WimMAX u srpskom etru

Poslednjih nekoliko godina se i u našem „dvorištu” dešavaju veliki pomaci u primeni savremenih telekomunikacionih rešenja...

O WiMAX-u kao tehnologiji bežičnog povezivanja poslednji put smo pisali još 2005. godine (SK 8/2005), kada smo ukratko naveli njegove osnovne odlike, a sada je vreme je da ovom standardu posvetimo malo više pažnje.

Pre svega da se podsetimo šta je to WiMAX. U pitanju je inicijativa za standardizaciju opreme za bežične telekomunikacije, čije puno ime glasi Worldwide Interoperability for Microwave Access. Smislila ga je organizacija po imenu WiMAX Forum, koja se bavi promocijom standarda i sertifikacijom uređaja. Sama tehnologija zasnovana je na standardu IEEE 802.16, sa aktuelnim verzijama 802.16-2004 (poznatom i kao 802.16d) i 802.16-2005 (802.16e). Verzija E dopunjuje WiMAX rešenjima za mobilnu komunikaciju, tako da se ove dve verzije standarda još nazivaju i fiksni WiMAX i mobilni WiMAX.

Razlike u odnosu na WiFi

Jedna od osnovnih grešaka koja se potkrada ljudima jeste da WiMAX poistovećuju sa WiFi-jem. Iako s tehničke strane ova dva standarda imaju mnogo toga zajedničkog (pošto oba koriste već postojeća rešenja za radio-komunikacije), umnogome se razlikuju, pre svega u nameni.

U svojoj osnovi, WiFi (802.11b) je zamišljen kao bežični način povezivanja malih lokalnih mreža (WLAN) na malom rastojanju. Vremenom je kroz verzije 802.11a/g/n standard evoluirao, nudeći veće brzine prenosa i veći domet, i postao je uobičajen izbor za obezbeđivanje pristupa internet servisima kroz tzv. WiFi hotspotove. Međutim, WiFi je i dalje nepodesan za izgradnju telekomunikacione infrastrukture na području čitavih gradova i u područjima u kojima ne postoje zemaljske veze velike propusne moći (bakar ili optika).

Neki od nedostataka WiFi-ja vezani za ovakvu namenu jesu: mali domet i brzina prenosa (uprkos poboljšanju standarda), nepodesnost samog protokola komunikacije za rad sa velikim brojem korisnika, korišćenje radio-frekvencija u opsezima za koje nije potrebna dozvola, što nameće posebna ograničenja snazi predajnika i prisiljava ovakve mreže da rade u generalno zauzetom delu spektra, nedovoljno dobar sistem za obezbeđivanje kvaliteta usluge (QoS), kao i izuzetno ograničene mogućnosti u oblasti mobilnih komunikacija i nizak stepen bezbednosti.

S druge strane imamo WiMAX. Po svojoj definiciji, WiMAX nudi uređaje koji obezbeđuju bežičnu komunikaciju po mogućnostima sličnu WiFi-ju, nudeći pri tom dostupnost, pouzdanost i kvalitet usluge po uzoru na mobilne mreže treće generacije. Za razliku od WiFi-ja, WiMAX nudi veći maksimalan domet (do 50 km) i veću maksimalnu brzinu prenosa (do 75 Mbit/s) kako pri povezivanju pri optičkoj vidljivosti tako i u njenom odsustvu, koje prate visok nivo pouzdanosti i dostupnosti, kao i bezbednosti. Za potrebe pružanja usluga kao što su VoIP i audio/video striming, WiMAX predviđa napredan sistem obezbeđivanja kvaliteta usluga nalik ATM-u. Pored toga, iako standardi koje promoviše WiMAX predviđaju korišćenje frekvencijskih opsega za koje nije potrebna dozvola (nelicencirani opsezi), akcenat se stavlja na korišćenje opsega za koje je potrebna dozvola (licencirani), što za posedicu ima veći stepen slobode pri korišćenju WiMAX-a u telekomunikacionoj infrastrukturi.

Razlike između WiFi-ja i WiMAX-a su, kao što vidimo, dovoljno velike da ova dva standarda ne predstavljaju konkurenciju jedan drugom. Naprotiv, s obzirom na to da je introperabilnost jedna od reči koje čine puno ime WiMAX-a, standard predviđa upotrebu WiFi tehnike za distribuciju servisa krajnjim korisnicima. Pored toga, WiMAX je usklađen za rad sa pojedinim standardima koji su mu u početku predstavljali direktnu konkurenciju kao što su evropski HiperMAN i korejski WiBro. Osnovni takmac WiMAX-a trenutno je LTE, mada se i u ovom slučaju može očekivati harmonizacija.

Kako WiMAX radi i šta sve može

Zajedničko za fiksnu i mobilnu varijantu WiMAX-a jeste postojanje ćelija. Ove ćelije, nalik onima u sistemima mobilne telefonije, dele teritoriju, a samim tim i korisnike između baznih stanica. Međutim, za razliku od postojećih sistema mobilne telefonije gde su bazne stanice namenjene komunikaciji sa klijentima, kod WiMAX-a bazne stanice mogu da komuniciraju i međusobno. Drugim rečima, ne mora svaka bazna stanica da bude povezana sa komunikacionom infrastrukturom putem neke druge tehnike povezivanja (bežične ili žične), već se za to mogu koristiti susedne stanice. Na ovaj način moguće je izbeći korišćenje bakarnih i optičkih kablova pri uspostavljanju telekomunikacione infrastrukture na nekom području. Ovim se takođe povećava pouzdanost i dostupnost usluge, pošto se u slučaju otkazivanja jedne stanice komunikacija može raspodeliti na susedne.

Što se same radio-komunikacje tiče, WiMAX za komunikaciju može da koristi veliki broj frekvencijskih opsega u rasponu od 2 do 11 GHz. U ovom rasponu nalaze se kako licencirani tako i nelicencirani opsezi. Pored toga što omogućava prilagođavanje pravnim regulativama raznih država koje ograničavaju upotrebu pojedinih delova spektra, ova brojnost opsega koje WiMAX može da koristi predstavlja izuzetnu pogodnost pri formiranju mrežne infrastrukture, pošto korišćenje različitih opsega može eliminisati interferenciju od sopstvene mreže čineći sistem mnogo efikasnijim. Širina radio-kanala koju WiMAX sistemi koriste kreće se od 1,25 MHz do 20 MHz, dok iskorišćenost spektra iznosi i do 5 bit/s/Hz.

Optička vidljivost, tačnije njen nedostatak, oduvek je predstavljala veliki problem za mikrotalasne bežične komunikacije, tim pre što predstavlja uobičajenu pojavu u urbanim sredinama. Kao i drugi bežični standardi, WiMAX takođe daje najbolje rezultate ukoliko postoji optička vidljivost između baznih stanica, odnosno korisnika i baznih stanica. Međutim, u slučaju odsustva optičke vidljivosti WiMAX ipak ostvaruje solidne rezultate. Pre svega, korišćenje licenciranih frekvencijskih opsega omogućava emitovanje većom snagom. Ukoliko se pri tom koriste niže frekvencije, dobija se to da signal prolazi kroz prepreke uz manja izobličenja. Takođe, u slučaju da do korisnika stiže reflektovan i na drugi način izobličen signal (ili više varijanti signala), zahvaljujući OFDM modulaciji (OFDMA u slučaju mobilnog WiMAX-a) WiMAX uređaji su u stanju da ih iskoriste kako bi rekonstruisali originalni signal uz minimalne gubitke performasi.

Performanse WiMAX sistema pri radu u odsustvu optičke vidljivost (NLOS – Non Line Of Sight) dodatno su poboljšane upotrebom adaptivnih antenskih sistema kao što je MIMO, diversity antena i tehnika obrade signala kao što je beamforming. Korišćenje ovakvih sistema biće uključeno u naredne verzije samog standarda.

Domet i brzina prenosa

Kao što smo već rekli, maksimalni domet WiMAX-a iznosi do 50 km, dok je najveća ostvariva brzina protoka 75 Mbit/s. Iako deluju impresivno, ove vrednosti su tačne samo u tehničkom smislu, pošto na realne performanse utiču mnogi faktori.

U realnoj primeni maksimalni domet jedne bazne stanice iznosio bi do osam kilometara pri upotrebi frekvencija pogodnih za rad bez optičke vidljivosti, dok se u uslovima optičke vidljivosti može računati i na domet od oko 15 km. Veći domet bi bio ostvariv, ali bi udaljenost od susednih stanica mogla da ugrozi pouzdanost sistema i kvalitet usluge, pogotovu kada su u pitanju mobilne usluge. U praksi ćemo zasad najverovatnije imati bazne stanice na svakih 2,5 km.

Kada je maksimalna brzina prenosa u pitanju, pomenutih 75 Mbit/s je ostvarivo sa kanalima širine 20 MHz i upotrebom 64QUAM kodiranja. U stvarnosti bi maksimalna brzina iznosila do 45 Mbit/s, i to samo u pojedinim primenama fiksnog WiMAX-a. Brzine prenosa koje se budu nudile krajnjim korisnicima zavise od mnogo faktora, kao što su rastojanje od bazne stanice, širina korišćenog kanala i modulacija koja se koristi, ali i od opštih uslova u etru. Zasad provajderi mobilnog WiMAX-a u svetu nude pakete od 2 i 4 Mbit/s, ostvarive čak i tokom kretanja brzinom od 70 km/h, dok se najavljuju i paketi od 10 do 15 Mbit/s.

Šta WiMAX omogućava

Zahvaljujući visokom kvalitetu usluge, WiMAX je u stanju da ponudi veliki broj različitih servisa svojim korisnicima. Međutim, na koji način se to manifestuje?

Usluge prenosa podataka je najjednostavnije opisati. Osnovna beneficija korišćenja WiMAX-a jeste obezbeđivanje širokopojasnog pristupa na mestima gde je zemaljska infrastruktura nedostupna ili nepogodna. WiMAX može da posluži za obezbeđivanje pristupa Internetu u čitavim zgradama i naseljima bilo korišćenjem WiMAX opreme za distribuciju na poslednjem kilometru, bilo njegovim korišćenjem za tzv. Backhaul, odnosno povezivanje manjeg distribucionog centra u vidu kablovskog sistema ili WiFi hotspota sa ostatkom infrastrukture.

Kada je u pitanju striming audio i video zapisa, primena postaje umnogome raznovrsnija. Pre svega, WiMAX omogućava jednostavniju i jefitniju distribuciju servisa kao što su IPTV i VoD (Video On Demand). Međutim, to jedva da je pola priče. Zahvaljujući bežičnoj infrastrukturi i dobrom QoS-u, WiMAX mreža može se koristiti za sisteme video nadzora u svrhe kontrole saobraćaja i obezbeđivanje javnih skupova, a takođe može zameniti i radio linkove koje elektronski mediji koriste za prenos slike i zvuka pri prenosima „uživo”, a koji su skupi i zahtevaju licence.

Što se tiče fiksne telefonije, odnosno glasovne komunikacije, WiMAX je razvijan sa posebnim osvrtom na pružanje VoIP usluge, tako da WiMAX mreža može poslužiti kao idealna i krajnje jeftina zamena za obične telefonske kablove. Na ovaj način, pored obezbeđivanja usluga fiksne telefonije u regionima koji nikako da se nađu na nekom zvaničnom planu razvoja, WiMAX može postati i primarno rešenje za telekomunikacionu infrastrukturu pri projektovanju novih naselja.

Dodavanjem mobilnih mogućnosti, WiMAX je postao jedan od zvaničnih standarda za mobilnu telefoniju treće generacije, sa pretenzijama da postane i standard za 4G, gde se takmiči sa LTE (Long-Term Evolution), sa kojim ima mnogo zajedničkog. Demonstracije mogućnosti WiMAX-a u ovoj primeni redovno obuhvataju korišćenje opisanih servisa u vozilima pri brzinama do 80 km/h.

• • •

Kao što se može videti, WiMAX definiše standarde za sisteme izuzetno široke primene. Dalji razvoj standarda pre svega se odnosi na povećanje maksimalnih brzina kako u fiksnoj tako i u mobilnoj primeni. Beneficije korišćenja ovakvog sistema su mnoge, a pre svega treba napomenuti manje troškove instalacije, što za posledicu ima i potencijalno smanjenje cena telekomunikacionih usluga.

U svakom slučaju, kao koncept WiMAX se odavno pokazao dovoljno interesantnim da bi našao svoje mesto u dizajnu novih Centrino procesora, dok su zvaničnici Intela već izjavili da je WiMAX „najvažnija stvar nakon samog Interneta”.

Bojan ŽIVKOVIĆ