Visoka tehnika kola Ni

Diplomski rad

tema: Fiksna telefonija

predmet: Komutacioni sistemi

Sadraj

Sadraj...............................................................................................................................1.Uvod......................................................................................................................2.1. CDMA tehnologija..................................................................................................3.

1.1. Problem viestrukih refleksija multipath..................................................................5.

1.2. Osnovni principi i tehnike reavanja problema multipatha.........................................8.

-1.2.1. Reenje problema multipatha u vremenskom domenu- Spread Spectrum.......8.

-1.2.2. Reenje multipath problema u frekvencijskom domenu OFDM...................9.

1.3. Korienje multipatha za poveanje protoka MIMO..........................................11.

1.4. Uporedne karakteristike CDMA i OFDMA..............................................................13.

2. WiMAX tehnologija.............................................................................................14.

2.1. Standardi....................................................................................................................15.

-2.1.1. IEEE 802.16 standard.....................................................................................16. -2.1.2. Pregled standarda............................................................................................17.

2.2. Tehnologija.................................................................................................................19.

2.3. Opis fizikog sloja (PHY)..........................................................................................21.

2.4. Sloj za kontrolu pristupa medijumu MAC (Medium Access Control)......................23.

2.5. Podela WiMAX-a......................................................................................................25.

2.6. Osvrt na servise koje nudi mobilni WiMAX.............................................................28.

2.7. Internet preko WiMAX-a...........................................................................................29.

2.8. Praktina implementacija WiMAX-a.........................................................................31.2.9. WiMAX oprema.........................................................................................................34. -2.9.1. Korisniki terminali........................................................................................34.

-2.9.2. Bazne stanice...................................................................................................35.

2.10. Prednosti na tritu...................................................................................................37.

Zakljuak.........................................................................................................................40.

Legenda............................................................................................................................41.Renik stranih rei i izraza.............................................................................................42.Literatura.........................................................................................................................43.

Abstract............................................................................................................................44.Uvod

Fiksna telefonija je sastavni deo drutva jos od Belovog pronalaska telefona.Ranije je ona bila dostupna samo stanovnicima u gradskim sredinama ali,sa razvojem tehnologije stvorili su se uslovi za proirenje fiksne telefonije na ruralne(seoske) sredine.Upravo je to tema ovog rada u kome su predstavljeni naini ostvarivanja mree fiksne telefonije u ovim sredinama.U gradskim sredinama se povezivanje korisnika vri putem ice.Meutim,ovakav nain povezivanja je tehniki vrlo zahtevan u seoskim sredinama i vrlo neisplativ gledano s ekonomske strane.Zbog toga je iskoriena tehnologija mobilne telefonije.Signal ne ide ianim putem,ve putem radio talasa dolazi do centrale i potom se distribuira korisnicima(preko ice ili beinim putem).Ovaj pristup je doveo do razvoja tehnologija koje su se specijalizovale za distribuciju signala fiksne telefonije u sredinama koje su udaljene od grada.Tehnologije koje e biti obraene su CDMA i WiMAX,zbog svoje zastupljenosti i tehnikih karakteristika koje predstavljaju,neskromno reeno,budunost beinog povezivanja.

1. CDMA tehnologija

Potpuno nezavisan razvoj beinih sistema,oslanja se na tehniku proirenog spektra (Spread Spectrum SS). Koristi se Code Division Multiple Access (CDMA) tehnologija koja predstavlja ozbiljan tehnoloki napredak u odnosu na GSM.U poetku su CDMA sistemi (prevashodno u Americi) bili osnova za mobilnu telefoniju,a daljim unapreenjem poeli su da predstavljaju atraktivno reenje i za prenos podataka.

Sl.1.ematski prikaz razvoja tehnologija za mobilne i irokopojasne beine komunikacije

Nekako u to vreme na tritu su se pojavili i prvi uspeni proizvodi za beine raunarske mree.Najpoznatiji standard (IEEE 802.11b,poznatiji kao Wireless Fidelity WiFi) je u poetku sledio slian tehnoloki osnov (SS) i ostvario je veliki uspeh.

Jedno vreme je CDMA tehnika davala vrlo dobre rezultate i s pravom poela da se iri i zauzima skoro neprikosnoveno mesto u beinom prenosu podataka.Paralelno sa tim, jedna druga tehnika,nazvana Orthogonal Frequecy Division Mulitplex (OFDM),poinjala je da se namee kao novo mogue reenje.Razvoj konanog tehnikog reenja za OFDM zahtevao je napor i vreme,dok se CDMA oslanjala na dugo iskustvo SS-a u vojnoj primeni.Stoga su CDMA sistemi uveliko zaiveli dok su OFDM sistemi jo bili u razvoju. Meutim,primenom OFDM-a pokazalo se da je ova tehnologija superiorna kada je re o irokopojasnom beinom prenosu podataka,te su novi sistemi poeli po pravilu da je koriste.

WiFi grupacija je uvela standarde IEEE 802.11a i g koji su napustili SS i preli na OFDM.Najnovija generacija tehnolokih reenja nazvana Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) takoe je zasnovana na OFDM tehnici,kao i mnoge druge koje se danas javljaju.

Pojava OFDM-a nije sasvim ugasila CDMA,koja se dalje razvijala tako da trenutno na tritu postoje razne varijacije (W-CDMA (UMTS),CDMA2000,CDMA2000 1xEV-DO, CDMA2000 1xEV-DV).

U meuvremenu je razvijena jo jedna nova tehnika,Multi-In-Multi-Out MIMO, koja je takoe prihvaena u novim verzijama WiFi i WiMAX standarda.

1.1. Problem viestrukih refleksija multipath

Sl.2. Prostiranje sa viestrukim refleksijama multipathPri prostiranju elektromagnetnih talasa,posebno u urbanim sredinama (Sl.2.),dolazi do viestrukih refleksija (multipath),to predstavlja glavni problem u sistemima mobilnih i irokopojasnih beinih komunikacija.Naime,prilikom prostiranja od predajnika ka prijemniku,elektromagnetni talasi se reflektuju od raznih objekata

Sl.3. Ilustracija multipatha u vremenskom domenu

Naalost,kada se protok poveava,do izraaja dolazi druga pojava koja se ne moe zanemariti.Komponenta koja u prijemnik stie najkraim putem,dakle sa najmanjim kanjenjem,trpi najmanje slabljenje,dok su ostale multipath komponente,koje vie kasne, vie oslabljene jer prelaze dui put.Na prijemu,dakle,postoji itav niz oslabljenih, zakasnelih,digitalnih signala ije su amplitude obrnuto proporcionalne njihovom kanjenju.Na taj nain,rezultujui demodulisani digitalni impuls dobija rep (Sl.3.) koji izaziva intersimbolsku interferenciju.

Ovde se,naalost,problem ne moe reiti jednostavnim poveanjem snage predajnika,jer se time jednako poveavaju amplitude svih komponenata multipath signala,te se duina i oblik repa ne menja.

Teorijski posmatrano,zbog multipath propagacije,na prijemu dolazi do proirenja autokorelacione funkcije signala.Proirenje autokorelacione funkcije uslovljava pojavu selektivnog fedinga.Doslednom teorijskom analizom pokazuje se da su proirenje autokorelacione funkcije i selektivni feding istovetna pojava posmatrana iz dva razliita domena: vremenskog i frekvencijskog.Jedno uproeno,ali ilustrativno,objanjenje selektivnog fedinga moe se dati na osnovu posmatranja multipath pojave iz frekvencijskog domena. Pretpostavimo jednostavan multipath sluaj u kojem na prijemu postoje samo dve komponente signala nosioca krune uestanosti w,ije je meusobno kanjenje . Lako je pokazati da je amplituda rezultantnog signala proporcionalna . Po prirodi stvari kanjenje zavisi samo od razlike preenih puteva multipath komponenata,te je u fiksnoj konstelaciji uslova propagacije konstantno.Promena uestanosti signala u tim uslovima menjae fazni stav multipath komponenata pa e se menjati i amplituda,dakle nivo, prijemnog signala.Proizilazi da multipath propagacija dovodi do toga da nivo signala na prijemu zavisi od njegove uestanosti,tj. feding je frekvencijski selektivan.Kada se u ovakvim uslovima prenosi digitalni signal spektralne irine ,njegove spektralne komponente bie razliito oslabljene.Opseg slabljenja komponenata po spektru je .Kada je i ovaj efekat je zanemarljiv.Meutim, kada je spektar signala irok nije zanemarljivo i postoji izraena pojava da su razliite spektralne komponente prijemnog signala razliito oslabljene,to je direktna posledica multipatha.Od veliine zavisi irina tzv. korelisanog opsega,tj. opsega u kojem vai ,te se u okviru njega selektivni feding moe zanemariti.

1.2. Osnovni principi i tehnike reavanja problema multipatha

1.2.1. Reenje problema multipatha u vremenskom domenu- Spread SpectrumKao to je opisano u 1.1.,multipath u prenosu digitalnih signala dovodi do proirenja autokorelacione funkcije prijemnog signala,to dovodi do pojave intersimbolske interferencije.Trivijalno reenje problema je smanjenje protoka,ime se produava trajanje signalizacionog intervala i tako smanjuje njegovo relativno proirenje,pa samim tim i negativni efekat intersimbolske interferencije.Ipak,u sluaju veih protoka mora se traiti drugaije reenje.Problem se moe reiti ekstremnim suavanjem autokorelacione funkcije,to se koristi u tehnici proirenog spektra (Spread Spectrum - SS).

Kada je irina autokorelacione funkcije prijemnog signala mnogo manja od , na izlazu korelacionog prijemnika nema preklapanja izmeu viestruko primljenih signala,ve se multipath komponente javljaju u vidu niza uskih impulsa koji odgovaraju autokorelacionoj funkciji.Na ovaj nain izbegava se intersimbolska interferencija i problem je reen.

Suavanje autokorelacione funkcije signala u tehnici proirenog spektra metodom direktne sekvence,vri se tako to se svaki digitalni impuls pre emitovanja pomnoi pseudosluajnom (pn) sekvencom mnogo veeg protoka.Kada takav signal doe u prijemnik,ponovo se mnoi istovetnom sekvencom,koja je u savrenom sinhronizmu sa sekvencom u prijemnom signalu.Na izlazu ovakvog prijemnika dobija se originalni digitalni impuls pomnoen autokorelacionom funkcijom pn sekvence nultog kanjenja, to po definiciji ima vrednost 1.Ostale multipath komponente dolaze sa kanjenjem . Ako je vee od trajanja bita u pn sekvenci vrednost autokorelacione funkcije je 0,te se multipath komponente anuliraju.

Sl.4. Ilustracija kodnog multipleksa u CDMA sistemu

Naalost,veliki protok pn sekvence ima za posledicu proirenje spektra.Bilo bi jako neekonomino koristiti ovakvu tehniku za prenos samo jednog signala.Na sreu za vei broj uesnika koji koriste isti spektralni opseg,mogue je formirati meusobno ortogonalni skup pn sekvenci.Na taj nain mogue je simultano emitovati vie ovakvih signala koji se na prijemu,korelacionim postupkom,razdvajaju korienjem adekvatne pn sekvence u korelatoru.Ovakav nain multipleksiranja,baziran na kodu,naziva se Code Division Multiplex (Sl.4.),odnosno kada se na ovom principu realizuje viestruki pristup jednoj stanici,Code Division Multiple Access ili CDMA.

1.2.2. Reenje multipath problema u frekvencijskom domenu OFDM

U analizi multipath problema iz frekvencijskog domena pokazano je da se problem multipath-a manifestuje kao selektivni feding koji se,u okviru korelisanog opsega,moe zanemariti.Reenje multipath problema koje se bazira na pristupu u frekvencijskom domenu,polazi od ove injenice i naizgled je vrlo jednostavno.

Umesto da se digitalni signal prenosi kao jedinstveni niz podataka velikog protoka,iji bi irok spektar bio izoblien selektivnim fedingom,on se podeli u vie (N) paralelnih podnizova iji je protok manji (1/N) tako da irina spektra podniza bude manja od korelisanog opsega.Svaki od podnizova modulie sopstveni signal nosilac (podnosilac). Oni su tako frekvencijski rasporeeni da se na prijemu meusobno mogu razdvojiti filtrima i tako rekonstruisati originalan signal.Kako spektar podniza pada u korelisani opseg nijedan podniz nije pod uticajem selektivnog fedinga.

Koliko je ova tehnika jednostavna za opis, toliko je komplikovana za realizaciju. Uproeno gledano,potrebno je N paralelnih predajnika i prijemnika koji rade sa protokom 1/N.Pri tome je potrebno podnosioce frekvencijski razdvojiti dovoljno da se zadovolje praktina ogranienja uslovljena selektivnou paralelnih prijemnika.I pored toga,tehnika je svojevremeno koriena pre svega za prenos digitalnih signala na KT opsegu,gde su postojali znaajni problemi multipatha, zbog jonosferske refleksije.No spektralna efikasnost ovog postupka bila je jako loa,a ureaji vrlo sloeni.

U novije vreme ovaj princip je ponovo aktuelizovan,ali uz znaajno tehnoloko i algoritamsko unapreenje.Radi kratke ilustracije oznaimo uestanosti podnosilaca sa fk, a pripadajui moduliui signal (podniz) sa dk(t).Ako uestanosti podnosilaca zadovoljavaju relaciju fk = kf0onda je ukupan signal dat kao

to nije nita drugo do inverzna,diskretna Furijeova (Fourier) transformacija signala dk(t). S obzirom na to da su procesori za brzu Furijeovu transformaciju u dananje vreme postali vrlo pristupani,njihovom primenom u modulaciji i demodulaciji ovakvog signala praktina realizacija je jako pojednostavljena.Formiranje signala se,dakle, vri tako to se sekvenca podataka,serijsko-paralelnom konverzijom,prevede u N paralelnih sekvenci iji odbirci se konvertuju IFFT procesorom i tako se dobija N odbiraka multitonskog signala. Oni se zatim paralelno-serijskom konverzijom prevedu u niz odbiraka predajnog signala. Na prijemu se multitonski signal,na slian nain, konvertuje FFT procesorom i tako dobija demodulisani signal.

Kada se podesi da je f0=1/T,postie se ortogonalnost multitonskih signala,te se na prijemu ne javlja meukanalna interferencija.Zbog toga je ova tehnika dobila naziv Orthogonal Frequecy Division Mulitplex (OFDM).

1.3. Korienje multipatha za poveanje protoka MIMO

Iako naizgled paradoksalno,primenom najnovijih rezultata iz teorije informacija i vrlo intenzivnom obradom signala,multipath se moe transformisati iz ometajue u korisnu pojavu.Tehnika kojom se ovo postie nazvana je Multiple-Input-Multiple-Output MIMO.U osnovi ove tehnike lei ideja da se viestruke refleksije u prenosu koriste kao viestruke veze predajnika i prijemnika putem kojih se ukupan kapacitet beine veze multiplicira.

U praksi se pod nazivom MIMO esto podrazumevaju razliite tehnike koje,eksploatiui nezavisnost razliitih (reflektovanih) propagacija,unapreuju prenos signala,ali MIMO u uem smislu predstavlja onu tehniku kod koje je sistem u stanju da ukupni protok podeli na vie nezavisnih koji se od predajnika do prijemnika alju razliitim,nezavisnim, putevima ostvarenim multipath refleksijama.

Sl.5. ematski prikaz MIMO sistema

MIMO tehnika se realizuje tako to na predajnoj i prijemnoj strani postoji vie antena (Sl.5.).Na predaji se ukupan protok podataka deli na paralelne potprotoke,pri emu se svaki emituje jednom od predajnih antena.Na prijemnoj strani,na svakoj od prijemnih antena,dolaze viestruke refleksije svih predajnih signala iz kojih se pri uslovu da je ,adekvatnim algoritmom,izdvajaju pojedini potprotoci i na osnovu njih rekonstruie originalni signal.

Ono to ovaj,naizgled jednostavan,a u sutini vrlo sloen postupak,ini moguim,jeste injenica da,u uslovima u kojima postoji veliki broj refleksija,signali emitovani sa vie predajnih antena stiu na svaku od prijemnih antena kao nekorelisani.

Dosledna teorijska analiza MIMO sistema prevazilazi okvire ovog rada,ali u,radi ilustracije,dati vrlo kratak osvrt.Ako sa x oznaimo vektor simbola (duine ) koji se u jednom signalizacionom intervalu emituje sa predajnih antena MIMO predajnika,sa y oznaimo vektor prijemnih simbola (duine ) na prijemnih antena MIMO prijemnika i sa n oznaimo vektor odbiraka (duine ) prijemnog uma,tada se MIMO prenos opisuje kao y=Hx+n, gde matrica H (dimenzije x ) opisuje multipath kanal. Elementi ove matrice su sluajne,vremenski promenljive,kompleksne veliine koje odgovaraju Rajlijevom fedingu.Ukoliko je multipath kvazistatian,tj. ako je promena elemenata matrice H u vremenu mnogo sporija od brzine signaliziranja,i ukoliko se moe smatrati da im je spektar u opsegu signala konstantan,pokazuje se da se na prijemu matrica H moe estimirati,te samim tim i izvriti razdvajanje signala koji dolaze sa pojedinanih predajnih antena.Osnovni uslov za to je da su elementi matrice H nezavisni, to je u praksi po prirodi stvari ispunjeno.Takoe se pokazuje da broj nezavisnih puteva izmeu predajnika i prijemnika odgovara rangu matrice H, to se takoe eksploatie tako to se u nekim MIMO sistemima predaja vri sa onoliko antena koliko nezavisnih puteva postoji u datom momentu.

Algoritmi neophodni za realizaciju opisanog procesa su veoma sloeni,tako da je MIMO tehnika doivela praktinu primenu tek kada je tehnologija signal procesora to omoguila.

U pomenutom uslovu,da su spektri elemenata matrice H u opsegu signala konstantni,lei kljuni razlog zbog kojeg su OFDMA sistemi,iji su pojedinani signali uskopojasni, mnogo jednostavniji za primenu MIMO tehnike nego CDMA kod kojih je svaki pojedinani signal iz multipleksa irokopojasan.

1.4. Uporedne karakteristike CDMA i OFDMA

Opisane tehnike,CDMA i OFDMA,postale su pravi rivali na polju beinog prenosa digitalnih signala.U tom rivalstvu i jedna i druga su unapreivane da bi se postigli to bolji rezultati.Detalji tehnikih reenja prevazilaze obim ovog rada,ali vano je pomenuti da su mogunosti za unapreenje,koje prua OFDMA,znatno vee od onih koje prua CDMA.Teorijsko obrazloenje ove injenice je takoe preobimno,ali treba da ukaemo na jedan vaan detalj.

Sl.6. Ortogonalni podnosioci kod CDMA i OFDMA signala

U samoj sutini obe tehnike lei isti princip: nezavisni digitalni signali mnoe se,pre emitovanja,skupom ortogonalnih signala (Sl.6.) to na prijemu omoguava njihovo razdvajanje korelacionim prijemnikom.2. WiMAX tehnologijaSvedoci smo svakodnevne pojave novih standarda u telekomunikacijama od kojih mnogi ostanu samo puka teorija ili ne zaive van laboratorija.S druge strane,neki od tih standarda su doiveli veliku praktinu primenu dok su pojedini bukvalno promenili svet u kome ivimo (GSM i Internet npr.).Jedan od standarda koji bi mogli da unesu pravu revoluciju u polju telekomunikacija je i IEEE 802.16 standard koji se odnosi na irokopojasne beine sisteme za pristup pri izgradnji MAN (Metropolitan Area Network) mrea.Standard IEEE 802.16 daje niz prednosti koje se odnose na irokopojasne beine mree kao to su veliki protoci,bolja fleksibilnost i skalabilnost kao i nii trokovi izgradnje mree to je naroito znaajno za operatere i zemlje koje imaju lou i zastarelu mrenu infrastrukturu (kakva je naalost,i naa).Pojava ovog standarda i zainteresovanost najveih svetskih proizvoaa opreme doprinela je da se 2001 godine osnuje WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Forum koji je industrijska neprofitabilna organizacija sastavljena od proizvoaa opreme, dobavljaa opreme i servisnih provajdera.WiMAX Forum radi na tome da uskladi nekompatibilne standarde iz oblasti beinih MAN mrea.Naime, trenutno u svetu imamo pored IEEE 802.16 standarda i Evropski ETSI/HiperMAN2 standard kao i WiBro (Wireless Broadband) standard u J. Koreji koji su meusobno nekompatibilni.Glavne prednosti WiMAX tehnologije se ogledaju u tome to ona moe predstavljati isplativiju, stabilnu beinu alternativu za konvencionalni DSL (Digital Subscriber Line) i pristup preko KDS-a (kablovskih distributivnih sistema) u oblastima gdje je ova tehnologija lako dostupna.ta vie,WiMAX tehnologija moe predstavljati veoma isplativo reenje za irokopojasni pristup u oblastima do kojih ne dosee DSL ili KDS.Moi e se koristiti za veliki broj aplikacija ukljuujui i irokopojasni pristup u poslednjem kilometru (the last mile) tj. kod samog korisnika,to je i krajnji cilj razvoja mrene infrastrukture pristupnih mrea,kao i podrka za hotspot i elijsku infrastrukturu.

2.1. Standardi

Sve je poelo 1999. godine kada IEEE osniva radnu grupu za razvoj beinog irokopojasnog pristupa BWA (Broadband Wireless Access).Kao rezultat rada ove grupe nastali su sledei standardi: -IEEE 802.16 (2001. godine).Prvi BWA standard kojeg karakterie rad u frekvencijskom pojasu od 10GHz do 66GHz, PTP (Point To Point) komunikacija kao i to da je zahtevana optika vidljivost tj. LoS (Line of Sight) izmeu ureaja koji komuniciraju; -IEEE 802.16c (2002. godine).Dodatni sistemski profili za rad u pojasu od 10GHz do 66GHz; -IEEE 802.16a (2003 godine).Proirenje standarda za rad u pojasu od 2GHz do11GHz.Point to Multipoint komunikacija,ne zahteva se optika vidljivost izmeu ureaja tj. NLoS (Non Line of Sight) komunikacija.Fiksno okruenje; -IEEE 802.16d (2004 godine).Poznat i kao IEEE 802.16-2004 standard.Fiziki sloj moe biti OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex),OFDMA (Orthogonal Division Multiple Access).MAC (Medium Access Control) sloj podrava traeni QoS (Quality of Service); -IEEE 802.16e (2005 godine).Poznat i kao IEEE 802.16-2005 standard ili Mobilni WiMAX.Fiziki sloj OFDMA ili SOFDMA (Scalable OFDMA).Omoguava mobilnost.Standard IEEE 802.16-2004 se koristi uglavnom na fiksnim platformama i kao takav ve je relativno u velikoj upotrebi.Standard IEEE 802.16e je projektovan da podri mobilnost ureaja u komunikaciji.Slubeno je objavljen u februaru 2006. godine i za njega ne postoji mnogo proizvoda na tritu,a jo manje u upotrebi.Tu se sada pojavljuje problem nekompatibilnosti ova dva standarda koja se najvie ogleda u razliitosti fizikih slojeva iako su vii slojevi identini.Meutim,zbog nemogunosti podrke za mobilnost ureaja kod standarda IEEE 802.16-2004 najverovatnije da e on na tritu biti potisnut od strane IEEE 802.16e standarda.Prvi proizvodi usklaeni sa standardom IEEE 802.16e se oekuju u 2007. godini,a prvi sertifikovani poetkom 2008. godine.

2.1.1. IEEE 802.16 standardOdeljenje IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) za standardizaciju sa seditem u SAD je 1999. osnovalo radnu grupu pod okriljem IEEE.802 LAN/MAN komiteta za standarde,iji je primarni zadatak bilo donoenje standarda za irokopojasne mree sa beinim pristupom pod oznakom 802.16.Njihov cilj je bio priprema standarda koji je trebalo da poslui razvoju irokopojasnih oblasnih mrea irom sveta.Standard 802.16 predvia air interfejs ukljuujui sloj za upravljanje pristupom medijumu (medium access control ) MAC i fiziki (Physical) PHY sloj irokopojasno beinog pristupa.Kljuno dostignue u razvoju PHY sloja,ukljuuje ortogonalnu frekvencijsku raspodelu kanala (OFDM),u kome se viestruki pristup postie dodeljivanjem podskupa podnosilaca svakom pojedinom korisniku.Pri tom postoji mogunost da se podri razliit kvalitet servisa za svakog korisnika,kao i razliite brzine prenosa za svakog korisnika dodeljivanjem razliitih faktora prenosa.Kod OFDM sistema se podaci dele u viestruke paralelne podpovorke podataka sa smanjenom brzinom prenosa i svaka podpovorka podataka se modulie i prenosi na odvojenom ortogonalnom podnosiocu.Prvi standard 802.16 je odobren decembra 2001. godine i obuhvatao je frekvencijski opseg 11-60 GHz i teorijski maksimalnom irinom opsega od 120 Mb/s i maksimalnim radijusom prenosa od 50 km.Meutim,standard je inicijalno podravao samo optiki vidljiv LOS (Line of Sight) prenos i kao takav nije bio kandidat za upotrebu u urbanim oblastima.Standard je kasnije dopunjen sa dva amandmana.Amandmani su se odnosili na pitanja radio spektra i interoperabilnosti i poznati su pod imenima 802.16a i 802.16c.Standard IEEE 802.16a- 2003 je ukljuio podrku NLOS (Non Line of Sight),usvojio OFDM na nivou fizikog sloja i dodao podrku za opseg 211 GHz.Septembra 2003. poela je glavna revizija projekta sa ciljem da se usaglasi sa evropskim ETSI HIPERMAN standardom.Projekat je zavren 2004. i donet je novi standard pod oznakom 802.16d koji se ee naziva 802.16-2004 standard koji daje tehnike specifikacije za PHY i MAC sloj za fiksni beini pristup i odnosi se na konekciju prve ili zadnje milje u beinim gradskim mreama (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN).Uvoenjem 802.16-2004 standarda sve prethodne verzije su prestale da vae.U poreenju sa drugim standardima (kao npIEEE 802.11 WLAN),izgledalo je da je glavni nedostatak za primenu standarda 802.16-2004 nedostatak mobilnosti,jer je iroko rasprostranjeno miljenje bilo da je podrka mobilnosti kljuna karakteristika beinih mrea.I zato je bilo prirodno da novi standard IEEE

802.16e,ustanovljen 2005 godine,sa nazivom 802.16e-2005,ima definisanu podrku za mobilnost.Opte je rasprostranjeno da se on zove mobilni WiMAX i doneo je sledea poboljanja:

Poboljana je NLOS pokrivenost korienjem hARQ

Usvojena je gua podkanalizacija i na taj nain poboljan sistem to je dovelo do poveanja penetracije upotrebe sistema unutra

Koristi sistem adaptivnih antena (Adaptive Antenna System AAS) i tehnologije sa viestrukim ulazom viestrukim izlazom (Multiple Input Multiple Output MIMO) da bi se poboljalo pokrivanje

Uvodi emu podkanalizacije na downlink i na taj nain omoguava bolje pokrivanje i mogunost variranja kapaciteta to je donelo potencijalnu korist u smislu pokrivanja, potronje energije,ponovnog korienja frekvencijskog opsega,ako i efikasnosti irine kanala.

Sl.7. Pozicija 802.16e u odnosu na druge tehnologije2.1.2. Pregled standarda

802.16

Prestao da vai.Ovo je osnovni 802.16 standard doneen 2001. godine.Odnosio se na visoke bitske brzine i frekvencije izmeu 11 GHz i 60 GHz.

802.16a

Prestao da vai.Odnosio se na odreena pitanja u vezi spektra i omoguio je korienje frekvencija ispod 11GHz.

802.16b

Prestao da vai.Poveava raspoloivi spektar uvoenjem frekvencija izmeu 5 i 6 GHz. Osim toga uvodi QoS aspect.

802.16c

Prestao da vai.Ovaj amandman je ponudio profil sistema za rad u opsegu 10 i 66 GHz i pruio vie detalja za rad unutar ovog opsega.Cilj je bio omoguivanje vie nivoa interoperabilnosti.

802.16d

(802.16-2004)

Ovaj standard je,po godini u kojoj je ustanovljen nazvan 802.16-2004.Donoenjem ovog standarda sve prethodne verzije standarda su prestale da vae.Doneo je veliki broj poboljanja uvoenjem OFDM-a sa 256 podnosilaca.Ponueni su takoe profili za usaglaavanje testiranja i standard je takoe usaglaen sa ETSI HiperMAN standardom koji je namenjen globalnom razvoju.Standard se odnosio strogo na fiksni pristup.

802.16e

(802.16-2005)

Ovaj standard,poznat pod nazivom 802.16-2005 se odnosi na mobilne korisnike.Sa bitskom brzinom manjom od 15Mbit/s nasuprot 70Mbit/s koju je nudio 802.16d ovaj standard je pruao punu mobilnost ukljuujui i handover.

802.16f

Upravljanje informacionom bazom.

802.16g

Menadment procedura i servisi.

802.16h

Poboljani mehanizmi koegzistencije za rad u nelicenciranim opsezima.

802.16j

Multi-hop specifikacija.

802.16k

Premoavanje ka 802.16 standardu.

802.16m

Unapreeni air interfejs.Ovaj amandman je okrenut budunosti i prua bitske brzine od 100 Mbit/s za mobilne aplikacije i 1Gbit/s za fiksne aplikacije.On e dozvoliti celularno, makro i mikro elijsko pokrivanje i trenutno ne postoje restrikcije za irinu propusnog opsega iako se oekuje da bude 20MHz ili vie.

2.2. Tehnologija

Kako je re o beinoj tehnologiji osnovno pitanje koje se namee je koji e frekvencijski opseg biti upotrebljen za rad.Poto je tehnologija namenjena za irokopojasni prenos tj. sa relativno velikom irinom korienih kanala potrebno je koristiti opseg visokih frekvencija reda GHz.Zbog toga je u poetku bilo planirano korienjefrekvencija iz opsega od 10GHz do 60GHz.Meutim,upotreba ovih frekvencija je zbog malih talasnih duina i nemogunosti savladavanja bilo kakvih prepreka zahtevala optiku vidljivost, LoS,ureaja koji komuniciraju.O mobilnosti ureaja nije moglo biti ni rei.Zbog toga je odlueno da se koristi opseg frekvencija od 2GHz do 11GHz.Dakle,re je o uglavnom licenciranom dijelu spektra koji je u nadlenosti drava.Evropa je za korienje WiMAX-a odobrila frekvencije od 3,4GHz do 3,6GHz ili od 3,4GHz do 3,8 GHz.U SAD se za WiMAX koriste UHF frekvencije koje je po prelasku na digitalne tehnologije napustila kablovska televizija.Frekvencije od 3,4GHz do 3,6GHz mogle bi biti odgovarajue za fiksni WiMAX tj. IEEE 802.16d standard,dok bi za ostvarenje mobilnog,za pruanje irokopojasnih mobilnih servisa koji optimalno funkcioniu na niim frekvencijama idealno bilo koritenje opsega ispod 2,5GHz.Tako se za korejski standard WiBro koji zadovoljava uslove IEEE 802.16e standarda tj. obezbeuje mobilnost,koristi opseg frekvencija od 2,3GHz do 2,4GHz (100MHz) sa irinom kanala od 9MHz.WiMAX tehnologija je zasnovana na Ethernet-u i odnosi se na specificiranje donja dva sloja OSI (Open System for Interconection) sistema tj. na fiziki sloj i na sloj voda podataka. Razvijena je sa ciljem pruanja infrastrukture MAN mreama koje mogu povezati razne WLAN (Wireless Local Area Network) pristupne take i kao takva stvoriti alternativu DSL prikljucima fiksne telefonske mree.U nastavku u dati nekoliko istaknutih mogunosti koje prua ova tehnologija:

-veliki protoci: uvoenjem tehnologije MIMO (Multiple Input Multiple Output) antenskih sistema sa fleksibilnim upravljanjem resursima koristei SOFDMA,kao i unapreen sistem kodovanja koji omoguava najvii downlink (DL) protok od 63 Mb/s,a uplink (UL) protok od 28 Mb/s po sektoru a kanal od 10 MHz;

-kvalitet servisa (QoS): najbitnija stavka IEEE 802.16,kontrola pristupa medijumu,MAC (Medium Access Control) arhitekture je QoS (Quality of Service).Za razliku od IEEE 802.11 tehnologije gde se korisniki terminali takmie za pristup medijumu koristei CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Coollision Detection) metod,ovde se koristi

sasvim drugi pristup.Korisnik alje baznoj stanici zahtev za prenos po ijem prijemu bazna stanica na osnovu raspoloivosti dodeljuje svakom korisniku tano definisani time slot ili vie njih,koje samo on koristi pri prenosu,slino kao i kod klasinih TDMA (Time Division Multiple Access) sistema.Na taj nain se obezbeuje garantovani nivo QoS;

-skalabilnost: da bi se postigla harmonizacija korisnikih zahteva i iskoristivost spektra na dui period,WiMAX tehnologija koristi adaptivni pristup izbora irine kanala u zavisnosti od potrebe korisnika.Koriste se kanali irine od 1,25MHz do 20MHz;

-bezbednost: mogunosti zatite koje sadri mobilni WiMAX najbolje su u klasi i sadre EAP (Extensibile Authentication Protocol) baziranu autentifikaciju,AES-CCM (Advanced Encryption Standard Counter with Cipher-block chaining Message authentication Code) baziranu autentifikaciju i CMAC (block Cipher-based Message Authentication Code) i HMAC (keyed Hash Message Authentication Code) bazirane eme zatite kontrolnih poruka.Da bi se ove aplikacije mogle koristiti potrebni su: pretplatniki identifikacioni modul,SIM/USIM (Subscriber Identity Module/Username SIM) kartice, pametne kartice,digitalni sertifikati i username/password nain pristupa baziran na EAP (Extansible Authentication Protocol) metodama za autentifikovan pristup;

-mobilnost: mobilni WiMAX omoguava optimiziran handover (prelaz iz jedne elije u drugu bez prekida veze) koji netraje due od 50 ms.Zahvaljujui ovakvom tipu handovera mogu jeprenos glasa uz pomo IP protokola,VoIP (Voice over IP) bez degradacije kvaliteta.Standard IEEE 802.16 se odnosi na defininisanje fizikog sloja i sloja voda podataka OSI sistema.

Sl.8.kole/Univerziteti WiMAX arhitektura i aplikacije

2.3. Opis fizikog sloja (PHY)

Pri opisu ovog sloja akcenat stavljamo na OFDM tehniku multipleksiranja koja se ovdekoristi.OFDM je tehnika multipleksiranja koja koristi podelu opsega od interesa na mnogo nosilaca.Po OFDM tehnici ulazni tok podataka podeljen je na nekoliko paralelnih tokova iji je protok redukovan i svaki od njih se na poseban nain modulie i emituje po

posebnom ortogonalnom nosiocu.Poveanjem trajanja simbola poveavamo otpornost OFDM sistema na smetnje i kanjenje.ta vie,uvoenje ciklikog prefiksa,CP (Cyclic Prefix) u potpunosti moe eliminisati pojavu intersimbolske interferencije sve dok je njegovo trajanje due od trajanja vremena izmeu pristizanja dva ista simbola usled viestruke propagacije.Cikliki prefiks je obino ponovljen poslednji deo bloka podataka koji je pridruen sledeem bloku podataka.Da bi se prevazilo viestruko prostiranje (multipath),kod OFDM tehnike koristi se interliving (ueljavanje) i kodiranje.Modulacija se izvodi pomou inverzne FFT (Fast Fourrier Transformation) na osnovu velikog broja potkanala koji se koristi.Resursi se eksploatiu kroz vreme u pogledu OFDM simbola i kroz frekvenciju u pogledu podnosioca.Oni se mogu podeliti po podopsezima da bi mogli biti dodeljeni razliitim korisnicima.OFDMA je tehnika multipleksiranja koja obezbeuje operaciju slaganja vie tokova podataka za vie korisnika u istom trenutku za downlink i uplink.Struktura OFDMA se sastoji iz tri tipa podnosioca: podnosioci koji nose informaciju,pilotski podnosioci za procenu stanja trase i sinhronizaciju i podnosioci nule koji slue za razdvajanje grupa informacionih kanala.

Aktivni podnosioci (informacioni i pilotski) grupisani su u potkanale.Fiziki sloj WiMAX OFDMA podrava potkanalizaciju i u uplink-u i u downlink-u.Minimalna resursna jedinica potkanalizacije je jedan slot koji se sastoji od 48 informacionih podnosilaca blokove i na taj nain stvara potkanale.Standard IEEE 802.16e-2005 MAN,je baziran na koncepciji SOFDMA (Scalable OFDMA),koja podrava irok spektar frekvencija,fleksibilnost adresiranja uesnika i potrebe za razliitim frekventnim podrujima u elektromagnetnom spektru (EMS).Skalabilnost je postignuta podeavanjem veliine FFT razliitim opsezima kanala radi svoenja na isti frekventni razmak izmeu nosilaca od 10,94 kHz.Fiziki sloj IEEE 802.16e standarda podrava TDD i pun ili poludupleks FDD.U kategoriji mobilnog WiMAX-a uzima se TDD kao jedino reenje.Opciono se FDD koristi za korisnike u ijim zemljama regulativom nije

obuhvaen TDD ili je korienje FDD-a prihvatljivije.Takoe,primopredajnici koji podravaju TDD su mnogo jednostavnije konstrukcije od onih koji koriste FDD.

SL.9. Princip ciklikog prefiksa

2.4. Sloj za kontrolu pristupa medijumu MAC

(Medium Access Control)MAC sloj je posebno dizajniran za okruenja u kojima je potreban pristup jedna taka-vie taaka.On daje podrku viim slojevima OSI modela ili transportnim protokolima kao to su ATM, Ethernet ili Internet Protokol (IP) i njegov dizajn je jednostavno prilagoditi buduim protokolima koji e tek biti razvijeni.Tok servisa je kljuna osobina standarda IEEE 802.16.Ima mogunost podeavanja vie kanala za svaku vezu, obezbeujui za svaku individualno podeavanje parametara QoS.Resursi koje MAC plan raspodele dodeli terminalu mogu varirati od jednog vremenskog slota pa do itavog frejma,omoguavajui korisnicima veoma velik i dinamian opseg protoka,u zavisnosti od potreba terminala u odreenom trenutku.S obzirom na to da se informacija o zahtevanim resursima nalazi na poetku svakog frejma plan raspodele moe uspeno promeniti dodelu resursa na frame-byframe bazi,da bi adaptirao saobraaj da ne bi dolo do zaguenja.to se tie kvaliteta servisa kod mobilnog WiMAX a QoS je izveden kroz sam tok servisa.Pre odluivanja za konkretan tip servisa,bazna stanica i korisniki terminal,uz pomo svojih MAC slojeva,ostvaruju logiku link-konekciju.Zatim se,uz pomo bazne stanice,uspostavlja paketski prenos u vidu toka servisa koji biva dostavljen korisniku preko konekcije.Adaptivna modulacija je osobina sistema da je u stanju promeniti nain prenosa podataka (modulaciju ) u zavisnosti od odnosa signal/um u toku prenosa.

Sl.10. Adaptivna modulacija

Ako su smetnje velike ili je velika udaljenost odailjaa i prijemnika dolazi do slabljenja signala i opasnosti da se prenos prekine.Sistem u takvim sluajevima mora odabrati robusniju ali sporiju modulaciju tako da je i pod takvim uslovima jo uvek mogue prepoznavanje slabog signala.

Na Sl.10. su prikazane etiri vrste modulacije koje se primenjuju na razliitim udaljenostima od WiMAX odailjaa.To su BPSK (Binary Phase Shift Keying),QPSK (Quadrature Phase Shift Keying),16 QAM (Quadrature Amplitude Modulation) i 64 QAM.Tako se mogu selektivno,zavisno od udaljenosti od odailjaa,optimizirati brzine prenosa.2.5. Podela WiMAX-a

Postoje dve verzije WiMAX, kako je prikazano na Sl.11.:- Fiksni WiMAX koji podrava fiksne i nomadske usluge i operie u opsegu 3.5. i 5.8 GHz.- Mobilni WiMAX, koji podrava fiksni kao i prenosne i mobilne ureaje i operie na vie frekfentnih opsega ispod 3.7 GHz.

Sl.11. Fiksni i mobilni WiMAX

Broadband beini pristup se danas koristi za:- Last Mile pristup korisnicima bazinih telefonskih usluga, kada i gde ne postoji iana infrastruktura, kao na primer u zemljama u razvoju ili ruralnim oblastima- T1/E1 servise za mala i srednja preduzea- Obezbeenje servisa beinih internet provajdera (ISP ili WISP)- Konkurentnu pristupnu vezu (access backhoul) za privredne subjekte i cell sites- Privremeni backhoul tokom sportskih dogaaja ili privrednih manifestacija- Obezbeenje broadband veze za 3G mobilna podruja

Sa 802.16e (koji pridodaje mobilnost) WiMAX e se koristiti za:- Mobilne telefonske usluge koristei VoIP- Mobilne multi-media usluge bazirane na IP- Jeftin download podataka kroz Hot Zones

Sl.12. WiMAX i druge beine tehnologije

Tabela koja sledi prikazuje kljune razlike izmeu dve verzije.Mobilni WiMAX je izbruen da postane dominantna verzija WiMAX-a usled podrke koju prua podjednako fiksnim i mobilnim opreaterima u irokom frekfentnom opsegu.Uprkos tome, fiksni WiMAX uiva time-to-market prednost,kao certifikovan proizvod ve sada dostupan to mu donosi inicijalnu prednost.Tabela 1. Uporedne karakteristike fiksnog i mobilnog WiMAX-a

Mobilni WiMAX omoguava beini broadband uvek i svuda korienjem bilo kog WiMAX baziranog ureaja bez obzira da li se radi o lap top raunaru, PDA, desktop modemu, digitalnom telefonu ili ak konzoli za igre. Mobilni WiMAX stvara neometanu broadband okruenje u kui, kancelariji i u pokretu. Bez obzira na sve koristi koje WiMAX donosi mrenim operaterima, ne oekuje se da zameni postojee beine tehnologije. Cilj je da se kroz dopunjavanje, sa njima usaglasi i nadmee.Dokle izbor tehnologije najvie zavisi od usluga koje operater nudi s obzirom na njegov trini fokus, WiMAX je mnogo pogodniji za obezbeivanje visokog kapaciteta, pogotovo na podrujima gde je gust, zbijen fiksni I beini pristup (napr. gradovi). Prednost WiMAX-a je I u obezbeivanju fiksnog pristupa na podrujima ratrkanih naselja ili podruja gde je nemogue dovesti inu tehnologiju. injenica je da su teritorije sa naizgled malom potrebom za pokrivenou, najbolje podrane ba mobilnom tehnologijom. Obrnuto, kod kue i na poslu, Wi-Fi je fleksibilnije i jeftinije reenje.WiMAX podrava VoIP, pa treba oekivati da VoIP usluge postanu vaan izvor prihoda WiMAX operaterima, pogotovo pri probijanju na tritima u razvoju gde su cene usluga fiksne i mobilne telefonije jo prilino visoke. Takoe ne treba oekivati da e WiMAX predstavljati znaajnu konkurenciju celularnim mreama koje su optimalne za prenos govora (voice traffic), i koje e u tome zadrati veu pokrivenost od WiMAX-a.2.6. Osvrt na servise koje nudi mobilni WiMAX

Servisi koje WiMAX obezbeuje ukljuuju irokopojasni pristup Internetu,pogotovo u zabaenim oblastima gde spomenuta usluga trenutno nije dostupna,kao i servise VoIP (Voice over IP), streaming video i audio servisa,usluge video konferencije i servisa baziranih na lokaciji.Ideja je da cena pristupa bude jako konkurentna ceni pristupa preko DSL-a ili kablovskog interneta,dakle WiMAX je jeftina alternativa tim servisima. Korisnik moe da oekuje irokopojasne brzine pristupa u opsegu od 1 do 5 Mbps u zavisnosti od servisa koji nudi operator.tavie,od vanosti je i uestanost koja se koristi, kao i rastojanje korisnika od bazne stanice,da li postoji optika vidljivost ili ne,i konano, broj korisnika u mrei. Kada WiMAX forum definie pristupnu brzinu od 40 Mbps,tada se govori o brzini prenosa kroz jedan kanal na jednoj uestanosti koja je deo mree.Taj kanal se deli izmeu vie korisnika,koji e najverovatnije ostvarivati protok od 1-5 Mbps.Sa druge strane,mobilni WiMAX odlazi korak dalje,i omoguava primene u oblasti mobilne telefonije - recimo,mogue je emitovati streaming video signal iz policijskog vozila pri brzini od preko 100 km/h.Ima potencijal da zameni neke servise mobilne telefonije kao to je prenos podataka preko mobilne mree korienjem sistema kao to je HSDPA.Takoe,nudi sjajnu pokrivenost unutar zgrada i poboljane sigurnosne sisteme u odnosu na standardni,fiksni,WiMAX.2.7. Internet preko WiMAX-a

Optiki kablovi i optiki sistemi prenosa su svojom cenom i kapacitetima ve najavili pravac razvoja u budunosti i ne treba biti neki prorok pa zakljuiti da e optiki kabl u svakom domu jednom biti uobiajena stvar.S obzirom na gotovo neograniene mogunosti poveavanja brzine protoka kroz optike mree, nema potrebe za posebnom infrastrukturom za telefon,za TV,radio,Internetsve je tu,na jednom mestu,preko jednog prikljuka.Jedini problem je u tome to je razvlaenje optike za sada preskupo da bi bilo prihvatljivo za kune korisnike.A ak i kada bi bio dostupan,karakterisala bi ga statinost korisnik je vezan za lokaciju gde je ta usluga instalirana.WiFi ini pristup Internetu mobilnijim,ali javnih hotspot-ova ima premalo,oni su uglavnom koncentrisani u glavnim gradskim sredinama,a prostor koji pokrivaju je skroman.WiFi tipino pokriva jednu kancelariju ili stan,u najboljem sluaju jednu zgradu,halu ili park.Za garantovanu jainu signala ili iole veu udaljenost treba instalirati spoljnu antenu i dobro je usmeriti.Antena i njen nosa treba da su otporni na vetar i ledenu kiu.Postoji,dakle,potreba za novom tehnologijom koja bi omoguila beini pristup Internetu velikom brzinom,iroku pokrivenost teritorije (poput mobilne telefonije),uz kompatibilnost standarda i opreme u celom svetu.WiMAX je zamiljen kao potpuna zamena za kablovski i xDSL servis,odnosno jedinstven pristup Internetu bilo gde da se nalazite.Ovo je bitno jer WiMAX jeftino i brzo popunjava infrastrukturnu prazninu u gradskim,prigradskim i ruralnim sredinama gde telefonski i/ili

kablovski operateri nisu razvili svoju mreu.Osnova WiMAX mree su bazna stanica, sline onima u mobilnoj telefoniji,s tom razlikom to jedna WiMAX bazna stanica moe da obezbedi pokrivenost znatno vee oblasti nego elija mobilne telefonije.WiMAX bazna stanica se dalje povezuje direktno na Internet (ili neku mreu zatvorenog tipa,koja npr. ima centralizovan izlaz na Internet),a preko WiMAX mikrotalasnog radio-linka moe biti povezana sa drugim WiMAX baznim stanicama.Na drugom kraju je WiMAX prijemnik sa antenom; to je obino mali eksterni ureaj povezan sa raunarom mrenim kablom ili PCMCIA kartice u notebook-u,odnosno ureaj malo vei od memory stick-a koji se prikljuuje u USB port.WiMAX standard obuhvata dve vrste beinog prenosa.Kada ne postoji linija optike vidljivosti izmeu korisnikog ureaja

i bazne stanice,prenos se ostvaruje slino kao kod WiFi-ja,u niem frekvencijskom opsegu 2-11 GHz.Radiotalasi manje frekvencije imaju veu talasnu duinu,pa mogu da se

odbiju ili da zaobiu &ziku prepreku (zgradu, brdo...).Pristup u ovom modu rada ogranien je na prenik od 6 do 10 kilometara (oko 65 kvadratnih kilometara pokrivanja, slino eliji u mobilnoj telefoniji).Ako postoji optika vidljivost,pretplatnika antena se direktno usmerava na antenu WiMAX bazne stanice; takva veza je stabilnija i omoguava bolji protok podataka,za koji moe da se koristi i vii frekvencijski opseg,sve do 66 GHz. Na viim frekvencijama ima manje smetnji (interferencije),a iri su i propusni opsezi,pa

WiMAX moe da zasija u punom sjaju: na velikim udaljenostima (pedesetak kilome-

tara) moe da ostvari veze do 70 Mbps.ak i kada se taj bandwidth podeli na nekoliko desetina biznis korisnika ili na nekoliko stotina rezidencijalnih korisnika,jo uvek je nivo pristupa ekvivalentan onome to omoguava kablovski modem.Sl.13. Internet preko WiMAX-a

2.8. Praktina implementacija WiMAX-a

WiMAX-ova dva najznaajnija podstandarda su IEEE 802.16-2004 i IEEE 802.16e.Prvi je namenjen statinoj beinoj vezi ili onome to e moda stati na icu ADSL-u,dok je drugi standard namenjen povezivanju mobilnih ureaja kao to su telefoni,runi i portabl raunari ili bilo ta mobilno to e se u budunosti pojaviti.Ovo samo za sebe izaziva uzbuenje jer WiMAX u kombinaciji sa VoIP komunikacijom moe da smanji potrebu za korienjem mobilnih telefona i omogui sve vrste razgovora (lokalne, meugradske i internacionalne) po daleko niim cenama.Ako imamo situaciju u kojoj je uz pomo WiMAX tehnologije mogue ostvariti pokrivenost slinu onoj koju danas imaju operateri mobilne telefonije,nije udno to je ovaj deo industrije komunikacija pomalo u gru.U sluaju WiMAX mrea bie vam dovoljan PDA opremljen mogunou beine komunikacije i odgovarajui program pa da moete slobodno da telefonirate.Implementacija 802.16e standarda i odgovarajue tehnologije oekuje se u 2007. godini,kada e se pojaviti mobilni ureaji usklaeni s ovim specifikacijama,ali se zato krajem ove i poetkom sledee godine oekuje masovna prodaja ureaja usklaenih sa 802.162004,namenjenih povezivanju kunih i poslovnih korisnika.Pored toga to WiMAX obezbeuje povezivost na veim daljinama nego WiFi,to je kljuni adut ove tehnologije, na ovaj nain je takoe mogue prikljuiti i mnogo vei broj korisnika na jednu baznu stanicu.Oekuje se da WiMAX bude intenzivnije prihvaen u nerazvijenim sredinama i zemljama u razvoju jer je implementacija ovakvih mrea jeftinija od umreavanja fizikim vodovima,ali i sigurnija.Kablovske mree se mogu lako otetiti,dok je u sluaju beine tehnologije potrebno samo obezbediti bazne stanice.WiMAX sistem se obino sastoji od bazne stanice (WiMAX tower) koja je slina predajnicima mobilne telefonije.Samo jedna ovakva pristupna taka moe da pokrije podruje od oko 8000 kvadratnih kilometara ili,otprilike,krug prenika oko stotinu kilometara!Drugi deo prie je prijemnik (WiMAX modem) s antenom (koja je odvojena ili ugraena u sam ureaj).WiMAX pristupne take se povezuju na Internet fizikim vodovima uz korienje sistema visoke propusne moi,a dve ovakve take mogu da formiraju most na udaljenostima do 50 kilometara,kada je neophodna fizika vidljivost. Na manjim rastojanjima (do 15 kilometara) WiMAX obezbeuje stabilnu i brzu vezu bez potrebe da se antena pristupne take i antena korisnika vide.Pomenutih 15 km je

maksimum rastojanja na kojem se ostvarila veza bez optike vidljivosti tako da u praksi to moe biti i manje.Pomenuti rezultat je potvren kroz testiranje.S druge strane, proizvoai WiMAX opreme oprezno navode da je ovakva veza mogua do rastojanja od osam kilometara,to je jo uvek daleko vie od stotinak metara dometa za WiFi,pod istim uslovima. Kada je u pitanju ovakva vrsta povezivanja, koja se u WiMAX argonu naziva non-line-of-sight veza (NLOS),obino se koristi antena ugraena u sam ureaj ili se montira kao eksterna na unutranji ili spoljanji zid objekta.U ovom sluaju WiMAX koristi frekventni opseg od 2 do 11 GHz jer se pokazalo da zraenje na ovoj talasnoj duini lake savlauje prepreke.Ovo e zanimati potencijalne budue korisnike koji bi u sluaju da obezbede bolje uslove (optiku vidljivost, kvalitetniju opremu i antene),vrlo lako mogli da pristupe Internetu s udaljenosti od vie desetina kilometara.Pristup je slian nainu na koji se poveava domet Wi- -Fi mrea.Kada postoji optika vidljivost,WiMAX uvodi kategoriju line-of-sight veze (LOS),gde se koristi tanjirasta antena usmerena ka WiMAX baznoj stanici.Karakteriu je stabilnost,manje greaka u prenosu,vea propusna mo i upotreba vieg frekventnog opsega (od 10 do maksimalno 66 GHz).Na ovaj nain mogu se povezivati udaljena podruja uz pomo WiMAX mosta,a lokalno se korisnici mogu prikljuivati u WiMAX LOS reimu ili ak uz pomo postojeih WiFi ureaja.U sluaju povezivanja korisnika bez optike vidljivosti WiMAX moe da pokrije oko 65 kvadratnih kilometara,to je otprilike slino pokrivenosti koju daje bazna stanica mobilne telefonije.Ali,kao to smo pomenuli ranije,obini korisnici bi uz malo truda mogli da ostvare i bolje rezultate.WiMAX u ovom trenutku obezbeuje brzine veze do 70 Mbit/s, to je dovoljno da se obezbedi pristup Internetu za oko hiljadu korisnika.

Sl.14. WiMAX antena Sl.15. WiMAX ureaj za unutranju montau

Sl.16. Usmeravanje radio-talasa prema lociranim terminalima

Sl.17. WiMAX-ova arhitektura end-to-end

2.9. WiMAX oprema

Airspan je jedan od osnivaa WiMAX foruma,industrijske nepro&tabilne organizacije osnovane 2001. godine, koja se bavi standardizacijom i sertifikacijom interoperabilnosti WiMAX opreme.Svi proizvodi koji uspeno prou testove kompatibilnosti dobijaju sertifikat WiMAX Forum Certified, i samo ta oprema smatra se WiMAX opremom.Neki proizvoai opreme istiu da je njihova oprema WiMAX-ready,WiMAX-compliant ili Pre-WiMAX,iako ta oprema nije sertifikovana od strane WiMAX foruma i veliko je pitanje da li je kompatibilna sa WiMAX opremom drugih proizvoaa.2.9.1. Korisniki terminaliAirspan ima celu paletu WiMAX korisnikih ureaja,poevi od EasyST-a,prvog samoinstalirajueg sobnog korisnikog terminala u WiMAX svetu.Dovoljno je prikljuiti ga na napajanje,povezati ga sa raunarom UTP kablom i nakon dva minuta ste konektovani na testnu baznu stanicu,dobijate IP adresu i moete da pristupite Internetu brzinom od 2 MBps.Na ureaju postoji i leite za SIM karticu,poput one iz mobilnog telefona,koja slui da se u njoj upiu parametri za WiMAX korisnika,tako da je konfigurisanje jednostavno.Antena ima 2 dbi antene (tj. Sistem antena,poto ih unutra ima etiri sektorske,od kojih svaka pokriva 90 stepeni),i po potrebi moe se skinuti i na to mesto kablom povezati posebna spoljna antena od 12 dbi.EasyST moe da se postavi na EasyWiFI docking station,posle ega sklop istovremeno omoguava WiMAX i WiFi, te funkcionie kao switch sa dodatna etiri UTP porta,od kojih se mogu lako konfigurisati dva VLAN-a sa po dva UTP porta,svaki sa svojim definisanim protokom.Sve to skupa kota oko 400 evra,pa moe biti interesantno reenje za manje firme,agencije,korisnike van upravne zgrade velikih firmi.Pogotovo moe biti interesantan modularni dodatak EasyVoice,koji ima dva standardna telefonska RJ-11 i jedan Ethernet izlaz,koji EasyST-u daje i jednostavnu VoIP funkcionalnost.EasyST moete povezati na postojei (wireless) ruter ili VoIP opremu,ali je lepo znati da,ako to elite,moete od Airspan-a dobiti kompletno i pouzdano reenje. WiMAX USB u Srbiji se moe kupiti za oko 270 evra.Bez obzira na male dimenzije (99358 mm),MiMAX USB ima snagu zraenja antene od +17 do +22 dBm,u zavisnosti od frekvencije,to omoguava 2 Mbps Internet pristup na

notebook-u na oko 1,5 km udaljenosti od najblie bazne stanice.ProST je predvien za spoljnu montau.Kod njega je celokupna elektronika smetena u spoljno kuite,gde se nalazi i integrisana 17 dbi antena.Do korisnika ide samo Ethernet kabl,kroz koji se ProST i napaja.Namenjen je udaljenijim i/ili zahtevnijim korisnicima i,kao i sva WiMAX korisnika opema,omoguuje rad i bez direktne optike vidljivosti sa baznom stanicom. Nabavna cena u Srbiji je 400-450 evra.Utisak da se radi o profesionalnoj opremi daje pre svega kvalitet izrade ureaja.Vrlo robustno i debelo ABS plastino kuite,otporno na sunce,led,sneg,kiu itd. A za ceo ureaj se garantuje rad na temperaturama od -40 do +85 stepeni.

Sl.18. Ureaji firme ZyXEL2.9.2. Bazne stanice

MicroMAX,to se da naslutiti iz imena,najslabija je Airspan-ova bazna stanica i spolja vrlo podsea na ProST klijent,samo je neto vea.Njena cena u Srbiji je oko 2.400 evra. Najvei zabeleeni dometi ove bazne stanice u kombinaciji sa ProST klijentom su na 3,4-3,6 GHz oko 35 km i oko 52 km na 3,6-3,8 GHz.Treba znati da je usko grlo WiMAX tehnologije upravo taj radio deo: poveanjem broja baznih stanica poveava se i kumulativan kapacitet Internet servisa koji se mogu pruiti krajnjim korisnicima,o emu treba voditi rauna prilikom planiranja.U gradskim sredinama,dakle,ne sme se gledati

prvenstveno na domete,ve je,zbog velikog broja korisnika,bitnije voditi rauna o kapacitetu servisa koji im se moe ponuditi.Zato je daleko bolje imati bazne stanice na svakih nekoliko kilometara ili ak i manje od kilometrau Berlinu su montirane na rastojanju od proseno 900 metara.Airspan nudi i carrier-grade ili core bazne stanice.To su MacroMAX i HiperMAX,namenjene pre svega profesionalnim pruaocima Internet VoIP usluga (Inernet provajderi, Telekom...).One imaju ogromnu propusnu mo,jake procesore i napravljene su da rade godinama,24 sata dnevno bez otkazivanja.Kako bi se minimizovali gubici u prenosu radio-signala od bazne stanice do antene,radio deo je integrisan sa antenom i optikim kablom je povezan sa ostatkom bazne stanice.Uz sve to, antene su pametne,pa preusmeravaju zraenje tamo gde ima vie korisnika.Sve to naravno utie na cenu, koja moe biti od 20.000 (MacroMAX) do 30.000 evra (HiperMAX).

2.10. Prednosti na tritu

Tehnoloke karakteristike i trine prednosti prevode WIMAX iz polja atraktivnosti ka mogunosti da provajderi ponude usluge kao to je personalni broadband,podjednako sa fiksnim i mobilnim pristupom.Za novajlije i fiksne operatere,WiMAX nudi mogunost da uu na mobilno broadband trite koje danas kontroliu mobilni operateri i koji nisu bili previe agresivni i uspeni u promovisanju zahtevih broadband aplikacija.Mobilnim operaterima WiMAX nudi vei kapacitet,malo kanjenje i nie trokove koji omoguavaju ponudu mobilnog broadband servisa sa povoljnim odnosom cene i efikasnosti kao i mogunost efikasne podrke zahteva za velikim propusnim oopsegom (high bandwidth) u realnom vremenu.Na osnovu sprovedenih sveobuhvatnih istraivanja i prognoze prihvatanja WiMAX-a tokom narednih pet godina,moe se ilustrovati trini potencijal ove tehnologije,ovom prilikom samo u vidu nekoliko prikaza:

Sl.19. Prikaz rasta globalnog prihoda od WiMAX servisa

Sl.20. Prikaz rasta WiMAX pretplatnika

Oekuje se da e do 2010. godine WiMAX koristiti 15.4. miliona pretplatnika,koji e ostvariti prihod od usluga vei od 16 milijardi US$.Prognoze obuhvataju podjednako fiksni i mobilni WiMAX,pri emu mobilni WiMAX obuhvata fiksni i mobilni pristup.U praksi,specifina razlika u fiksnom i mobilnom WiMAX-u e postati neznatna kako se mobilni ifiksni pristup bude kombinovao i primenjivao u prersonalnoj ponudi broadband usluga.Trend porasta ukazuje na poetnu dominaciju fiksnog WiMAX-a,na osnovu njgove ranije pojave na tritu.I narednim godinama fiksni WiMAX e nastaviti rast na uskim trinim poljima,no do 2010. godine mobilni WiMAX e ostvariti porast,prezeti vodeu ulogu i osvojiti 57% pretplatnika.Uvoenje mobilne WimAX tehnologije u 2007. godini je i bie praeno probnim radom tokom ove i dela 2008. godine (takoe i u Srbiji).Kao i sa svakom novom beinom tehnologijom,potreban je viegodinji ciklus da se ona kompletira isto kao i komercijalni probni periodi da bi se obezbedila komercijalna upotreba.Radi sticanja boljeg uvida u ulogu koju WiMAX ima u razliitim regionima, od koristi je prikazati podatke sa udelom WiMAX-a na tritu meu broadband pretplatnicima.Podaci ukazuju da e trita June Amerike i Istone Evrope biti ona na kojima e WimAX ostvariti najvei uticaj.Kako ove drave nemaju veliku populaciju i/ili visoku broadband penetraciju njihov doprinos globalnoj prognozi broja korisnika je ogranien.

Sl.21.Procenat WiMAX pretplatnika (globalno) i procenat WiMAX meu broadband pretplatnicima

Podaci navode da e,posebno u ranijim fazama,u kojima e i fiksni i mobilni WiMAX uglavnom podravati fiksne usluge,trita u razvoju biti najatraktivnija u pogledu mogunosti za rapidni rast trita za ovu tehnologiju.U ovim dravama,nedostatak izgraene iane infrastrukture i visoka konana cena njene izgradnje ine WiMAX idealnim reenjem za ostvarivanje brzog pristupa,po prihvatljivoj ceni.Na dui rok,trita razvijenih zemalja e preuzeti dominantnu poziciju u trenutku kada WiMAX u potpunosti bude podravao mobilne usluge.Zakljuak

Tokom celog rada upoznali smo tehnike koje danas (ili e u budunosti) omoguavaju stanovnicima ruralnih naselja da ostvare vezu sa svetom.Meutim,neke od ovih tehnika e omoguiti ne samo fiksnu telefoniju ve i irokopojasni pristup internetu.Stie se utisak da su tehnologije budunosti podjednako dobre i za naseljene u gradskim sredinama kao to su i za stanovnike ruralnih sredina.

Mobilnost e,bar se tako ini,biti jedan od najvanijih segmenata drutva u budunosti.Brz pristup internetu,VoIP,obino telefoniranje u bilo kom trenutku i sa bilo kog mesta je,ini se,ono emu e teiti sve tehnologije i svi proizvoai.

Raduje injenica da ve danas postoje tehnologija i oprema kojom se sve ovo moe ostvariti ali emo morati da jo malo priekamo dok sve to ,,zaivi.Uvek e biti skeptika koji e s podozrenjem gledati na sve to je novo ali,svaki poetak je teak.U meuvremenu e sigurno doi do razvoja postojeih tehnologija ili stvaranja i novih ali o tome-nekom drugom prilikom.

LegendaCode Division Multiple Access (CDMA) tehnologija predstavlja tehnologiju irokog spektra.

OFDMA je tehnika multipleksiranja koja obezbeuje operaciju slaganja vie tokova podataka za vie korisnika u istom trenutku za downlink i uplink.Pri prostiranju elektromagnetnih talasa,posebno u urbanim sredinama,dolazi do viestrukih refleksija (multipath),to predstavlja glavni problem u sistemima mobilnih i irokopojasnih beinih komunikacija.Tehnika kojom se multipath moe transformisati iz ometajue u korisnu pojavu nazvana je Multiple-Input-Multiple-Output MIMO.

Najnovija generacija tehnolokih reenja za beino povezivanje nazvana je Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX).

Odeljenje IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) za standardizaciju sa seditem u SAD je 1999. osnovalo radnu grupu pod okriljem IEEE.802 LAN/MAN komiteta za standarde,iji je primarni zadatak bilo donoenje standarda za irokopojasne mree sa beinim pristupom pod oznakom 802.16.MAC sloj je posebno dizajniran za okruenja u kojima je potreban pristup jedna taka-vie taaka.On daje podrku viim slojevima OSI modela ili transportnim protokolima kao to su ATM, Ethernet ili Internet Protokol (IP) i njegov dizajn je jednostavno prilagoditi buduim protokolima koji e tek biti razvijeni.Postoje dve verzije WiMAX-a:- Fiksni WiMAX koji podrava fiksne i nomadske usluge i operie u opsegu 3.5. i 5.8 GHz.- Mobilni WiMAX, koji podrava fiksni kao i prenosne i mobilne ureaje i operie na vie frekfentnih opsega ispod 3.7 GHz.Renik stranih rei i izraza

Code Division Multiple Access kodna podela viestrukog pristupa

Spread Spectrum proireni spektar

Wireless Fidelity beina vernost

Orthogonal Frequency Division Mulitplex ortogonalna frekvencijska podela multipleksa

Worldwide Interoperability for Microwave Access - svetska interoperabilnost za mikrotalasni pristupMultipath viestruka putanja

Multiple-Input-Multiple-Output viestruki-ulaz-viestruki-izlaz

Metropolitan Area Network mrea velegradske sredine

Wireless Broadband beina irokopojasnostDigital Subscriber Line digitalna pretplatnika linija

Open System for Interconection otvoreni sistem za povezivanje

Wireless Local Area Network - beina lokalna mrea

Medium Access Control kontrola pristupa medijumu

Carrier Sense Multiple Access/Coollision Detection viestruki pristup ,,oslukivanjem medijuma/detekcija kolizije

Time Division Multiple Access vremenska podela viestrukog pristupa

Extensibile Authentication Protocol proireni protokol istinitostiAdvanced Encryption Standard Counter with Cipher-block chaining Message authentication Code napredni standard ifrovanja broja sa iper-blok povezivanjem koda za istinitost poruke

Literatura

[1]WiMAX Forum,Applications_for_802.16e_WiMAX_networks_final, 2005.

[2] Mobile WiMAX Part I: A Tehnical Overview and Performance Evaluation, WiMAX Forum, 2006.

[3] B. Dropulji: WiBro (Wireless Broadband), Zagreb, 2006.

[4] M. Kovaevi: Zamka 3G tehnologije, TELFOR 2006,Beograd, 2006.

[5] http//www.wimaxworld.com 10.04.2009.

[6] http//www.wimaxforum.org 10.04.2009.

[7] http//www.telfor.org.yu 10.04.2009.

[8] http//www.sk.co.yu 12.05.2009.

[9] http//www.alcatel-lucent.com 12.05.2009.Abstract

Tema ovog rada je fiksna telefonija u ruralnoj sredini i bavi se tehnologijama koje se koriste.

The theme of this work is fixed telephony in rural environment and it deals with technologies that are being used.

PAGE - 1 -