Technologia WiMAX

WiMAX jest bezprzewodową technologią dostępu do Internetu mającą na celu zapewnienie szerokopasmowego dostępu do sieci użytkownikom końcowym głównie na obszarach miejskich. Jest on oparty o amerykański standard IEEE 802.16 oraz europejski ETSI HiperMAN. WiMAX stanowi alternatywę dla sieci przewodowych szczególnie na obszarach o słabo rozbudowanej strukturze sieci telekomunikacyjnych. WiMAX zapewnia optymalne rozwiązanie tzw. problemu ostatniej mili, czyli doprowadzenia łącza do klienta końcowego. Oba standardy (europejski i amerykański) umożliwiają stworzenie wielu różnych konfiguracji stacji bazowych, co w efekcie może spowodować sytuację, w której urządzenia różnych producentów nie będą ze sobą współpracować. Dlatego też WiMAX ma za zadanie ujednolicić sposób konfiguracji urządzeń, aby rozwiązać ten problem. Omawiane rozwiązania mają zapewnić możliwość współpracy urządzeń zarówno z jak i bez bezpośredniej widoczności optycznej anten oraz dają operatorom możliwość rozszerzenia usług dostępu do Internetu o mobilność, tworząc konkurencyjne rozwiązania (VoIP) dla sieci telefonii komórkowych. Opisane w niniejszym artykule rozwiązania tyczyć się będą standardu 802.16, dlatego też warto zacząć od prezentacji tegoż standardu. Standard był tworzony począwszy od 1999 roku i jak można sie spodziewać dotychczas powstało wiele jego wersji z czego na dzień dzisiejszy aktualne pozostały dwie:

- 802.16-2004 ukończony w 2004 roku oferuje dostęp do sieci dla terminali nie będących w ruchu.

- 802.16e ukończony w 2005 roku oferuje dostęp do sieci dla terminali zarówno stacjonarnych jak i poruszających się. Certyfikacja urządzeń zgodnych z tym standardem powinna się rozpocząć w 2007 roku. Jak już wcześniej wspomniałem, technologia nie wymaga bezpośredniej widoczności anten, czyli wykorzystuje model propagacji fal radiowych NLOS (ang. Non Line of Sight). Zastosowanie tego modelu postawiło przed twórcami standardu wiele problemów, z których najważniejszym było rozszerzenie zasięgu systemu. Przy braku widoczności optycznej bowiem występuje propagacja wielodrogowa, czyli do odbiornika dociera kilka różnych sygnałów, odmiennie opóźnionych, tłumionych i o odmiennej polaryzacji niż sygnał bezpośredni. Zjawiska te powodują znaczny spadek mocy odbieranej, dlatego też w celu poprawy parametrów systemu zastosowano szereg rozwiązań takich jak:

* OFDM (ang. Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Jest to technika multipleksacyjna, w której każda porcja danych jest przesyłana na osobnej dostępnej podnośnej na które podzielone jest dostępne widmo (ang. Subcarrier) czyli strumień danych jest dzielony na wiele równoległych mniejszych podstrumieni. Podnośne, z których każda transmituje jeden podstrumień są do siebie ortogonalne, czyli mówiąc prościej nie zakłócają się wzajemnie mimo faktu, iż na siebie nachodzą. Rozwiązanie to jest odporne na propagację wielodrogową a w przypadku degradacji którejś z podnośnej nie jest tracony cały strumień danych a jedynie jego część transmitowana na tej podnośnej. W oparciu o OFDM można stworzyć metodę dostępu OFDMA stosowaną opcjonalnie w łączu w górę, w której każdemu użytkownikowi przypisuje się do transmisji określoną liczbę podnośnych ze wszystkich dostępnych podnośnych.

* Podział na podkanały: Podział taki jest opcjonalny w łączu w górę. Bez podziału na podkanały budowa efektywnych kosztowo terminali byłaby trudna w realizacji Przykładowo gdyby terminal chciał nadawać w taki sam sposób jak stacja bazowa to wymagałoby to od niego bardzo dużych mocy i skomplikowanych układów nadawczych co wiązało by się z kosztami. Chcąc zredukować moc nadajnika terminala do przykładowo 25% mocy nadajnika stacji bazowej można postąpić dwojako: wykorzystać wszystkie podnośne i zredukować o 75% moc każdej z nich lub zastosować podział na podkanały, czyli nadawać na co czwartej podnośnej z taką samą mocą jak stacja bazowa. Obydwa rozwiązania wymagają od terminala nadawania z taką samą mocą. Drugie rozwiązanie jest oczywiście lepsze a jedyną jego wadą jest czterokrotna redukcją prędkości w łączu w górę. Jednakże dzięki temu terminal może nadawać z dużo mniejszą mocą niż stacja bazowa a więc jego koszty maleją.

* Zastosowanie odpowiednich technik antenowych:

- AAS: Anteny takie umożliwiają kierowanie wiązki antenowej w określonym kierunku lub kierunkach. Podczas transmisji sygnał może być więc kierowany na określonego użytkownika jak światło z reflektora. Podczas odbioru AAS może kierować wiązki tylko na kierunki skąd pochodzi transmisja.

- MIMO: Użycie wielu anten do transmisji sygnału po obu stronach łącza radiowego (tj. w termninalu i stacji bazowej). Przyczynia się to do znacznego wzrostu prędkości.

* Modulacja adaptacyjna. Technika ta polega na doborze odpowiedniej modulacji w zależności od odległości terminala od stacji bazowej. Im odległość większa tym sygnał jest bardziej podatny na degradacje tak więc stosuje się modulacje bardziej odporne na zakłócenia, ale zapewniające mniejszą prędkość transmisji.

* Inne:

- separacja nadawania i odbioru
- odpowiednie techniki detekcji i korekcji błędów transmisji
- sterowanie mocą

1    2