Современные информационные технологии.

Информационная безопасность.

 

Дубчак О.В., Рудюк Р.Г., Михайленко В.В.

Національний авіаційний університет(НАУ), Україна

ПОРІВНЯННЯ ТЕХНОЛОГІЙ БЕЗДРОТОВОГО ЗВ’ЯЗКУ WiMAX  ТА  Wi - Fi

Вступ Для вирішення завдання інформаційного обміну в усьому світі нині широко використовується технологія 2G (GSM), проблематичним  місцем якої є обмеження швидкості передачі даних між користувачами мережі. Рішення проблеми  - розробка новітніх телекомунікаційних  технологій надання універсального бездротового зв’язку на великих відстанях для широкого спектра пристроїв, що дозволять суттєво підвищити швидкість передачі інформації до 100 Мбіт/с  - у відкритому просторі та до 1 Гбіт/с – у приміщеннях [3].

До родини 4G відносять технології Wi-Fi (Wireless Fidelity)  та WiMAX (World wide Interoperability for Microwave Access) [1].

Постановка задачі Порівнюючи можливості Wi-Fi та WiMAX, здійснено спробу визначити і проаналізувати їх недоліки та переваги.

Зважаючи на співзвучність  назв технологій і більш пізніший час появи технології WiMAX, можна помилково припустити, що остання  - удосконалена модель Wi-Fi. Ці технології різні, і, перш за все, вони мають різні області застосування:

-     WiFi призначена, в основному, для організації невеликих бездротових мереж усередині приміщень і створення  бездротових мостів;  

-     WiMAX - для організації зв'язку поза приміщеннями й для створення великомасштабних мереж[2].

Технологічною основою WiMАХ, яка  розроблялася як міська обчислювальна мережа (MAN), є протокол IEEE 802.16, що дозволяє забезпечити одночасно високошвидкісний доступ в Інтернет і передачу даних, а також послуги телефонії без використання кабельних ліній. На відміну від інших технологій радіодоступу, WiMАХ сприяє функціонуванню в умовах щільної міської забудови поза прямої видимості базової станції. Відсутність необхідності встановлювати спеціальні вишки актуальна для великих мегаполісів: достатньо установити базову станцію на дахах будинків або висотних споруд, що дозволить швидко розгорнути таку мережу на великі відстані.

На відміну від Wi-Fi, радіус покриття якої не перевищує 100 метрів, зона покриття WiMАХ, за певних умов, досягає 50 км. Тому вона може бути корисна мешканцям віддалених районів, для яких недоступні Інтернет або навіть звичайна телефонія через неможливість проведення кабельної мережі або DSL.

Питання безпеки в мережах WiMAX (стандарт IEEE 802.16), як і в мережах WiFi (стандарт IEEE 802.11), загострено легкістю підключення до мережі. Безпека WiMax - мережі забезпечується на фізичному рівні спеціально розробленими чипами ASIC, які убудовані в пристрої бездротового зв'язку й управляють процесом передачі даних радіоканалом, запобігаючи:

1. спробам порушення конфіденційності;

2. порушенню цілісності даних;

3.порушенню автентичності джерела – споживача;

4. відмови в обслуговуванні.

Якість зв'язку у WiMAX вища, чим в WiFi. При підключенні декількох користувачів до точки доступу Wi-Fi виникає проблема черговості доступу до каналу зв'язку. Технологія WiMAX забезпечує кожному користувачеві постійний доступ, використовуючи алгоритм установлення обмеження на число користувачів для однієї точки доступу. При наближенні базової станції WiMAX до максимуму свого потенціалу, вона автоматично розподіляє «надлишкових» користувачів на іншу базову станцію.

Набір переваг властивий всьому сімейству WiMAX, однак його версії, фіксована і мобільна, істотно відрізняються. Розроблювачі стандарту шукали оптимальні рішення як для фіксованого, так і для мобільного застосування, але сполучити всі вимоги в рамках одного стандарту не вдалося. При збігу ряду базових вимог, націленість технологій на рішення різних завдань привела до створення двох окремих версій стандарту. Кожна зі специфікацій WiMAX визначає свої робочі діапазони частот, ширину смуги пропускання, потужність випромінювання, методи передачі й доступу, способи кодування й модуляції сигналу, принципи повторного використання радіочастот та інші показники. Основне розходження двох технологій полягає в тому, що фіксований WiMAX дозволяє обслуговувати тільки «статичних» абонентів, а мобільний орієнтований на роботу з користувачами, що пересуваються зі швидкістю до 120 км/ч. Мобільність означає наявність функцій роумінгу й  перемикання між базовими станціями при пересуванні абонента, як відбувається в мережах стільникового зв'язку. В окремому випадку мобільний WiMAX може застосовуватися й для обслуговування фіксованих користувачів[4].

Технологія Wi-Fi — це набір глобальних стандартів. На відміну від стільникових телефонів, устаткування Wi-Fi може працювати в різних країнах по усьому світу, дозволяючи розгорнути мережу там, де не можна прокласти кабель, наприклад, поза приміщеннями й у будинках, що мають історичну цінність.  Wi-Fi-пристрої поширені на ринку, і пристрої різних виробників можуть взаємодіяти на базовому рівні сервісів.

Як і в багатьох інших областях, у бездротовій передачі даних немає універсальної технології. Під кожні конкретні завдання більше підходить WiMAX або Wі-Fі. Якщо поставлено завдання надати широкосмуговий доступ до мережі для користувачів, доцільніше використовувати WiMAX, тому що ця технологія була розроблена саме із цією метою. Однак, якщо завдання  - надати широкосмуговий доступ в обмеженому приміщенні, то технології Wі -Fі і WiMAX однаково добре підходять для вирішення, за умови низького рівня перешкод або їх відсутності. А для впровадження бездротових систем безпеки або відеоспостереження доцільніше скористатися технологією Wi – Fi .

Результати порівняння технологій наведено у таблиці 1.

 

 

Таблиця1

Wi-Fi (IEEE 802.11)

WiMAX (IEEE 802.16)

Порівняння за масштабом та охопленням

бездротові рішення усередині будинків

бездротові рішення поза будинками

точка – до точки (Pt -Point to point)

точка – до багатьох точок (PtMp – Point to multipoint)

мережі невеликого масштабу (приблизно 100м)

великі бездротові мережі ( 7-10 км)

проблема «схованого» вузла (CSMA/CA)

Відсутність проблеми «схованого» вузла ( DAMA-TDMA)

Прості модуляції (64 біт)

Комплексна техніка модуляції (256 біт)

Побудова бездротових мостів на далекі відстані із застосуванням ретрансляторів

Далекі бездротові мости без застосування ретрансляторів

Порівняння за масштабованістю і пропускною здатністю

Фіксована ширина смуги пропускання каналу (20МГц)

Гнучка ширина смуги пропускання (1.5 - 20 МГц)

Кілька непересічних каналів ( 3-5)

Множина непересічних каналів

Максимальна швидкість передачі даних – 54Мбіт/с (залежить від ширини смуги)

Максимальна швидкість передачі даних – 70Мбіт/с при ширині смуги 20 МГц

  Висновки WiMAX (IEEE 802.16) - технологія широкосмугового доступу поза приміщеннями, у той час як стандарт WiFi (IEEE 802.11) призначений для бездротових рішень, в основному, усередині приміщень. WiMAX дозволяє здійснювати доступ в Internet на високих швидкостях, зі значно більшим покриттям, ніж у Wi-Fi мережі. Це дозволяє використовувати технологію в якості «магістральних каналів», створюючи масштабовані високошвидкісні мережі в рамках цілих міст.

Література:

1.                 http://www.unstrung.com/document.asp?doc_id=171082

2.                 http://www.yota.ru/ru/info/main/

3.                 http://www.3g4g.co.uk/4G/faq.html

4.                 http://www.cnews.ru/reviews/index.shtml?2009/03/20/341401_3