WiMAX-퀵 가이드

무선 이란 전선 대신 전파를 매개체로 사용하여 신호를 전송하는 것을 의미합니다. 무선 기술은 TV를 끄는 것처럼 간단하거나 현장에있는 동안 자동화 된 엔터프라이즈 응용 프로그램에서 정보를 영업 인력에게 제공하는 것처럼 복잡한 작업에 사용됩니다. 이제 무선 키보드와 마우스, PDA, 호출기, 디지털 및 휴대폰이 우리 일상 생활의 일부가되었습니다.

사용자에게 매력적으로 만드는 무선 통신 시스템의 고유 특성 중 일부는 다음과 같습니다.

Mobility − 무선 통신 시스템을 통해 사용자는 책상 밖에서 정보에 액세스하고 유선 연결없이 어디서나 업무를 수행 할 수 있습니다.
Reachability − 무선 통신 시스템을 사용하면 작업 위치에 관계없이 사람들이 연결 상태를 유지하고 연락 할 수 있습니다.
Simplicity− 무선 통신 시스템은 유선 네트워크에 비해 배포가 쉽고 빠릅니다. 초기 설정 비용은 약간 높을 수 있지만 다른 이점은 높은 비용을 극복합니다.
Maintainability − 무선 시스템에서는 네트워크 설정을 유지하기 위해 너무 많은 비용과 시간을 소비 할 필요가 없습니다.
Roaming Services − 무선 네트워크 시스템을 이용하여 기차, 버스, 비행기 등 언제 어디서나 서비스를 제공 할 수 있습니다.
New Services − 무선 통신 시스템은 SMS, MMS 등 다양한 스마트 서비스를 제공합니다.

무선 네트워크 토폴로지

기본적으로 무선 네트워크를 설정하는 세 가지 방법이 있습니다.

포인트 투 포인트 브리지

아시다시피 브리지는 두 개의 네트워크를 연결하는 데 사용됩니다. 포인트 - 투 - 포인트 다리는 서로 다른 네트워크를 갖는 2 개 개의 건물을 상호 연결. 예를 들어, 무선 LAN 브리지는 이더넷 네트워크와 직접 연결하여 특정 액세스 포인트에 연결할 수 있습니다 (다음 이미지 참조).

포인트-투-멀티 포인트 브리지

이 토폴로지는 건물의 다른 층이나 건물 전체에 위치 할 수있는 세 개 이상의 LAN을 연결하는 데 사용됩니다 (다음 이미지 참조).

메시 또는 애드혹 네트워크

이 네트워크는 유선 인프라에 연결되지 않고 모든 스테이션이 서로 직접 연결되는 독립적 인 근거리 통신망입니다 (다음 이미지 참조).

무선 기술

무선 기술은 범위에 따라 다른 방식으로 분류 될 수 있습니다. 각 무선 기술은 특정 사용 세그먼트를 제공하도록 설계되었습니다. 각 사용 세그먼트에 대한 요구 사항은 대역폭 요구 사항, 거리 요구 사항 및 전력을 포함한 다양한 변수를 기반으로합니다.

무선 광역 네트워크 (WWAN)

이 네트워크를 사용하면 WWAN (무선 광역 네트워크) 액세스 카드와 PDA 또는 랩톱을 통해 인터넷에 액세스 할 수 있습니다.

이러한 네트워크는 이동 통신 기술의 데이터 속도에 비해 매우 빠른 데이터 속도를 제공하며 그 범위도 광범위합니다. CDMA 및 GSM 기반의 셀룰러 및 모바일 네트워크는 WWAN의 좋은 예입니다.

무선 개인 영역 네트워크 (WPAN)

이러한 네트워크는 범위가 매우 제한된다는 점을 제외하면 WWAN과 매우 유사합니다.

무선 근거리 통신망 (WLAN)

이 네트워크를 사용하면 WLAN (무선 근거리 통신망) 액세스 카드와 PDA 또는 랩톱을 통해 현지화 된 핫스팟에서 인터넷에 액세스 할 수 있습니다.

노드 간 통신을 위해 와이어가 아닌 고주파 전파를 사용하는 일종의 근거리 통신망입니다.

이러한 네트워크는 이동 통신 기술의 데이터 속도에 비해 매우 빠른 데이터 속도를 제공하며 그 범위는 매우 제한적입니다. Wi-Fi는 WLAN 기술의 가장 널리 퍼져 있고 널리 사용되는 예입니다.

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)

이 네트워크를 사용하면 WRAN (무선 지역 네트워크)을 통해 인터넷 및 멀티미디어 스트리밍 서비스에 액세스 할 수 있습니다.

이러한 네트워크는 이동 통신 기술 및 기타 무선 네트워크의 데이터 속도에 비해 매우 빠른 데이터 속도를 제공하며 그 범위도 광범위합니다.

무선 네트워크 문제

무선 네트워크에는 다음과 같은 세 가지 주요 문제가 있습니다.

Quality of Service (QoS)− 무선 데이터 전송에 대한 주요 관심사 중 하나는 유선 서비스를 통한 인터넷과 달리 QoS가 부적절하다는 것입니다. 패킷 손실 및 대기 간섭은 무선 프로토콜에서 반복되는 문제입니다.
Security Risk− 이것은 무선 네트워크를 통한 데이터 전송의 또 다른 주요 문제입니다. SSID (Service Set Identifier) 및 WEP (Wireless Equivalency Privacy)와 같은 기본 네트워크 보안 메커니즘 이러한 조치는 주거 및 소규모 사업체에 적합 할 수 있지만 더 강력한 보안을 요구하는 기관에는 적합하지 않습니다.
Reachable Range− 일반적으로 무선 네트워크는 약 100 미터 이하의 범위를 제공합니다. 범위는 안테나 설계 및 전력의 함수입니다. 이제 며칠 동안 무선 범위가 수십 마일로 확장되므로 더 이상 문제가되지 않습니다.

무선 광대역 액세스 (WBA)

광대역 무선은 무선으로 고속 연결을 약속하는 기술입니다. 전파를 사용하여 잠재 사용자가 원할 때마다 데이터를 직접 송수신합니다. 3G, Wi-Fi, WiMAX 및 UWB와 같은 기술이 함께 작동하여 고유 한 고객 요구 사항을 충족합니다.

WBA는 기지국과 가입자 장비로 구성된 포인트-투-멀티 포인트 시스템입니다. 기지국과 가입자 간의 물리적 연결을 사용하는 대신 기지국은 실외 안테나를 사용하여 고속 데이터 및 가입자에게 음성 장비를 송수신합니다.

WBA는 전 세계적으로 높은 비율의 인구가 인정하는 유선 광대역에 효과적이고 보완적인 솔루션을 제공합니다.

Wi-Fi 란 무엇입니까?

Wi-Fi는 Wi무자비 Fidelity. Wi-Fi는 IEEE 802.11 표준 제품군을 기반으로하며 주로 건물 내 광대역 범위를 제공하도록 설계된 LAN (Local Area Networking) 기술입니다.

Wi-Fi에 대한 자세한 내용은 Wi-Fi 자습서를 참조하십시오 .

WiMAX는 오늘날 가장 인기있는 광대역 무선 기술 중 하나입니다. WiMAX 시스템은 경제적 인 방식으로 주거 및 기업 고객에게 광대역 액세스 서비스를 제공 할 것으로 예상됩니다.

느슨하게도 WiMax는 주로 유선 기술 (예 : 케이블 모뎀, DSL 및 T1 / E1 링크)의 대안으로 의도 된 표준화 된 이더넷의 무선 버전으로 고객 구내에 광대역 액세스를 제공합니다.

더 엄격하게는 WiMAX는 IEEE 802.16 및 ETSI HIPERMAN 표준을 준수하는 광대역 무선 액세스 장비의 호환성 및 상호 운용성을 홍보하고 인증하기 위해 선도적 인 통신, 구성 요소 및 장비 회사가 구성한 산업 무역 조직입니다.

WiMAX는 WiFi와 유사하게 작동하지만 더 먼 거리에서 더 많은 사용자에게 더 빠른 속도로 작동합니다. WiMAX는 유선 인프라가 도달하기 어려운 영역에서도 서비스를 제공 할 수있는 능력과 기존 유선 인프라의 물리적 한계를 극복 할 수있는 능력을 갖추고 있습니다.

WiMAX는 원래 10-66GHz IEEE 802.16 사양의 발표를 예상하여 2001 년 4 월에 설립되었습니다. WiMAX는 802.16이며 WiFi Alliance는 802.11입니다.

WiMAX는

약어 Worldwide Interoperability for Microwave Access.
Wireless MAN 기술을 기반으로합니다.
넓은 영역에서 IP 중심 서비스를 제공하도록 최적화 된 무선 기술입니다.
대체 및 보완 광대역 네트워크를 구축하기위한 확장 가능한 무선 플랫폼입니다.
IEEE 802.16 또는 호환 표준에 따라 구축 된 장비의 상호 운용성을 나타내는 인증입니다. IEEE 802.16 워킹 그룹은 두 가지 유형의 사용 모델을 다루는 표준을 개발합니다.
- 고정 사용 모델 (IEEE 802.16-2004).
- 휴대용 사용 모델 (IEEE 802.16e).

802.16a 란 무엇입니까?

WiMAX는 WiMAX 포럼에서 정한 특정 적합성 기준을 충족하는 시스템에만 엄격하게 적용되지만 사람들이 802.16 표준 및 기술에 사용하는 경향이있는 쉬운 용어입니다.

2-11GHz에 대한 802.16a 표준은 고정, 휴대용 및 노 매딕 장치에 광대역 무선 연결을 제공하는 무선 MAN (Metropolitan Area Network) 기술입니다.

802.11 핫스팟을 인터넷에 연결하고 캠퍼스 연결을 제공하며 라스트 마일 광대역 액세스를 위해 케이블 및 DSL에 대한 무선 대안을 제공하는 데 사용할 수 있습니다.

WiMax 속도 및 범위

WiMAX는 선택한 특정 기술 구성에 따라 고정 및 휴대용 애플리케이션 모두에 대해 무선 채널당 최대 약 40Mbps의 용량을 제공 할 것으로 예상되며, T-1 속도 연결을 사용하는 수백 개의 기업과 DSL 속도 연결을 사용하는 수천 개의 거주지를 지원하기에 충분합니다. . WiMAX는 음성 및 비디오는 물론 인터넷 데이터도 지원할 수 있습니다.

WiMax는 기존 유선 네트워크와의 경쟁에서 또는 현재 서비스가 제공되지 않는 시골 또는 인구 밀도가 낮은 지역에서 단독으로 건물에 무선 광대역 액세스를 제공하기 위해 개발되었습니다. WLAN 핫스팟을 인터넷에 연결하는데도 사용할 수 있습니다. WiMAX는 또한 모바일 장치에 광대역 연결을 제공하기위한 것입니다. 이러한 고정 애플리케이션만큼 빠르지는 않지만 3km 셀 커버리지 영역에서 약 15Mbps 용량이 예상됩니다.

WiMAX를 사용하면 사용자는 오늘날의 인터넷 액세스 배열에서 벗어날 수 있으며 MetroZone 내에서 원하는 거의 모든 곳에서 광대역 속도로 온라인에 접속할 수 있습니다.

WiMAX는 잠재적으로 2.3GHz, 2.5GHz, 3.5GHz 및 5.8GHz의 다양한 스펙트럼 대역에 배치 될 수 있습니다.

왜 WiMax인가?

WiMAX는 다양한 액세스 요구를 충족 할 수 있습니다. 잠재적 인 응용 분야에는 가입자에게 더 가까이 다가 갈 수 있도록 광대역 기능을 확장하고, 케이블, DSL 및 T1 서비스, WiFi 및 셀룰러 백 홀의 공백을 메우고, 광섬유에서 연석까지 마지막 100 미터 액세스를 제공하고, 서비스 제공 업체에 또 다른 비용 효율적인 옵션을 제공하는 것이 포함됩니다. 광대역 서비스 지원.
WiMAX는 고 가치 멀티미디어 서비스의 전체 범위를 지원하는 데 필요한 대역폭을 제공하면서 기존 인프라를 사용하여 대규모 스펙트럼 배포 (예 :> 10MHz)가 필요한 매우 높은 대역폭 솔루션을 지원할 수 있습니다.
WiMAX는 다양한 네트워크 유형에서 원활하게 상호 운용 할 수있는 기능을 갖추고 있기 때문에 기존 인프라 투자를 포기하지 않고 증가하는 고객 요구로 인해 서비스 제공 업체가 직면 한 많은 문제를 해결할 수 있도록 지원합니다.
WiMAX는 실시간 지연에 민감한 VoIP (Voice-over-IP)에서 실시간 스트리밍 비디오 및 비 실시간 다운로드에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 대해 광역 커버리지 및 서비스 품질 기능을 제공하여 가입자가 성능을 얻을 수 있도록 보장합니다. 모든 유형의 커뮤니케이션을 기대합니다.
IP 기반 무선 광대역 기술인 WiMAX는 광역 3 세대 (3G) 모바일 및 무선 및 유선 네트워크 모두에 통합 될 수 있으므로 언제 어디서나 끊김없는 광대역 액세스 솔루션의 일부가 될 수 있습니다.

궁극적으로 WiMAX는 4G라고하는 WiMAX 및 CDMA 표준의 잠재적 인 조합을 통해 3G 휴대폰 발전의 다음 단계로 사용됩니다.

WiMAX 목표

표준만으로는 대량 채택이 가능하지 않습니다. WiMAX는 상호 운용성 및 배포 비용과 같은 채택 장벽을 해결하기 위해 한 걸음 나아갔습니다. WiMAX는 테스트가 성공적으로 완료되면 상호 운용성 테스트를 정의하고 수행하고 "WiMAX Certified ™"레이블을 사용하여 공급 업체 시스템에 레이블을 지정하여 무선 MAN 산업을 활성화하는 데 도움이 될 것입니다.

WiMAX는 Wi-Fi로 알려진 무선 표준과 유사하지만 훨씬 더 큰 규모와 더 빠른 속도입니다. 유목 버전은 WiMAX 지원 장치를 오늘날의 휴대폰과 같이 넓은 영역에 연결되도록 유지합니다. 다음과 같은 요인을 기준으로 Wi-Fi와 비교할 수 있습니다.

IEEE 표준

Wi-Fi는 IEEE 802.11 표준을 기반으로하는 반면 WiMAX는 IEEE 802.16을 기반으로합니다. 그러나 둘 다 IEEE 표준입니다.

범위

Wi-Fi는 일반적으로 최대 54Mbps의 속도로 수백 피트의 로컬 네트워크 액세스를 제공하며, 단일 WiMAX 안테나는 70Mbps 이상의 속도로 최대 40 마일의 범위를 가질 것으로 예상됩니다. 따라서 WiMAX는 로컬 Wi-Fi 네트워크 서비스에 필요한 기본 인터넷 연결을 가져올 수 있습니다.

확장 성

Wi-Fi는 LAN 애플리케이션 용으로, 사용자는 각 CPE 장치에 대해 한 명의 가입자로 1 명에서 수십 명으로 확장됩니다. 고정 채널 크기 (20MHz).

WiMAX는 각 CPE 뒤에 무제한 가입자를두고 1 개에서 수백 개의 CPE (Consumer premises equipment)를 효율적으로 지원하도록 설계되었습니다. 1.5MHz ~ 20MHz의 유연한 채널 크기.

비트율

Wi-Fi는 2.7bps / Hz로 작동하며 20MHz 채널에서 최대 54Mbps까지 가능합니다.

WiMAX는 5bps / Hz에서 작동하며 20MHz 채널에서 최대 100Mbps까지 피크를 만들 수 있습니다.

서비스 품질

Wi-Fi는 QoS를 보장하지 않지만 WiMax는 여러 수준의 QoS를 제공합니다.

따라서 WiMAX는 로컬 Wi-Fi 네트워크 서비스에 필요한 기본 인터넷 연결을 가져올 수 있습니다. Wi-Fi는 유비쿼터스 광대역을 제공하지 않지만 WiMAX는 제공합니다.

비교표

Freature	WiMax (802.16a)	와이파이 (802.11b)	와이파이 (802.11a / g)
일 순위 신청	광대역 무선 접속하다	무선 랜	무선 랜
주파수 대역	라이선스 / 무허가 2G ~ 11GHz	2.4GHz ISM	2.4GHz ISM (g) 5GHz U-NII (a)
채널 대역폭	조절할 수 있는 1.25M ~ 20MHz	25MHz	20MHz
반이중 / 전이중	완전한	절반	절반
라디오 기술	OFDM (256 채널)	직접 시퀀스 확산 스펙트럼	OFDM (64 채널)
대역폭 능률	<= 5bps / Hz	<= 0.44bps / Hz	<= 2.7bps / Hz
조정	BPSK, QPSK, 16-, 64, 256-QAM	QPSK	BPSK, QPSK, 16-, 64-QAM
독립 단기 치료소	컨볼 루션 코드 리드 솔로몬	없음	컨볼 루션 코드
암호화	필수-3DES 옵션-AES	옵션-RC4 (802.11i의 AES)	옵션-RC4 (802.11i의 AES)
유동성	모바일 WiMax (802.16e)	개발 중	개발 중
망사	예	공급 업체 소유권	공급 업체 독점
액세스 프로토콜	요청 / 부여	CSMA / CA	CSMA / CA

WiMAX는 배포 옵션 및 잠재적 인 서비스 제공 측면에서 많은 유연성과 함께 풍부한 기능 세트를 제공하는 무선 광대역 솔루션입니다. 강조해야 할 더 두드러진 특징은 다음과 같습니다.

두 가지 유형의 서비스

WiMAX는 두 가지 형태의 무선 서비스를 제공 할 수 있습니다.

Non-line-of-sight− 서비스는 일종의 WiFi 서비스입니다. 여기에서 컴퓨터의 작은 안테나가 WiMAX 타워에 연결됩니다. 이 모드에서 WiMAX는 2GHz ~ 11GHz (WiFi와 유사)의 더 낮은 주파수 범위를 사용합니다.
Line-of-sight− 서비스, 고정 접시 안테나가 옥상 또는 기둥에서 WiMAX 타워를 똑바로 가리키는 경우. 가시선 연결이 더 강력하고 안정적이므로 더 적은 오류로 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 가시선 전송은 가능한 66GHz에 도달하는 범위와 함께 더 높은 주파수를 사용합니다.

OFDM 기반 물리 계층

WiMAX 물리 계층 (PHY)은 다중 경로에 대한 우수한 저항을 제공하고 WiMAX가 NLOS 조건에서 작동 할 수 있도록하는 체계 인 직교 주파수 분할 다중화를 기반으로합니다.

매우 높은 피크 데이터 전송률

WiMAX는 매우 높은 최고 데이터 속도를 지원할 수 있습니다. 실제로 최대 PHY 데이터 속도는 20MHz 넓은 스펙트럼을 사용하여 작동 할 때 74Mbps까지 높을 수 있습니다.

보다 일반적으로, 3 : 1 다운 링크-업 링크 비율의 TDD 방식을 사용하여 작동하는 10MHz 스펙트럼을 사용하면 최대 PHY 데이터 속도는 다운 링크와 업 링크에 대해 각각 약 25Mbps 및 6.7Mbps입니다.

확장 가능한 대역폭 및 데이터 속도 지원

WiMAX에는 사용 가능한 채널 대역폭으로 데이터 속도를 쉽게 확장 할 수있는 확장 가능한 물리 계층 아키텍처가 있습니다.

예를 들어, WiMAX 시스템은 채널 대역폭이 각각 1.25MHz, 5MHz 또는 10MHz인지 여부에 따라 128, 512 또는 1,048 비트 FFT (고속 푸리에 변환)를 사용할 수 있습니다. 이 확장은 대역폭 할당이 다른 여러 네트워크에서 사용자 로밍을 지원하기 위해 동적으로 수행 될 수 있습니다.

AMC (Adaptive Modulation and Coding)

WiMAX는 다양한 변조 및 순방향 오류 정정 (FEC) 코딩 체계를 지원하며 채널 조건에 따라 사용자 및 프레임 단위로 체계를 변경할 수 있습니다.

AMC는 시간에 따라 변하는 채널에서 처리량을 최대화하는 효과적인 메커니즘입니다.

링크 계층 재전송

WiMAX는 향상된 안정성이 필요한 연결을 위해 링크 계층에서 ARQ (자동 재전송 요청)를 지원합니다. ARQ가 활성화 된 연결은 전송 된 각 패킷을 수신자가 확인해야합니다. 확인되지 않은 패킷은 손실 된 것으로 간주되어 재전송됩니다.

TDD 및 FDD 지원

IEEE 802.16-2004 및 IEEE 802.16e-2005는 시분할 듀플 렉싱 및 주파수 분할 듀플 렉싱과 반이중 FDD를 모두 지원하므로 저비용 시스템 구현이 가능합니다.

WiMAX는 OFDM을 사용합니다

모바일 WiMAX는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)을 다중 액세스 기술로 사용하여 서로 다른 사용자에게 OFDM 톤의 서로 다른 하위 집합을 할당 할 수 있습니다.

사용자 리소스 할당에 따라 유연하고 동적

업 링크 및 다운 링크 자원 할당은 모두 기지국의 스케줄러에 의해 제어됩니다. 버스트 TDM 체계를 사용하여 수요에 따라 여러 사용자가 용량을 공유합니다.

고급 안테나 기술 지원

WiMAX 솔루션에는 물리 계층 설계에 내장 된 여러 후크가있어 빔 포밍, 시공간 코딩 및 공간 멀티플렉싱과 같은 다중 안테나 기술을 사용할 수 있습니다.

서비스 품질 지원

WiMAX MAC 계층에는 음성 및 멀티미디어 서비스를 포함한 다양한 애플리케이션을 지원하도록 설계된 연결 지향 아키텍처가 있습니다.

WiMAX 시스템은 최선형 데이터 트래픽 외에도 고정 비트 전송률, 가변 비트 전송률, 실시간 및 비 실시간 트래픽 흐름을 지원합니다.

WiMAX MAC은 각각 고유 한 QoS 요구 사항이있는 터미널 당 다중 연결을 통해 많은 사용자를 지원하도록 설계되었습니다.

강력한 보안

WiMAX는 AES (Advanced Encryption Standard)를 사용하여 강력한 암호화를 지원하며 강력한 개인 정보 보호 및 키 관리 프로토콜을 가지고 있습니다.

이 시스템은 또한 다음을 기반으로하는 매우 유연한 인증 아키텍처를 제공합니다. Extensible Authentication Protocol (EAP), 사용자 이름 / 암호, 디지털 인증서 및 스마트 카드를 포함한 다양한 사용자 자격 증명을 허용합니다.

이동성 지원

시스템의 모바일 WiMAX 변형에는 VoIP와 같은 지연 허용 전체 이동성 애플리케이션을위한 안전한 원활한 핸드 오버를 지원하는 메커니즘이 있습니다.

IP 기반 아키텍처

WiMAX 포럼은 all-IP 플랫폼을 기반으로하는 참조 네트워크 아키텍처를 정의했습니다. 모든 종단 간 서비스는 종단 간 전송, QoS, 세션 관리, 보안 및 이동성을 위해 IP 기반 프로토콜에 의존하는 IP 아키텍처를 통해 제공됩니다.

WiMAX 시스템은 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

WiMAX 기지국.
WiMAX 수신기.

WiMAX 기지국

WiMAX 기지국은 실내 전자 장치와 휴대 전화 타워와 유사한 개념의 WiMAX 타워로 구성됩니다. WiMAX 기지국은 최대 반경 6 마일의 매우 넓은 영역에 적용 범위를 제공 할 수 있습니다. 서비스 지역 내의 모든 무선 장치는 인터넷에 액세스 할 수 있습니다.

WiMAX 기지국은 표준에 정의 된 MAC 계층, 네트워크를 상호 운용 할 수있게하고 본질적으로 실시간으로 필요에 따라 가입자에게 업 링크 및 다운 링크 대역폭을 할당하는 공통 인터페이스를 사용합니다.

각 기지국은 셀이라고하는 영역을 통해 무선 범위를 제공합니다. 이론적으로 셀의 최대 반경은 50km 또는 30 마일이지만 실제적인 고려 사항은 약 10km 또는 6 마일로 제한합니다.

WiMAX 수신기

WiMAX 수신기에는 별도의 안테나가 있거나 랩톱, 컴퓨터 또는 기타 장치에있는 독립형 상자 또는 PCMCIA 카드 일 수 있습니다. 이를 고객 구내 장비 (CPE)라고도합니다.

WiMAX베이스 스테이션은 WiFi 네트워크에서 무선 액세스 포인트에 액세스하는 것과 유사하지만 적용 범위가 더 큽니다.

백홀

WiMAX 타워 스테이션은 고 대역폭 유선 연결 (예 : T3 회선)을 사용하여 인터넷에 직접 연결할 수 있습니다. 또한 가시선 마이크로파 링크를 사용하여 다른 WiMAX 타워에 연결할 수도 있습니다.

백홀은 액세스 포인트에서베이스 스테이션으로의 연결과베이스 스테이션에서 코어 네트워크로의 연결을 모두 나타냅니다.

고속 백홀 마이크로파 링크를 사용하여 여러 기지국을 서로 연결할 수 있습니다. 이것은 또한 WiMAX 가입자가 하나의 기지국 커버리지 영역에서 다른 기지국으로의 로밍을 허용 할 것입니다. 이는 휴대폰에서 가능하게하는 로밍과 유사합니다.

IEEE 802.16e-2005 표준은 WiMAX 용 무선 인터페이스를 제공하지만 완전한 종단 간 WiMAX 네트워크를 정의하지는 않습니다. WiMAX Forum의 NWG (Network Working Group)는 IEEE 802.16e-2005를 무선 인터페이스로 사용하여 WiMAX에 대한 종단 간 네트워크 요구 사항, 아키텍처 및 프로토콜 개발을 담당합니다.

WiMAX NWG는 WiMAX 배포를위한 아키텍처 프레임 워크 역할을하고 다양한 WiMAX 장비 및 운영자 간의 상호 운용성을 보장하기 위해 네트워크 참조 모델을 개발했습니다.

네트워크 참조 모델은 고정, 유목 및 모바일 배포를 지원하기위한 통합 네트워크 아키텍처를 구상하며 IP 서비스 모델을 기반으로합니다. 아래는 IP 기반 WiMAX 네트워크 아키텍처의 단순화 된 그림입니다. 전체 네트워크는 논리적으로 세 부분으로 나눌 수 있습니다.

최종 사용자가 네트워크에 액세스하는 데 사용하는 이동국 (MS).
액세스 서비스 네트워크 (ASN)는 에지에서 무선 액세스 네트워크를 형성하는 하나 이상의 기지국과 하나 이상의 ASN 게이트웨이로 구성됩니다.
IP 연결 및 모든 IP 핵심 네트워크 기능을 제공하는 연결 서비스 네트워크 (CSN).

WiMAX Forum NWG에서 개발 한 네트워크 참조 모델은 여러 기능 엔티티와 해당 엔티티 간의 인터페이스를 정의합니다. 다음 그림은 더 중요한 기능 엔티티 중 일부를 보여줍니다.

Base station (BS)− BS는 MS에 무선 인터페이스를 제공 할 책임이 있습니다. BS의 일부가 될 수있는 추가 기능은 핸드 오프 트리거링 및 터널 설정, 무선 리소스 관리, QoS 정책 시행, 트래픽 분류, DHCP (Dynamic Host Control Protocol) 프록시, 키 관리, 세션 관리 및 멀티 캐스트 그룹 관리.
Access service network gateway (ASN-GW)− ASN 게이트웨이는 일반적으로 ASN 내에서 레이어 2 트래픽 집계 지점 역할을합니다. ASN 게이트웨이의 일부가 될 수있는 추가 기능에는 ASN 내부 위치 관리 및 페이징, 무선 리소스 관리, 승인 제어, 가입자 프로필 및 암호화 키 캐싱, AAA 클라이언트 기능, 기지국과의 이동성 터널 설정 및 관리가 포함됩니다. , QoS 및 정책 시행, 모바일 IP를위한 외부 에이전트 기능, 선택한 CSN으로의 라우팅.
Connectivity service network (CSN)− CSN은 인터넷, ASP, 기타 공용 네트워크 및 기업 네트워크에 대한 연결을 제공합니다. CSN은 NSP가 소유하며 장치, 사용자 및 특정 서비스에 대한 인증을 지원하는 AAA 서버를 포함합니다. CSN은 또한 사용자 별 QoS 및 보안 정책 관리를 제공합니다. CSN은 또한 IP 주소 관리, 서로 다른 NSP 간의 로밍 지원, ASN 간의 위치 관리, ASN 간의 이동 및 로밍을 담당합니다.

WiMAX 아키텍처 프레임 워크는 물리적 엔티티를 구축 할 때 유연한 분해 및 / 또는 기능 엔티티의 조합을 허용합니다. 예를 들어, ASN은 기지국 트랜시버 (BST), 기지국 컨트롤러 (BSC) 및 BTS, BSC 및 서빙 GPRS 지원 노드 (SGSN)의 GSM 모델과 유사한 ASNGW로 분해 될 수 있습니다.

WiMAX는 IEEE 802.16 사양에 기반한 기술로 케이블 및 DSL의 대안으로 라스트 마일 무선 광대역 액세스를 제공 할 수 있습니다. WiMAX 네트워크의 설계는 다음과 같은 주요 원칙을 기반으로합니다.

Spectrum − 허가 된 스펙트럼과 허가되지 않은 스펙트럼 모두에 배포 할 수 있습니다.
Topology − 다양한 RAN (Radio Access Network) 토폴로지를 지원합니다.
Interworking − 독립적 인 RAN 아키텍처를 통해 WiFi, 3GPP 및 3GPP2 네트워크 및 기존 IP 운영자 코어 네트워크와의 원활한 통합 및 연동이 가능합니다.
IP connectivity − 클라이언트 및 애플리케이션 서버에서 IPv4 및 IPv6 네트워크 상호 연결의 혼합을 지원합니다.
Mobility management − 이동성 및 광대역 멀티미디어 서비스 제공에 대한 고정 액세스를 확장 할 수있는 가능성.

WiMAX는 기본 ATM과 기본 IP라는 두 가지 MAC 시스템 프로필을 정의했습니다. 또한 2 개의 기본 PHY 시스템 프로필, 즉 (미국 배포) 10.66GHz 범위에서 사용하기위한 25MHz 와이드 채널과 10.66GHz 범위 (유럽 배포)에서 사용하기위한 28MHz 와이드 채널을 정의했습니다.

WiMAX 물리적 및 MAC 계층은이 자습서의 별도 장에서 설명합니다.

WiMAX 기술 작업 그룹은 IEEE 802.16a 및 HiperMan 표준에 대한 MAC 및 PHY 시스템 프로필을 정의하고 있습니다. MAC 프로필에는 무선 MAN (라이선스 있음) 및 무선 HUMAN (라이선스 면제) 모두에 대한 IP 기반 버전이 포함됩니다.

IEEE 표준 802.16은 공통 MAC 프로토콜을 기반으로하는 WMAN 용 무선 인터페이스 표준 세트로 발전하도록 설계되었지만 물리적 계층 사양은 사용 범위 및 관련 규정에 따라 달라집니다.

WiMAX 프레임 워크는 몇 가지 핵심 원칙을 기반으로합니다.

다양한 RAN 토폴로지 지원.
802.16 RAN 아키텍처 독립성을 가능하게하는 잘 정의 된 인터페이스는 WiFi, 3GPP3 및 3GPP2 네트워크와의 원활한 통합 및 연동을 가능하게합니다.
개방형 IETF 정의 IP 기술을 활용하여 COTS (Common Off the Shelf) 장비를 사용하여 확장 가능한 All-IP 802.16 액세스 네트워크를 구축하십시오.
IPv4 및 IPv6 클라이언트와 애플리케이션 서버 지원, 인프라에서 IPv6 사용을 권장합니다.
완전한 이동성으로의 향후 마이그레이션과 풍부한 광대역 멀티미디어 제공을 지원하는 기능 확장 성.

WiMAX 물리 계층은 직교 주파수 분할 다중화를 기반으로합니다. OFDM은 고속 데이터, 비디오 및 멀티미디어 통신을 가능하게하는 전송 체계이며 DSL, Wi-Fi, DVB-H (Digital Video Broadcast-Handheld) 및 MediaFLO를 포함한 다양한 상용 광대역 시스템에서 사용됩니다. , WiMAX 외에.

OFDM은 비가 시선 또는 다중 경로 무선 환경에서 고속 데이터 전송을위한 우아하고 효율적인 방식입니다.

WiMAX의 적응 형 변조 및 코딩

WiMAX는 다양한 변조 및 코딩 체계를 지원하며 채널 조건에 따라 링크 당 버스트별로 체계를 변경할 수 있습니다. 채널 품질 피드백 표시기를 사용하여 모바일은 다운 링크 채널 품질에 대한 피드백을 기지국에 제공 할 수 있습니다. 업 링크의 경우 기지국은 수신 된 신호 품질을 기반으로 채널 품질을 추정 할 수 있습니다.

다음 표는 WiMAX에서 지원하는 다양한 변조 및 코딩 방식의 목록을 제공합니다.

	다운 링크	업 링크
조정	BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM; OFDMA-PHY 용 BPSK 옵션	BPSK, QPSK, 16 QAM; 64 QAM 옵션
코딩	필수 : 속도 1/2, 2/3, 3/4, 5/6의 컨볼 루션 코드 옵션 : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 속도의 컨볼 루션 터보 코드; OFDM-PHY 용 1/2, 1/3, 1/6, LDPC, RS- 코드 속도의 반복 코드	필수 : 속도 1/2, 2/3, 3/4, 5/6의 컨볼 루션 코드 옵션 : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 속도의 컨볼 루션 터보 코드; 1/2, 1/3, 1/6, LDPC 비율의 반복 코드

PHY 계층 데이터 속도

WiMAX의 물리적 계층은 매우 유연하기 때문에 데이터 속도 성능은 작동 매개 변수에 따라 다릅니다. 물리 계층 데이터 속도에 중요한 영향을 미치는 매개 변수는 채널 대역폭과 사용되는 변조 및 코딩 체계입니다. 하위 채널 수, OFDM 보호 시간 및 오버 샘플링 속도와 같은 다른 매개 변수도 영향을 미칩니다.

다음은 변조 및 코딩 체계뿐만 아니라 다양한 채널 대역폭에서의 PHY 계층 데이터 속도입니다.

OFDM은 다중 반송파 변조라는 전송 체계에 속하며, 이는 주어진 높은 비트 전송률 데이터 스트림을 여러 개의 병렬 낮은 비트 전송률 스트림으로 분할하고 각 스트림을 종종 부반송파 또는 톤이라고하는 별도의 반송파에서 변조한다는 아이디어를 기반으로합니다. .

다중 반송파 변조 방식은 채널로 인한 지연이 심볼 지속 시간의 중요하지 않은 (일반적으로 <10 %) 부분이되도록 심볼 시간을 충분히 크게 만들어 심볼 간 간섭 (ISI)을 제거하거나 최소화합니다.

따라서 심볼 지속 시간이 작은 고속 데이터 전송률 시스템에서 데이터 스트림을 여러 병렬 스트림으로 분할하는 데이터 전송률에 반비례하면 각 스트림의 심볼 지속 시간이 증가하여 지연 확산이 기호 기간.

OFDM 멀티 캐리어 변조의 스펙트럼 효율적인 버전으로, 서브 캐리어가 심볼 기간 동안 모두 서로 직교하도록 선택되어 캐리어 간 간섭을 제거하기 위해 겹치지 않는 서브 캐리어 채널을 가질 필요가 없습니다.

ISI를 완전히 제거하기 위해 OFDM 심볼 사이에 보호 간격이 사용됩니다. 가드 간격을 예상되는 다중 경로 지연 확산보다 크게하면 ISI를 완전히 제거 할 수 있습니다. 그러나 가드 간격을 추가하면 전력 낭비와 대역폭 효율성 감소를 의미합니다.

IEEE 802.16 MAC은 지점 간 광대역 무선 액세스 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. WiMAX MAC 계층의 주요 작업은 상위 전송 계층과 물리 계층 간의 인터페이스를 제공하는 것입니다.

MAC 계층은 상위 계층에서 패킷을 가져 와서 이러한 패킷을 MSDU (MAC 서비스 데이터 단위)라고하며이를 무선 전송을 위해 MPDU (MAC 프로토콜 데이터 단위)로 구성합니다. 수신 된 전송의 경우 MAC 계층은 그 반대를 수행합니다.

IEEE 802.16-2004 및 IEEE 802.16e-2005 MAC 설계에는 ATM TDM 음성, 이더넷, IP 및 알려지지 않은 미래 프로토콜과 같은 다양한 상위 계층 프로토콜과 인터페이스 할 수있는 수렴 하위 계층이 포함됩니다.

802.16 MAC은 PMP (Point-to-Multipoint) 애플리케이션 용으로 설계되었으며 충돌 방지를 통한 충돌 감지 다중 액세스 (CSMA / CA)를 기반으로합니다.

MAC은 다음과 같은 다양한 이동 속도에서 광범위한 애플리케이션에 적합한 여러 기능을 통합합니다.

MAC 계층 보안을위한 개인 정보 키 관리 (PKM). PKM 버전 2는 EAP (확장 가능한 인증 프로토콜)에 대한 지원을 통합합니다.
브로드 캐스트 및 멀티 캐스트 지원.
관리 용이성 프리미티브.
고속 핸드 오버 및 이동성 관리 기본 요소.
세 가지 전원 관리 수준, 정상 작동, 절전 및 유휴.
효율적인 스펙트럼 사용을위한 헤더 억제, 패킹 및 조각화.
5 가지 서비스 클래스, UGS (Unsolicited Grant Service), RTPS (실시간 폴링 서비스), nrtPS (Non-Real-Time Polling Service), BE (Best Effort) 및 ERT-VR (Extended real-time variable rate) 서비스 .

확장 가능한 OFDMA의 고유 한 이점과 결합 된 이러한 기능은 802.16을 고속 데이터 및 버스트 또는 등시성 IP 멀티미디어 애플리케이션에 적합하게 만듭니다.

QoS 지원은 WiMAX MAC 계층 설계의 기본 부분입니다. WiMAX는 DOCSIS 케이블 모뎀 표준에서 QoS 설계의 기본 아이디어 중 일부를 차용합니다.

강력한 QoS 제어는 모든 다운 링크 및 업 링크 연결이 서빙 BS에 의해 제어되는 연결 지향 MAC 아키텍처를 사용하여 달성됩니다.

WiMAX는 서비스 흐름의 개념도 정의합니다. 서비스 흐름은 특정 QoS 매개 변수 집합이있는 패킷의 단방향 흐름이며 SFID ( 서비스 흐름 식별자 )로 식별 됩니다.

WiMAX는 네 가지 이동성 관련 사용 시나리오를 구상합니다.

Nomadic − 사용자는 고정 가입자 스테이션을 가져 와서 다른 연결 지점에서 다시 연결할 수 있습니다.
Portable − 최상의 핸드 오버를 기대하면서 PC 카드와 같은 휴대용 장치에 Nomadic 액세스가 제공됩니다.
Simple mobility − 가입자는 핸드 오프 중에 잠시 중단 (1 초 미만)하면서 최대 60kmph의 속도로 이동할 수 있습니다.
Full mobility − 최대 120kmph의 이동성과 끊김없는 핸드 오프 (대기 시간 50ms 미만 및 패킷 손실 1 % 미만)가 지원됩니다.

WiMAX 네트워크는 초기에 고정 및 유목 애플리케이션 용으로 배치 된 다음 시간이 지남에 따라 완전한 이동성을 지원하도록 진화 할 가능성이 있습니다.

IEEE 802.16e-2005 표준은 이동성 관리를 지원하기위한 프레임 워크를 정의합니다. 특히, 표준은 가입자 스테이션이 활성 상태 일 때 한 기지국의 커버리지 범위에서 다른 기지국으로 이동하거나 유휴 상태 일 때 한 페이징 그룹에서 다른 그룹으로 이동할 때 가입자 스테이션을 추적하기위한 신호 메커니즘을 정의합니다.

이 표준에는 또한 한 기지국에서 다른 기지국으로 지속적인 연결을 원활하게 전달할 수있는 프로토콜이 있습니다.

이 표준에는 또한 한 기지국에서 다른 기지국으로 지속적인 연결을 원활하게 전달할 수있는 프로토콜이 있습니다. WiMAX 포럼은 IEEE 802.16e-2005에 정의 된 프레임 워크를 사용하여 종단 간 네트워크 아키텍처 프레임 워크 내에서 이동성 관리를 더욱 발전 시켰습니다. 이 아키텍처는 모바일 IP를 사용하는 IP 계층 이동도 지원합니다.

WiMAX 시스템은 처음부터 강력한 보안을 염두에두고 설계되었습니다. 이 표준에는 사용자 데이터 프라이버시를 보장하고 이동성을위한 추가 프로토콜 최적화를 통해 무단 액세스를 방지하기위한 최첨단 방법이 포함되어 있습니다.

보안은 WiMAX MAC 내의 프라이버시 하위 계층에서 처리됩니다. WiMAX 보안의 주요 측면은 다음과 같습니다.

개인 정보 보호 지원

사용자 데이터는 개인 정보를 제공하기 위해 입증 된 견고 함의 암호화 체계를 사용하여 암호화됩니다. AES (Advanced Encryption Standard) 및 3DES (Triple Data Encryption Standard)가 모두 지원됩니다.

암호를 유도하는 데 사용되는 128 비트 또는 256 비트 키는 인증 단계 중에 생성되며 추가 보호를 위해 주기적으로 새로 고쳐집니다.

장치 / 사용자 인증

WiMAX는 무단 사용을 방지하기 위해 가입자 스테이션과 사용자를 인증하는 유연한 수단을 제공합니다. 인증 프레임 워크는 사용자 이름 / 암호, 디지털 인증서 및 스마트 카드와 같은 다양한 자격 증명을 지원하는 IETF (Internet Engineering Task Force) EAP를 기반으로합니다.

WiMAX 터미널 장치에는 공개 키와 MAC 주소가 포함 된 X.509 디지털 인증서가 내장되어 있습니다. WiMAX 운영자는 장치 인증에 인증서를 사용하고 사용자 인증을 위해 그 위에 사용자 이름 / 암호 또는 스마트 카드 인증을 사용할 수 있습니다.

유연한 키 관리 프로토콜

PKMv2 (Privacy and Key Management Protocol Version 2)는 키 자료를 기지국에서 모바일 스테이션으로 안전하게 전송하고 주기적으로 키를 재 인증하고 새로 고치는 데 사용됩니다.

제어 메시지 보호

무선 제어 메시지의 무결성은 AES 기반 CMAC 또는 MD5 기반 HMAC와 같은 메시지 요약 체계를 사용하여 보호됩니다.

빠른 핸드 오버 지원

빠른 핸드 오버를 지원하기 위해 WiMAX는 MS가 특정 타겟 BS에 사전 인증을 사용하여 가속화 된 재진입을 용이하게합니다.

빠른 핸드 오버를 지원하는 동시에 중간자 공격을 방지하기위한 재 인증 메커니즘을 최적화하기 위해 3 방향 핸드 셰이크 체계가 지원됩니다.

IEEE WirelessMAN 무선 인터페이스라고도 하는 고정 광대역 무선 액세스 시스템 용 무선 인터페이스 인 IEEE 802.16 은 MAN의 고정, 휴대용 및 모바일 BWA에 대한 새로운 표준 제품군입니다.

이러한 표준은 원래 10.66GHz 무선 스펙트럼의 WLL (무선 로컬 루프) 기술을 다루었던 IEEE 802.16 작업 그룹에서 발행 한 것으로 나중에 수정 프로젝트를 통해 2 ~ 11GHz의 허가 된 스펙트럼과 허가되지 않은 스펙트럼을 모두 포함하도록 확장되었습니다.

WiMAX 우산에는 현재 802.16-2004 및 802.16e가 포함됩니다. 802.16-2004는 OFDM을 사용하여 일종의 라운드 로빈 기술로 시분할 방식으로 여러 사용자에게 서비스를 제공하지만 사용자가 항상 송수신하고 있다는 인식을 갖도록 매우 빠르게 수행됩니다. 802.16e는 OFDMA를 활용 하며 각 사용자에게 톤 세트를 할당하여 여러 사용자에게 동시에 서비스를 제공 할 수 있습니다 .

다음은 WiMAX와 관련된 다양한 IEEE 802.16 표준 차트입니다.

NOTE − BWA에 대한 IEEE 802.16 표준은 높은 가격의 독점 제품이 시장에서 지배적 인 이전 BWA 산업과는 대조적으로 서로 다른 공급 업체의 장비 간의 상호 운용 가능성을 제공합니다.

2001 년에 WiMAX Forum ™이라는 비영리 조직이 설립되어 서로 다른 제조업체의 장비 간의 상호 운용성 테스트 및 인증을위한 표준을 조화 시켰습니다.

WiMAX Forum ™은 BWA 장비의 호환성 및 상호 운용성을 보장함으로써 IEEE 802.16 BWA 시스템을 지원하기 위해 장비 및 부품 공급 업체에 의해 구성되었으며, 이는 칩 수준 구현을 통해 비용을 낮출 것입니다.

WiMAX Forum ™은 무선 LAN 및 IEEE 802.11에 대해 WiFi Alliance가 수행 한 작업을 수행합니다. WiMAX Forum Certified ™ 제품은 IEEE 802.16 표준을 준수하며 사용 가능한 대부분의 독점 솔루션보다 더 높은 대역폭, 더 낮은 비용 및 더 광범위한 서비스 기능을 제공합니다.

WiMAX Forum ™은 여러 공급 업체의 장비와 장치가 상호 운용 될 수 있도록하고 다른 공급 업체의 장비와 장치를 선택할 수있는 기준 프로토콜을 설정하는 작업을하고 있습니다.

WiMAXForum 회원

WiMAX Forum ™에는 장비 제조업체, 반도체 공급 업체 및 서비스 제공 업체의 400 명 이상의 회원이 있으며 최근에 콘텐츠 제공 업체를위한 회원이되었습니다. 주목받는 회원 중 일부는 Alcatel, AT & T, Fujitsu, Intel, Nortel, Motorola, SBC 및 Siemens입니다.

이 자습서에서는 WiMAX의 기본 사항 만 다루었습니다. WiMAX의 마스터가되기 위해 참조해야 할 좋은 참조 자료가 많이 있습니다. WiMAX에 대한 자세한 내용은이 자습서의 WiMAX 유용한 리소스 장을 확인하십시오.

다음은이 튜토리얼에서 논의한 요점을 요약 한 것입니다.

WiMAX는 IEEE 802.16 그룹에서 정의한 매우 유연하고 강력한 무선 인터페이스를 기반으로합니다.
WiMAX는 Wi-Fi로 알려진 무선 표준과 유사하지만 훨씬 더 큰 규모와 더 빠른 속도입니다.
WiMAX 물리 계층은 다중 경로 왜곡을 극복하기위한 우아하고 효과적인 기술인 OFDM을 기반으로합니다.
물리 계층은 링크 계층의 안정성을 높이기위한 여러 고급 기술을 지원합니다. 이러한 기술에는 터보 코딩 및 LDPC, 하이브리드 ARQ 및 안테나 어레이를 포함한 강력한 오류 수정 코딩이 포함됩니다.
WiMAX는 전체 시스템 용량을 향상시키기 위해 여러 가지 고급 신호 처리 기술을 지원합니다. 이러한 기술에는 적응 형 변조 및 코딩, 공간 다중화 및 다중 사용자 다양성이 포함됩니다.
WiMAX에는 음성, 비디오 및 멀티미디어를 포함한 다양한 트래픽 유형을 수용하고 강력한 QoS를 제공 할 수있는 매우 유연한 MAC 계층이 있습니다.
강력한 암호화 및 상호 인증과 같은 강력한 보안 기능이 WiMAX 표준에 내장되어 있습니다.
WiMAX는 IP의 모든 이점을 활용할 수있는 유연한 all-IP 기반 네트워크 아키텍처를 정의합니다.
WiMAX는 특히 고차 MIMO 솔루션을 사용할 때 매우 높은 스펙트럼 효율성을 제공합니다.