הצצה על טכנולוגית WiMax

מבוא

WiMax (ראשי תיבות של Worldwide Interoperability for Microwave Access) הוא תקן לתקשורת אלחוטית לטווחים בינוניים.  בעוד שהתקשורת האלחוטית המוכרת לכולנו בשם WiFi מכסה טווחים הנמדדים במטרים, WiMax היא תקשורת אלחוטית לטווחים של קילומטרים.

בשנים האחרונות ישנם רבים הקושרים בין WiMax לבין הדור הבא של הרשתות הסלולריות ("דור רביעי", "דור 4", 4G).  אולם לצידה של WiMax התפתחה בשנים האחרונות טכנולוגיה נוספת, הקרויה LTE (ראשי תיבות של Long Term Evolution), שאף היא מזוהה עם 4G.

במאמר זה אתן הצצה לטכנולוגית ה-WiMax, ההיסטוריה שלה והמאפיינים הטכנולוגיים והמסחריים שלה.  בקרוב גם אפרסם מאמר מקביל על טכנולוגית ה-LTE.

מהו ה-WiMax?

WiMax הוא תקן רשמי של האגודה הבין-לאומית של מהנדסי החשמל והאלקטרוניקה (IEEE) הנושא את המספר 802.16.  מספר זה מעיד שמקורו של התקן הוא באותה וועדת תקינה העוסקת גם ב-WiFi, אשר מפרסמת את תקניה תחת המספר 802.11.

המשמעות היא ששורשיו של תקן ה-WiMax נעוצים בתקשורת מחשבים אלחוטית המיועדת להעברת מידע בין מחשבים ושלצורך כך הוא פותח.  תקן ה-WiMax מאפשר לספק תקשורת אלחוטית לטווחים בינוניים, תוך שימוש בטכנולוגיות מתקדמות בתחום עיבוד האותות, הדומות לאלה בהן נעשה שימוש בתקן N. 

ההיסטוריה של ה-WiMax

הפיתוח של תקן ה-WiMax החל באמצע שנות ה-90 של המאה הקודמת.  באותו זמן החלה לצמוח דרישה משמעותית לתקשורת אינטרנט רחבת פס, הן מצד משתמשים ביתיים אך בעיקר מצד גופים וחברות מסחריות.

באותו זמן גם חדרה ההכרה שתשתית הנחושת הוותיקה לא תוכל לעמוד בדרישה ההולכת וגוברת לתקשורת רחבת פס.  כדי לעמוד בדרישות אלו, החלו ספקי התקשורת להחליף את תשתית כבלי הנחושת הוותיקה בסיבים אופטיים, המספקים אמינות גבוהה יותר ומאפשרים תקשורת ברוחב פס גדול יותר.

פריסת סיבים אופטיים, המחליפים את כבלי נחושת, היא פעולה יקרה ומבחינת יחס עלות/תועלת היא כדאית רק עד לארון הסעף (Distribution Box) הנמצא ברחוב.  החלפת כבלי הנחושת היוצאים מארון הסעף ומגיעים לבתים, למשרדים ולבתי העסק היא פעולה מסובכת ויקרה. 

כיוון שכך החלו השחקנים בתעשיית התקשורת לחפש חלופה שתוכל לספק גישה רחבת פס רחב עד לבית הלקוח מבלי שתעלה הון תועפות.  הפתרון שלהם היה להשתמש בטכנולוגיה אלחוטית.

כיוון ש-WiFi היא טכנולוגיה המיועדת לשימוש בתוך מבנים, היה צורך לפתח טכנולוגיה אלחוטית לסביבה עירונית, שתוכל להתגבר על מכשולי מרחק ומיסוך.  טכנולוגיה זו צריכה להתבסס על משדרים אלחוטיים הפועלים ברדיוס של מספר קילומטרים ומקלטים המפוזרים באותו רדיוס.

באותה תקופה, וכפי שקרה עם תקני ה-WiFi, הרוח החיה מאחורי קידום תקן ה-WiMax הייתה חברת אינטל (Intel). מאז ומעולם ראתה אינטל בתקשורת אלחוטית אמצעי לקידום מוצריה והיא דאגה לשלב יכולת אלחוטית בכל קו המוצרים שלה.

הדחיפה והגיבוי שנתנה אינטל לתחום זה הביאה לכך, שבתוך שנים בודדות, פותחו ואושרו שורה ארוכה של תקנים אלחוטיים (כמו WiFi ו-WiMax) שכל התעשייה מתבססת עליהם.

ההברקה השיווקית

בשנת 2001 אושרה הגירסא הראשונה של תקן 802.16.  זמן קצר לאחר מכן הוקם פורום ה-WiMax‏‏ (WiMax Forum) והמונח WiMax החל להתפרסם.

הבחירה בשם WiMax הייתה הברקה שיווקית יוצאת דופן - רוב האנשים ששמעו את המונח WiMax קישרו אותו מיד ל-WiFi.

התפיסה של אותם אנשים הייתה – זה כמו WiFi רק עם תוספת של "מקסימום" – מקסימום מרחק, מקסימום מהירות ומקסימום יכולת.  אם WiFi ניתפס כפיתרון לסביבה ביתית, הרי ש-WiMax נתפס כפיתרון לסביבות גדולות ורחבות יותר.

כתוצאה מכך נוצר בתחילת שנות ה-2000 "באז" רציני סביב הטכנולוגיה הזו וחברות רבות קפצו על העגלה.  כיום מונה פורום ה-WiMax למעלה מ-350 חברות וספקיות תקשורת, כאשר בהנהלתו מכהנים נציגים של חברות כמו אלקטל, סיסקו, אינטל, נוקיה, ספרינט וסמסונג.

חברות אלו שקדו במהלך השנים על פיתוחו של התקן ומאז 2001, עת פורסם לראשונה, שוחררו לו מספר עדכונים. תחת מטריית ה-WiMax קיימים היום שני תקנים עיקריים – 802.16d ל-Wimax נייח (פורסם ב-2004) ו-802.16e ל-WiMax נייד המאפשר יכולת נדידה בין משדרי WiMax‏‏ (roam) (פורסם ב-2005).  רשימה ממפורטת של כל תת-התקנים ניתן למצוא כאן.

בהקשר זה ראוי לציין שהרבה חברות Start Up ישראליות הוקמו סביב טכנולוגיה זו, כשהידועה ביותר היא אלווריון (Alvarion) המפתחת נקודות גישה, ציוד קצה, אמצעי ניהול ואפליקציות ל-WiMax.

הפן הטכנולוגי

שתי השאלות הראשונות הנשאלות לגבי כל טכנולוגיה אלחוטית לתקשורת מחשבים הן "קצב" ו-"טווח".  השאלה השלישית היא בדרך כלל "עלות" שלגביה אני מייחד פרק נפרד, המופיע להלן. 

באופן עקרוני, קצב התקשורת המקובל היום ב-WiMax הוא כ-10Mbps עד 20Mbps (לכל משתמש) בטווח של בין 3 ק"מ ל-10 ק"מ.  פורום ה-WiMax מקווה ששיפורים טכנולוגיים יאפשרו בזמן הקרוב להכפיל קצב זה כך שאפשר יהיה להגיע גם ל-40Mbps לכל משתמש.  הקצבים המפורטים לעיל הם בערוץ היורד (download).  הקצב בערוץ העולה (upload) הוא בין שליש לחצי מערכים אלה.

בעוד שב-WiFi קיימת אחידות ונקבעה עבורו סביבת התדר 2.4Ghz, הרי של-WiMax אין תדר עבודה מוגדר.  ניתן למצוא ציוד WiMax הפועל בתדר 3.5Ghz, אך גם תדרים של 5.8Ghz‏, 2.5Ghz ו-2.3Ghz מקובלים אף הם.  יתכן שבעתיד נראה גם ציוד WiMax הפועל בתדרים 1.7Ghz ו-700Mhz.

משדרי ה-WiMax נקראים "תחנות בסיס" (base stations) והם דומים במהותם לתחנות הבסיס הסלולריות.  הם צריכים להיות מפוזרים באופן גיאוגרפי, כך שיכסו את סביבת העבודה אליה הם הוגדרו, ומחוברות אליהם אנטנות כיווניות המפזרות את האות האלחוטי.  אם המילה "קרינה" עולה בדעתכם - אין זה מפתיע, כיוון שיש פה דימיון רב לאנטנות הסלולריות.

בציוד הקצה - מחשבים, טלפונים חכמים וכל ציוד אחר המיועד לקלוט את אות ה-WiMax - צריך להיות מותקן מקלט. המקלט יכול להיות בדמות כרטיס PCI או התקן USB, אך הוא יכול כמובן להיות מוטמע כרכיב (chip) בטלפון חכם או בנגנן ה-MP3.

לעומת WiFi, השימוש ב-WiMax פותר את המשתמש הבייתי מאחת הבעיות המטרידות ביותר - אבטחת הסביבה האלחוטית.  מטלה זו עוברת לאחריותו של מפעיל שירות ה-WiMax והוא זה שאחראי על האבטחה וההצפנה של השידור האלחוטי.  כיוון שגוף המסחרי עומד מאחורי תחנת הבסיס, הרי שכמו בשירות סלולרי - ההתחברות והשימוש בשירות כרוך בתשלום.

הפן המסחרי

קריאה בעיון של הפרק הקודם, העוסק בפן הטכנולוגי של WiMax, מבהירה שקיים דימיון משמעותי באופי השירות המסופק על ידי מפעילי ה-WiMax לאלה של המפעילים הסלולרים.   הדמיון באופי השירותי זולג גם לאופי המסחרי של השירות.

במקומות בהם קיים שירות WiMax נמצא מסלולי גביה הדומים לאלה הקיימים בסלולר כמו תשלום לפי זמן גלישה, לפי נפח גלישה, מחיר קבוע לחודש או להיקף גלישה מסוים וכיוב'.

בכדי להתרשם מהתוכניות ומהעלויות ניתן להיעזר במידע מהאתר של חברת Clear - ספק WiMax מוביל בארה"ב.  חיבור בסיסי לשירות של Clear, ברוחב פס של 1.5Mbps, עולה $30 לחודש בעוד שחיבור ברוחב של 6Mbps עולה $40.  חיבורים אלה מאפשרים נדידה בין תחנות בסיס בכל האזורים בהם Clear פועלת ואין מגבלה על נפח התקשורת.

העלויות של ציוד הקצה המותקן במחשבים אינן גבוהות ודומות לאלה של ציוד WiFi.  כך לדוגמא ניתן למצוא מגוון רחב של כרטיסי PCI או התקני USB התומכים ב-WiMax בעלות של כ-$20 עד $50.  לעיתים ספקיות השירות יספקו ללקוח ציוד קצה התומך ב-WiMax, בחינם או בסבסוד, כפי שעושות חברות הסלולר עם מכשירי הטלפון או המודמים הסלולריים.

רק על מנת לסבר את האוזן, העלות של תחנת בסיס בטכנולוגית WiMax היא בסדר גודל של עשרות אלפי דולרים.

התקנות ופריסה

פורום ה-WiMax מדווח באתר האינטרנט שלו על למעלה מ-500 התקנות של WiMax בכ-140 מדינות ברחבי העולם.  מפת הפריסה של WiMax ברחבי העולם מראה נוכחות גדולה של התקנות באזורים נכשלים, בהם אין תשתית טלפוניה קווית. 

כך לדוגמא ניתן להבחין בצבר גדול של יישומי WiMax במערב אפריקה, במרכז אסיה ובדרום מזרחה וכן בדרום אמריקה.  באזורים אלה מהווה התשתית האלחוטית של ה-WiMax תחליף לתשתית הקווית, שמעולם לא יושמה שם.

אזורים נוספים בהם נמצא לא מעט התקנות הם אתרים גיאוגרפים המרוחקים מסביבה עירונית צפופה -- לדוגמא אזורי הספר המרוחקים של אוסטרליה.  אזורים נרחבים אלה דלים באוכלוסיה ואספקת שירות טלפוניה ואינטרנט קווית היא יקרה מאוד.  תשתית אלחוטית המבוססת על WiMax היא תחליף ראוי.

באופן לא מפתיע האזור בו נמצאת רשת ה-WiMax הגדולה בעולם הוא הודו ופקיסטן.  אלה הם אזורים מרובי אוכלוסיה, המיושבים בצפיפות שמעולם לא רושתו בקווי טלפוניה.  הנחת רשת קווית באזורים אלה תהיה יקרה ומסובכת מאוד ולעומת זאת פריסה ושימוש ב-WiMax תהיה הרבה יותר מהירה ואפקטיבית.

גם בישראל נעשו מספר ניסיונות ליישום שירותי WiMax, בעיקר ביישובי הבדוויים בנגב (שם אין פריסת תשתית טלפוניה קווית) ובשדרות.  אלה היו ניסיונות מוגבלים בזמן ובעיקר בכמות המשתמשים.  כיום, המגבלה העיקרית הקיימת בישראל לפריסה רחבה של שירותי WiMax היא מחסור בתדרי האלחוט הנדרשים - תדרים אלה מוחזקים על ידי צה"ל שעושה ב-WiMax שימוש נרחב במסגרת בפרויקט "אפיק רחב" לתקשורת אלחוטית ניידת.

הקשר בין WiMax לטלפוניה

הדמיון באופי הטכנולוגי והמסחרי של טכנולוגית ה-WiMax לשירות הטלפון הסלולרי והאפשרות להעביר על גבי רשת התקשורת גם מידע קולי וחזותי באמצעות שירותי Voice over IP כמו Skype, הופך את WiMax לאלטרנטיבה אפשרית לשירות סלולרי בדור הרביעי.

השילוב בין WiMAX ל-VoIP מאפשר לספק שירותי טלפוניה ניידים שאינם תלויים ברשת סלולרית כלשהיא.  טלפון ה-WiMax יתחבר באופן אלחוטי אל תחנת הבסיס וממנה אל רשת האינטרנט.  מעל גבי רשת האינטרנט האפשרויות לקול, וידאו ושירותי גלישה למיניהן הן בלתי מוגבלות.

ל-WiMax יש גם יתרון טכנולוגי אל מול השירות הסלולרי -- תחנות הבסיס ה-WiMax-יות מכסות שטח נרחב יותר ויכולות לספק שירות למספר מינויים גדול יותר.  כתוצאה מכך מספר תחנות הבסיס והאנטנות הנדרשות קטן יותר והעלות נמוכה יותר.

מעבר לכך, רוחב הפס שרשת ה-WiMax מספקת, הנמדד בעשרות מגה-ביטים לשנייה, עולה בהרבה על זו שהרשת הסלולרית מאפשרת.  המשמעות היא שניתן להקים רשת WiMax בהשקעה נמוכה יחסית לרשת סלולרית ולהתחיל לספק שירותים בלוח זמנים קצר.

כל הנתונים הללו חוברים יחדיו למצב בו באמצעות WiMax ניתן להקים במודל כלכלי הגיוני תשתית מתחרה לחברות הסלולריות.  אפשרות זו לא נעלמה מעיניהן של חברות רבות ומעיד על כך גודלו של פורום ה-WiMax.  אחת החברות שקפצה על העגלה הזו היא סיסקו (Cisco).  באמצעות רכישת חברת Navini  בשנת 2007 קיוותה סיסקו להפוך לספק משמעותי בתחום ה-WiMax ולהוות משקל נגד לחברות התשתית הסלולריות כמו מוטורולה (Motorola) ואריקסון (Ericsson).

לאחרונה הודיעה חברת סיסקו שהיא מפסיקה לייצר ציוד רדיו לרשתות WiMax.  נטישת תחום זה על ידי החברה, מעורר שאלות רבות לגבי עתידה של טכנולוגית ה-WiMax במיוחד לאור ההתחזקות של הטכנולוגיה המתחרה LTE.

סיכום

זהו מבוא בסיסי שנועד לספק הצצה לטכנולוגית ה-WiMax.  במאמר הבא בסדרה זו אדון בטכנולוגית ה-LTE המתחרה.  כמו תמיד ניתן להוסיף בפורום הערה או הארה וכמובן ניתן גם לפנות אלי ב-email.