1. Czym jest WiMAX? Ogólna Wizja Bezprzewodowego Internetu dla Wszystkich

WiMAX, co jest skrótem od Worldwide Interoperability for Microwave Access (Światowa Interoperacyjność dla Dostępu Mikrofalowego), to standard komunikacji bezprzewodowej zaprojektowany w celu zapewnienia szybkiego dostępu szerokopasmowego na dużych odległościach. U podstaw, WiMAX został pomyślany jako technologia rozwiązująca problem "ostatniej mili".

"Ostatnia mila" odnosi się do ostatniego segmentu sieci, który łączy główny szkielet internetowy, biegnący między miastami i krajami, z indywidualnymi domami i firmami. Historycznie, ta ostatnia mila była zdominowana przez kable fizyczne: miedziane linie telefoniczne używane dla DSL oraz kable koncentryczne używane dla internetu kablowego. Kładzenie tych kabli jest kosztownym i czasochłonnym procesem, szczególnie na obszarach wiejskich, oddalonych lub o trudnym ukształtowaniu terenu.

WiMAX został opracowany, aby zaoferować bezprzewodową alternatywę. Wizją było stworzenie technologii, która mogłaby dostarczać prędkości internetu porównywalne z DSL i kablówką, ale bez potrzeby kopania rowów i kładzenia fizycznych przewodów do każdego budynku. Został zaprojektowany w celu zapewnienia dostępu szerokopasmowego na obszarze całej aglomeracji miejskiej, pokrywając miasto szybkim internetem dostępnym w domach, firmach, a docelowo także na urządzeniach mobilnych.

2. WiMAX a Wi-Fi i Sieci Komórkowe (LTE): Zrozumienie Różnic

Aby w pełni zrozumieć rolę, jaką WiMAX miał odgrywać, pomocne jest porównanie go z dwiema innymi głównymi technologiami bezprzewodowymi: Wi-Fi i sieciami komórkowymi (takimi jak LTE).

3. Standaryzacja WiMAX: IEEE 802.16

Technologia stojąca za WiMAX jest formalnie zdefiniowana przez Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE) w rodzinie standardów 802.16. Droga ewolucji tego standardu pokazuje wyraźne przejście od technologii stałego dostępu bezprzewodowego do w pełni mobilnego rozwiązania szerokopasmowego.

4. Technologia Rdzeniowa: Jak Działa WiMAX

Wysoka wydajność i odporność WiMAX są zasługą zestawu zaawansowanych technologii radiowych, które dzieli ze swoim rówieśnikiem, LTE. Sercem interfejsu radiowego WiMAX jest OFDMA.

OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)

WiMAX był jednym z pierwszych głównych standardów bezprzewodowych zbudowanych od podstaw na technologii OFDMA. Jak wyjaśniono w kontekście LTE, OFDMA jest wysoce wydajnym sposobem zarządzania szerokim kanałem częstotliwości. Zamiast przesyłać pojedynczy, szybki strumień danych, dane są dzielone na tysiące wolniejszych strumieni, z których każdy jest przesyłany na własnej, gęsto rozmieszczonej podnośnej.

• Odporność na Wielodrogowość: Ta równoległa struktura transmisji sprawia, że OFDMA jest z natury odporne na zaniki wielodrogowe i Interferencję Międzysymbolową (ISI), co jest poważnym problemem w środowiskach miejskich.
• Elastyczna Alokacja: OFDMA pozwala stacji bazowej na dynamiczne przydzielanie różnych grup podnośnych różnym użytkownikom w zależności od ich potrzeb, zapewniając dużą elastyczność w zarządzaniu pasmem.

Skalowalne OFDMA (SOFDMA)

Mobilny WiMAX (IEEE 802.16e) używa specyficznego wariantu o nazwie SOFDMA. Część "Skalowalne" odnosi się do jego zdolności do adaptacji parametrów w zależności od dostępnej szerokości pasma kanału. Operatorzy mogli wdrażać WiMAX w różnych szerokościach kanału, na przykład 5 MHz, 7 MHz lub 10 MHz. SOFDMA pozwala systemowi na skalowanie rozmiaru FFT (Szybkiej Transformaty Fouriera), co z kolei zmienia liczbę używanych podnośnych. Na przykład system mógł używać 512-punktowej FFT dla kanału 5 MHz lub 1024-punktowej FFT dla kanału 10 MHz. Ta skalowalność pozwala na efektywną adaptację standardu do różnych domen regulacyjnych i alokacji widma na całym świecie.

MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)

WiMAX był również wczesnym adaptatorem technologii MIMO. Używając wielu anten na stacji bazowej i stacji abonenckiej, WiMAX mógł znacznie poprawić swoją wydajność poprzez multipleksowanie przestrzenne (wysyłanie wielu strumieni danych dla większej prędkości) lub zróżnicowanie nadawcze (wysyłanie tych samych danych różnymi ścieżkami dla większej niezawodności).

5. Architektura Sieci WiMAX

Ogólna sieć WiMAX jest również zaprojektowana z wyraźną, warstwową strukturą, obejmującą urządzenia użytkownika, sieć dostępową i sieć rdzeniową.

6. Wzlot i Upadek: Dlaczego WiMAX Przegrał z LTE

W połowie lat 2000. toczyła się zacięta walka o to, która technologia stanie się globalnym standardem 4G. Przez pewien czas WiMAX był głównym pretendentem, a nawet miał przewagę we wdrożeniach, z operatorami takimi jak Netia w Polsce budującymi duże sieci. Ostatecznie jednak to LTE stało się dominującym globalnym standardem.

Bitwa Ekosystemów

O wyniku nie zadecydowały wyłącznie zalety techniczne. Technologicznie, Mobilny WiMAX i LTE są bardzo podobne; to kuzyni zbudowani na tych samych fundamentalnych zasadach OFDMA i MIMO. Decydującym czynnikiem był ekosystem biznesowy i przemysłowy stojący za każdą z technologii.

• Wsparcie dla LTE: LTE zostało opracowane przez 3GPP, partnerstwo najpotężniejszych i ugruntowanych organizacji standaryzacyjnych w branży komórkowej (GSMA). Miało pełne poparcie ogromnej większości istniejących operatorów komórkowych (takich jak T-Mobile, Orange, Vodafone) i producentów sprzętu (takich jak Ericsson i Nokia). Dla tych firm LTE było jasną i naturalną ścieżką ewolucji od ich ogromnych, istniejących sieci 2G (GSM) i 3G (UMTS).
• Wsparcie dla WiMAX: WiMAX był promowany bardziej przez branżę komputerową i danych, z Intelem jako jednym z jego najsilniejszych zwolenników. Chociaż miał wsparcie niektórych operatorów, brakowało mu zjednoczonego, globalnego poparcia ugruntowanego świata komórkowego.
• Płynna Ewolucja i Roaming: Ugruntowany ekosystem komórkowy dał LTE kluczową przewagę. Operatorzy mogli zaoferować swoim klientom urządzenia, które mogły płynnie "wycofać się" do ich rozległych sieci 2G/3G w obszarach, gdzie 4G LTE nie było jeszcze dostępne. Zapewniało to znacznie płynniejszą ścieżkę przejścia i gwarantowało wszechobecną łączność. WiMAX, jako nowsza technologia bez tego głębokiego dziedzictwa, nie mógł zaoferować tego samego płynnego doświadczenia roamingu.
• Ekonomia Skali: Gdy globalny przemysł komórkowy zjednoczył się za LTE, stworzyło to ogromne ekonomie skali. Masowa produkcja chipów i sprzętu infrastrukturalnego LTE gwałtownie obniżyła koszty. WiMAX nie mógł konkurować z samą skalą i impetem globalnego ekosystemu LTE.

Dziedzictwo WiMAX

Choć nie stał się globalnym standardem dla mobilnego internetu szerokopasmowego, WiMAX był daleki od porażki. Jego technologia była solidna, a jej wpływ jest wciąż odczuwalny. Wiele podstawowych koncepcji sprawdzonych przez WiMAX zostało przyjętych i udoskonalonych w LTE i 5G. Co więcej, WiMAX znalazł trwałą i udaną niszę na innych rynkach, szczególnie w dostarczaniu Stałego Dostępu Bezprzewodowego (FWA). Wielu Bezprzewodowych Dostawców Usług Internetowych (WISP) na całym świecie wciąż używa technologii opartych na WiMAX do dostarczania niezawodnego internetu szerokopasmowego do domów i firm na obszarach wiejskich, gdzie kładzenie światłowodu lub kabla nie jest ekonomicznie opłacalne.