Технология 4G WiMAX

WiMAX – это технология передачи данных через радиоволну.

Телекоммуникационная технология WiMAX относится к числу самых передовых технологий, созданная для удовлетворения спроса на широкополосные подключения для устройств, таких как смартфоны, нетбуки, ноутбуки, настольные компьютеры и тд.

Мобильный WiMAX соответствует всем техническим и технологичским требованиям этих устройств и демонстрирует отменную гибкость в отношении постоянно меняющихся потребностей рынка широковещательных мобильных устройств. Технология WiMAX, в отличие от Wi-Fi, эффективно обеспечивает широкополосное подключение для таких услуг как передача данных, VoIP (передача голосовых потоков через Интернет – Voice over IP), потоковое видео с отличным QoS (качеством обслуживания - quality of service). Мобильный WiMAX является ведущим флагманом четвертого поколения (4G) сотовых технологий.

Чтобы воспользоваться всеми этими преимуществами поставщики телекоммуникационных услуг по всему миру начали активно создавать WiMAX сети. Например, Clerwire в США, Korean Telecom (KT) в Южной Корее, Скартел и Комстар в России, UQ начали запуск WiMAX сетей в Японии в 2009 году. По прогнозам ведущих аналитиков телекоммуникационной сферы, к 2013 году пользователей технологии WiMAX будет около 100 млн. При активной экспансии технологии WiMAX как на развитых, так и на развивающихся рынках, у технологии WiMAX не будет альтернативы в формате 4G вплоть до 2013 года.

Мобильный WiMAX призван улучшить беспроводную связь практически любых типов устройств. Широкополосный доступ открывает для пользователей такие новые виды устройств, как MID (мобильные Интернет устройства - Mobile Internet Devices), UMPC (Ультра мобильные компьютеры – Ultra Mobile Personal Computers), нетбуки. Как будет описано далее, WiMAX подсистемы упакованы в самостоятельные модули, упрощая таким образом интеграцию этой технологии беспроводной связи.

В национальных масштабах стоимости построения беспроводных мобильных WiMAX сетей снижаются, открывая все больше возможностей. Потребительские товары, начиная от автомобилей и заканчивая всякого рода техникой только выигрывают от применения технологии WiMAX. Возможности практически бесконечны. Вот некоторые из существующих вариантов:

Ноутбуки

Основной формой интеграции ноутбуков и технологии WiMAX до недавнего времени были USB – модемы и PC Express карты. Сейчас же многие производители уже выпускают модели ноутбуков со встроенными WiMAX адаптерами.

Смартфоны и VoIP телефоны

Смартфоны сейчас – это очень перспективный продукт, с возможностью выхода в Интернет. Например, когда город будет весь покрыт сетью WiMAX у людей появится возможность передачи как данных, так и бесшумного голосового потока посредствам сети WiMAX.

В отличие от смартфонов, VoIP телефоны дешевле, но при этом предназначены только для передачи голосовых потоков. С точки зрения масштабного применения VoIP телефонии, WiMAX на данный момент, является единственным широкополосным видом связи решающим эту задачу. В некоторых случаях такая телефония может включать в себя простейшие функции, такие как отправка сообщений или совсем простая передача данных. Основным рынком для VoIP телефонии являются те страны, где проводная инфраструктура бедна и большинство людей нуждаются в службе передачи голоса гораздо больше чем в остальных сервисах.

Нетбуки

Интерес к нетбукам растет буквально с каждым днем. Нетбук – это примерно тот же ноутбук, но с 7-10 дюймовым ЖК - экраном и без CD\DVD привода. При этом нетбуки рассчитаны в основном для выхода в Интернет и для работы с офисными приложениями. Практически все нетбуки оснащены только Wi-Fi адаптерами. Но с ростом масштабов развития сетей WiMAX растет и количество нетбуков, в которые уже на производственном этапе внедрен модуль WiMAX.

Ультра Мобильные ПК (UMPC)

UMPC – совместная разработка Microsoft, Intel и Samsung 2006 года. UMPC, представляет собой мини ПК с сенсорным дисплеем от 4 до 8 дюймов. При этом, чаще всего, дисплей и клавиатура расположены в одной плоскости. Стоимость таких устройств не более 1000$, но при этом спрос на потребительском рынке на подобные устройства относительно слабый, хотя достаточно широко эти устройства используются в медицинских и гостиничных структурах. UMPC оснащаются такими основными модулями связи, как Bluetooth, Wi-Fi, EV-DO, WiMAX.

Мобильные интернет-устройства (MID)

Данные портативные устройства по размерам чуть больше чем смартфон, но меньше нетбука или UMPC. Основное предназначение – выход в Интернет и использование мультимедийных приложений. MID также оснащены всеми необходимыми для выхода в Интернет модулями, включая Wi-Fi и WiMAX.

Технические требования для мобильных WiMAX устройств

Поскольку потребители хотят все более широкий спектр возможностей для мобильных устройств, то и процесс производства мобильных устройств становится все более сложным. Конкурентоспособные устройства должны поддерживать ряд беспроводных протоколов, таких как Bluetooth для связи между телефонами, WiFi для подключения к сети на дому или к хотспотам, а также широкополосные технологии, такие как 3G или WiMAX. В то же время потребители требуют, чтобы устройства дольше работали без подзарядки, но при том же весе и размере устройства.

Технология WiMAX является первой технологией поколения 4G на рынке. Производители мобильных устройств стараются интегрировать эту технологию в свои устройства, так как для того чтобы успешно конкурировать, производитель должен идти в ногу со всеми новейшими и перспективными технологиями.

Таким образом, для внедрения модуля WiMAX в мобильные устройства имеются следующие требования: модуль должен быть небольших размеров (примерно 20мм х 20мм), иметь низкое энергопотребление, поддерживать несколько частотных диапазонов, легко интегрироваться в новую продукцию, иметь надлежащие форм-факторы и иметь высокую пропускную способность. Кроме того, этот модуль не должен влиять на работу других беспроводных модулей устройства.

Как показано ниже (на Рисунке 1), мобильный WiMAX модуль должен включать основной физический-слой устройства WiMAX (PHY), медиа-контрольный чип (MAC), радиочастотные устройства (RF) и усилители мощности (PAs). У хоста процессора мобильного устройства, как приавило, интерфейсы стандартов SDIO, SPI и / или USB. Использование унифицированного модуля WiMAX упрощает разработку для производителей портативных устройств и позволяет им сосредоточиться на основном производстве.

Wimax модуль

Энергопотребление WiMAX устройств

Как правило технологии, которые поддерживают большую скорость передачи данных, потребляют большее количество энергии. Потребители любят более высокую производительность, но не при уменьшении времени работы аккумулятора или увеличении веса устройства.

Чтобы свести к минимуму потребление энергии, мобильные WiMAX устройства имеют два энергосберегающих режима: спящий и холостой (sleep, idle). Энергосбережение достигается за счет того, что часть модуля отключается в тот момент, когда устройство не принимает и не отдает данные. В спящем режиме, мобильное устройство отключается на заранее определенные сроки, которые выставляются в настройке базовой станции. Передача данных в таком случае происходит, когда устройство обнаруживает другие базовые станции. В холостом режиме может быть сэкономлено еще больше энергии, чем в режиме сна, благодаря тому, что модуль устройства может быть полностью отключен и не включаться даже при обнаружении другой базовой станции.

В дополнение к этим режимам работы, конструкторы систем на кристалле (SoC) могут снизить энергопотребление, как в активном, так и в спящем/холостом режимах.

Поскольку все эти методы являются взаимосвязанными, и зависят от сроков и требований по пропускной способности данных, то очень сложно делать общие выводы о конкретных потребляемых мощностях. Точный тест производительности происходит при выполнении конкретных задач в реальных условиях.

Для существующих 3G телефонов или смартфонов, время работы в режиме разговора, как правило, в среднем от 3 до 6 часов. Время работы в режиме доступа в Интернет в среднем от 5 до 6 часов. Для широкого применения, производители WiMAX устройств должны предлагать аналогичные показатели с теми же видами аккумуляторов. Этих показателей несложно достичь за счет применения вышеописанных режимов.

Также, при работе с мобильным устройством WiMAX, следует помнить, что когда оно не используется WiMAX модуль необходимо отключать.

Мульти - диапазонные устройства

В теории мобильным WiMAX устройствам было бы достаточно одной полосы частот для полноценной работы по всему миру. Да и сами WiMAX устройства стоили бы дешевле. К сожалению, в мире нет совершенства, и в разных странах используются разные частотные диапазоны. Это вызвано тем, что различные государственные структуры уже используют какие либо диапазоны.

На данный момент мобильные устройства WiMAX, в отличие от Wi-Fi устройств, работают на одном из трех диапазонов частот. В идеале, для «бесшовного» роуминга по всему миру, мобильное устройство должно поддерживать все три диапазона частот.

Диапазоны WiMAX частот:

- 2,3 - 2,4 ГГц

- 2,5 - 2,7 ГГц

- 3,4 - 3,6 ГГц

Продукция, предназначенная для одного из диапазона частот, будет стоить дешевле. Однако в мобильное устройство WiMAX могут быть встроены все три чрезвычайно компактных радио модуля. Такое устройство будет продаваться по разумной цене, для тех пользователей, которые хотят неограниченный роуминг.

Совместимость WiMAX с другими беспроводными технологиями

Поскольку в современных портативных устройствах часто бывают совмещены несколько беспроводных модулей, производители устройств должны обеспечить совместимость работы этих технологий. Bluetooth обеспечивает связь малой дальности, WiFi соединяется с хотспотами и беспроводными сетями WiFi. Обе эти технологии работают в частотном диапазоне 2,4 ГГц, однако они могут работать одновременно, так как производители полупроводников создали методы сосуществования для смягчения помех.

Как ранее уже упоминалось, WiMAX устройства, как правило, работают на частотах, которые не совпадают с 2.4-2.5 ГГц диапазона частот Bluetooth и WiFi связи. Так как сигнал WiMAX более мощный и все три технологии работают в близких частотных полосах, то появляется вероятность возникновения помех.

К сожалению, различные стандарты этих беспроводных технологий не решают проблем взаимного зашумления эфира. Поэтому эта задача остается актуальной для производителей при различных реализациях. Получается, что главным аспектом при выборе производителем WiMAX чипсета является стабильная совместная работа устройства с существующими беспроводными технологиями.

Если у Вас после прочтения возникнут какие-либо вопросы, Вы можете задать их через форму отправки сообщений в разделе контакты.