WiMAX – geneza si cadru de lucru

Standardul IEEE 802.16

Principalele caracteristici ale IEEE 802.16 /tehnologie WiMAX sunt urmatoarele:

Frecventa (purtatoare) <11GHz. In acest moment, benzile de frecventa luate in considerare sunt: 2,5 GHz, 3,5 GHz si 5,7 GHz.

OFDM. 802.16 este in principal construit pe tehnologia de transmisie a datelor OFDM, cunoscuta pentru utilizarea cu eficienta a resurselor radio.

Viteza. O rata rezonabila este de ordinul a 10Mb/s.

Distanta. Pana la 20 km, cu o mica pierdere pentru echipamentele aflate in interioare.

Asa cum s-a mentionat in Capitolul 1, standardul IEEE 802.16 este tehnologia de retea utilizata pentru WiMAX. Grupul de lucru IEEE 802.16 pentru BWA a fost creat in 1999. El a fost impartit in 2 grupuri de lucru:

802.16a, cu frecventa centrala in interiorul intervalului 2 – 11GHz. Aceasta tehnologie a fost utilizata ulterior pentru WiMAX.

802.16, cu frecventa centrala in intervalul 10-66GHz.

Mai multe documente au fost aprobate si publicate de subcomitetele 802.16. Cateva din ele sunt prezentate in Tabelul 2.1.

Tabelul – Documente principale elaborate de subcomitetele 802.16

De la 802.16-2004 la 802.16e

Definirea 802.16-2004 a fost foarte folositoare, inlocuind un set de documente ce descriau diferite parti ale aceleasi tehnologii, cu directii diferite de modificari. Cu toate acestea, dupa publicarea acestuia, se simtea nevoia unui upgrade, in principal pentru adaugarea caracteristicilor de mobilitate. Era nevoie ca unele caracteristici sa fie adaugate si unele erori corectate. Astfel, pe 7 decembrie 2005 a fost aprobat, iar in 28 februarie 2006 a fost publicat amendamentul 802.16e. Este de retinut ca 802.16e nu este un document de sine statator. El propune schimbari (unele importante) si adaugiri la textul 802.16-2004. De aici, o persoana ce doreste sa citeasca niste informatii specifice in 802.16e prima data trebuie sa citeasca 802.16-2004 si dupa aceea sa verifice eventualele schimbari care au avut loc in 802.16e.

Principalele diferente ale 802.16e cu privire la 802.16-2004 sunt urmatoarele:

Apar statiile mobile (MS). Pentru un serviciu mobil de telecomunicatii, o statie este intentionata a fi folosita in miscare sau la opriri in diferite puncte nespecificate. Cu toate acestea, un MS 802.16e este de asemenea o statie abonat (SS).

Proceduri de handover la nivelul MAC. Exita doua tipuri de proceduri.

Moduri de lucru din punct de vedere al energiei (pentru mobilitatea MS-urilor): modul sleep si modul idle

SOFDMA (OFDMA scalabil). Mai general, nivelul fizic al OFDMA, i.e. Sectiunea 8.4 a standardului 802.16 a fost complet rescrisa intre 16-2004 si 16e. Desi cuvantul SOFDMA nu apare propriu-zis in documentul 802.16e, este tipul de OFDMA standardizat.

Securitatea (subnivelul de securitate). Securitatea 16-2004 este acutalizata complet.

Tehnicile MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) si AAS (Adaptive Antenna System), introduse deja in 802.16-2004, au multe caracteristici de imbunatatire si implementare, descrise in detaliu in 802.16e

Caracteristica serviciilor de Multicast si Broadcast (MBS)

O noua clasa QoS (cea de-a 5a): ertPS. (O imbunatatire a rtPS 802.16-2004), Clasa ertPS suporta fluxuri ale serviciilor in timp real care genereaza periodic pachete de date cu marimi variabile, e.g. VoIP cu suprimarea momentelor fara date.

Altele: o codare optionala a canalului prin codul LDPC (Low-Density Parity Check), etc.

Forumul WiMAX

Standardul IEEE 802 furnizeaza doar tehnologia. Deci este nevoie de existenta unei alte organizatii pentru certificarea conformitatii si verificare interoperabilitatii. In cazul IEEE 802.11 WLAN, Consortiul WiFi (Wireless Fidelity Alliance) are un rol major in succesul tehnologiei WiFi, asa cum este ea cunoscuta. Intr-adevar,    faptul ca 2 produse certificate WiFi lucreaza unul cu celalalt au pavat drumul catre uriasa raspandire a a produselor WiFi.

Problemele de certificare erau cu atat mai importante pentru WiMAX cu cat tot mai multi producatori sustineau ca ei au stabilit standardul 802.16. Forumul WiMAX a fost creat in Iunie 2001 cu obiectivul ca Forumul sa joace exact acelasi rol pentru IEEE 802.16 ca WiFi pentru 802.11. Forumul WiMAX furnizeaza certificate de conformitate, compatibilitate si interoperabilitate pentru produsele IEEE 802.16. Dupa o perioada de cadere, Forumul WiMAX a fost reactivat in Aprilie 2003. Unele surse indica aceasta data ca data de infiintare a Forumului WiMAX. Intel si Nokia, impreuna cu cu alti furnizori, au jucat un rol important in infiintarea Forumului. Dupa ceva timp, Nokia a devenit mai putin activa, reclamand faptul ca doreste sa se concentreze mai mult catre 3G. Oricum, in acest moment, Nokia este din nou un membru activ al WiMAX.

Membrii Forumului WiMAX sunt producatori de sisteme, de semiconductori, alti vanzatori de echipamente, operatori de retea, institutii de cercetare si alti jucatori de pe piata telecomunicatiilor. O lista completa a membrilor WiMAX poate fi gasita pe pagina web Forum Member Roster. Dintre acestia se pot mentiona:

Producatori: Airspan, Alcatel, Alvarion, Cisco, Ericsson, Fujitsu, Huawey, Intel, LG, Lucent, Motorola, Nokia, Nortel, Sagem, Samsung, Siemens, ZTE, etc;

Furnizori de servicii: British Telecom, France Telecom, KT (Koreea Telecom), PCCW, Sprint Nextel, Telmex, etc;

Grupurile de lucru ale Forumului WiMAX

Forumul WiMAX este organizat in mai multe grupuri de lucru. Grupurile si scopul lor este prezentat in tabelul 2.2, asa cum sunt indicate ele pe situl Forumului WiMAX.

Tabelul – Grupurile de lucru ale Forumului WiMAX

Certificarea produselor WiMAX

Primul laborator de certificare a produselor WiMAX recunoscut de catre forumul WiMAX este CETECOM Lab (Centro de Tecnologia de las Communicaciones) din Malaga, Spania. Al doilea laborator, recunoscut de catre forumul WiMAX in februarie 2006 este TTA (Telecommunications Technology Association’s) din Seul, Coreea de sud. Primele certificari ale acestui de-al doilea laborator erau asteptate in 2007. In acest moment exista informatii despre al treilea laborator, situat in China.

Conformanta WiMAX nu trebuie confundata cu interoperabilitatea. Combinatia acestor doua tipuri de teste reprezinta testarea necesara certificarii. Testarea conformantei WiMAX este un proces unde producatorii de BS si SS testeaza echipamentele pentru a garanta ca acestea indeplinesc cerintele specificate in WiMAX Protocol Implementation Conformance Specification (PICS). In testele de conformanta, unitatile BS/SS trebuie sa indeplineasca toate conditiile obligatorii specificate in planul de testare pentru un profil specific de sistem. Documentele PICS si profilele de sistem sunt propuse de TWG.

Interoperabilitatea WiMAX este un multivendor (>3) test process gazduit de catre laboratorul de certificare pentru a testa capacitatea echipamentelor BS si/sau SS ale unui producator de a transmite si receptiona fluxuri de date catre/de la echipamente BS si/sau SS ale altui producator. Apoi, fiecare SS, de exemplu, este testat cu 3 BS, unul provenind de la acelasi producator, iar 2 de la producatori diferiti. Un grup de test, cunoscut ca plugfest, este o intalnire unde mai multi producatori pot verifica interoperabilitatea dintre echipamentele lor.

Produse certificate WiMAX

Procesul de certificare a inceput in vara lui 2005 la Cetecom. Prima certificare a unui echipament a avut loc in 24 Ianuarie 2006. Lista completa a echipamentelor certificate WiMAX se poate gasi la adresa https://www.wimaxforum.org/kshowcase/view. Toate aceste echipamente erau certificate conform profilului de sistem IEEE 802.16-2004 (WiMAX fix). Prima certificare a unui produs bazata pe WiMAX Mobil a fost anuntata la Congresul WiMAX ASIA 2008 de la Singapore din 9 aprilie 2008. Acestea sunt produse de POSDATA, Runcom Technologies Ltd, Samsung Electronics Co., LTD si Sequans Communications.

Echipamentele certificate provin de la 3 tipuri de producatori WiMAX:

Companii cu experienta pre-WiMAX;

Companii initial specializate in produse pentru retelele de telefonie mobila (de exemplu Motorola);

Nou veniti care si-au inceput afacerile specializati pe produse WiMAX.

Produse asteptate si evolutie

Tipuri de produse

Sunt asteptate diferite tipuri de produse WiMAX.

Primul pas: produsele CPE. Aceste produse sunt in primul rand outdoor si apoi indoor. Acestea sunt produse deja certificate (in principal outdoor in acest moment). Pentru produsele WiMAX CPE, mai multi furnizori pot avea cerinta ca doar instalatorii autorizati ar putea instala aceste echipamente pentru abonati. Este de asteptat ca in curand sa apara CPE self-installed.

Al doilea pas:produse instalate pe echipamente portabile. Aceste echipamente portabile vor fi initial laptop-uri. Este de asteptat (si probabil realizat deja) ca aceste produse WiMAX instalate pe laptop-uri sa aiba un port USB (Universal Serial Bus), PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) (mai putin probabil), un port PCI (Peripheral component Interconnect) sau alte tipuri de conexiuni. In acest caz, un abonat WiMAX se poate deplasa intr-o zona delimitata (cea acoperita de BS) si astfel este realizata nomadicitatea.

Mai apoi, va aparea probabil produsul WiMAX instalat pe laptop-uri din fabrica, cum este deja cazul pentru WiFi. Evident, acest lucru va crea o situatie in care WiMAX se va raspandi la scara mare. Exista doua tipuri de probleme pe care le putem intalni:

Producerea de echipamente destul de mici; aceasta nu pare a fi o problema prea mare;

Consideratii de inginerie radio si lansare, unde tehnologia si tehnicile de lansare ar trebui sa fie destul de avansate incat sa permita o conecentratie mare de abonati.

Ultimul pas: Produse WiMAX in PDA-uri si alte echipamente cum ar fi telefoanele mobile. Pentru aceasta produsele WiMAX trebuie sa fie realizate la scara si mai mica. Ar putea lua forma unei cartele SIM (Subscriber Identity Module) utilizata in prezent in sistemele celulare (de generatie 2 si 3). Astfel WiMAX va fi o retea mobila si nu in ultimul rand, un competitor al sistemelor 3G.

Planul produselor si lansarii

Odata descrisa evolutia WiMAX, trebuie sa aflam niste aspecte despre orarul acestor produse si promovarea retelei. In prezent exista un numar mare de retele pre-WiMAX, atat in tarile dezvoltate cat si in unele in curs de dezvoltare. Extinderea acestora este in general la o scara mai mica decat tara respectiva, limitata de obicei la o regiune sau o zona urbana. De exemplu, in Franta, operatorul Altitude Telecom propune un abonament BWA in patru departamente geografice: Calvados, Orne, Seine-et-Marne si Vendée. In iunie 2006 rata de date afisata era 1Mb/s. Multe retele fixe WiMAX (care sa utilizeze produsele recent certificate) sunt iminente, unele apartinand operatorilor pre-WiMAX care vor sa treaca pe WiMAX propriu-zis.

Alte standarde 802.16

Pe langa amendamentul 802.16e al standardului 802.16, au fost dezvoltate sau sunt in curs de dezvoltare si alte amendamente. Scopul acestor amendamente este imbunatatirea unor aspecte ale sistemului (pentru un handover mai eficient) sau clarificarea altor aspecte (informatiile de management).

Amendamentul 802.16f, denumit „Baza informationala de management” (‘Management Information Base’), a fost publicat in decembrie 2005 si aduce imbunatatiri la IEEE 802.16-2004, definind o Baza de informatii de management-Management Information Base (MIB) pentru nivelurile MAC si PHY si procedurile de management asociate.

Amendamentul 802.16g era inca in stadiul de schita in Octombrie 2006. Schita se numea „Servicii si proceduri ale planului de management” si aprobarea amendamentului a fost planificata pentru Mai 2007 (Informatii de la Octombrie 2006). Ar trebui sa furnizeze elementele unui handover eficient, management al QoS (Quality of Service) de inalta performanta si proceduri de management al resurselor radio.

Alte amendamente in stadiul de schita:

802.16/Conformance04 – Protocol Implementation Conformance Statement (PICS) Declaratia de conformanta a implementarii protocolului proforma pentru frecventele sub 11 GHz;

802.16k – Bridge-uri Media Access Control (MAC)

Amendamente in stadiul de pre-schita:

802.16h – Mecanisme de coexistenta imbunatatite pentru operarea in License-Exempt;

802.16i – Baza informationala de management mobil, unde obiectivul este adaugarea suportului de mobilitate standardului MIB fix 802.16f.

S-a raportat activitate pentru dezvoltarea schitei amendamentului 802.16j, care are ca subiect     Multi-hop Mobile Radio (MMR). Astfel, 802.16j ar trebui sa furnizeze unele imbunatatiri pentru modul Mesh. PAR (Project Authorization Request – Cererea de autorizare a proiectului) a 802.16j a fost aprobata in Martie 2006.