[PENDING] Εκτίμηση του πρωτοκόλλου μεταφοράς TCP στα ασύρματα δίκτυα ευρείας κλίμακας τύπου WiMAX.

Μουρατίδου Αικατερίνθ, Φαντίδθσ Ιάκωβοσ

Επιβλζποντες καθηγητζς

Κωνςταντίνοσ Σςίκνασ (Α’ Επιβλζπων) Παπαδάκθσ ΢τυλιανόσ (Β’ Επιβλζπων)

΢πουδαστζς

Μουρατίδου Αικατερίνθ, Α.Ε.Μ. 1783 Φαντίδθσ Ιάκωβοσ, Α.Ε.Μ. 1740

Καβάλα, Νοζμβριοσ 2010

Βιομθχανικι Πλθροφορικι

1 ΘΕΜΑ: Εθηίκεζε ηνπ πξσηνθόιινπ κεηαθνξάο TCP ζηα Αζύξκαηα

Δίθηπα Επξείαο Κιίκαθαο ηύπνπ WiMAX.

Επιβλζποντεσ κακθγθτζσ Κωνςταντίνοσ Σςίκνασ (Α’ Επιβλζπων) Παπαδάκθσ ΢τυλιανόσ (Β’ Επιβλζπων)

΢πουδαςτζσ

Μουρατίδου Αικατερίνθ, Α.Ε.Μ. 1783 Φαντίδθσ Ιάκωβοσ, Α.Ε.Μ. 1740

Καβάλα, Νοζμβριοσ 2010

2

΢ύλνςε

Ο ζθνπφο ηεο παξνχζαο πηπρηαθήο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε ηνπ πξσηνθφιινπ ηεο ΙΔΔΔ, ηνπ 802.16, γλσζηφηεξν θαη σο WiMAX. Σν πξσηφθνιιν απηφ έρεη σο αληηθείκελφ ηνπ ηα αζχξκαηα κεηξνπνιηηηθά δίθηπα επηθνηλσληψλ θαη κεηαθνξάο δεδνκέλσλ Πην ζπγθεθξηκέλα, ζθνπφο ηεο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ κέζνπ κεηάδνζεο ζηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα πνπ κπνξνχλ λα επεξεάζνπλ ηελ απφδνζε ελφο πξσηνθφιινπ κεηαθνξάο. Δπίζεο ζα κειεηεζνχλ νξηζκέλεο παξαιιαγέο ηνπ TCP θαη ζα πξαγκαηνπνηεζεί ε ζπγθξηηηθή ηνπο αμηνιφγεζε ζηα δίθηπα απηά.

Επραξηζηίεο

΢ην ζεκείν απηφ ζα ζέιακε λα επραξηζηήζνπκε ζεξκά ηνλ επφπηε θαζεγεηή καο θ. Κσλζηαληίλν Σζίθλα γηα ηελ πιήξε ππνζηήξημή ηνπ, εθπαηδεπηηθά θαη ςπρνινγηθά, θαη φπνην πξφβιεκα αληηκεησπίδακε ήηαλ πάληα πξφζπκνο θαη δηαζέζηκνο λα καο βνεζήζεη. Δπίζεο επραξηζηνχκε πνιχ ηηο νηθνγέλεηέο καο θαη ηνπο θίινπο καο γηα ηελ έλζεξκε ζπκπαξάζηαζή ηνπο.

3 ΠΙΝΑΚΑ΢ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Ειςαγωγι ... ςελ. 6 Περίλθψθ ... ςελ. 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 – Σο πρότυπο 802.16

1.1 Ιςτορικι Αναδρομι ... ςελ. 8 1.2 Ειςαγωγι ςτο WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ... ςελ. 9 1.3 Ανάλυςθ του wimax ... ςελ. 10 1.3.1 Σεχνικά χαρακτθριςτικά φυςικοφ επιπζδου ... ςελ. 11 1.3.1.1 Πολφπλεξθ OFDM (Orthogonal FDM) ... ςελ. 11 1.3.1.2 Προςαρμοςτικι Διαμόρφωςθ (Adaptive Modulation Coding) ... ςελ. 12 1.3.1.3 Time Division Duplex (TDD), Frequency Division Duplex (FDD) ... ςελ. 12 1.3.1.4 Προςαρμοςτικζσ κεραίεσ (Adaptive Antennas) ... ςελ. 13 1.3.1.5 Ζλεγχοσ ιςχφοσ (Power Control) ... ςελ. 13 1.4 Πλεονεκτιματα του Wimax ... ςελ. 14 1.5 Περιοριςμοί ... ςελ. 17 1.6 ΢φγκριςθ με το 802.11 ... ςελ. 17 1.7 ΢υμπεράςματα ... ςελ. 19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 – Λάκθ ςτα αςφρματα δίκτυα

2.1 Παράγοντεσ που επθρεάηουν τθν απόδοςθ των αςφρματων δικτφων ... ςελ. 21 2.2 Προβλιματα του TCP ςτα αςφρματα δίκτυα ... ςελ. 22 2.2.1 Σα λάκθ μετάδοςθσ ςτο αςφρματο κανάλι ... ςελ. 23 2.2.2 Η διαχείριςθ ενζργειασ των αςφρματων ςυςκευϊν ... ςελ. 24 2.2.3 Αςυμμετρία των αςφρματων καναλιϊν μεταξφ uplink και downlink ... ςελ. 25 2.2.4 Κακυςτζρθςθ (delay) ... ςελ. 26 2.2.5 Λιψθ πακζτων εκτόσ ςειράσ (packet reordering) ... ςελ. 28 2.3 Κατθγοριοποίθςθ των προτεινόμενων λφςεων ... ςελ. 29 2.3.1 Διαχωριςμόσ των TCP ςυνδζςεων (split mode approach) ... ςελ. 29

4 2.3.2 Λφςθ ςτο επίπεδο διαςφνδεςθσ δεδομζνων (link layer approach) ... ςελ. 29

2.3.2.1 FEC (Forward Error Correction) ... ςελ. 30 2.3.2.2 ARQ (Automatic Repeat Query)... ςελ. 30 2.3.2.3 ELN (Explicit Loss Notification) ... ςελ. 31 2.3.2.4 SNOOP ... ςελ.31 2.3.3 Προςζγγιςθ από άκρθ ςε άκρθ (end – to – end) ... ςελ. 31 2.4 Σο μοντζλο κίνθςθσ pareto ... ςελ.31 2.5 Άλλεσ παράμετροι που κα πρζπει να λθφκοφν υπόψθ ςτθν εκτίμθςθ μιασ TCP

υλοποίθςθσ... ςελ. 32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 – Παραλλαγζσ του πρωτοκόλλου TCP/IP

3.1 Σο πρωτόκολλο TCP Reno ... ςελ. 34 3.2 Παραλλαγζσ του TCP ... ςελ. 39 3.2.1 TCP Westwood ... ςελ. 39

3.2.1.1 Εκτίμθςθ τθσ χωρθτικότθτασ του καναλιοφ Bandwidth Estimator (BWE)ςελ. 40 3.2.1.2 Αξιολόγθςθ του TCP Westwood ... ςελ. 43 3.2.2 TCP Vegas ... ςελ. 44 3.2.2.1 Μθχανιςμόσ Επαναμεταφοράσ ... ςελ.45 3.2.2.2 Μθχανιςμόσ Ελζγχου ΢υμφόρθςθσ ... ςελ. 45 3.2.2.3 Φάςθ Αργισ Εκκίνθςθσ ... ςελ. 47 3.2.2.4 Αξιολόγθςθ του TCP Vegas ςε ςχζςθ με το Reno... ςελ. 47 3.2.2.5 Προβλιματα του TCP Vegas ... ςελ. 48 3.2.3 TCP Veno ... ςελ. 48 3.2.3.1 Προςκετικι αφξθςθ: Νζοσ μθχανιςμόσ αποφυγισ ςυμφόρθςθσ ... ςελ. 49 3.2.3.2 Πολλαπλαςιαςτικι μείωςθ: Διαχωριςμόσ congestive – non congestive κατάςταςθσ ... ςελ. 49

3.2.4 TCP Bic (Binary Increase Congestion control) ... ςελ. 50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 – Πειραματικό μζροσ – ΢υγκριτικι μελζτθ

4.1 Ειςαγωγι ςτον ns-2 ... ςελ. 53

5 4.2 Tcp linux ... ςελ. 54

4.2.1 Η δυνατότθτα ελζγχου ςυμφόρθςθσ ςτο TCP Linux ... ςελ. 54 4.2.2 Η υλοποίθςθ του πρωτοκόλλου TCP LINUX ... ςελ. 54 4.3 Μοντζλο ΢φαλμάτων ςτο Αςφρματο Κανάλι ... ςελ. 55 4.3.1 Εξομοίωςθ του Gilbert – Elliot ςτον ns-2 ... ςελ. 57 Κεφάλαιο 5 - Σοπολογίεσ

5.1 ΢ενάριο 1: TCP ςφνδεςθ ςε αςφρματο δίκτυο τφπου wimax ... ςελ. 59 5.2 ΢ενάριο 2: TCP ςφνδεςθ ςε αςφρματο δίκτυο τφπου wimax ... ςελ. 63 5.3 ΢ενάριο 3: TCP ςφνδεςθ ςε αςφρματο δίκτυο τφπου wimax ... ςελ. 69 Κεφάλαιο 6 – Γενικά ΢υμπεράςματα ... ςελ. 74 ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 1 (scripts) ... ςελ. 77 Αναφορζσ ... ςελ. 98

6 Εηζαγσγή

Σν TCP έρεη επηθξαηήζεη σο ην βαζηθφ πξσηφθνιιν κεηαθνξάο ηνπ Γηαδηθηχνπ. Ο θιαζζηθφο κεραληζκφο ειέγρνπ ζπκθφξεζεο πνπ δηαζέηεη (TCP Reno / New Reno), ζηεξίδεηαη ζηελ ζηαδηαθή αχμεζε ηεο ξνήο ησλ δεδνκέλσλ πξνθεηκέλνπ λα γίλεηαη πιήξεο αμηνπνίεζε ησλ δηαζέζηκσλ δηαδηθηπαθψλ πφξσλ (bandwidth), θαη ζηελ απφηνκε κείσζε ηεο, φηαλ παξαηεξεζεί ζπκθφξεζε ζην δίθηπν. Ο παξαπάλσ κεραληζκφο αλ θαη ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα επξέσο κε επηηπρία ζηα ελζχξκαηα δίθηπα, θξίλεηαη εμαηξεηηθά αλεπαξθήο φηαλ πξφθεηηαη λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ κεηαθνξά δεδνκέλσλ κέζα απφ ηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα, θαζψο νη δηάθνξεο απψιεηεο πνπ ζπκβαίλνπλ ζε απηφ κεηαθξάδνληαη ιαλζαζκέλα ζαλ έλδεημε ζπκθφξεζεο απφ ην πξσηφθνιιν κεηαθνξάο θαη νδεγνχλ ζε ζεκαληηθή κείσζε ηεο ξνήο δεδνκέλσλ θαη θαηά ζπλέπεηα ηεο απφδνζεο (throughput).

Πεξίιεςε

Η παξνχζα πηπρηαθή εξγαζία είλαη δηαξζξσκέλε ζε 6 θεθάιαηα.

΢ην πξψην θεθάιαην εμεηάδεηαη ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.16 (wimax) πνπ ζήκεξα απνηειεί θαη ην πην δηαδεδνκέλν πξφηππν αζχξκαηνπ δηθηχνπ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε, κε ηαρχηεηεο πνπ θζάλνπλ έσο θαη ζηα 70 Mbps. Αξρηθά γίλεηαη κία ηζηνξηθή αλαδξνκή ελψ ζηελ ζπλέρεηα παξαζέηνληαη πιεξνθνξίεο ηφζν ζεσξεηηθέο φζν θαη ηερληθέο ζρεηηθά κε ην πξφηππν. Σέινο γίλεηαη κία ζχγθξηζε κε ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.11 (wifi) ην νπνίν είλαη πξνγελέζηεξν ηνπ 802.16.

΢ην δεχηεξν θεθάιαην γίλεηαη κία κειέηε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ αζχξκαηνπ θαλαιηνχ κεηάδνζεο, θαζψο θαη ηνπ ηξφπνπ κε ηνλ νπνίν απηά επεξεάδνπλ ηα πξσηφθνιια κεηαθνξάο. Γίλεηαη κία γεληθή πεξηγξαθή ηνπ βαζηθνχ πξσηνθφιινπ tcp ελψ ζηελ ζπλέρεηα πεξηγξάθνληαη θάπνηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ επξείαο θιίκαθαο ηα νπνία ελδέρεηαη λα έρνπλ αξλεηηθέο ζπλέπεηεο ζηελ απφδνζε ηνπ πξσηνθφιινπ κεηαθνξάο, φπσο νη αζπκκεηξίεο, νη δηαθπκάλζεηο θαζπζηέξεζεο πνπ πξνθαινχλ νη επαλακεηαδφζεηο ζην επίπεδν δηαζχλδεζεο δεδνκέλσλ θαη νη δηαθπκάλζεηο ρσξεηηθφηεηαο ιφγσ ηεο εμππεξέηεζεο δηαθνξεηηθψλ Quality of Service ξνψλ ζηα δίθηπα απηά.

΢ην ηξίην θεθάιαην γίλεηαη αλαζθφπεζε ηνπ πξσηνθφιινπ κεηαθνξάο TCP Reno, θαζψο θαη ησλ δηαθφξσλ πξνζεγγίζεσλ πνπ έρνπλ πινπνηεζεί γηα ηε βειηίσζε ηεο απφδνζεο ηνπ TCP. Σέηνηα κεηαμχ άιισλ είλαη: νη TCP Veno, TCP Westwood, TCP Vegas θαη TCP BIC.

΢ην ηέηαξην θεθάιαην γίλεηαη ζπγθξηηηθή κειέηε ησλ πξνζεγγίζεσλ ζηνλ εμνκνησηή δηθηχνπ Network Simulator (ns-2). ΢πγθεθξηκέλα κνληεινπνηήζεθαλ ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ επξείαο θιίκαθαο πνπ ζχκθσλα κε ηε ζεσξεηηθή κειέηε πνπ πξνεγήζεθε επεξεάδνπλ πεξηζζφηεξν ηελ απφδνζε ησλ πξσηνθφιισλ κεηαθνξάο.

7

΢ην πέκπην θεθάιαην πινπνηήζεθαλ ηνπνινγίεο γηα ηελ φζν ην δπλαηφλ πιεξέζηεξε θαη αμηφπηζηε ζπγθξηηηθή αμηνιφγεζε ησλ δηαθφξσλ πξνζεγγίζεσλ πνπ κειεηήζεθαλ. Η πινπνίεζε ησλ κνληέισλ θαη ησλ ηνπνινγηψλ έγηλε κε ηελ ρξήζε ηεο γιψζζαο πξνγξακκαηηζκνχ TCL/Tk, ελψ γηα επεμεξγαζία ησλ απνηειεζκάησλ πνπ πξνέθπςαλ απφ ηνλ εμνκνησηή, γξάθηεθαλ θαηάιιεια scripts ζε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ PERL. ΢ηφρνο ησλ εμνκνηψζεσλ είλαη λα εμεπξεζεί ε βέιηηζηε ιχζε γηα ηα δίθηπα απηά, ιακβάλνληαο ππφςε παξακέηξνπο φπσο ε απφδνζε (goodput) θαη ε δηθαηνζχλε (fairness) ησλ ππφ εμέηαζε ιχζεσλ.

΢ην έθην θαη ηειεπηαίν θεθάιαην παξνπζηάδνληαη ηα γεληθά ζπκπεξάζκαηα ηεο εξγαζίαο.

8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - Σν πξόηππν 802.16 (WiMAX)

΢’ απηφ ην θεθάιαην εμεηάδεηαη ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.16 (wimax) πνπ ζήκεξα απνηειεί θαη ην πην δηαδεδνκέλν πξφηππν αζχξκαηνπ δηθηχνπ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε, κε ηαρχηεηεο πνπ θζάλνπλ έσο θαη ζηα 70 Mbps. Αξρηθά γίλεηαη κία ηζηνξηθή αλαδξνκή ελψ ζηελ ζπλέρεηα παξαζέηνληαη πιεξνθνξίεο ηφζν ζεσξεηηθέο φζν θαη ηερληθέο ζρεηηθά κε ην πξφηππν. Σέινο γίλεηαη κία ζχγθξηζε κε ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.11 (wifi) ην νπνίν είλαη πξνγελέζηεξν ηνπ 802.16.

1.1 Ιζηνξηθή Αλαδξνκή

Σελ ηειεπηαία δεθαεηία ε δηάδνζε θαη ε ρξήζε ηνπ δηαδηθηχνπ νδήγεζε ζηελ εθξεθηηθή αλάπηπμή ηνπ. Η αλάπηπμε απηή, εθηφο απφ ηελ δπλαηφηεηα πξφζβαζεο απφ φινπο, δεκηνχξγεζε θαη απαηηήζεηο. Απαηηήζεηο πνπ νθείινληαη αξρηθά ζηε δπλαηφηεηα πξφζβαζεο απφ νπνπδήπνηε θαη απφ νπνηνλδήπνηε κε εχθνιν θαη γξήγνξν ηξφπν, αιιά θαη κεηέπεηηα κε πςειέο ηαρχηεηεο κε παξάιιειε αχμεζε ηεο επρξεζηίαο. ΢ε φιε απηή ηελ εμέιημε νη εηαηξίεο παξνρήο ππεξεζηψλ δηαδηθηχνπ (Internet Service Providers –ISPs) πξνζπάζεζαλ λα θαιχςνπλ ηηο αλάγθεο ησλ πειαηψλ ηνπο. Έηζη ελψ ε βαζηθή επηθνηλσληαθή ππνδνκή ήηαλ ην ηειεθσληθφ ζχζηεκα (public switched telephone network - PSTN) δεκηνχξγεζαλ έλα λέν ςεθηαθφ ζχζηεκα, ην ςεθηαθφ δίθηπν νινθιεξσκέλσλ ππεξεζηψλ, ην ISDN (Integrated Services Digital Network). Καη απηφ κε ηε ζεηξά ηνπ θξίζεθε αλεπαξθέο θαη νδεγήζεθαλ ζηελ ελζχξκαηε ηερλνινγία, ζην DSL (Digital Subscriber Line). Σν DSL, αλ θαη εκθαλίζηεθε σο πξσηνπνξηαθή ιχζε, ζπλνδεπφηαλ απφ πεξηνξηζκνχο ζηελ απφδνζε, αθνχ αλαπηχρζεθε επάλσ ζηηο ήδε ππάξρνπζεο ηειεθσληθέο γξακκέο, αιιά θαη ζηελ θάιπςε νξηζκέλσλ πεξηνρψλ φπνπ ν αξηζκφο ππνςεθίσλ πειαηψλ ζα δηθαηνινγνχζε ηε δαπάλε αλάπηπμήο ηνπ. Η ιχζε ηεο θάιπςεο ησλ αλαγθψλ ησλ ρξεζηψλ κε αληηθαηάζηαζε ησλ ππαξρνπζψλ ηειεθσληθψλ γξακκψλ κε νπηηθέο ίλεο, ζα πξφζθεξε κελ πςειφηεξεο ηαρχηεηεο, αιιά ζα αλέβαδε ην θφζηνο ηεο επέλδπζεο θαη ην ρξφλν πινπνίεζεο ιφγσ ησλ απαξαίηεησλ εξγαζηψλ (ζθάςηκν, άπισκα ησλ ηλψλ θιπ).

Έηζη νη εηαηξίεο παξνρήο ππεξεζηψλ δηαδηθηχνπ άξρηζαλ ηελ αλαδήηεζε ελαιιαθηηθήο πξφηαζεο. Η ιχζε πνπ πξνέθπςε κέζα απφ ηελ αλαδήηεζε ήηαλ ην αζχξκαην δίθηπν (Wireless Network) πνπ αθνχεη ζην φλνκα αζχξκαηε επξπδσληθή πξφζβαζε (Broadband Wireless Access–BWA). Σν αζχξκαην δίθηπν είλαη έλα επηθνηλσληαθφ ζχζηεκα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη σο επέθηαζε ή ελαιιαθηηθή ιχζε ελφο θνηλνχ ελζχξκαηνπ δηθηχνπ (Ethernet) θαη επηηξέπεη ζηνλ θηλεηφ ρξήζηε ηελ αζχξκαηε κεηάδνζε θαη ιήςε δεδνκέλσλ. Σα αζχξκαηα δίθηπα ρξεζηκνπνηνχλ κηθξνθχκαηα θαη αθνινπζνχλ ηηο αξρέο ζρεδίαζεο ησλ δηθηχσλ ππνινγηζηψλ. Αξρηθά ηα αζχξκαηα δίθηπα, ιφγσ ηνπ έληνλνπ αληαγσληζκνχ θαη ησλ αζπληφληζησλ πξνζπαζεηψλ ησλ εκπιεθφκελσλ θνξέσλ – εηαηξεηψλ, είηε ήηαλ κε ζπκβαηά, είηε ήηαλ νηθνλνκηθά αζχκθνξα, είηε ήηαλ κε ηερλνινγηθά εμειίμηκα (αξγά, δχζρξεζηα θιπ). Με ηελ σξίκαλζε φκσο ησλ βηνκεραληθψλ πξνηχπσλ, ηελ εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο, ηε ζπκκεηνρή θνξέσλ (δεκφζησλ, επηζηεκνληθψλ κε

9 θεξδνζθνπηθψλ φπσο ε ΙΔΔΔ, ην WIMAX Forum) θαη ησλ ηδίσλ εηαηξεηψλ μεθίλεζε ν ζπληνληζκφο ησλ πξνζπαζεηψλ κε θνηλφ ζηφρν. Έηζη πξνέθπςαλ ηα πξφηππα, πνπ πηνζεηήζεθαλ απφ φινπο, κε απνηέιεζκα ηελ πινπνίεζε ηνπ αζχξκαηνπ δηθηχνπ.

1.2 Εηζαγσγή ζην WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Ο φξνο WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) είλαη ζπλψλπκνο κε ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.16 γηα αζχξκαηα κεηξνπνιηηηθά δίθηπα (WirelessMAN). Γηα ηελ αθξίβεηα, είλαη έλα ζχλνιν πξνθίι βαζηζκέλσλ ζην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.16. Πξννξηζκφο ηνπ είλαη λα γίλεη κία παγθνζκίσο δηαζέζηκε ηερλνινγία .Σν πξφηππν απηφ ζρεδηάζηεθε ψζηε λα ιεηηνπξγεί ζε κηα επξεία πεξηνρή ζπρλνηήησλ ε νπνία εθηείλεηαη απφ 2 σο 66 GHz.

Τπνζηεξίδεη ηαρχηεηεο κεηάδνζεο έσο θαη 72 Mbps ζηνλ αέξα ελψ ε πξαγκαηηθή ηαρχηεηα ζην Ethernet ππνινγίδεηαη ζηα 24-50 Mbps. Οη απνζηάζεηο πνπ κπνξεί λα θαιπθζνχλ μεπεξλνχλ ζεσξεηηθά ηα 50 Km ζε ζπλζήθεο νπηηθήο επαθήο. Μηα ζεκαληηθή δηαθνξά ηνπ πξνηχπνπ ΙΔΔΔ 802.16 ζε ζρέζε κε ην ΙΔΔΔ 802.11 (δειαδή ην πξφηππν γηα αζχξκαηα ηνπηθά δίθηπα) είλαη φηη ην πξψην κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζε ζπλζήθεο κε νπηηθήο επαθήο ζε κεγάιεο απνζηάζεηο (1-2 km), θπζηθά κε ξπζκνχο κεηάδνζεο πνιχ ρακειφηεξνπο ησλ 50 Mbps.

Σν WiMΑΥ ζρεδηάζηεθε θαηά βάζε ψζηε λα θαιχπηεη θπξίσο Point-to- Multipoint (PMP) ζπλδέζεηο ρσξίο σζηφζν λα απνθιείεηαη θαη ε ρξήζε ηνπ γηα point to point ζπλδέζεηο.

΢ην ζρήκα 1.2.1 παξνπζηάδεηαη έλα Αζχξκαην Μεηξνπνιηηηθφ Γίθηπν (WLAN ) φπνπ επηηπγράλεηαη θάιπςε κεγαιχηεξεο θιίκαθαο κε επξεία ρξήζε επαλαιεπηψλ θαη ζηαζκψλ βάζεο.

10 Σσήμα 1.2.1 Αζύπμαηο Μηηποπολιηικό Γίκηςο (WLAN ) Κάλςτη μεγάληρ κλίμακαρ με εςπεία

σπήζη επαναληπηών και ζηαθμών βάζηρ [39]

Σν WiMAX, ζε αληίζεζε κε άιια αζχξκαηα δίθηπα, επηηξέπεη ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ κε πνιιαπιά, επξχ θάζκαηα ζπρλφηεηαο, ελψ ηα άιια επηηξέπνπλ κεηαδφζεηο κφλν κε έλα θάζκα. Η χπαξμε πνιιψλ θαζκάησλ βνεζάεη πνιχ, δηφηη κεγηζηνπνηεί ηε δπλαηφηεηα κεηάδνζεο πέξα απφ ηηο ζπρλφηεηεο ησλ άιισλ αζχξκαησλ εθαξκνγψλ. Σν WiMAX επίζεο αλακέλεηαη λα επηηξέςεη αιεζηλέο επξπδσληθέο ηαρχηεηεο κε ηέηνην θφζηνο πνπ ζα θαηαζηήζεη ελεξγή ηελ πηνζέηεζε καδηθήο αγνξάο αθφκα θαη ζε ζεκεία φπνπ πξηλ δελ ππήξρε πξνζβαζηκφηεηα.

1.3 Αλάιπζε ηνπ WiMAX

Γηα λα κπνξέζνπκε λα κειεηήζνπκε ην WiMAX θαη ηα αδχλαηα ζεκεία ηνπ, ζα πξέπεη πξψηα λα θαηαλνήζνπκε ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηνπ, θάλνληαο ηελ παξαιιειία κε ην κνληέιν αλαθνξάο δηαζχλδεζεο αλνηθηψλ ζπζηεκάησλ (OSI – Open System Interconnection) πνπ αλαπηχρζεθε απφ ηνλ δηεζλή νξγαληζκφ ηππνπνίεζεο (ISO – International Standards Organization).

Tν WIMAX (πξφηππν 802.16) επηθεληξψλεηαη ζηα δχν ρακειφηεξα ζηξψκαηα ηνπ κνληέινπ δηαζηξσκάησζεο OSI, δειαδή ζην θπζηθφ επίπεδν (Physical Layer – PHY ) θαη ζην επίπεδν ζπλδέζκνπ κεηάδνζεο δεδνκέλσλ (MAC – Medium Access Control). Η ζηνίβα πξσηνθφιισλ ηνπ WiMAX παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 1.3.1 πνπ αθνινπζεί. Αλάκεζα ζηα ππφ-επίπεδα ππάξρνπλ ηα ζεκεία δηαζχλδεζήο ηνπο (service access points – SAP) πνπ νξίδνληαη απφ ην πξφηππν. Οη πιεξνθνξίεο κεηαθέξνληαη κε ηελ κνξθή PDU (Protocol Data Units – Μνλάδεο Sεδνκέλσλ Πξσηνθφιινπ)

11 Σσήμα 1.3.1 Η ζηοίβα ππυηοκόλλυν ηος WiMAX [2]

Ξεθηλψληαο ηελ αλάιπζε απφ θάησ πξνο ηα πάλσ παξαηεξνχκε φηη ην ρακειφηεξν επίπεδν, πνπ απνηειείηαη απφ δχν ππφ-επίπεδα, είλαη ην θπζηθφ επίπεδν ην νπνίν αζρνιείηαη κε πξνζαξκνγή ηνπ ζήκαηνο ζην θπζηθφ κέζν (αηκφζθαηξα) θαη ηε κεηάδνζε. Δθεί ρξεζηκνπνηείηαη ε παξαδνζηαθή κεηάδνζε ξαδηνθπκάησλ ζηελήο δψλεο κε ζπκβαηηθέο κεζφδνπο δηακφξθσζεο. Πην πάλσ είλαη ην MAC επίπεδν. Σν νπνίν παξαηεξνχκε φηη απνηειείηαη απφ ηξία ππφ-επίπεδα. Σν πξψην απφ απηά είλαη ην ππφ-επίπεδν ζχγθιηζεο εμαξηψκελν απφ ηελ ππεξεζία (Convergence Sublayer - CS) θαη απνηειεί ηε δηαζχλδεζε ησλ εθαξκνγψλ κε ην WiMAX. Σν επίπεδν πνπ αθνινπζεί είλαη ην MAC ππφ- επίπεδν θνηλνχ ηκήκαηνο (Common Part Sublayer - CPS). Δδψ βξίζθνληαη ηα βαζηθά πξσηφθνιια (φπσο ε δηαρείξηζε ησλ θαλαιηψλ). Σν ηειεπηαίν είλαη ην ππφ-επίπεδν κπζηηθφηεηαο (Privacy Sublayer - PS), ην νπνίν πξνζθέξεη απζεληηθνπνίεζε, αληαιιαγή θιεηδηνχ αζθαιείαο θαη θξππηνγξάθεζε [2]

1.3.1 Σερληθά ραξαθηεξηζηηθά θπζηθνύ επηπέδνπ

Σν wimax ρξεζηκνπνηεί έλαλ ζπλδπαζκφ δηαθφξσλ ηερλνινγηψλ ζην θπζηθφ επίπεδν γηα ηελ επίηεπμε κεγαιχηεξεο εκβέιεηαο θαζψο επίζεο θαη πςειψλ ηαρπηήησλ. Οη ζεκαληηθφηεξεο απφ απηέο είλαη ε Πνιχπιεμε OFDM (Orthogonal FDM), ε Πξνζαξκνζηηθή Γηακφξθσζε (Adaptive Modulation Coding), ε Time Division Duplex (TDD) θαη Frequency Division Duplex (FDD), νη πξνζαξκνζηηθέο θεξαίεο (Adaptive Antennas) θαη ν έιεγρνο ηζρχνο (Power Control)

1.3.1.1 Πνιύπιεμε OFDM (Orthogonal FDM)

H OFDM ρξεζηκνπνηεί ηηο αξρέο ηεο FDM (Frequency Division Multiplexing – Πνιχπιεμε κε δηαίξεζε ζπρλφηεηαο). ΢ηελ FDM ηα

12 κεηαδηδφκελα ζήκαηα κεηαδίδνληαη ζε δηαθνξεηηθέο ζπρλφηεηεο θαη ππάξρνπλ κεγάια δηαζηήκαηα αζθαιείαο κεηαμχ ησλ θαλαιηψλ κεηάδνζεο γηα λα απνηξέπεηαη ε παξεκβνιή, θάηη πνπ κεηψλεη ηε ζπλνιηθή θαζκαηηθή απφδνζε (ζρήκα 1.3.1.1.1a). Αληίζεηα ζηελ OFDM, ηα ζήκαηα απφ ηνπο δηάθνξνπο ζηαζκνχο πνπ πεξηέρνπλ ηελ πιεξνθνξία ζπλδπάδνληαη θαη πξνθχπηεη έηζη κηα πνιππιεγκέλε αθνινπζία δεδνκέλσλ. Σα δεδνκέλα απηά κεηαδίδνληαη θαηφπηλ φια καδί δηακνξθψλνληαο έλα ζχλνιν απφ θέξνπζεο. Οη θέξνπζεο είλαη θαηά ρξφλν θαη ζπρλφηεηα ζπγρξνληζκέλεο κεηαμχ ηνπο (νξζνγψληεο).

Έηζη, παξφιν πνπ ην θάζκα ησλ θεξνπζψλ παξνπζηάδεη επηθάιπςε (ζρήκα 1.3.1.1.1b), είλαη εθηθηφο ν δηαρσξηζκφο ηνπο ζην δέθηε ρσξίο λα πξνθαινχληαη παξεκβνιέο. Με απηφλ ηνλ ηξφπν επηηπγράλεηαη δξαζηηθή κείσζε ηνπ κήθνπο ησλ δηαζηεκάησλ αζθαιείαο θαη βειηίσζε ηεο θαζκαηηθήο απφδνζεο.

Σσήμα 1.3.1.1.1(a) Γιαμόπθυζη FDM (b) Γιαμόπθυζη OFDM

1.3.1.2 Πξνζαξκνζηηθή Δηακόξθσζε (Adaptive Modulation Coding) Αθφκε έλα ραξαθηεξηζηηθφ είλαη ην AMC (adaptive modulation and coding) . Σν AMC είλαη πξνζαξκνζηηθή δηακφξθσζε θαη θσδηθνπνίεζε, έηζη ψζηε ζε ζπλζήθεο πνιχ θαινχ ζήκαηνο λα ρξεζηκνπνηείηαη κηα ηδηαίηεξα απνδνηηθή κέζνδνο δηακφξθσζεο, φπσο γηα παξάδεηγκα ε 64 QAM (Quadrature Amplitude Modulation), ελψ ζε ζπλζήθεο πςεινχ ζνξχβνπ ή πνιχ εμαζζελεκέλνπ ζήκαηνο λα ρξεζηκνπνηείηαη κία πην αλζεθηηθή ζηελ παξακφξθσζε, φπσο γηα παξάδεηγκα ε BPSK (Binary Phase Shift Keying) ε νπνία είλαη κελ πνιχ πην αλζεθηηθή ζηελ παξακφξθσζε, αιιά δελ είλαη απνδνηηθή ζηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ. ΢ε ελδηάκεζεο θαηαζηάζεηο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζνχλ νη 16 QAM ή ε QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) [1].

1.3.1.3 Time Division Duplex (TDD), Frequency Division Duplex (FDD)

Όζνλ αθνξά ηηο ηερλνινγίεο FDD θαη TDD ζπκβαίλνπλ ηα εμήο: Η FDD απαηηεί δχν θαλάιηα, έλα γηα uplink θαη έλα γηα downlink κεηάδνζε. Έρεη ίδηα δνκή πιαηζίσλ ζηελ uplink - downlink θαηεχζπλζε θαη απαηηείηαη δηαρσξηζκφο (50 έσο 100 ΜΗz) γηα ηελ απνθπγή παξεκβνιψλ. ΢ε έλα δίθηπν TDD ε

13 θπθινθνξία θαηαιακβάλεη έλα εληαίν θαλάιη, κε ηελ uplink θαη downlink θπθινθνξία λα αλαηίζεληαη ζε δηαθνξεηηθέο ρξνλνζρηζκέο γηα εθπνκπή θαη ιήςε.

1.3.1.4 Πξνζαξκνζηηθέο θεξαίεο (Adaptive Antennas)

Οη Πξνζαξκνζηηθέο θεξαίεο πξνζαξκφδνπλ ηε γσλία θαη ην πιάηνο ηνπ δηαγξάκκαηνο αθηηλνβνιίαο ηεο θεξαίαο ηνπ ζηαζκνχ βάζεο ζε κηα νξηζκέλε θαηεχζπλζε φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.3.1.4.1

Όηαλ ζπλδπάδνληαη πνιιέο ηέηνηεο θεξαίεο ζην ζηαζκφ βάζεο, ηφηε κπνξνχλ λα εμππεξεηνχλ πνιιαπινχο ρξήζηεο εμαζθαιίδνληαο θαιχηεξε απφδνζε (ζρήκα 1.3.1.4.2). ΢ε απηέο ηηο πεξηπηψζεηο ρξεζηκνπνηείηαη πνιχπιεμε ζην Υψξν (Space Division Multiple Access, SDMA).

Σσήμα 1.3.1.4.1 Πποζαπμοζηική κεπαία ζε οπιζμένη καηεύθςνζη

Σσήμα 1.3.1.4.2 Σςνδςαζμόρ κεπαιών ζηον ζηαθμό βάζηρ (base station)

1.3.1.5 Έιεγρνο ηζρύνο (Power Control)

Ο ζηαζκφο βάζεο (BS) ζηέιλεη πιεξνθνξίεο ζηνπο ζπλδξνκεηηθνχο ζηαζκνχο (Subscriber Stations) ζρεηηθά κε ηελ ζηάζκε ηνπ ιακβαλφκελνπ ζήκαηνο. Με απηφλ ηνλ ηξφπν νη ζπλδξνκεηηθνί ζηαζκνί (SS) εθπέκπνπλ φζε ηζρχ ρξεηάδεηαη γηα ηελ νξζή ιήςε ηνπ ζήκαηνο. ΢ε ζπλζήθεο νπηηθήο επαθήο (LOS) ε εθπεκπφκελε ηζρχο είλαη αλάινγε ηεο απφζηαζεο απφ ην ζηαζκφ

14 βάζεο, ελψ ζε ζπλζήθεο κε νπηηθήο επαθήο (ΝLOS) εμαξηάηαη ζεκαληηθά απφ ηα δηάθνξα εκπφδηα πνπ παξεκβάιινληαη.

1.4 Πιενλεθηήκαηα ηνπ WiMAX

Σν WiMAX έιαβε ηφζν κεγάιν ελδηαθέξνλ απφ ηηο κεγαιχηεξεο εηαηξείεο ηνπ θφζκνπ θπξίσο εμαηηίαο ηεο πιεζψξαο ησλ εθαξκνγψλ ηνπ, πνπ φπσο δηαθεκίδεηαη ζα ιχζνπλ πνιιά πξνβιήκαηα (απφζηαζεο θπξίσο) θαη ζα πξνζθέξνπλ θαηλνηφκεο ππεξεζίεο ζηνπο ρξήζηεο. Απαιιαγκέλν απφ ηα κεηνλεθηήκαηα ησλ ζεκεξηλψλ ηερλνινγηψλ αζχξκαηεο πξφζβαζεο ζην δηαδίθηπν θαη δηαηεξψληαο ή αλαβαζκίδνληαο ηα πιενλεθηήκαηά ηνπο, ην WiMAX είλαη ε ιχζε πνπ φπσο φια δείρλνπλ ζα επηθξαηήζεη ζην πνιχ θνληηλφ κέιινλ, αληηθαζηζηψληαο αθφκε θαη ηηο νηθηαθέο ADSL ζπλδέζεηο. Σν WiMAX πξνζθέξεη αθελφο κελ πςειφηεξεο ηαρχηεηεο πξφζβαζεο ζε ζρέζε κε ην Wi-Fi, αθεηέξνπ δε ζεκαληηθά πςειφηεξε εκβέιεηα, πνπ ππνινγίδεηαη φηη ζα κπνξεί λα θαιχςεη ζε θάζε ηεο ζεκείν αθφκε θαη κηα κεγαινχπνιε. [3] Με ηνλ ηξφπν πνπ ηα θηλεηά ηειέθσλα ζήκεξα έρνπλ επηθξαηήζεη γηα ηηο αλάγθεο ηηο επηθνηλσλίαο καο έλαληη ηνπ ελζχξκαηνπ ηειεθσληθνχ δηθηχνπ, κε ηνλ ίδην ηξφπν εθηηκάηαη απφ ηνπο εηδηθνχο φηη πνιχ ζχληνκα ην WiMAX ζα θαιχπηεη πνιχ κεγαιχηεξν πνζνζηφ ζπλδξνκεηψλ, ζε ζρέζε κε απηνχο πνπ ζπλδένληαη ζην δηαδίθηπν κέζσ ελζχξκαηεο γξακκήο ADSL, ISDN ή PSTN.

Σν Internet πξέπεη λα απνηειεί έλα κέζν ελεκέξσζεο θαη επηθνηλσλίαο πξνζβάζηκν αλά πάζα ζηηγκή απφ παληνχ, κε ηελ ίδηα ινγηθή πνπ ζήκεξα έλα θηλεηφ ηειέθσλν κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ζρεδφλ απφ νπνηνδήπνηε ζεκείν, ρσξίο πνιχπινθεο δηαδηθαζίεο. Κάπσο έηζη εθηηκάηαη φηη κειινληηθά ν ρξήζηεο ελφο θνξεηνχ ππνινγηζηή ζα ελεξγνπνηεί ηε ζπζθεπή ηνπ ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν κηαο πφιεο ή θαη νιφθιεξεο ηεο ρψξαο ηνπ θαη ζα είλαη ακέζσο έηνηκνο λα πινεγεζεί ζην Internet κε ηαρχηεηεο αξθεηψλ Mbps. Όζν θη αλ απηφ θαίλεηαη δχζθνιν, ην WiMAX ππφζρεηαη λα ην θάλεη πξαγκαηηθφηεηα θαη νη πξψηεο δνθηκέο πνπ έρνπλ γίλεη ζε ρψξεο ηνπ εμσηεξηθνχ, δείρλνπλ φηη ζα ην θαηνξζψζεη.

Σα ζηνηρεία πνπ θάλνπλ ην WiMAX ηφζν μερσξηζηφ σο ηερλνινγία είλαη ηα εμήο:

Επέιηθηε αξρηηεθηνληθή: Η ηερλνινγία WiMAX ππνζηεξίδεη πνιιαπιέο αξρηηεθηνληθέο ζπζηεκάησλ, φπσο Point-to-Point, Point-to-Multipoint θαη επξεία θάιπςε. Σν MAC ηνπ WiMAX ππνζηεξίδεη Point-to-Point θαη επξείαο θάιπςεο ππεξεζία κε ηνλ πξνγξακκαηηζκφ κηαο ρξνλνζπξίδαο (timeslot) γηα θάζε ζηαζκφ ππεξεζίαο. Αλ ππάξρεη κφλν έλαο ζηαζκφο ππεξεζίαο ζην δίθηπν, ν ζηαζκφο βάζεο ηνπ WiMAX ζα επηθνηλσλεί κε ην ζηαζκφ ππεξεζίαο κε κία βάζε Point-to-Point. Έλαο ζηαζκφο βάζεο ζε ξπζκίζεηο Point-to-Point κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεί θεξαία ζηελφηεξεο δέζκεο ψζηε λα θαιχςεη κεγαιχηεξεο απνζηάζεηο.

Τςειή αζθάιεηα: Η ηερλνινγία WiMAX ππνζηεξίδεη ην AES (Advanced Encryption Standard) θαη ην 3DES (Triple DES, φπνπ DES είλαη ην Data Encryption Standard). Με ηελ θξππηνγξάθεζε ησλ ζπλδέζεσλ κεηαμχ ηνπ ζηαζκνχ βάζεο θαη ηνπ ζηαζκνχ ππεξεζίαο, ην WiMAX παξέρεη ζηνπο

15 ρξήζηεο ηδησηηθφηεηα θαη αζθάιεηα (ελάληηα ζηνπο θξπθαθνχνληεο) θαη αζθάιεηα ζην αζχξκαην επξπδσληθφ κέζν αιιειεπίδξαζεο (interface). Η αζθάιεηα επίζεο παξέρεη ζηνπο ππεχζπλνπο πςειή πξνζηαζία ελαληίνλ ηεο θινπήο ππεξεζηψλ. Σν WiMAX επίζεο έρεη ελζσκαησκέλε ππνζηήξημε VLAN (virtual Lan – Δηθνληθφ δίθηπν), ε νπνία παξέρεη ππνζηήξημε γηα δεδνκέλα πνπ εθπέκπνληαη απφ δηαθνξεηηθνχο ρξήζηεο ζηνλ ίδην ζηαζκφ βάζεο.

Ο ηξφπνο κε ηνλ νπνίν κεηαθέξεηαη ην QoS γεληθά βαζίδεηαη ζην Service Level Agreement (SLA) κεηαμχ ηεο ππεξεζίαο παξνρήο θαη ηνπ ηειηθνχ ρξήζηε. Δπίζεο, έλαο πάξνρνο ππεξεζίαο κπνξεί λα πξνζθέξεη δηαθνξεηηθά SLAs ζε δηαθνξεηηθνχο εγγεγξακκέλνπο ρξήζηεο ή αθφκα ζε δηαθνξεηηθνχο ρξήζηεο ζηνλ ίδην ζηαζκφ ππεξεζίαο.

Παξνρή δηαθνξεηηθώλ πνιηηηθώλ πνηόηεηαο ππεξεζίαο (QoS):

Σέζζεξηο ηχπνπ ππεξεζίαο ππνζηεξίδνληαη: [4]

1) Σύπνο Τπεξεζίαο Πεξηγξαθή Unsolicited Grant Service (UGS):

Σν UGS ζρεδηάζηεθε γηα λα ππνζηεξίδεη ξνέο δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ πνπ απνηεινχληαη απφ παθέηα δεδνκέλσλ ζηαζεξνχ κήθνπο πνπ ζηέιλνληαη αλά πεξηνδηθά δηαζηήκαηα, φπσο T1/E1 θαη Voice over IP.

2) Real-Time Polling Service (rtPS). Σν rtPS ζρεδηάζηεθε γηα λα ππνζηεξίδεη ξνέο δεδνκέλσλ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ πνπ απνηεινχληαη απφ παθέηα δεδνκέλσλ κε κεηαβιεηφ κήθνο πνπ ζηέιλνληαη αλά πεξηνδηθά δηαζηήκαηα, φπσο MPEG video.

3) Non-Real-Time Polling Service (nrtPS). Σν nrtPS ζρεδηάζηεθε γηα λα ππνζηεξίδεη ξνέο δεδνκέλσλ πνπ επηδέρνληαη θαζπζηέξεζε θαη απνηεινχληαη απφ παθέηα δεδνκέλσλ κεηαβιεηνχ κεγέζνπο γηα ηα νπνία απαηηείηαη έλαο ειάρηζηνο ξπζκφο δεδνκέλσλ, φπσο FTP.

4) Best Effort (BE). Η BE ππεξεζία ζρεδηάζηεθε γηα λα ππνζηεξίδεη ξνέο δεδνκέλσλ γηα ηηο νπνίεο δελ απαηηείηαη θαλέλα ειάρηζην επίπεδν ππεξεζίαο θαη κπνξνχλ λα εμππεξεηεζνχλ ζε κηα βάζε δηαζέζηκνπ ρψξνπ.

Γξήγνξε εγθαηάζηαζε-αλάπηπμε: ΢πγθξηλφκελν κε ηελ εγθαηάζηαζε ησλ θαισδησκέλσλ ιχζεσλ, ην WiMAX απαηηεί κηθξή ή θαζφινπ θαηαζθεπή ή αλακφξθσζε ήδε ππαξρφλησλ εγθαηαζηάζεσλ. Γηα παξάδεηγκα, δελ απαηηείηαη εθζθαθή γηα ηελ ππνζηήξημε ησλ ππαξρφλησλ θαισδίσλ. Οη ρεηξηζηέο πνπ έρνπλ απνθηήζεη άδεηεο λα ρξεζηκνπνηνχλ αδεηνδνηνχκελεο δψλεο, ή ζθνπεχνπλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ κία απφ ηηο κε αδεηνδνηεκέλεο δψλεο δε ρξεηάδνληαη λα ινγνδνηνχλ θάζε θνξά ζηελ θπβέξλεζε. Άπαμ θαη ε θεξαία θαη ν αλαγθαίνο εμνπιηζκφο έρνπλ εγθαηαζηαζεί, ην WiMAX είλαη έηνηκν λα παξέρεη ηελ ππεξεζία. ΢ηηο πεξηζζφηεξεο ησλ πεξηπηψζεσλ, ε εγθαηάζηαζε ηνπ ζπζηήκαηνο WiMAX κπνξεί λα νινθιεξσζεί ζε ιίγεο ψξεο, ζπγθξηλφκελν κε ηνπο κήλεο πνπ ρξεηάδνληαη γηα άιιεο ιχζεηο.

Δηαιεηηνπξγηθόηεηα: Σν WiMAX βαζίδεηαη ζε παγθφζκηα πξφηππα θαη πξσηφθνιια, εθηφο εηαηξηθψλ παξεκβάζεσλ, ηα νπνία δηεπθνιχλνπλ ηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο λα ηαμηδεχνπλ θαη λα ρξεζηκνπνηνχλ ηνπο ζηαζκνχο ππεξεζίαο ηνπο ζε δηαθνξεηηθέο ηνπνζεζίεο ή κε δηαθνξεηηθνχο παξφρνπο

16 ππεξεζηψλ. Η δηαιεηηνπξγηθφηεηα πξνζηαηεχεη ηελ πξφσξε επέλδπζε ελφο ρεηξηζηή θαζψο κπνξεί λα επηιέμεη εμνπιηζκφ απφ δηαθνξεηηθέο εηαηξείεο θαη ζα ζπλερίζεη λα κεηψλεη ην θφζηνο ηνπ εμνπιηζκνχ ζαλ απνηέιεζκα ηεο καδηθήο απνδνρήο.

Φνξεηόηεηα: Όπσο θαη κε ηα ηξέρνληα θπςεισηά ζπζηήκαηα, κφιηο ν ζηαζκφο ππεξεζίαο ηνπ WiMAX αξρίδεη ηε ιεηηνπξγία ηνπ, ηαπηνηεηνπνηείηαη, θαζνξίδεη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο ζχλδεζεο κε ην ζηαζκφ βάζεο, φζν ν ζηαζκφο ππεξεζίαο είλαη εγγεγξακκέλνο ζηε βάζε δεδνκέλσλ ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ηφηε δηαπξαγκαηεχεηαη ηα ραξαθηεξηζηηθά εθπνκπήο ηνπ, αληίζηνηρα.

Κηλεηόηεηα: Η ηξνπνπνίεζε ΙΔΔΔ 802.16e έρεη πξνζζέζεη ραξαθηεξηζηηθά - θιεηδηά γηα ηελ ππνζηήξημε ηεο θηλεηφηεηαο ηνπ πξσηνθφιινπ. Βειηηψζεηο έρνπλ γίλεη ζηα θπζηθά ζηξψκαηα ησλ OFDM θαη OFDMA, ψζηε λα ππνζηεξίδνπλ ζπζθεπέο θαη ππεξεζίεο ζε έλα θηλεηφ πεξηβάιινλ. Απηέο νη βειηηψζεηο, πνπ πεξηιακβάλνπλ Scaleable OFDMA, MIMO θαη ππνζηήξημε γηα idle/sleep mode θαη hand-off, ζα επηηξέπνπλ πιήξε θηλεηφηεηα ζε ηαρχηεηεο σο θαη 160 ρηιηφκεηξα ηελ ψξα. Σν ππνζηεξηδφκελν απφ ην WiMAX Forum πξσηφθνιιν έρεη θιεξνλνκήζεη ηε κνλαδηθή NLOS επίδνζε θαη ηελ αλζεθηηθή ζε πνιιαπιή δηαδξνκή ιεηηνπξγία ηνπ OFDM, θαζηζηψληαο ην θαηάιιειν γηα ην θηλεηφ πεξηβάιινλ. Δπεξεάδεη ην θφζηνο: Σν WiMAX είλαη βαζηζκέλν ζε έλα αλνηρηφ, παγθφζκην πξσηφθνιιν. Η καδηθή απνδνρή ηνπ θαη ε ρξήζε chipsets ρακεινχ θφζηνπο καδηθήο παξαγσγήο ζα νδεγήζεη ζε δξακαηηθή κείσζε ηνπ θφζηνπο θαη ην απνηέιεζκα ηνπ αληαγσληζκνχ ζηηο ηηκέο ζα παξέρεη ζεκαληηθέο νηθνλνκίεο γηα ηνπο παξφρνπο ππεξεζηψλ θαη ηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο.

Πην επξεία θάιπςε: Σν WiMAX δπλακηθά ππνζηεξίδεη πνιιαπιά επίπεδα δηακφξθσζεο, φπσο BPSK, QPSK, 16-QAM θαη 64-QAM. Σα ζπζηήκαηα WiMAX, φηαλ εμνπιίδνληαη κε έλαλ εληζρπηή πςειήο ηζρχνο θαη ιεηηνπξγνχλ κε κηα ρακεινχ επηπέδνπ δηακφξθσζε (BPSK ή QPSK, γηα παξάδεηγκα) είλαη ηθαλά λα θαιχςνπλ κηα αξθεηά κεγάιε γεσγξαθηθή πεξηνρή φηαλ ε δηαδξνκή αλάκεζα ζην ζηαζκφ βάζεο θαη ην ζηαζκφ ππεξεζίαο δε δηαθφπηεηαη απφ θάπνην εκπφδην.

Λεηηνπξγία Με-Οπηηθήο-Επαθήο: Ο φξνο NLOS ζπλήζσο αλαθέξεηαη ζε κία ξαδηνδηαδξνκή κε ηελ πξψηε ηεο δψλε Fresnel πιήξσο κπινθαξηζκέλε. Σν WiMAX βαζίδεηαη ζηελ ηερλνινγία OFDM, ε νπνία έρεη ηε δπλαηφηεηα λα κεηαρεηξίδεηαη NLOS πεξηβάιινληα. Η δπλαηφηεηα απηή βνεζάεη ηα πξντφληα WiMAX λα κεηαθέξνπλ πνιχ κεγάιν εχξνο δψλεο ζε έλα NLOS πεξηβάιινλ, θάηη ην νπνίν άιια αζχξκαηα πξντφληα δελ κπνξνχλ λα θάλνπλ.

Τςειή ρσξεηηθόηεηα: Υξεζηκνπνηψληαο πςειφηεξε δηακφξθσζε (64- QAM) θαη εχξνο δψλεο θαλαιηνχ (ηξέρνπζα ηηκή 7 MHz, κε ζρεδηαζκέλε αλάπηπμε πξνο ην πιήξεο εχξνο δψλεο φπσο δηεπθξηλίδεηαη ζηα αληίζηνηρα πξφηππα ηεο ΙΔΔΔ θαη ηεο ETSI), ηα ζπζηήκαηα WiMAX κπνξνχλ λα παξέρνπλ ζεκαληηθφ εχξνο δψλεο ζηνπο ηειηθνχο ρξήζηεο.

17 1.5 Πεξηνξηζκνί

Γεληθά ηζρχεη φηη ην WiMAX ζα παξέρεη 70 Mb/s, γηα πάλσ απφ 112km ελψ ν πειάηεο θηλείηαη. Κάζε έλα απφ απηά ηζρχεη κεκνλσκέλα, δεδνκέλσλ ηδαληθψλ πξνυπνζέζεσλ, αιιά δελ ηζρχνπλ ηαπηνρξφλσο. ΢ηελ πξάμε απηφ ζεκαίλεη φηη ζε line-of-sight(LOS) πεξηβάιινληα ζα κπνξνχζαλ λα επηηεπρζνχλ ζπκκεηξηθέο ηαρχηεηεο ησλ 10 Mbps ζηα 10km, αιιά ζε αζηηθά πεξηβάιινληα είλαη πην πηζαλφ ην 30% ησλ εγθαηαζηάζεσλ λα κελ είλαη line- of-sight(LOS) θαη επνκέλσο ν ρξήζηεο λα κπνξεί λα επηηχρεη κφλν 10Mbps ζηα 2km θαη αλ βξίζθεηαη ελ θηλήζεη, ε ηαρχηεηα κεηψλεηαη δξακαηηθά. Σν WiMAX παξνπζηάδεη κεξηθέο νκνηφηεηεο κε ην DSL ζε απηφλ ηνλ ηνκέα, θαζψο θάπνηνο κπνξεί λα έρεη είηε κεγάιν εχξνο δψλεο, είηε πξφζβαζε ζε κεγάιεο απνζηάζεηο, αιιά φρη θαη ηα δπν ηαπηφρξνλα.

Έλα άιιν ζεκείν πνπ πξέπεη λα ηνληζηεί γηα ην WiMAX είλαη ην φηη ην δηαζέζηκν εχξνο δψλεο κνηξάδεηαη ζηνπο ρξήζηεο ζε κηα πεξηνρή, νπφηε αλ ππάξρνπλ πνιινί ελεξγνί ρξήζηεο ζπλδεδεκέλνη, ν θαζέλαο ζα επηηπγράλεη ρακειφ εχξνο δψλεο. Παξφια απηά, αληίζεηα κε ην ΑDSL φπνπ ην παξαπάλσ θαηλφκελν είλαη πνιχ έληνλν, κε ην WiMAX δελ είλαη ηφζν έληνλν. ΢ηελ πξάμε, πνιινί ρξήζηεο ζα έρνπλ έλα εχξνο 2-,4-,6-,8- ή 10Mbps ππεξεζηψλ θαη ην εχξνο δψλεο κπνξεί λα κνηξάδεηαη. Αλ ην δίθηπν γίλεη απαζρνιεκέλν ην κνληέιν πιεζηάδεη πεξηζζφηεξν απηφ ηνπ GSM ή ηνπ UMTS παξά ηνπ DSL.

1.6 ΢ύγθξηζε κε ην 802.11

΢αλ γεληθή παξαηήξεζε, βιέπνπκε λα γίλεηαη ζπρλά ζχγθξηζε αλάκεζα ζην Wi-Fi θαη ην WiMAX. Απηφ νθείιεηαη ζην φηη θαη ηα δπν αξρίδνπλ κε ηα ίδα γξάκκαηα, βαζίδνληαη ζε IEEE πξσηφθνιια κε λνχκεξα πνπ αξρίδνπλ απφ 802 θαη ζηνρεχνπλ θαη ηα δχν λα παξέρνπλ αζχξκαηε επηθνηλσλία θαη Internet. Πέξα απν απηά, ηα δπν πξσηφθνιια ζηνρεχνπλ ζε δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο.

 Σν WiMAX είλαη έλα ζχζηεκα κεγάιεο εκβέιεηαο (πνιιψλ ρηιηνκέηξσλ) πνπ ρξεζηκνπνηεί αδεηνδνηεκέλν εχξνο ζπρλνηήησλ ψζηε λα παξέρεη point- to-point ζχλδεζε ζην Internet απφ έλαλ ISP ζηνλ ηειηθφ ρξήζηε. Γηαθνξεηηθά είδε 802.16 πξφηππσλ παξέρνπλ δηαθνξεηηθνχ ηχπνπ πξφζβαζε, απφ θηλεηή (αλάινγε ηεο πξφζβαζεο κέζσ θηλεηνχ ηειεθψλνπ) εσο ζηαζεξή (κηα ελαιιαθηηθή ιχζε ηεο ελζχξκαηεο πξφζβαζεο, φπνπ ην ζεεκείν αζχξκαηνπ ηεξκαηηζκνχ ηνπ ηειηθνχ ρξήζηε είλαη ζηαζεξφ ζε έλα ζεκείν)

 Σν Wi-Fi είλαη έλα ζχζηεκα κηθξφηεξεο εκβέιεηαο (ε εκβέιεηα ηππηθά κεηξάηαη ζε εθαηνληάδεο κέηξα) πνπ ρξεζηκνπνηεί κε αδεηνδνηεκέλν εχξνο ζπρλνηήησλ γηα λα παξέρεη πξφζβαζε ζε έλα δίθηπν, πνπ ζπλήζσο θαιχπηεη ηελ ηδηνθηεζία ηνπ ίδηνπ ηνπ operator ηνπ δηθηχνπ. Σππηθά ην Wi-Fi ρξεζηκνπνηείηαη απφ έλαλ ηειηθφ ρξήζηε γηα λα έρεη πξφζβαζε ζην δηθφ ηνπ δίθηπν, ην νπνίν κπνξεί λα βξίζθεηαη ή θαη λα κελ βξίζθεηαη ζπλδεδεκέλν ζην Internet. Δαλ ην WiMAX παξέρεη ππεξεζίεο αλάινγεο ηνπ θηλεηνχ ηειεθψλνπ, ην Wi-Fi είλαη κάιινλ αλάινγν ηνπ αζχξκαηνπ ηειεθψλνπ.

18 Μηα ζεκαληηθή δηαθνξά ηνπ πξνηχπνπ ΙΔΔΔ 802.16 ζε ζρέζε κε ην ΙΔΔΔ 802.11 είλαη φηη ην πξψην κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη ζε ζπλζήθεο κε νπηηθήο επαθήο θπζηθά κε ξπζκνχο κεηάδνζεο πνιχ ρακειφηεξνπο ησλ 50 Mbps.

Σν πξφηππν ΙΔΔΔ 802.16 παξέρεη πςεινχ επηπέδνπ πνηόηεηα ππεξεζίαο. Σν επίπεδν MAC ηνπ πξνηχπνπ είλαη ζρεδηαζκέλν θαηά ηέηνην ηξφπν ψζηε λα παξέρεη ζηνπο ρξήζηεο, φηαλ νη ίδηνη ην επηζπκνχλ, εγγπεκέλν ξπζκφ κεηάδνζεο θαη ηαπηφρξνλα θίλεζε best effort ζε ρξήζηεο πνπ θαιχπηνληαη απφ ην ίδην base station θάηη πνπ ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.11 δελ κπνξνχζε λα εμαζθαιίζεη. Γειαδή, αλ ππνζέζνπκε φηη δχν ρξήζηεο θαιχπηνληαη απφ ην ίδην base station, είλαη δπλαηφ ν έλαο ρξήζηεο λα έρεη εγγπεκέλε πνηφηεηα ππεξεζίαο θαη ν δεχηεξνο λα δέρεηαη θαη λα ζηέιλεη απιή IP θίλεζε best effort θάηη πνπ κε ην πξφηππν 802.11 δελ ήηαλ δπλαηφ. Γειαδή ρξήζηεο πνπ βξηζθφηαλ ζηελ θάιπςε ελφο ΢ηαζκνχ Βάζεο είραλ ηελ ίδηα πνηφηεηα ππεξεζίαο.

Η πην ζεκειηψδεο δηαθνξά είλαη φηη ην WiFi είλαη κηα ηερλνινγία γηα ηνπηθή δηθηχσζε θαη ζρεδηάζηεθε γηα λα δψζεη κηα θηλεηηθφηεηα ζε ηδησηηθά ελζχξκαηα LAN ελψ ην WiMAX ζρεδηάζηεθε γηα λα παξέρεη BWA (Αζχξκαηε Δπξπδσληθή Πξφζβαζε) ππεξεζίεο. Η ηδέα πίζσ απφ ηηο BWA ππεξεζίεο είλαη ε αζχξκαηε πξφζβαζε ζην internet ρσξίο θαιψδηα θαη DSL ηερλνινγίεο.

Έηζη ινηπφλ ελψ ην WiFi ππνζηεξίδεη εχξνο κεηάδνζεο κεξηθψλ εθαηνληάδσλ κέηξσλ, ηα WiMAX ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα ππνζηεξίμνπλ ππεξεζίεο κεγαιχηεξεο ησλ 30 κηιίσλ. Σν παξαπάλσ επηρείξεκα κπνξεί κάιηζηα λα δηθαηνινγήζεη γηαηί δελ γίλεηαη ηφζν κεγάινο ιφγνο ζηελ αγνξά γηα ην WiMAX φζν γηα ην WiFi, αθνχ ην WiFi ζηνρεχεη ζην ρξήζηε ελψ ην WiMAX ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ ε θχξηα αξηεξία κεηαθνξάο δεδνκέλσλ ζε καθξηλέο απνζηάζεηο.

Μηα άιιε δηαθνξά έγθεηηαη ζην γεγνλφο φηη ην WiMax παξέρεη ζπκκεηξηθφ εχξνο δψλεο γηα πνιιά ρηιηφκεηξα θαη ζεηξά κε ηελ ηζρπξφηεξε θξππηνγξάθεζε (3DES or AES) θαη ζπγθεθξηκέλα κε ηε ιηγφηεξε παξέκβαζε.

Αληίζεηα ην πξφηππν ΙΔΔΔ 802.11 έρεη ηελ θξππηνγξάθεζε WEP ή WPA θαη δελ κπνξεί λα ππάξρεη κεγάιε παξέκβαζε ζε πεξηνρέο φπσο απηέο φπνπ ππάξρνπλ πνιινί ζπλδεδεκέλνη ρξήζηεο.

Δπίζεο νη δπλακηθέο δψλεο ηνπ πξνηχπνπ ΙΔΔΔ 802.11 είλαη backhauled ζην ADSL, επνκέλσο ε πξφζβαζε WiFi είλαη ηππηθά ππνζηεξηδφκελε θαη έρεη πνιχ κηθξέο upload ηαρχηεηεο κεηαμχ ηνπ δξνκνινγεηή θαη ηνπ Γηαδηθηχνπ.

Δθηφο απφ απηέο ηηο δηαθνξέο ζρεηηθά κε ην εχξνο κεηάδνζεο ησλ δχν πξνηχπσλ, ππάξρνπλ αξθεηέο δηαθνξέο ζηε ξαδηνηερλνινγία πνπ δηαθξίλνπλ ηα δχν πξφηππα. Απφ ηε κηα πιεπξά ην WiMax απνηειείηαη απφ έλα πνιχ κεγάιν εχξνο πηζαλψλ πινπνηήζεσλ γηα λα κπνξεί λα παίμεη ην ξφιν ηνπ κεηαθνξέα ζήκαηνο ζε νιφθιεξν ηνλ θφζκν θαη απφ ηελ άιιε ην WiFi πεξηγξάθεη 4^σλ ηχπσλ ξαδηνζπλδέζεηο νη νπνίεο δνπιεχνπλ ζηηο ζπρλφηεηεο 2.4 ή 5 GHz ζηε κε λφκηκε πεξηνρή. Καη απηφ πνπ είλαη αμηφινγν λα ζεκεησζεί εδψ, είλαη φηη ελψ φιεο νη πινπνηήζεηο ηνπ WiFi ρξεζηκνπνηνχλ κε

19 λφκηκεο ζπρλνηηθέο κπάληεο, ην WiMAX δνπιεχεη ζε λφκηκεο θαη κε, ζπρλνηηθέο κπάληεο.

Σέινο έρνπλ θαη κία ζεκαληηθή δηαθνξά ζην εχξνο δψλεο ησλ θαλαιηψλ.

Σν WiFi θαζνξίδεη έλα ζηαζεξφ εχξνο δψλεο θαλαιηνχ πνπ είλαη 25MHz γηα ην 802.11b θαη 20MHz γηα ηα 802.11a θαη 802.11g.Αληίζεηα ζην WiMAX, ην εχξνο δψλεο ηνπ θαλαιηνχ είλαη πξνζαξκνζηηθφ θαη θπκαίλεηαη απφ ην 1.25MHz κέρξη ηα 20MHz.

1.7 ΢πκπεξάζκαηα

Η κφληκε θαη αζχξκαηε ζχλδεζε ζην δηαδίθηπν επηηξέπεη αθφκε θαη ζηνλ πην απιφ ξήζηε λα αμηνπνηήζεη έλα κεγάιν πιήζνο λέσλ εθαξκνγψλ, πνπ κέρξη ζηηγκήο δελ ήηαλ δηαζέζηκεο, είηε ιφγσ ρακεινχ bandwidth, είηε ιφγσ ησλ πεξηνξηζκψλ πνπ δηαζέηεη ε ρξήζε θαισδίσλ.

Η ηειεθσλία Voice over IP, πνπ επηηξέπεη ηελ πξαγκαηνπνίεζε ηειεθσληθψλ θιήζεσλ κέζσ Internet, κέρξη ηψξα κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηεζεί κφλν ζε νηθηαθνχο ή εηαηξηθνχο ρψξνπο πνπ δηέζεηαλ ζχλδεζε ζην δηαδίθηπν πςειψλ ηαρπηήησλ. Με ην WiMAX, ην γξήγνξν Internet είλαη δηαζέζηκν ζε θάζε ζεκείν κηαο κεγάιεο πφιεο θαη ζηα πεξηζζφηεξα ηκήκαηα ηεο ρψξαο. Μπνξείηε λα θαληαζηείηε ηνλ εαπηφ ζαο λα κεηαθηλείηαη κε έλα κέζν καδηθήο κεηαθνξάο ή κε ην απηνθίλεηφ ηνπ, ζπλνκηιψληαο ηειεθσληθά κε άηνκα πνπ βξίζθνληαη ζηελ άιιε άθξε ηνπ θφζκνπ, κε πνιχ ρακειή ή θαη κεδεληθή ρξέσζε. Μάιηζηα νη ηαρχηεηεο πνπ ππφζρεηαη ην WiMAX είλαη ηφζν πςειέο, πνπ εθηφο απφ ηε κεηάδνζε θσλήο, ην πηζαλφηεξν είλαη φηη ζα θαηαζηεί εθηθηή θαη ε βηληενηειεθσλία κέζσ δηαδηθηχνπ. Δθαξκνγέο φπσο ηνSkype, ην ICQ ή ν MSN Messenger πνπ ήδε επηηξέπνπλ ηελ πξαγκαηνπνίεζε ζπλνκηιίαο κε ήρν ή θαη εηθφλα, ζα εκπνξνχλ άκεζα λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ζε θνξεηνχο ππνινγηζηέο θαη PDA ελ θηλήζεη, θαζηζηψληαο απιή ππφζεζε ηελ αδηάιεηπηε θαη νηθνλνκηθή επηθνηλσλία. Όκσο νη δηεπθνιχλζεηο πνπ αλακέλεηα λα θέξεη ην WiMAX ζηνλ θαζεκεξηλφ ηξφπν δσήο δελ ζηακαηνχλ εδψ.

Η παξαθνινχζεζε video on demand θαη online ηειενπηηθψλ ή ξαδηνθσληθψλ κεηαδφζεσλ πξνγξακκάησλ ζα επηηξέπεη ζε θάπνην θίιαζιν λα παξαθνινπζεί ην καηο ηεο αγαπεκέλεο ηνπ νκάδαο ελ θηλήζεη, κέζσ Internet, ζηνλ επαγγεικαηία λα ελεκεξψλεηαη γηα ηηο ηηκέο ησλ κεηνρψλ θαηά ηε δηαδξνκή απφ ην ζπίηη πξνο ηελ εξγαζία ηνπ, αιιά θαη ζηνλ κνπζηθφθηιν ρξήζηε λα γεκίδεη ηηο ψξεο ελφο πνιχσξνπ πιεθηηθνχ ηαμηδηνχ αγνξάδνληαο ηξαγνχδηα mp3 θαη video clips απφ online θαηαζηήκαηα. Η απνζηνιή ελφο e- mail κε κεγάια ζπλεκκέλα αξρεία, ελψ βξίζθεζηε θαζ’νδφλ, ζήκεξα είλαη πξαθηηθά αλέθηθηε, εθηφο θπζηθά αλ ρξεζηκνπνηήζεηε ην –φρη θαη ηφζν νηθνλνκηθφ- 3G. Σν WiMAX κε πνιιαπιάζηεο ηαρχηεηεο ζα θνζηίδεη ζεκαληηθά ιηγφηεξν, επηηξέπνληαο ηε δηεθπεξαίσζε θάζε online εξγαζίαο κέζα ζε ειάρηζηα ιεπηά, ρσξίο λα βάιεηε βαζηά ην ρέξη ζηελ ηζέπε.

Σα Wireless Metropolitan Networks, φπσο απηά πνπ έρνπλ ήδε αλαπηπρζεί ζε πφιεηο ηεο Διιάδαο θαη ηνπ εμσηεξηθνχ, απηή ηε ζηηγκή αληηκεησπίδνπλ σο ζεκαληηθφ πξφβιεκα ηε κεησκέλε εκβέιεηα ηεο

20 ηερλνινγίαο Wi-Fi, παξνπζηάδνληαο κεγάια θελά ζηηο πεξηνρέο θάιπςήο ηνπο.

Ωο εθ ηνχηνπ, ηα κέιε ησλ ζπιιφγσλ πνπ ηα δηαρεηξίδνληαη αλαγθάδνληαη λα ηνπνζεηνχλ θεξαίεο ζε πνιχ θνληηλέο απνζηάζεηο, ψζηε λα επηηεπρζεί πιεξέζηεξε θάιπςε. Σν WiMAX ζα επηηξέςεη ηε δεκηνπξγία αζχξκαησλ κεηξνπνιηηηθψλ δηθηχσλ πνπ ζα θαιχπηνπλ αμηφπηζηα κεγάιεο πεξηνρέο.

Υξήζηεο πνπ βξίζθνληαη ζηελ ίδηα κεγαινχπνιε, αιιά ζε απφζηαζε πνιιψλ ρηιηνκέηξσλ κεηαμχ ηνπο, ζα κπνξνχλ λα αληαιιάδνπλ αξρεία δεκηνπξγψληαο κεηαμχ ηνπο έλα πξνζηαηεπκέλν ηδησηηθφ δίθηπν, ζην νπνίν δελ ζα έρνπλ πξφζβαζε ηξίηα άηνκα, παξά κφλν αλ γλσξίδνπλ ην κπζηηθφ θιεηδί θξππηνγξάθεζεο.

΢αλ λέα ηερλνινγία, ην WiMAX είλαη ινγηθφ θαη αλακελφκελν λα δηαζέηεη ζε παγθφζκηα θιίκαθα, αξθεηά ρακειή ζπλδξνκεηηθή βάζε ελ ζπγθξίζεη κε ηηο άιιεο ηερλνινγίεο πξφζβαζεο ζην Internet, φπσο νη ζπλδέζεηο ADSL, Cable, ISDN ή κηζζσκέλσλ θπθισκάησλ. Απηφ είλαη θάηη ην δηθαηνινγεκέλν, αλ αλαινγηζηεί θαλείο φηη ηα δίθηπα WiMAX δελ έρνπλ αθφκε αλαπηπρζεί ηδηαίηεξα.

Καηά ην έηνο ηνπ 2005 νη ζπλδξνκεηέο WiMAX δελ μεπεξλνχλ ηα 2 εθαηνκκχξηα ζπλνιηθά ζε Δπξψπε, Ακεξηθή θαη Αζία, αιιά θαηά ην 2006 εθηηκάηαη φηη ζα ππάξμεη ππεξδηπιαζηαζκφο ηνπο, θζάλνληαο ή θαη μεπεξλψληαο ηα 5 εθαηνκκχξηα. ΢ηηο ρξνληέο πνπ αθνινπζνχλ κάιηζηα ε αχμεζε αλακέλεηαη λα ζπλερηζηεί κε αλάινγνπο ξπζκνχο, θζάλνληαο ή θαη μεπεξλψληαο ηα 100 εθαηνκκχξηα. ΢ηνπο πςεινχο ξπζκνχο αλάπηπμήο ηνπ ζα ζπκβάιιεη θπζηθά ε επθνιία εγθαηάζηαζεο ελφο δηθηχνπ WiMAX, αιιά θαη ε εχθνιε εγγξαθή θαη ρξήζε ηνπ απφ ηνπο ζπλδξνκεηέο.

Δίλαη ραξαθηεξηζηηθφ ην γεγνλφο φηη κεηά ηνλ πξφζθαην ηπθψλα πνπ έπιεμε ηε Νέα Οξιεάλε ησλ Ηλσκέλσλ Πνιηηεηψλ θαη ηηο θαηαζηξνθέο πνπ επέθεξε ζην ελζχξκαην δίθηπν ηειεπηθνηλσληψλ, ηα ζσζηηθά ζπλεξγεία πξνρψξεζαλ ζηελ άκεζε δεκηνπξγία δηθηχνπ WiMAX γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ επηθνηλσλίαο ζηελ πεξηνρή.

Πξφζθαηα δηαηέζεθαλ απφ ηελ Δζληθή Δπηηξνπή Σειεπηθνηλσληψλ θαη Σαρπδξνκίσλ (ΔΔΣΣ) νη πξψηεο άδεηεο γηα εγθαηάζηαζε θαη δνθηκαζηηθή ιεηηνπξγία δηθηχσλ WiMAX ζηελ Διιάδα. Πηινηηθή ιεηηνπξγία WiMAX έρεη επίζεο μεθηλήζεη θαη ζηνλ Γηεζλή Αεξνιηκέλα Αζελψλ "Διεπζέξηνο Βεληδέινο".

21

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 – Λάζε ζηα αζύξκαηα δίθηπα

΢’ απηφ ην θεθάιαην γίλεηαη κία κειέηε ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ αζχξκαηνπ θαλαιηνχ κεηάδνζεο, θαζψο θαη ηνπ ηξφπνπ κε ηνλ νπνίν απηά επεξεάδνπλ ηα πξσηφθνιια κεηαθνξάο. Γίλεηαη κία γεληθή πεξηγξαθή ηνπ βαζηθνχ πξσηνθφιινπ tcp ελψ ζηελ ζπλέρεηα πεξηγξάθνληαη θάπνηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ αζχξκαησλ δηθηχσλ επξείαο θιίκαθαο ηα νπνία ελδέρεηαη λα έρνπλ αξλεηηθέο ζπλέπεηεο ζηελ απφδνζε ηνπ πξσηνθφιινπ κεηαθνξάο, φπσο νη αζπκκεηξίεο, νη δηαθπκάλζεηο θαζπζηέξεζεο πνπ πξνθαινχλ νη επαλακεηαδφζεηο ζην επίπεδν δηαζχλδεζεο δεδνκέλσλ θαη νη δηαθπκάλζεηο ρσξεηηθφηεηαο ιφγσ ηεο εμππεξέηεζεο δηαθνξεηηθψλ Quality of Service ξνψλ ζηα δίθηπα απηά.

2.1 Παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ απόδνζε ησλ αζύξκαησλ δηθηύσλ.

Σα αζχξκαηα δίθηπα είλαη δίθηπα πνπ ραξαθηεξίδνληαη απφ ηπραίεο απψιεηεο πςεινχ ξπζκνχ. Σα ηειεπηαία ρξφληα ε αγνξά ησλ αζχξκαησλ ηειεπηθνηλσληψλ απνιακβάλεη κηα ηεξάζηηα αλάπηπμε. Η αζχξκαηε ηερλνινγία είλαη ζε ζέζε ζηελ επνρή καο λα θηάζεη ζε θάζε γσληά ηεο γεο . Δθαηνκκχξηα άλζξσπνη αληαιιάζζνπλ πιεξνθνξίεο θάζε κέξα ρξεζηκνπνηψληαο θηλεηά ηειέθσλα θαη άιια πξντφληα αζχξκαηεο ηειεπηθνηλσλίαο. Με ηελ ηεξάζηηα επηηπρία ηεο θηλεηήο ηειεθσλίαο θαη ησλ ππεξεζηψλ κελπκάησλ, δελ απνηειεί έθπιεμε πνπ νη αζχξκαηεο ηειεπηθνηλσλίεο αξρίδνπλ λα εθαξκφδνληαη θαη ζηνπο ππνινγηζηέο . Υσξίο ηνπο πεξηνξηζκνχο ησλ ελζχξκαησλ δηθηχσλ, νη άλζξσπνη ζα κπνξνχλ λα επηθνηλσλνχλ θαη λα αληαιιάζζνπλ πιεξνθνξίεο ζε παγθφζκηα θιίκαθα ζρεδφλ νπνπδήπνηε ην επηρεηξήζνπλ.

΢ήκεξα ηα αζχξκαηα δίθηπα (wireless LANs ) είλαη ζε ζέζε λα παξέρνπλ ηθαλφ εχξνο δψλεο γηα εθαξκνγέο γξαθείνπ αιιά κε ζρεηηθά πεξηνξηζκέλε θηλεηηθφηεηα: ραξαθηεξηζηηθά ν ρξήζηεο κπνξεί λα θηλείηε ζε έλα θηίξην ή κηα παλεπηζηεκηνχπνιε. Σα αζχξκαηα δίθηπα δελ έρνπλ αληηθαηαζηήζεη αθφκα ηα ελζχξκαηα, αλ θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζαλ επέθηαζε ζηα ηειεπηαία.

Πξνζθέξνπλ φκσο κηα κεγάιε ππεξεζία ζε έλαλ αξηζκφ παξάιιεισλ αγνξψλ φπσο ζε καγαδηά, απνζήθεο θαη θαηαζθεπαζηηθά εξγνζηάζηα .

Σα αζχξκαηα δίθηπα φκσο έρνπλ θαη θάπνηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ επεξεάδνπλ ηελ απφδνζε ηνπο. Η θαζπζηέξεζε παξάδνζεο ελφο ηκήκαηνο δεδνκέλσλ είλαη νπζηαζηηθά ν ρξφλνο απφ ηε ζηηγκή πνπ ζα ζηείινπκε ην πξψην bit δεδνκέλσλ ζηνλ απνζηνιέα κέρξη λα ιεθζεί θαη ην ηειεπηαίν ζηνλ απνζηνιέα. Απνηειείηαη απφ ηελ θαζπζηέξεζε κεηάδνζεο, πνπ δίλεηαη απφ ηε δηαίξεζε ηνπ κεγέζνπο ησλ ζηνηρείσλ θαη απφ ηελ ηαρχηεηα κεηάδνζεο ηεο ζχλδεζεο, ζπλ κηα ζηαζεξά θαζπζηέξεζεο ηεο δηάδνζεο, ε νπνία είλαη ν ρξφλνο πνπ έλα ζήκα θάλεη γηα λα δηαζρίζεη ηε ζχλδεζε, κηα πνζφηεηα πνπ θαζνξίδεηαη απφ ηηο θπζηθέο πηπρέο ηεο ζχλδεζεο φπσο ε απφζηαζε κεηαμχ απνζηνιέα θαη δέθηε. Οη αζχξκαηεο ζπλδέζεηο ζηα ζπζηήκαηα WLAN θαη CT έρνπλ παξφκνηεο θαζπζηεξήζεηο δηάδνζεο κε απηέο ησλ ελζχξκαησλ ζπλδέζεσλ. Καηά ζπλέπεηα, ζηα ζπζηήκαηα WLAN θαη CT ε θαζπζηέξεζε