Technologie WiMax: princip činnosti, zařízení, aplikace

Existuje mnoho různých technologií, které umožňují komunikaci mezi různými aktéry. Některé jsou mobilnější, jiné mají sílu. A existují průměry z hlediska parametrů, jako je technologie WiMax. Jedná se o poměrně nový vývoj a poněkud špatně známý. Co to je? Kde se používá? Jaké vlastnosti má? Jakými zásadami funguje? Jaké jsou jeho možnosti využití?

Obecné informace

Zpočátku se seznámíme s celým názvem - Celosvětová interoperabilita pro mikrovlnný přístup. To je přesně to, co znamená WiMax. Jedná se o poměrně mladou technologii, jejíž první úroveň byla vydána v roce 2004. V každodenním světě začala pronikat až nyní. Je třeba poznamenat, že původně technologie WiMax byla umístěna jako zástupce čtvrté generace kvůli její novosti a rychlosti přenosu. Ale v roce 2008 bylo rozhodně rozhodnuto ji převést na 3G. To ovšem nebrání tomu, aby různé znaky byly umístěny jako bezdrátové internet 4G.

Co to je? Technologie WiMax je popsána v specifikaci 802.16d, která se objevila v roce 2004, kdy bylo stanoveno, že účastnické zařízení nepohybují na významných vzdálenostech, ale současně je v provozu pětatřicet kilometrů od základny. V roce 2005 byla vydána specifikace 802.16e, lépe známá jako Mobile WiMax. Tato technologie může pracovat ve frekvenčním pásmu 2 až 6 GHz. Nejvýhodnější je použití 2,3-2,7. Je však problematické získat povolení. Proto se zařízení často používá 3,4-3,6 GHz, což je považováno za zlatý střed. Koneckonců, pokud se přiblížíte příliš blízko k 6 GHz, vznikne řada problémů souvisejících s pronikáním vln a obcházením stávajících překážek. V takových případech je nutné zajistit, aby účastnické zařízení bylo umístěno v pohledu pracovní základny.

Tato technologie se používá k vyřešení problému známého jako "poslední míle". Používá se také k poskytování kancelářských a regionálních sítí s internetem. Mimochodem, tady poslední míle je vyřešena velmi účinně. Ale o všechno v pořádku.

Jak je uspořádáno?

Takže jsme zjistili, co je technologie WiMax obecně. Princip činnosti je následující: Existuje předplatitelské zařízení konfigurované pro síť operátora, která má základní stanici v rozsahu dostupnosti. Odesílá žádost o přidělení rádiových zdrojů. V případě úspěšné odpovědi proběhne ověřování. Žádost je předána serveru AAA, který rozhodne, zda ji povolí nebo popře. Pokud bylo ověření úspěšné, modemu je přiřazena adresa, režim provozu a další parametry. Zde obecně a vše - zařízení je připraveno provádět manipulaci s uživatelem. Tak vypadá nejjednodušší schéma.

Kromě toho můžete také zapnout zařízení WiMax, jehož úkolem je vytvářet spojení mezi základnovými stanicemi, poskytovateli služeb a internetem. Mimochodem, pro vytvoření spojení lze použít širokou oblast od 1,5 do 11 GHz. Za ideálních podmínek může být poskytnuta přenosová rychlost 70 Mbit / s. Přestože pokud mluvíme o základních stanicích, je situace poněkud odlišná. Takže pro připojení a výměnu dat používají frekvence v rozmezí 10-66 GHz. Rychlost výměny dat mezi nimi může dosáhnout hodnoty 120 Mbit / s. Současně je nutné zajistit, aby byla alespoň jedna základna připojena k síti poskytovatele prostřednictvím klasického kabelového připojení. Obecně platí, že čím více je, tím vyšší je rychlost přenosu dat.

Obecně platí také, že spolehlivost sítě roste. Obecně platí, že síť WiMax je velmi podobná tradičnímu GSM. Základnové stanice pracují na značných vzdálenostech, což může být desítky kilometrů. Pro jejich instalaci není třeba budovat věže, můžete si je udělat s nastavením na střechách domů. Je však nutné dodržovat podmínky zorného pole. V opačném případě nebude zařízení WiMax pracovat s požadovanou účinností (pokud vůbec funguje).

Technické problémy

Jak je spolehlivost zajištěna? Chcete-li to provést, použijte:

1. TDD. Tato součást technologie vám umožňuje používat stejnou šířku pásma pro přenos a příjem dat, což vám umožní optimalizovat síť.
2. CP. Umožňuje zabránit rušení odraženého a přímého signálu.
3. CCCTC. Používá se k kódování znaků.
4. AMC. Zabývá se konverzí digitálních signálů na analogové signály. Specifičnost práce závisí na hladině hluku a síle datového přenosu. Čím lepší jsou signály, tím vyšší je zvolena modulace a získáváme vyšší datovou rychlost.
5. HARQ. Tento mechanismus se používá k sledování chyb a v případě problémů pošle žádost o opakované vysílání.
6. MIMO. Umožňuje vyměňovat data s více anténami v době přijetí / vysílání.
7. AAS. Tento anténní systém, který se liší v závislosti na pohybu účastnických zařízení.

Samozřejmě, to nejsou všechny technické problémy, které má bezdrátový internet k této technologii. Ale všechno výše je více než dostatečné pro seznámení.

Možnost použití

WiMax je zvláště důležitý v případě řešení problému poslední míle. Nedávno se objevilo celkem mnoho technologií, které nabízejí své odpovědi na tuto výzvu. A před tím, než je operátor vybrán takovou konfiguraci, která optimálně řeší úkol předávání dat účastníkům. Univerzální řešení ještě nebylo vynalezeno. Proto každá technologie má svůj vlastní rozsah, nevýhody a výhody. Konečná volba je ovlivněna mnoha faktory, mezi které patří:

1. Velikost požadované investice a doba návratnosti.
2. Čas potřebný k zahájení sítě a zahájení poskytování služeb.
3. Existující síťová infrastruktura, stejně jako zdroje, které jsou potřebné k její podpoře v efektivním stavu.
4. Zvolená strategie operátora, jeho cílové publikum, služby nabízené a plánované v blízké budoucnosti.
5. Další faktory.

V jakých případech se používá technologie WiMax? Popis odpovědi na tuto otázku je následující:

1. Pokud je potřeba poskytnout bezdrátový širokopásmový přístup jako alternativu DSL a pronajatých linek.
2. Vytvořit přístupové body, které nejsou georeferencovány.
3. Je třeba zajistit vysokorychlostní služby telekomunikačních služeb a přenosu dat.
4. Připojte se k sobě a dalším segmentům světové sítě přístupových bodů Wi-Fi.

Takže, WiMax je používán v roli kanálů kufru. Díky němu můžete vytvořit vysokorychlostní sítě v celém městě.

Proč je technologie atraktivní pro telekomunikační společnosti?

Existuje několik důvodů:

1. WiMax je efektivnější z ekonomického hlediska při poskytování služeb a přístupu k síti pro zákazníky (ve srovnání s drátovými technologiemi). Umožňuje zákazníkům pracovat i na těžko dostupných místech. A to má pozitivní vliv na počet účastnických základen a rozsah poskytovaných služeb.
2. Je také třeba si uvědomit, že je snadné používat (spíše než pracovat s tradičními kabelovými kanály). WiMax lze snadno nasadit a v případě potřeby lze snadno měnit. To je jeho vlastnost je velmi užitečné, když je třeba zajistit krátkou dobu provozování velké sítě. Pro lepší pochopení této vlastnosti uvádíme malý příklad. V prosinci 2004 došlo v Indonésii k silnému tsunami. A aby pomohla přeživším, byla WiMax nasazena. Koneckonců v té době byla komunikační infrastruktura celého regionu mimo provoz. A bylo nutné rychle obnovit spojení.

To vše umožňuje snížit cenu za kvalitní služby jak pro podnikatele, tak pro jednotlivce. Samostatně je nutné říci o uživatelském zařízení. Pokud je používán uvnitř, je nainstalováno zařízení, které odpovídá velikosti konvenčního modemu DSL. Může být také použit mimo budovu, v takovém případě se mírně rozrůstá a již připomíná přenosný počítač. Vnitřní umístění je výhodnější volbou, která nevyžaduje odborné dovednosti. Ale, bohužel, má více významných požadavků na maximální vzdálenost, na které může být umístěna základnová stanice a účastnická stanice.

Architektonické prvky

Ve WiMaxu jsou na této úrovni definovány různé aspekty, jako je autentizace, alokace síťových adres, interakce s jinými sítěmi a mnoho dalších otázek. Je třeba poznamenat, že architektura v tomto případě není vázána na konkrétní konfiguraci, kvůli níž má vysokou míru flexibility a měřítka. Při práci v tomto případě se používá plánovací algoritmus.

Jak to vypadá v praxi? Řekněme, že máme velký počet stanic uživatelů, které v reálném čase chtějí přenést data přes přístupový bod. V tomto případě se zařízení jednoduše připojí k němu, protože již má určitý slot, který nemohou být ovlivněni jinými účastníky. Díky tomu je dosaženo stability přenosu dat, což pozitivně ovlivňuje celkovou činnost sítě a její spolehlivost.

Srovnání WiMaxu a Wi-Fi

Bez ohledu na to, jak to může znít divně, pro mnohé občany se tyto technologie neliší. To samozřejmě je naprosto špatné. Snad se často porovnávají kvůli souhře jména. Možná, protože technologie WiMax i Wi-Fi začínají "802." Jeho podíl na této mylné koncepci také využívá bezdrátového připojení pro připojení k kanálu výměny dat. Ale navzdory takové povrchní podobnosti se stále liší.

Takže WiMax je systém s dlouhým dosahem, který slouží k poskytování komunikace na kilometry prostoru. V tomto případě lze použít jak mobilní, tak pevný přístup. Jaký je jejich rozdíl? Při použití mobilního přístupu není přenos dat spojen s umístěním konkrétního účastníka. Oprava poskytuje situaci, kdy se používá bezdrátová síť, ale uživatel musí být v určitém bodě.

Wi-Fi je kratší systém. Zpravidla se jedná o stovky nebo desítky metrů, přičemž pro přístupové účely jsou používány nelicenční frekvenční pásma. Tato technologie se zpravidla používá k vytvoření místní sítě, která nemusí být připojena k Internetu.

WiMax lze ve skutečnosti porovnávat s mobilní komunikací, zatímco Wi-Fi - se stacionárním bezdrátovým telefonem. Existuje také rozdíl v nákladech na používání. Stejné Wi-Fi je levnější, což umožňuje použití v (relativně) malých organizacích, jako jsou hotely, kavárny, stanice a letiště. Nechte dokonce pokrýt více či méně významná území a je nutné zajistit práci několika bodů.

Srovnání WiMaxu a internetu

Pro zemi s velkým územím je skutečné poskytnout komunikaci z jakéhokoli místa. WiMax pro tento účel je jistě dobrá, pokud je například asi deset kilometrů. A pokud je účastník ve vzdálenosti 50 nebo dokonce 80 km? Tato řada WiMax nemůže poskytnout bez porušení hygienických pravidel sítě (nezapomeňte, že její rozsah závisí na síle, která při překročení určitých hranic negativně ovlivňuje lidi).

V takových případech je na internetu záchrana. Jedná se o technologii, která využívá stejné frekvence pro přenos dat jako televizní kanály. Díky tomu si můžete vychutnat poměrně dobré internetové připojení (až 3 Mb / s) bez významných nákladů, a to značné vzdálenosti. Takže komunikace může být dosažena i v případech, kdy se éterická věž nachází ve vzdálenosti 80 kilometrů. Tento rozsah je možný pouze díky poměrně nízké rychlosti, která je stále dostačující pro interakci se světem. Tato rádiová technologie umožní využívat internet všude tam, kde je možné přijímat rádiová vlna: letní sídlo, auto, venkovský piknik a dokonce čisté pole. Pro připojení stačí mít standardní televizní anténu UHF a příslušná nastavení počítače.

Je pravda, že zde existuje určitá nevýhoda. Takže pro přenos a příjem dat jsou použity dva různé kanály, které ovlivňují produktivitu. Ale na druhé straně je tato technologie poměrně levná. Spolu s významným rozsahem to umožňuje považovat to za poměrně pohodlný a nenáročný způsob výměny dat. Ale bohužel, za to musíte zaplatit. Ve srovnání se stejnou přenosovou rychlostí WiMax je desítkykrát nižší. Ačkoli je výhoda jednoduché návštěvy internetu (a ne stahování obrovských her nebo dlouhých filmů), není rozdíl výrazný.

Srovnání WiMax a LTE

Ale tohle je nejzajímavější. Jen proto, že se tyto technologie považují za přímé konkurenty. Proto srovnávací analýza sítě LTE a WiMax umožní lépe odhalit její vlastnosti. LTE se poprvé zmiňuje ve standardu Rel-8. V době, kdy se objevila, používala téměř totéž jako ve WiMaxu. A pokud je porovnáte s technickou stránkou, můžete vidět, že rozdíly jsou minimální.

Takže oba používají protokol IP, který umožňuje minimalizovat kapitálové náklady a poskytovat flexibilní poskytování služeb. Umožňuje také jednoduchou integraci různých objektů a zjednodušuje správu sítě. Mají také podobnou síťovou strukturu, kde se používají základní prvky podobné funkčnosti, jako je klientské zařízení, základna, brány, centrální uzel, dopravní síť (protokol IP / MPLS) a systém správy.

Také tyto technologie nemají zásadní rozdíly ve svých hlavních charakteristikách. V laboratorních podmínkách byly dosaženy téměř identické ukazatele. Ale skutečná situace je trochu odlišná. Je pravidlem, že nejnižší rychlost práce. Ačkoli existují určité problémy LTE se svobodnými frekvencemi. V případě WiMaxu je situace poněkud lepší. Ale konečná volba je provedena poskytovatelem, zatímco pro uživatele rozdíl mezi WiMax a LTE jako jejich práce je neviditelný.

Použijte

Jak můžete vidět, WiMax je velmi progresivní technologie, která umožňuje její úspěšné využití. Je pravděpodobné, že v průběhu času bude využívána bezdrátová komunikace v malých městech nebo v aglomeracích velkých osad, například v Moskvě nebo Petrohradě. Levnost této technologie a zároveň její vysoká účinnost umožní lidem získat přístup k vysoce kvalitním komunikačním službám a udržet krok s urbanizačním procesem. Stačí pracovat s obvyklými daty, které odesíláme: fotografie, videa, texty. Rychlost práce je dost.

Možná v budoucnu technologie WiMax ustoupí jinému. Například zástupci 5G. Ale ne fakt a nikde všude. Stejné 5G má smysl použít jen tehdy, pokud se počet účastníků v okruhu jednoho kilometru blíží počtu 1 milionu aktivních zařízení. A ve venkovských oblastech a malých městech je pravděpodobné, že po desetiletí nebude nic lepšího než WiMax. I když by to mělo být uznáno, je velmi těžké předpovědět budoucnost a je pravděpodobné, že tato slova ztratily svou relevanci za několik let.

Závěr

Takže byla zvažována technologie WiMax, její provozní princip, konstrukční schéma a dokonce i nejvíce často uváděný sousední vývoj. Možná bude v budoucnu dokončena a její vlastnosti se výrazně zlepší, což jí dává nové šance na získání publika. Do té doby může být považováno za optimální řešení, jehož vyhlídky jsou soustředěny v malých městech a aglomeracích, které rostou kolem našich gigantů. Bude fungovat jako základ pro něco pokročilejšího, protože technologie nejstarších generací se používají k vytvoření všech nejlepších způsobů přenosu dat. Ale přesto, že uspokojuje naše potřeby, použijeme to, co již existuje, a zároveň pracujeme na něčem dokonalém.