IEEE 802.16: Konačno stiže WiMAX!

Tokom poslednjih godinu dana iščekujemo implementaciju prvih WiMAX mreža, nestrpljivi da proverimo kako ova obećavajuća tehnologija funkcioniše u praksi. Konačno, prva zvanična komercijalna rešenja dostupna su i u našoj zemlji. Siemens je na Prvoj međunarodnoj broadband konferenciji u Beogradu (10. - 12. aprila) predstavio svoje WiMAX rešenje pod imenom WayMAX. Budući da postoji veliko interesovanje za "WiMAX priču" u Srbiji, ovaj članak ima zadatak da osveži vaša saznanja o dotičnoj tehnologiji i prezentira recentna dešavanja na tržištu...

Standardizacija i sertifikacija

Možda je sada dobar trenutak da ponovimo ukratko neke osnovne pojmove. Prvo, WiMAX nije standard, već oznaka asocijacije koja se bavi sertifikacijom i testovima interoperabilnosti proizvođača opreme. Ta organizacija zove se WiMAX Forum, a sama reč ima značenje Worldwide interoperability for Microwave Access. Forum okuplja sve igrače koji nešto znače na lokalnom i globalnom WiMAX tržištu, te danas broji više od 200 članova. Po svojoj funkciji na međunarodnom planu, moglo bi se reći da WiMAX Forum ima analognu ulogu kao WiFi Alijansa kada je reč o WLAN tehnologijama. U tom pogledu, WiFi i WiMAX logo imaju analogna značenja.

Drugo, relevantna organizacija za standardizaciju jeste IEEE, a serija standarda koja se odnosi na WiMAX nosi oznaku 802.16. Standard za fiksni bežični pristup donet je 2004. godine i poznat je pod oznakom 802.16d ili 802.16-2004, dok je najnovija verzija standarda - 802.16e, zvanično usvojena krajem 2005. godine i predstavlja osnovu za razvoj servisa za mobile korisnike.

Jedna od osnovnih delatnosti WiMAX Foruma jeste sprovođenje testova i izdavanje odgovarajućih sertifikata proizvođačima WiMAX opreme. Postoje dve vrste testova koje se pri tome sprovode: test usklađenosti sa standardom organizacije IEEE, kao i test interoperabilnosti sa opremom drugih proizvođača. U suštini, čitava ideja sertifikacije vođena je namerom da se ostvari puna kompatibilnost korisničke i operatorske opreme različitih dobavljača, odnosno, da cene terminala postanu u toj meri pristupačne kako bi omogućile masovnu implementaciju mreža zasnovanih na ovoj tehnologiji.

Od leta 2005. godine, kada su otvorene laboratorije WiMAX Foruma u Malagi, Španija, pa sve do sada, samo nekolicina proizvođača je sertifikovala svoju opremu. Jedan od njih je Siemens sa svojim WayMAX rešenjem, koje ćemo ukratko predstaviti u narednom odeljku.

Izgled mreže zasnovane na bežičnom širokopojasnom pristupu putem 802.16d

Tehnički opis

Šematski prikaz kompletne mreže zasnovane na bežičnom pristupu putem 802.16d standarda, identifikuje nekoliko celina. Budući da su core deo mreže, back-end sistemi (operatorski servisi za provisioning, naplatu i administraciju), te farme aplikacionih servera standardna rešenja već poznata i primenjena u IP svetu, akcenat stavljamo na radio mrežu, odnosno na primenu WiMAX-a za bežični pristup.

Radio mreža je tipa tačka-više-tačaka (point-to-multipoint) i moglo bi se reći da je realizacija sličnija ćelijskim sistemima poznatim u mobilnoj telefoniji nego WLAN konceptu. U svakom slučaju, centralnu komponentu mreže čini WayMAX bazna stanica, koja je realizovana sa split arhitekturom, tj. sastoji se od unutrašnje i spoljašnje jedinice. Ovakav pristup sve češći je ne samo kod mikrotalasne opreme, već i kod UMTS baznih stanica. Fleksibilnost koja se dobija fizičkim razdvajanjem radio-frekvencijskog dela obrade signala (grupisanog sa antenskim sistemom) od ostalih funkcija bazne stanice, ogleda se u značajnoj slobodi pri projektovanju pokrivanja i dimenzionisanja radio mreže, odnosno, samoj instalaciji na odabranim lokacijama. Kako se veza između unutrašnje i spoljašnje jedinice ostvaruje IF kablom (a ne RF) to se razdaljina na koju se mogu postaviti ove komponente bazne stanice kreće i do 200 metara.

Unutrašnja jedinica sastoji se od tri vrste modula:
• Sector Modem Unit – komponenta zadužena za obradu signala jednog sektora bazne stanice i za OFDM modulaciju. Jedna WayMAX bazna stanica podržava do radio 4 sektora, plus jedan redundantni.
• Controller&Switching Unit – centralni deo bazne stanice, koji vrši kontrolu sektora i prosleđivanje paketa. Takođe, ovaj modul sadrži gigabitni Ethernet interfejs za povezivanje stanice u core mrežu, kao i menadžment interfejs.
• Connector Unit – sadrži konektore za napajanje i sinhronizaciju.

Za ispravno funkcionisanje stanice neophodni su samo još ventilatorski moduli i naravno napajanje, odnosno, baterijski back-up sistem.

Spoljašnja jedinica montira se uz antenu, a karakteriše je visok stepen izlazne snage na antenskom konektoru – 35dBm – koji čini WayMAX opremu jedinstvenom u industriji, i omogućava funkcionisanje indoor korisničkih uređaja u okruženju gde ne postoji linija direktne optičke vidljivosti.

Na strani krajnjeg korisnika nalazi se samo WayMAX CPE (modem) koji se na razne načine povezuje na terminalnu opremu – desktop ili laptop računare, odnosno IP telefone. Mogućnost rada u bridge modu omogućiće povezivanje čitavog LAN-a iza jednog modema-rutera, a POTS i WiFi interfejsi (pored standardnog Etherneta) otvaraju mogućnosti za različite vidove umrežavanja. Uz CPE dolazi stona ili prozorska antena, u zavisnosti od željenog ili projektovanog kvaliteta prijema.

Svakako najinteresantniji deo priče o WiMAX-u jeste mnoštvo ideja o tome na koji način uposliti napredne karakteristike koje tehnologija pruža. Pored rezidencijalnih korisnika, koji željno iščekuju da konačno kod kuće uživaju u Internet pristupu, (bez namere da se ulazi u detalje, široko je poznato koliko korisnika u Beogradu ima, recimo, dvojničku telefonsku liniju, a koliko njih nema nikakav pristup Web-u) WiMAX će biti potencijalno rešenje i za sve veći broj biznis korisnika.

Rezidencijalni širokopojasni pristup

O WiMAX-u se u poslednje vreme mnogo priča među najširom populacijom koja očekuje brzi i jeftin pristup Internetu. Ovo masovno tržište interesantno je dobavljačima Internet usluga (provajderima) pre svega u urbanim sredinama, u kojima se lako dolazi do kritične mase pretplatnika. Sa druge strane, ogromna komparativna prednost koju bežične tehnologije imaju u tom scenariju jeste brza i jednostavna izgradnja pristupne mreže. Nema potrebe za komplikovanim i skupim procedurama za postavljanje kablovske infrastrukture, a u većem broju slučajeva neće biti potrebe ni za razvlačenjem kablova po stanovima.

No, nikako ne bi trebalo smetnuti sa uma da će primenom WiMAX rešenja biti moguće ponuditi servise i u najudaljenijim ruralnim krajevima (ko bi inače specijalno za vas sproveo širokopojasni priključak ako živite u kući sa super pogledom na vrhu obližnjeg brda?). Pošto je u pitanju sistem tačka-više-tačaka, nema razloga da se u manje naseljenim oblastima sa manjim brojem baznih stanica ostvari željeno pokrivanje. Jednom kada počne masovna implementacija, korisnici će uživati u trci operatera da im ponude raznovrsne servise. Fizička ograničenja prestaće da budu relevantna.

Pomenutoj populaciji najvažniji servis predstavljaće pretraživanje Interneta, odnosno, mogućnost razmene elektronske pošte. Paketi servisa slični su DSL scenarijima, čiju ponudu već imamo u većim mestima u Srbiji. Jedan sektor WayMAX bazne stanice može pri širini kanala od 3,5 MHz da podrži protok veći od 10 Mb/s. Uz pažljivo dimenzionisanje mreže (inače, ovde su pravila vrlo slična DSL-u i uzimaju u obzir statistiku IP saobraćaja) i odgovarajuće pakete servisa, jedan sektor bazne stanice u stanju je da opslužuje više stotina krajnjih korisnika uz garantovane brzine od bar 128 kb/s. Uz pad cena opreme i pomenute uštede u odnosu na žičanu infrastrukturu, može se izračunati da se ulaganje u izgradnju WiMAX mreže isplaćuje već posle dve godine rada.

Servisi za poslovne korisnike

Prethodni scenario, koji se često naziva "bežični DSL" atraktivan je pri samoj pomisli da se ne mora sprovoditi obimna kablovska mreža, ili u "boljem" slučaju izgrađivati vazdušna mreža linkova. Međutim, prava revolucija može nastati u domenu poslovnih korisnika, posebnih službi i institucija, i u vladinom sektoru. Zamislite da, odjednom, bežičnim putem vaša firma dobije dvomegabitnu vezu po ceni višestruko povoljnijoj od trenutno aktuelne!

Prostom računicom dolazimo do činjenice da se jednom baznom stanicom može pokriti bar 20 poslovnih sistema, pri čemu se svakom obezbeđuje standardni protok od 2 Mb/s. Uz definisane klase kvaliteta servisa (QoS) moguće je dinamičko prilagođavanje vrsti saobraćaja koja se prenosi.

U slučaju malih i srednjih preduzeća, bežični link predstavlja otvoren put ka Internetu za sve zaposlene (LAN se realizuje klasičnim putem). Za veće sisteme, kombinacija WiMAX-a i žičanih sistema predstavlja način povezivanja korporativnih lokacija.

Često pominjani scenario korišćenja WiMAX rešenja tiče se napajanja WLAN hotspotova. Bilo da je reč o javnim hotspotovima (npr, Aerodrom, Beogradska arena, Sava Centar...) ili korporativnim WLAN mrežama, dovođenje signala bežičnim putem u mnogim slučajevima ispostaviće se isplativije za samu organizaciju.

Slično prethodnom, operatori ćelijskih sistema druge i treće generacije vide WiMAX tehnologiju kao jednostavan način povezivanja baznih stanica u zvezdaste topologije, bez potrebe da se PCM ili IP linkovi provlače kroz često nepristupačne predele.

Kada je reč o službama posebne namene, ili o vladinom sektoru, često se javlja potreba posedovanja telekomunikacione infrastrukture, jer iz praktičnih razloga oslanjanje na mrežu operatora nije preporučljivo. U takvim slučajevima, pouzdana i sigurna bežična mreža značajno umanjuje troškove i povećava brzinu dostupnosti servisa. Poslednjih godinu dana, pojavio se trend izgradnje metro mreža lokalnih uprava na nivou gradova i opština. Tako će gradske vlasti u Njujorku i Londonu praviti svoje bežične mreže kojima će povezati administraciju u jedinstven sistem i biti u mogućnosti da ponude mnoštvo servisa građanima.

U bliskoj budućnosti, nezanemarljiv uticaj WiMAX može imati na "tele-metering" servise. S obzirom na to da se pokrivanje WayMAX bazne stanice kreće od 2 km u gusto urbanoj sredini do više desetina kilometara u ruralnoj, isplativost korišćenja ove tehnologije za prenos mernih rezultata ili senzorima prikupljenih podataka sa udaljenih lokacija, bilo da se radi o automatskom očitavanju potrošnje električne energije ili video nadzoru u čitavoj metro regiji, čini realizaciju ovakvih sistema sasvim izvodljivom, kako sa tehničkog tako i sa ekonomskog aspekta.

Regulativa u Srbiji

Imajući u vidu da je za fiksni bežični pristup Planom namene radio-frekvencijskih opsega rezervisan opseg 3,4 – 3,6 GHz (takođe i gornji opseg do 3,8 GHz), kao i da se radi o licenciranom delu spektra, jasno je da za implementaciju i puštanje u komercijalni rad ovih sistema postoje i neki neophodni pravni uslovi. Do sada u ovom opsegu nije bilo nadmetanja za licence, pa samim tim ni njihove dodele.

U predviđenom opsegu postoji 25 dvosmernih kanala širine 3,5 MHz koji su upareni za FDD mod rada. Primera radi, za inicijalnu ponudu usluga na teritoriji Beograda bilo bi dovoljno da provajder ima na raspolaganju svega tri kanala.

Uz malo dobre volje

WiMAX konačno stiže i u naše krajeve. Zainteresovanost i spremnost lokalnih ponuđača Internet servisa da implementiraju novu tehnologiju postoji, pa uz malo dobre volje regulatornih organa, možemo očekivati prve sisteme još ove godine. U kojoj će oblasti tehnologija pronaći svoju prvu primenu ostaje da se vidi, tek mogućnosti za inovativne servise i načine primene obećavaju uzbudljiva dešavanja na tržištu.