WiMAX: Porovnání verzí

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) je stále se vyvíjející bezdrátovou technologií. WiMAX je definován v řadě norem IEEE 802.16. Jde o standard pro bezdrátovou distribuci dat zaměřený na venkovní sítě, tedy jako doplněk k Wi-Fi chápanému jako standard pro vnitřní sítě.

Technické pozadí 802.16

Ačkoliv prapočátky standardu 802.16 jsou ještě v roce 1998, většina práce na tomto standardu proběhla v letech 2000-2003. Cílem bylo vytvořit standard pro levnější a jednoduše rozšířitelný širokopásmový bezdrátový přístup k internetu – standard pro metropolitní bezdrátové sítě.

První verze standardu byla publikována v roce 2002 přímo pod číslem 802.16 a definovala přístupovou technologii s nutností přímé viditelnosti (LOS – Line of Sight) a pro frekvenční pásma 10-66 GHz. V dubnu 2003 byla publikovaná další verze standardu pod označením 802.16a. Ta definuje frekvence v rozsahu 2-11 GHz, tedy jak licencované, tak bezlicenční frekvence. Dosah dle této specifikace je 40-70 km a zatímco u původního standardu 802.16 byla přenosová rychlost až 134 Mb/s, v případě 802.16a klesá zhruba na polovinu, tedy 70 Mb/s. Přesunem do nižšího frekvenčního pásma a využitím OFDM pracuje 802.16a v režimu NLOS, tedy nevyžaduje přímou viditelnost mezi základnovou stanicí a klientským adaptérem. Novinkou je také podpora samoorganizující se topologie, tedy „mesh“ architektury. V současnosti se kromě jiného uvažuje o začlenění technologie WiMAX do standardu mobilní sítě 4.Generace a jako přenosového prostředku pro technologii HSPA.

Důležitou vlastností všech standardů 802.16 je skutečnost, že definuje vrstvu MAC podporující více specifikací fyzických vrstev (PHY). Díky tomu mohou výrobci zařízení diferenciovat své výrobky a vybavovat je přidanými funkcemi a přidanou hodnotou, aniž by se tyto výrobky stávaly neinteroperabilními s výrobky jiných výrobců. Totéž samozřejmě přispívá k možnosti přizpůsobit techniku pro práci v konkrétním frekvenčním spektru. Výrobcům to umožní odlišit se a vyhnout se komodizaci produktů, jaká postihla WiFi zařízení, kde je velmi obtížné odlišit se při zachování kompatibility s jinými produkty WiFi sítí.

Další rozvoj standardu probíhá ve dvou větvích:

• 802.16 c/d publikovaný v lednu 2003 se zaměřuje na interoperabilitu tím, že zavádí systémové profily zařízení, v nichž jsou specifikovány funkce a vlastnosti pro základní testy interoperability. WiMAX fórum presentovalo první testy v červenci 2003 a v průběhu léta – podzimu 2004 se objevily první hotové materiály. Zatímco „c“ se vztahuje k testovacím protokolům a postupům, „d“ postihuje vlastnosti nezachycné v „c“ definici a definuje profily zařízení.

• 802.16e přináší do WiMAXu mobilitu a pracuje na něm především společnost Nokia. Zatím není specifikován a specifikace se očekává v roce 2006.

Předpokládané pracovní frekvence pro WiMax

Frekvence [GHz]	Licencování
3,5	Licencované, mezinárodní pásmo
10,5	Licencované, mezinárodní pásmo
2,5 – 2,7	Licencované, USA, S. Amerika
2,4	Nelicencované, mezinárodní
5,725 – 5,825	Nelicencované, mezinárodní

Nižší frekvence mají lepší propagační vlastnosti, samo o sobě to ale nestačí. Proto 802.16a přidává podporu OFDM, ortogonálního frekvenčního dělení multiplexu. OFDM je méně náchylné k vícecestným interferencím, protože každý přenášený symbol trvá na dílčí nosné déle, což eliminuje vliv zpoždění delší cestou.

Při OFDM modulaci celá šířka pásma se rozdělí na více úzkých pásem případně orgogonálních podkanálů. Původně širokopásmový signál je následně rozdělen a přenášen po těchto úzkých pásmech paralelně pomocí inverzní diskrétní Fourierovy transformace (IDFT).

802.16a specifikuje tři možnosti pro OFDM s tím, že ponechává do budoucna otevřená vrátka pro přidání dalších variant OFDM.

1. OFDM s 256 podkanálů – to je také jediná varianta zakomponovaná do ETSI standardu HiperMAN. Proto je HiperMAN podmnožinou WiMAXu.
2. OFDMA s 2048 podkanály (OFDMA je Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
3. OFDM s jedním kanálem pro výrobce, kteří mají jiné řešení pro potlačení vícecestných interferencí.

V současné době probíhají první implementace a nasazení WiMax sítí od výrobců jako je Alvarion. V ČR vzniká první testovací WiMax síť v Českém Krumlově.

Certifikace WiMAX

K zajištění vzájemné kompatibility a interoperability zařízení WiMAX vyráběné různými výrobci vznikla v roce 2001 nezisková organizace WiMAX Forum. Jejím cílem sdružit všechny výrobce wimaxových zařízení a prosadit WiMAX forum Certified Program. Celý certifikační proces je rozdělen do několika vln, z nichž každá řeší určitou část vlastností wimaxových produktů. Každá vlna bude obsahovat nové certifikační profily nebo nové funkcionality, případně podporu nových frekvencí či přístupových technik (pevných, nomadických, přenosných a mobilních). Pochopení, jak se certifikační proces vyvíjí, je klíčové pro vytvoření správných očekávání od certifikovaných produktů. Počáteční certifikační vlna, která byla plánována původně na konec roku 2005 a proběhla v prvním čtvrtletí 2006. První vlna testuje pouze některé vlastnosti wimaxových produktů Certifikace produktů bývá často vnímána černobíle – produkt je buď certifikován, nebo ne, ale realita je o mnoho složitěji. Produkt bude certifikován jen pro některou funkcionalitu. Jako příklad může sloužit první vlna certifikace, která nezahrnuje vlastnosti QoS. Výsledkem je, že dva certifikované produkty mohou spolupracovat v základní konfiguraci (v první vlně se testuje Air protocol interoperability), ale nejsou kompatibilní v oblasti QoS. To bude limitující faktor pro poskytovatele služeb, pro něž je nabídka služeb vyžadujících QoS (např. VoIP) hlavním důvodem k pořízení technologie WiMAX. První část je závislá na rádiových parametrech, a vychází tedy z Air protocol interoperability, ale definice přenosových parametrů (kapacit, priorit a dalších) se realizuje pomocí systému QoS. Z toho důvodu lze očekávat, že v této fázi vývoje produktů a certifikace spolu budou moci reálně spolupracovat (přenášet užitečná data) pouze základnová stanice a klientské jednotky od stejného výrobce.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu WiMAX na Wikimedia Commons

• Wimax.cz
• Wimaxforum.org
• ČRa spustí v Praze pětimegabitový symetrický WiMAX