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 ی فرکانسی مورد استفاده توسطWIMAX

• فرکانس با مجوز در محدوده ۱۰ تا ۶۶ گیگاهرتز: به دلیل طول موج کوتاه در این فرکانس، عملیات در محیطهای LOS انجام می شود. حداکثر سرعت در این باند فرکانسی20Mbps است . در این محدوده فرکانسی، از مدولاسیون تک حامل (SC (Single Carreir استفاده میشود.
• فرکانس با مجوز و بدون مجوز در محدوده ی ۲تا ۱۱گیگاهرتز: در این باند ، دو نوع فرکانس بدون مجوز و با مجوز وجود دارد. فرکانس های ۲.5GHZ و۳.5GHZ دارای مجوز و فرکانس 8GHZبدون مجوز هستند.به دلیل طول موج بیشتر این محدوده فرکانسی ، می توان در محیطهای NLOS نیز عمل کرد. در واقع بیش تر قابلیت های مفید لایه ی فیزیکی IEEE802.16 در این محدوده ی فرکانسی وجود دارد. عملیات در فرکانس بدون مجوزمستلزم تحمل تداخل های زیاد می 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.

مشکلات وای مکس :

وای مکس در دو جا با مشکل روبه رو است:

اول آن که این سیستم بی حد و مرز می تواند امنیت دولت ها را به خطر اندازد و به همین خاطر از هم اکنون یک تهدید امنیتی برای حکومت ها به شمار می رود. از این رو، به موازات تامین لوازم تکنیکی آن مسائل حقوقی وای مکس نیز احتیاج به حل دارند.

مسئله دوم تامین هزینه وای مکس است که برای آن راهکار منسجم و مشخصی ارائه نشده است. آیا باید مانند تلفن همراه با آن برخورد کرد و از مشترکان هزینه اتصال را برحسب مدت دریافت کرد و یا همچون ISP های بیشتر کشورها، هزینه اشتراک ثابت از مشتری اخذ کرد؟ یا… پاسخ هرچه باشد از نظر کاربران 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.

مرتبط :

چگونه یک لینک وایرلس پایدار و با کیفیت بسازیم ؟ | راهنمای کامل و حرفه ای