Wi-MAX: no fiksētās bezvadu piekļuves līdz kabatas formāta internetam

Iedomājieties radiopiekļuves tīklu, kas nodrošina lietotājam ātrgaitas platjoslas pakalpojumus gan mājās, gan birojā, gan teritorijās, kur nedarbojas fiksētais tīkls, un pat vietās, kur, dodoties tālākā ceļā ārpus lielajām pilsētām, esat uz brīdi apstājies un vēlaties izmantot kādu ierīci no sava sakaru ekipējuma – piezīmjdatoru, PDA vai viedtālruni. Tieši tādas iespējas piedāvā Wi-Max standarta IEEE 802.16e versija, kura gan vēl nav līdz galam izstrādāta, bet, pateicoties vairāku ražotāju, to skaitā Intel un Alcatel, pūlēm un atbalstam, tā kopā ar attiecīgajiem platjoslas bezvadu pakalpojumiem (nomadic broadband wireless services) acīmredzot drīz būs pieejama ne vien operatoriem, bet arī lietotājiem, kas pastāvīgi pārvietojas no vienas vietas uz citu, jeb t. s. nomada (nomadic) lietotājiem.

 

Jauns tirgus

Wi-Max piekļuve, pateicoties tās elastīgajai radiotehnoloģijai un novatoriskajām īpašībām, var nodrošināt jaunas servisa iespējas fiksētā un mobilā tīkla operatoriem. Wi-Max ir galvenā loma jauna tirgus radīšanā.

Ātrgaitas mājas interneta izplatība devusi iespēju radīt jaunus pakalpojumus - video, audio, spēles, e-komerciju. Portatīvo iekārtu (piezīmjdatoru, personālo digitālo palīgu un viedtālruņu) plašā pieejamība radījusi interesi par līdzīgu pakalpojumu piedāvājumu nomada lietotājiem, kuri bieži pārvietojas. Turklāt šāda iespēja mazinātu plaisu starp attīstītiem un mazāk attīstītiem reģioniem un valstīm.

Attīstītajos reģionos platjoslas pakalpojumu izvēršana nomaļās vietās norit lēnāk nekā pilsētās un piepilsētās. Jaunattīstības valstīs nelielais parasto fiksēto tālruņu blīvums un vīto vara kabeļu pāru zemā kvalitāte kavē plašu platjoslas pakalpojumu ieviešanu un aktualizē pieprasījumu pēc alternatīvajām bezvadu tehnoloģijām. Platjoslas bezvadu piekļuve ir kalpojusi uzņēmumiem un operatoriem jau vairākus gadus, un lietotāju atsauksmes ir pozitīvas. Tomēr jaunais IEEE institūta izstrādātais IP bāzes standarts 802.16e piedāvā vēl plašākas iespējas, un Wi-Max Forum cenšas paātrināt tā pieņemšanu. Paredzams, ka Wi-Max varētu stiprināt šobrīd tik sadrumstaloto platjoslas bezvadu piekļuves tirgu, pateicties standartizācijai un sadarbībai, kā arī spēcīgajam audioierīču un mikroshēmu ražotāju atbalstam.

Definējot pilnu interneta protokola (IP) radio piekļuves tīklu ar tam piemītošām jaunām iezīmēm, Wi-Max paredzēts fiksētajai bezvadu piekļuvei un portatīvā interneta tirgum, papildinot arī citas platjoslas bezvadu tehnoloģijas (skat. 1. att.).

 

Standartizācija

IEEE paredzēts platjoslas bezvadu piekļuves izvēršanai ar specifisku gaisa/radio saskarni (interface) bezvadu pilsēttīkliem. Oriģinālais IEEE 802.16 standarts, kurš tika publicēts 2002. gada aprīlī, fokusēts uz frekvenču joslu starp 10 un 66 GHz. Kā izrādījās, tas arī bija galvenais mīnuss, kas kavēja šīs tehnoloģijas rentablu masveida ieviešanu. Rezultātā tika izstrādāta jauna versija, kura pieredzēja vairākas attīstības stadijas, līdz nonāca pie 802.16-2004, kas noteica frekvenču joslu no 2 līdz 11 GHz. Šāds uzlabots mobilitātes veids standartizācijas darba grupā nodēvēts par 802.16e, un šī standarta publicēšana paredzama pašā gada nogalē.

Varētu teikt, ka šīs versijas izstrāde un ieviešana jūtami vairotu Wi-Max tehnoloģijas pievilcību platjoslas bezvadu piekļuvē. Alcatel spēcīgi atbalsta 802.16e labojumu izstrādi, izmantojot plašo pieredzi mobilajā šūnu tehnoloģijā. Alcatel nākotnes produkti, kuri jau tiek izstrādāti uz 802.16e bāzes, ļaus izmantot jaunas tirgus iespējas, īstenojot klientu vajadzības pēc plašāka nomadu komunikāciju (nomadic communication) pakalpojumu piedāvājuma. Standarta 802.16e lielākais pluss ir dažādas parametru izvēles iespējas.

Wi-Max Foruma galvenais mērķis ir vienkāršot sadarbību starp sistēmas komponentiem, nosakot ierobežotu profilu (parametru kopumu) skaitu un piešķirot atzīmi Wi-Max sertificēts (WiMAX certified). Īpaša tīkla arhitektūras darba grupa (NWG) Wi-Max Forumā strādā pie end-to-end tīkla arhitektūras, to skaitā pie dažādu pamattīkla (core network) veidu, harmonizācijas. Aktīvā operatoru un iekārtu ražotāju līdzdalība Wi-Max Forumā stimulē gan IEEE 802.16e standartizācijas procesu, gan platjoslas bezvadu piekļuves tehnoloģiju attīstību kopumā. 

 

Innovatīva pieeja uz 802.16e bāzes

Alcatel uzskata, ka mobilitāte un platjoslas lietojums ir pamatīpašības, kuras jāievieš Wi-Max produktos. Tieši standarts 802.16e nodrošina mobilitāti un atbalsta viselastīgāko un efektīvāko radiokanālu izmantošanu, apvienojot progresīvo ortogonālās frekvenču dalījuma multipleksēšanas OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) shēmu ar mērogojamu ortogonālā frekvenču dalījuma daudzkāršo piekļuvi SOFDMA (Scalable Orthogonal Frequency Division Multiple Access).

OFDM ir optimāls risinājums robustai radioviļņu pārraidei selektīvā vājinājuma (fading) apstākļos, kas ir tipiski videi ārpus tiešās redzamības līnijas (non-line-of-sight), ar daudzvirzienu (multipath) izplatību, ļoti lielu datu pārraides ātrumu un ļoti vienkāršiem modulatoriem un demodulatoriem.

Labos radioviļņu izplatīšanās apstākļos apakškanāla individuālā adaptīvā modulācija (QPSK, 16QAM, 64QAM) palielina spektra efektivitāti līdz 3,75 bit/s/Hz. Reālos apstākļos ārpus tiešās redzamības līnijas, izmantojot dažādus modulācijas formātus, vidējā spektra efektivitāte ir aptuveni 2 bit/s/Hz. (skat. 2. att.).

 

Wi-Max tīkla arhitektūrā

Wi-Max ir interesants gan fiksētā, gan mobilā tīkla un gan pieredzējušiem, gan alternatīvajiem operatoriem. Izvēršot Wi-Max piekļuves tīklu, fiksētā tīkla operatori varēs piedāvāt ne tikai bezvadu piekļuvi, bet arī nomada un portatīvā interneta pakalpojumus, lai papildinātu DSL un Wi-Fi piedāvājumus.

Mobilie operatori var integrēt Wi-Max savos tīklos, lai aktualizētu piedāvājumu portfeli, papildinot to ar liela ātruma datu pakalpojumiem. Tādējādi tām pašām lietojuma programmām (ziņojumi, kalendārs, portāls utt.) var piekļūt, izmantojot dažādus radiopiekļuves veidus, turklāt maksājot vienu rēķinu vienam operatoram.

Galvenais Wi-Max tīkla uzdevums ir integrēt fiksēto un nomada abonentu piekļuvi pakalpojumiem pašreizējo fiksēto un mobilo tīklu arhitektūrā. Alcatel Wi-Max stratēģijas mērķis ir nodrošināt pilnīgu end-to-end risinājumu, kas piemērots jebkuram operatoram.

 

Integrācija DSL vidē

Wi-Max ļauj operatoriem izvērst bezvadu DSL pakalpojumus uz pašreizējās infrastruktūras bāzes šādos gadījumos:

• teritorijās, kur vara kabeļu infrastruktūra nav pieejama vai tās kvalitāte ir zema;

• reti apdzīvotās vietās, kur vadu infrastruktūras izveide nav rentabla.

Kā parādīts 5. attēlā, Wi-Max bāzes stacijas pievienošana DSL piekļuves multipleksoram (DSLAM) dod iespēju piedāvāt klientiem bezvadu DSL asimetriskās digitālās abonenta līnijas (ADSL) vietā.

Wi-Max bāzes stacijas iespējams uzstādīt gan centrālajā birojā, gan netālu no attālinātajiem DSLAM, tādējādi izmantojot infrastruktūru, kura jau ir operatora rīcībā. Izvietojot bāzes staciju netālu no DSLAM un savienojot to ar ātrgaitas Ethernet, nav vajadzīgi dārgie centrālā mezgla (backhaul) savienojumi.

Tomēr, lai savienotu bāzes staciju ar DSLAM, var izmantot arī citu tehnoloģiju. Šai tīkla arhitektūrai ir tāda priekšrocība, ka var izmantot pašreizējo protokolu punkts-punkts (PP – point-to-point) un IP/DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) modeļus, lai nodrošinātu ātrgaitas interneta un VoIP pakalpojumus.

Ja operatora rīcībā ir bezvadu pirmās jūdzes savienojums, tas dod viņam iespēju piedāvāt klientiem nomadu/klejojošo lietojumu, tā kā lietotājs var brīvi pārvietoties un iegūt tos pašus pakalpojumus gan mājās, gan darbā, gan kādā speciāli ierīkotā bezvadu interneta zonā.   

Izvēloties savienojumu starp bāzes staciju un DSLAM, iespējams izmantot vienu un to pašu platformu, lai sniegtu gan vadu un bezvadu, gan fiksētos un nomadu pakalpojumus, - atkarībā no konkrētā pakalpojuma un situācijas. Šāda iespēja ļauj elastīgi un operatīvi paplašināt platjoslas piekļuves zonu un arī bezvadu pakalpojumus.

 

Integrācija mobilā tīkla vidē

Globālajam tirgum piedāvātā stratēģija ir bāzēta uz līdzīgiem mehānismiem, kādus izmanto bezvadu lokālā tīkla LAN integrācijai mobilajā arhitektūrā, trešās paaudzes partneru projektā (3GPP) un 3GPP2 (skat. 6. attēlā). Šīs integrācijas mērķi ir šādi:

• Wi-Max piekļuve, autentifikācija un autorizācija ar mobiās sistēmas palīdzību;

• IP piekļuve, kas nozīmē, ka lietotājs var piekļūt lokāli pieslēgtajam IP tīklam gan no bezvadu LAN, gan ar operatora maģistrālā tīkla palīdzību.

Tāda pieeja ļauj lietotājam piekļūt operatora pakalpojumiem un izmantot identiskus piekļuves un autorizācijas mehānismus, kuru bāze ir lietotāja identifikācijas modulis (SIM) un universālais SIM (USIM).

Galvenā pakešu datu vārtejas (PDG) funkcija ir nodrošināt tuneļa termināļa vārteju (Tunnel Termination Gateway - TTG) starp Wi-Max piekļuves tīklu un mobilo maģistrālo/pamata (core) tīklu.

XED WIRELESS ACCESS TO INTERNET IN THE POCKET

Radiopiekļuves tīkls

Izaicinājums

Galvenā Wi-Max piekļuves tīkla pievienotā vērtība ir atvieglot portatīvo datu pakalpojumu evolūciju, piedāvājot internetu kabatā, tādējādi padarot to par dabisku mobilo un Wi-Fi tīklu sastāvdaļu.

Būs pieejama arī tāda mobilitātes funkcija kā automātiska pārnēsājamās ierīces pārslēgšanās no viena piekļuves punkta uz citu, kamēr lietotājs pārvietojas (gluži tāpt kā notiek, pārvietojoties ar mobilo tālruni).

Operatori, kas izvērš radiopiekļuves tīklus platjoslas pakalpojumiem, varēs izbaudīt vairākas būtiskas priekšrocības, kuras nodrošinās Wi-Max radio infrastruktūras piegādātāji. Divas svarīgākās no tām ir:

• maksimāli pazeminās operatoru investīcijas, samazinot radiotorņu (sites) skaitu;
• ietver maksu par centrālo mezglu (backhauling).

Wi-Max tīkla izveides stratēģija ir piegādāt platjoslas nomadu pakalpojumus ar lielu pārklājumu. Galvenais sekmīgas radiotehnoloģijas un jaunu pakalpojumu ieviešanas priekšnosacījums ir maksimāli pazemināt nepieciešamos kapitālieguldījumus. Tā kā lielākās investīcijas vajadzīgas tieši radiotorņu būvei, ir ļoti būtiski, lai pāklājumu varētu sasniegt ar pēc iespējas mazāku torņu skaitu. Arī rūpes par apkārtējo vidi tiecas uz to pašu mērķi, lai torņu skaits kļūtu par ierobežotu resusu, tad vispiemērotākā stratēģija ir izmantot jau eksistējošā šūnu tīkla režģus un dot priekšroku risinājumiem, kas ļauj kopīgi izmantot šos resursus gan šūnu, gan Wi-Max tīklam.

Integrētie mobilitātes un viesabonēšanas risinājumi starp dažādu veidu piekļuvēm ļaus lietotājiem izbaudīt labāko no iespējām.

Pēc Alcatel Telecommunications Review materiāliem

sagatavoja Gunta KĻAVIŅA

WIMAX: FROM FIXED WIRELESS ACCESS TO INTERNET IN THE 2.