|
Своим названием, которое можно перевести как «всемирное взаимодействие сетей для беспроводного доступа в микроволновом диапазоне», технология обязана, во- первых, своей направленности на реализацию так называемой связи «последней мили» (отсюда «взаимодействие сетей»), а, во-вторых, тому, что изначально (в июне 2004 года, когда разрабатывался стандарт 802.16) планировалось использовать частотный диапазон от 10 до 66 ГГц (отсюда — «микроволновый диапазон»). Однако впоследствии частотный диапазон был изменен на 2-11 ГГц (802.16d), и теперь частоты WiMAX перекрываются с частотами Wi-Fi (2,4 и 5,4 ГГц) и UWB, что, впрочем, не мешает им мирно сосуществовать в эфире, так как в каждой из этих технологий используются разные подходы к кодированию и передаче данных. Хотя, конечно, технология WiMAX во многом схожа с технологией Wi-Fi, впрочем, это объясняется тем, что подходов к увеличению пропускной способности при беспроводной передаче данных не так уж и много. Так что у инженеров, продвигающих технический прогресс вперед, имеется достаточно ограниченный набор инструментов, из которых, тем не менее, удается каждый раз сделать что-то новое.
В то же время, WiMAX не должна будет стать прямым конкурентом Wi-Fi-сетей, скорее, эта технология претендует на роль сильного конкурента технологиям передачи данных в сетях мобильной связи. Мобильная связь сегодня достигла планетарных масштабов — по некоторым оценкам, покрытие сетей сотовой связи достигает 70% поверхности земной суши, а количество пользователей мобильной связи приближается к двум миллиардам абонентов, что соответствует примерно трети всего населения Земли. При рассмотрении в таком ракурсе, очевидно, что у Wi-Fi-сетей мало шансов стать повсеместными, так как на обеспечение широкого покрытия понадобится слишком много узлов доступа, а это дорого и нецелесообразно. Но это вовсе не означает, что технология Wi-Fi является «ущербной» - её ниша еще совершенно не исчерпана, а спрос на высокую пропускную способность, предела роста которой пока не видно: уже доступная сейчас и обязательная в черновых спецификациях 802.11n технология MIMO позволяет достичь более 100 Мбит/с (в сетях 802.11g), а значит, Wi-Fi должна будет в обозримом будущем стать реальной альтернативой проводных локальных цифровых сетей.
Как и UMTS, WiMAX представляет собой целое семейство стандартов с шириной канала от 1,5 до 20 МГц. Согласно спецификациям IEEE 802.16d, принятым в июне 2004 года, предусмотрено три разных физических уровня (PHY): первый из них, 256-точечный FFT (FFT — Fast Fourier Transform, быстрое преобразование Фурье) OFDM, является обязательным. Также в семействе WiMAX представлены два необязательных стандарта: SC (Single-Carrier, одна несущая, что роднит этот стандарт с CDMA) и 2048 OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA, к слову, представляет собой еще один, новый подход к мультиплексированию каналов связи и является развитием FDMA (Frequency Division Multiple Access), использовавшегося вместе с временным уплотнением (TDMA) в GSM.
Помимо мультиплексирования по ортогональным несущим (OFDM), в WiMAX заложена поддержка большего количества модуляционных схем — BPSK, QPSK, QAM16 и QAM64. В теоретическом случае максимального уровня сигнала, позволяющего использовать квадратурную модуляционную схему QAM64 и присутствия в системе только одного пользователя, которому будут предоставлены все 192 несущих шириной по 20 МГц каждая, пропускная способность связи такого пользователя с базовой станцией составит 75 Мбит/с. Однако в реальности, конечно, так не бывает — в первую очередь, пользователю никогда не будет доступно такое количество свободных частотных диапазонов (192*20=3840 МГц). О дальности связи разговор будет особый — об этом аспекте я упомяну далее, когда мы будем сравнивать WiMAX и HSDPA. Наиболее распространенным на сегодняшний день является диапазон 3,5 ГГц (3,3-3,6 ГГц), максимальная пропускная способность в котором, как нетрудно подсчитать, достигает 5,86 Мбит/с.
Еще одним важным отличием WiMAX от Wi-Fi, да и, в общем-то, от HSDPA, является возможность осуществления связи между терминалами, не находящимися на линии видимости друг друга. Это достигается путем использования огибания и отражения сигнала от препятствий, а также ретрансляции данных, направленных одному терминалу, на несколько других терминалов, из которых один или несколько находятся на линии видимости с адресатом. В чем-то этот подход схож с mesh-сетями, однако, в случае с WiMAX есть ограничения в виде необходимости связи определенных терминалов (узлов доступа или маршрутизаторов) с глобальной сетью (WAN), в то время как mesh-сети, как предполагается, будут самодостаточны. Пока, впрочем, существующие mesh-технологии являются закрытыми, но есть надежда, что к 2008 году в IEEE появится первый стандарт mesh-сетей.
Как и в последних вариантах сетей сотовой связи, в беспроводных цифровых сетях уделено большое внимание QoS, позволяющей приоритетизировать трафик. QoS WiMAX несколько отличается от QoS HSDPA: главным отличием первой от последней является механизм запросов и разрешений. В каждой группе пакетов предусмотрена пауза (contention slot), предназначенная для установления нового сеанса связи клиентским терминалом. Также частью QoS является алгоритм назначения модуляционной схемы для каждого абонента, причем восходящему и нисходящему трафику могут быть присвоены разные модуляционные схемы.
Кроме того, в WiMAX предусмотрены криптографические алгоритмы (позволю себе напомнить, что к Wi-Fi в области криптографии было очень много нареканий):
Режим CBC: DES с 56-разрядным ключом, без аутентификации данных и 3-DES, 128
Режим CBC: DES с 56-разрядным ключом, без аутентификации данных и RSA, 1024
Режим CCM: без аутентификации данных и AES, 128
Pro & Contra
Дальность связи
Природа — штука упрямая, и, несмотря на все ухищрения, есть определенные вещи, которых добиться, прямо скажем, невозможно. Теоретически, дальность связи WiMAX может достигать 30 км (что сравнимо с коммерческим радиусом соты в стандарте GSM), а пропускная способность — 75 Мбит/с. Учитывая, что реальная полоса пропускания на порядки ниже, чем теоретическая, будем ориентироваться на приведенную выше оценку в 5,86 Мбит/с. Однако ни в коем случае не следует думать, будто на удалении в 30 км пропускная способность связи составит те же 5,86 Мбит/с, что составляли бы, скажем, на удалении в пятьсот метров. Чем дальше находится терминал от базовой станции, тем слабее сигнал (хуже соотношение сигнал/шум), значит, понижается уровень модуляционной схемы, уменьшается количество передаваемых в одном символе бит. Нельзя не учесть и того обстоятельства, что более высокочастотный сигнал поглощается воздухом сильнее, а значит, соотношение сигнал/шум у WiMAX на частоте 3,5 ГГц будет убывать с расстоянием быстрее, чем у GSM, с которым мы только что её сравнивали. Не лучше обстоят дела и у HSDPA, для которой, по некоторым оценкам, максимальная пропускная способность в 14,4 Мбит/с достигается на удалении менее одного километра от базовой станции, а на дистанции в 6 км скорость передачи данных падает до менее 1 Мбит/с. Принципиальное отличие HSDPA заключается в том, что в тех областях, где пользователю недоступна самая высокая пропускная способность, технология по-прежнему позволяет пользоваться сервисами передачи данных, но уже с меньшей пропускной способностью (на уровне WCDMA или GPRS/EDGE) — десятки килобит в секунду. Таким образом, нельзя сказать, что дальность связи является сильной стороной той или иной технологии, впрочем, стоит отметить возможность связи по WiMAX между станциями, не находящимися на линии прямой видимости друг с другом.
Количество пользователей
К действительно сильной стороне HSDPA следует отнести то обстоятельство, что технология изначально рассчитана на большое количество одновременных пользователей, в то время как WiMAX ограничивается рассмотрением десятков, в лучшем случае — сотен терминалов. Более того, эксперты предрекают WiMAX серьезные проблемы при наращивании количества пользователей в корпоративных сетях. Нельзя сказать, что HSDPA полностью лишена этих проблем. Если все абоненты вдруг решат одновременно закачать из Интернета по какому-нибудь большому файлу, это не может не отразиться на скорости закачки. Однако с использованием HSDPA (эту особенность технология унаследовала от CDMA) все пользователи просто испытают снижение скорости связи, в то время как в WiMAX в аналогичной ситуации нагрузка на маршрутизатор резко возрастает, и он может с ней не справиться.
Пропускная способность
Выигрыш в пропускной способности WiMAX у HSDPA на равном расстоянии от базовой станции пока не так очевиден. Это связано в первую очередь с тем, что для WiMAX доступно пока не так много частотных диапазонов. Однако если HSDPA, являясь эволюционным шагом в развитии WCDMA, приближается к порогу спектральной эффективности, то у WiMAX возможных путей развития значительно больше — это и новые частотные диапазоны (от 10 до 66 ГГц, помните?), и новые модуляционные схемы (а также комбинации с предыдущими), и MIMO (multiple-input-multiple output).
Мультимедиа
Способности обеих технологий передавать мультимедийные данные практически одинаковы. И в WiMAX, и в HSDPA есть QoS и приоритетизация трафика. А что предпочесть — голосовую связь в WCDMA/HSDPA или VoIP/WiMAX, с технической точки зрения, — дело вкуса. Но не с экономической — VoIP-трафик обойдется в сущие копейки по сравнению с трафиком WCDMA, который по-прежнему довольно дорог.
Безопасность
В HSDPA не предусмотрено дополнительных функций безопасности. Аутентификация пользователя производится по SIM (или R-UIM)-карте, а кодирование данных для разных пользователей, характерное для всех стандартов семейства CDMA, работает лучше любого криптографического алгоритма, но не в том случае, если желающий просмотреть конфиденциальные данные находится на базовой станции или каким-то образом получает от неё канальный код (чем вполне могут воспользоваться сотрудники правоохранительных органов). В WiMAX предусмотрена поддержка современных криптографических алгоритмов (AES с 1024-разрядным ключом, например), а это наверняка придется по вкусу корпоративным пользователям, которые хотят хранить свои данные в секрете от всех. Хотя, секретность эта, как известно, — до поры, до времени, ибо невзламываемых защит не бывает.
|
