Mobile WIMAX
Стандарт WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) – это технология высокоскоростной беспроводной передачи данных, которая в настоящее время нашла широкое распространение в качестве способа предоставления широкополосного абонентского доступа. Разработкой этого стандарта занимается WIMAX Forum, а релизы публикуются со следующей нумерацией: "802.16x", где "x" – это буквенное обозначение версии. Они отличаются друг от друга, в первую очередь, способами модуляции и кодирования сигнала на радио-интерфейсе. Кроме того, стандарты с индексами "e" и "m" относятся к мобильным технологиям. Главное их отличие от предыдущих релизов заключатся в возможности хэндовера между двумя сотами.
Споры о том, относятся ли 802.16e и 802.16m к стандартам сотовой связи ведутся уже давно. С одной стороны они разработаны на основе немобильных стандартов. Но с другой стороны эти стандарты имеют много внешних признаков сотовых систем связи. Главным из таких признаков является ячеистая структура радиопокрытия с возможностью переиспользования частот в другой географической зоне. Кроме того, Mobile WIMAX предоставляет возможность хэндовераа между сотами, т.е. соединение установленное в области покрытия одной базовой станции может быть без разрыва передано в соседнюю соту. Также стандарты 802.16e и 802.16m позволяют пользоваться услугами сети во время движения, что является также схожим признаком с сотовыми системами связи. В заключении необходимо отметить большой радиус покрытия одной базовой станции (до 50 км), что в отличии от сетей стандарта WI-FI также позволяет отнести Mobile WIMAX к сетям сотовой мобильной связи.
Если стандарты 802.16e и 802.16m относятся к сотовым системам связи, то возникает следующий вопрос: к какому поколению они относятся? Их классификацию можно сделать на основе двух отличительных признаков: Во-первых, эти стандарты поддерживают скорости передачи данных в несколько сотен мегабит в секунду, что дает право поставить их в один ряд со стандартом LTE, т.е. отнести их к стандартам 4G,. Во-вторых, Mobile WIMAX не предоставляют услугу голосовой передачи данных по коммутируемым соединениям. Этот сервис реализован в оконечных абонентских устройствах на программном уровне, а передача и коммутация осуществляется на основе IP-технологии, т.е. в Mobile WIMAX реализована поддержка технологии Voice over IP (VoIP). Этот факт также является отличительной чертой стандартов четвертого поколения.
Стандарты Mobile WIMAX
Рассмотрим основные отличия стандартов 802.16e и 802.16m. Первый релиз 802.16e появился еще в 2005 году. Он предусматривает скорость передачи данных до 37 Мбит/сек в downlink (от базовой станции) и 17 Мбит/сек в uplink. Уже тогда была предусмотрена возможность хэндоверов между соседними базовыми станциями, а также роуминга, в том числе и международного в сетях других операторов. Максимально на одной несущей (10 МГц) может быть до 30 VoIP соединений.
В релизе 802.16e 2009 года были введены ряд новшеств: полоса одного канала расширена до 20 МГц. Кроме того, теперь возможно использование до 2-х частотных каналов для одного соединения. Это позволило увеличить максимальную скорость передачи данных в downlink до 141 Мбит/сек, а uplink – до 138 Мбит/сек. Теперь может быть до 43 одновременно установленных голосовых соединений на одной несущей.
Стандарт 802.16m появился в начале 2010 года. Он предусматривает ряд изменений, которые позволяют более эффективно использовать частотный диапазон: несколько механизмов управления мощностью и смягчения интерференции на краю соты, 4x4 MIMO, улучшенная система автоматического перезапроса ошибочных сообщений HARQ и некоторые другие. Все эти нововведения дают возможность передачи данных в downlink до 365 Мбит/сек, а uplink – до 376 Мбит/сек. На одной полосе 20 МГц теперь могут одновременно поддерживаться до 80 VoIP соединений. Стандарт 802.16m также включает улучшенный сервис определения местоположения по базовым станциям, расширенные возможности рассылки широковещательных сообщений, более строгие меры безопасности. Теперь услуги Mobile WIMAX можно получить на скоростях до 350 км/час, а в некоторых случая (в зависимости от частотного диапазона) до 500 км/час.
Структура сети Mobile WIMAX
Структура сети связи стандарта WIMAX
Сеть Mobile WIMAX состоит из 2-х основных подсистем: ASN (Access Service Network) – сеть доступа и CSN (Connectivity Service Network) – сеть обеспечения услуг.
Сеть CSN
Согласно спецификациям WIMAX Forum определяется как набор функций, предоставляющих абонентам сети функции
К основным функциям CSN относятся:
В сеть СSN могут входить такие элементы как роутеры, AAA сервер, базы данных абонентов, устройства преобразования сигнализации.
AAA (Authentication, Authorization, Accounting) сервер – устройство обеспечения авторизации, аутентификации и аудита пользователей сети. Служит для контроля доступа абонентов в сеть, назначения ключей шифрования, регистрации параметров соединений. Кроме того, хранит профили качества обслуживания абонентов
PF (Policy Function) – база данных содержащая сценарии выполнения приложений для различных услуг, предоставляемых сетью WIMAX.
HA (Home Agent) – элемент сети отвечающий за возможность роуминга. Отвечает за обмен данными между сетями разных операторов.
Сеть ASN:
Сеть ASN – это набор сетевых элементов, предназначенных для организации доступа абонентов WIMAX в сеть.
ASN выполняет следующие основные функции:
В состав сети ASN входят 2 основных элемента:
BS (Base Station) – базовая станция. Основной задачей является установление, поддержание и разъединение радиосоединений. Кроме того, выполняет обработку сигнализации, распределения ресурсов среди абонентов. В отличии от сетей LTE, UMTS и GSM базовая станция сети WIMAX берет на себя большую часть функций сети абонентского доступа.
ASN Gateway – предназначен для объединения трафика и сообщений сигнализации от базовых станций и дальнейшей их передачи в сеть CSN. В одной ASN может быть несколько ASN Gateway. Причем к разным ASN Gateway могут быть подключены одни и те же BS для распределения нагрузки. ASN Gateway – это, по-сути, агрегатор нагрузки сети доступа.
Также неотъемлемым элементом сети Mobile WIMAX является абонентское оборудование. В качестве такового могут выступать мобильный телефон, КПК, ноутбук/стационарный компьютер с встроенным или внешним адаптером и мн. др.
Таким образом, сеть Mobile WIMAX является полноценным представителем сетей сотовой связи, предоставляющая большие возможности, высокое качество и безопасность соединений. Это дает возможность предсказывать дальнейшее развитие этого стандарта и широкое распространение на практике.
