Сертификация WiMAX

Основой идеологии WiMAX-форума являются:

• сертификация оборудования ШБД, т. е. стандартизация требований к оборудованию базовых и абонентских станций различных производителей;
• разработка архитектуры сети, алгоритмов аутентификации и авторизации для обеспечения совместимости;
• требования к физическому уровню: частотному диапазону, режиму дуплексирования и ширине каната.

Основные принципы сертификации:

• возможность совместного использования с оборудованием других производителей;
• обратная совместимость оборудования (поддержка предыдущих версий сертификации в одном и том же профиле);
• учет ситуации с частотами по всему миру при сертификации абонентских устройств.

Данные принципы сертификации выгодны как для производителей оборудования, для телекоммуникационных операторов, так и для пользователей. Первые быстрей отлаживают и разрабатывают оборудование, концентрируются только на самых важных направлениях, быстрей получают финансовую отдачу. Операторы не являются заложниками одного производителя, могут строить более гибкие сети, могут отдать распространение абонентских устройств другим участникам рынка, тем самым также сконцентрироваться на более важных направлениях. Пользователи же получают большую свободу и меньшие цены.

Совокупность требований к физическому уровню получила название «профиль WiMAX» (см. табл. 1).

Процедура сертификации

Сама процедура сертификации осуществляется по следующей цепочке. Сначала производитель оборудования участвует в плагфесте, результаты испытаний на котором обычно конфиденциальны. Дальше происходит выбор лаборатории и сертификационного профиля, начинается взаимодействие с лабораторией. Проходят основные сертификационные испытания. Издается сертификат, он публикуется и заносится в регистр WiMAX-форума.

Таблица 1 Профили WiMAX

Собственно сертификация оборудования в WiMAX-форуме предусматривает три этапа. На первом этапе производитель, желающий участвовать в сертификации, регистрирует свое оборудование в соответствующем профиле. Для начала сертификации необходимо три производителя в выбранном профиле для фиксированного WiMAX и четыре производителя — для мобильного WiMAX. На втором этапе оборудование каждого производителя проходит аттестационные испытания, которые состоят из двух основных частей: проверка на соответствие стандарту МАС-уровня и PHY-уровня. Завершающий этап — тестирование на функциональную совместимость оборудования разных изготовителей: к базовой станции одного производителя подключаются абонентские устройства других производителей.

Последний этап тестирования разделен WiMAX-форумом на две волны, различные для фиксированного и мобильного WiMAX. В фиксированном WiMAX в первой волне сертификации проверяются ключевые возможности подключения к сети, предоставление сервиса, распределение полосы пропускания. Во второй волне тестируются процедуры аутентификации, совместимости протоколов радиосвязи, возможность выделять гарантированную полосу пропускания каждому пользователю (QoS). Также проверяются алгоритмы шифрования AES и корректность работы алгоритма автоматического запроса повторной передачи (ARQ).

В случае мобильного WiMAX в первой волне проверяется соответствие требованиям стандарта параметров режима OFDMA, протоколов QoS, AES, H-ARQ (гибридный ARQ), протокола управления ключами шифрования для обеспечения авторизации абонентских устройств на базовой станции (PKMv2), алгоритма контроля мощности абонентских устройств, режимов ожидания (sleep и idle mode) и сжатия заголовков.

Во второй волне испытаний проверяется хэндовер, QoS более высокого уровня, поддержка протокола IPv6, максимальный размер передаваемого фрейма MBS). Кроме этого, возможна проверка механизмов MIMO, таких, как многоканальный прием/передача (как на базовой, так и на абонентской станциях) и формирование луча диаграммы направленности антенн.

При переходе от фиксированного к мобильному WiMAX предъявляются дополнительные требования к оборудованию и технологии в целом. Так, в мобильном WiMAX уже используется мультиплексирование OFDMА, позволяющее передавать в одном кадре информацию для нескольких абонентских станций. Для увеличения зоны покрытия вне прямой видимости требуется увеличить мощность передатчика. Такой подход применим на базовой станции, но увеличение мощности абонентского устройства невозможно по санитарным нормам. Поэтому необходимо внедрение технологии MIMO-антенн на базовой станции, существенно увеличивающее стоимость системы в целом, но обеспечивающее дополнительный энергетический выигрыш в 3–6 дБ по уровню принимаемого сигнала от абонентской станции.

Дополнительно увеличить зону покрытия возможно за счет формирования диаграммы направленности антенны в требуемом направлении. Эта технология позволяет получить более мощный сигнал за счет высокого коэффициента анизотропного усиления антенной системы. С появлением мобильности возникает потребность в алгоритмах безопасной аутентификации и авторизации, как абонентских устройств, так и пользователей и быстрой перерегистрации при переходе от одной базовой станции к другой без потери связи.

При прохождения сертификационных испытаний базовая станция должна работать как минимум с тремя абонентскими устройствами различных производителей. А абонентское оборудование как минимум с двумя базовыми станциями различных изготовителей (разумеется, при условии, что профиль оборудования одинаков).

По прогнозам WiMAX-форума, к 2011 году сертифицированных продуктов станет более 1000 (рис. 1). Впервые на рынке сетей ШБД операторского класса клиенту предоставляется свобода выбора оборудования различных производителей. В этих целях WiMAX-форум окончательно утвердил в 2008 году сертификационную программу интенсивного тестирования абонентских устройств и базовых станций. Работа ведется в сотрудничестве с институтами IEEE и ETSI, с тестовыми лабораториями и более чем с 500 членами WiMAX-форума. На первых этапах сертификация концентрируется на физическом и МАС-уровнях сети, позже она достигнет и более высоких уровней.

При сертификации должны выполняться следующие тесты (см. табл. 2):

• тестирование на физическом уровне Radio Conformance Testing (RCT);
• тестирование на MAC уровне Protocol Conformance Testing (PCT). включая подуровни безопасности, управления и сервиса;
• тесты на совместную работу (IOT), в том числе и в мобильном режиме (MIOT);

Тесты на сетевое взаимодействие Network Conformance Testing (NCT):

• с июля 2009 года вводятся измерения уровней электромагнитного излучения абонентских устройств Radiated Performance Testing (RPT):
• со второй половины 2009 года начались тесты элементов инфраструктуры WiMAX-сетей Infrastructure Interoperability Testing (IIOT). Внимание обращается на ASN- и CSN-элементы сети и их совместную работу.

Сегодня действуют пять сертификационных лабораторий WiMAX-форума.

Сертификационные профили и динамика сертификации WiMAX

Сразу оговоримся, что список сертификационных профилей WiMAX-форума постоянно претерпевает изменения. С одной стороны, в него добавляются новые профили, отражающие появление новых спецификаций, новых версий стандартов, а также увеличение функциональности устройств. С другой стороны, отдельные WiMAX-профили перестают получать поддержку со стороны производителей аппаратуры — соответствующие им устройства перестают разрабатывать (хотя уже разработанные могут выпускаться). Поэтому возникает понятие «активный WiMAX-профиль» — т.е. такой профиль, который реально используется разработчиками новой аппаратуры. На начало 2007 года WiMAX-продукты могли быть сертифицированными в соответствии с пятью фиксированными WiMAX-профилями и тринадцатью мобильными WiMAX-профилями (табл. 2). Каждый сертификационный профиль соответствует специфическому распределению частот.

Таблица 2 Сертифицированные профили WiMAX