые строят свои сети по технологии WiMax.

4. Приживется ли WiMax в России: Видео

5. Как настроить WiMax

Для настройки WiMax вам потребуется специальный роутер, который поддерживает беспроводной интернет соответствующей технологии. Его настройка ничем не отличается от настройки обычного маршрутизатора, поэтому, если вы сталкивались с настройкой Wi-Fi сети в домашних условиях, у вас не должно возникнуть проблем.

Для начала вам потребуются данные – логин и пароль, которые предоставляет ваш провайдер. Для того, чтобы начать настройки вам потребуется зайти в интерфейс роутера. Для этого необходимо подключить его к компьютеру и в любом браузере прописать адрес 192.168.1.1. После этого в настройках WAN необходимо ввести логин и пароль.

Как правило, роутер автоматически получает статический IP адрес и другие необходимые данные, однако для более стабильной работы устройства их нужно ввести вручную. Эти данные также должен предоставить провайдер. Для более подробной информации по настройке роутера WiMax необходимо изучить инструкцию, которая идет в комплекте с устройством.