WiMAX a WiFi se vzájemně doplňují (viz články Bezdrátové metropolitní sítě: 802.16a a WiMAX aneb první míle bezdrátově), protože jsou určeny pro různý trh (metropolitní versus lokální bezdrátové sítě), a podle toho se také odlišují jejich charakteristiky. Zatím žádná z těchto technologií neposkytuje mobilitu v širším slova smyslu (pouze v rámci dané buňky, v dosahu přístupového bodu nebo základnové stanice), ale na mobilitě se pracuje v rámci přípravy nové normy 802.16e.
WiMAX je tak do určité míry přechodovým krokem k mobilním sítím vyšší generace. Nicméně jeho reálnější a časově bližší uplatnění je právě v bezdrátovém širokopásmovém přístupu (BWA), ve venkovních sítích, privátních sítích, také jako rozšíření veřejných přístupových WLAN (hot spots) a dalších aplikací potřebujících bezdrátové propojení bez přímé viditelnosti.
Otázka vzájemného propojení systémů WiMAX od různých výrobců sice není zatím přednostní, protože se dosud nepředpokládá propojování buněk bezdrátové metropolitní sítě (uživatelé se připojují z domova nebo z podniku svou přípojkou a nikam se nepřesouvají), ale s nástupem podpory mobility v další variantě normy tato problematika nabude významu.
Práce v oblasti mobility je pro IEEE něco docela nového. Přesto se nebojí a ambiciózně, přesto zcela seriózně rozjíždí hned dva projekty: 1) mobilní širokopásmový bezdrátový přístup a 2) mobilní bezdrátová metropolitní síť.
Přehledné porovnání podpory mobility a kapacity mobilních sítí a technologií připravovaných v rámci IEEE 802 ukazuje následující obrázek 1 (zdroj: WiMAX Forum).
Pro porovnání dosahu jednotlivých existujících i připravovaných technologií slouží následující obrázek 2 (zdroj: Intel). Pro bližší informace o významech WAN, MAN a LAN viz články Písmenková polévka aneb Sítě ve zkratce I. a Písmenková polévka aneb Sítě ve zkratce II..
Mobilní bezdrátová metropolitní síť
Od počátku roku se připravuje nová norma 802.16e, jejímž záměrem je začlenit mobilitu do bezdrátové metropolitní sítě, konkrétně zkombinovat fixní a mobilní podporu v licenčních kmitočtových pásmech 2–6 GHz. Ač se zdá mobilita jako nedílná vlastnost bezdrátové komunikace, ve skutečnosti je technologie podporující mobilitu výrazně složitější než poskytování pevné bezdrátové služby. Doplněk k 802.16 má tedy za úkol zajistit, aby základnová stanice podporovala jak pevný, tak mobilní širokopásmový bezdrátový přístup. 802.16e bude určena pro účely někde mezi rychlou bezdrátovou komunikací s malým dosahem (WLAN) a vysoce mobilní komunikací v rozlehlých celulárních sítích.
802.16e má podporovat mobilitu do rychlosti 150 km/h v lokálním až regionálním dosahu. Specifikace vychází z technických principů 802.16a, ale musí zahrnovat podporu pro předávání stanice mezi buňkami (na základě síly signálu základnové stanice, kterou mobilní stanice zjišťuje na základě pravidelných zpráv od základnových stanic) a roaming. 802.16e nabídne nižší kapacitu než 802.16a, protože se do ní promítá režie pro mobilitu. Jako koncové zařízení lze předpokládat laptop s omezenou možností napájení, takže 802.16e obsahuje možnosti pro řízení napájení a podporuje režim spánku. 802.16e je specifikace zaměřená na mobilitu uživatelů a spolu s dalšími specifikacemi pro předávání mobilních uživatelů je základem pro koncept snadného výběru sítě (SNS, Simplified Network Selection).
Rychle, mobilně a zcela nově
IEEE také ustavil zcela novou skupinu pro normalizaci mobilního širokopásmového bezdrátového přístupu IEEE 802.20 (MBWA, Mobile Broadband Wireless Access). Do konce roku 2004 má připravit normu pro vzdušné rozhraní, které umožní mobilním uživatelům pohybujícím se rychlostí až 250 km/h (vhodné jak pro automobily, tak pro rychlostní vlaky) širokopásmové služby rychlostí odpovídající kabelové nebo DSL přípojce.
Připravovaná norma IEEE 802.20 pod názvem Standard Air Interface for Mobile Broadband Wireless Access Systems Supporting Vehicular Mobility má zaručit reálnou komunikační rychlost v bezdrátových sítích od hodnot odpovídajících vytáčenému spojení přes rychlosti mobilních telefonů až k rychlostem 1 Mbit/s a více pro širokopásmové služby.
Konkurenční mobilní sítě 3G přitom slibují podporovat mobilní uživatele maximálně rychlostmi do 384 kbit/s při chůzi a 128 kbit/s při jízdě v automobilu. Reálná rychlost kolem 100 kbit/s je však žalostně málo pro aplikace náročné na šířku pásma, jako video nebo multimédia, zejména pokud se jedná o aplikace v reálném čase (např. videokonference), proto IEEE pokračuje ve své práci věnované bezdrátovým lokálním a metropolitním sítím.
802.20 zatím definuje své požadavky na výsledný systém, který velmi pravděpodobně bude zahrnovat více technologií (fyzických vrstev/MAC). Cílem je podpora mobility na úrovni pohybujícího se vozidla (několik tříd mobility do maximální rychlosti 250 km/h podle doporučení ITU-R M.1034–1) s maximální kapacitou směrem k uživateli nejméně 1 Mbit/s a maximální kapacitou od uživatele minimálně 300 kbit/s. V jedné buňce má být agregovaná rychlost 4 Mbit/s dopředně a 800 kbit/s zpětně. 802.20 bude zřejmě nabízet jak kmitočtový duplex FDD, tak časový duplex TDD. Řešení bezpečnosti bude založeno na AES (Advanced Encryption Standard).
802.20 se zaměřuje na licenční kmitočtová pásma pod 3,5 GHz. Připravovaná technologie by měla optimalizovat využití pásma a umožnit podporu najednou více mobilním uživatelům, než dovolují existující mobilní technologie. Mobilní širokopásmová komunikace bude postavena na buňkách o průměru kolem 15 kilometrů, a tak umožní potřít rozdíly mezi interaktivními hlasovými, obrazovými a datovými službami. Díky zabudované podpoře pro kvalitu služeb (QoS) a malému zpoždění (pod 20 ms) bude integrovaná i podpora pro interaktivní služby citlivé na zpoždění, jako je telefonie ve formě hlasu po IP (VoIP). Aplikací MBWA je celá řada, protože má ambice stát se všudypřítomnou komunikační technologií doma, v práci, i na cestách, jak naznačuje obrázek 3 (zdroj IEEE 802.20).
Konkurenčně nebo ruku v ruce?
Mnoho pozorovatelů poukazuje na příliš mnoho společných rysů mezi záměrem 802.16e a novým podvýborem 802.20. Obě normy mají specifikovat vzdušné rozhraní pro mobilní širokopásmovou komunikaci, ale základy i řešením se liší. Specifikace se odlišují v použitých licenčních kmitočtových pásmech: 802.16e bude podporovat mobilitu v pásmu 2–6 GHz a 802.20 se zaměřuje na pásma do 3,5 GHz. Mobilita u 802.16e je „omezena“ na uživatele pohybující se v automobilu (simulace pracují s rychlostmi do 150 km/h), zatímco 802.20 jde dál a má podporovat i komunikaci v superrychlých vlacích (do rychlosti 250 km/h).
802.16e bude stavět na nové normě 802.16a, zatímco skupina 802.20 své řešení bude budovat tzv. od píky. S tím souvisí také průmyslová podpora budoucích technologií, protože 802.16 má již za sebou celkem silné, byť relativně nové WiMax Forum. Podvýbor 802.20 zatím nemá širší podporu žádnou, spíše je jeho práce obestřena řadou spekulací. Mnozí nejsou nadšeni z toho, že 802.20 bude přímou konkurencí mobilních sítí 3G.
Ale vývoj jde zřejmě správným směrem, vždyť i WLAN se mobilní provozovatelé v počátcích rozvoje hot spots dost obávali a nyní se jejich provozu věnují zejména právě oni jako doplňkové (náhradní) činnosti ke svým mobilním sítím! Možná, že v souvislosti s dosavadním tržně-ekonomickým neúspěchem u 3G má větší šanci na úspěch právě řešení vycházející ze základů bezdrátové datové sítě implementované ve větší rozloze. Mobilní provozovatelé by mohli uplatnit 802.20 jako překryvnou síť.
Obě specifikace se jistě budou částečně překrývat. IEEE však tvrdí, že obě skupiny si vzájemně nekonkurují. A skutečně by neměly, protože IEEE by neměl dát svolení ke vzniku nové skupiny, která by nějak konkurovala práci stávající pracovní skupiny. 802.20 bude jen těžit z úspěchu 802.16e (první návrh normy je naplánován už na počátek příštího roku), protože o mobilitu je dnes opravdu zájem.
Předpovědi trhu
Strategy Analytics předpovídala globální trh pro širokopásmový bezdrátový přístup (BWA) na bázi WiMAX asi pro 15–20 milionů domácností, a to zejména v oblastech, kam nedosáhne kabelová přípojka nebo xDSL. Přestože dřívější pokusy s komerčními službami BWA zaznamenávaly často neúspěch (např. Winstar nebo Teligent), nové normy pro metropolitní bezdrátové sítě přinesly nové technologické možnosti (např. NLOS), které v důsledku znamenají levnější a efektivnější instalace pro rezidenční přístup.
Podle nedávné studie ABI (WiMAX / 802.16 and 802.20: New Standards Revitalizing Broadband Wireless Access) bude hlavní část trhu pro WiMAX v desítkách milionů domácností. Obrat ze zařízení podle 802.16 a připravované 802.20 má podle ABI do roku 2008 dosáhnout 1,5 miliardy dolarů (viz obrázek 4). Až do roku 2006 to bude zejména trh s WiMAX, protože zařízení podle 802.20 do té doby rozhodně nebude na trhu.
Nárůst trhu se zařízeními pro různé bezdrátové technologie naznačuje obrázek 5.
WiMAX jako zajímavá alternativa
WiMAX má umožnit efektivní metropolitní pokrytí širokopásmovou bezdrátovou službou pro pevný (domácí) přístup k Internetu, konkurující (nebo nahrazující) xDSL či kabelu, i pro mobilní profesionály používající přenosná zařízení jako PDA nebo laptopy prostřednictvím propojených hot spots.
