ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ
Ένα ασύρματο δίκτυο είναι ένα τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, συνήθως τηλεφωνικό ή υπολογιστικό, το οποίο χρησιμοποιεί ραδιοκύματα ως φορείς πληροφορίας. Τα δεδομένα λοιπόν μεταφέρονται μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, με συχνότητα που εξαρτάται κάθε φορά από τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων που απαιτείται να υποστηρίζει το δίκτυο. Η ασύρματη επικοινωνία έχει ως μέσο μετάδοσης τη γήινη ατμόσφαιρα ή το διάστημα, σε αντίθεση με την ενσύρματη επικοινωνία όπου το μέσο μετάδοσης είναι κάποιος τύπος καλωδίου. Σε παλαιότερες εποχές τα τηλεφωνικά δίκτυα ήταν αναλογικά αλλά σήμερα όλα τα ασύρματα δίκτυα βασίζονται σε ψηφιακή τεχνολογία και επομένως, κατά μια έννοια, είναι ουσιαστικώς δίκτυα υπολογιστών.
Η εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών τα τελευταία χρόνια έχει δείξει ότι είναι πολύ δύσκολο ένα σύστημα να μπορέσει να ικανοποιήσει όλες τις ανάγκες του χρήστη και να προσαρμοστεί στις ιδιαιτερότητες κάθε περιβάλλοντος. Για το λόγο αυτό, τα ασύρματα δίκτυα τις επόμενες γενιές θα αποτελούνται από την ενοποίηση ενός συνόλου τεχνολογιών, κάθε μια από τις οποίες θα εξειδικεύεται σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Στη συνέχεια αναφερόμαστε συνοπτικά σε τρεις τέτοιες τεχνολογίες οι οποίες αναμένεται να πρωταγωνιστήσουν στο άμεσο μέλλον. Οι τεχνολογίες αυτές είναι το Bluetooth, το WiFi και το WiMax, οι οποίες απευθύνονται σε προσωπικά, τοπικά και μητροπολιτικά περιβάλλοντα αντίστοιχα.
Bluetooth
Tο Bluetooth αναπτύχθηκε αρχικά από την Ericsson ως αντικατάσταση των καλωδίων μεταξύ φορητών υπολογιστών και κινητών τηλεφωνικών συσκευών για την πρόσβαση στο διαδίκτυο. Η ειδική ομάδα ενδιαφέροντος Bluetooth (Bluetooth Special Interests Group) είναι μια βιομηχανική κοινοπραξία που συγκροτήθηκε στη συνέχεια από εταιρίες του χώρου για να εξελιχθεί το σύστημα σε διεθνές πρότυπο. Λειτουργεί στο «αδέσμευτο» φάσμα συχνοτήτων των 2,4 GHz (όπως και το Wi-Fi), ώστε οι συσκευές που το ενσωματώνουν να μπορούν να λειτουργήσουν ελεύθερα σε οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη, ενώ επιτυγχάνει ταχύτητες έως 1 Mb/s σε απόσταση 10-15, ανάλογα με την ισχύ του πομποδέκτη.
Οι συσκευές που διασυνδέονται μέσω του συστήματος διαμορφώνουν μικρά δίκτυα που αναφέρονται ως piconets. Κάθε σταθμός σε ένα piconet ορίζεται ως master και αναλαμβάνει το ρόλο του συντονιστή της μετάδοσης. Μεταδόσεις επιτρέπονται μόνο μεταξύ του master και ενός ή περισσοτέρων κόμβων του δικτύου, οι οποίοι με τη σειρά τους ονομάζονται slaves. Ένας slave μπορεί να επικοινωνήσει μόνο με το τον master μετά από δική του άδεια. Ένα piconet μπορεί να περιέχει μέχρι οκτώ συσκευές (ένας master και μέχρι επτά slaves). Σε οποιοδήποτε σταθμό μπορεί να οριστεί ο ρόλος του master, και είναι συνήθως αυτός που αρχικοποιεί την επικοινωνία. Το Bluetooth χρησιμοποιεί μεταπήδηση συχνοτήτων (frequency hopping) οι οποίες έχουν απόσταση 1MHz. Μέχρι 80 τέτοιες συχνότητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη μπάντα των 2,4 GHz συνολικού εύρους ζώνης 80 MHz. Οι συσκευές σε ένα piconet αλλάζουν τη συχνότητα μετά από κάθε μετάδοση σύμφωνα με μία από κοινού συμφωνημένη ακολουθία ώστε να ελαχιστοποιήσουν τις παρεμβολές και τις υποκλοπές. Ο master ενός piconet παρέχει την ταυτότητα του piconet, την ακολουθία μεταπήδησης και το ρολόι του συστημάτων που συντονίζει όλες τις μεταδόσεις στο piconet.
Αξιοσημείωτο γνώρισμα της τεχνολογίας Bluetooth είναι η δυνατότητα αναβάθμισης και επέκτασής της, ώστε να μπορεί να ενσωματωθεί σε νέα προϊόντα. Το Bluetooth SIG ονομάζει αυτές τις επεκτάσεις «Προφίλ» (profiles) και ήδη έχει παρουσιάσει αρκετά για διάφορες «αγορές» (εκτύπωσης, φωτογραφίας, αυτοκίνητο, δικτύωσης κ.α.).
Μέχρι σήμερα έχουν κάνει την εμφάνισή τους οι ακόλουθες εκδόσεις Bluetooth:
Έκδοση 1.0: Η αρχική έκδοση η οποία είχε πολλά προβλήματα συμβατότητας καθώς απαιτούσε συγκεκριμένο εξοπλισμό.
Έκδοση 1.1: Διορθώθηκαν πολλά προβλήματα της αρχικής έκδοσης και προστέθηκε δείκτης ισχύος σήματος.
Έκδοση 1.2: Έγινε ταχύτερη η ανακάλυψη σταθμών και η εγκατάσταση σύνδεσης, ενώ η ταχύτητα μετάδοσης αυξήθηκε από 721Kbps σε 1Mbps.
Έκδοση 2.0: Είναι συμβατή με την 1.1 ενώ παρέχει μεγαλύτερες ταχύτητες μετάδοσης (μέχρι 3Mbps) σε πολύ μικρότερη κατανάλωση.
WiFi
Η αρχιτεκτονική του συστήματος καλύπτει τόσο δομημένες τοπολογίες (κυψελωτές) όσο και αδόμητες (ad-hoc). Βασικό της στοιχείο είναι ο σταθμός (Station – STA), δηλαδή οποιαδήποτε συσκευή διαθέτει μια διεπαφή συμβατή με το πρότυπο IEEE 802.11 και επιθυμεί να συνδεθεί και να μεταδώσει στο σύστημα. Στις δομημένες τοπολογίες, η μετάδοση γίνεται μόνο από/προς το Σημείο Πρόσβασης (Access Point – AP), δηλαδή του σταθμού εκείνου που διαθέτει και διεπαφή με σταθερό δίκτυο (π.χ., Ethernet), ενώ στις αδόμητες απευθείας σε οποιοδήποτε άλλο σταθμό στην περιοχή κάλυψης. Το σύνολο των σταθμών και σημείων πρόσβασης που αποτελούν ένα ασύρματο δίκτυο WiFi ονομάζεται Basic Service Set (BSS) στις δομημένες τοπολογίες και Independent Basic Service Set (IBSS) στις αδόμητες.
Η εξέλιξη του προτύπου ακολούθησε μια βήμα-προς-βήμα προσέγγιση, σύμφωνα με την οποία, στην αρχή σχεδιάστηκε ένα απλό σύστημα περιορισμένης σχετικά λειτουργικότητα, και στη συνέχεια επεκτάθηκε, και συνεχίζει να επεκτείνεται με προσθήκες, οι οποίες στόχο έχουν να βελτιώσουν αρχικές αδυναμίες και παραλήψεις. Παρακάτω αναφερόμαστε συνοπτικά στις βασικές εξελίξεις.
802.11: Η πρώτη έκδοση του προτύπου, η οποία υποστήριζε ταχύτητα 1 και 2Mbps στη μπάντα των 2,4GHz με χρήση τεχνικών frequency hopping και direct sequence.
802.11a: Επέκταση φυσικού επιπέδου για ασύρματα τοπικά δίκτυα στην μπάντα των 5 GHz, το οποίο χρησιμοποιεί διαμόρφωση Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM). Αποτελείται από οκτώ διαθέσιμα μη-επικαλυπτόμενα ασύρματα κανάλια, τα οποία έχουν ρυθμό μετάδοσης έως 54 Mbps το καθένα.
802.11b: Επέκταση φυσικού επιπέδου για ασύρματα τοπικά δίκτυα στην μπάντα των 2,4 GHz. Είναι υπεύθυνο για την αναβάθμιση του αρχικού φυσικού επιπέδου του 802.11 προσθέτοντας τους ρυθμούς 5.5 Mbps και 11 Mbps μέσω πυκνότερης διαμόρφωσης. Αποτελείται από τρία διαθέσιμα μη-επικαλυπτόμενα ασύρματα κανάλια, τα οποία έχουν ρυθμό μετάδοσης έως 11 Mbps το καθένα.
802.11e: Είναι ένα συμπληρωματικό πρωτόκολλο για το επίπεδο πολλαπλής πρόσβασης του 802.11 το οποίο παρέχει βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσίας. Στοχεύει σε μια από τις βασικές αδυναμίες του κλασσικού 802.11 πρωτοκόλλου, δηλαδή στην έλλειψη δυνατότητας παροχής διαφοροποιημένης μεταχείρισης σε διαφορετικές κατηγορίες κίνησης.
802.11g: Πρότυπο φυσικού επιπέδου για ασύρματα τοπικά δίκτυα στη μπάντα των 2,4 GHz. Αποτελείται από τρία διαθέσιμα μη-επικαλυπτόμενα ασύρματα κανάλια, τα οποία έχουν ρυθμό μετάδοσης έως 54 Mbps το καθένα με χρήση OFDM. Είναι το πιο διαδεδομένο πρότυπο φυσικού επιπέδου σήμερα.
802.11i: Είναι ένα συμπληρωματικό πρότυπο για βελτίωση της ασφάλειας του συστήματος. Παρέχει έναν εναλλακτικό μηχανισμό του κλασσικού Wired Equivalent Privacy – WEP με καινούριες μεθόδους κρυπτογράφησης και πιστοποίησης.
Το βασικότερο συστατικό του προτύπου ΙΕΕΕ 802.11 είναι το πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης (Multiple Access Control -MAC), το οποίο ελέγχει τη μετάδοση πολλών σταθμών στην ίδια περιοχή. To πρωτόκολλο περιέχει τους εξής δύο μηχανισμούς πρόσβασης: το Distributed Coordination Function (DCF) και το Point Coordination Function (PCF). Ο DCF είναι ο βασικός μηχανισμός πρόσβασης και υποχρεωτικός για όλα τα συστήματα που υλοποιούν το πρότυπο. Βασίζεται στην ανίχνευση φέροντος και στην αποφυγή σύγκρουσης (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – CSMA/CA). Αυτό σημαίνει ότι ένας σταθμός περιμένει μέχρι να περιέλθει το ασύρματο μέσο σε απραξία, προτού προχωρήσει σε μετάδοση πακέτου (carrier sense), ενώ διαθέτει μηχανισμούς για την αποφυγή των συγκρούσεων (collision avoidance). Το CSMA/CA είναι παρόμοιο με το CSMA/CD του Ethernet, μόνο που λόγω της φύσεως του ασύρματου μέσου, η ανίχνευση σύγκρουσης κατά τη διάρκεια της μετάδοσης δεν είναι εφικτή. Ο μηχανισμός PCF είναι προαιρετικός και εφαρμόζεται μόνο στις δομημένες τοπολογίες. Βασίζεται στη σταθμοσκόπηση (polling) των σταθμών από το Σημείο Πρόσβασης, δίνοντας κάθε φορά δυνατότητα μετάδοσης σε διαφορετικό σταθμό, χωρίς ανταγωνισμό. Οι μηχανισμοί DCF και PCF μπορούν να πολυπλέκονται στο χρόνο σε ένα υπερπλαίσιο (superframe), το οποίο αποτελείται από μια περίοδο PCF στην οποία δεν υπάρχει ανταγωνισμός (Contention-Free Period – CFP), ακολουθούμενη από μια περίοδο DCF στην οποία υπάρχει ανταγωνισμός (Contention Period – CP) για πρόσβαση στο μέσο, επαναλαμβανόμενα στο χρόνο.
Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα στα πρωτόκολλα ανίχνευσης φέροντος, άρα και στο DCF, είναι το πρόβλημα του κρυμμένου τερματικού. Ένα ζευγάρι ασύρματων συσκευών θεωρείται κρυμμένο (η μια συσκευή είναι κρυμμένη από την άλλη) αν η μια συσκευή δεν μπορεί να ακούσει τη μετάδοση της άλλης. Το φαινόμενο αυτό καθιστά την ανίχνευση φέροντος μη αποδοτική, αφού είναι πιθανό να οδηγήσει σε συγκρούσεις. Για παράδειγμα, θεωρούμε ότι δύο ασύρματοι σταθμοί Α και C είναι κρυμμένοι ο ένας από τον άλλο, αλλά και οι δυο επιθυμούν να μεταδώσουν σε ένα τρίτο σταθμό Β. Όταν ο Α μεταδίδει στον Β, η διαδικασία ανίχνευσης φέροντος του C δεν αντιλαμβάνεται κάποια μετάδοση και έτσι ο C θεωρεί (λανθασμένα) ότι μπορεί να ξεκινήσει μια μετάδοση στον B άμεσα. Είναι φανερό ότι ο C θα δημιουργήσει παρεμβολή στην επικοινωνία του A με τον B με αποτέλεσμα να υπάρξει σύγκρουση και ο Β να μη λάβει σωστά τα δεδομένα ούτε του Α αλλά ούτε και του C.
Για να μειωθεί το πρόβλημα του κρυμμένου τερματικού που υπάρχει εκ φύσεως σε κάθε ασύρματο CSMA σύστημα, πριν από κάθε μετάδοση δεδομένων στο DCF προηγούνται τα μηνύματα Request-to-Send (RTS) και Clear-to-Send (CΤS). Συγκεκριμένα, πριν μεταδώσει τα δεδομένα του ένας σταθμός (π.χ. Α) μεταδίδει ένα μικρό RTS πακέτο, στο οποίο ο αποδέκτης (π.χ., Β) απαντά με ένα CTS πακέτο. Τα RTS και CTS πακέτα περιέχουν πληροφορίες για το χρόνο που απαιτείται για τη μετάδοση των δεδομένων, ώστε ακόμα και αν κάποιος σταθμός (π.χ. C) δεν ακούσει το RTS, να ακούσει το CTS και να μην επιχειρήσει μετάδοση κατά τη χρονική αυτή περίοδο. Ο χρονοδιακόπτης που χρησιμοποιούν οι σταθμοί για την αδρανοποίησή τους από το μέσο λέγεται Network Allocation Vector (NAV). Επίσης, μετά από κάθε επιτυχή μετάδοση, ο παραλήπτης αποστέλλει επιβεβαίωση (acknowledgement – ACK) ώστε να ενημερώσει τον αποστολέα. Η μέθοδος επιβεβαίωσης μέσω μηνύματος (και όχι μέσω ανίχνευσης φέροντος κατά τη μετάδοση) επιβάλλεται στα ασύρματα δίκτυα, καθώς δεν είναι εφικτή η ταυτόχρονη μετάδοση και ανίχνευση όπως στα ενσύρματα (π.χ., Ethernet).
Έτσι λοιπόν μπορούμε να πούμε ότι η μετάδοση μέσω DCF περιλαμβάνει επαναλαμβανόμενους κύκλους μετάδοσης μηνυμάτων της μορφής RTS/CTS/Data/ACK. Οι σταθμοί επιχειρούν να μεταδώσουν επιτυχώς το RTS, ώστε να δεσμεύσουν το κανάλι και να μπορέσουν να μεταδώσουν χωρίς ανταγωνισμό τα δεδομένα τους. Άρα συγκρούσεις μπορούν να συμβούν μόνο σε ταυτόχρονες μεταδόσεις του RTS.
Ο PCF είναι ένας προαιρετικός μηχανισμός, ο οποίος υποστηρίζει μετάδοση πακέτων χωρίς ανταγωνισμό και στην υποστήριξη υπηρεσιών ευαίσθητων στο χρόνο, όπως κινούμενη εικόνα και φωνή, μειώνοντας τις συγκρούσεις. Χρησιμοποιείται ένας Point Coordinator (PC), ο οποίος βρίσκεται μέσα στο Σημείο Πρόσβασης και σταθμοσκοπεί (poll) όλους τους σταθμούς που έχει εγγεγραμμένους στη λίστα του. Ο PC έχει τη δυνατότητα να αφαιρέσει από τη λίστα ένα σταθμό για κάποιο χρονικό διάστημα, αν παρατηρήσει ότι ο συγκεκριμένος σταθμός δεν έχει καθόλου πακέτα να μεταδώσει για ένα συνεχόμενο αριθμό προσπαθειών. Επίσης, οι σταθμοί έχουν τη δυνατότητα να ζητήσουν από τον PC να μην τους εγγράψει στη λίστα σταθμοσκόπησης, όταν βρίσκονται σε κατάσταση ελάχιστης κατανάλωσης ισχύος (power-save mode).
Η χρήση του PCF ξεκινά όποτε ο PC κρίνει ότι οι συγκρούσεις έχουν φτάσει σε ένα επικίνδυνα υψηλό ποσοστό. H έναρξη της CFP γίνεται με ένα πακέτο συγχρονισμού (beacon), ακολουθούμενο από τα μηνύματα σταθμοσκόπησης (CF-Poll), δεδομένων (Data), επιβεβαιώσεων (CF-ACK) ή συνδυασμούς αυτών. Η δυνατότητα να συνδυάζονται πακέτα σταθμοσκόπησης (poll) με επιβεβαιώσεις, σχεδιάστηκε για να βελτιωθεί η απόδοση του πρωτοκόλλου, μειώνοντας τα απαιτούμενα μηνύματα. Αν κάποιος σταθμός δεν ανταποκριθεί στο CF-Poll που του έγινε, τότε ο PC συνεχίζει με τον επόμενο σταθμό της λίστας. Αν κάποιος σταθμός δεν έχει δεδομένα να στείλει, όταν του ζητηθεί από τον PC, τότε στέλνει ένα κενό (null) πακέτο. H CFP τελειώνει με ένα ειδικό μήνυμα του PC (CF-End) οπότε και οι σταθμοί αλλάζουν τον τρόπο λειτουργίας τους σε DCF και ξαναρχίζουν τον ανταγωνισμό.
WiMax
Τα δίκτυα WiMax βασίζονται στο πρότυπο IEEE 802.16 που ορίζει τα χαρακτηριστικά για ένα μητροπολιτικό ασύρματο δίκτυο ευρυζωνικής πρόσβασης. Ουσιαστικά, αποτελεί μία εναλλακτική λύση σε σχέση με τα ενσύρματα δίκτυα τεχνολογίας DSL. Μπορεί να καλύψει μεγάλες γεωγραφικές περιοχές, χωρίς το κόστος εγκατάστασης υποδομής όμοιας με αυτή που απαιτείται στα ενσύρματα δίκτυα. Το πρότυπο 802.16 παρέχει στους χρήστες ταχύτητες πρόσβασης ανάλογες του DSL ή και μεγαλύτερες και λειτουργεί σε μία ευρεία μπάντα συχνοτήτων 2 έως 66 GHz, υποστηρίζοντας ταχύτητες μετάδοσης που μπορούν να αγγίξουν τα 72 Mbps. Οι προδιαγραφές που έχουν θεσπιστεί από την ΙΕΕΕ για τη δημιουργία επιτυχούς ζεύξης αναφέρουν μία θεωρητική απόσταση της τάξης των 50 Km που όμως σε πειραματικές μετρήσεις περιορίζεται στα 10 Km.
Λόγω των μεγάλων αποστάσεων που καλύπτει και ταυτόχρονα τους υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης που μπορεί να παρέχει, το πρότυπο WiMax βρίσκει πολλές εφαρμογές, λύνοντας σημαντικά προβλήματα. Τρεις είναι οι βασικότερες χρήσεις του:
- Δίκτυο κορμού στα κυψελωτά συστήματα κινητής τηλεφωνίας. Η εισαγωγή του προτύπου αυτού αναμένεται να μειώσει σημαντικά το κόστος εξάπλωσης των δικτύων κινητής τηλεφωνίας μιας και αποτελεί μια οικονομικότερη πρόταση, αν συγκριθεί με την οπτική ίνα, για τις εταιρίες κινητής τηλεφωνίας. Εξασφαλίζει ταυτόχρονα αξιοπιστία και υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης που απαιτούν τα δίκτυα κορμού των κινητών δικτύων επικοινωνιών.
- Broadband on Demand. Παρέχει υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης κάνοντας εφικτή τη χρήση της τεχνολογίας για εφαρμογές πραγματικού χρόνου κάτι που με το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11 σε μεγάλες αποστάσεις δεν ήταν εφικτό.
- Παρέχει κάλυψη σε περιοχές που είναι αδύνατο τα καλυφθούν με χρήση χαλκού ή οπτικής ίνας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν συμπλήρωμα δικτύων οπτικών ινών σε τμήματα του εδάφους στα οποία το κόστος εγκατάστασης και συντήρησης δικτύων οπτικών ινών είναι απαγορευτικό.
Το αρχικό πρότυπο 802.16, όπως έχει καθοριστεί το 2001, υποστηρίζει συχνότητες από 10 έως 66 GHz. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι το ?εγαλύτερο ?έρος των παραπάνω συχνοτήτων ήταν παγκοσμίως διαθέσιμο κατά την αρχική φάση προδιαγραφής του πρωτοκόλλου. Ό?ως, τα ?ικρά ?ήκη κύ?ατος των συχνοτήτων αυτών, δημιουργούσαν όπως είναι φυσικό πολλά προβλήματα στην υλοποίηση. Η λύση ήρθε από μια νέα μελέτη που ολοκληρώθηκε στο τέλος του 2002. Πρόκειται για το 802.16a, που υποστηρίζει συχνότητες στο εύρος 2-11 GHz, περιλαμβάνοντας αδειοδοτη?ένο και ?η φάσμα. Συγκριτικά λοιπόν, ?ε τις υψηλές συχνότητες, η ζώνη του 802.16a παρέχει τη δυνατότητα πρόσβασης σε πολύ περισσότερους συνδρομητές ?ε ελαχιστοποίηση του κόστους, παρ’ όλο που υπάρχει χαμηλότερος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων. Αυτό βέβαια προϋποθέτει υπηρεσίες που θα απευθύνονται κυρίως σε ιδιώτες και σε μικρού με μεσαίου μεγέθους εταιρίες.
Το πρότυπο ΙΕΕΕ802.16 μπορεί να υποστηρίξει πολλαπλές υπηρεσίες με διαφορετικές απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας η καθεμία. Το πρότυπο ορίζει τους μηχανισμούς και τις λειτουργίες που ελέγχουν την επικοινωνία και την μετάδοση δεδομένων μεταξύ του Σταθμού Βάσης (Base Station – BS) και των σταθμών συνδρομητών (Subscriber Stations – SSs). Στην κατεύθυνση από τον σταθμό βάσης προς τον συνδρομητή (downlink) η μετάδοση είναι απλή καθώς δεν υπάρχει ανταγωνισμός (μόνο ο Σταθμός Βάσης μεταδίδει). Στην αντίθετη κατεύθυνση (uplink), προβλέπεται ένα προηγμένο πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης το οποίο επιτρέπει τη δυναμική δέσμευση εύρους ζώνης. Κάθε συνδρομητής μπορεί να ζητήσει από τον Σταθμό Βάσης να του ανατεθούν χρονοθυρίδες ανά πλαίσιο ανάλογα με τις εκάστοτε ανάγκες του. Αυτό επιτυγχάνεται είτε μέσω αιτήσεων του συνδρομητή είτε μέσω σχετικών ερωτήσεων του Σταθμού Βάσης. Πρέπει να αναφερθεί ότι το πρότυπο 802.16 προβλέπει δύο δυνατούς τρόπου λειτουργίας. Λειτουργία σημείου προς πολλαπλά σημεία (point-to-multipoint), όπου αφορά την κλασσική κυψελωτή τοπολογία, και λειτουργία πλέγματος (mesh mode) όπου κάθε συνδρομητής μπορεί να μιλήσει απευθείας με κάποιον άλλον.
Οι υπηρεσίες οι οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθούν από τους τελικούς χρήστες διαφέρουν στην φύση τους και στις απαιτήσεις τους. Έτσι μπορούν να υποστηριχθούν υπηρεσίες μεταφοράς δεδομένων, φωνής, ακόμα και βίντεο. Για την υποστήριξη όλων αυτών των διαφορετικών υπηρεσιών, το επίπεδο πολλαπλής πρόσβασης έχει τη δυνατότητα εξυπηρέτησης τόσο σταθερής, όσο και μεταβαλλόμενης (bursty) κίνηση. Κάθε υπηρεσία κατηγοριοποιείται και σε διαφορετική κλάση ανάλογα με την ποιότητα υπηρεσίας που απαιτεί. Το πρότυπο ΙΕΕΕ802.16 διαθέτει τέσσερις διαφορετικές κλάσεις υπηρεσιών. Την “Unsolicited Grant Service” (UGS), η οποία υποστηρίζει υπηρεσίες σταθερού ρυθμού που γεννούν πακέτα σταθερού μήκους σε περιοδική βάση, την “Real-Time Polling Service (rtPS)” ,η οποία υποστηρίζει εφαρμογές πραγματικού χρόνου που παράγουν πακέτα μεταβλητού μήκους όπως VoIP, streaming video, streaming audio, την “non-Real Time Polling Service” (nrtPS), η οποία σχεδιάστηκε για εφαρμογές που απαιτούν μεγάλο εύρος ζώνης αλλά όμως ανέχονται μεγαλύτερες καθυστερήσεις, και τέλος την “Best Effort” (BE), η οποία αναφέρεται σε υπηρεσίες όπου δεν υπάρχει καμία εγγύηση για την καθυστέρηση ή το εύρος ζώνης που θα της ανατεθεί για την μεταφορά των δεδομένων της. Επιπλέον, κάθε υπηρεσία μπορεί να περιγράψει τις απαιτήσεις για ποιότητα υπηρεσίας μέσω αναλυτικών παραμέτρων που δηλώνονται προς το Σημείο Πρόσβασης κατά την αρχικοποίησή της. Αυτό δίνει τη δυνατότητα παροχής ιδιαίτερα εξειδικευμένης ποιότητας ανά υπηρεσία.
Σημαντική στην εξέλιξη του συστήματος είναι η επέκταση 802.16e η οποία επιτρέπει την ενσωμάτωση κινούμενων σταθμών συνδρομητή μέσω ανάλογων επεκτάσεων στο φυσικό επίπεδο. Η επέκταση έδωσε τη δυνατότητα υλοποίησης του συστήματος σε φορητούς υπολογιστές και υπολογιστές παλάμης, ώστε να θεωρείται πλέον συμπληρωματική ή ακόμα και ανταγωνιστική τεχνολογία του UMTS σε αστικές περιοχές. Μερικά από τα χαρακτηριστικά που υιοθετεί το 802.16e είναι τα ακόλουθα:
- Υψηλοί Ρυθμοί Δεδομένων: Με τις νέες τεχνολογίες των «Έξυπνων» Κεραιών, τις προχωρημένες μεθόδους κωδικοποίησης και διαμόρφωσης, επιτυγχάνονται μέγιστοι ρυθμοί στην κάθοδο (downlink) ως 63Mbps και στην άνοδο (uplink) 28 Mbps ανά τομέα, σε κανάλι μεγέθους 10MHz.
- Ποιότητα Υπηρεσίας (QoS): Επιτυγχάνεται με το βέλτιστο διαμοιρασμό του χώρου, των συχνοτήτων και των χρονοθυρίδων, με ελάχιστη σπατάλη πόρων.
- Κλιμάκωση: Η σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σε διάφορες ζώνες του φάσματος, με συχνότητες από 1,25 ως 20MHz ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Έτσι είναι δυνατή η παροχή αυξημένου εύρους ζώνης ανάλογα με την υπηρεσία σε αραιοκατοικημένες περιοχές, ενώ αντίθετα στα πυκνοκατοικημένα αστικά κέντρα είναι δυνατή η αύξηση της χωρητικότητας των συνδρομητών.
- Κινητικότητα: Βελτιστοποίηση των τεχνικών μεταπομπής (handover) με καθυστερήσεις μικρότερες από 50 msec, για την υποστήριξη υπηρεσιών πραγματικού χρόνου (π.χ. VoIP) χωρίς υποβάθμιση της ποιότητας υπηρεσίας.