Что такое стандарт Wimax. Технологические особенности WiMAX

Существует большое количество различных технологий, позволяющих обеспечивать связь между разными субъектами. Одни более мобильные, другие обладают мощностью. А есть и средние по параметрам, такие как технология WiMax. Это относительно новая разработка и довольно слабо известная. Что она собой представляет? Где применяется? Какими характеристиками обладает? По каким принципам работает? Какие у неё есть перспективы использования?

Общая информация

Первоначально давайте познакомимся с полным названием - Worldwide Interoperability For Microwave Access. Именно так и расшифровывается WiMax. Это довольно молодая технология, первый стандарт которой был выпущен в 2004 году. В повседневный мир она начала проникать только сейчас. Следует знать, что первоначально технология WiMax позиционировалась как представитель четвертого поколения из-за своей новизны и скорости передачи. Но в 2008 году было остаточно решено отнести её к 3G. Что, впрочем, не мешает различным персонажам позиционировать её как беспроводной

Что она собой представляет? Технология WiMax описана в спецификации 802.16d, которая появилась в 2004 году, где предусматривалось, что абонентские устройства не перемещаются на значительные расстояния, но одновременно обеспечивается работоспособность на пятьдесят километров от базовой станции. В 2005 году вышла спецификация 802.16e, более известная как Mobile WiMax. Эта технология может функционировать в частотном диапазоне 2-6 ГГц. Наиболее удобно использовать 2,3-2,7. Но на них проблематично получить разрешение. Поэтому в оборудовании часто применяется 3,4-3,6 ГГц, что по праву считается золотой срединой. Ведь если подходить слишком близко к 6 ГГц, то возникает ряд проблем, связанных с проникновением волн и обходом имеющихся препятствий. В таких случаях необходимо обеспечить, чтобы абонентские устройства располагались в зоне прямой видимости рабочей базовой станции.

Эта технология используется, чтобы решать проблему, известную как «последняя миля». Также она используется для обеспечения интернетом офисных и районных сетей. Кстати, вот последняя миля ею решается очень эффективно. Но обо всём по порядку.

Как она устроена?

Вот мы и разобрали, что собой в общих чертах представляет технология WiMax. Принцип работы у неё следующий: есть абонентское устройство, настроенное на сеть оператора, у которого в диапазоне доступности есть базовая станция. Она отправляет запрос на выделение радиоресурсов. В случае успешного ответа идёт аутентификация. Запрос перенаправляется ААА-серверу, который решает, разрешить или отклонить его. В случае если аутентификация была успешно осуществлена, то модему назначается адрес, режим работы и иные параметры. Вот, в общем-то, и всё - устройство готово к выполнению манипуляций со стороны пользователя. Так выглядит простейшая схема.

Дополнительно сюда ещё можно включить WiMax оборудование, задачей которого является установление связей между базовыми станциями, поставщиками сервисов и интернетом. Кстати, чтобы установить соединение может быть использован широкий диапазон от 1,5 до 11 ГГц. При идеальных условиях может быть обеспечена скорость передачи данных в 70 Мбит/с. Хотя если говорить о базовых станциях, то здесь ситуация немного другая. Так, для соединения и обмена данными ими используются частоты в диапазоне 10-66 ГГц. А скорость обмена данными между ними может достигать значения 120 Мбит/с. При этом необходимо проследить, чтобы как минимум одна базовая станция была подключена к сети провайдера посредством классического проводного соединения. В целом чем их больше, тем выше скорость передачи данных.

Также растёт в целом и надежность сети. В целом сеть WiMax весьма схожа с традиционными GSM. Базовые станции работают на значительные расстояния, которые могут составлять десятки километров. Чтобы их установить, вышки не обязательно строить, можно обойтись установками на крышах домов. Но при этом необходимо соблюдать условия прямой видимости. Иначе WiMax-оборудование не будет работать с требуемой эффективностью (если вообще будет функционировать).

Технические моменты

Как обеспечивается надёжность работы? Для этого используется:

1. TDD. Эта составляющая технологии позволяет использовать одну и ту же полосу для передачи и приёма данных, что позволяет оптимизировать работу сети.
2. CP. Позволяет предотвращать интерференции отраженного и прямого сигнала.
3. CC&CTC. Используются для кодировки символов.
4. AMC. Занимается преобразованием цифровых сигналов в аналоговые. Специфика работы зависит от уровня шума и силы передачи данных. Чем лучшие по качеству сигналы поступают, тем более высокая модуляция выбирается, и мы получаем высшую скорость передачи данных.
5. HARQ. Этот механизм используется для отслеживания ошибок, а в случае проблем отправляет запрос на осуществление повторной передачи.
6. MIMO. Позволяет во время приёма/передачи обмениваться данными с несколькими антеннами.
7. AAS. Это антенная система, что меняется в зависимости от перемещений абонентских устройств.

Конечно, это не все технические моменты, которыми обладает беспроводной интернет на этой технологии. Но всего вышеперечисленного с лихвой достаточно для ознакомления.

Целесообразность использования

Особенно актуальна WiMax в случае решения задачи последней мили. В последнее время появилось довольно много технологий, которые предлагают свои ответы на этот вызов. И перед оператором стоит задача выбора такой конфигурации, что позволит оптимально решить задачу доставки данных абонентам. Универсального решения здесь ещё не придумали. Поэтому каждая технология имеет свою область применения, недостатки и преимущества. На конечный выбор влияет множество факторов, среди которых:

1. Размер требуемых инвестиций и срок их окупаемости.
2. Время, нужное для запуска сети и последующего начала предоставления услуг.
3. Уже существующая а также ресурсы, что нужны для её поддержки в работоспособном состоянии.
4. Выбранная стратегия оператора, его целевая аудитория, предлагаемые и планируемые в ближайшем времени услуги.
5. Прочие факторы.

В каких же случаях используется технология WiMax? Описание ответа на этот вопрос выглядит следующим образом:

1. Когда необходимо обеспечить беспроводной широкополосной доступ в качестве альтернативы DSL и выделенным линиям.
2. Создать точки доступа, не привязанные к географическому положению.
3. Нужно предоставить высокоскоростные сервисы телекоммуникационных услуг и передачи данных.
4. Соединить между собой и другими сегментами мировой сети точки доступа Wi-Fi.

Итак, WiMax используются в роли магистральных каналов. Благодаря ему можно создавать высокоскоростные сети в масштабах целого города.

Почему технология привлекательна для телекоммуникационных компаний?

На это есть несколько причин:

1. WiMax является более эффективной с экономической точки зрения при предоставлении услуг и доступа в сеть для клиентов (сравнительно с проводными технологиями). Она позволяет клиентам работать даже с труднодоступных территорий. А это позитивно сказывается и на количестве абонентской базы, и предоставляемом спектре услуг.
2. Также необходимо отметить большую простоту в использовании (нежели работа с традиционными проводными каналами). WiMax можно легко развернуть, и при необходимости она легко поддаётся масштабированию. Это её свойство является чрезвычайно полезным, когда нужно обеспечить работу большой сети за незначительный срок. Для лучшего понимания этого её свойства приведем небольшой пример. В декабре 2004 г. в Индонезии произошло сильное цунами. И чтобы помочь выжившим, была развернута WiMax. Ведь на тот момент коммуникационная инфраструктура целой области вышла из строя. А необходимо было оперативно восстановить связь.

Всё это позволяет снижать цену на качественные услуги как для бизнеса, так и для отдельных граждан. Отдельно стоит сказать про пользовательское оборудование. В случае его использования внутри помещения устанавливается устройство, которое по размеру соответствует обычному DSL-модему. Его можно использовать и вне здания, в таком случае оно немного возрастает в размерах и уже напоминает ноутбук. Размещение внутри помещения является более выгодным вариантом, что не требует профессиональных навыков. Но, увы, у него более значительные требования к максимальному расстоянию, на котором могут находиться базовая и абонентская станции.

Архитектурные особенности

В WiMax на этом уровне определено множество различных аспектов, таких как аутентификация, распределение сетевых адресов, взаимодействие с иными сетями и многими другими моментами. Следует отметить, что в данном случае архитектура не привязывается к определённой конфигурации, благодаря чему она обладает высоким уровнем гибкости и масштабности. При работе в данном случае используется алгоритм планирования.

Как это выглядит на практике? Допустим, что у нас есть большое количество пользовательских станций, что в режиме реального времени хотят осуществить передачу данных через точку доступа. В таком случае устройству достаточно просто подключиться к ней, как для него уже будет создан определённый слот, на который не смогут влиять другие абоненты. Благодаря этому достигается стабильность передачи данных, что позитивно сказывается на общем функционировании сети и её надежности.

Сравнение WiMax и Wi-Fi

Как бы это странно ни звучало, но для многих граждан эти технологии ничем не отличаются. Что, конечно, совершенно не так. Возможно, их часто сопоставляют из-за созвучности названия. Возможно, потому, что и стандарт технологии WiMax, и Wi-Fi начинается с «802.». Свою долю в это заблуждение вносит и использование беспроводного соединения для подключения к каналу обмена данными. Но, несмотря на такую поверхностную схожесть, они всё же различны.

Так, WiMax является системой дальнего действия, которая используется для обеспечения связи на километры пространства. При этом может использоваться как мобильный, так и фиксированный подходы. В чем их разница? При использовании мобильного подхода передача данных не привязана к определённому местоположению абонента. Фиксация предусматривает ситуацию, когда хотя и используется беспроводная сеть, пользователь должен находиться в конкретной точке.

Wi-Fi же является системой более короткого действия. Обычно она покрывает сотни или десятки метров, используя для себя нелицензированные диапазоны частот с целью обеспечения доступа. Эта технология используется, как правило, для создания локальной сети, которая не обязательно должна быть подключена к интернету.

Собственно, WiMax можно сравнить с мобильной связью, тогда как Wi-Fi - со стационарным беспроводным телефоном. Также есть определённая разница и в стоимости использования. Тот же Wi-Fi является более дешевым, что позволяет использовать его в рамках (относительно) небольших организаций вроде отелей, кафе, вокзалов и аэропортов. Пускай даже для покрытия более-менее значительных территорий и приходится обеспечивать работу нескольких точек.

Сравнение WiMax и эфирного интернета

Для страны с большой территорией актуальным является обеспечение связи из любой точки. WiMax для этой цели безусловно хорош, если речь идёт, к примеру, про десять километров. А если абонент находится на расстоянии 50 или даже 80 км? Что ж, такую дальность WiMax не может обеспечить, не нарушив санитарных правил работы сети (помним, что её дальность зависит от мощности, которая при выходе за определённые рамки негативно влияет на людей).

В таких случаях на помощь приходит эфирный интернет. Это технология, которая использует для передачи данных те же частоты, что и телевизионные каналы. Благодаря этому можно без значительных трат пользоваться довольно неплохим (до 3 Мбит/с) интернетом на значительном удалении. Так, связь можно иметь даже в случаях, когда эфирная башня находится на удалении 80 километров. Такая дальность возможна исключительно благодаря относительно небольшой скорости, которой всё же достаточно для взаимодействия с миром. Эта технология радиосвязи позволит пользоваться интернетом везде, где можно принять радиоволны: дача, машина, загородный пикник и даже чистое поле. Для подключения достаточно иметь стандартную дециметровую телевизионную антенну и соответствующие настройки компьютера.

Правда, здесь есть и определённый недостаток. Так, для передачи и приёма данных используется два разных канала, что сказывается на продуктивности. Но, с другой стороны, эта технология является довольно дешевой. Вместе со значительным диапазоном это позволяет её рассматривать как довольно удобный и неприхотливый способ обмена данными. Но, увы, за это приходится платить. По сравнению с тем же WiMax скорость передачи ниже в десятки раз. Хотя благо при простом посещении Интернета (а не скачивании огромных игр или длительных фильмов) разница не очень заметна.

Сравнение WiMax и LTE

А вот это наиболее интересно. Хотя бы потому, что эти технологии рассматриваются как прямые конкуренты. Поэтому сравнительный анализ сети LTE и WiMax позволит лучше раскрыть свойства последней. LTE впервые была упомянута в стандарте Rel-8. На момент её появления в ней использовалось почти то же самое, что и в WiMax. И если сравнить их с технической стороны, то можно увидеть, что отличия минимальны.

Так, они обе используют протокол ІР, что позволяет минимизировать капитальные затраты и обеспечить гибкое предоставление сервисов. Также это способствует простой интеграции различных объектов и упрощает управление сетью. Обладают они и похожей структурой сетей, где используются аналогичные по функциональному назначению основные элементы, такие как клиентское устройство, базовая станция, шлюзы, центральный узел, транспортная сеть (протокол IP/MPLS), система управления.

Также эти технологии не имеют принципиальных отличий по своим основным характеристикам. В лабораторных условиях были достигнуты практически одинаковые показатели. Но реальная ситуация немногим отличается. Как правило, низшей скоростью работы. Хотя существуют у LTE определённые проблемы со свободными частотами. В случае с WiMax ситуация немногим лучше. Но конечный выбор делается провайдером, тогда как для пользователей разница между WiMax и LTE в качестве их работы незаметна.

Использование

Как видите, WiMax является весьма прогрессивной технологией, что позволяет её успешно использовать. Вполне вероятно, что со временем она будет применена для обеспечения беспроводной связи в небольших городах или же для агломераций крупных поселений, например Москвы или Санкт-Петербурга. Дешевизна этой технологии и одновременно её высокая эффективность позволит получить людям доступ к высококачественным услугам связи и не отставать от процесса урбанизации. Её вполне хватает для работы с обычными данными, которые мы пересылаем: фотографиями, видео, текстами. Скорости работы вполне достаточно.

Возможно, в будущем технология WiMax уступит своё место чему-то другому. Например, представителям 5G. Но не факт и не везде. Ту же 5G имеет смысл использовать только в том случае, если количество абонентов в радиусе одного километра приближается к числу в один миллион активных устройств. А для сельской местности и небольших городов, вполне вероятно, ещё десятилетиями не будет ничего лучше, нежели WiMax. Хотя следует признать, предугадать будущее весьма сложно, и вполне вероятно, что эти слова уже через несколько лет потеряют свою актуальность.

Заключение

Вот и была рассмотрена технология WiMax, её принцип работы, схема построения и даже чаще всего упоминаемые смежные разработки. Возможно, в будущем она будет доработана, и её характеристики существенно улучшатся, что подарит ей новые шансы на завоевание аудитории. До тех пор её можно считать оптимальным решением, перспективы которого сконцентрированы в небольших городах и агломерациях, что растут вокруг наших гигантов. Возможно и то, что она выступит базисом для чего-то более прогрессивного, как технологии ранних поколений используются для создания всё лучших способов передачи данных. Но пока она удовлетворяет наши потребности, давайте использовать то, что уже есть, и одновременно работать над чем-то более совершенным.

Система WiMAX состоит из двух основных частей:
1) Базовая станция WiMAX, может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.
2) Приёмник WiMAX: антенна с приёмником.

Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в низкочастотном диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Этот режим работы базовой станции WiMAX близок широко используемому стандарту 802.11 (Wi-Fi), что допускает совместимость уже выпущенных клиентских устройств и WiMAX.
Следует помнить, что технология WiMAX применяется как на «последней миле» - конечном участке между провайдером и пользователем, так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным.
Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием сверхвысокой частоты 10-66 ГГц радиосвязи прямой видимости. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования. 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 пути построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (например, горные массивы), когда серия последовательных станций передаёт данные по эстафетному принципу. Подобные разработки планируется включить в следующую версию стандарта. Ожидается, что эти изменения позволят существенно поднять скорость.

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. Это позволяет сохранить существующую инфраструктуру районных или офисных локальных сетей при переходе с кабельного доступа на WiMAX. Это позволяет также максимально упростить развёртывание сетей, позволяя использовать знакомые технологии для подключения компьютеров.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ WIMAX

Стандарт 802.16e-2005 вобрал в себя все ранее выходившие версии и на данный момент предоставляет следующие режимы.
1) Fixed WiMAX - фиксированный доступ;
2) Nomadic WiMAX - сеансовый доступ;
3) Portable WiMAX - доступ в режиме перемещения;
4) Mobile WiMAX - мобильный доступ.
Рассмотрим все эти режимы поподробнее. 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 мобильный 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 вышек 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 также уменьшить расход энергии клиентского устройства, что тоже 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 (рис. 1.67). В 2006 году начат выпуск устройств, работающих в портативном режиме WiMAX. Считается, что до 2008 года внедрение и продвижение на рынок именно этого режима будет приоритетным. Mobile WiMAX
Был разработан в стандарте 802.16e-2005 и позволил увеличить скорость перемещения клиентского оборудования до более 120 км/ч. Основные достижения этого режима:
1) Устойчивость к многолучевому распространению сигнала и собственным помехам.
2) Масштабируемая пропускная способность канала.
3) Технология Time Division Duplex (TDD), которая позволяет эффективно обрабатывать асимметричный трафик и упрощает управление сложными системами антенн за счёт эстафетной передачи сессии между каналами.
4) Технология Hybrid-Automatic Repeat Request (H-ARQ), которая позволяет сохранять устойчивое соединение при резкой смене направления движения клиентского оборудования.
5) Распределение выделяемых частот и использование субканалов при высокой загрузке позволяет оптимизировать передачу данных с учётом силы сигнала клиентского оборудования.
6) Управление энергосбережением позволяет оптимизировать затраты энергии на поддержание связи портативных устройств в режиме ожидания или простоя.
7) Технология Network-Optimized Hard Handoff (HHO), которая позволяет до 50 миллисекунд и менее сократить время на переключение клиента между каналами.
8) Технология Multicast and Broadcast Service (MBS), которая объединяет функции DVB-H, MediaFLO и 3GPP E-UTRA для:
- достижения высокой скорости передачи данных с использованием одночастотной сети;
- гибкого распределения радиочастот;
- низкого потребления энергии портативными устройствами;
- быстрого переключения между каналами.
9) Технология Smart Antenna, поддерживающая субканалы и эстафетную передачу сессии между каналами, что позволяет использовать сложные системы антенн, включая формирование диаграммы направленности, простанственно-временное маркирование, пространственное мультиплексирование (уплотнение).
10) Технология Fractional Frequency Reuse, которая позволяет контролировать наложение/пересечение каналов для повторного задействования частот с минимальными потерями.
11) Размер фрейма в 5 миллисекунд создает оптимальный компромисс между надёжностью передачи данных за счёт использования малых пакетов и накладными расходами за счёт увеличения числа пакетов (и как следствие, заголовков).

Стандарт WiMAX на данный момент находится на стадии тестирования. Единственная конкурентоспособная версия стандарта, для которой существует лицензия на оборудование, - это Fixed WiMAX . Однако провайдеры не спешат заменять дорогостоящее, но уже работающее оборудование на новое, ибо это требует существенных инвестиций без возможности поднять производительность (и как следствие, цену на услуги) и вернуть вложенные средства быстро.
Развёртывание WiMAX-сетей там, где доступа к Интернету ещё не было ранее, приводит к вопросу о наличии в малонаселенных или удалённых регионах достаточного числа потенциальных пользователей, обладающих оборудованием или денежными средствами на его приобретение. Та же проблема возникает при переходе на Mobile WiMAX после его лицензирования, так как, помимо затрат провайдеров на модернизацию операторского оборудования, следует учитывать затраты пользователей на модернизацию клиентского оборудования: приобретение WiMAX-карт, обновление портативных устройств.
Вторым останавливающим фактором является убеждённость многих специалистов, которые считают недопустимым использование сверхвысоких частот радиосвязи прямой видимости из-за вреда, наносимого при этом здоровью человека. Наличие вышек на расстоянии десятков метров от жилых объектов (а базовые станции рекомендуется устанавливать на крышах домов) может пагубно сказаться на здоровье жителей, особенно детей. Однако результатов медицинских экспериментов, способных чётко доказать наличие или высокую вероятность вреда, пока не опубликовано.
Третьим останавливающим фактором является, как ни странно, быстрое развитие стандарта. Появление новых, принципиально различных версий стандарта WiMAX приводит к вопросу о неизбежной смене оборудования через несколько лет. Так, станции, сейчас работающие в режиме Fixed WiMAX, не смогут поддерживать Mobile WiMAX . При переходе на следующий стандарт понадобится обновление части оборудования, что отпугивает крупных провайдеров. На данный момент внедрение и использование Fixed WiMAX на коммерческой основе могут позволить себе только небольшие компании, которые не планируют значительного расширения (в том числе территориального) и используют новизну технологии для привлечения клиентов.
И, наконец, четвертым фактором является наличие конкурентного стандарта широкополосной связи, использующего близкие диапазоны радиочастот - WiBro. Этот стандарт тоже до конца не лицензирован, однако он уже получил определённую известность. А потому всегда существует вероятность, что через несколько лет предпочтительным окажется не WiMAX , а WiBro. И компании, вложившие средства в разработку и внедрение WiMAX-систем, серьёзно пострадают. Впрочем, из-за схожести стандартов существует также вероятность слияния и в дальнейшем использования оборудования, поддерживающего оба стандарта одновременно.
Таким образом, при видимых преимуществах стандарта ещё рано говорить о тотальном внедрении технологии или даже о возможности перехода на неё и отказа от существующих сетевых решений. Необходимо сначала получить первое лицензированное оборудование стандарта Mobile WiMAX , а также результаты полевых испытаний. Затем можно ожидать утверждения стандартов версии 802.16f (Full Mobile WiMAX) и 802.16m. Первый из них включает в себя алгоритмы обхода препятствий и оптимизацию сотовой топологии покрытия между базовыми станциями. Второй стандарт должен поднять скорость передачи данных со стационарным клиентским оборудованием до 1 Гбит/с и с мобильным клиентским оборудованием до 100 Мбит/с. Эти стандарты планируется утвердить в 2008 и 2009 годах, соответственно.
Далее можно ожидать лицензирования оборудования с поддержкой новых стандартов, появления конкуренции на рынке производства оборудования и услуг доступа через WiMAX. И только тогда можно будет говорить о действительных преимуществах и недостатках этой технологии по сравнению с ныне существующими.

Доступ в Интернет – это хорошо, но качественная связь на больших скоростях в большинстве случаев доступна лишь при проводном подключении. Но существует и беспроводная технология, имеющая название WiMAX, работающая в зонах покрытия сигнала, подобно мобильной сети, на скоростях проводного Интернета. Рассмотрим wimax роутер, необходимый для работы по данной технологии.

Но для общего развития сначала немного отступим от основной темы, и расскажем про название «WiMAX». На самом деле стандарт называется Wireless MAN, а WiMAX – это жаргонное название, взятое из форума «WiMAX Forum», которое было создано более 10 лет назад для развития и продвижения данной технологии.

Удобство WiMAX технологии

Также, подобно мобильной связи, WiMAX поддерживает «горячую» смену радио точек, то есть вы можете свободно двигаться по городу со скоростью свыше 100 км/ч, и при этом вы всегда будете в онлайн, WiMAX-роутер автоматически будет переподключаться к очередной вышке без каких-либо проблем.

Но в данной статье рассмотрим не мобильный маршрутизатор, а стационарный, разработанный производителем ZyXEL – модель MAX-206M2.

Упаковочная коробка интернет-центра

В коробке мы обнаружим следующую комплектацию:

1. Интернет-центр ZyXEL MAX-206M2;
2. Мощный импульсный адаптер питания 12В 2А;
3. Сетевой шнур витая пара;
4. Много бумажных книжек, инструкций, брошюр, гарантия;
5. Компакт диск.

Стандартная комплектация, пока не достанем из коробки само устройство.

Внешний облик роутера

Тут начинается самое интересное – внешний облик интернет-центра. Если не всматриваться внимательно, то, скорее всего, вы увидите в нем обычный электрический чайник, или кофеварку.

Внешний вид маршрутизатора

ZyXEL никогда не боялся с экспериментами над обликами своих разработок, но данная модель превзошла все ожидания. «Ручки чайника» на самом деле являются всенаправленными антеннами, разумеется, несъемные. На лицевой стороне корпуса нанесен логотип фирмы, и в нижней части светящиеся индикаторы.

Индикаторная панель роутера

Все провода подключить можно на задней стороне.

Задняя панель интернет-центра

Маршрутизатор больше ориентирован на беспроводные технологии, что привело к уменьшению LANпортов, в данной модели из всего два. Проводной связь работает на скорости 100 Мб/сек.

Задняя панель маршрутизатора

Рядом с LANпортами расположены два порта RJ-11 для подключения телефонов (есть поддержка DECT-телефонов). Также имеются два дополнительных разъема для подключения внешних антенн, но это практически лишняя функция, стандартные встроенные справляются с задачей на отлично.

Характеристики аппарата

Приведем полный список характеристик интернет-центра:

• Беспроводная связь – WiMAX, рабочая частота радио сигнала 2.5-2.7 ГГц, максимальная скорость передачи данных – 30 Мбит/сек, стандарт передачи – IEEE 802.16e, коэффициент усиления штатных антенн – 27 dBm;
• Проводная связь – два LAN порта, скорость передачи – 10/100 Мбит/сек.

В стандартную прошивку входит брандмауэр, который обеспечивает отличную защиту от атак злоумышленников.

Настройка интернет-центра

Настройка не вызывает никаких сложностей, если пользователь когда-либо настраивал любой маршрутизатор, то с данной моделью проблем не будет. Сетевой адрес роутера 192.168.1.1, DHCP-сервер у него по умолчанию включен, так что подключаемся к компьютеру и заходим в настройки через любой веб браузер.

Подключение к настройкам маршрутизатора

Если вдруг маршрутизатор не хочет принимать эти данные, то это означает уже произведение настроек ранее, в результате которых заводской пароль был изменен. Сбрасываем все настройки, нажав кнопку «Reset» на задней панели устройства в течение 10 секунд.

Важно знать, что при сбросе происходит полный сброс всех настроек, а не только пароля!

Главная страница настроек

По входу в настройки первым делом отобразится заглавная страница «Главная».

Главная страница настроек

Это информационное окно, в котором мы видим версию установленной прошивки, время работы центра, состояния телефонных подключений. В нижней части окна продублированы значки вкладок для дальнейшего перехода к подменю настроек.

Перейдем во вкладку «Установки».

Базовые настройки

Во вкладке «Установки» происходят базовые настройки, а именно IP-адрес маршрутизатора, мониторятся подключенные DHCPклиенты, и необычная функция – настройка синхронизации даты и времени через интернет.

Настройка синхронизации времени

Если требуются более расширенные настройки, то переходим в следующей вкладке – «Дополнительно», где располагаются более продвинутые настройки.

Расширенные настройки

В данном меню также несколько подгрупп.

Расширенные настройки

Каждая подгруппа также имеет несколько вкладок. Например, нам надо настроить подключение к Интернету. Выбираем в подменю «Настройка WAN», и кликаем вкладку «Подключение к Интернету».

Дальше настройка производится с помощью договора с провайдером. Берем оттуда логин, пароль, все типы протоколов и аутентификаций, и вносим в соответствующие поля. Если какой-либо информации не хватает – звоним в службу поддержки вашего провайдера, там все сообщат.

Если требуется настройка беспроводного WiMAX, то выбираем соответствующую вкладку.

Настройка WiMAX

Данная технология минимизирована настроек, мы можем только поменять частоту радиосигнала.

Технология WiMAX была разработана для создания беспроводной связи с большим радиусом доступа и используется на различных устройствах (компьютеры, мобильные телефоны). WiMAX использует в работе стандарт IEEE 802.16 , его еще могут называть Wireless MAN . Этот стандарт позволяет использовать беспроводную технологию более широко и его возможности намного превышают возможности WiFi сетей. Для доступа к wimax можно использовать разные устройства, в зависимости от Ваших требований и возможностей. Можно использовать wimax usb модем, который позволяет связать с wimax сетью Ваш компьютер. Если Вы хотите связать с сетью по беспроводной технологии еще несколько других компьютеров, то можно приобрести еще несколько таких модемов. Но наиболее оптимальным решением будет подключить специальный роутер, работающий с wimax, и он будет раздавать сеть уже по WiFi. Теперь Вы можете подключить по WiFi несколько разных устройств к сети. Частоты WiFi и WiMAX друг другу мешать не будут. Для доступа к wimax сейчас в основном используется wimax wi fi роутер.

Возможности WiMAX позволяют заменить этой технологией многие из телекоммуникационных структур, такие как проводные сети телефонных компаний, кабельное телевидение и беспроводной доступ к сети интернет. WiMAX обеспечивает высокую скорость к сети и является альтернативой выделенной линии и DSL. При этом сеть WiMAX охватывает большую территорию, чем WiFi. WiMAX является технологией Wireless MAN, поэтому есть возможность использовать для связи точку доступа, использующую стандарт IEEE 802.11 (Wi Fi). Использование этого стандарта теоретически дает возможность покрытия пространства с радиусом примерно до 112.6 км. В реальных условиях это расстояние обычно ограничивается 5-8 километрами.

Сейчас наиболее оптимальным вариантом доступа к Wimax является использование Wimax роутера. Как правило, такой роутер может работать в Wimax и создавать вокруг себя сеть WiFi или только подключаться к WiMAX.

Роутер Wi-Spot от Comstar

Для примера посмотрим на роутер Wi-Spot от Comstar. Этот роутер используется для создания одной сети, связывая Wi-Fi и WiMAX. В данном роутере нет необходимости ничего настраивать, все происходит в автоматическом режиме. Стоит только включить роутер, и он автоматически соединится с Wimax сетью и вокруг него будет создана WiFi сеть. Благодаря этому пользователь может подключить различные устройства к сети. Для улучшения качества сигнала в роутер встроена батарея и используется внешняя антенна.

Устройство SagemcomGigasetSE681 CPE

Если Вам просто требуется подключиться к WiMAX сети, можно использовать такое устройство, как SagemcomGigasetSE681 CPE. Это однопортовый роутер для связи с WiMAX, который достаточно просто настраивается с помощью веб-интерфейса.

Настраиваем WiMAX на роутере

Перед настройкой роутера Вам нужно подключить его к источнику питания и соединить с компьютером (сетевой картой). После этого нужно открыть браузер и открыть страницу настройки роутера. В адресной строке набирается адрес роутера, который Вы можете посмотреть в инструкции (192.168.1.1).

После того, как Вы нажмете ввод, откроется страница с указаниями по безопасности. Для входа в веб-интерфейс настроек роутера Вы нажимаете Ok.

В открывшемся окне настроек Вам нужно открыть вкладку с расширенными настройками, как на картинке ниже.

На этой странице Вам нужно ввести значение логина, имя пользователя, используемое на карточке активации, и пароль. Подождав после этого некоторое время, соединение между Вашим компьютером и WiMAX сетью будет создано. Если соединения нет, то нужно проверить настройки соединения на Вашем компьютере. В свойствах протокола интернета должен быть выбран автоматический режим получения ip адреса и DNS сервера, как на рисунке ниже.

WiMAX - это относительно новая технология радиосвязи. Она предназначена для построения беспроводных локальных вычислительных сетей (WLAN) и обеспечивает широкополосный доступ пользователя к этой сети и к интернет-ресурсам. Другим, гораздо более привычным способом организации WLAN является Wi-Fi. Из-за этого часто возникает некая путаница: новую технологию считают улучшенным вариантом старой. Да и само название - WiMAX - вызывает определенные ассоциации с технологией Wi-Fi. Но все же различия между ними довольно серьезные.

История создания WiMAX

К концу прошлого столетия существовало много закрытых решений в области развертывания глобальных беспроводных сетей. Устройства, ориентированные на каждое из решений, конфликтовали между собой, а построение сети обходилось слишком дорого. Преодолеть эти проблемы можно было, только избавившись от закрытости форматов, что и было сделано в 1999 году. Крупнейшие производители телекоммуникационного оборудования совместно с ассоциацией IEEE договорились о выработке единого стандарта беспроводной широкополосной связи. Так появился IEEE 802.16, а в 2001 году организации, развивающие его, образовали WiMAX Forum. Тогда же новый стандарт и назвали по имени этого консорциума.

Во-первых, на базе новой технологии создаются магистральные каналы передачи данных, заменяющие собой привычные «выделенки» и DSL-соединения. Wi-Fi же, при всем многообразии вариантов организации локальных беспроводных сетей, - практически всегда лишь посредник между узлом связи провайдера и пользовательским устройством. Поэтому нередки случаи, когда точки доступа Wi-Fi (так называемые хотспоты) и даже целые сети таких хот-спотов объединяются между собой посредством технологии WiMAX.

Во-вторых, из-за достаточно большой дальности действия передатчиков (до 50 км) и очень низкой чувствительности радиосигнала к различного рода препятствиям WiMAX-точки доступа в Интернете можно создавать без привязки к географическому положению (что, собственно, и отражает название WiMAX). Все эти факторы позволили создателям WiMAX заявить, что их детище пригодно для развертывания вычислительных беспроводных сетей городского масштаба - Wireless Metropolitan Access Network (WMAN).

Виды WiMAX-сетей

На сегодняшний день в мире существует несколько спецификаций WiMAX:

• Fixed WiMAX – фиксированный;
• Nomadic WiMAX – обеспечивающий сессионную работу: пользователь может подключаться к разным базовым станциям, но при перемещении между ними будет вынужден отключаться от WiMAX-сети;
• Portable WiMAX – портативный. Абонентское устройство может находиться в движении со скоростью не выше 40 км/ч;
• Mobile WiMAX – мобильный. Возможна работа в движении со скоростью до 120 км/ч.

Наибольшей популярностью пользуются первое и последнее решения.

Фиксированный вид доступа предназначен для связи двух достаточно удаленных объектов, к примеру двух вышек с передатчиками WiMAX, находящихся на расстоянии до 50 км друг от друга. При нахождении в зоне прямой видимости и благоприятных условиях скорость передачи данных может доходить до 120 Мбит/с. Такие внушительные параметры позволяют использовать этот режим в качестве замены традиционным проводным каналам. Данная спецификация обозначается 802.16-2004 или 802.16d. Под работу WiMAX-сетей, соответствующих этой спецификации, отведены частотные диапазоны 3,5 и 5 ГГц.

Другой вид доступа - мобильный - позволяет пользователю подключить к Интернету любое устройство с поддержкой WiMAX, находясь где угодно. Сигнал поступает непосредственно на модем, ноутбук, коммуникатор или сотовый телефон. При этом их владелец вместе со всем своим беспроводным «хозяйством» может перемещаться со скоростью до 120 км/ч. Быстрее, правда, не рекомендуется, иначе соединение может исчезнуть, так как базовые станции не будут успевать осуществлять передачу данных без разрыва связи. Именно такие WiMAX-сети сегодня разворачиваются в Москве, Санкт-Петербурге и других крупных городах России. Данная спецификация обозначается 802.16-2005 или 802.16e.

Спецификации WiMAX строго определяют используемые диапазоны частот, ширину полосы пропускания, мощность излучения устройств, методы передачи данных и доступа, способы кодирования и модуляции сигнала и другие характеристики, причем для каждой из них эти параметры различаются настолько, что сети и устройства WiMAX разных спецификаций несовместимы. Подробное сравнение технических характеристик режимов WiMAX приведено в таблице вверху.

В России существуют только мобильные WiMAX-сети. Кстати, использование оборудования одного WiMAX-оператора в сети другого в России невозможно.

Принцип действия WiMAX

Несмотря на то что WiMAX - это радиотехнология, полностью обойтись без проводов не удастся даже в случае выбора мобильного режима. Принцип действия сети на базе WiMAX очень похож на принцип работы сотовой связи. Существуют абонентские станции, то есть базовые станции, пользовательское и прочее коммуникационное оборудование оператора, связанное с Интернетом. Базовые станции установлены на расстоянии нескольких (а то и десятков) километров друг от друга. Одна «перекидывает» сигнал другой в условиях прямой видимости в частотном диапазоне от 10 до 66 ГГц (как уже упоминалось, скорость передачи данных может быть очень высокой). По крайней мере одна базовая станция должна соединяться с сетью провайдера при помощи проводов. На практике же к проводной сети подсоединяют довольно много передатчиков, что позволяет повысить скорость про хождения данных и надежность всей системы.

Таким образом, вся цепочка базовых станций соединяется на операторском конце с Интернетом по проводам. На другом конце этой линии, на расстоянии не более десяти километров от последней базовой станции, может находиться принимающая антенна пользователя. Ее устанавливают снаружи здания или внутри него; кроме того, она может быть подключена непосредственно к устройству (опять-таки в случае выбора мобильного режима). На эту антенну поступает сигнал с последнего передатчика. При этом используются более низкие частоты: 1,5–11 ГГц для фиксированного WiMAX и 2–6 ГГц для мобильной версии. Да и скорость прохождения данных от базовой станции к абонентскому устройству будет значительно ниже. Если вы используете стационарный вид связи, то максимально возможная скорость составит не более 75 Мбит/с, а при мобильном подключении и того меньше – 30 Мбит/с. Но даже эти цифры на практике недостижимы. Не зря же предусмотрительные производители оборудования WiMAX никогда не забывают упомянуть, что скорость потока данных зависит от многих факторов: загрузки сети, плотности городской застройки и даже метеоусловий.

Так или иначе, с принимающей антенны сигнал может поступать либо сразу на пользовательское устройство, либо по проводам на роутер.

Технологические особенности WiMAX

Что позволяет WiMAX с успехом заменить традиционные виды широкополосного доступа в Интернет?

Во-первых, в новых сетях реализован принцип разделения приоритета доступа, так называемый «Quality of Service» (уровень обслуживания - QoS). Не вникая в технологические тонкости, можно сказать, что на практике это выглядит следующим образом: каждый абонент получает канал связи, который закрепляется только за ним. В то же время передача пакетов информации осуществляется с определенной временной задержкой (джиттером). Благодаря такой раздельной схеме работы канал не «забивается» и сохраняется устойчивая связь. Когда же подключенное устройство выходит из зоны действия конкретной базовой станции, его канал связи передается следующей.

Во-вторых, для обеспечения связи используется технология ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM), а также ее вариант для множественного доступа абонентов (OFDMA). Проще говоря, канал связи делится на множество подканалов (до 256) и пользователь получает не один канал, а сразу несколько. Применение OFDMA позволяет увеличить их количество до 2048 и подключить к одной линии сразу восемь абонентов.

Кроме того, в сетях WiMAX возможно применить несколько видов частотной модуляции и изменить ширину пропускного канала.

Различные сочетания этих критериев в конечном итоге оказывают влияние на скорость передачи трафика.

Карты покрытия города Москвы сетью WiMAX

На сайте обоих московских WiMAX-операторов вывешено предупреждение о том, что представленное на карте качество сигнала может отличаться от заявленного. Публикуемые карты покрытия (рис. выше) отражают лишь общую ситуацию, однако не учитывают специфику конкретной местности, где вы будете работать. Так что, прежде чем подписать контракт, обратите внимание на окружающие объекты: здания, ЛЭП, недавно построенные железные конструкции - все это может сыграть отрицательную роль при работе в сети. Впрочем, если вы живете на верхних этажах многоквартирного дома, то проблем со связью скорее всего не будет. Следующим шагом станет приобретение оборудования. На сегодняшний день существует достаточно много устройств, поддерживающих технологию WiMAX.

Как подключиться к сети WiMAX?

Для начала необходимо выбрать поставщика услуг связи по технологии WiMAX. Найти их будет несложно - достаточно набрать в интернет-поисковике словосочетание «провайдер WiMAX». Затем необходимо будет ознакомиться с картой покрытия оператора. Несмотря на то что речь идет о беспроводной сети в масштабах города, WiMAX есть еще даже не во всех районах российской столицы.

WiMAX и конкуренты

На сегодняшний день беспроводные вычислительные сети на базе WiMAX бурно развиваются и в России, и за рубежом. Однако гарантировать им полную победу лет через 5–8 никто не берется. Почему же? Причина - в наличии конкурирующих технологий беспроводного широкополосного доступа в Интернет, которые поддерживают и внедряют могущественные игроки рынка - операторы сотовой связи.

Какие устройства могут работать в сетях WiMAX?

Специально предназначенные для этого WiMAX-модемы, а также любые компьютеры и коммуникаторы, оборудованные WiMAX-модулем или позволяющие подключить внешний WiMAX-модем. На российском рынке представлено несколько типов WiMAX-модемов.

• USB-модемы - самое простое в использовании универсальное устройство размером немного больше обычной флэшки (продаются и «Комстаром», и Yota). USB-модемы - наиболее популярный способ соединения с WiMAX-сетями в России. Стоят такие устройства около 2 тыс. руб., подключаются легко, настройки не требуют. Можно приобрести модели Nortel (в случае контракта с «Комстаром») либо Samsung (если вы выбрали Yota).
• ExpressCard-модемы предназначены главным образом для ноутбуков. С их установкой и использованием также не возникает никаких проблем (пока продаются только оператором Yota, с адаптером для разъемов PCMCIA).
• Ноутбуки и нетбуки со встроенными адаптерами - пока такие устройства предлагает только Yota, но в ближайшем будущем, возможно, появятся аналогичные предложения и от «Комстара».
• Коммуникаторы и телефоны - Yota предлагает своим клиентам приобрести работающие под Windows Mobile коммуникатор HTC MAX 4G, специально «заточенный» под сеть этого оператора. Никаких дополнительных программ для доступа в Интернет устанавливать не понадобится, но и подключиться к другим провайдерам пользователь уже не сможет. В Москве это устройство стоит примерно 24 тыс. руб. Более приемлемой по цене альтернативой является смартфон Nokia N810, получивший в прошлом году прошивку для работы с сетью WiMAX, - около 13 тыс. руб.
• Роутеры - позволяют подключить к Wi MAX-каналу не один компьютер, а сразу несколько, причем можно использовать специальные устройства, объединяющие в себе технологии WiMAX и Wi-Fi. Как правило, это довольно мощные машины (Yota WiMAX Wi-Fi Center или ASUS 500gP) стоимостью около 10 тыс. руб. Пока они продаются только корпоративным клиентам.

Безопасность WiMAX

Безопасность в использовании тех или иных устройств сегодня волнует многих. Речь идет как о возможном вредоносном воздействии на здоровье человека, так и о сохранности конфиденциальных данных, передаваемых по сети и хранящихся на ПК. Специалисты спешат заверить, что уж здесь-то WiMAX чист. Мощность пользовательских WiMAX-антенн на порядок меньше, чем у сотового телефона. Кроме того, телефон мы держим непосредственно у головы, а устройство для связи с сетью - поодаль. Что же касается безопасности передачи данных, то в стандарт 802.16e включено использование технологии тройного шифрования по алгоритму DES 3, в котором длина ключа шифра гораздо больше стандартного. Поэтому взломать код будет намного труднее. Помимо сложной методики шифрования, WiMAX отличается двойным уровнем сертификации: свои сертификаты имеют как устройства, так и производители. В результате перехватить и использовать передаваемые по WiMAX-каналу данные будет крайне сложно.

Что необходимо для подключения к сети WiMAX?

Как правило, достаточно купить модем или ноутбук с поддержкой WiMAX, заключить контракт с оператором и внести деньги на счет, а если же вы выбрали подключение через внешний модем, то установить управляющее им ПО. Оно обычно записано либо в памяти модема, либо на входящем в комплект оптическом диске.

Такие устройства можно приобрести либо у самих операторов, либо в обычных магазинах, торгующих компьютерной техникой. Сегодня на рынке представлены как брендированные или сертифицированные операторами ПК модели, так и не имеющие сертификатов.

Заметим, что далеко не все российские провайдеры готовы предоставить свои услуги пользователям, чьи устройства имеют необходимые чипы, но официально не признаны WiMAX-оператором. Причем даже если вам удастся скачать и установить управляющее ПО и заключить с компанией контракт, оператор не даст гарантий, что ваше устройство будет стабильно работать в WiMAX-сети. Не гарантируется и максимально возможная в сети скорость.

Инсталлировать ПО от Yota и «Комстара», как уже отмечалось, достаточно легко, но способы подключения будут разными. Так, у USB-модемов Samsung ПО уже «зашито» во внутренней памяти модема. Поэтому необходимо будет только подсоединить его к ПК и, если установка ПО не стартовала автоматически, в папке «Мой компьютер» кликнуть по значку «Yota Access», а затем - по «AutoInstall» , и дождаться, пока программа установит все необходимые файлы и появится сообщение об обнаружении сети. Чтобы установить продукт «Комстара», сначала загрузите прилагаемый CD с драйверами – внутри модема Nortel они не записаны, затем запустите установщик «Setup».