Bežični širokopojasni pristup Internetu: Konektivnost u pokretu

Potreba za brzim pristupom Internetu preko širokopojasnih linkova dovela je do dinamičnog razvoja tehnologija koje to omogućavaju. Ovde ćemo predstaviti rešenja sa polja širokopojasnog bezičnog pristupa i standarde koji se odnose na njih. Posebna pažnja posvećena je grupi standarda IEEE 802.16 i WiMAX sistemima zasnovanim na ovim standardima.

Od početka razvoja telekomunikacija, jedan od osnovnih problema proizilazio je od ograničenja koja stvaraju provodnici (kablovi). Još početkom 20. veka u tom smislu je uočena prednost radio-prenosa. Međutim, iako se radio-prenos pojavio vrlo brzo posle masovne telefonizacije, njegova intezivna primena usledila je tek u poslednjoj deceniji. Osnovni razlog bila je cena radio-prenosnih sistema i ograničenost prirodnog resursa, tačnije frekvencijskog spektra, što je onemogućavalo veliku gustinu korisnika. Kako ovakav problem ne postoji kada su u pitanju kablovski sistemi, logično je da su oni i pored evidentnih manjkavosti decenijama bili dominantan standard.
Ali, u prethodnoj deceniji se dogodio preokret. Digitalizacija, masovna proizvodnja čipova visoke integracije, celularni pristup i nove tehnologije u današnje vreme omogućavaju višestruko iskorištenje frekvencijskog spektra, a time i znatno veću gustinu korisnika. Napred pobrojano je razlog što je radio-prenos implementiran u gusto naseljenim mestima i to po prihvatljivoj ceni po krajnjeg korisnika, koja je čak konkurentna trošku nastalom u kablovskim mrežama. Stvaranje tehnoloških pretpostavki za implementaciju radio-prenosa na nivou pojeinačnih korisnika, dovelo je do pravog buma u pogledu bežičnih telekomunikacionih servisa.

Četiri tehnologije

Globalna bežična infrastruktura razvija se uz primenu različitih tehnologija, od kojih su najznačajnije UWB, WiFi, 3G i WiMAX. Ova četiri rešenja predstavaljaju skup koegzistentnih, preklapajućih tehnologija koje omogućavaju komunikacije velikim brzinama i bezični pristup Internetu. UWB (Ultra-Wide band) je osnova za buduću tehnologiju WPAN (Wireless Personal Area Network) koja podržava brzine do 400Mb/s na malim rastojanjima (do 10 metara). UWB će omogućiti bežčno USB povezivanje perifernih uređja na PC računare. UWB ima mogućnost simultane distribucije video streama visoke definicije.

WiFi (Wireless Fidelity) tehnologija je prva bežična tehnologija koja podržava velike brzine prenosa. Upotrebom ove tehnologije korisnici na fiksnim lokacijama uspostavljaju bežičnu vezu sa Internetom ili centralama javnih telefonskih mreža preko pristupnih (hotspot) tačaka. Ova tehnologija se koristi, kako u kućama, tako i u poslovnim zgradama, restoranima, hotelima, aerodromima i sličnim lokacijama. WiFi bazirani servisi dostupni su samo na teritorijama koje pokrivaju hotspot tačke, što je maksimalno 100 metara. WiFi tehnologija je regulisana standardima IEEE 802.11a, b i g, kao i standardom 802.11n koji je u fazi usvajanja.

3G tehnologija predstavlja ITU rešenje za bežične komunikacije velikih brzina. Ona je kompatibilna sa GSM, TDMA i CDMA tehnologijama. 3G servisi omogućavaju veliki domet za bežični prenos govora i podataka. U toku je realizacija mrežne infrestrukture u urbanim i suburbanim oblastima, kao i u ruralnim oblastima sa gustim saobraćajem, što će omogućiti najveću mobilnost za uređaje koji su primarno namenjeni za govorne komunikacije. Korišćenjem 3G servisa, korisnici laptop računara i ostalih bežičnih uređaja moći će da premoste prazninu između hot-zona WiMAX sistema (viši frekvencijski opsezi) i WiFi hotspotova.

WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Acces ) je nova tehnologija predviđena za širokopojasno povezivanje "zadnje milje" na daleko većoj geografskoj teritoriji u odnosu na WiFi. To omogućava poslovnim korisnicima T1/E1servise, a rezidencijalnim ekvivalent kablovskim/DSL pristupnim sistemima. Omogućavajući pokrivanje područja od dva do 50 kilometara (što varira u zavisnosti od više faktora), WiMAX pruža mnogo veću mobilnost aplikacijama velikih brzina. To je, zapravo, alternativa širokopojasnom kablovskom i DSL pristupu, i to bez potrebe za direktnom optičkom vidljivošću sa baznom stanicom.

Slika 1. Oblast pokrivenosti bežičnih tehnologija

Wi-MAX forum

Grupa proizvođača opeme za bežične komunikacije osnovala je WiMAX forum, industrijsku asocijaciju čiji je cilj razvoj sistema za bežične komunikacije zasnovane na standardu IEEE 802.16. WiMAX treba prvenstveno da obezbedi bežični širokopojasni pristup "zadnje milje" u gradskoj mrežnoj oblasti (MAN), nudeći performanse slične tradicionalnom kablovskom, DSL ili T1/E1 prenosu. Tipična WiMAX bazna stanica obezbeđuje dovoljan propusni opseg za više od 60 poslovnih korisnika sa nivoom kablovskog servisa T1/E1. Uz to, bazna stanica omogućava i brzi pristup Internetu za stotine kućnih korisnika.

Kompanije koje su se do sada pridružile WiMAX forumu ostvaruju više od 75 odsto prihoda na globalnom tržištu bežičnih komunikacija. Osim proizvođača opreme, forumu su se priključile i brojne multinacionalne kompanije iz drugih sektora. Značaj WiMAX foruma je u tome što je programom testiranja i sertifikacije obezbeđuje kompatibilnost i interoperabilnost sa ostalim standardima u primeni. U januaru 2005. WiMAX forum je objavio da je laboratorija Cetecom iz Španije, izabrana za zvaničnu sertifikacionu laboratoriju za WiMAX. Inače Cetecom je odabran nakon jednogodišnje rigorozne procedure. Proces sertifikacije počeo je u julu 2005.

Slika 2. Neke od članica WiMAX foruma

Opseg pokrivenosti

Kao implementacija IEEE 802.16 standarda, WiMAX obezbeđuje MAN konekciju pri brzinama do 75 Mb/s. WiMAX sistemi mogu da budu upotrebljeni za prenos podataka na razdaljinama do čak 50 kilometara. Međutim, u proseku WiMAX bazne stanice najčešće pokrivaju oblast između pet i osam kilometara. Bežični prenos i neke karakteristike mogu zahtevati kupovinu dodatnog softvera, servisa ili spoljašnjeg hardvera. Performanse mrežnog sistema i njegova funkcionalnost će varirati zavisno od bežičnog mrežnog plana, okruženja, operativnog sistema, hardverske i softverske konfiguracije.

U tipičnoj zoni pokrivanja na oko 10 kilometara, WiMAX sertifikovani sistem bi trebalo da ima kapacitet do 40 Mb/s po kanalu za fiksni i portabl prijem. To je dovoljno da pruži istovremeni pristup stotinama poslovnih korisnika i hiljadama rezidencijalnih korisnika. Za implementacije u mobilnim mrežama očekuje se kapacitet do 15 Mb/s za domet od pet kilometara. Kao što smo već kazali, nema potrebe za direktnom optičkom vidljivošću sa baznom stanicom zbog upotrebe OFDM modulacije, pa je logično da se WiMAX tehnologija integriše i u laptop računare. To njihovim vlasnicima omogućava širokopojasni bežični pristup.

Konfiguracija sistema

Najjednostavnija konfiguracija sistema baziranih na 802.16a standardu sastoji se od bazne stanice (montirane na zgradi ili antenskom stubu) koja komunicira na principu "tačka - više tačaka" sa korisničkim stanicama lociranim u domovima i kompanijama. IEEE 802.16a obezbeđuje idealnu bežičnu backhaul tehnologiju u cilju povezivanja 802.11 bežičnih LAN-a i komercijalnih hotspot tačaka na Internet. Sa raspodeljenom brzinom protoka podataka koja se kreće do 75 Mbp/s, "sektor" (jedinstveni par predajnik-prijemnik) bazne stanice 802.16a uključuje robustne sigurnosne karakteristike i QoS koji je potreban za podršku servisima koji zahtevaju nisko vreme kašnjenja (glas i video).

Zemljama u razvoju posebno odgovaraju potencijali WiMAX-a za brz razvoj širokopojasnih bežičnih tehnologija, za razliku od skupljih žičanih rešenja. Zbog velikog dometa WiMAX lako obezbeđuje pokrivenost velikih oblasti bez polaganja kablova. Segmenti tržišta trenutno opsluženi DSL ili kablovskom vezom vide WiMAX kao korisnu tehnologiju za postizanje velikih pristupnih brzina van urbanog jezgra. WiMAX takođe obezbeđuje put širokopojasnoj mobilnosti. Hardver kompatibilan sa 802.16e standardom u laptop računarima i ostalim mobilnim uređajima će omogućiti korisnicima Interneta velike brzine kada se kreću van hotspot Wi-Fi zona.

Slika 3.

Domaće iskustvo

Kao jedan od primera implementacije Wi-MAX tehnologije u našoj zemlji možemo navesti i projekat "Telekoma" za uvodjenje telefonske mreže za četiri opštine na jugozapadu Srbije, u Novom Pazaru, Novoj Varoši, Sjenici i u Tutin putem tehnologija bežičnih pristupnih mreža WLL (Wireless Local Loop). WLL koja se primenjuje u mrežama ovog operatora za potrebe bežičnog pristupa telefonskom servisu je stara otprilike koliko i IP BWA (širokopojasna bežična mreža za pristup Internetu) tehnologija. Međutim, WLL je značajno napredovao u poslednje vreme kada je počela konvergencija sistema za pristup Internetu i telefoniji.

Ovo rešenje bismo mogli nazvati kao bežična fiksna telefonija jer ono obezbeđuje servis na fiksnim lokacijama (domaćinstva i manje firme) koje su po pravilu u ruralnim sredinama, ili su rasute na velikom geografskom području gde je mala gustina naseljenosti, pa je razvoj kablovske infrastukture neisplativ. Projekat je započeo 2003. godine tenderom za izgradnju pristupne mreže kombinacijom WLL opreme koja radi u opsegu 3,5 GHz i klasične pristupne mreže. Procenat telefonskih priključaka u ove četiri opštine je bio veoma mali, tako da je cilj projekta bilo omogućavanje osnovnog telefonskog servisa. Broj pretplatnika koje je pokriven projektom je oko 20 000.

Razlozi za WIMAX

U tehnološkom smislu WiMAX standard je nastao kao posledica nedovoljno dobrog ranijeg standarda za bežični pristup (IEEE 802.11) i to u smislu performansi. WiMAX je doneo povećanje kapaciteta, dometa, robusnosti prenosa, pouzdanosti i veoma važne karakteristike efikasnosti u pogledu MAC protokola. Dakle, za razliku od ostalih rešenja, WiMAX od samog početka ima zadatak da stvori univerzalni širokopojasni bežični komunikacioni sistem sa svim atributima koji su nam poznati iz opšte teorije telekomunikacija.
Pored ovog tehnološkog razloga za nastajanje WiMAX-a, bilo je važno i to što su mnoga današnja rešenja u ovoj oblasti pravljena po meri velikih klijenata i što trenutno skoro sva (pa čak i 802.11) u praksi imaju problem interoperabilnosti po pitanju "uvezivanja" opreme različitih proizvođača. WiMAX sertifikovan proizvod će servis provajderu omogućiti da kupuje opremu od različitih proizvođača i da bude siguran da će ceo sistem funkcionisati. To znači konkurentnije tržište što implicira niže cene opreme i brži rast širokopojasne bežične industrije.

Tehnologija               Standard          Primena               Propusnost                      Opseg                 Frekvencija            

UWB                         802.15.3a             WPAN              110-480Mbps                  Do 10 m                   7.5 GHz

Bluetooth                  802.15.1               WPAN              Do 720 Kbps                   Do 10 m                   2.4 GHz           

Wi-Fi                        802.11a                WLAN              Do 54 Kbps                     Do 100 m                 5 GHz

Wi-Fi                        802.11b                WLAN              Do 11 Mbps                    Do 100 m                 2.4 GHz            

Wi-Fi                        802.11g                WLAN              Do 54 Mbps                    Do 100 m                 2.4 GHz

WiMAX                      802.16d               WMAN Fiksni     Do 75 Mbps (20MHz BW)  6-10 km tipično        < 11 GHz                                              

WiMAX                      802.16e               WMAN Mobilni   Do 30 Mbps (10MHz BW)  2-5 km tipično          2-6 GHz                            

EDGE                          2.5G                   WWAN            Do 384 Kbps                    2-8 km tipično         1900MHz                                                                                                          

CDMA2000 1×EV-DO     3G                      WWAN           Do 2.4 Mbps                 2-8 km tipično       400,800,900,1700,1800,1900MHz

                                                                             (tipično 300-600 Kbps)                          

WCDMA/ UMTS             3G                     WWAN            Do 2 Mbps (do 10 Mbps     2-8 km tipično     1800,1900 2100 MHz
                                                                                sa HSDPA tehnologijom)