Беспроводные технологии (Wi-Fi, Bluetooth, WiMAX). Сопоставление Wi-Fi и WiMAX

Часто сравнивают такие современные технологии передачи данных, как WiMAX и Wi-Fi. Несмотря на то, что обе технологии имеют созвучные названия и WiMAX технология появилась позже, то можно предположить, что WiMAX это усовершенствованная модель Wi-Fi, но это не так. Эти технологии имеют различные области применения. WiFi является технологией, в основном предназначенной для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений и построения беспроводных мостов. Технология Wi MAX, в совою очередь, предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался как городская вычислительная сеть (MAN). Рассмотрим некоторые другие различия между этими технологиями. У WiMAX лучше качество связи, чем у WiFi. Когда несколько пользователей подключены к точке доступа Wi-Fi, они буквально «дерутся» за доступ к каналу связи. В свою очередь, технология WiMAX обеспечивает каждому пользователю постоянный доступ. Построенный на технологии WiMAX алгоритм устанавливает ограничение на число пользователей для одной точки доступа. Когда базовая станция WiMAX приближается к максимуму своего потенциала, она автоматически перенаправляет «избыточных» пользователей на другую базовую станцию.

Но Wi Max по-прежнему находится в зачаточном состоянии, и потребуются значительные вложения в данную инфраструктуру для получения коммерческой выгоды. Wi-Fi является уже самодостаточной системой и быстрое развертывание сетей WiFi не проблема сейчас.

Предприятия с огромными площадями, возможно, захотят перейти на WiMAX, чтобы избежать покупки большого количества репитеров, требуемых при установке Wi-Fi сети. На данный момент, в России такое оборудование отсутствует в широкой продаже.

Стоимость устройств

Wi-Fi технология является более зрелой нежели WIMAX и сегодня Вы вряд ли найдете новый ноутбук без встроенного Wi-Fi модуля.Также, возможно только временным недостатком является то, WIMAX оборудование стоит дороже WIFI оборудования и ассортимент WIMAX оборудования более скудный. Это вызвано тем, что технология WiMAX более молодая. Производство устройств, оборудованных WiMAX модулем, только начало развиваться и до уровня оборотов WiFi устройств ему еще далеко. Стоимость базовых станций WiMAX также выше из-за дополнительных дорогостоящих компонентов.

Области применения

Как и во многих других областях, в беспроводной передачи данных нет универсальной технологии. Под каждые конкретные задачи больше подходит WiMAX или WIFI. Если стоит задача предоставить широкополосный доступ к сети для пользователей – то больше, конечно подходит WiMAX, так как эта технология изначально была разработана именно с этой целью. Однако если стоит задача предоставить широкополосный доступ в ограниченном помещении, то технологии WIFI и WiMAX одинаково хорошо подходят для решения, при условии что низкий уровень помех или помехи вовсе отсутствуют. А для внедрения беспроводных систем безопасности или видеонаблюдения больше подходит WiFi, так как это направление уже достаточно неплохо развито.

Охват и масштабы

Wi-Fi (IEEE 802.11)	WiMAX (IEEE 802.16)
беспроводные решения внутри зданий	беспроводные решения вне зданий
Точка – точка (PtP -Point to point)	Точка – много точек (PtMp – Point to multipoint)
сети небольшого масштаба (примерно 100м)	огромные беспроводные сети (7-10 км)
проблема «скрытого» узла (CSMA\CA)	Отсутствие проблемы «скрытого» узла (DAMA-TDMA)
Простые модуляции (64 бит) в стандартах a,g	Комплексная техника модуляции (256 бит)
Построение беспроводных мостов на дальние расстояния с применением множества ретрансляторов	Дальние беспроводные мосты без применения множества ретрансляторов

Масштабируемость и пропускная способность

Заключение

IEEE 802.11 (Wireless LAN) представляет собой семейство стандартов "Wireless Ethernet". WiMAX (802.16) призван стать технологией широкополосного доступа вне помещений, в то время как стандарт WiFi (802.11) предназначен для Беспроводных решений, в основном внутри помещений.

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

WiMAX – это телекоммуникационная технология, предназначенная для обеспечения беспроводной связи и передачи данных на большие расстояния для большого количества различных устройств (речь идет не только о базовых станциях, но и различных устройствах: смартфонах, ноутбуках, планшетах и т.п.).

Разрабатывался, как альтернатива телефонным линиям и DSL технологии. В настоящее время максимальный теоретический уровень достигнутой скорости передачи 1 Гбит/с .

Как работает Wimax

Работает по принципу традиционной сети мобильной связи. То есть устанавливаются базовые станции , которые образуют покрытие беспроводной сети. Это покрытие обеспечивает непрерывную телекоммуникацию на определенной территории посредством постоянного радиоканала в СВЧ диапазоне.

Как работает WiMAX

Устройство пользователя автоматически принимает сигнал ближайшей базовой станции с более мощным сигналом в «зоне доступа».

Различают фиксированный (для стационарных устройств) и мобильный (для портативных, перемещающихся в пространстве) стандарт WiMAX.

Каждый из них отличается своими характеристиками : прежде всего рабочей частотой, а также способами доступа и передачи.

Разница между wimax и wifi

Технологии имеют много общего, если говорить о сути – передача данных на расстояние без использования проводов, кабелей и т.д. с использованием определенных частот радиоканала. Однако WiMax превосходит Wi-Fi в скоростях доступа. Также отличается большим покрытием, благодаря чему может использоваться в качестве магистрального канала, что в конечном итоге может позволить организовывать на их основе масштабируемые городские сети с высокими скоростями доступа.

Различаются они и областями применения, благодаря чему они могут работать дополняя друг друга. Все зависит от целевой аудитории и возможности обеспечения технологии операторами. Для WiMAX нужна более мощная сетевая инфраструктура, что соответственно несет большие материальные затраты на её построение и более длительный срок окупаемости.

Как известно стандарт Wi-Fi – это 802.11, а стандарт WiMAX 802.16. Соответственно, есть разница в их технических характеристиках.

Существенно разницей является то, что радиус действия Wi-Fi не превышает 100 метров без препятствий (в бытовых условиях же это 20-30 метров). Если говорить о WiMAX , то максимальный заявленный радиус действия 50 км (в реальности 5-10 км), что значительно больше. Wi-Fi целесообразно использовать для создания локальных частных сетей. С помощью WiMAX можно создавать региональные сети . К данной сети может подключиться только устройство, поддерживающее этот стандарт, оснащенные соответствующим модулем.

Wi-Fi используется гораздо больше из-за дешевизны и простоты настройки.

Обе технологии просты в использовании и позволяют легко развертывать и масштабировать сети в самые короткие сроки.

Почему стоит выбрать wimax

Будущее за WiMAX. Уже сейчас мобильная версия позволяет работать со скоростью до 10 Мбит/с. Пользоваться скоростным интернетом можно где угодно – дома, в машине или на работе. Соединение при этом отличается надежностью и качеством . WiMAX предоставляет универсальный беспроводной доступ для широкого спектра устройств.

В теории все просто замечательно, но на практике пока наблюдаются проблемы с внедрением технологии из-за дефицита устройств частот, недостаточной законодательной базы и дороговизной настройки. Однако эти недостатки устранимы и в ближайшее десятилетие пользователи познакомятся с этой технологией гораздо ближе, как в свое время беспроводной интернет покорила технология Wi-fi.

Каждый бизнес-пользователь Интернета хорошо знает, что самыми важными показателями при подключении данного ресурса является его цена, скорость и мобильность. При этом традиционные проводные технологии гарантируют только одну из них - скорость. Несмотря на повсеместную распространенность проводные технологии небезупречны. Главные их недостатки:
- доступ к проводному Интернету осуществляется посредством рабочего места жестко привязанному к выбранному месту;
- дороговизна: даже без учета стоимости подключения расценки на проводной Интернет довольно высокие, а при каждом переезде на новое место приходиться повторно его подключать и оплачивать эту услугу.
- не обеспечивают мобильность. При перемещении с места на место, невозможно постоянно оставаться на связи .
- ненадежность. Кабельные проводных коммуникаций легко подвергаются случайному или намеренному повреждению, что вызывает необходимость их постоянного ремонта. Технология WiMAX, основанная на стандарте IEEE 802.16 , разрабатывалась специально для того, чтобы решить задачу доставки любого вида трафика своим абонентам, исключая недостатки проводного Интернета. Название "WiMAX" - это наименование форума, на котором в 2001 году была согласована технология Wireless MAN. Форум был создан с целью развития и продвижения этой технологии, разработанной с целью предоставления высокоскоростной беспроводной связи на больших расстояниях для ноутбуков, планшетов, мобильных телефонов и широкого спектра других устройств.

Статистика свидетельствует, что в последние годы все большее количество пользователей отдают предпочтение беспроводному подключению к Интернету. Разумеется, у технологии WiMAX, как и у любой из существующих, имеются свои преимущества и недостатки. Вот они какие:
1. Преимущества технологии WiMAX :
- высокая скорость и большая зона покрытия. Базовые характеристики стандарта IEEE 802.16 способны обеспечить дальность действия до 50 км и пиковую скорость до 70Мб/сек на сектор одной базовой станции. При этом типовая базовая станция будет иметь шесть секторов покрытия.

Стандартизация технологии , что заключается в возможности приобретения потребителями совместного оборудования у разных Поставщиков. Это откроет технологии WiMAX новый путь на рынок из-за низкой стоимости услуги. Ее стоимость будет не выше чем АDSL технологии .

Сети WiMAX выгодно отличаются от систем широкополосного доступа BWA возможностью работы при отсутствии прямой видимости между абонентским оборудованием и оборудованием базовых сетей.

Гарантированное качество передачи голоса и изображений, перспектива использования технологии Triple Play , обеспечивающей качественную доставку голосовой и видео информации на базе единого канала доступа.

Гибкость беспроводных технологий WiMAX, их установить намного проще, а затраты на их развертывание гораздо меньше.

Технологии WiMAX содержат в себе протокол IP , который позволяет без особого труда и больших затрат интегрировать ее в локальные сети. Она подходит как для фиксированных, так и для подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.

2. Недостатки технологии WiMAX :
- неподготовленность законодательной базы;
- дефицит устройств частот;
- трудности с внедрением новой технологии, что не дает возможности обеспечить качественную связь по низкой цене.

Несмотря на все преимущества технологии не стоит ожидать в ближайшие 10 лет ее появления в малых населенных пунктах, так как ускоренному развитию ее мешает внедрение сотовых сетей третьего (3G) и четвертого (4G) поколения, которые предлагают своим абонентам аналогичные услуги. Кроме того, для развертывания инфраструктуры сети WiMAX необходимы значительные затраты, а мобильные операторы предпочитают использовать имеющиеся средства для развития существующих сетей, чем для внедрения новых технологий . В любом случае, WiMAX - это беспроводная магистраль в будущее.

Не стоит путать технологию WiMAX с Wi-Fi, несмотря на то, что они оба представляют собой беспроводной доступ к сети и название их стандартов похожи (оба начинаются на "IEEE 802"). Направлены они на решение совершенно разных задач. Как известно, Wi-Fi - это беспроводная связь, предоставляемая клиентам для быстрого доступа в Интернет различными организациями. Сегодня к ней можно бесплатно подключиться во многих гостиницах, кафе, вокзалах и аэропортах, а некоторые пользователи устанавливают Wi-Fi и дома.

Технология Wi-Fi - это система короткого действия, покрывающая расстояние только в несколько метров и использующая лицензированные диапазоны частот для обеспечения связи. То есть технология Wi-Fi больше походит на стационарный беспроводной телефон, а WiMAX можно сравнить с мобильной связью. Она представляет собой систему дальнего действия, которая покрывает пространства на десятки километров и использует для предоставления соединения с Интернетом лицензированные спектры частот типа точка-точка провайдером конечному пользователю. WiMAX может быть как мобильным, так фиксированным.

Все известный под аббревиатурой Wi-Fi этот стандарт носит официальное имя IEEE 802.11 и является первым в своем роде международным стандартом передачи данных с помощью радиочастот в диапазоне 2,4 ГГц. Разрабатываться учеными начал в далеком 1990 году с требованием к скорости передающего потока 1..2 Мбит/с.

К 1997 году, когда технология была закончена, заявленная скорость уже была не столь велика, и стандарт был признан морально устаревшим. Но техника не стоит на месте, поэтому спустя несколько лет на свет ученые выдали усовершенствованный стандарт Wi-Fi, а точнее его модификации: IEEE 802.11b (скорость около 11 Мбит/с), IEEE 802.11g, IEEE 802.11a (пропускная способность до 54 Мбит/с с передающей частотой 5 ГГц).

Стандарты являются модификациями, поэтому, сегодня почти все продаваемое оборудование поддерживает все перечисленные форматы Wi-Fi. Работать Wireless-устройства способны в двух режимах: Ad Hoc и Infrastructure.

Работа в первом режиме также известна в мире, как Peer-to-Peer (точка-точка) технология. При работе в данном режиме беспроводные устройства соединяются между собой напрямую.

В режиме работы Infrastrucure все элементы беспрводной сети взаимодействуют через единый центр, играющий роль концентратора. При этом работа организуется либо простым способом (BSS), либо сложная (ESS). При простом способе организации сети вся аппаратура соединена с одной точкой доступа, а при сложной организации сети одновременно функционирует несколько соединенных точек доступа и wi-fi контроллер может выбрать любую. При перемещении в пространстве wi-fi адаптер выбирает наиболее мощную точку доступа и присоединяется к ней. При этом переход между точками пользователю будет даже не заметен.

WiMAX – Worldwide Interoperability for Microwave Access

Под таким сложным названием скрывается беспроводная сеть, разработанная учеными для сетей в масштабе целых городов и предназначенная для передачи данных на скорости около 70 Мбит/с на расстояние до нескольких километров. WiMAX сети организуются в крупных населенных пунктах Интернет-провайдерами по типу сотовой сети, для wi-fi сетей это скорее не конкурент, а дополнение. Объясняется это тем, что разработанный стандарт 802.16а для работы требует громоздкого и дорогого оборудования, да и передачу данных осуществляет на частотах от 2 до 11 ГГц.

Совсем недавняя спецификация 802.11е позволяет организовывать сеть подобной технологии динамическим способом, так что пользователь сможет передвигаться между базовыми станциями. В отличие от wi-fi стандарта, WiMAX обладает рядом преимуществ: защита сети от коллизий (базовая станция распределяет права доступа к сети между абонентами), наличие механизма обеспечения качества трафика (резервирование канала данных для передачи отдельного потока данных, например IP-телефонии или видео).

Характеристики представленного стандарта являются далеко неполными, но уже сейчас можно говорить о том, что в ближайшем будущем формат WiMAX может стать серьезным конкурентом для сотовых операторов, предоставляя похожий перечень услуг сетей 3G, но более качественно, дешевле и функциональнее.

Из современных технологий беспроводной передачи информации наибольшее распространение получили Wi-Fi и WiMAX. Несмотря на схожесть в названия, это - два самостоятельных направления, каждое из которых предназначено для решения определенного круга задач. Стандарт WiMAX в основном используется провайдерами для предоставления доступа к сети Интернет в тех местах, где прокладка кабеля технически проблематична или экономически невыгодна. Технология Wi-Fi применяется для организации локальных сетей внутри предприятия, объединения территориально распределенных подсетей в одну сеть Ethernet, а также для передачи информации между разными устройствами (например, камерой видеонаблюдения и регистратором).

Протоколы Wi-Fi

802.11 . Скорость передачи Wi-Fi по нему равна 1-2 Мб/с.

802.11a . по этому протоколу может достигать 54 Мб/с.Реальная скорость обычно располагается в пределах 22-26 Мб/с. Wi-Fi частота данного протокола равна 5 ГГц. Передача данных осуществляется с помощью метода OFDM (мультиплексирование с ортогональным делением частот). В помещении скорость передачи Wi-Fi равна 54 Мб/с. При этом расстояние между устройствами сети должно быть не больше 12-15 м. Если удалить их друг от друга на 50-90 м, то скорость упадет до 6 Мб/с. На открытом пространстве дальнобойность растет: 54 Мб/с на 30-40 м, а 6 Мб/с - 250-350 м.

802.11b .Теоретическая скорость передачи Wi-Fi до 11 Мб/с.

Реальная - 5-7 Мб/с. Wi-Fi частота - 2.4 ГГц. Передача данных осуществляется методом DSSS (прямая последовательность с разнесением сигнала по широкому диапазону). В замкнутом пространстве максимальная скорость передачи WiFi может дойти до 11 Мб/с, расстояние между устройствами 30-40 м, или 1 Мб/с на 80-100 м. На открытом пространствескорость передачи Wi-Fi составляет 11 Мб/с, расстояние от 200-300 м и 1 Мб/с на 500-600 м.

802.11g . Наиболее распространенный протокол.

Теоретическая скорость передачи Wi-Fi до 54 Мб/с.Реальная скорость составляет примерно 50% от теоретической, т.е. около 25 Мб/с. Для передачи данных использованы методы OFDM и FSSS. Wi-Fi частота 802.11g 2.4 ГГц. В закрытом пространстве скорость передачи Wi-Fi достигает 54 Мб/с, расстояние 30-40 м, и 1 Мб/с на 80-100 м. На улице дистанция увеличивается до 150-200 м и 400-500 м соответственно. Обратно совместим с протоколом 802.11b.

802.11i . Набирающий обороты протокол. Максимальная теоретическая скорость передачи Wi-Fi достигает 480 Мб/с. Wi-Fi частота 802.11i 2.4 - 2.5 или 5.0 ГГц.

Устройства, поддерживающие протокол 802.11i , способны работать в трех режимах:

Legacy (наследуемый). Обеспечивается совместимость с 802.11b/g и 802.11a устройствами.

Mixed (смешанный). К этому списку добавляются 802.11i устройства.

- «Чистый» режим. Возможно соединение только с 802.11i устройствами.

При всем богатстве выбора сетевых подключений сложно одновременно соблюсти три основных требования к сетевым соединениям: высокая пропускная способность, надежность и мобильность. Решить подобную задачу может следующее поколение беспроводных технологий - WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), стандарт IEEE 802.16.

Для продвижения и развития технологии WiMAX был сформирован WiMAX-форум: http://www.wimaxforum.org на базе рабочей группы IEEE 802.16, созданной в 1999 году. В форум вошли такие фирмы, как Nokia, Harris Corporation, Ensemble, Crosspan и Aperto. К маю 2005 года форум объединял уже более 230 участников. В том же году Всемирный съезд по вопросам информационного сообщества (World Summit on Information Society - WSIS) сформулировал следующие задачи, которые были возложены на технологию WiMAX:

Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий для небольших поселений, удаленных регионов, изолированных объектов, учитывая при этом, что в развивающихся странах 1,5 миллиона поселений с числом жителей более 100 человек не подключены к телефонным сетям и не имеют кабельного сообщения с крупными городами.

Обеспечить при помощи WiMAX доступ к услугам информационных и коммуникационных технологий более половины населения планеты в пределах досягаемости, учитывая при этом, что общее число пользователей Internet в 2005 году составляло приблизительно 960 млн человек, или около 14,5 % всего населения Земли.

Цель технологии WiMAX заключается в том, чтобы предоставить универсальный беспроводной доступ для широкого спектра устройств (рабочих станций, бытовой техники "умного дома", портативных устройств и мобильных телефонов) и их логического объединения - локальных сетей. Надо отметить, что данная технология имеет ряд преимуществ:

По сравнению с проводными (xDSL или широкополосным), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволить операторам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не только новых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных и коммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный (стационарный) доступ.

Стандарт объединяет технологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей и предоставления им доступа к Internet), а также технологии "последней мили" (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютера пользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышает надежность системы.

Беспроводные технологии более гибки и, как следствие, проще в развертывании, так как по мере необходимости могут масштабироваться.

Простота установки как фактор уменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах, малонаселенных или удаленных районах.

Дальность охвата является существенным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинство беспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямой видимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDM создает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудования до базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.

Технология WiMAX изначально содержит протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать ее в локальные сети.

Технология WiMAX подходит для фиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единой инфраструктуре.

Принципы работы

Система WiMAX состоит из двух основных частей:

Базовая станция WiMAX, может размещаться на высотном объекте - здании или вышке.

Приемник WiMAX: антенна с приемником (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Архитектура WiMAX

Соединение между базовой станцией и клиентским приемником производится в СВЧ диапазоне 2-11 ГГц. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 20 Мбит/с и не требует, чтобы станция находилась на расстоянии прямой видимости от пользователя. Этот режим работы базовой станции WiMAX близок широко используемому стандарту 802.11 (Wi-Fi), что допускает совместимость уже выпущенных клиентских устройств и WiMAX.

Следует помнить, что технология WiMAX применяется как на "последней миле" - конечном участке между провайдером и пользователем, - так и для предоставления доступа региональным сетям: офисным, районным.

Между соседними базовыми станциями устанавливается постоянное соединение с использованием сверхвысокой частоты 10-66 ГГц радиосвязи прямой видимости. Данное соединение в идеальных условиях позволяет передавать данные со скоростью до 120 Мбит/с. Ограничение по условию прямой видимости, разумеется, не является преимуществом, однако оно накладывается только на базовые станции, участвующие в цельном покрытии района, что вполне возможно реализовать при размещении оборудования.

Как минимум одна из базовых станций может быть постоянно связана с сетью провайдера через широкополосное скоростное соединение. Фактически, чем больше станций имеют доступ к сети провайдера, тем выше скорость и надежность передачи данных. Однако даже при небольшом количестве точек система способна корректно распределить нагрузку за счет сотовой топологии.

На базе сотового принципа разрабатываются также пути построения оптимальной сети, огибающей крупные объекты (например, горные массивы), когда серия последовательных станций передает данные по эстафетному принципу. Подобные разработки планируется включить в следующую версию стандарта. Ожидается, что эти изменения позволят существенно поднять скорость (рис. 6.2).

Рис. 6.2 . Покрытие WiMAX

По структуре сети стандарта IEEE 802.16 очень похожи на традиционные сети мобильной связи: здесь тоже имеются базовые станции, которые действуют в радиусе до 50 км, при этом их также необязательно устанавливать на вышках. Для них вполне подходят крыши домов, требуется лишь соблюдение условия прямой видимости между станциями. Для соединения базовой станции с пользователем необходимо наличие абонентского оборудования. Далее сигнал может поступать по стандартному Ethernet-кабелю, как непосредственно на конкретный компьютер, так и на точку доступа стандарта 802.11 Wi-Fi или в локальную проводную сеть стандарта Ethernet.

Это позволяет сохранить существующую инфраструктуру районных или офисных локальных сетей при переходе с кабельного доступа на WiMAX. Кроме того, это дает возможность максимально упростить развертывание сетей, используя знакомые технологии для подключения компьютеров.