Доклад

На тему: Технология WiMAX.

Дисциплина: вычислительные системы, сети и коммуникации  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Факультет:

Группа:

Студент:

Преподаватель:  
 
 
 
 
 

2010

Оглавление

Понятие, История и развитие WiMAX 3

Схема развития технологии WiMax 5

Область использования 5

Технология WiMAX 7

Принцип работы WiMAX 7

Режимы работы WiMAX 8

Список литературы. 9 

 

Понятие, История и развитие WiMAX

 

    За  последние годы развитие сетевых  технологий привело к значительному  расширению списка и возможных способов объединения персональных компьютеров  в сети, и видов подключений  к глобальной сети Интернет. Практически  любое персональное устройство, обладающее вычислительной мощью, достаточной  для обработки текстовой и  графической информации, от сервера  до карманного компьютера, оснащено тем  или иным сетевым интерфейсом, от модемного до WiMAX. Так как WiMAX самая современная и самая развивающаяся технология последнего времени, и меня очень заинтересовала эта тема, ей я посвящу свой доклад. 

WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — 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. 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»[2] 

2001 год

Основные  события:

• утверждён стандарт 802.16-2001;
• основан Форум WiMAX.

 

Работа  над стандартом IEEE 802.16 началась в 2001 году. В декабре 2001 года была принята  первая версия нового беспроводного  стандарта широкополосной связи IEEE 802.16-2001. Рабочая частота предусматривалась  от 10 до 66 ГГц.

Топология нового стандарта стала "точка-многоточие", а сама технология была ориентирована  на стационарные беспроводные сети масштаба мегаполиса (metropolitan area network, MAN). Так первое название стандарта стало WirelessMAN (WiMAN). На физическом уровне предполагалось использование одной несущей частоты (Single-Carrier, SC), поэтому в название протокола стали добавлять SC - WirelessMAN-SC. Однако необходимость соблюдения условия прямой видимости привела к тому, что устройства стандарта 802.16 так и не получили широкого распространения. 

2003 год

Основные  события:

• утверждён стандарт 802.16а.

 

В январе 2003 года было принято расширение стандарта 802.16 под названием 802.16a-2003, которое  предусматривало использование  частотного диапазона от 2 до 11 ГГц. Данный стандарт тоже был ориентирован на создание стационарных беспроводных сетей масштаба мегаполиса. Предполагалось, что он станет альтернативой традиционным решениям широкополосного доступа  для "последней мили" - кабельным  модемам, xDSL и каналам Т1/Е1. Кроме того, сети стандарта 802.16a планировались для использования в качестве дополнительной технологии для подсоединения точек доступа стандарта 802.11b/g/a к Интернету.

 

 
 

2004 год

Основные  события:

• утверждён стандарт 802.16-2004.

 

Логическим  продолжением стандарта 802.16a стал стандарт 802.16d, который предусматривал возможность  реализации фиксированного доступа  внутри помещений.

Окончательно  стандарт 802.16d был принят в июле 2004 года и получил название 802.16-2004, после  чего необходимость рассмотрения отдельных  стандартов, 802.16d и 802.16a, стала неактуальной, поскольку итоговая версия охватывала и стандарт 802.16d, и 802.16a. 

2005 год

Основные  события:

• согласована версия стандарта 802.16/HiperMAN;
• открыта первая лаборатория WiMAX-сертификации (Cetecom, Испания);
• утверждён стандарт 802-16e.

 

2006 год

Основные  события:

• сертификация первого продукта на базе технологии Fixed WiMAX;
• открыта вторая лаборатория сертификации (TTA Labs, Корея);
• запуск услуг WiBro в Корее.[1]

 

В июне 2008 года было объявлено о создании нового стратегического консорциума  — Open Patent Alliance (ОРА), в который вошли такие гиганты широкополосной индустрии, как: Cisco, Alcatel-Lucent, Intel, Clearwire, Samsung и Sprint. Цель создания альянса – продвижение дальнейшей стандартизации в области технологий WiMAX, снижения стоимости на услуги и оборудование, а также расширение их многообразия. Немного позже к ним присоединились Alvarion и Huawei. За это время был создан так называемый патентный пул —соглашение о взаимном использовании межу участниками патентов, которыми сможет воспользоваться любой из членов альянса по предсказуемой цене. [3]

Сейчас мире реализованы и успешно функционируют беспроводные широкополосные сети на основе Mobile WiMAX, в том числе первыми в России свои сети развернули компании «Скартел» — бренд Yota (сети построены в Москве, Санкт-Петербурге, Уфе, Краснодаре, Сочи, Никарагуа) и Комстар OTC (сеть в Москве). Конкурентами 802.16e являются все мобильные технологии третьего поколения 3G, например, EV-DO. И если стандарт IEEE 802.16d является протоколом операторского класса, то мобильный WiMAX ориентирован на конечных пользователей, и в данном случае он представляет собой альтернативу стандартам 802.11 a/b/g. Имея ноутбук или КПК со встроенным WiMAX модемом, и подключившись к сети, пользователь сможет постоянно оставаться на связи в любой точке города, где обеспечивается зона покрытия WiMAX сети. Базовая станция Mobile WiMAX способна поддерживать до 1000 абонентов одновременно!  

На данный момент WiMAX-форум насчитывает более 500 членов, 17 из них из России и стран СНГ.

 

Схема развития технологии WiMax

Рис. 1 Схема развития технологии WiMAX

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.
• Использован WiMAX систем удаленного мониторинга (monitring 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.[2]

 

Цель  технологии WiMAX

    Цель  технологии WiMAX заключается в том, чтобы предоставить универсальный  беспроводный доступ для широкого спектра  устройств (рабочих станций, бытовой  техники "умного дома", портативных  устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных  сетей. Надо отметить, что технология имеет ряд преимуществ.

1. По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.
2. Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Интернет), а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы.
3. Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться.
4. Простота установки как фактор уменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах, малонаселённых или удалённых районах.
5. Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.
6. Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети.
7. Технология WiMAX подходит для фиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.[1] 
   

Технология  WiMAX

Принцип работы WiMAX

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, в форм-факторе карты PC Card, карты расширения ПК или внешней карты.

 

    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 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, 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 (T3, или другое, гарантирующее стабильно высокую скорость передачи данных). 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.