In telecomunicazioni il WiMAX (acronimo di Worldwide Interoperability for Microwave Access) è una tecnologia e uno standard tecnico di trasmissione che consente l'accesso di tipo wireless a reti di telecomunicazioni a banda larga (BWA - Broadband Wireless Access). L'acronimo è stato definito da WiMAX Forum, un consorzio formato da più di 420 aziende il cui scopo è sviluppare, supervisionare, promuovere e testare l'interoperabilità di sistemi basati sullo standard IEEE 802.16, conosciuto anche come WirelessMAN (Wireless Metropolitan Area Network). Il WiMAX Forum si è formato nel giugno 2001.
Descrizione WiMAX è una tecnologia di trasmissione senza fili a banda larga. Ha la possibilità, al pari di altre tecnologie wireless, di essere utilizzato su molti tipi di territorio (la connessione viene imposta dal provider).
A seconda della normativa del paese di riferimento, le frequenze usate da WiMAX potrebbero essere soggette a concessione, licenza o autorizzazione (in Italia era la connessione usata dalla Marina Militare). La tecnologia di WiMAX non richiede necessariamente visibilità ottica, ma senza di essa le prestazioni sono decisamente inferiori e la connettività ristretta ad aree limitate. Secondo l'azienda proponente WiMAX, l'ampiezza di banda sarebbe sufficiente a supportare connettività di tipo T1 ma purtroppo ciò è irreale.
Sulla base delle aspettative sul Wimax, si prevedeva di poter fornire copertura a banda larga per un ampio raggio (fino a 50 km) da ciascuna stazione base, con la conseguente possibilità di utilizzo della tecnologia per ridurre il divario digitale. I test condotti sul campo hanno però rivelato prestazioni nettamente inferiori.
In particolare, da una sperimentazione della fondazione Ugo Bordoni condotta in Italia tra il 2005 e il 2006 è emerso che, sulla frequenza di 3,5 GHz in condizioni di visibilità ottica, le prestazioni sono accettabili per distanze al più di qualche chilometro, che si riducono a poche centinaia di metri in condizioni di assenza di visibilità ottica. Va tuttavia notato che la sperimentazione è stata condotta con un limite alla potenza massima di emissione EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power) di 36 dBm ovvero 4 Watt. Vi sono inoltre delle complicazioni dovute alla normativa elettromagnetica, che varia comunque da stato a stato, che potrebbero limitare lo sfruttamento del Wimax per questi fini.Comitato banda larga. Linee guida per i piani territoriali per la banda larga
I proponenti credono che questa tecnologia nel giro di pochi anni venga adottata anche per i computer portatili e per i PDA. Occorre però precisare che il vero roaming a banda larga di tipo cellulare senza fili si baserà sullo standard 802.20, incompatibile con WiMAX.
Associazioni WiMAX Forum Il WiMAX Forum è sostanzialmente per il WiMAX quello che la Wi-Fi Alliance era per il Wi-Fi, cioè un gruppo di aziende che collaborano al fine di produrre dispositivi compatibili e interoperabili. È formalmente un consorzio di imprese (inizialmente 67, oggi più di 100) dedicate a progettare i parametri e gli standard di questa tecnologia e a studiare e testare le possibilità dei sistemi progettati. I prodotti certificati ricevono il marchio "WiMAX Forum Certified". Alcuni venditori affermano che i propri prodotti sono “WiMAX-ready”, “WiMAX-compliant", o "pre-WiMAX", quando non sono ufficialmente “WiMAX Forum Certified”.
WiMAX Spectrum Owners Alliance - WiSOA
WiSOA è la prima organizzazione globale composta esclusivamente da proprietari di spettro per WiMAX. WiSOA è attivo nell'ambito della regolamentazione, commercializzazione e implementazione di sistemi WiMAX nelle bande 2.3–2.5 GHz e 3.4–3.5 GHz. WiSOA si è fusa con la Wireless Broadband Alliance nell'aprile del 2008.
Standard di base WiMAX si basa sulla famiglia di standard IEEE 802.16, noto anche come WirelessMAN, specializzato nell'accesso senza fili a banda larga del genere punto-multipunto. Secondo alcuni si potrebbe addirittura dire che WiMAX è sinonimo di IEEE 802.16. Ciò nonostante uno degli obiettivi fondamentali del WiMAX Forum, è la ricerca dell'interoperabilità, e i dispositivi che vengono ufficialmente certificati da questa organizzazione rispettano sia lo standard americano IEEE 802.16 che lo standard HIPERMAN, proposto dall'ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Recentemente è stata allargata la compatibilità anche ai prodotti coreani WiBro.
IEEE 802.16 Standard Descrizione Data di pubblicazione Stato IEEE std 802.16-2001 definisce reti metropolitane senza fili che utilizzano frequenze superiori a 10 GHz (fino a 66 GHz), con LoS 8 aprile 2002 obsoleto IEEE std 802.16c-2002 definisce le opzioni per le reti che utilizzano frequenze tra 10 e 66 GHz. 15 gennaio 2003 IEEE std 802.16a-2003 emendamento allo standard 802.16 per le frequenze tra 2 e 11 GHz, senza LoS. 1º aprile 2003 IEEE std 802.16-2004 (anche detto 802.16d) attualizzazione e revisione degli standard di base 802.16, 802.16a e 802.16c. 1º ottobre 2004 obsoleto/attivo IEEE 802.16e (anche detto IEEE std 802.16e-2005) aggiunge allo standard componenti per la mobilità, fino a 122 km/h, per cui è detto anche WiMAX mobile. Usa tecnologia OFDMA e permette l'handover e quindi anche l'uso all'interno di veicoli in movimento. 7 dicembre 2005 attivo IEEE 802.16f specifica la MIB (Management Information Base), per i livelli MAC (Media Access Control) e PHY (fisico) 22 gennaio 2006
Le principali norme citate dalla stampa dal 2005 sono quelle indicate in grassetto: "a", "d" ed "e".
802.16g è attualmente in fase di definizione, riguarda procedure e servizi per il Management Plane.
Emendamenti futuri Altri emendamenti ancora in fase di pre-definizione 802.16h - Improved Coexistence Mechanisms for License-Exempt Operation 802.16i - Mobile Management Information Base 802.16j - Multihop Relay Specification 802.16k - Bridging of 802.16 802.16m - Advanced Air Interface. Data rate di 100 Mbit/s per applicazioni mobili e di 1 Gbit/s per applicazioni fisse, cellulari, a macrocelle e microcelle, con attualmente nessuna restrizione all'uso di bande di frequenza. La versione definitiva è stata approvata nel mese di novembre 2008, con una data di uscita delle specifiche fissata per marzo 2010, e con la data di pubblicazione delle raccomandazioni per lo sviluppo della tecnologia, fissata per novembre 2010. L'approvazione definitiva è avvenuta il 31 marzo 2011.
Caratteristiche generali
Di seguito vengono elencate alcune tra le caratteristiche principali di WiMAX, che secondo i proponenti renderebbero lo standard WiMAX competitivo: flessibilità: WiMAX è in grado di supportare sistemi punto-multipunto (P-MP) e multipunto-multipunto (MP-MP, detti anche MESH). sicurezza: WiMAX implementa diverse tecniche di crittografia, sicurezza e autenticazione contro intrusioni da parte di terzi. qualità del servizio (QoS): WIMAX supporta 5 tipologie di servizio: Unsolicited Grant Service (UGS) usata per la telefonia fissa (es. VoIP), Real-Time Polling Service (rtPS) per sistemi real time di dimensione variabile, Non Real-Time Polling Service (nrtPS) per flussi di dati tolleranti al ritardo (es. applicazioni FTP), Extended Real-Time Polling Service (ErtPS) simile al rtPS per flussi real time a dimensione fissa (es. VoIP con soppressione di silenzio), Best Effort (BE) per flussi di dati dove non è richiesto livello minimo di servizio. throughput: utilizzando lo schema di modulazione IEEE 802.16 WIMAX trasporta una sufficiente quantità di traffico con un medio livello di efficienza spettrale e tolleranza ai segnali riflessi HIPERLAN. installazione: WiMAX non richiede equipaggiamenti particolari. Un'antenna interna può essere sufficiente per l'equipaggiamento base di una SS. interoperabilità: WiMAX è uno standard di antenne interne. mobilità: grazie allo standard 802.16e WiMAX permette connessioni in ambienti mobili fino a 12 km/h. costi / copertura: lo standard di tipo “open”, unito all'economia di scala dovuta alla produzione dei componenti WiMAX, dovrebbe ridurre notevolmente i costi per il provider dati, assicurando la copertura tra Base Station e Subscriber Station, con ridotta velocità di banda. In realtà i costi delle apparecchiature si sono rivelati decisamente meno elevati rispetto a quelle necessarie per altri sistemi wireless come ad esempio HIPERLAN. NLOS (not line of sight): la capacità di trasmettere attraverso territori parzialmente vasti, grazie alla modulazione utilizzata. Questa è una delle peculiarità del WiMAX, anche se le sperimentazioni hanno rilevato un forte condizionamento delle prestazioni in condizioni simili, e un rapido decadimento della banda. L'IEEE ha sviluppato lo standard 802.16a e ha prodotto l'802.16e, che non richiede che stazione trasmittente e riceventi siano in collegamento a vista, seppur con prestazioni nettamente ridotte. Inoltre, alcune potenzialità di WiMAX fanno sì che questa tecnologia possa essere utilizzata nelle seguenti applicazioni: Connessione tra hotspot Wi-Fi, e tra hotspot e rete Internet (con HotSpot si intendono i "punti di accesso" pubblici, come università, che offrono una connessione ridotta). non può pertanto essere sostituita alla tecnologia xDSL. servizi e connessione a bassa velocità per la trasmissione da apparecchi mobili (cellulari, PDA).
Limiti Come tutte le connessioni wireless, l'antenna emittente in teoria dovrebbe trovarsi preferibilmente a meno di 20 km di distanza. Ciò significa che il segnale e la velocità di connessione decadono drasticamente se fra le due antenne (provider e utente) si frappongono ostacoli elettrici, ma anche che il verificarsi di pioggia, neve o nebbia, danno luogo a fenomeni di scattering (le gocce d'acqua o di nebbia hanno una dimensione paragonabile alla lunghezza d'onda del segnale trasmesso), che si traduce in un'assenza del segnale, la complessità dell'ambiente di propagazione, paragonato alla lunghezza d'onda, causa fenomeni di multipath, cioè nella ricezione di un gran numero di repliche del segnale da parte della stazione ricevente che deve quindi essere in grado di ignorare la connessione; nel dominio della frequenza tale fenomeno corrisponde a un'alta selettività del canale radio e una forte distorsione da esso indotta nei segnali a banda larga, per tale ragione si ricorre alla tecnica di modulazione OFDM. L'OFDM suddivide il segnale in un gran numero (fino ad alcune migliaia) di sottoportanti fra loro ortogonali (cioè con prodotto nullo fra sottoportanti diverse) ognuna delle quali ha una banda stretta.
La perdita di informazione davanti a una certa massa aumenta con la frequenza del segnale, e diminuisce con la potenza in antenna. Tanto maggiore è la frequenza in db, tanto più onde di ampiezza millimetrica portano a una perdita di segnale e di informazione davanti ai più piccoli ostacoli.
Architettura fisica Una rete WiMAX fissa è generalmente costituita da diversi elementi specificati dal WiMAX Forum: TE - Terminal Equipment: è l'apparato terminale tramite il quale l'utente si connette alla rete (es. PC); SS - Subscriber Station: si occupa di inoltrare il traffico proveniente dal suo Terminal Equipment verso la Base Station che a sua volta si occuperà di inviare il traffico alla destinazione finale. BS - Base Station: postazione di comunicazione fissa wireless che ha il compito di ricevere, amplificare e ritrasmettere i segnali provenienti da stazioni lontane. Il compito principale di una Base Station è quella di fornire copertura su un'area raccogliendo tutto il traffico proveniente dalle varie Subscriber Station connesse a essa. La Base Station rappresenta il gateway (il passaggio di ingresso-uscita) che permette agli utenti di connettersi alla rete WiMAX, con il vincolo di un unico punto di accesso alla volta.