О технологии WiMAX

За последние годы развитие сетевых технологий привело к значительному расширению списка и возможных способов объединения компьютерных ресурсов в сети, и видов подключений к глобальной сети Интернет. Практически любое персональное устройство, обладающее вычислительной мощью, достаточной для обработки текстовой и графической информации, от сервера до карманного компьютера, оснащено тем или иным сетевым интерфейсом, от модемного до WiMAX. Давайте рассмотрим самые распространённые виды сетевых подключений, доступные для пользователей на данный момент.

Dial-up

Коммутируемое подключение по телефонной линии. Технология активно используется по сей день из-за простоты подключения. Два модема могут установить подключение на произвольном расстоянии друг от друга, используя телефонную линию, в том числе международную связь. В простейшем случае соединение происходит один в один, и для передачи данных используется весь доступный голосовой диапазон частот. При наличии пула модемов возможно подключение большого числа пользователей к одной локальной сети (например, для предоставления последующего доступа к Интернету или в корпоративную сеть компании). Однако данная технология имеет массу недостатков, таких, как низкая скорость передачи данных, высокая вероятность потери части передаваемых пакетов из-за посторонних шумов, разрывы связи с повторным восстановлением соединения, а также и то, что телефонная линия во время модемного соединения занята. Сейчас эту технологию чаще всего используют, когда нет возможности подключиться иным способом.

Технологии xDSL

Широкополосная передача данных по технологии xDSL или с использованием кабельного модема. Эти две технологии прекрасно подходят для стационарных объектов (например, для подключения персональных компьютеров и домашних локальных сетей, когда можно использовать уже существующие линии с потенциально высокой пропускной способностью ‒ линии телефонии, выделенные линии (транзиты) по медному кабелю, линии кабельного телевидения и т.п.). Но если таких линий нет, то прокладывать новые может быть весьма накладно. К тому же, для подключения каждого нового абонента требуется установка и настройка оборудования на обоих концах линии.

Технология Ethernet

Самая распространенная технология локальных сетей. Она обеспечивает стабильный доступ со скоростью 10 Мбит/с, 100 Мбит/с (Fast Ethernet IEEE 802.3), 1 Гбит/с и даже 10 Гбит/с. Преимуществом Ethernet можно назвать гибкость в выборе сетевой структуры. На Ethernet строится большинство локальных сетей. Однако существуют ограничения по длине сегмента. Если не брать в расчёт коаксиальные кабели, то максимальная длина сегмента для «витой пары» составляет 120 м. Если нужны большие расстояния, придётся переходить на волоконно-оптический кабель (ВОЛС) или ставить дополнительное сетевое оборудование. И тот, и другой способ приводит к значительным затратам как на оборудование, так и на прокладку кабеля. А также ограничивает свободу перемещения клиентского оборудования. К тому же, объединить две локальных сети Ethernet, расположенных, например, в соседних зданиях, может оказаться не только дорого, но и технически сложно.

Беспроводная передача данных по технологии Wi-Fi

Данная технология предполагает наличие точки доступа/маршрутизатора Wi-Fi (стандарты 802.11a/b/g/n), которая обеспечивает стабильный доступ к сети из некоторой области радиусом до 45 метров в помещении и 90 метров на открытом пространстве (радиус действия зависит от многих условий и в вашем случае может меняться). Находясь в зоне действия сети Wi-Fi, пользователь может установить и удерживать беспроводное подключение. Но для того, чтобы обеспечить качественный доступ на большей территории, необходимо создавать покрытие большим числом точек доступа Wi-Fi, что моментально увеличивает затраты на оборудование, и приводит к проблеме удержания и передачи соединения с клиентом при его перемещении от одной точки к другой (roaming).

Таким образом, при всем богатстве выбора по-прежнему сложно одновременно соблюсти три основных требования к сетевым соединениям: высокая пропускная способность, надёжность, мобильность. Решить подобную задачу может следующее поколение беспроводных технологий WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), стандарт IEEE 802.16-*.

Беспроводная передача данных по технологии WiMAX

Для продвижения и развития технологии WiMAX был сформирован WiMAX Forum на базе рабочей группы IEEE 802.16, созданной в 1999 году. В форум вошли такие фирмы, как Intel Corporation, Fujitsu, Motorola, Samsung, Nokia, British Telecom, AT&T, Ericsson, Alcatel-Lucent, Alvarion, Aperto и др. К маю 2005 года форум объединял уже более 230 участников. В том же году Всемирный съезд по вопросам информационного сообщества (World Summit on Information Society, WSIS) сформулировал следующие задачи, которые были возложены на технологию WiMAX:

1. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий для небольших поселений, удалённых регионов, изолированных объектов, учитывая при этом, что в развивающихся странах 1,5 миллиона поселений с числом жителей более 100 человек не подключены к телефонным сетям и не имеют кабельного сообщения с крупными городами.
2. Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий более половины населения планеты в пределах своей досягаемости, учитывая при этом, что общее число пользователей Интернета в 2005 году составляло приблизительно 960 млн. человек, или около 14,5 процента всего населения Земли.

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

По сравнению с проводными (xDSL, T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.

Стандарт объединяет в себя технологии уровня оператора телекоммуникаций (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Интернет), а также технологии «последней мили» (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до терминала пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надёжность системы. Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться. Простота установки ‒ фактор уменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах, малонаселённых или удалённых районах.

Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.

Технология WiMAX изначально содержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её в локальные сети. Технология WiMAX подходит для фиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.

Сеть WiMAX состоит из двух основных частей:

1. Базовая станция WiMAX, может размещаться на высотном объекте: здании или вышке.
2. Абонентский комплект WiMAX: антенна с приёмопередатчиком и адаптером Ethernet.

Соединение между базовой станцией и клиентским приёмником производится в низкочастотном диапазоне 2 ‒ 66 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 36 Мбит/с и требует наличия прямой видимости между станцией и пользователем. Этот режим работы базовой станции WiMAX близок широко используемому стандарту 802.11 (Wi-Fi), что допускает совместимость уже выпущенных клиентских устройств и WiMAX.

Следует помнить, что технология WiMAX применяется как на «последней миле» ‒ конечном участке между провайдером и пользователем, так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным и т.п.

Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием режима СВЧ (сверхвысокие частоты 10-66 ГГц) радиосвязи прямой видимости (line-of-sight). Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является плюсом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне реализуется соответствующим размещением оборудования.

Как минимум, одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение (T3, ВОЛС или другое, гарантирующее стабильно высокую скорость передачи данных). Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надёжность передачи данных в сети WiMAX. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счёт сотовой топологии.

На базе сотового принципа разрабатываются также пути построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (например, горные массивы), когда серия последовательных станций передаёт данные по эстафетному принципу.

По структуре сети стандарта IEEE 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже имеются базовые станции, которые действуют в радиусе до 50 км, при этом их также не обязательно устанавливать на вышках - для них вполне подходят крыши домов, требуется лишь соблюдение условия прямой видимости между станциями. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку доступа стандарта IEEE 802.11 (Wi-Fi) или в локальную проводную сеть стандарта Ethernet.

Это позволяет сохранить существующую инфраструктуру районных или офисных локальных сетей при переходе с кабельного доступа на WiMAX. Это позволяет также максимально упростить развёртывание сетей, позволяя использовать знакомые технологии для подключения компьютеров.

Абонентское оборудование