WiMAX tehnologija

Marko Hlebar Prirodoslovno-matematički fakultet, Fizički odsjek

smjer: prof. fizike i informatike Sveučilište u Zagrebu marko_hlebar@net.hr

Željko Lukač Prirodoslovno-matematički fakultet, Fizički odsjek

smjer: prof. fizike i informatike Sveučilište u Zagrebu

zlukac@dominis.phy.hr

Sažetak : U ovom seminaru ćemo se baviti tehnologijom koja tek čeka da zaživi – WiMAX-om. Seminar se sastoji od šest dijelova, prvi dio je kratak uvod u širokopojasni bežični pristup internetu, gdje se obrañuju tehnologije koje su zapravo potaknule razvoj WiMAX-a. Drugi dio je kratki pregled postanka standarda kojeg danas nazivamo WiMAX-om, a koji je razvijen od strane IEEE 802.16 grupe. Zatim ima govora o upotrebi WiMAX-a u različitim okruženjima, da li se radilo o osobnim, kućnim korisnicima, manjim ili većim tvrtkama, te se ispituju fiksne i mobilne mogućnosti WiMAXa. U četvrtom dijelu ukratko se objašnjava kako WiMAX zapravo radi, i kako će u budućnosti biti realiziran. Zatim su izložene važnije tehničke specifikacije WiMAX-a, i na kraju slijedi usporedba WiMAX-a s recentnim tehnologijama kao što su WiFi i 3G.

1

Sadržaj: Uvod u WiMAX 2 Širokopojasni pristup (Broadband) 2 Širokopojasni beži čni pristup

(Broadband wireless) 2

Postanak WiMAX-a 3 WiMAX u upotrebi 4 Fiksni širokopojasni beži čni pristup 4 Mobilni širokopojasni beži čni pristup 6 Kako WiMAX radi? 8 Mogućnosti WiMAX-a 10 WiMAX u usporedbi s 3G-om i WiFi-om 12 Zaklju čak 13 Literatura 14 Indeks slika 15

2

Uvod u WiMAX Širokopojasni bežični pristup (Broadband Wireless) sjedi na sjecištu dviju grana telekomunikacije koje su u posljednjim godinama zabilježile nevjerojatan rast. Broadband (širokopojasni) i wireless (bežični) pristupi su kao dvije neovisne grane uživale brzo prihvaćanje širokog tržišta. Broj korisnika wireless mobilnih servisa je od 11 milijuna 1990. godine do preko 2 milijarde 2005. godine, dok je internet od akademskog alata porastao na mrežu koju danas koristi više od milijardu ljudi diljem svijeta. Taj ubrzani rast Interneta povećava potražnju za bržim pristupom, tako izazivajući paralelni rast broadband servisa. Glavno pitanje koje se postavlja je da li kombinacija broadbanda i wirelessa pogodna za daljnji razvoj te da li je ekonomski isplativa. Mnogi industrijski promatrači vjeruju da je to tako. Širokopojasni pristup (Broadband) Širokopojasni pristup u današnje vrijeme uglavnom predstavljaju dvije najdominantnije tehnologije, a to su DSL (Digital Subscriber Line (Digitalna pretplatnička linija)), koji prenosi podatke preko upredene parice (twisted pair) telefonskih žica, te cable modem (kabelski modem) kod kojeg se podaci prenose preko koaksijalnih tv kabela. Obje tehnologije omogućuju prijenos podataka od par megabita u sekundi, a napredak u tehnologiji će omogućiti i brzine do nekoliko desetaka megabita u sekundi za krajnjeg korisnika. Širokopojasni pristup je doživio značajan skok u broju korisnika u posljednjih desetak godina, te tako trenutačno broji par stotina miljuna korisnika, a računa se da će bežični širokopojasni pristup taj rast još i ubrzati. Širokopojasni pristup omogućava brže pretraživanje interneta, brže skidanje podataka, a podržava i prijenos zvuka i slike u realnom vremenu, pa je krajnji rezultat toga drastičan pomak u tome kako se sklapaju poslovi ili traži zabava. Širokopojasni beži čni pristup (Broadband wireless) Kad govorimo o širokopojasnom bežičnom pristupu, zapravo želimo da se to drugačije iskustvo pristupa koje pruža širokopojasni pristup stavi u novi kontekst, onaj u kojem nam ne treba neka čvrsta žica da bi bili povezani s ostatkom svijeta, dakle u bežični pristup. Postoje dva fundamentalno različita tipa širokopojasnog bežičnog pristupa. Prvi tip pokušava poslužiti skup usluga sličan tradicionalnom širokopojasnom pristupu preko fiksne linije, ali pri tome koristeći bežični pristup kao medij prijenosa. Taj tip, nazvan fiksni širokopojasni bežični

3

pristup (fixed wireless broadband), može se shvatiti konkurencijom DSL-u ili kabelskom modemu. Drugi tip širokopojasnog bežičnog pristupa je nazvan mobilnim širokopojasnim pristupom (mobile broadband), i pruža dodatnu mobilnost i prenosivost. WiMAX (worldwide interoperability for microwave access (svjetska meñuoperabilnost za pristup mikrovalovima )) tehnologija je dizajnirana da podržava aplikacije i fiksnih i mobilnih širokopojasnih pristupa.

Slika 1. Porast broja pretplatnika od 1990 – 2006 godine za mobilnu telefoniju (Mobile), korištenje

interneta (Internet) i široopojasni pristup (Broadband)

Postanak WiMAX-a 1998. Institut za električke i elektroničke inženjere (Institute of Electrical and Electronical Engineers) ili IEEE oformio je grupu nazvanu IEEE 802.16 sa svrhom da razviju standard za nešto što je tada bilo nazvano bežičnom mrežom metropolitskog područja (wireless metropolitan area network = wireless MAN). U početku grupa se fokusirala na izgradnji rješenja u pojasu izmeñu 10 – 66 GHz, sa primarnom primjenom da donesu brzu vezu tamo gdje čvrste veze nisu dostupne. U prosincu 2001 IEEE 802.16 grupa je proizvela standard nazvan Wireless MAN-SC, koji je specificirao fizički sloj koji korist modulaciju sa jednim nosivim signalom (single carrier) i takozvani sloj za kontrolu nad pristupom medijima (media access control layer (MAC)). Nakon dovršavanja posla s tim standardom, grupa je počela raditi na modificiranju i proširivanju standarda na frekvencije koje su pod licencom, u rangu 2 – 11 GHz, koje bi omogućile

4

postavljanje ureñaja da budu dostupni i izvan dometa oka (NLOS – non line of sight). Taj standard, nazvan IEEE 802.16a bio je odobren 2003. Daljnje revizije standarda 802.16a su bile načinjene 2004. Taj novi standard, nazvan IEEE 802.16-2004 zamjenjuje 802.16, 802.16a i 802.16c standarde sa jednim standardom, koji pak se kasnije adaptirao kao baza za HIPERMAN (high-performance metroplitan area network (bežična mreža metropolitskog područja s visokim performansama)) od strane ETSI (European Telecommunications Standards Institute (Europski institut za telekomunikacijske standarde)). 2003. godine grupa 802.16 počinje s radom na poboljšanjima specifikacija da omoguće upotrebu u pokretnim vozilima. Ta revizija je završena u prosincu 2005 i formalno je nazvana IEEE 802.16e-2005. IEEE 802.16 specifikacije su skup standarda koji obuhvaćaju jako široko područje. Da bi se prilagodili širokim potrebama industrije, standard utjelovljava široki spektar opcija. Da bi razvili rješenja koja su meñuoperativna koristeći standarde iz obitelji 802.16, područje koje obuhvaća standard je moralo biti suženo na taj način da se sklopio dogovor o tome koje opcije standarda će se uključivati i implementirati u testove za meñuoperativnost. IEEE je razvio standarde, ali je ostavio na industriji zadatak da preoblikuje te standarde u meñuoperativni standard koji može biti certificran. Da bi se riješio taj problem i našla neka rješenja bazirana na IEEE 802.16 standardima, osnovan je WiMAX Forum. WiMAX Forum je bio sastavljen na sliku WiFi Alliance-a (WiFi saveza), koji je imao izuzetnog uspjeha u promoviranju i testiranju meñuoperativnosti proizvoda baziranih na standardima iz obitelji IEEE 802.11. WiMAX Forum ima članove iz mnogih strana industrije, uključujući industrije poluvodiča, proizvoñača opreme i poslužitelja za internet. Forum je započeo sa testiranjem meñuoperativnosti i najavio je prvi proizvod baziran na IEEE 802.16-2004 za fiksnu primjenu u siječnju 2006. Proizvodi bazirani na IEEE 802.16e-2005 su bili certificirani na početku 2007. Mnogi proizvoñači su najavili plan migracije na fiksni i/ili mobilni WiMAX. Dolazak WiMAX - certificiranih proizvoda će biti važan korak u povijesti širokopojasnog bežičnog pristupa.

WiMAX u upotrebi Fiksni širokopojasni beži čni pristup Jedno od najplodnijih područja za upotrebu WiMAXa u skoroj budućnosti je očito širokopojasni pristup za stambene, male urede/urede kod kuće (SOHO – small office / home office), te za mala i poduzeća srednje veličine (SME – small to medium enterprise). Širokopojasne usluge poslužene koristeći fiksni WiMAX bi mogle uključivati pristup internetu velikom brzinom, telefonske usluge koristeći

5

VoIP (Voice over Internet Protocol (Internet protokol s mogućnošću prijenosa glasa)), a mogao bi koristiti i kao poslužitelj drugim internetski baziranim aplikacijama. Fiksni bežični prijenos nudi nekoliko prednosti nad tradicionalnim žičanim prijenosom, a to su niska cijena i brže postavljanje mreže, mogućnost izrade mreže u skladu s potrebama, te niski operativni troškovi za održavanje, pogon i upravljanje mreže. Iz perspektive korisničke lokalne opreme, mogu se koristiti dva modela postavljanja za posluživanje širokopojasnog bežićnog pristupa stambenim, SOHO i SME tržištima. Jedan model pretpostavlja instalaciju vanjske antene na korisničkoj lokaciji, dok drugi koristi integrirani radio modem kojeg korisnik može ugraditi unutra kao tradicionalni DSL ili kabelski modem. Koristeći vanjske antene poboljšava se radio veza, pa s time i performanse sustava. Taj model dopušta veće područje koje bazna stanica može pokriti, što pak razrjeñuje broj baznih stanica koje omogućavaju širokopojasni pristup, pa ujedno i smanjuju troškove postavljanja sustava. Potreba za vanjskom antenom pak zahtjeva od korisnika dodatne troškove dostave i postavljanja od strane ovlaštenog stručnjaka. U razvijenijim državama sa dobrom žičanom infrastrukturom, fiksni bežični širokopojasni pristup će se vjerojatno koristiti u ruralnim ili područjima sa slabijim mogućnostima usluge, gdje se za tradicionalna sredstva posluživanja treba uložiti više materijalnih sredstava. U SAD-u je narav konkurencije takva da se tradicionalne kompanije za posluživanje kabelske natječu s telefonskim kompanijama za cijeli spektar telekomunikacijskih i zabavnih usluga korisnicima.

Slika 2. Mogućnosti WiMAX-a u točka-prema-više točaka (point to multipoint) upotrebi

6

U takvom okruženju, satelitske TV tvrtke bi mogle biti ponukane da ponude širokopojasne usluge koje uključuju prijenos glasa i podataka da bi ostale u konurenciji s telefonskim i kabelskim kompanijama, a WiMAX bi tu mogao stati kao potencijalno rješenje. Druga velika mogućnost za fiksni WiMAX na razvijenim tržištima je kao konkurencija visoko brzinskim pristupima poput T1/E1, frakcionalnog T1/E1, ili nekih drugih pristupa za poslovno tržište. Uzimajući u obzir da samo mali dio komercijalnih zgrada u svijetu ima pristup optičkim kabelima, postoji jasna potreba za alternativnim rješenjima sa viskopojasnim pristupom za tvrtke korisnike. Na poslovnom tržištu postoji potreba za simetričnom T1/E1 poslugom koju kabelski pristup i DSL na tehničkoj razini ne mogu ni približno dostići. Tradicionalne telekomunikacijske tvrtke nastavljaju zadovoljavati te potrebe za brzom vezom praktički bez konkurencije. Fiksna širokopojasna rješenja koja koriste WiMAX bi se potencijalno mogla natjecati na tom tržištu i čak srušiti zemljana rješenja u pogledu brzine širenja na tržištu i niže cijene. WiMAX bi u razvijenijim zemljama mogao služiti kao potencijalna poveznica (backhaul) za sve prisutnije WiFi vruće točke (hotspots). Na razvijenijim tržištima se naime javlja sve više tih WiFi vrućih točaka na javnim mjestima kao što su dvorane, hoteli, zračne luke i slično, a broj postavljenih vrućih točaka će u narednim godinama još i rasti. Većina operatora WiFi vrućih točaka koristi žičane širokopojasne veze za povezivanje vrućih točaka s mrežnim centrom. WiMAX bi se mogao iskoristiti kao brža i jeftinija varijanta za povezivanje (backhaul) tih vrućih točaka. Koristeći mogućnosti za točka – prema – više točaka (point-to-multipoint) prijenos WiMAX-a kao poveznice za vruće točke bi moglo značajno povećati promet za WiFi vruće točke i dati dodatni motiv za postavljanje novih vrućih točaka. Potencijalno veliko tržište za širokopojasni fiksni WiMAX su zemlje u razvoju kao što su Kina, Indija, Rusija, Indonezija, Brazil, te neke zemlje u Latinskoj Americi, istočnoj Europi, Aziji i Africi koje zapravo imaju nedostatak baze za širokopojasni žičani prijenos. Mobilni širokopojasni beži čni pristup Početne WiMAX instalacije i ureñaji će se koristiti fiksnim širokopojasnim pristupom, no puni potencijal WiMAX-a će biti realiziran tek kada bude korišten za inovativne nomadske i mobilne širokopojasne ureñaje. WiMAX tehnologija u svojoj IEEE 802.16e-2005 inačici će biti vjerojatno iskorištena od strane fiksnih operatora da zauzmu svoje mjesto i u bežičnom mobilnom pristupu, uz obični širokopojasni pristup. Kako se krajnji korisnici navikavaju na visoko brzinski širokopojasni pristup kod kuće i u uredu, uskoro će se javiti potražnja za takvim uslugama i u mobilnom kontekstu, pa bi mnogi poslužitelji mogli iskoristiti upravo WiMAX da zadovolje te potrebe. Prvi korak prema mobilnosti bi došao od jednostavnog dodavanja nomadskih sposobnosti fiksnom širokopojasnom pristupu. Poslužujući WiMAX

7

usluge prijenosnim ureñajima će isto tako omogućiti korisnicima da koriste širokopojasni pristup ne samo kod kuće i na poslu nego i na drugim lokacijama. Korisnici će moći svoj širokopojasni pristup nositi sa sobom kamo god se kreću. Nomadski pristup vjerojatno neće biti besprijekoran, ili neće raditi kod brzina koje imaju osobna vozila, ali će definitivno dopuštati mobilnost kod brzine pješaka, i mogućnost spajanja na mrežu s bilo kojeg mjesta u području gdje postoji usluga. Mnogi dijelovi svijeta u kojima nositelji fiksnih linija nemaju mobilni ili 3G spektar usluga bi se mogli okrenuti WiMAXu kao nositelju mobilnih usluga. Kako se industrija kreće prema smjeru usluga s četverostrukom ulogom (quadruple-play), znači prijenos zvuka, podataka, slike i mobilnost, a pošto neki poslužitelji kao telefonske kompanije operatori kabelske i satelitske televizije nemaju tu mobilnu komponentu, mogli bi se poslužiti WiMAXom. Za mnoge od tih kompanija će upravo posjedovanje moblinih usluga biti nova prilika za profit i konkurentnost. Postojeći mobilni operateri vjerojatno neće prigrliti WiMAX rješenja, nego će se radije posvetiti razvoju postojećih 3G usluga tako da mogu isporučiti i primati veće količine podataka. Postoje scenariji u kojima će tradicionalni mobilni operateri uzeti WiMAX kao novo rješenje da ponude još veće brzine pristupa u ciljanim gradskim centrima. Takav slučaj se zapravo desio u Korejskom telekomu, koji je postavio WiBro uslugu u metropolitskim zonama da podupre standardnu uslugu s većim performansama za multimedijske poruke, video i zabavne usluge. WiBro je mobilno širokopjasno rješenje koje je razvio Korejski institut za istraživanja na području elektronike i telekomunikacija (Korea's Electronics and Telecommunications Research Institute) za pojas na 2.3GHz. U Koreji danas WiBro usluga nudi krajnjim korisnicima brzinu pristupa izmeñu 512 Kbps – 3 Mbps. WiBro tehnologija je danas kompatibilna sa IEEE 802.16e-2005 i mobilnim WiMAX-om. U dodatku visokobrzinskom pristupu internetu, mobilni WiMAX može u budućnosti biti iskorišten za VoIP (glas preko internet protokola) usluge. Dizajn mobilnog WiMAX-a s niskim vremenima kašnjenja (latency), omogućuje da se VoIP usluge poslužuju s većom efikasnošću. VoIP tehnologije se takoñer mogu iskoristiti da ponude nove inovativne usluge poput kratkog razgovora glasom (voice chatting), pritisni-pa-razgovaraj (push-to-talk) i kratkog razgovora multimedijalnim sadržajima (multimedia chatting). Novi i postojeći operatori bi mogli pokušati iskoristiti WiMAX i za neke druge širokopojasne usluge, kao mobilna zabava. Na primjer WiMAX bi mogao biti ugrañen u prijenosni ureñaj za igranje igara, za korištenje i u fiksnom i mobilnom okruženju. Drugi primjeri bi bili sviranje pjesama skidanjem uživo s interneta (live streaming) na MP3 svirač ili gledanjem video sadržaja na prijenosnom video sviraču. Kako se tradicionalne telefonske kompanije pomiču u područje zabave na IP-TV (televizija preko internetskog protokola), prijenosni WiMAX bi mogao biti korišten kao sredstvo da se sadržaj televizije prenosi i izvan kuće.

8

Slika 3. WiMAX kartica za pristup na prijenosnom računalu.

Kako WiMAX radi? U praktičnom pogledu WiMAX operira na sličan način kao WiFi, ali pri većim brzinama, na većim udaljenostima, i za veći broj korisnika. WiMAX bi mogao izbrisati rupe u pokrivenosti prigradskih i ruralnih područja koja trenutno nemaju širokopojasni pristup internetu, zato jer telefonske i kompanije za kabelsku televiziju nisu postavile potrebne žice na te udaljene lokacije. WiMAX sustav se sastoji od dva dijela: WiMAX tornja, sličnog tornju za mobilnu telefoniju. Jedan jedini WiMAX toranj može pokriti vrlo veliko područje od oko 8000 kvadratnih kilometara. Drugi dio je WiMAX prijemnik (reciever) i antena koji mogu biti mala kutijica ili PCMCIA kartica (slika 3.), ili bi oni mogli biti ugrañeni u prijenosna računala kao što je danas ugrañen WiFi pristup. WiMAX toranj bi mogao biti spojen direktno na internet koristeći širokopojasnu žičanu vezu, poput T3 linije. Mogao bi se takoñer spojiti na drugi WiMAX toranj u vidnom polju koristeći mikrovalnu vezu. Takva veza (backhaul), zajedno sa mogućnostima jednog tornja da pokriva 8000 kvadratnih kilometara, je ono što dopušta WiMAX-u pokrivenost u ruralnim područjima.

9

Slika 4. LOS i NLOS prijenos kod WIMAX-a

To implicira da WiMAX može ponuditi dva različita bežična servisa. Prvi je servis u izvan vidnog područja (non line of sight (NLOS)), koji podsjeća na današnji WiFi, gdje se mala antena s računala spaja na toranj. U tom načinu rada se koriste niže frekvencije izmeñu 2 Ghz – 11 GHz. Niže valne dulijne nije lako omesti fizičkim preprekama zato jer ih one lako zaobilaze difrakcijom ili ogibom. Drugi tip servisa je onaj u vidnom području (line of sight (LOS)), gdje je fiksna tanjur antena usmjerena direktno prema WiMAX tornju sa nekog krova ili stupa. LOS veza je jača i stabilnija, pa se tako lakše prenosi više podataka s manje greški. LOS prijenos koristi više frekvencije, sa dometom do 66 GHz. Sa većom frekvencijom se dobiva puno manje interferencija, a puno brži pristup.

10

Mogu ćnosti WiMAX-a

WiMAX je širokopojasno bežično rješenje koje nudi bogati skup mogućnosti s mnogo rastezljivosti u smislu postavljanja opcija i potencijalne ponude. Neke od mogućnosti koju zaslužuju biti istaknute su:

OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing (Multipleksiranje dijeljenjem ortogonalne frekvencije)) - baziran fizički sloj: Fizički sloj WiMAX-a baziran je na multipleksiranju dijeljenjem ortogonalne frekvencije, shema koja nudi dobar otpor višeputnosti (multipath), i dopušta WiMAX-u da radi u NLOS (non-line-of-sight (izvan vidika)) uvjetima. OFDM je široko prepoznat kao metoda izbora za smanjivanje višeputnosti širokopojasnog bežičnog pristupa.

Vrlo visoke brzine prijenosa podataka: WiMAX je sposoban podržavati vrlo visoke brzine prijenosa podataka.Najveća brzina prijenosa podataka koju podržava fizički sloj WiMAX-a mogu biti i do 74 Mbps kada radi koristeći 20 MHz širok spektar. Tipično se radi na 10 MHz širokom spektru koristeći TDD (Time Division Duplexing (dupleksiranje dijeljenjem u vremenu)) sheme sa omjerom 3:1 silazne prema uzlaznoj vezi, najveća brzina prijenosa je 25 Mbps za silaznu, te 6.7 Mbps za uzlaznu vezu. Te brzine prijenosa podataka se postižu kada se koristi 64 QAM (Quadrature Amplitude Modulation (Modulacija kvadriranjem amplitude)) modulacija sa stopom od 5/6 za kodiranje ispravljanja grešaka. Kada su jako dobri uvjeti što se tiče signala, mogu se postići i još veće brzine prijenosa podataka koristeći više antena.

Širina pojasa frekvencije podesive veličine i podrška brzine prijenosa podataka: WiMAX ima arhitekturu fizičkog sloja takvu da dopušta brzinu prijenosa podataka podesive veličine, te brzina prijenosa podataka vrlo lako poraste kada je dostupan širokopojasni kanal. Podesivost veličine je podržana u OFDMA (OFDM access (OFDM pristup)) načinu rada gdje veličina FFT(fast fourier transform(brzi fourierov transformat)) može biti povećana temeljeći se na dostupnosti širokopojasnih kanala. Za primjer, WiMAX može koristiti 128-, 512-, 1048-bitni FFT koji se temelji na tome da li je širokopojasni kanal 1.25 MHz, 5 MHz il 10 MHz.

Adaptivna modulacija i kodiranje (AMC (Adaptive Modulation and Coding)): WiMAX podržava velik broj modulacija i FEC (Forward Error Correction (ispravljanje grešaka unaprijed)) sheme kodiranja koje dopuštaju shemi da bude promijenjena ovisno o korisniku i okviru, temeljeći se na uvjetima kanala. AMC je učinkovit mehanizam koji maksimizira protok podataka u vremenski varirajućem kanalu. Adaptacijski algoritam uobičajeno poziva na uporabu najviše modulacije i sheme kodiranja koje mogu biti podržane kod prijemnika tako da svaki korisnik bude uslužen sa najvećom mogućom brzinom prijenosa podataka koje su podržane u njihovim mrežama.

Retransmisija mrežnog sloja: Za mreže koje zahtijevaju poboljšanu pouzdanost WiMAX podržava ARQ (Automatic Retransmission Request (automaski zahtjev za retransmisiju)) u mrežnom sloju. Mreže koje imaju

11

osposobljen ARQ zahtjevaju da svaki poslani paket bude prepoznat od prijemnika, paketi koji nisu prepoznati pretpostavlja se da su izgubljeni i ponovno ih se šalje.

Fleksibilno dinamička alokacija resursa po korisniku: I za uzlaznu i za silaznu vezu alokacija resursa je kontrolirana programom za rasporeñivanje u baznoj stanici. Kapacitet se dijeli meñu mnogo korisnika po principu na zahtjev korisnika, koristeći brzinsku TDM shemu. Resursi mogu biti alocirani i u prostornoj domeni kada se koristi AAS (Advanced Antenna Systems (napredni sustav antena)).

Podrška za tehnike naprednih sustava antena: WiMAX-ovo rješenje ima ugrañen veliki broj kuka (hooks) u dizajn fizičkog sloja, koje dopuštaju korištenje tehnike sa više antena, kao što su stvaranje zrake, kodiranje u prostor-vremenu i prostorno multipleksiranje. Ove sheme se mogu koristiti da poboljšaju kapacitet cijelog sustava i spektralne efikasnosti koristeći više antena kod odašiljača ili kod primatelja.

Podrška kvalitete usluga: WiMAX-ov MAC sloj je mrežno orijetirano dizajniran da može podržavati velik broj aplikacija, uključujući glasovne i multimedijske usluge. Sustav nudi podršku za konstantni prijenos podataka, varijacijski prijenos podataka, stvarno vremenski i ne stvarno vremenski protok podataka.

Jaka sigurnost: WiMAX podržava jaku enkripciju, koristeći AES (Advanced Encryption Standard (standard napredne enkripcije)), i ima jake protokole za privatnost i upravljanje ključevima (key-managment). Sustav takoñer nudi vrlo fleksibilne arhitekture autentikacije temeljene na EAP (Extensible Authentication Protocol (protokol za proširivu autentikaciju)), koji dopušta raznolike sigurnosne mjere, uključujući korisničko ime i zaporku, digitalne certifikate i pametne kartice (smart cards).

Podrška za pokretnost: Varijanta pokretnog WiMAX-a ima mehanizam za podršku sigurnog prijenosa bez greške za aplikacije koje toleriraju zakašnjenja, kao VoIP. Sustav takoñer ima ugrañenu podršku za mehanizme uštede energije koji produžuju trajanje baterije korisničkih ureñaja.

Arhitektura temeljena na IP: WiMAX Forum je definirao referenciranu strukturu mreže koja se koristi na svim platformama koje koriste IP. Sve usluge od točke-do-točke prenose se preko IP arhitekture koja se oslanja na protokole IP koji služe za prijenos podataka od točke-do-točke, sigurnost, pokretnost, upravljanje seansama, kvalitetu usluge. Oslanjanje na IP dopušta WiMAX-u da smanji cijene IP procesiranja, ustanovljavanje lake konvergencije s drugim mrežama, te iskorištavanje bogatog ekosistema za razvoj aplikacija koje postoje za IP.

12

WiMAX u usporedbi s 3G-om i WiFi-om Postavlja se pitanje kako se WiMAX može nositi s postojećim i tek nadolazećim mogućnostima 3G-a i WiFi-a. Mogućnosti WiMAX-a ovise o kanalu odnosno frekvenciji na kojoj se emitira signal. Za razliiku od 3G sustava, koji rade na fiksnoj širini frekvencije kanala (channel bandwidth), WiMAX podržava mogućnost odabira širine frekvencije kanala izmeñu 1.25MHz i 20MHz, što dopušta vrlo fleksibilno postavljanje ureñaja. Kada se postavi na vjerojatniji 10MHz kanal s mogućnošću dupleksiranja dijeljenjem u vremenu (time division duplexing (TDD)), pretpostavivši omjer silazne (downlink) prema ulaznoj (uplink vezi od 3:1, WiMAX nudi najveću brzinu od 46Mbps za silaznu i 7Mbps za uzlaznu vezu. Oslanjanje WiFi-a i WiMAX-a na OFDM (multipleksiranje dijeljenjem ortogonalne frekvencije (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)) modulaciju nasuprot CDMA (višestuki pristup dijelovima koda (Code Divison Multiple Access)) koju koristi 3G, dopušta im vrlo visoke brzine prijenosa podataka. Potreba za širenjem mreže čini vrlo visoke brzine prijenosa težim u CDMA sustavima. Važnije od brzine prijenosa koja se nudi prema individualnoj vezi je prosječna mogućnost isporuke i ukupni kapacitet sustava kad ga primjenimo na okolinu s više ureñaja. Iz gledišta kapaciteta, važnija mjera performansi sustava je spektralna efikasnost. Spektralna efikasnost WiMAX sustava je veća od one koja se može postići u 3G sustava. Činjenica da WiMAX specifikacije udomaćuju višestruki sustav antena od početka daje mu dodatnu prednost u spektralnoj efikasnosti. U 3G sustavima pak je podrška za višestruki sustav antena došao tek u formi revizija standarda. Dalje, WiMAX-ov OFDM fizički sloj je pogodniji za implementaciju višestrukog ulazno/izlaznog (MIMO (Multiple Input / Multiple Output)) kanala koji kod CDMA sustava zahtjeva veću kompeksnost uz manje dobitke. OFDM takoñer dopušta lakše iskorištavanje različitih frekvencija i korisnika da se poveća kapacitet mreže. Zato kad ga usporedimo s 3G-om, WiMAX pruža veću brzinu pristupa, propusnost podataka, veću fleksibilnost i veći kapacitet sustava. Možda najveća prednost WiMAX-a bi mogla biti njegova potencijalno niska cijena radi olakšane IP arhitekture. Korištenje IP arhitekture pojednostavljuje jezgru mreže, dok 3G ima kompleksnu i posebnu jezgru za glas i podatke, i tako smanjuje kapitalne i operativne troškove. IP dopušta lakšu integraciju s ureñajima drugih razvojnih timova, pa time čini konvergenciju s drugim mrežama i ureñajima lakšom. U pogledu podrške pokretljivosti (roaming), i mobilnosti pri visokim brzinama vozila, mogućnosti WiMAX-a se ne mogu mjeriti s onima 3G-a. Kod 3G-a mobilnost je integralni dio dizajna, dok je WiMAX dizajniran kao fiksni sustav, sa mobilnim mogućnostima razvijenima kao dodatnima.

13

WiMAX zauzima središnju poziciju izmeñu WiMAX i 3G tehnologija kad se usporede u ključnim dimenzijama kao što su pokrivenost, brzina pristupa, kvalitetu usluge, mobilnost i cijenu. Zaklju čak WiMAX je tehnologija bliske budućnosti koja će zadovoljiti veliku potražnju za brzim i bežičnim pristupom internetu. Njegova brzina, široko područje djelovanja osiguravaju dobru kvalitetu usluge koja će ujedno biti jeftinija od dosadašnjih tehnologija. Vrlo vjerojatno će uskoro WiMAX biti neizbježan u svakodnevnoj upotrebi, od mobitela preko MP3 svirača, pa do hladnjaka u kući.

14

Literatura

1. Andrews, Ghosh, Muhamed. (2007.). Fundamentals of WiMAX: understanding broadband wireless networking, Prentice – Hall, Upper Saddle River NJ, SAD

2. WiMAX.com. Pregledano 29.12.2007. http://www.wimax.com 3. WiMAX Forum. Pregledano 4.1.2008. http://www.wimaxforum.org/home/ 4. Intel technology, WiMAX, Pregledano 4.1.2008.

http://www.intel.com/technology/wimax/index.htm 5. Howstuffworks.com. Pregledano 4.1.2008.

http://computer.howstuffworks.com/wimax.htm

15

Indeks slika Slika 1. Porast broja pretplatnika od 1990 – 2006 godine za mobilnu telefoniju (Mobile), korištenje interneta (Internet) i široopojasni pristup (Broadband), Andrews, Ghosh, Muhamed. (2007.). Fundamentals of WiMAX: understanding broadband wireless networking, Prentice – Hall, Upper Saddle River NJ, SAD, str 4.

Slika 2. Mogućnosti WiMAX-a u točka-prema-više točaka (point to multipoint) upotrebi. Andrews, Ghosh, Muhamed. (2007.). Fundamentals of WiMAX: understanding broadband wireless networking, Prentice – Hall, Upper Saddle River NJ, SAD, str 11. Slika 3. WiMAX kartica za pristup na prijenosnom računalu. Skinuto 4.1.2008. Dostupna na: http://www.wimaxpccards.com/WiMax_PC_Cards-Unwired_WiMax_PC_Card.jpg Slika 4. LOS i NLOS prijenos kod WIMAX-a Skinuto 4.1.2008. Dostupna na: http://computer.howstuffworks.com/wimax1.htm