WiMAX, aneb bezdrátový broadband pro masy

Technologie WiMAX slibuje překlenout bezdrátovým způsobem tzv. poslední míli a vyjít vstříc současné poptávce po skutečném broadbandu. Mohla by se stát bezdrátovou náhradou současného DSL či kabelu, ale po očklu pošilhává i po mobilních uživatelích. Tím se ale dstává do kolizního kuzu s dalšími technologiemi, které usilují o totéž - nabídnout co nejvíce konektivity jak stacionárním, tak i mobilním uživatelům.

I když by se to tak mohlo na první pohled zdát, WiMAX není žádné "Wifi na maximum", či "maximální Wi.Fi". Má sice s Wi-Fi některé společné rysy, například již samotný bezdrátový charakter, ale jsou mezi nimi také některé zásadní odlišnosti. Jednou z nich je to, jaký problém vlastně řeší, resp. jakou potřebu a poptávku na trhu vlastně uspokojují. V prvním přiblížení je to o tom, že Wi-Fi vznikla jako řešení pro bezdrátové sítě LAN (neboli: sítě WLAN, Wireless LAN), zatímco WiMAX byl vyvinut jako řešení pro bezdrátové metropolitní sítě, alias MAN (tj. pro sítě WMAN, od Wireless MAN).

Co je Wi-Fi a co je WIMAX?

Přímé srovnávání Wi-Fi a WiMAX naráží na jeden problém, který by šel přirovnat ke klasickému "máchání hrušek s jablky". Termíny "Wi-Fi" i "WiMAX" jsou totiž registrované ochranné známky, a nikoli technologie. Můžeme si je přirovnat k nálepkám, které majitelé příslušných ochranných známek udělují takovým produktům, které vychází z určitých technologických standardů, dodržují je a projdou testy vzájemné interoperability.

V případě Wi-Fi jde o nálepku, která je zkratkou od "Wireless-Fidelity" a kterou uděluje organizace Wi-Fi Aliance. Právo nosit ji uděluje těm konkrétním produktům, které vychází ze standardů řady IEEE 802.11, a úspěšně projdou příslušnými testy interoperability. Nálepku WIMAX, která je zkratkou od "Worldwide Interoperability for Microwave Access" uděluje jiná společnost (WiMAX Forum), a to produktům, které vychází ze standardů řady IEEE 802.16. Přesněji řečeno: teprve je bude udělovat, protože příslušný proces certifikace stále ještě nebyl spuštěn.

Oba termíny se však již na veřejnosti vžily natolik, že se používají nikoli ve smyslu nálepky na některých produktech (těch, které úspěšně prošly certifikací), ale používají se obecně, jako označení pro samotné technologie, z kterých tyto produkty vychází. Na tom nic nemění ani to, že v obou případech jde o celé skupiny technologií, které ani nemusí být vzájemně kompatibilní. Například nálepku Wi-Fi mohou získat zařízení dle standardu IEEE 802.11a i 802.11b, které si ale v praxi nemohou z principu rozumět (již jen proto, že každé z nich pracuje v jiném frekvenčním pásmu).

Správně bychom tedy měli hovořit o "technologiích na bázi standardů řady IEEE 802.11" (místo Wi-Fi), a o "technologiích na bázi standardů řady IEEE 802.16" (místo WIMAX). Přesto si ale dopřejeme luxus toho, že v souladu s běžnou praxí budeme o Wi-Fi, a hlavně o WIMAXu, hovořit už ve smyslu příslušných technologií.

Kam patří Wi-Fi?

To, co dalo vzniknout dnešnímu Wi-Fi, původně bylo bezdrátovou verzí klasického Ethernetu. Ten ale byl vázán malým dosahem, v řádu maximálně stovek metrů, a tak se mohl ujmout jen jako řešení pro tzv. lokální sítě (sítě LAN, Local Area Network). Tedy například pro propojování počítačů v rámci místnosti, celého bytu či kanceláří, učeben apod., ale ne dále.

Další vývoj Ethernetu se ubíral více různými cestami, a jednou z nich bylo i "odpoutání se od drátů" a přechod na bezdrátové fungování. Podařilo se vyvinout příslušné technologie a standardizovat je (jde o již zmiňované standardy IEEE řady 802.11). Stále se však jednalo o technologie, mající omezený dosah (řekněme do 100 metrů, při "vnitřním" použití a ještě v závislosti na místních podmínkách), a tedy stále jen pro bezdrátové lokální sítě, alias WLAN (Wireless LAN). Zpočátku se o těchto technologiích mluvilo jako o "bezdrátovém Ethernet", ale s postupem času se vazba na Ethernet vytratila. Sdružení WECA (Wireless Ethernet Compatibility Aliance), které se podujalo ověřovat dodrřování standardů a testovat vzájemnou interoprabilitu produktů, mezitím vymyslelo známku "Wi-Fi" (od: Wireless Fidelity"), a začalo ji udělovat těm produktům, které testy úspěšně prošly. Později se i toto sdružení samo přejmenovalo na Wi-Fi Alianci (Wi-Fi Alliance).

Wi-Fi (přesněji: technologie na bázi standardů 802.11) ale není jedinou technologií, která se snaží naplnit "škatulku" bezdrátových lokálních sítí (sítí WLAN). Soupeřit na stejném písečku musí například s technologiemi Bluetooth, HiperLAN či HomeRF - a dlužno říci, že zatím vítězí drtivě a na celé čáře. Technologie Bluetooth se ale svým dosahem sama vytěsňuje do kategorie WPAN (bezdrátových osobních sítí, Wireless Personal Area Network, s ještě menším dosahem), zatímco technologie HiperLAN se prakticky vůbec nerozeběhla, a o HomeRF zatím také není moc slyšet.

Úspěchy, kterých Wi-Fi dosáhlo - v podobě, dobré standardizace, dostatečné kompatibility, masového rozšíření, nízkých cen konkrétních produktů atd. - nakonec vedly k tomu, že tato technologie poněkud "přelezla" z kategorie bezdrátových sítí LAN (WLAN) do jiné škatulky. Například právě v našich zeměpisných šířkách, kde si Český Telecom sedí na svých místních smyčkách, ostatní operátoři a poskytovatelé služeb intenzivně hledají alternativní způsoby, jak "dosáhnout" k zákazníkovi. Tedy jak propojit své vlastní sítě se sítěmi LAN, které si provozují jejich zákazníci. To vyžaduje překlenout až několikakilometrový úsek, označovaný jako tzv. poslední míle - a to co možná nejlevněji, a s co největší propustností, a také co nejrychleji, jakmile si zákazník vzpomene.

Technologie Wi-Fi se na takovéto překlenutí poslední míle dá občas použít, a také se to v praxi dělá. Ale Wi-Fi na to rozhodně není stavěna. Stavěna na to je naopak technologie WiMAX. Ta již od začátku míří do kategorie bezdrátových metropolitních sítí (sítí WMAN, Wireless MAN), v rámci kterým přímo počítá s povinností překonávat tzv. poslední míli a dostávat se až ke koncovým uživatelům a jejich sítím LAN.

Kam patří WIMAX?

Rozdíl mezi technologiemi Wi-Fi a WiMAX si můžeme zdůraznit také na tom, kdo a jak by je vlastně měl nasazovat. Technologie Wi-Fi vznikla jako řešení určené do rukou samotných uživatelů. Ti si Wi-Fi nasazují ve svých domácnostech, kancelářích, učebnách atd., pro vzájemné propojení počítačů a dalších zařízení a jako náhrada jejich "drátového" propojení. Brzy se ale přišlo i na to, že Wi-Fi mohou využít i operátoři a poskytovatelé k tomu, aby pokryli určité malé lokality - třeba hotely, restaurace, kavárny, a zde nabídli bezdrátové připojení. Zrodil se fenomén veřejných hotspotů ….

Technologie WiMAX už ale není určena do rukou koncových uživatelů, v tom smyslu že by ji měli nasazovat oni sami. Je určena pouze pro operátory a providery, právě k tomu aby skrze ni dokázali překlenout tzv. poslední míli a tím rozšířili dosah své sítě až ke svým potenciálním (i aktuálním) zákazníkům. Abychom nechodili zbytečně dlouho kolem horké kaše, ukažme si to na několika příkladech:

• WiMAX může propojit Wi-Fi hotspot, nacházející se v určité lokalitě, se sítí internetového providera, a zajistit mu patřičně dimenzovanou konektivitu do Internetu. Obecně může takto propojit celou síť Wi-Fi hotspotů, a všechny je napojit na jeden zdroj internetové konektivity. V anglické odborné terminologii se takovéto "páteřní propojení" označuje jako "backhaul"

• Obdobně může WiMAX propojit síť internetového providera s domácí sítí LAN, bez ohledu na to, zda tato je realizována jako "drátová" (LAN) či bezdrátová (WLAN), na bázi Wi-Fi či jinak

• WiMAX však může zajistit potřebné propojení i mezi sítí providera a jediným koncovým uzlem, a nikoli celou sítí. Může to být například samostatný domácí počítač, nebo i nějaké specializované zařízení, cokoli.

WiMAX jako náhrada DSL a kabelu

Po přečtení předchozích řádků vás nejspíše napadlo, že WiMAX bude konkurovat takovým technologiím a řešením, které se snaží využít již existující "drátové" rozvody, a vytvořit nad nimi dostatečně dimenzované přenosové kanály. V případě místních smyček (tzv. účastnických vedení) by šlo hlavně o konkurenci k technologiím z rodiny DSL (Digital Subscriber Line), a hlavně asi ADSL. V případě kabelových rozvodů‚ budovaných pro potřeby kabelové televize), by šlo o technologii DOCSIS (Data over Cable Service Interface Specification), a v případě nových čistě optických či hybridních rozvodů (optika + metalika) by šlo o konkurenci k tzv. metropolitnímu Ethernetu.

Je to pravda, a WiMAX je skutečně koncipován jako bezdrátová alternativa k "drátovým" řešením poslední míle. Tato "drátová" řešení totiž mají i své významné nevýhody - od velké ekonomické a organizační náročnosti pokládky nových rozvodů a sítí, až po zbytečnost takovéhoto počínání, když už nějaké "drátové" sítě existují, skýtají dostatek kapacity, ale jsou v držení jen jednoho operátora a jsou obtížně využitelné či zcela nedostupné pro poskytování služeb jiných poskytovatelů. Bezdrátová řešení pokládku drátových rozvodů nevyžadují, a dávají tak šanci i dalším operátorům.

Pravda, operátoři a provideři, kteří chtějí poskytovat své služby bezdrátovým způsobem, také musí "něco budovat". Už to ale nejsou rozvody, vedoucí až ke každému jednotlivému potenciálnímu zákazníkovi, bez ohledu na to, zda se stane zákazníkem aktuálním. Bezdrátovým operátorům stačí vybudovat určitou soustavu základnových stanic (vysílačů), a to tak šikovně, aby pokryli právě to území, které pokrýt chtějí, a měli k dispozici dostatek kapacity pro uspokojení potřeb všech aktuálních zákazníků v této oblasti.

WiMAX jako druhá vlna BWA

Je-li WiMAX technologie, určená do rukou operátorů, pak nutně musí klást zvýšené nároky na celkovou robustnost a spolehlivost. Stejně tak musí reflektovat to, že operátoři a provideři mohou mít zájem poskytovat skrze WiMAX různé služby, s různými nároky na přenosovou infrastrukturu. To WiMAX skutečně dělá, tím že nabízí různé režimy fungování, podporující jak přenos "čistých dat", tak i multimediální přenosy charakteru živého obrazu a zvuku, s explicitními nároky na podporu tzv. kvality služeb.

Kromě robustnosti, spolehlivost a podpory kvality služeb budu operátoři pochopitelně klást velký důraz na přenosovou kapacitu, kterou jim technologie mají nabízet. Z tohoto pohledu WiMAX jednoznačně patří do kategorie technologií, usilujících poskytovat vysokorychlostní, alias širokopásmové služby (anglicky broadband). Jelikož tyto službu mají charakter přístupu (k síti providera, resp. k Internetu), hovoří se v této souvislosti o vysokorychlostním přístupu, anglicky BA (Broadband Access).

WiMAX je ovšem technologií, spadající do podmnožiny služeb "bezdrátového širokopásmového přístupu" (BWA, Broadband Wireless Access). Ani zde však není jedinou, a dokonce ani první službou svého druhu. Pokud bychom se na vývoj této oblasti podívali v perspektivě času, pak nám vyjde že WiMAX patří již ke druhé vlně bezdrátového broadbandu.

První vlnu BWA tvořily zejména technologie, spadající do kategorie tzv. bezdrátové místní smyčky (WLL, Wireless Local Loop). Byly to například technologie LMDS (Local Multi-point Distribution Service) a MMDS (Multi-channel Multi-point Distribution Service). Ty se ale zaměřovaly nejvíce na to, jak napojit koncového uživatele bezdrátovým způsobem na telefonní ústřednu, pro potřeby poskytování hlasových služeb.

WiMAX jako technologie pro připojení mobilních uživatelů

Až dosud jsme si WiMAX popisovali jako jakousi "páteřní" technologii, vzniklou jako bezdrátové řešení pro metropolitní sítě (WMAN), a usilující překlenout poslední míli a zde připojit spíše celé další sítě (lokální sítě), nebo různé přístupové body, na které se teprve připojují další uživatelé. Jak jsme si ale také řekli, WiMAX podporuje i přímé připojování koncových uzlů, ať již jde o jednotlivé počítače (stolní, notebooky apod.) či jiná zařízení (např. PDA). Zpočátku se přitom předpokládalo, že i takováto zařízení budou stacionární, a nebudou se nijak pohybovat. WiMAX takovýmto zařízením slibuje až 70 Mbit/s.

Později (viz další část textu, o standardizaci) se ale WiMAX rozšířil i o podporu mobility, umožňující koncovým zařízením pohybovat se relativně velkou rychlostí (až 250 km/h). Tím se mu ale rázem objevili konkurenti, v podobě dvou dalších technologií, které také chtějí nabídnout co největší konektivitu (přenosové rychlosti) mobilním uživatelům .

Jedním velkým konkurentem WiMAXu s mobilními ambicemi jsou (či: chystají se být) mobilní technologie z rodiny 3G. Ty jsou zaměřeny na plnou a maximální možnou mobilitu, podporovanou samotnou sítí. Rychlosti, které tyto technologie zatím nabízí, jsou však nižší než to, co slibuje WiMAX: stacionární stanice, bez jakéhokoli pohybu, se v sítích třetí generace mají dostat až na 2 Mbit/s. Ovšem při pomalém pohybu (chůzi) mají mít k dispozici nejvýše 384 kbit/s, a při rychlejší mobilitě (např. jízdě autem či vlakem) jen asi 128 kbit/s. Jejich vylepšení, v podobě technologií HSPDA, by pak mohlo nabídnout mobilním uživatelům až 14 Mbit/s. To už se začíná blížit tomu, co slibuje také WiMAX - až 75 Mbit/s, ovšem pro takového uživatele, který je stacionární a vůbec se nepohybuje.

WiMAX ovšem bude konkurovat i konkurovat další technologie, která se teprve rodí v rámci stejné standardizační instituce, která dala světu standard WiMAX-u (americké společnosti IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). Je zatím pracovně označované jako MBWA (Mobile Broadband Wireless Access), a její standardy by měly patřít do řady 802.20 (zatímco standardy WiMAX patří do řady 802.16). Obě řešení jsou si přitom tak blízká, že se objevují názory, zda je vůbec rozumné řešit je pod jednou střechou (v rámci společnosti IEEE). Pokud si k tomu ještě připočítáme již zmíněné mobilní technologie 3. generace technologie, pak dostáváme jako výsledek hned tři technologie, které jsou "na kolizním kurzu", neboť usilují o to samé - nabídnout co nejvíce přenosové kapacity (broadbandu) mobilním (i stacionárním) uživatelům, na velkou vzdálenost. A to poněkud zamlžuje jinak velmi zářnou perspektivu WiMAX, který si musí nejprve vybojovat své místo na slunci.

---