авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра ...»

-- [ Страница 3 ] --

Технология MIMO применяется в стандартах IEEE 802.11n, 802.16-2004 и 802.16e, а также в разработках проекта 3GPP. Эту технологию также предполагается использовать в стандартах IEEE 802.20 и 802.22.

Обработка радиоканала В традиционных системах (без MIMO) связь осуществляется по множественным каналам на нескольких частотах. В системах с применением MIMO множественные каналы работают на той же самой частоте. Суть этой технологии - в разделении и уравнивании всех каналов связи. Рассмотрим это подробнее в математическом выражении.

Модель канала включает матрицу H с прямыми и косвенными компонентами канала. Прямые компоненты (h11) представляют собой равномерность характеристик канала, тогда как косвенные компоненты (h21) – развязку между каналами. Передаваемый сигнал обозначим s, а принимаемый - r. При этом будем рассматривать постоянный во времени узкополосный канал. Тогда принимаемый канал можно представить в виде r = Hs + n, где n – налагаемые на сигнал шумы в канале передачи.

На рисунке 8.2. приведена упрощенная схема физического канала MIMO.

Рис. 8.2. Физический канал MIMO Для декодирования на приемной стороне важно знать значения матрицы H, и они вычисляются с помощью известной обучающей последовательности. При этом приемник посылает передатчику аппроксимированные значения характеристик канала, и они используются передатчиком для предварительного кодирования. Предварительное кодирование дополнительно улучшает характеристики MIMO.

Как мы знаем, теоретическая емкость канала С вычисляется по известной формуле Клода Шэннона:

(8.1) Формула 8.1. учитывает полосу пропускания передающего канала fg и отношение «сигнал-шум». Большинство усовершенствований по увеличению емкости канала основаны на расширении полосы пропускания или использовании различных типов модуляции. Но они уже не дают роста спектральной эффективности системы. В отличие от них технология MIMO дает дополнительный выигрыш за счет увеличения числа потоков сигнала посредством множественных антенн. Введем показатель М, равный минимуму значений Mt (числа передающих антенн) или Mr (числа приемных антенн) и представляющий собой количество пространственных потоков. Например, система с конфигурацией 2x3 может поддерживать только два пространственных потока, что является верным и для системы 2x4. Тогда, формула Шэннона для систем MIMO будет иметь вид:

(8.2.) Емкость канала в системах с MIMO увеличивается линейно с ростом числа антенн.

Несимметричный набор антенн (например, 1x2 или 2x1) часто называют разнесением по передаче или по приему. В таких случаях емкость канала CTx/Rx связана с числом антенн логарифмической зависимостью.

(8.3.) Пространственное мультиплексирование Передачу нескольких потоков данных по более чем одной антенне называют пространственным мультиплексированием. Различают два типа пространственного мультиплексирования. Первый тип имеет название V-BLAST (англ. Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time) представляет собой вертикальное пространственно временное разделение, разработанное лабораторией корпорации Bell. При использовании мультиплексирования V-BLAST некодированные пространственные потоки данных передаются без какого-либо учета необходимости уравнивания сигнала в приемнике. (Рис.

8.3).

Рис. 8.3. Пространственное мультиплексирование на основе V-BLAST Второй тип реализован на использовании пространственно-временных кодов. В отличие от V-BLAST, при мультиплексировании с пространственно-временными кодами передаются ортогональные (т.е. без взаимных помех) потоки данных. К сожалению, при методе V-BLAST нельзя отделить потоки друг от друга так, чтобы при передаче не возникала межпотоковая интерференция (multi-stream interferences, MSI). А это, в свою очередь, делает передачу неустойчивой, и даже использование метода прямой коррекции ошибок не всегда в состоянии решить эту проблему. Декодирование сигнала с пространственно-временными кодами основано на простом линейном преобразовании и дает хорошие результаты.

Подытоживая сказанное, отметим, что преимуществом пространственного мультиплексирования является повышение емкости канала связи благодаря наличию линейной зависимости емкости канала от числа используемых антенн.

Пространственное разнесение Пространственное мультиплексирование может обеспечить более высокую емкость канала, но не улучшает, а даже может ухудшить качество сигнала. Пространственное разнесение значительно улучшает качество сигнала и обеспечивает более высокое соотношение «сигнал-шум» на стороне приемника. В частности, в сотах с большим радиусом действия, пространственное мультиплексирование будет работать на пределе своих возможностей, так как чем дальше связь, тем сильнее должен быть сигнал. Принцип разнесения основан на передаче распределенного резервирования. Это резервирование может передаваться в любом временном промежутке, через любую антенну, на любой частоте или при любой поляризации. (При всем при этом необходимо отметить, что данный метод пока не применяется в технологиях MIMO.) Рассмотрим два вида пространственного разнесения:

Tx-разнесение (т.е. разнесение по передаче), когда копии сигнала передаются по нескольким антеннам (например, схема 2x1);

Rx-разнесение (т.е. разнесение по приему), когда копии сигнала принимаются на несколько антенн (например, схема 1x2).

Первый вид можно сравнить с моно- и стереозвуком. Как известно, человек способен четче воспринимать тон звучания в режиме стерео. Второе вид разнесения подобен нашим двум ушам, которые слышат лучше, чем одно ухо.

Для применения Tx-разнесения используют, так называемый, пространственно временной код Аламоути. При этом достигается полное пространственное разнесение, и система может работать и с одной приемной антенной. Rx-разнесение может работать с большим количеством приемных, чем передающих антенн и с использованием наиболее подходящего алгоритма демультиплексирования. Примерами таких алгоритмов могут быть метод коммутированного демультиплексирования или метод максимальных коэффициентов, которые могут работать независимо от типа разнесения при условии известности матрицы канала H. (рис. 8.4) Рис. 8.4. Приемные алгоритмы для пространственного разнесения.

(Здесь сигналы A и B одинаковы).

Таким образом, оптимальную функциональность и зону радиоохвата системы можно достичь, комбинируя оба режима: пространственное мультиплексирование при связи близлежащими районами и пространственное разнесение – с удаленными.

Пространственно-временное кодирование Пространственно-временные коды дополнительно улучшают функциональность системы и делают возможным использование режима пространственного разнесения.

Копии сигнала передаются не только по нескольким антеннам, но также и в разное время.

Такую передачу с задержкой называют разнесением по времени или временным разнесением. Пространственно-временные коды включают в себя пространственный и временной копии сигнала, как показано на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Пространственно-временные блочные коды Аламоути для 2 передающих антенн.

Здесь сигналы S1 и S2 мультиплексированы в два потока данных, после чего добавлены копии сигнала для выработки пространственно-временного блочного кода Аламоути. Пространственно-временные коды могут быть выработаны двумя различными способами:

пространственно-временной блочный код (англ. STBC) (пример с передающими антеннами и кодами Аламоути приведен на рис. 8.5);

пространственно-временной решетчатый код (англ. STTC) создан механизмом FSM (англ. Final State Machine) Первый способ наиболее распространен и с помощью него легко реализуется пространственное разнесение. Второй способ более сложен и в настоящее время очень дорог.

Антенные системы В настоящее время антенные технологии превратились в ключ для увеличения емкости сетей. Этот процесс начался с секторных антенн, которые имели секторную диаграмму направленности в 60 или 120 градусов и работали как одна сота. К примеру, в сетях GSM емкость сети могла быть утроена за счет использования трех 120-градусных секторных антенн. Решетки адаптивных антенн усиливают пространственное мультиплексирование, используя узкие лучи. «Интеллектуальные» антенны относятся к решеткам адаптивных антенн, но отличаются своей возможностью «интеллектуальной»

оценки направления поступления сигнала - DoA (англ. Direction of Arrival). Независимо от наличия обратной связи и прозрачности для абонентских устройств, «интеллектуальные»

антенны могут формировать направленные на абонента лучи. Дополнительная обратная связь может упростить сложные системы антенных решеток. Системы MIMO обычно требуют обратной связи и не прозрачны для абонента.

Формирование лучей – это метод, используемый для создания лучевой диаграммы направленности антенной решетки. Он может быть применен во всех системах антенных решеток. С учетом этого «интеллектуальные» антенны MIMO систем могут быть разделены на две группы (Рис. 8.6):

Фазированные системы решеток (или фиксированное формирование лучей) с конечным числом фиксированных предопределенных диаграмм направленности;

Адаптивные системы решеток (англ. AAS) ( или адаптивное формирование лучей) с бесконечным числом диаграмм направленности, приспособленных к реальным условиям в режиме реального времени.

Рис. 8.6. Фиксированное и адаптивное формирование лучей При фиксированном формировании лучей вычисляется направление DoA и устанавливается неподвижный луч сигнала. Если абонент перемещается между этими фиксированными лучами, то джиттер сигнала может привести к прерыванию связи.

Другими словами абонент имеет максимальную силу сигнала, находясь только по центру луча. При адаптивном формировании лучей такая проблема не возникает, так как при этом система подстраивает луч под перемещение абонента в реальном времени. Но этот режим намного сложнее и дороже, чем первый.

В завершении отметим, что в настоящее время системы множественных антенн приобрели достаточно комплексный характер и заслуживают тщательного изучения (Рис.

8.7).

Рис. 8.7. Развитие систем множественных антенн.

Краткое определение технологии OFDM OFDM является цифровой схемой модуляции, которая использует большое количество близко расположенных ортогональных поднесущих. Каждая поднесущая модулируется по обычной схеме модуляции (например, квадратурная амплитудная модуляция) на низкой символьной скорости, сохраняя общую скорость передачи данных, как и у обычных схем модуляции одной несущей в той же полосе пропускания. На практике сигналы OFDM получаются путем использования БПФ (Быстрое преобразование Фурье).

Основным преимуществом OFDM по сравнению со схемой с одной несущей является ее способность противостоять сложным условиям в канале. Например, бороться с затуханием в области ВЧ в длинных медных проводниках, узкополосными помехами и частотно-избирательным затуханием, вызванным многолучевым характером распространения, без использования сложных фильтров-эквалайзеров. Канальная эквализация упрощается вследствие того, что OFDM сигнал может рассматриваться как множество медленно модулируемых узкополосных сигналов, нежели как один быстро модулируемый широкополосный сигнал. Низкая символьная скорость делает возможным использование защитного интервала между символами, что позволяет справляться с временным рассеянием и устранять межсимвольные искажения (МСИ).

Модуляция OFDM/QAM в линии «вниз».

Технология ортогонального частотного мультиплексирования OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) основана на формировании многочастотного сигнала, n n f состоящего из множества поднесущих частот, отличающихся на величину, выбранную из условия ортогональности сигналов на соседних поднесущих колебаниях (n – радиальная частота n-го поднесущего колебания).

При формировании OFDM сигнала поток последовательных информационных символов длительностью Tu N разбивается на блоки, содержащие N символов. Далее блок последовательных информационных символов преобразуется в параллельный, в котором каждый из символов соответствует определенной поднесущей многочастотного сигнала. Причем при этом длительность символов увеличивается в N раз. Таким образом, суммарная ширина спектра многочастотного сигнала соответствует ширине спектра исходного последовательного сигнала.

Целью такого преобразования является защита от узкополосных помех (либо от частичных искажений спектра в результате переотражений и многолучевого распространения). Это достигается тем, что параллельные символы многочастотного сигнала представляют собой кодовое слово помехоустойчивого кода (например, кода Рида-Соломона), который позволяет их восстановить в случае ошибочного приема за счет искажений спектра. Частотно-временное представление OFDM сигнала представлено на рис. 8.8. Преобразование сигнала из временной в частотную область обеспечивается дискретным преобразованием Фурье (DFT - Discrete Fourier Transform).

Полоса канала 5 МГц FFT Поднесущие Защитные интервалы Символы Частота Время Рис. 8.8. Частотно-временное представление OFDM сигнала при ширине спектра 5 МГц.

Кроме того, преимущество OFDM заключается в уменьшении необходимого количества временных защитных интервалов. При последовательном сигнале защитные интервалы добавляются между каждыми символами, а при многочастотном – между группами символов (OFDM-символами).

Особенностью сигналов OFDM является:

Мультиплексирование несущих колебаний (называемых поднесущими), модулированных информационными символами по выбранному закону (QPSK, 16QAM, 64QAM);

Поднесущие ортогональны (взаимная корреляционная функция равна нулю), или, по крайней мере, квазиортогональны (на практике);

Каждый OFDM-символ имеет защитный временной интервал для исключения межсимвольной интерференции. Этот защитный интервал выбирается с учетом импульсной характеристики линии связи (физической среды распространения радиосигнала).

Принцип формирования OFDM-сигнала показан на рис. 8.9.

QAM модулятор e j 0t QAM s(t) модулятор e j nt QAM модулятор Скорость манипуляции = 1/Tu ej N 1t символов/сек Рис. 8.9. Принцип формирования OFDM-сигнала.

На практике при формировании OFDM-сигнала используется обратное дискретное быстрое преобразование Фурье ( Inverse Fast Fourier Transform –IFFT) на N точек (рис.

8.10). Это значительно упрощает практическую реализацию приемопередающего устройства OFDM.

mTu (m+1)Tu время a(mN+0) a(mN+1) (m+1)Tu mTu время a(mN+2) частота IFFT sm(0), sm(1), sm(2),…,sm(N-1), sm a(mN+N-1) Рис. 8.10. Использование преобразования IFFT при формировании OFDM-сигнала.

На рис. 8.10. под a(mN+n) обозначен модулированный символ n-го частотного подканала длительностью Tu в интервале времени mTu t (m+1)Tu. Вектор sm на выходе IFFT представляет собой OFDM-символ. Схема формирования OFDM-символа в передатчике базовой станции сети E-UTRAN показана на рис. 8.11.

Скорость QAM-символов = N/Tu символ/сек N потоков OFDM символов символы OFDM QAM IFFT 1:N N: Данные 1/Tu 1/Tu символы модулятор сим/сек сим/сек Рис. 8.11. Схема формирования OFDM-символа в передатчике базовой станции сети E UTRAN.

Схема формирования OFDM сигналов в режиме TDD использует циклические префиксы CP (Сyclic-Prefix) для борьбы с межсимвольной интерференцией с длительностью TCP 4.7/16.7 мкс (при разнесении поднесущих на 15 кГц). Временные отрезки (кадры длительностью 10 мс) состоят из 20 подкадров одинаковой длительности Tsub-frame = 0.5 мс. Параметры сигналов OFDM линии «вниз» в режиме TDD приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1. Параметры сигнала OFDM/OQAM линии «вниз»

Параметры сигнала OFDM/OQAM линии «вниз»

Полоса сигнала BW 1.25 МГц 2.5 МГц 5 МГц 10 МГц 15 МГц 20 МГц Длительность подкадра 0.5 мс Частотное разнесение 15 кГц поднесущих Частота дискретизации 1.92 МГц 3.84 МГц 7.68 МГц 15.36 МГц 23.04 МГц 30.72 МГц (тактовая частота) (1/2 3.84 (2 3.84 МГц) 3.84 МГц) 3.84 МГц) 3.84 МГц) (4 (6 ( МГц) Размер преобразования FFT128 256 512 1024 1536 Количество поднесущих 76 151 301 601 901 Количество OFDM символов в 7/ подкадре (Short/Long CP) Длина CP Короткий (4.69/9) 6, (4.69/18) 6, (4.69/36) 6, (4.69/72) 6, (4.69/108) 6, (4.69/144) 6, (мкс/samples*) (5.21/10) 1*(5.21/20) 1(5.21/40) 1 (5.21/80) 1 (5.21/120) 1(5.21/160) Длинный (16.67/32) (16.67/64) (16.67/128) (16.67/256) (16.67/384) (16.67/512) *) FFT размер = сэмпл («samples» или выборка, для OFDM равна размеру преобразования Фурье).

Передатчик Примник Литература H. Jafarkhani: Space-Time Coding Theory and Practice, Cambridge, M. Jankiraman: Space-Time Codes and MIMO Systems Artech House, V. Tarokh, N. Seshadri, A.R. Calderbank: Space-Time codes for high data rate wireless communication: performance criterion and code construction IEEE Transactions on Information Theory, (1998) IEEE P802.11n/D1.0: Draft Amendment to STANDARD [FOR] Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and Metropolitan networks-Specific requirements- Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Enhancements for Higher Throughput, (March 2006) 3GPP TR 25.876 V1.8.0: Multiple-Input Multiple Output in UTRA, (15.12.2005) Сперанский В. С., Евдокимов И. Л. Моделирование сигналов OFDM-MIMO систем беспроводной передачи данных 802.16, Труды Московского технического университета связи и информатики. — М:МТУСИ, 2007.

Бакулин М. Г., Крейнделин В. Б., Шлома А. М. Новые технологии в системах мобильной радиосвязи. — М:Инсвязьиздат, 2005.

Лекция Радиочастотный спектр для систем LTE Перспективы и тенденции индустрии Радиочастотный спектр (РЧС) - ценный и ограниченный ресурс любого государства, и в настоящее время спрос на его использование все больше возрастает. Этому способствуют рост популярности и распространение систем беспроводной связи вкупе с их улучшенной функциональностью, удобством пользования и сокращением затрат на устройства и услуги. За счет этого предполагается, что существующие и новые беспроводные широкополосные сети будут быстро осваивать имеющиеся радиочастотные ресурсы и нуждаться в новых частотах.

В последние годы индустрия беспроводной связи переживает стремительный рост требований пользователей к услугам голосовой связи и передачи данных. Подгоняемые ростом числа абонентов мобильной связи и объемом пользования услугами операторы вынуждены совершенствовать свои сети за счет внедрения передовых технологий и предоставления высококачественных услуг голосовой связи и инновационных услуг передачи данных. Традиционно вопрос регулирования радиочастотного спектра является очень сложным. Однако, в последние годы наметилось изменение сложившейся традиции, и процесс регулирования РЧС становится более гибким, вне зависимости от технологии, и в конечном счете позволяет операторам услуг более эффективно удовлетворять требования рынка.

Операторы услуг и поставщики оборудования продвигают такие инновационные решения, которые, в том числе, улучшают эффективность используемого радиочастотного спектра. Но при этом появляются новые технологии беспроводной связи (такие как WiMAX), которые также претендуют на выделение спектра и превращают вопрос распределения радиочастот в весьма острую тему, причем во всех регионах мира.

Потенциальный спектр для систем LTE Системы LTE и WIMAX имеют свои отличительные характеристики и по разному решают вопрос дуплексного разноса: WiMAX – на основе временного разделения (TDD), т.е. не требует наличия у операторов парных частот, тогда как LTE – строится главным образом на основе частотного разделения (FDD) и использовании парных частот. Поясним, что режим TDD позволяет организовывать нисходящую и восходящую линии связи на одном частотном канале, тогда как режим FDD требует, чтобы линии «вниз» и «вверх» были разнесены по разным (парным) частотным каналам.

Между тем, вопросы разработки стандарта LTE проектом 3GPP в основном завершились в 2008г., и первые развернутые сети LTE стали появляться уже к концу 2009 и началу 2010г.г. На рис. 9.1. представлены наиболее вероятные полосы частот, предусмотренные для развертывания сетей LTE в различных регионах мира, но с той оговоркой, что это распределение является не окончательным, и возможны некоторые корректировки в будущем.

Рис. 9.1. Вероятные полосы частот для развертывания сетей LTE.

Пример США: передовые беспроводные услуги (Advanced Wireless Services, AWS) В сентябре 2006г. Федеральная комиссия связи США (FCC) провела аукцион лицензий на услуги AWS (Аукцион № 66), в котором победившие участники выиграли в общей сложности 1087 лицензий. В духе политики свободного рынка американского правительства, FCC не закрепляет жестко определенную технологию за определенным диапазоном частот. Поэтому, обладатели лицензий AWS могут использовать выделенный ресурс для развертывания любой технологии, включая системы 2G, 3G или 4G.

Спектр для AWS имеет полосы 1,710-1,755 ГГц для восходящей и 2,110-2,155 ГГц для нисходящей линий. Общая полоса в 90МГц разделена на шесть частотных блоков от A до F, причем блоки A, B, и F – имеют ширину полос по 20МГц, а блоки C, D, и E - по 10МГц. При этом FCC стремилась максимально гармонизировать «новую» полосу для услуг AWS с диапазоном 2,100ГГц систем UMTS в Европе. Однако, оказалось, что нижняя часть диапазона 2,100ГГц UMTS почти полностью накладывается на «американскую» полосу систем стандарта PCS, делая, таким образом, полную гармонизацию невозможной. Учитывая данное ограничение, FCC все же постаралась гармонизировать спектр для услуг AWS с распределением РЧС в остальных регионах мира. Таким образом, теперь верхняя часть полосы AWS соответствует основной полосе в диапазоне 2,100ГГц, выделенной для систем UMTS в Европе, а нижняя часть – полосам систем GSM в диапазоне 1,800ГГц.

Диапазон 700МГц В США лицензии на этот коммерческий диапазон были распроданы с аукциона в апреле 2008г. На торги была выставлена полоса в 62 МГц, разбитая на 5 блоков: нижний А (12 МГц), нижний B (12 МГц), нижний E (непарный 6 МГц), верхний C (22 МГц), верхний D (10 МГц). На этих полосах можно добиться высокоэффективного использования выделенного ресурса, так как низкочастотные сигналы имеют свои преимущества там, где нет плотных застроек и не требуется высоких скоростей передачи данных.

Еще в 2005г. в США была принята Программа развития цифрового телевидения, согласно которой все американские телекомпании должны были завершить переход от аналогового вещания к цифровому до 17 февраля 2009г. А это предполагало освобождение диапазона 700 МГц для других служб радиосвязи.

Примечательно, что в отношении верхнего блока C действует правило общего доступа. В понимании Федеральной комиссии связи общий доступ означает, что со стороны оператора связи не допускается «захват»

или «блокирование» выделенной полосы частот. Таким образом, оператор владелец лицензии должен предоставлять доступ к сети любому устройству, при условии, что устройство совместимо и не наносит ущерба работе сети (то есть, нет "захвата" полосы), и не может накладывать ограничений на передачу контентов, приложений или услуг по сети (то есть, нет "блокирования" полосы). А вот верхний блок D не нашел пока своего покупателя по выставленной первичной цене, и он, вероятно, будет повторно выставлен на аукцион с новым набором требований, которые могли бы придать большую привлекательность для претендентов.

Что касается Европы, да и большой части остального мира, то там возлагают большие надежды на получение, так называемого, «цифрового дивиденда» - т.е. освобождения части РЧС за счет перехода от аналогового к цифровому телевидению. Это, по мнению специалистов, позволит заполучить значительный радиочастотный ресурс для развития беспроводных широкополосных сетей в УВЧ-диапазоне. При этом предусматривается, что распределение частот в этом диапазоне будет производиться с учетом требования общемировой гармонизации РЧС (насколько это максимально допустимо) с целью создания основ для реализации услуги «глобального роуминга».

Перераспределение диапазона 900 МГц (полоса GSM) Диапазон 900МГц является не только самым распространенным и наиболее гармонизированным в мировом масштабе диапазоном частот для мобильной связи из всех доступных в настоящее время, но также обладает рядом преимуществ, таких как большая дальность связи и устойчивое сокращение затрат на развертывание сетей, что делает его стратегически важной полосой радиочастот. Кроме этого, диапазон 900MHz имеет хорошие показатели по проникновению внутри зданий и особенно подходит для организации широкополосной связи в отдаленных негустонаселенных районах.

Продолжающийся процесс «миграции» пользователей из сетей GSM в сети UMTS, имеющий место в более чем 150 странах мира, постепенно уменьшает нагрузку сетей GSM-900 и начинает освобождать спектр в этом диапазоне. Как результат многие операторы задумываются о перспективах развертывания в этих полосах частот сетей UMTS (в частности HSPA/HSPA+). Однако на практике складывается ситуация, что уже сегодня возможно предпочтительнее и перспективнее будет развертывание в этом диапазоне сетей LTE. По сравнению с системами HSPA/HSPA+, система LTE, как ожидается, существенно улучшит производительность абонентского терминала, емкость секторов сот и сократит время отклика в абонентской плоскости, тем самым предоставляя значительно улучшенный пользовательский интерфейс. Кроме того, сеть UMTS может быть развернута только при наличии полос с шириной в 5 МГц, а первые абонентские терминалы, способные работать в диапазоне 900МГц, как ожидается, появятся не ранее 2010г. Учитывая все эти факторы, многие операторы всерьез рассматривают вариант зарезервирования полос в диапазоне GSM 900 до 2010г. для развертывания сетей LTE.

Действительно, поддержка системами LTE работы в полосах шириной в 1,25МГц дает прекрасную возможность их развертывания в освобожденных полосах GSM, и дальнейшего наращивания сети по мере высвобождения дополнительных полос частот. Благодаря улучшенной спектральной эффективности систем LTE их развертывание в диапазоне 900МГц обеспечит самую высокую емкость сетей, а также позволит операторам создавать сети LTE с большими зонами охвата при значительно низких по сравнению с более высокими частотами затратах, обеспечивая тем самым высококачественные широкополосные услуги в масштабах обширных территорий.

Ну и наконец, ожидается, что развертывание сетей LTE в диапазоне 900МГц принесет дополнительный выигрыш по затратам и логистике, поскольку базовые станции LTE можно будет размещать на уже существующих сайтах GSM, так как зоны радиоохвата сетей GSM и LTE в этом диапазоне будут одинаковыми. При этом не предполагается, что европейские сотовые операторы будут в скором времени прекращать работу сетей GSM, поскольку те все еще обеспечивают основу мобильной голосовой связи и глобального роуминга. На самом деле сети GSM с применением технологии EDGE (или е обновленной версией E-EDGE) могут обеспечить плавный переход к сетям LTE. В связи с этим наиболее вероятным сценарием развития видится тот, что сети LTE в диапазоне 900МГц будут сосуществовать с сетями GSM-900 еще на протяжении 5-10 лет и только после этого возможно полное прекращение работы систем GSM. В конце концов детали перераспределения диапазона 900 МГц будут во многом зависеть от проводимых дискуссий и принимаемых решений на уровне ЕС.

Диапазон расширения IMT Еще в 2000г. Всемирная конференция радиосвязи (ВКР) определила три дополнительные полосы частот для развития наземных служб IMT- в диапазоне 2500-2690МГц. Согласно решению ВКР, начиная с 2008г., в Европе выделена общая полоса в 140МГц для систем IMT-2000 с частотным разнесением FDD, включая полосу 2500-2570МГц для восходящей и полосу 2620-2690МГц для нисходящей линий связи. Дополнительная полоса в 50МГц (2570-2620МГц) выделена для непарных каналов с временным разнесением TDD. Предполагается, что благодаря гармонизированному распределению этих полос частот для всех районов мира удастся добиться экономии за счет вала и обеспечивать глобальный роуминг. Некоторые европейские страны, такие как Норвегия, Швеция и Великобритания, уже завершили внутреннее распределение частот, а Нидерланды, Германия и Австрия находятся на стадии завершения. (См. табл. 9.1) Таблица 9.1. Процесс распределения полос частот в диапазоне 2500-2690МГц в некоторых европейских странах Вероятно, сети LTE будут развернуты в полосах с частотным разнесением - FDD этого диапазона. Кроме того, этот диапазон единственный из всех доступных, который позволяет использовать сети LTE «на полную мощность», обеспечивая каналы шириной до 20МГц. В этой связи ожидается, что операторы мобильной связи прежде всего будут испытывать и резервировать каналы с максимальной шириной в 20МГц, чтобы иметь возможность предоставления высокоскоростных услуг широкополосной связи.

Другие диапазоны - кандидаты GSM 1800: Интерес прежде всего проявляют страны Северной и Южной Америки, Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР) и некоторые страны Европы, Ближнего Востока и Африки (ЕБВА), в частности, в качестве варианта перехода от существующих сетей GSM.

Основной диапазон сетей UMTS: Это полосы в диапазоне 3,0-3,5ГГц, выделенные в регионах EБВА и АТР для развертывания сетей в более чем 150 странах. В этом диапазоне большинство операторов получили по две, три, а в некоторых случаях и по четыре полосы шириной в 5МГц. Хотя многие из них пока используют лишь одну полосу, но с ростом мобильных услуг передачи данных и начавшейся миграцией в сторону сетей UMTS/HSPA, пока неясно, как и сколько полос можно будет высвободить для развертывания сетей LTE в 2009-2010г.г.

PCS 1900: Это альтернативный диапазон, в частности не доступный в регионе ЕБВА, который можно будет освоить после заполнения полос в МГц и для услуг AWS.

Сотовые сети в 850МГц: В США в этом диапазоне также возможно перераспределение частот после заполнения полос в 700 МГц и для услуг AWS.

В таблице 9.2 приведены все рассматриваемые диапазоны частот для развертывания сетей LTE.

Таблица 9.2. Диапазоны частот - кандидаты для развертывания сетей LTE.

Будущие потребности в спектре Доклад ITU-R за номером М.2078 вобрал в себя все требования к спектру для будущего развития систем IMT-2000 и следующей программы IMT-Advanced. Согласно этому докладу к 2020г. во всех Районах Международного Союза Электросвязи (МСЭ) необходимо будет выделить полосы шириной от 500МГц до 1ГГц. В этом же докладе прогнозируется, что к 2010г. в Европе объем трафика вырастит от 2 до 3 раз по сравнению с показателями 2008г. и что уже к 2015 году полос частот, выделенных для развития услуг IMT, не будет хватать. А рынок к тому времени будет требовать еще больших возможностей сетей по предоставлению широкополосных услуг. В связи с этим, одной из главных задач конференции ВКР 2007г. (ВКР-07) было определение дополнительных, гармонизированных международных полос частот с учетом требования глобального роуминга и стандартизации оборудования для экономии за счет объема производства. В итоге, ВКР-07 выделила полосы 2300-2400МГц и 450-470МГц для развития систем IMT (включая IMT-2000 и IMT-Advanced) на общемировом уровне, а также полосы или части полос в диапазонах 698 862МГц и 3400-3600МГц с учетом особенностей различных регионов и стран, как приведено в табл. 9.3.

Таблица 9.3. Полосы частот, определенные ВКР-07 для развертывания сетей LTE в различных регионах мира.

Таким образом, ВКР-07 сделала существенные шаги к высвобождению и подготовке необходимых полос частот для будущего развития сетей LTE. В частности, начат процесс высвобождения спектра в полосе 698-806МГц для мобильных радиослужб. Следующим шагом будет работа с отдельными странами по систематизации распределения РЧС для мобильных служб с целью гармонизации на национальном или региональном уровнях по всему миру. Ну а затем необходимо будет работать над глобальной гармонизацией распределения радиочастотного спектра.

Заключение В заключении отметим, что возможность выделения новых полос радиочастот вкупе с перераспределением ныне используемых являются ключевыми факторами на пути успешного развертывания перспективных сетей LTE. Усовершенствование же функциональных возможностей и характеристик оборудования систем LTE приведет к экономии за счет роста производства и откроет новые горизонты развития систем мобильной связи.

В этом процессе особую важность обретет скорейшее появления на рынке функционального и не дорогостоящего абонентского и инфраструктурного оборудования LTE.

Лекция 11.

Развитие систем широкополосной связи Определение и история развития беспроводных технологий Технологии беспроводной связи (или беспроводные технологии) являются подклассом инфокоммуникационных технологий и используются для передачи информации между двумя и более удаленными друг от друга объектами, не требуя их соединения по проводным линиям. Для беспроводной связи могут использоваться: радиоволны, инфракрасное, оптическое или лазерное излучения.

В настоящее время существует множество беспроводных технологий, часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth, RFID. Каждая технология обладает определнным набором характеристик, которые определяют е область применения.

На самом деле, история беспроводных технологий передачи информации началась с первым сеансом радиосвязи в конце XIX века. Ну а позже, в 20-х годах ХХ века, появились первые радиоприемники с амплитудной модуляцией, в 1930-е годы - радио с частотной модуляцией и телевидение. В 1970-е годы были созданы и начали работу аналоговые системы сотовой связи, относящиеся к так называемому первому поколению мобильной связи. В начале 1980-х появился стандарт GSM, ознаменовавший начало перехода на цифровые стандарты (системы второго поколения) как обеспечивающие лучшее распределение спектра, лучшее качество сигнала и большую безопасность. С 90-x годов ХХ века происходит укрепление позиций беспроводных широкополосных сетей. В целом беспроводные технологии прочно входят в нашу жизнь и, развиваясь с огромной скоростью, стимулируют создание новых устройств и услуг.

В этой связи весьма перспективно и развитие беспроводных локальных сетей (WLAN), Bluetooth (сети средних и коротких расстояний). Точкой отсчета в области разработки стандартов беспроводных сетей является образование всемирной организацией IEEE (Институт инженеров по электронике и электротехнике) комитета 802.11 в 1990г. Значительный импульс развитию беспроводных технологий дало развитие Интернета и идея доступа к сетям при помощи беспроводной связи. Так, уже к 2005г. счет пользователей беспроводного Internet-сервиса насчитывал десятки миллионов.

Наиболее быстрорастущим сегментом пользователей беспроводных технологий являются корпоративные клиенты. Беспроводная передача данных представляет собой важное стратегическое средство: она обеспечивает рост производительности труда (сотрудники получают постоянный и своевременный доступ к корпоративной информации, быстрее узнают о новостях);

повышает качество обслуживания клиентов (можно оперативно принимать запросы и пожелания клиентов и реагировать на них) и создает конкурентные преимущества (повышение скорости обмена информацией и, следовательно, скорости принятия решений).

Существенной для развития беспроводных технологий является и возможность их применения домашними пользователями. Чем больше устройств в домашней сети, тем сильнее загромождают дом соединяющие их провода. А это уже повод для перехода на беспроводные технологии.

Повышение степени комфортности современного дома, объединение в одно целое всех его структур и объектов (компьютера, телевизора, цифровой фотокамеры, домашнего развлекательного центра, системы охраны, климатической системы, бытовой техники и т. д.) - основа идеи создания интеллектуального цифрового дома, которая также реализуется с помощью беспроводных устройств.

При этом необходимо отметить, что с появлением беспроводной связи особую важность приобрели вопросы обеспечения безопасности. Основные угрозы при использовании беспроводных сетей - это перехват сообщений, паролей, номеров кредитных карточек, кража оплаченного времени соединения, вмешательство в работу коммуникационных центров и т.п. Эти проблемы решаются по мере совершенствования стандартов связи.

Все это подтверждает утверждение, что в будущем нас ждет беспроводный мир.

Подходы к классификации беспроводных технологий В теории беспроводных технологий существуют различные подходы к их классификации. В частности, используются следующие подходы:

По дальности связи можно выделить:

Персональные беспроводные сети (WPAN — Wireless Personal o Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth.

Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area o Networks). Примеры технологий — Wi-Fi.

Беспроводные сети в масштабах города (WMAN — Wireless o Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX.

(См. рис. 11.1).

Рис. 11.1. Классификация беспроводных технологий по дальности связи.

По топологии сетей различают следующие режимы соединения:

o "Точка-точка".

o "Точка-многоточка" (см. рис. 11.2 а, б, соответственно).

a) б) Рис. 11.2. Классификация беспроводных технологий по топологии сети.

По типу применения беспроводных сетей различают:

o корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые организациями и компаниями для собственных нужд;

o операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для оказания коммерческих услуг.

Также кратким, но мким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальная дальность связи (см. рис. 11.3).

Рис. 11.3. Классификация беспроводных технологий по скорости передачи информации и дальности связи.

Технология Wi-Fi Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») коммерческое название стандартов семейства 802.11 Института IEEE на оборудование WLAN, разработанных консорциумом Wi-Fi Alliance.

Технологию назвали по аналогии с Hi-Fi (с англ. High Fidelity – высокая точность).

Использование систем Wi-Fi рекомендуется там, где развртывание проводных сетей не возможно или экономически не целесообразно. В настоящее время сети Wi-Fi широко используются как корпоративными, так и частными пользователями. В современных системах Wi-Fi скорость передачи данных, при определенных условиях, уже превышает 100 Мбит/с. В сетях Wi-Fi поддерживаются стационарные, мигрирующие и мобильные режимы связи. Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащнные абонентскими примо-передающими устройствами-адаптерами, могут подключаться к локальным сетям или получать доступ в Интернет через точки доступа или так называемые «хот-споты».

Краткая история Технология Wi-Fi была разработана в 1991г. компанией NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent и Agere Systems) в г. Ньивегейн (Нидерланды). Устройства предназначались изначально для систем кассового обслуживания и были выведены на рынок под маркой WaveLAN. Уже тогда эти устройства могли обеспечивать скорость передачи данных от 1 до Мбит/с. Главный разработчик технологии Wi-Fi – господин Вик Хейз (Vic Hayes) - был назван «отцом Wi-Fi» и был членом команды, участвовавшей в разработке стандартов IEEE 802.11b, 802.11a и 802.11g. В 2003г. Вик Хейз ушл из компании Agere Systems, а та не смогла конкурировать в тяжлых рыночных условиях, несмотря на то, что е продукция занимала нишу дешвых Wi-Fi-решений. Многомодовые чипсеты Agere Systems (802.11abg all-in-one (кодовое имя: WARP)) плохо продавались, и компания решила уйти с рынка Wi-Fi в конце 2004 г.

Принцип работы Обычно структура сети Wi-Fi состоит из не менее, чем одной точки доступа (ТД) и не менее одного абонентского устройства – адаптера. Также возможно подключение двух адаптеров в режиме точка-точка, когда ТД не используется, а абонентские устройства соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передат свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0,1Mбит/с каждые 100мс. Так что 0,1Mбит/с — наименьшая скорость передачи данных для систем Wi-Fi. Зная SSID сети, адаптер может выяснить, возможно ли подключение к данной ТД. При попадании в зону действия двух ТД с идентичными SSID, адаптер может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала. Стандарт Wi-Fi дат абонентскому устройству полную свободу при выборе критериев для соединения и роуминга.

Основные элементы сети Для построения беспроводной сети используются Wi-Fi адаптеры и точки доступа.

Адаптер (рис. 11.4) представляет собой устройство, которое подключается через слот расширения PCI, PCMCIA, CompactFlash.

Существуют также адаптеры с подключением через порт USB 2.0. Wi-Fi адаптер выполняет ту же функцию, что и сетевая карта в проводной сети. Он служит для подключения компьютера пользователя к беспроводной сети.

Благодаря платформе Centrino все современные ноутбуки имеют встроенные адаптеры Wi-Fi, совместимые со многими современными стандартами. Wi-Fi адаптерами, как правило, снабжены и КПК (карманные персональные компьютеры), что также позволяет подключать их к беспроводным сетям.

Рис. 11.4. Wi-Fi Адаптеры.

Для доступа к беспроводной сети адаптер может устанавливать связь непосредственно с другими адаптерами. Такая сеть называется беспроводной одноранговой сетью или Ad Hoc ("случайные"). Адаптер также может устанавливать связь через специальное устройство - точку доступа. Такой режим называется инфраструктурным. Для выбора способа подключения адаптер должен быть настроен на использование либо Ad Hoc, либо инфраструктурного режима.

Точка доступа (рис. 11.5) представляет собой автономный модуль со встроенным микрокомпьютером и приемно-передающим устройством.

Рис. 11.5. Точка доступа Через точку доступа осуществляется взаимодействие и обмен информацией между беспроводными адаптерами, а также связь с проводным сегментом сети. Таким образом, точка доступа играет роль коммутатора.

Точка доступа имеет сетевой интерфейс (uplink port), при помощи которого она может быть подключена к обычной проводной сети. Через этот же интерфейс может осуществляться и настройка точки. Точка доступа может использоваться как для подключения к ней клиентов (базовый режим точки доступа), так и для взаимодействия с другими точками доступа с целью построения распределенной сети (Wireless Distributed System - WDS). Это режимы беспроводного моста "точка-точка" и "точка - много точек", беспроводный клиент и повторитель.

Доступ к сети обеспечивается путем передачи широковещательных сигналов через эфир. Принимающая станция может получать сигналы в диапазоне работы нескольких передающих станций. Станция-приемник использует идентификатор зоны обслуживания (Service Set IDentifier - SSID) для фильтрации получаемых сигналов и выделения того, который ей нужен.

Зоной обслуживания (Service Set - SS) называются логически сгруппированные устройства, обеспечивающие подключение к беспроводной сети.

Базовая зона обслуживания (Basic Service Set - BSS) - это группа станций, которые связываются друг с другом по беспроводной связи.

Терминология BSS предполагает наличие особой станции, которая называется точкой доступа (access point).

Преимущества В качестве основных преимуществ технологии Wi-Fi можно привести следующие:

скорость современных сетей довольно высока (до 300Мбит/с), что позволяет использовать их для решения очень широкого спектра задач;

открытость стандарта Wi-Fi обеспечивает взаимосовместимость оборудования от различных производителей и, в конечном счете, приводит к снижению цен на оборудование;

установка связи в местах, где невозможно или нерентабельно прокладывать кабели;

возможность развертывания сетей без прокладки кабелей, что приводит к сокращению стоимости развртывания и расширения сетей;

возможность быстрого развертывания сети, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;

поддержка услуги роуминга, дающая АУ возможность перемещения между различными ТД;

возможность использования оборудования Wi-Fi в разных странах по всему миру благодаря наличию единой стандартизации на глобальном уровне.

Недостатки К недостаткам технологии Wi-Fi можно отнести следующие:

системы Wi-Fi имеют ограниченный радиус действия. (Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта 802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45м. в помещении и 90м. снаружи);

малая пригодность для работы приложений, использующих медиа потоки в реальном времени (напр. протокол RTP, применяемый в IP телефонии). Качество медийного потока непредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных, обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферные помехи, ландшафт и используемые частоты);

самый распространенный стандарт шифрования - WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости ключа). (Несмотря на то, что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данных WPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены);

частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах не одинаковы (напр. некоторые выделенные частотные каналы в европейских странах запрещены в США. К примеру, в Италии требуют регистрации всех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений, или непосредственно Wi-Fi-оператора);

не полная совместимость между устройствами разных производителей или не полное соответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения или уменьшению скорости.

наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может внести помехи в работу открытой точки доступа. (Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа, например, в больших многоквартирных домах);

довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время работы батарей и повышает температуру устройства.

Вопросы обеспечения безопасности В июне 2004г. IEEE ратифицировал давно ожидаемый стандарт обеспечения безопасности в беспроводных локальных сетях - 802.11i.

Абсолютно новая система безопасности, лишенная недостатков WEP, представляет собой лучшее долгосрочное и к тому же расширяемое решение для безопасности беспроводных сетей. С этой целью комитет по стандартам IEEE принял решение по разработке системы безопасности с нуля. Так появился новый стандарт 802.11i, также известный как WPA2 и разработанный группой Wi-Fi Alliance.

Стандарт 802.11i использует концепцию повышенной безопасности (Robust Security Network - RSN), предусматривающую, что беспроводные устройства должны обеспечивать дополнительные возможности. Это потребует изменений в аппаратной части и программном обеспечении, т.е.

сеть, полностью соответствующая RSN, станет несовместимой с существующим оборудованием, использующим стандарт WEP. Так что некоторое время будет поддерживаться как оборудование RSN, так и WEP, но в дальнейшем устройства WEP начнут отмирать.

Практическое применение сетей Wi-Fi Коммерческое использование Wi-Fi Сети Wi-Fi в настоящее время получили самое широкое распространение во всем мире. Доступ к сервисам на основе Wi-Fi сейчас можно получить практически в любом месте общего доступа: кафе (интернет-кафе), аэропорты и гостиницы. Но вс же зоны действия таких сетей остаются эпизодическими (точечными) по сравнению с территорией охвата сотовых сетей.

На сегодняшний день наиболее крупными и значимыми сетями Wi-Fi в мире являются следующие:

Компания EarthLink в 2007г. полностью подключила г.Филадельфию (США) к беспроводной сети Интернет. Это первый город-мегаполис в США, который был полностью охвачен сетью Wi-Fi.

Компания T-Mobile обеспечивает работу хот-спотов для сети Starbucks в США и Великобритании, а также более 7500 хот-спотов в Германии.

Компания Golden Telecom осуществляет поддержку самой большой в мире городской Wi-Fi сети в Москве, а также предоставляет свои каналы связи для реализации проекта Яндекс-Wi-Fi. Каналы доступа к проводной сети обеспечивает крупнейший московский провайдер Корбина Телеком.

Сети Ozone и OzoneParis во Франции. В сентябре 2003г. компания Ozone начала развртывание сети OzoneParis с целью создания централизованной сети Wi-Fi, полностью покрывающей г. Париж.

Основной принцип Ozone Pervasive Network заключается в том, что она вырастит в сеть национального масштаба.

Columbia Rural Electric Association пытается развернуть сеть Wi-Fi в диапазоне 2,4ГГц на территории площадью 9,500 км, расположенной между округами Уалла-Уалла и Колумбия в штате Вашингтон и Юматилла, (штат Орегон).

BT Open-zone владеет многими хот-спотами в Великобритании, работающими в McDonald's, и имеет роуминговое соглашение с T Mobile UK и ReadyToSurf.

Некоммерческое использование Wi-Fi Пока коммерческие сервисы пытаются использовать существующие бизнес-модели для создания Wi-Fi сетей, многие общественные группы, сообщества, города, и частные лица строят свободные Wi-Fi сети, часто используя общее пиринговое соглашение для того, чтобы сети могли свободно взаимодействовать друг с другом. Многие муниципалитеты объединяются с локальными сообществами, чтобы расширить свободные Wi Fi сети. Некоторые группы строят свои Wi-Fi сети, полностью основанные на добровольной помощи и пожертвованиях.


OLSR — один из протоколов, используемых для создания свободных сетей. В Израиле разработан протокол WiPeer для создания бесплатных P2P сетей на основе Wi-Fi. Также имеет смысл обратить внимание на Netsukuku — проект независимой открытой распределенной сети. В Wirel построена на основе ПО с открытым кодом, или публикуют свою схему под открытой лицензией. Например, софт «WiFi Liberator» (превращает любой ноутбук с установленной MAC OS Х и Wi-Fi-модулем в открытый узел Wi Fi-сети).

Некоторые небольшие страны и муниципалитеты (напр. Королевство Тонга и Эстония) обеспечивают свободный доступ к Wi-Fi хот-спотам и доступ в Интернет через Wi-Fi соединение по месту жительства для всех своих жителей. В Париже, OzoneParis предоставляет свободный доступ в Интернет неограниченно всем, кто способствует развитию Pervasive Network, предоставляя крышу своего дома для монтажа Wi-Fi сети. Unwire Jerusalem — это проект установки свободных точек доступа Wi-Fi в крупных торговых центрах Иерусалима. Многие университеты обеспечивают свободный доступ в Интернет через Wi-Fi для своих студентов, посетителей и всех, кто находится на территории университета.

При этом есть и другая категория сетей, созданных сообществами и организациями, где свободный доступ предоставляется только членам сообщества, а тем, кто в него не входит, доступ предоставляется на платной основе. Пример такого сервиса — сеть Sparknet в Финляндии. Sparknet также поддерживает Open Sparknet — проект, в котором люди могут делать свои собственные точки доступа частью сети Sparknet, получая от этого определнную выгоду.

Лекция 12.

Система беспроводного широкополосного доступа WiMAX Широкополосный доступ по всему миру Системы беспроводного широкополосного доступа (БШД) обеспечивают улучшение качества жизни людей во всем мире: как в развитых, так и развивающихся странах. С помощью этих систем можно решать самые различные задачи пользователей: предоставлять оперативный и повсеместный доступ к мультимедийному, интерактивному и персонализированному контенту, обеспечивать обычную речевую связь или реализовывать обмен информацией в рамках местных или глобальных сообществ. Системы БШД, описанные семейством стандартов IEEE 802.16, более известные как WiMAX, в сочетании с новаторскими услугами для широкополосных сетей на основе IMS (мультимедийной подсистемы IP коммутации нового поколения) и средствами организации скоростных Интернет-каналов позволят предложить пользователям принципиально новые возможности беспроводного широкополосного доступа.

До появления стандартов IEEE 802.16, доступ в Интернет был довольно статичным: то есть пользователь был практически привязан к своему рабочему месту или, в лучшем случае, к ноутбуку около точки доступа Wi-Fi.

Системы WiMAX намерены сделать выход в широкополосные сети и Интернет более доступным, более мобильным и более распространенным.

Для этого будут создаваться беспроводные широкополосные сети, предназначенные для обслуживания стационарных, переносных и мобильных абонентов. Таким образом, будет формироваться среда, в которой всегда и повсеместно будет доступен Интернет и все его возможности: информация, услуги и связь. В этом процессе большая роль отводится системам WiMAX.

Определение системы WiMAX Термин WiMAX происходит от сокращения английского названия Worldwide Interoperability for Microwave Access (дословно – «Всемирное взаимодействие для доступа к сетям на основе микроволновой (СВЧ) радиосвязи») телекоммуникационной технологии, разработанной с целью предоставления универсальной беспроводной высокоскоростной связи на больших расстояниях для различных типов устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Термин WiMAX был предложен отраслевым консорциумом WiMAX Forum (основан в июне 2001г.) с целью популяризации семейства стандартов систем БШД IEEE 802.16, разработанных Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE) (см.ниже).

Ранние варианты этих стандартов описывали системы, работающие в зоне прямой видимости (англ. Line Of Sight - LOS) в высокочастотных диапазонах от 10 до 66ГГц. Позже акцент был смещен на выработку дополнений к ранее принятым стандартам с целью поддержки систем, работающих и вне зоны прямой видимости (англ. Non Line Of Sight - NLOS) в диапазонах от 2 до 11ГГц. В стандарте 802.16-2004 (известном также под названием 802.16d) были закреплены усовершенствования систем радиосвязи, описанных в предыдущих версиях стандартов. Это позволило улучшить радиопокрытие внутри зданий, что, в свою очередь, дало возможность создавать настольное абонентское оборудование. В декабре 2005г. были завершены работы над стандартом 802.16e, и на текущий момент он стал самым актуальным стандартом семейства 802.16. Стандарт 802.16d рассчитан на работу с фиксированными терминалами, тогда как 802.16e поддерживает фиксированный, портативный и мобильный режимы связи.

Системы WiMAX соответствуют классу беспроводных сетей WirelessMAN.

7. Where is WiMAX deployed? As of February 2010, WiMAX Forum has tracking 559 network deployments in 147 countries. Please visit WiMAX Maps at www.wimaxmaps.org. WiMAX Maps is an interactive WiMAX deployment mapping database provided by WiMAX Forum and powered by Informa Telecoms & Media’s World Cellular Information Service (WCIS) using the familiar Google Maps API.

REGION DEPLOYMENTS COUNTRIES Africa 114 CALA 110 Asia-Pacific 102 Eastern Europe 84 Western Europe 70 North America (USA/Canada) 51 Middle East 28 Определение семейства стандартов IEEE 802. Комитеты по стандартам института IEEE занимаются разработкой стандартов проводной и беспроводной широкополосной связи. Комитет 802, являющийся разработчиком стандартов в области сетевых технологий таких, как Ethernet (802.3) и Wi-Fi (802.11), издал набор стандартов, которые определили технологию WiMAX (802.16).

Форум WiMAX (англ. WiMAX Forum) — это отраслевой консорциум, задача которого состоит в разработке рекомендаций по производству оборудования на основе стандартов семейства 802.16 (так называемых профилей WiMAX) с целью обеспечения их взаимной совместимости. В разработке новых стандартов, также как и в создании продукции на основе этих стандартов принимают участие многие мировые производители инфокоммуникационного оборудования. Форум WiMAX в настоящее время объединяет более 500 членов, представляющих собой сервис-провайдеров (около 50%), производителей оборудования и компонентов, а также контент провайдеров.

Как уже отмечалось выше, в настоящее время развиваются два стандарта беспроводной широкополосной связи, носящих имя WiMAX:

версия D – (официальное название стандарта - IEEE 802.16-2004) предназначена для работы только с фиксированными терминалами;

версия E – (официальное название стандарта IEEE 802.16-2005) предназначена как для фиксированной, так и портативной и мобильной связи и поддерживает более усовершенствованный радиоинтерфейс.

В целом, системное оборудование этих двух версий WiMAX несовместимо между собой, и также абонентские устройства версии D не смогут работать в сетях версии E. По причине этой несовместимости и большей привлекательности версии E большинство производителей оборудования принимают решение поддерживать версию E, не тратя время на версию D.

Система WiMAX и Программа IMT- Как известно, Международный Союз Электросвязи (МСЭ) инициировал Программу IMT-2000 с целью гармонизации систем мобильной связи третьего поколения - 3G, т.е. для предотвращения раздробленности стандартов мобильной связи и возможности их взаимодействия в глобальном масштабе. Как определено в рекомендации МСЭ (ITU Rec. M.1457-6), в рамках IMT-2000 в настоящее время поддерживается уже шесть радиоинтерфейсов, основанных на трех различных технологиях доступа (FDMA, TDMA и CDMA). В частности, это следующие радиоинтерфейсы:

CDMA - Direct Spread (CDMA с прямым расширением спектра, интерфейс Universal Terrestrial Radio Access-UTRA, также известный как W-CDMA);

CDMA - Multi-Carrier (CDMA на нескольких несущих, пример семейство стандартов CDMA-2000);

CDMA - TDD (CDMA с временным дуплексом, пример - UTRA TDD);

TDMA - Single Carrier (TDMA на одной несущей, пример - UWC (Universal Wireless Communication) - IS 136);

FDMA/TDMA (Сочетание технологий FDMA и TDMA, пример Digital Enhanced Cordless Communications - DECT) OFDMA – (IMT-Advanced) радиоинтерфейс системы связи с одновременной передачей нескольких ортогональных несущих OFDMA и частотным дуплексным разносом FDD.

Технология OFDMA уже принята в качестве основы мобильной версии WiMAX. Одно из преимуществ OFDMA в том, что она может стабильно поддерживать передовые антенные технологии, такие как MIMO, STC и Формирование лучей, которые также являются основой для создания новых систем мобильной связи.

Параллельно, системы LTE развиваются от сетей с коммутацией каналов к сетям с пакетной коммутацией на основе полной IP-архитектуры, которая, как ожидается, станет ядром Программы IMT-Advanced. Передовые функциональные возможности в настоящее время внедряются в мобильную версию WiMAX, и на основе этого делаются твердые заявления о том, что она будет добавлена в семейство поддерживаемых радиоинтерфейсов IMT 2000 в рекомендации ITU Rec. М. 1457.

Еще в ноябре 2006г., Институт IEEE внес в МСЭ (ITU-R WP8F/ITU-R Prop. WP/1065) предложение о добавлении нового радиоинтерфейса, названного IP-OFDMA и основанного на специфичности технологии IEEE 802.16. Технология IP-OFDMA совместима с существующими версиями WiMAX, использующими временной дуплекс - TDD в каналах с шириной 5 и 10 МГц.

В числе основных характеристик системы WiMAX отмечают малое время задержки отклика, повышенную безопасность, высокое качество связи - QoS и, при условии достижения гармонизации радиочастотного спектра, возможность глобального роуминга. К слову, рабочая группа по роумингу Форума WiMAX планирует объявить спецификации и бизнес-модель организации роуминга как между сетями WiMAX, так и другими сетями, основанными на стандартах IMT-2000. Также, Форум WiMAX выполняет активную роль в обеспечении взаимодействия сетей WiMAX с существующими сетями 3G и поддержке новой архитектуры IMS, позволяя операторам предлагать одинаковый набор и уровень сервисов на базе различных проводных и беспроводных интерфейсов.


Вспомним, что система WiMAX является развитием широкополосных сетей, основывающихся на передаче данных, тогда как система LTE относится к сотовым технологиям, которые изначально основывались на передаче голоса. Но при этом все явнее наблюдается конвергенция широкополосных и мобильных систем, в частности, технология WiMAX стремится к большей мобильности, а система LTE развивается в сторону сверхвысоких скоростей передачи данных. (См. рис. 12.1). Ну а в дальнейшем, поскольку эта тенденция продолжается, возможно появление нового действительно универсального стандарта, способного обеспечить глобальную всеобъемлющую связь.

Рис. 12.1. Конвергенция широкополосных и мобильных систем.

Ожидается, что дальнейшее развитие системы WiMAX будет сопровождаться появлением новых стандартов IEEE 802.16. В рамках Рабочих групп IEEE 802.16 проводятся многочисленные исследования по совершенствованию стандарта, и наиболее перспективным в настоящее время видится проект стандарта IEEE 802.16m, который, как предполагается, будет описывать системы «после IMT-2000», известные сейчас как «IMT Advanced». Форум WiMAX оценивает стандарт IEEE 802.16m как основу конвергенции системы WiMAX и других технологий мобильной связи.

Программа IMT-Advanced, призвана создать системы, способные предоставлять еще более высокие скорости передачи данных, большую мобильность и функциональность, недоступные в системах IMT-2000. Так, предполагается, что технологии IMT-Advanced будут обеспечивать скорости до 100Мбит/с при высокой мобильности и до 1Гбит/с – при низкой мобильности и фиксированном режиме. Эти технологии принято называть четвертым поколением мобильной связи - 4G. (См. рис. 12.2).

Рис. 12.2. Эволюция широкополосных и мобильных систем.

Отличие систем WiMAX и Wi-Fi.

Сопоставления систем WiMAX и Wi-Fi далеко не редкость, возможно, потому, что звучание терминов созвучно, название стандартов, на которых основаны эти технологии, похожи (стандарты IEEE, оба начинаются с «802.»), а также обе технологии относятся к системам беспроводного широкополосного доступа. Но, несмотря на это, эти технологии направлены на решение различных задач. (См. Табл. 12.1).

Таблица 12.1. Сравнительная таблица стандартов беспроводной связи Пропускная Радиус Технология Стандарт Использование Частоты способность действия 110- до 10 м. 7,5 ГГц UWB 802.15.3a WPAN Мбит/с до 54 Мбит/с до 100 м. 5 ГГц Wi-Fi 802.11a WLAN до 11 Мбит/с до 100 м. 2,4 ГГц Wi-Fi 802.11b WLAN до 54 Мбит/с до 100 м. 2,4 ГГц Wi-Fi 802.11g WLAN до 75 Мбит/с 6-10 км.

WiMax 802.16d WMAN 1,5- ГГц Mobile WMAN до 30 Мбит/с 1-5 км. 2-6 ГГц WiMax 802.16e WiMAX - это система связи дальнего действия, покрывающая километры пространства, которая обычно используется для предоставления провайдером конечному пользователю соединения с Интернет типа «точка точка». Разные стандарты семейства 802.16 обеспечивают различные режимы доступа, от фиксированного до мобильного.

Wi-Fi - это система более короткого действия (обычно покрывающая сотни метров), которая используется для обеспечения доступа к локальной сети с выходом или без выхода в Интернет.

Системы WiMAX и Wi-Fi имеют совершенно разные механизмы Quality of Service (QoS). WiMAX использует механизм, основанный на установлении соединения между базовой станцией и абонентским устройством. Каждое соединение основано на специальном алгоритме планирования, который может гарантировать высокий уровень QoS для каждого соединения. Wi-Fi, в свою очередь, использует механизм QoS, подобный тому, что используется в сетях Ethernet, при котором пакеты получают различные приоритеты. Такой подход не гарантирует одинакового уровня QoS для каждого соединения.

Из-за дешевизны и простоты установки, системы Wi-Fi часто используется для предоставления клиентам быстрого доступа в Интернет.

Например, в большинстве кафе, отелей, вокзалов и аэропортов можно обнаружить бесплатную точку доступа Wi-Fi.

Основные характеристики систем WiMAX С появлением стандартов WiMAX 802.16 и дополнением мобильности производители стали проявлять значительно больший интерес к возможности взаимодействия и принятию единых стандартов. Этот интерес был подкреплен весьма эффективной рекламной кампанией, проведенной компанией Intel, раскрывшей все преимущества и достоинства технологии WiMAX. В частности, стандарты WiMAX предполагают значительное снижение затрат на организацию связи, при этом обеспечивая стандартизацию оборудования и их возможность взаимодействия. Так что, к примеру, поставщики чипов такие, как Intel и Fujitsu, смогут производить и поставлять чипы в огромных количествах, что, в конечном счете, будет приводить к снижению цен абонентского оборудования.

К рабочим характеристикам систем WiMAX выдвигается много требований и, главным образом, по отношению к максимальной скорости передачи данных и дальности связи. Но при этом зачастую упускается то, что максимальные показатели этих характеристик нельзя обеспечить одновременно. В системах WiMAX можно достичь скоростей выше 70Mбит/c, но только при выполнении следующих условий: качество канала связи должно быть достаточно хорошим, чтобы поддерживать высокий уровень модуляции (что означает наличие прямой или близкой к прямой видимости), и необходимо наличие 2048 субканалов в канале шириной в 20МГц. Либо можно обеспечить дальность связи в более чем 56 км, но тогда скорости передачи данных будут порядка 2-3 Мбит/c, и при этом качество канала должно быть достаточно высоким, что обеспечивается при наличии почти прямой видимости между объектами с незначительным числом препятствий и использовании узконаправленных антенн. Мобильный WiMAX, основанный на стандарте 802.16е, по всей видимости, будет ограничен шириной канала в 10МГц, но при этом будет обеспечивать скорости в 37Mбит/с. В полосе шириной 5MГц системы WiMAX смогут предложить пиковые скорости в 18,7Mбит/c, что является сопоставимым с максимальными показателями систем сотовой связи UMTS версии 5 (14, Mбит/c в полосе 5МГц).

Испытания систем WiMAX продемонстрировали высочайшие показатели этой технологии, и есть все основания ожидать, что она станет достойным дополнением системам сотовой связи 3-го поколения (3G) на рынке мобильной беспроводной связи, а также заменой проводных систем связи и продолжением систем фиксированной беспроводной связи.

К числу основных характеристик систем WiMAX относятся также следующие:

Гибкая архитектура сети Архитектура WiMAX может иметь несколько конфигураций, включая режимы «точка-точка», «точка-многоточка» и так называемую «всеохватывающую» зону покрытия. Уровень управления доступом к среде MAC поддерживает режимы «точка-многоточка» и «всеохватывающей связи» за счет распределения временных слотов между абонентскими устройствами (АУ). Если в сети WiMAX работает только одно АУ, то базовая станция (БС) выйдет на связь с АУ в режиме «точка-точка», используя антенну с более узкой диаграммой направленности, что позволит увеличить дальность связи.

Повышенная безопасность связи Технология WiMAX может поддерживать алгоритмы шифрования AES (Advanced Encryption Standard) и 3DES (Triple Data Encryption Standard).

Благодаря шифрованию каналов между БС и АУ система WiMAX обеспечивает конфиденциальность связи между абонентами (защищает от прослушивания) и безопасность по всей сети, предотвращая также возможные риски незаконного подключения к услугам оператора. Система WiMAX имеет также встроенную поддержку VLAN, что обеспечивает защиту данных, передаваемых различными пользователями через одну БС.

Быстрое развертывание сети В отличие от сетей проводной связи системы WiMAX не требуют, либо требуют незначительное количество выносных сооружений, прокладки кабелей и т.п. Вероятность получения операторами разрешений на использование радиочастот высока, так как система WiMAX рассчитана для работы в нескольких, пока еще не сильно перегруженных, диапазонах частот.

Оборудование WiMAX готово к работе сразу, как только будут установлены модули и антенна, и к ним будет подведено питание. В некоторых случаях весь процесс установки системы WiMAX может занять несколько часов, тогда как для других решений это потребовало бы дней и месяцев. К примеру, WiMAX был использован для предоставления доступа в Интернет выжившим после цунами, произошедшего в декабре 2004г. в Индонезии, где вся телекоммуникационная инфраструктура области была выведена из строя, и требовалось оперативное восстановление услуг связи для всего региона.

Многоуровневый сервис Вид предоставляемых услуг зависит в основном от соглашения по уровню сервиса между провайдером услуг и конечным пользователем. При этом провайдер может предоставлять различные уровни сервиса различным абонентам или даже различным пользователям одного абонентского устройства.

Качество услуг WiMAX (QoS) Система WiMAX может быть динамично оптимизирована для передачи различных трафиков и может поддерживать следующие 4 вида услуг:

Безусловное предоставление сервиса рассчитано для передачи в режиме реального времени потоков данных, состоящих из пакетов фиксированного размера, формируемых с определенной периодичностью. Это могут быть голосовые каналы T1/E1 или «Голоса по IP» (VoIP).

Предоставление сервиса в реальном масштабе времени предусматривает передачу пакетов данных с переменными размерами, формируемых с определенной периодичностью, например видеоизображение формата MPEG.

Предоставление сервиса не в реальном времени используется для передачи данных, не критичных к временным задержкам, требующих минимальных скоростей передачи и имеющих пакеты с переменными размерами, например файлы FTP.

Сервис «по возможности» рассчитан для передачи потоков данных, не требующих гарантированных каналов передачи и которые можно передать «по возможности», то есть по мере появления свободных слотов.

Взаимосовместимость оборудования Технология WiMAX построена на международном, не зависящем от одного разработчика, стандарте, и тем самым позволяет конечным пользователям использовать свои АУ в различных местах или у различных провайдеров. Фактор совместимости оборудования также гарантирует сохранность инвестиций операторов, так как они могут использовать оборудование различных поставщиков. Кроме этого, это приводит к возникновению здоровой конкуренции между производителями и, в конечном счете, к снижению стоимости конечного оборудования.

Встраиваемость в сеть Как и в современных сотовых системах, абонентское оборудование WiMAX при внедрении в существующую сеть способно самоидентифицироваться, т.е. автоматически определить характеристики канала связи с базовой станцией, зарегистрироваться в базе данных системы и установить соответствующие параметры передачи сигнала.

Мобильность Версия Е стандарта IEEE 802.16, добавила в технологию WiMAX основные функциональные возможности для поддержки мобильности.

Усовершенствования коснулись в основном физического уровня за счет добавления технологий обработки радиосигнала OFDM и OFDMA, которые продемонстрировали превосходные показатели в условиях отсутствия прямой видимости - NLOS и высокую стойкость к многолучевости сигнала.

Мобильный WiMAX обеспечит возможность поддержки надежной связи при скоростях до 160 км/ч.

Экономическая эффективность Как отмечалось выше, технология WiMAX основана на открытом международном стандарте, и ее массовое внедрение вместе с применением недорогих, широко используемых чипов и компонентов будет способствовать значительным снижениям капитальных затрат на приобретение оборудования и создание сетей и, как результат, приведет к уменьшению цен на конечные услуги для пользователей.

Широкая зона охвата Система WiMAX может динамично поддерживать различные уровни модуляции, включая как методы фазовой модуляции BPSK, QPSK, так и квадратичной амплитудной модуляции 16-QAM и 64-QAM. При использовании усилителя мощности передачи и методов модуляции низкого уровня можно достичь больших дальностей связи, особенно при наличии прямой видимости, более чем 56км.

Связь без прямой видимости Под отсутствием прямой видимости понимается состояние, когда первая зона Френеля радиолуча полностью закрыта. Особенностью технологии OFDM, использованной в WiMAX, является ее способность работать с высокими показателями и при отсутствии прямой видимости между связываемыми объектами. Эта способность позволяет системам WiMAX предоставлять широкополосную связь даже при отсутствии прямой видимости, чего нельзя добиться в других системах.

Высокая емкость Благодаря использованию методов модуляции высокого уровня (64 QAM) и при наличии широкой полосы пропускания (в настоящее время 7MГц, с планируемым расширением ее до уровня требований стандартов IEEE и ETSI), системы WiMAX могут предоставлять значительные емкости трафика конечным пользователям.

Охват труднодоступных территорий Технологии семейства 802.16 позволят экономически более эффективно (по сравнению с проводными технологиями) не только предоставлять доступ в сеть новым клиентам, но и расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории.

Диапазон рабочих частот В семействе стандартов 802.16 предусмотрено использование диапазонов частот 2,5ГГц, 3,5ГГц и 5,8ГГц, которые, как правило, лицензируются правительственными органами.

Области применения и распространение системы WiMAX Сети БШД используются в настоящее время для следующих приложений:

• для решения задачи «последней мили» в предоставлении базисных услуг телефонии и передачи данных в районах, где инфраструктура проводной связи еще не существует (например, в развивающихся странах или удаленных сельских областях);

• для установления коммутационных линий T1/E1 в режиме «точка точка» для различных пользователей, в том числе для сотовых операторов 2G и 3G;

• для предоставления услуг беспроводного Интернета;

• для быстрого развертывания временных сетей связи в удаленных точках (например, при проведении крупных спортивных или культурных мероприятий).

C добавлением стандарта 802.16 версии Е, WiMAX будет также использоваться для предоставления дополнительных услуг, в частности:

• мобильной телефонии на основе VoIP;

• мобильных мультимедийных услуг, основанных на IP-протоколе;

• загрузки больших объемов данных при низких затратах через, так называемые, «Hot-Zone» в режиме «точка-многоточка».

Несмотря на то, что стандарт IEEE 802.16e был утвержден не так давно, (в декабре 2005г.), в мире уже реализованы и функционируют несколько сетей на его основе. Среди них сети Korea Telecom и SK Telecom в Корее, использующие диапазон частот 2,3–2,4ГГц;

операторы Sprint-Nextel, Clearwire, AT&T и NextWave Broadband в США, национальный оператор Пакистана - Wateen Telecom, охвативший практически всю территорию страны и др. К слову, на сегодняшний день Пакистан обладает самой большой в мире полнофункциональной сетью WiMAX национального масштаба. Компания Wateen Telecom установила свои сети в семнадцати городах страны, использовав оборудование Motorola.

Преимущества и недостатки системы WiMAX Среди преимуществ системы WiMAX выделим следующие:

высокоэффективный радиоинтерфейс 802.16e, оптимизированный под IP-протокол;

более совершенный тип модуляции OFDMA, лучше подходящий для мобильных систем, в отличие от методов модуляции стандарта 802.11g;

возможность удобного встраивания контроллеров в ноутбуки, телефоны и бытовую технику;

широкий диапазон частот, достаточный для создания крупных сетей, аналогичных сетям сотовой связи;

поддержка прогрессивных разработок в области антенно фидерных устройств, таких как MIMO;

использование стандартного оборудования для IP-сетей;

встроенные средства управления качеством обслуживания, позволяющие операторам реализовывать услуги различного уровня QoS с учетом уникальных особенностей заказчиков;

мультисервисные сетевые платформы, дающие возможность операторам предлагать частным и корпоративным абонентам услуги телефонии, широкополосного доступа, мобильной связи и т.д.

К недостаткам и сдерживающим факторам развития системы WiMAX отнесем следующие:

Стандарт все еще находится на стадии тестирования, и провайдеры услуг не спешат заменять дорогостоящее, но уже работающее оборудование новым, ибо это потребует существенных вложений без возможности поднять производительность и окупить вложенные средства быстро.

При развертывании WiMAX-сетей там, где доступа к Internet раньше не было, приходится сталкиваться с проблемой наличия в малонаселенных или удаленных регионах недостаточного числа потенциальных пользователей, обладающих необходимым оборудованием или денежными средствами на его приобретение.

Позиция многих специалистов, которые считают недопустимым использование СВЧ каналов прямой видимости, вредных для здоровья человека.

Станции, работающие сейчас в режиме фиксированного WiMAX, не смогут поддерживать мобильный режим. То есть при переходе на следующий стандарт WiMAX потребуется обновление части оборудования, что отпугивает крупных провайдеров.

Наличие конкурентного стандарта широкополосной связи, использующего близкие диапазоны радиочастот - WiBro. Этот стандарт тоже до конца не лицензирован, однако он уже получил определенную известность. А потому всегда существует вероятность, что через несколько лет предпочтительным окажется не WiMAX, а WiBro.

Таким образом, при видимых преимуществах стандарта WiMAX еще рано говорить о тотальном внедрении технологии или даже о возможности перехода на нее и отказа от существующих сетевых решений. Необходимо получить результаты полевых испытаний лицензированного оборудования стандарта 802.16е, а 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 2008-2009 годах соответственно.

Далее можно ожидать лицензирования оборудования с поддержкой новых стандартов, конкуренции на рынке производства оборудования и услуг доступа через систему WiMAX. И только тогда можно будет говорить о действительных преимуществах и недостатках этой технологии по сравнению с ныне существующими.

Лекция Стандарты WiMAX (IEEE 802.16) Краткая история развития стандартов WiMAX Основные работы над разработкой стандартов IEEE 802.16 были начаты в 2001г. В июне того же года был основан Форум WiMAX отраслевой консорциум, призванный для разработки рекомендаций по производству оборудования на основе стандартов семейства 802.16. Уже в декабре 2001г. появилась первая версия нового беспроводного стандарта широкополосной связи IEEE 802.16-2001.

Стандарт описывал стационарные беспроводные сети в масштабе города – «мегаполиса» (metropolitan area network, MAN), и таким образом первоначальным названием стандарта стало WirelessMAN (WiMAN).



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.