Je WiMAX přelomovou technologií?

Na téma technologie WiMAX jsme na Živě.cz publikovali už několik článků. Dnes vám nabízíme nejen shrnutí dosud zveřejněných příspěvků, ale i přehled posledních novinek. Navíc přinášíme trochu hlubší pohled na tyto bezdrátové sítě a podrobnosti o standardu IEEE 802.16.

WiMAX se představuje

Související odkazy

Slovník
broadband
ethernet
IEEE
paket
QoS
router
Wi-Fi

WiMAX je označení pro širokopásmové bezdrátové připojení (BWA – Broadband wireless Access), které je založeno na standardech 802.16. Jedná se tedy o normu pro bezdrátové metropolitní sítě (WMAN – Wireless metropolitan network).Označení WiMAX konkrétně znamená, že síť je primárně určena k připojení koncových uzlů (zákazníků – domácností a firem) do internetu bezdrátově a navíc relativně vysokou rychlostí. (Rychlost těchto sítí údajně činí až 70 Mb/s, s dosahem až do vzdálenosti 50 kilometrů.)

Standard 802.16 definuje použití frekvencí mezi 10 až 66 GHz (které však vyžadují přímou viditelnost a potřebu licence). Pro daleko zajímavější frekvence v rozsahu 2 - 11 GHz už přímá viditelnost není vyžadována, a navíc tento rozsah obsahuje jak licencovaná, tak i nelicencovaná pásma. Standard obsahuje definici dvou vrstev - fyzické vrstvy (PHY) a MAC vrstvy.

Fyzická vrstva

Norma obsahuje hned několik různých řešení fyzické vrstvy, která se liší v použité frekvenci a přenosových technikách (časový/frekvenční duplex, použité modulace). Fyzická vrstva byla navržena tak, aby byly zaručeny pokud možno optimální podmínky pro velkou množinu požadavků (cena, kapacita, rozmístění základních stanic atd.).

Pro komunikaci se používá přenosový mechanismus rámců, který umožňuje měnit za provozu parametry přenosu (modulace, kódování...) na úrovni jednotlivých rámců pro každou účastnickou stanici. Dále obsahuje prostředky pro řízení frekvence a vysílacího výkonu.

MAC vrstva

Každá síť využívající sdílené médium potřebuje ke svému provozu mechanismy pro jeho efektivní sdílení. V případě technologie WiMAX o takový úkol pečuje tzv. MAC vrstva. Její funkcí je poskytování jednotného přístupu k různým řešením fyzické vrstvy a současně se na této vrstvě zajišťuje QoS.

Dále je zde zahrnuta i bezpečnostní subvrstva, která obsahuje jak protokol pro kryptování datových paketů, tak i protokol pro bezpečnou distribuci klíčů mezi základovou a účastnickou stanicí. Pro kryptování obsahu MAC PDU se používá algoritmus DES, respektive 3-DES.

Wi-Fi versus WiMAX

Nyní se pokusíme porovnat sítě WiMAX a Wi-Fi. Podobně jako u Wi-Fi se jedná o bezdrátovou technologii, což už z principu přináší několik výhod, ale také jisté zápory. Hlavní výhodou je, že nepotřebujeme jakoukoli kabeláž. Mezi nevýhody patří zejména nespolehlivost takových sítí v důsledku jejich minimální odolnosti vůči rušení.

  Wi-Fi WiMAX
Rok uvedení 1997 2001
Přenosová rychlost až 54 Mb/s až 70 Mb/s
Dosah 10 kilometrů (nutnost přímé viditelnosti) 50 kilometrů (bez nutnosti přímé viditelnosti)
Definování kvality služeb není (až na vyšších vrstvách) součástí fyzické vrstvy

V tabulce jsou vypsány nejvýraznější rozdíly mezi WiMAX a Wi-Fi; k roku uvedení je třeba podotknout, že na vývoji technologií pro Wi-Fi se pracuje od začátku 90. let (1990), zatímco pracovní skupina 802.16 byla založena až v roce 1999. Díky tomu je návrh WiMAXu modernější a obsahuje prvky, které v WLAN (Wi-Fi) zahrnuty nejsou.

Jedním z hlavních rozdílů je zajištění kvality služeb, jež Wi-Fi nijak neřeší, zatímco WiMAX její podporu obsahuje. Další výrazný rozdíl spočívá v zabezpečení. WiMAX je od základu navrhován s ohledem na maximální bezpečnost přenosu, u Wi-Fi je bezpečnost problematická a bezpečná řešení se objevují až v poslední době (WPA, 802.11i).

Mobilita výhodou

Mobilitu v sítích WiMAX má zajistit standard 802.16e. Jedná se o doplnění základní normy tak, aby v případě potřeby splňovala požadavky na základní mobilitu účastnických stanic. Podpora by se měla týkat pohybujících se zařízení až do rychlosti 150 km/h. Norma přímo vychází z 802.16, přičemž je zapotřebí implementovat mechanismus pro předávání stanice mezi buňkami (na základě kvality signálu).

Kapacita sítě je z důvodu zvýšené režie pochopitelně nižší než u 802.16, nicméně má k dispozici vylepšené prostředky pro řízení výkonu a napájení zařízení – jako zařízení se předpokládá například přenosný počítač. Tento standard by měl poskytovat podobnou funkčnost jako mobilní 3G sítě (UMTS) nebo sítě podle nového standardu 802.20.

Novinky od WiMAX fóra

Nejprve začneme u organizace WiMAX Forum, která vlastně sítím 802.16 dala jméno. Tato organizace nedávno oznámila, že v červenci 2005 začne v laboratořích Cetecom ve Španělsku testovat WiMAX zařízení a následně udělovat certifikát „WiMAX Forum Certified“. Certifikát slouží k jedinému účelu: zajištění interoperability rozličných produktů od různých výrobců. Jinými slovy, pokud v budoucnosti spojíte dva produkty různých výrobců s tímto označením, máte jistotu, že spolu budou komunikovat.

Zároveň by se v třetím čtvrtletí měla objevit první komerčně dostupná řešení honosící se tímto označením. Většina výrobců, kteří tato zařízení ohlásili (Alvarion, Proxim a další), mluví především o využití nedávno představených čipů Intel.

Co chystá Intel

Před několika týdny uvedla společnost Intel na trh nové rozhraní Intel® PRO/Wireless 5116 s kódovým označením Rosedale, určené pro bezdrátovou komunikaci založenou na technologii WiMAX. Cena čipu (celé rozhraní je na jediném čipu) by se měla pohybovat okolo 45 USD.

Na základě tohoto čipu by se během jednoho až dvou let měla objevit první cenově dostupná zařízení (s cenou údajně do 200 USD) určená pro domácí použití. Čip je založen na standardu IEEE 802.16, umožňuje využití jak pro licencované, tak i pro bezlicenční pásmo a podle propagačních materiálů „má velké možnosti přizpůsobení konkrétním požadavkům“.

Nabídka Fujitsu

Nicméně nejen Intelem WiMAX je živ. Koncem dubna 2005 představil další velký člen WiMAX Fora, společnost Fujitsu Microelectronics America (FMA), své rozhraní MB87M3400. Jedná se podobně jako u Intelu o jediný čip, rovněž s cenou cca 45 USD. Také on je určen pro licencovaná i bezlicenční pásma do 11 GHz. Jak Intel, tak i Fujitsu tvrdí, že by jejich zařízení měla v současné podobě projít testy WiMAX Fora a získat tak možnost používání označení „WiMAX Forum Certified“.

Srovnání čipů Intel a Fujitsu

Oba čipy jsou založeny na standardu IEEE 802.16-2004, takže podporují frekvenční a časový multiplex (TDD, FDD) a 256 OFDM (ortogonální frekvenční multiplex). Intel přitom podporuje šířku pásma do 10 MHz a Fujitsu od 1,75 MHz do 20 MHz. Čipy obsahují rozhraní pro 10/100 Ethernet.

Čip Fujitsu je na rozdíl od Intelu vybaven řízením rádiového rozhraní a potřebnými analogovými obvody, které Intel nechává na dodavatelích zařízení. Čip Intel obsahuje dvoujádrový ARM procesor pro řízení fyzické a MAC vrstvy; čip Fujitsu je založen na dvou, blíže nespecifikovaných, RISC procesorech.

Oba čipy na základě standardu poskytují pomocí kryptování základní zabezpečení spojení mezi účastnickou a základovou stanicí - podle standardu 802.16-2004 podporují oba čipy kryptování DES a AES, Intel k tomu přidává RC4.

picoChip

Další z firem, které se zabývají vývojem řešení pro WiMAX, je picoChip. Společnost svůj čip uvedla podstatně dříve než Intel a bez zajímavosti jistě není ani fakt, že od ledna 2005 firma spolupracuje s Institutem výpočetní techniky čínské Akademie věd (ICT CAS). Cílem spolupráce je především rozvoj WiMAXu v Číně.

Přehled výrobců WiMAX řešení (respektive základních součástí koncových zařízení – čipů) není ani zdaleka úplný. I když zůstaneme pouze u zařízení, která se drží standardu 802.16, mohli bychom zmínit ještě několik firem, například Wavesat či nex-G.

První prototypy

První vlaštovky se však začínají objevovat i mezi cenově přístupnými zařízeními. Například společnost Airspan Networks představila prototyp EasyST, což je WiMAX router pro domácí použití. EasyST počítá s třemi variantami - s interní 6dBi anténou, 10dBi externí anténou a s variantou, která bude obsahovat i WiFi zařízení. Určeno je pro evropský trh a bude využívat 3,5 až 5,8 GHz pásmo.

Klepněte pro větší obrázek

Airspan EasyST

Novinky od společnosti Nokia

Finská společnost Nokia a již zmiňovaný Intel nedávno oznámily spolupráci kvůli zrychlení vývoje mobilní technologie WiMAX. Centrem jejich zájmu je připravovaný standard 802.16e a s tím související vývoj koncových zařízení i síťové infrastruktury. To v praxi znamená, že bychom se konečně mohli dočkat přístupu k WiMAXu z mobilních telefonů a PDA.

Zároveň Nokia uvedla, že toto rozhodnutí nijak neovlivní vývoj zařízení pro 3G mobilní sítě. Podle Nokie si technologie WiMAX a 3G nebudou konkurovat, ale naopak se vzájemně doplňovat. K primárnímu určení sítí 3G patří přenos hlasu, přičemž v městských oblastech má být pro přenos dat použit právě WiMAX.

Diskuze (21) Další článek: Seznam spustil novou verzi e-mailové služby

Témata článku: Bezpečnost, Označení, Proxim, Přímý přenos, Přímé sdílení, Technolog, Přímá viditelnost, Základní frekvence, Multiplex, Wi-fi síť, Přelom, Rozličný produkt, Wim, Základní zabezpečení, Koncové zařízení, Jediný prototyp, Standard, OFDM, Různí výrobci, Jediný rozdíl, Licencované pásmo, Jediná síť, Různé požadavky, Velký rozsah, PDU


Určitě si přečtěte

Starý smartphone nemusí skončit v koši. 10 způsobů, jak ho ještě můžete využít

Starý smartphone nemusí skončit v koši. 10 způsobů, jak ho ještě můžete využít

** Co dělat s vysloužilým chytrým telefonem? Neházejte ho do koše! ** Našli jsme pro vás deset možností, jak ho prakticky využít ** I stará zařízení tak mohou být užitečná

Karel Kilián | 48

Google Coral: Raspberry Pi s čipem, který zpracuje 4 biliony operací za sekundu

Google Coral: Raspberry Pi s čipem, který zpracuje 4 biliony operací za sekundu

** Je to velké jako Raspberry Pi ** Ale je to až o několik řádů rychlejší ** Dorazil nám exotický Google Coral s akcelerátorem Edge TPU

Jakub Čížek | 18

Podívejte se, jak vypadá mikrofon nebo blecha pod elektronovým mikroskopem

Podívejte se, jak vypadá mikrofon nebo blecha pod elektronovým mikroskopem

** Z Brna pochází třetina světové produkce elektronových mikroskopů ** První československý kus vyrobila Tesla už v 50. letech ** Dnes na ni navazuje třeba brněnský Tescan

Jakub Čížek | 19


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest: 20 powerbank s USB-C

Test: mobily do 3 500 Kč

Radíme s výběrem routeru

Tipy na nejlepší vánoční dárky