ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ WIMAX ДЛЯ ПРИВЯЗКИ ОТДЕЛЬНО ДИСЛОЦИРОВАННЫХ УЗЛОВ СВЯЗИ К СЕТИ ПРОВАЙДЕРА

Аннотация. В данной статье рассматриваются актуальные вопросы подключения аппаратуры связи к сети провайдера с помощью технологии WiMax, проводимых для развертывания узлов доступа.

Ключевые слова: телекоммуникации; узел связи; беспроводной доступ.

WiMax — телекоммуникационная технология, была разработана в 2003 году. Основной задачей являлось не только предоставление универсальной беспроводной связи, но и обеспечения широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов) на больших расстояниях [1].  В одном канале связи телекоммуникационная технология WiMax способна передавать цифровые данные, мультимедийную информацию и голос. Основным преимуществом является то, что есть возможность быстро увеличивать зону покрытия связи. Базовые станции можно разместить на высоких зданиях или уже стоящих мачтах, требование о наличия высоких антенн необязательно. Стандарты технологии WiMax обеспечивают высокий уровень безопасности и конфиденциальности сообщений, преобразование трафика в цифровой вид в пределах беспроводной сети. Посредством данной технологии возможно объединить локальные сети удаленных узлов. Технология WiMax, вместила в себя достижения не только более простых технологий беспроводного доступа таких как стандарты IEEE 802.11 (WiFi), но и технологии сотовых сетей 3-го поколения. Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN, при разработки которого основной целью являлось обеспечения беспроводным широкополосным доступом стационарных и мобильных пользователей.

Способ подключения с помощью WiMax открывает перед пользователями новые возможности. Такую технологию можно применять для выполнения следующих задач:

• соединение разных точек доступа Wi-Fi между друг другом и с другими сегментами сети интернет (рисунок 1);
• предоставление мобильного широкополосного соединения с высокой скоростью, как альтернатива выделенным линиям и DSL;
• возможность операторам предоставления новых видов услуг, требующих наличие высокоскоростного интернет-подключения;
• создание точек доступа к интернету, не привязанных к географическому расположению.

При разработке технологии WiMax была поставлена задача найти оптимальные решения как для фиксированного, так и для мобильного применения, но совместить все требования в рамках одного стандарта не удалось. А потому WiMax-системы, основанные на версиях стандарта IEEE 802.16 e и d, практически несовместимы.

В настоящее время основным конкурентом WiMax является WiFi. Технологии WiMax и WiFi достаточно часто участвуют в сравнении. Однако, несмотря на схожесть работы, данные технологии имеют различия и направлены на выполнения разных задач. WiMax – это технология дальнего действия, которая способна обеспечивать соединение для устройств, удаленных на несколько километров от базовой станции. Для работы WiMax использует исключительно лицензированные частоты: 1,5-11 ГГц (для 802.16d) и 2,3-13.6 ГГц (для 802.16e).

Рисунок 1. Архитектура сети WiMax-WiFi

В свою очередь технология WiFi является системой малого радиуса действия и работает в нелицензированных диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Как правило, такая сеть способна покрыть до нескольких сотен (чаще десятков) метров. При сравнении WiMax и Wi-Fi уместно представить первую технологию как мобильную связь, а вторую как обычный стационарный беспроводной телефон, использование которого ограничивается пределами дома или квартиры. Дешевизна организации технологии и простота в установке
WiFi роутера обеспечивают широкое распространение данного соединения в кафе, аэропортах, вокзалах и других общественных заведениях, а также в частных целях (для создания домашней сети). WiMax в свою очередь является более глобальной технологией, которая используется мобильными операторами. Также данная технология имеет широкое распространение в военной сфере для организации и развертывания отдельных узлов связи и их последующего подключения к сети провайдера.

Станция WIMIC-6000 является аппаратурой широкополосного беспроводного доступа и предназначена для подключения локальных вычислительных сетей и отдельных устройств к сетям передачи данных по радиоканалу [2].

Изделие позволяет построить беспроводные сети типа «точка – многоточка», также обеспечивает подключения до 200 абонентских станций, при этом суммарная скорость передачи данных достигает 37,67 Мбит/с для одной базовой станции. WiMIC основан на технологии WiMax.

Данная станция является WiMax оборудованием и применяется для формирования и предоставления универсальных услуг связи (мультисервисных услуг) должностным лицам, служит для обеспечения автоматизированного (неавтоматизированного) обмена информацией, в том числе организации видеонаблюдения и услуг телефонии (на основе VoIP), а также для развертывания временных беспроводных сетей для полевых подвижных пунктов управления.

Принцип работы основан на стандарте IEEE 802.16 – 2004. Изделие работает в диапазоне частот от 5.725 до 6.425 ГГц

Зона покрытия определяется условиями распространения сигнала на конкретной местности: характером местности, плотностью застройки (для города) и погодными условиями. Большую роль играет высота установки базовой станции. На рисунке 2 изображена зона покрытия станции WiMIC-6000 и обозначены соответствующие скорости передачи данных при наличии прямой видимости.

Рисунок 2. Зона покрытия станции WiMIC-6000  при наличии прямой видимости

Установка WiMIC-6000 обеспечивает:

• создание узлов связи полевых подвижных пунктов управления модульного типа и транспортной сети, интегрированной цифровой полевой системы связи на базе разрабатываемых комплексных аппаратных узлов связи, обеспечивающих образование цифровых каналов и трактов со скоростями передачи 1.2 – 9.6, 16, 32, 48, 64, 480, 2048, 34368 и 155520 Кбит/с;
• предоставление комплекса инфокоммуникационных услуг на основе интеграции перспективных систем и комплексов телекоммуникаций, создания единой транспортной среды, унификации технических решений и применения современных технологий;
• взаимодействие с унаследованными системами боевого управления: стратегической разведки, системой обмена данными;
• автоматизированное оперативно-техническое и технологическое управление полевым узлом связи в процессе планирования, развертывания (свертывания), функционирования и восстановления (реконфигурации);
• автоматизированное управление системой безопасности связи и защиты информации;
• создания узлов связи полевых подвижных пунктов управления модульного типа.

Станция WiMIC-6000 входит в состав комплекса «МИК-МКС», который был создан для организации быстрого развертывания цифровых радиорелейных линий связи, а также сетей широкополосного беспроводного доступа, имеющих способность функционировать как в нормальных условиях, так и в сложной помеховой обстановке и обеспечивать надежной и качественной связью должностных лиц различных уровней, звеньев и пунктов управления.

При создании мобильного комплекса связи «МИК-МКС» использовались передовые достижений в области радиорелейной связи, вычислительной техники, конструкторско-технологических решений, элементной базы и построен по модульному принципу исполнения.

Использование данного комплекса позволяет обеспечить построение многоинтервальных линий и сетей связи, при передаче цифровой информации со скоростью в диапазоне от 5 до 155 Мбит/с одновременно в четырех направлениях связи.

Комплекс «МИК-МКС» может работать в оконечном, ретрансляционном и узловом режимах, обеспечивая при этом на каждой станции ввод/вывод необходимого числа каналов связи.

Отличительной особенностью комплекса «МИК-МКС» является размещение мачты 32 м и аппаратной на одном шасси. Данная технологическая особенность позволяет уменьшить количество подвижных единиц и повысить мобильность.

Несмотря на все достоинства и преимущества, технология WiMax пока не нашла активного применения в России. Сегодня ее пытаются продвигать как в городах, так и в сельской местности, но в следствии некоторых причин, применение данной технологии невозможно.

Во-первых, в регионах, где передовые пользователи и предприятия используют большое число компьютерной техники и испытывают необходимость в подключении к Интернету, уже установлено оборудование, основанное на более старых технологиях, например, 802.11. Переход на фиксированный WiMax в таких регионах не имеет перспектив, а у мобильного WiMax слишком большое число конкурирующих технологий: сети стандартов 3G, 4G и CDMA. В малонаселенных и удаленных регионах в настоящее время уровень заработной платы низок для того, чтобы жители вообще проявили интерес к этому вопросу.

Во-вторых, внедрение мобильной версии стандарта WiMax в России, как и во многих других странах, усложняется невозможностью освободить уже используемые частоты. В отличие от большинства европейских стран, где частотный диапазон 3,5 ГГц свободен, в России он занят наземными и спутниковыми радиосистемами, в том числе и военного назначения, а диапазон 2,5-2,7 ГГц – радиолокационными станциями. Таким образом, свободным диапазоном, пригодным для стандарта WiMax, остается только 5,725-5,850 ГГц.

Однако, технология WiMax пригодна для использования в военной сфере для быстрого развертывания узлов доступа. Главное её достоинство – это большая зона покрытия. Но проблема с частотным диапазоном мешает активному внедрению данной технологии. В 2021 году Минобороны России совместно с телекоммуникационной компанией FreshTtel проводили испытания совместимости сетей на основе технологии WiMax со спутниковыми сетями. Претензий к помехам от Минобороны не поступало. В результате, была подтверждена возможность беспомеховой эксплуатации базовых станций стандарта WiMax в отдельных участках диапазона 3,4-3,6 ГГц с ограниченной выходной мощностью передатчика и эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью. Соответственно, существуют возможности беспомехового использования номиналов радиочастот, ранее запрещенных к использованию по результатам заключения радиочастотной службы.