WiMAX

Capitolul 1 Introducere în sistemele wireless de bandă largă

Tehnologia wireless de bandă largă se află la confluenţa a două dintre cele mai remarcabile dezvoltări din istoria industriei telecomunicaţiilor. Serviciile mobile wireless au crescut de la 11 milioane de abonati pe tot globul la peste 2 milliarde în 2005. De asemenea serviciile internet de bandă largă au evoluat în mai putin de o decadă de la 0 virtual la peste 200 de milioane.

Istoria WiMAX este legată de dorinţa găsirii unei alternative competitive la tehnologiile de acces wireless tradiţionale (de bandă îngustă).

Tehnologia Wimax e concepută pentru a se adapta la aplicaţii de bandă largă atât fixe cât şi mobile.

Tehnologia wimax a evoluat de-a lungul timpului, trecând prin 4 etape:

1. narrowband wireless local-loop systems,

2. first-generation line-of-sight (LOS)broadband systems,

3. second-generation non-line-of-sight (NLOS) broadband systems şi

4. standards-based broadband wireless systems.

1. Narrowband wireless local-loop systems(sisteme wireless de bandă îngustă de tip buclă locală)

În această perioadă, câteva companii noi s-au concentrat doar pe furnizarea internetului wireless. Aceşti furnizori de internet wireless(WISP) au dispus de sisteme în benzile scutite de licenţă: 900MHz şi 2.4GHz. Majoritatea acestor sisteme necesitau instalarea unei antene la client, pe acoperiş sau sub streaşină.

Limitările dezvoltării acestor sisteme constau în alegerea cartierelor şi oraşelor mici. Vitezele atinse de aceste sisteme erau de câteva sute de kbps.

2. First-generation line-of-sight (prima generatie în conditii de vizibilitate directă)

Deoarece în cazul comunicaţiilor prin cablu au apărut tehnologia DSL şi modemurile, sistemele wireless trebuia să evolueze spre viteze mai mari, pentru a fi competitive.

Aşadar au fost dezvoltate sisteme pentru frecvente mai mari: 2.5 GHz şi 3.5GHz. În benzile de frecvenţe de 24GHz şi 39GHz, vitezele atinse ajungeau până la câteva sute de Mbps.

Această primă generaţie de sisteme wireless de bandă largă a utilizat stalpi de câteva sute de metrii înălţime şi asigură acoperire în condiţii LOS(vizibilitate directă) pe distanţe de aproximativ 56 km.

3. Second-generation non-line-of-sight (a doua generaţie în condiţii de lipsă de vizibilitate directă)

A doua generaţie de sisteme wireless de bandă largă a putut depăşii problemele legate de lipsa vizibilităţii directe şi a oferit o capacitate mai mare. Pentru aceasta s-a folosit arhitectura celulară şi tehnici avansate de procesare a semnalului, care îmbunătăţesc performanţele sistemului în condiţii de propagare pe cai multiple.

Problema NLOS a fost rezolvată folosind tehnici precum OFDM, CDMA şi procesare multiantenă. Anumite sisteme, precum SOMA Networks, au oferit performate satisfăcătoare pe distanţe de caţiva kilometrii

4. Standards-based broadband wireless systems (Sisteme wireless de bandă largă standardizate).

În 1998, IEEE a format un grup, numit 802.16 pentru a dezvolta un standard pentru WMAN. Iniţial acest grup s-a concentrat pe dezvoltarea de soluţii în banda de frecvenţe 10-66 GHz, având ca scop principal furnizarea conexiunilor de mare viteză firmelor care nu puteau dispune de un traseu de fibră optică.

Grupul 802.16 a produs un standard, care a fost aprobat în decembrie 2001. Acest standard, Wireless MAN_SC, specifică un nivel fizic, ce folosea tehnici de modulaţie cu o singură purtătoare şi un nivel MAC cu o structură burst time division multiplexing (TDM), care suporta FDD şi TDD(time divison duplexing).

După completarea acestui standard, grupul a început să lucreze la extinderea şi modificarea acestuia ca să poată funcţiona atât pe frecvenţe cu licenţă cât şi pe frecvenţe fără licenţă din gama de frecvenţe 2-11GHz. Fapt ce permite dezvoltări în condiţii de lipsă de vizibilitate directă.

Acest amendament, IEEE 802.16a, a fost terminat în 2003 şi conţinea în plus scheme OFDM la nivelul fizic, pentru a permite dezvoltarea în medii cu propagare pe căi multiple.

OFDM făcea deja parte din standardele revizuite 802.11. În afară de nivelul fizic OFDM, standardul 802.16a specifică de asemenea opţiuni adiţionale pentru nivelul MAC, printre care şi suport pentru OFDMA.

Următoarea revizie a standardului 802.16a a fost începută şi terminată în 2004. Acest standard revizuit s-a numit 802.16-2004 şi înlocuia standardele 802.16, 802.16a şi 802.16c cu un singur standard, care a fost de asemenea adoptat de către ETSI ca bază pentru HIPERMAN (high performance metropolitan area network).

În 2003, grupul 802.16 a început să lucreze la îmbunătăţirea specificaţiilor pentru a permite aplicaţii mobile. Această revizie a fost terminată în decembrie 2005 şi a fost publicată sub numele de IEEE 802.16e-2005. Aceasta specifică Scalable OFDM pentru nivelul fizic şi conţine modificări ale specificaţiilor nivelului MAC pentru a permite mobilitate de mare viteză.

Specificaţiile IEEE 802.16 reprezintă o colecţie de standarde cu un scop foarte larg. Pentru a satisface diferitele cerinţe ale industriei, standardul cuprindea o varietate de opţiuni. IEEE a dezvoltat specificaţiile, dar a lăsat industriei sarcina de a le converti într-un standard interoperabil, ce poate fi certificat. Forumul Wimax a fost format ca să rezolve această problemă şi să promoveze soluţii bazate pe standardele 802.16. Forumul se bucura de participare largă din partea întregii industrii, incluzând companii de materiale semiconductoare, producători de echipamente, furnizor de internet, etc.