WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
Стандарт WIMAX - це технологія високошвидкісної бездротової передачі даних, яка в даний час знайшла широке поширення в якості способу надання широкосмугового абонентського доступу. Розробкою цього стандарту займається WIMAX Forum, а релізи публікуються з наступною нумерацією: "802.16x", де "x" - це буквене позначення версії. Вони відрізняються один від одного, в першу чергу, способами модуляції і кодування сигналу на радіо-інтерфейсі. Крім того, стандарти з індексами "e" і "m" відносяться до мобільних технологій. Головна їхня відмінність від попередніх релізів полягатимуть в можливості хендовера між двома сотами.
Суперечки про те, чи відносяться 802.16e і 802.16m до стандартів стільникового зв'язку ведуться вже давно. З одного боку вони розроблені на основі немобільних стандартів. Але з іншого боку ці стандарти мають багато зовнішніх ознак стільникових систем зв'язку. Головним з таких ознак є комірчаста структура радіопокриття з можливістю перевикористання частот в іншій географічній зоні. Крім того, Mobile WIMAX надає можливість хендовераа між сотами, тобто з'єднання встановлене в області покриття однієї базової станції може бути без розриву передано в сусідню соту. Також стандарти 802.16e і 802.16m дозволяють користуватися послугами мережі під час руху, що є також схожим ознакою з стільниковими системами зв'язку. У висновку необхідно відзначити великий радіус покриття однієї базової станції (до 50 км), що на відміну від мереж стандарту WI-FI також дозволяє віднести Mobile WIMAX до мереж стільникового мобільного зв'язку.
Якщо стандарти 802.16e і 802.16m відносяться до стільникових систем зв'язку, то виникає наступне питання: до якого покоління вони належать? Їх класифікацію можна зробити на основі двох відмінних ознак: По-перше, ці стандарти підтримують швидкості передачі даних в кілька сотень мегабіт в секунду, що дає право поставити їх в один ряд зі стандартом LTE, тобто віднести їх до стандартів 4G,. По-друге, Mobile WIMAX не пропонують послугу голосової передачі даних з комутацією сполукам. Цей сервіс реалізований в кінцевих абонентських пристроях на програмному рівні, а передача і комутація здійснюється на основі IP-технології, тобто в Mobile WIMAX реалізована підтримка технології Voice over IP (VoIP). Цей факт також є відмінною рисою стандартів четвертого покоління.
Стандарти Mobile WIMAX
Розглянемо основні відмінності стандартів 802.16e і 802.16m. Перший реліз 802.16e з'явився ще в 2005 році. Він передбачає швидкість передачі даних до 37 Мбіт / сек в downlink (від базової станції) і 17 Мбіт / сек в uplink. Уже тоді була передбачена можливість хендовера між сусідніми базовими станціями, а також роумінгу, в тому числі і міжнародного в мережах інших операторів. Максимально на одній несучої (10 МГц) може бути до 30 VoIP з'єднань.
В релізі 802.16e 2009 року були введені ряд нововведень: смуга одного каналу розширена до 20 МГц. Крім того, тепер можливе використання до 2-х частотних каналів для одного з'єднання. Це дозволило збільшити максимальну швидкість передачі даних в downlink до 141 Мбіт / сек, а uplink - до 138 Мбіт / сек. Тепер може бути до 43 одночасно встановлених голосових з'єднань на одній несучої.
Стандарт 802.16m з'явився на початку 2010 року. Він передбачає ряд змін, які дозволяють більш ефективно використовувати частотний діапазон: кілька механізмів управління потужністю і пом'якшення інтерференції на краю стільники, 4x4 MIMO, поліпшена система автоматичного перезапроса помилкових повідомлень HARQ і деякі інші. Всі ці нововведення дають можливість передачі даних в downlink до 365 Мбіт / сек, а uplink - до 376 Мбіт / сек. На одній смузі 20 МГц тепер можуть одночасно підтримуватися до 80 VoIP з'єднань. Стандарт 802.16m також включає поліпшений сервіс визначення місця розташування по базовим станціям, розширені можливості розсилки широкомовних повідомлень, більш суворі заходи безпеки. Тепер послуги Mobile WIMAX можна отримати на швидкостях до 350 км / год, а в деяких випадку (в залежності від частотного діапазону) до 500 км / год.
Структура мережі стандарту WIMAX
Мережа Mobile WIMAX складається з 2-х основних підсистем: ASN (Access Service Network) - мережа доступу і CSN (Connectivity Service Network) - мережа забезпечення послуг.
мережа CSN
Згідно специфікаціям WIMAX Forum визначається як набір функцій, що надають абонентам мережі функції сполук.
До основних функцій CSN відносяться:
Розподіл-адрес і параметрів між користувачами мережі
Доступ до мережі Internet.
функції AAA
Контроль доступу абонентів до мережі, заснований на профілях користувачів
Туннелирование між мережами ASN-CSN
Білінг і межоператорского взаємодія
Туннелирование між CSN та роумінг
Мобільність між різними ASN, тобто хендовер між різними мережами доступу
Забезпечення сервісів WIMAX, а саме визначення місцеположення, надання з'єднань типу "точка-точка", резервування з'єднань і т.п.
У мережу СSN можуть входити такі елементи як роутери, AAA сервер, бази даних абонентів, пристрої перетворення сигналізації.
AAA (Authentication, Authorization, Accounting) сервер - пристрій забезпечення авторизації, аутентифікації та аудиту користувачів мережі. Служить для контролю доступу абонентів до мережі, призначення ключів шифрування, реєстрації параметрів з'єднань. Крім того, зберігає профілі якості обслуговування абонентів
PF (Policy Function) - база даних містить сценарії виконання додатків для різних послуг, надаваних мережею WIMAX.
HA (Home Agent) - елемент мережі відповідає за можливість роумінгу. Відповідає за обмін даними між мережами різних операторів.
Мережа ASN:
Мережа ASN - це набір мережевих елементів, призначених для організації доступу абонентів WIMAX в мережу.
ASN виконує такі основні функції:
Доступ абонентів в мережу по радіосоедіненію
Передача ААА-повідомлень між CSN і абонентським обладнанням для забезпечення функцій аутентифікації, авторизації та аудиту сполук.
Встановлення сигнальних з'єднань між і абонентським обладнанням
управління радиоресурсами
Пейджинг, тобто пошук абонентів у мережі при надходженні вхідного з'єднання
Мобільність абонентів (управління хендовера)
Туннелирование між мережами ASN-CSN
До складу мережі ASN входять 2 основні елементи:
BS (Base Station) - базова станція. Основним завданням є встановлення, підтримання та роз'єднання радіосоедіненій. Крім того, виконує обробку сигналізації, розподілу ресурсів серед абонентів. У відмінності від мереж LTE, UMTS і GSM базова станція мережі WIMAX бере на себе більшу частину функцій мережі абонентського доступу.
ASN Gateway - призначений для об'єднання трафіку і повідомлень сигналізації від базових станцій і подальшої їх передачі в мережу CSN. В одній ASN може бути кілька ASN Gateway. Причому до різних ASN Gateway можуть бути підключені одні й ті ж BS для розподілу навантаження. ASN Gateway - це, по-суті, агрегатор навантаження мережі доступу.
Також невід'ємним елементом мережі Mobile WIMAX є абонентське обладнання. У якості такого можуть виступати мобільний телефон, КПК, ноутбук / стаціонарний комп'ютер з вбудованим або зовнішнім адаптером і мн. ін.
Таким чином, мережа Mobile WIMAX є повноцінним представником мереж стільникового зв'язку, що надає великі можливості, висока якість і безпеку з'єднань. Це дає можливість передбачати подальший розвиток цього стандарту і широке поширення на практиці.
