تکنولوژی WIMAX

مقدمه:

فناوری بی سیم مدتها است که مورد استفاده قرار می گیرد. تبادل اطلاعات از یک محل به محل دیگر دسترسی جدیدی در دنیای بدون سیم فراهم آورده و هر روز بر دامنه کاربران آن افزوده می شود. و با گذشت زمان روز بروز بر قابلیت های فناوری های بی سیم افزوده می شود.متخصصین آینده صنعت بی سیم را بسیار روشن می دانند.WiMAX، مخفف عبارت «World Wide Interoperability for Microwave Access» و به معنای قابلیت تبادل و استفاده از اطلاعات در سطح جهانی، با دسترسی به امواج ماکروویو (امواج الکترو مغناطیسی در طیف فرکانسی رادیویی) می باشد.وایمکس یک سازمان تجاری صنعتی است و مشابه Wi-Fi می باشد.اما با سرعتی بالاتر که در مسافت های طولانی تر و با تعداد بیشتری از کاربران،کاربرد دارد.وایمکس توانایی ارائه خدمات در مناطقی که دارای محدودیت های فیزیکی از جمله زیر ساخت های سنتی سیمی هستند را دارا می باشد.وایمکس یک نسخه استاندارد از اترنت است که به عنوان یک جایگزین برای فن آوری هایی همچون مودم های کابلی DSLو لینک T1/E1در نظر گرفته شده است.

تاریخچه:

کنسرسیون صنایع بزرگ ، اتحادیه ای جهت گواهی تولیدات بی سیم پهن باند (BWA) به راه انداختند. این اتحادیه وایمکس نام گرفت. در سال ۱۹۹۹ موسسه IEEE ، یک کارگروه از شاخه اتحادیه بی سیم پهن باند تشکیل داد که بر روی دستیابی بی سیم پهن باند کار می کرد.این گروه در همان سال استاندارد IEEE 802.16را تصویب کردند که عدد ۱۶ نشان دهنده همین گروه کاری است.

وایمکس بر دو منبع استوار است:

• استاندارد ۱۶ و استانداردهای اصلاحی بعد از آن
• اتحادیه وایمکس : گروه مستند سازی و نظارت بر پیاده سازی تجهیزات شبکه وایمکس

ویژگی‌ها و مزایای فنی WiMax:

• رنج فرکانس از 2Ghz تا 66Ghz ( دید مستقیم)
• پهنای باند از 5Mhz تا 20Mhz
• نرخ تبادل اطلاعات حداکثر تا 70Mbps
• تحت پوشش قراردادن محدوده ای به شعاع 50km
• تبادل اطلاعات بین فرستند و گیرنده بصورت خطی و غیر خطی
• امکان اتصال به لینک های کابلی (Dsl ، E1 ، T1)
• قابلیت سازگاری با تکنولوژی های مانند Wifi
• سیار بودن این فناوری
• ارائه سرویس به مناطق صعب العبور و روستایی
• ایجاد ارتباط با کاربران ثابت و متحرک
• عدم نیاز به کابل کشی
• هزینه مناسب برای کاربران و راه اندازی سریع
• و …

برخی از کاربردهای Wimax به عنوان شبکه عمومی:

وایمکس را می تواند در کاربردهای زیادی به خدمت گرفت در محیط هایی با اپراتورها و کاربران متنوع ، در مناطق جغرافیایی مختلف و با پراکندگی مختلف

• اینترنت پرسرعت
• Voip
• E-banking
• E-learning
• Video conferencing
• Video on demand (پخش برنامه های تلویزیون ، پخش زنده و …)
• ارتباط بین سازمانهایی مانند پلیس ، آتش نشانی ، آورژانس
• ارتباط بین شرکتهای گاز و نفت و …

محدوده ي فركانسي مورد استفاده توسطWIMAX

• فركانس با مجوز در محدوده ۱۰ تا ۶۶ گیگاهرتز: به دليل طول موج کوتاه در اين فركانس، عمليات در محیطهاي LOS انجام می شود. حداكثر سرعت در اين باند فركانسي20Mbps است . در اين محدوده فركانسي، از مدولاسيون تك حامل (SC (Single Carreir استفاده میشود.
• فركانس با مجوز و بدون مجوز در محدوده ي ۲تا ۱۱گیگاهرتز: در اين باند ، دو نوع فركانس بدون مجوز و با مجوز وجود دارد. فركانس هاي ۲.5GHZ و۳.5GHZ داراي مجوز و فركانس 8GHZبدون مجوز هستند.به دلیل طول موج بیشتر این محدوده فرکانسی ، می توان در محيطهاي NLOS نيز عمل كرد. در واقع بيش تر قابليت هاي مفيد لايه ي فيزيكي IEEE802.16 در اين محدوده ي فركانسي وجود دارد. عمليات در فركانس بدون مجوزمستلزم تحمل تداخل هاي زياد مي باشد.

مقایسه ی وایمکس باWi-Fi

• سرویس وایمکس محدوده ی شبکه هایی با مقیاس بزرگ (WMAN ) را در بر می گیرد ولی Wi-Fiبرای شبکه های LAN کاربرد دارد.در واقع بیشترین تفاوت میان Wi-Fi و WiMax سرعت نیست بلکه فاصله است, WiMax مایل‌ها جلوتر از Wi-Fi است.
• دامنه Wi-Fi در حدود ۳۰متر است در حالیکه WiMax دستیابی بی سیم را تا شعاع ۵۰ کیلومتر پوشش می‌دهد.
• سیستم Wi-Fiاز الگوریتم های WEPوWPA وپسوردهای ۶۴و۱۲۸ بیتی ،امنیتی را برقرار می کند حال آن که وایمکس با روش های مختلف رمز گذاری نظیر DES-CBC برای استاندارد ۱۶ و DES-CBC and AES-CCM برای استاندارد ۸۰۲.16e امنیت شبکه را فراهم می کند.
• پهنای باند در سیستم وایمکس بیشتر از Wi-Fiاست
• Wi-Fiتحت استاندارد۱۱می باشد در حالی که وایمکس تحت استاندارد IEEE802.16 کار می کند.

انواع سرویس های وایرلس وایمکس:

۱- سرویس دید مستقیم(LOS:Line of sight)
بر اساس آن باید فرستنده و گیرنده باید در نقطه دید مستقیم یکدیگر باشند. از این سرویس برای مکانهایی استفاده می شوند که موانع فیزیکی وجود ندارد ( اتوبانها – مناطق خارج از شهر و…)
– محدوده تحت پوشش: محدوده ای به شعاع ۵۰ کیلومتر
– سرعت ارسال: میانگین 70mbps
–   فرکانس : رنج فرکانسی بالا بین 10Ghz تا 66Ghz
– دارای معماری نقطه به نقطه است (point to point)

۲- سرویس دید غیرمستقیم ( NLOS:None Line of sight )
بر اساس آن نیازی نیست که فرستنده و گیرنده در دید مستقیم یکدیگر باشند. از این سرویس برای مکانهایی استفاده می شوند که موانع فیزیکی وجود دارد ( مکانهای شهری ، ساختمانها و…)
– محدوده تحت پوشش: محدوده ای به شعاع ۶ تا ۹ کیلومتر
– سرعت ارسال: میانگین 70mbps
– فرکانس : رنج فرکانسی بین 2Ghz تا 11Ghz
– دارای معماری نقطه به چند نقطه است (point to multipoint)

سرویس های وایمکس به کاربران :

۱- نوع سیار (Mobile wimax) :
            – کاربران متحرک (مترو ،اتوبوس،ماشین )
– سرعت انتقال میانگین ۱۵ mbps
– محدوده ۳ تا ۵ کیلومتری بین فرستنده و گیرنده
– دستگاه گیرنده سیار
– رنج فرکانسی بین 2Ghz تا 6Ghz ( عبور از موانع)

۲- نوع ثابت (Fixed Wimax):
            -کاربران ثابت (خانه،محل کار)
– سرعت انتقال میانگین 70mbps
– محدوده حداکثر ۵۰کیلومتر
– آنتن مرکز ثابت
– انتقال داده با سرویس دید مستقیم یا غیر مستقیم

طبقه بندی تجهیزات وایمکس :

۱-تجهیزات سمت کاربر: (CPE ):Customer Premises Equipment

– تجهیزات ارتباطی داخلی ( Indoor)

-تجهیزات ارتباطی بیرونی ( outdoor)

-تجهیزات USB

– تراشه های قابل نصب روی لپ تاپ ، موبایل و …

۲- تجهیزات سمت فرستنده: (۲- ایستگاه اصلی ( Base Station : BS)

پوشش منطقه ای به بزرگی ۸۰۰۰ کیلومتر مربع (برد ۵۰ کیلومتر) را در بر می گیرد

• Wimax Tower: دکل فلزی
• تجهیزات الکترونیکی داخلی دکل

استاندارد IEEE802.16: استاندارد تعریف شده برای wimax:

وایمکس در سایر کشورها:

در اکثر کشورها از استاندار IEEE802.16 , IEEE802.16e IEEE802.16d, و در آمریکا ، استرالیا از استانداردهای IEEE802.16 ,16e , 16m استفاده می شود.

عوامل مؤثر بر کیفیت WiMax

1. عوامل محیطی همچون پوشش گیاهی منطقه، ارتفاع درختان، وجود کوه‌ها، دره‌ها و حتی سطح آب رودخانه‌ها و دریاچه‌ها باعث ایجاد انعکاس و چند مسیرگی‌های رادیویی می‌شوند.
2. شرایط آب و هوایی
3. معماری مختلف شهرها، حتی در بهترین طراحی‌ها نیز ممکن است نقاط کوری را ایجاد کند.
4. آلودگی‌های فرکانسی در پهنای باند مورد استفاده نیز سطح سیگنال دریافتی را تخریب می‌کند.

مشكلات واي مكس :

وای مكس در دو جا با مشكل روبه رو است:

اول آن كه این سیستم بی حد و مرز می تواند امنیت دولت ها را به خطر اندازد و به همین خاطر از هم اكنون یك تهدید امنیتی برای حكومت ها به شمار می رود. از این رو، به موازات تامین لوازم تكنیكی آن مسائل حقوقی وای مكس نیز احتیاج به حل دارند.

مسئله دوم تامین هزینه وای مكس است كه برای آن راهكار منسجم و مشخصی ارائه نشده است. آیا باید مانند تلفن همراه با آن برخورد كرد و از مشتركان هزینه اتصال را برحسب مدت دریافت كرد و یا همچون ISP های بیشتر كشورها، هزینه اشتراك ثابت از مشتری اخذ كرد؟ یا… پاسخ هرچه باشد از نظر كاربران زیاد مهم نیست. اگر «ارزان بودن» تامین شود!

نتیجه :

هزینه استفاده از سرویسهای بی سیم به نسبت سایر سرویسهای موجود بسیار بالاتر است .
اما استفاده یک ایستگاه WIMAX در یک شهر بسیار قابل قبول تر از راه اندازی ایستگاههای فراوان WIFI جهت استفاده کاربران سیار میباشد . اما دربرخی از شهرها که راه اندازی سرویسها بر روی کابل هزینه های بالایی را می طلبد ، شرکتهای ارائه دهنده به استفاده از این تکنولوژی روی آورده اند .
انجمن وایمکس عـلاوه سرویس اینترنت در برنامه خود سرویس سرویس هایی همچون VOIP و Video conferencingو Video on Demonنیز گنجانده شده است کـه ممکن است این تکنولوژی را به یکی از رقبای سیستم موبایل تبدیل کند.

 برای اطلاع از فن آوری های نوین ارتباطی شبکه های وایرلس و ماکرویو و مراکز تلفنی تحت شبکه از کانال تلگرامی ما به آدرسهای Wireless_tech@ و Voip_Tech@  دیدن فرمایید.