Wimax, технологія wimax, стан і перспективи

Технологія WiMAX | Принцип роботи WiMAX

Система WiMAX складається з двох основних частин.

1. Базова станція WiMAX, може розміщуватися на висотному об'єкті: будівлі або вишці.
2. Приймач WiMAX: антена з приймачем, в форм-факторі карти PC Card, карти розширення ПК або зовнішньої карти.

З'єднання між базовою станцією і клієнтським приймачем проводиться в низькочастотному діапазоні 2-11 ГГц. Дане з'єднання в ідеальних умовах дозволяє передавати дані зі швидкістю до 20 Мбіт / с і не вимагає наявності прямої видимості між станцією і користувачем. Цей режим роботи базової станції WiMAX близький широко використовується стандарту 802.11 (Wi-Fi), що допускає сумісність вже випущених клієнтських пристроїв і WiMAX.

Слід пам'ятати, що технологія WiMAX застосовується як на "останній милі" - кінцевій ділянці між провайдером і користувачем, так і для надання доступу регіональних мережах: офісним, районним.

Рис 1. Станції та приймачі.

Між сусідніми базовими станціями встановлюється постійне з'єднання з використанням режиму СВЧ (надвисокі частоти 10-66 ГГц) радіозв'язку прямої видимості (line-of-sight). Дане з'єднання в ідеальних умовах дозволяє передавати дані зі швидкістю до 120 Мбіт / с. Обмеження за умовою прямої видимості, зрозуміло, не є плюсом, проте воно накладається тільки на базові станції, які беруть участь в цілісному покритті району, що цілком можливо реалізувати при розміщенні обладнання.

Як мінімум, одна з базових станцій може бути постійно пов'язана з мережею провайдера через широкосмугове швидкісне сполучення (T3, або інше, яке гарантуватиме стабільно високу швидкість передачі даних). Фактично, чим більше станцій мають доступ до мережі провайдера, тим вище швидкість і надійність передачі даних. Однак навіть при невеликій кількості точок система здатна коректно розподілити навантаження за рахунок стільникового топології.

На базі стільникового принципу розробляються також шляхи побудови оптимальної мережі, що обгинає великі об'єкти (наприклад, гірські масиви), коли серія послідовних станцій передає дані з естафетного принципом. Подібні розробки планується включити в наступну версію стандарту. Очікується, що ці зміни дозволять суттєво підняти швидкість.

За структурою мережі стандарту IEEE 802.16 дуже схожі на традиційні мережі мобільного зв'язку: тут теж є базові станції, які діють в радіусі до 50 км, при цьому їх також не обов'язково встановлювати на вишках - для них цілком підходять дахи будинків, потрібно лише дотримання умови прямої видимості між станціями. Для з'єднання базової станції з користувачем необхідна наявність абонентського обладнання. Далі сигнал може надходити за стандартним Ethernet-кабелю, як безпосередньо на конкретний комп'ютер, так і на точку доступу стандарту 802.11 Wi-Fi або в локальну дротову мережу стандарту Ethernet.

Це дозволяє зберегти існуючу інфраструктуру районних або офісних локальних мереж при переході з кабельного доступу на WiMAX. Це дозволяє також максимально спростити розгортання мереж, дозволяючи використовувати знайомі технології для підключення комп'ютерів.

Технологія WiMAX | Режими роботи WiMAX

Мал. 3. Fixed WiMAX.

Nomadic WiMAX. Сеансовий (мандрівний) доступ додав поняття сесій до вже існуючого Fixed WiMAX. Наявність сесій дозволяє вільно переміщати клієнтське обладнання між сесіями і відновлювати з'єднання вже за допомогою інших вишок WiMAX, ніж тих, що були використані під час попередньої сесії. Такий режим розроблений в основному для портативних пристроїв, таких, як ноутбуки, КПК. Введення сесій дозволяє також зменшити витрату енергії клієнтського пристрою, що теж важливо для портативних пристроїв.

Мал. 4. Mobile WiMAX.

Основними досягненнями мобільного режиму можна вважати наведені нижче фактори.

1. Стійкість до багатопроменевого розповсюдження сигналу і власним перешкод.
2. Масштабна пропускна здатність каналу.
3. Технологія Time Division Duplex (TDD), яка дозволяє ефективно обробляти асиметричний трафік і спрощує управління складними системами антен за рахунок естафетної передачі сесії між каналами.
4. Технологія Hybrid-Automatic Repeat Request (H-ARQ), яка дозволяє зберігати стійке з'єднання при різкій зміні напряму руху клієнтського обладнання.
5. Розподіл виділених частот і використання субканалов при високому завантаженні дозволяє оптимізувати передачу даних з урахуванням сили сигналу клієнтського обладнання.
6. Управління енергозбереженням дозволяє оптимізувати витрати енергії на підтримку зв'язку портативних пристроїв в режимі очікування або простою.
7. Технологія Network-Optimized Hard Handoff (HHO), яка дозволяє до 50 мілісекунд і менше скоротити час на перемикання клієнта між каналами.
8. Технологія Multicast and Broadcast Service (MBS), яка об'єднує функції DVB-H, MediaFLO і 3GPP E-UTRA для:
   • досягнення високої швидкості передачі даних з використанням одночастотної мережі;
   • гнучкого розподілу радіочастот;
   • низького споживання енергії портативними пристроями:
   • швидкого перемикання між каналами.
9. Технологія Smart Antenna, що підтримує субканалов і естафетну передачу сесії між каналами, що дозволяє використовувати складні системи антен, включаючи формування діаграми спрямованості, просторово-тимчасове маркування, просторове мультиплексування (ущільнення).
10. Технологія Fractional Frequency Reuse, яка дозволяє контролювати накладення / перетин каналів для повторного задіяння частот з мінімальними втратами.
11. Розмір фрейму в 5 мілісекунд створює оптимальний компроміс між надійністю передачі даних за рахунок використання малих пакетів і накладними витратами за рахунок збільшення числа пакетів (і як наслідок, заголовків).