از سير تا پياز وايمکس

[شكوه انتظار]

هوالحق

از سير تا پياز وايمکس

واي مکس يک فن آوري بي سيم پهن باند است
که هنوز ده ساله نشده است.
اين فن آوري نوظهور در قالب دو کاربرد ثابت و متحرک عرضه مي شود و تقريباً توانسته در لپ تاپ ها و تلفن هاي همراه هوشمند جايي براي خود باز کند. در اين مقاله به معرفي فن آوري واي مکس، استانداردها، کاربردها، آشنايي با تجهيزات و بررسي وضعيت کنوني واي مکس در چند نقطه جهان پرداخته شده است.

مقدمه

مدت ها بود که شبکه هاي سيمي، دنياي مخابرات را زير سلطه داشتند.
دولت ها، توليد کنندگان و اپراتورها مجبور بودند تا هزينه سنگين سيم کشي را تا آخرين کاربر در دورترين نقطه متحمل شوند.
بي شک راه اندازي اولين شبکه هاي بي سيم،
تحولي بزرگ در صنعت مخابرات بود و درهاي تازه اي را پيش روي مهندسان و توليد کنندگان گشود. با گذشت زمان روز به روز بر قابليت هاي فن آوري هاي بي سيم افزوده شد تا امروز که حجم عظيمي از اطلاعات، صورت و تصوير را مي توان در کسري از ثانيه به دورترين نقاط ارسال کرد. متخصصين و مهندسين، آينده صنعت بي سيم را بسيار روشن مي دانند و اميدوارند روزي بتوانند تمام نيازهاي کاربران را در همه ابعاد پاسخ گويند.
معرفي

کلمه واي مکس برگرفته از سر واژه هاي
Worldwide Interoperability of Microwave Access) WIMAX )
است که يک سازگاري و سازش جهاني است براي پهن باند در رنج فرکانسي بالا،
برد زياد و پهناي باند زياد به نسبت فن آوري هاي بي سيم قبل از خود است.

ويژگي Interoperability يا سازگاري در واي مکس،
يعني اين که کاربر تجهيزات و محصولات مورد نياز خود تهيه کند
(بنا به ويژگي هاي مد نظرش)
و مطمئن باشد که اين وسيله با ساير ابزار مورد تاييد مشابه، هماهنگي و سازگاري دارد.

[شكوه انتظار]

تاريخچه

کنسرسيوم صنايع بزرگ اتحاديه اي جهت گواهي کردن توليدات بي سيم پهن باند در راستاي سازگاري با يک استاندارد واحد به راه انداخت.
اين اتحاديه، اتحاديه واي مکس نام داشت.
در سال 1999 موسسه IEEE يک کارگروه از شاخه انجمن بي سيم پهن باند (BWA) تشکيل داد که روي دست يابي بي سيم پهن باند کار مي کرد. اين گروه در همان سال استاندارد IEEE 802.16 را تصويب کرد که عدد 16 نشان دهنده همين گروه کاري نام برده است.
اين گروه کار خود را با تمرکز بر گسترش سيستم بي سيم پهن باند يک نقطه به چند نقطه بر پايه ديد مستقيم براي کار در باندهاي 10 الي 60 گيگا هرتزي شروع کرد.

[شكوه انتظار]

کاربردهاي واي مکس
استاندارد 802.16 براي شبکه هاي بي سيم شهري و دسترسي سطوح مختلف کاربران تبيين شده است هدف واي مکس، تضمين و هماهنگي امواج راديويي بي سيم پهن باند براي استفاده مشتريان از فروشنده اي به فروشنده ي ديگر است.
يکي از مهم ترين دلايل برتري و شهرت واي مکس همان سيار بودن آن است.
فن آوري اي که به درون لپ تاپ ها،
رايانه هاي دستي و گوشي هاي تلفن همراه راه يافته است و اين به کاربر اجازه مي دهد تا از يک اينترنت پر سرعت در همه حال حتي در حرکت با سرعت زياد نيز بهره مند باشند. واي مکس را مي توان در کاربردهاي زيادي به خدمت گرفت در محيط هايي با اپراتورها و کاربران متنوع و نامنظم، در مناطق جغرافيايي مختلف و با فواصل مختلف پراکندگي و...
برخي از روش هاي به کارگيري واي مکس: «به عنوان زير ساخت (Backhaul) در شبکه هاي مخابراتي» به عنوان شبکه هاي عمومي کاربردهاي مورد اول عبارتند از: زير ساخت بي سيم سلولي، زير ساخت بي سيم سرويس دهنده هاي بي سيم شبکه هاي بانکي شبکه هاي آموزش از راه دور، ارتباط بين سازمان هاي امنيتي (پليس، آتش نشاني، اورژانس و...) ، ارتباطات ساحلي (شرکت هاي گاز و نفت و...)
شبکه هاي موفقيت مخابراتي (همايش ها سمينارها و...)
و چندين کاربرد ديگر از همين دست در مورد دوم نيز مي توان به شبکه دسترسي جهت سرويس دهنده هاي بي سيم و ارتباط روستايي اشاره کرد.

[شكوه انتظار]

شرايط کاري

طيف هاي فرکانسي
طيف هاي فرکانسي مورد استفاده در سرتاسر دنيا به دو دسته: طيف هاي با مجوز و طيف هاي بدون مجوز تقسيم مي شوند. وضعيت فرکانس هاي مورد استفاده در هر کشور توسط يک سازمان رگولاتوري کنترل مي شود. اين سازمان در آمريکا، کميسيون ارتباطات ملي (FCC) نام دارد.
در برخي کشورها، قسمتي از طيف فرکانسي براي کاربردهاي عمومي مانند شبکه هاي بدون مجوز و قسمتي براي مصارف نظامي با خدمات عمومي مانند پخش تلويزيوني و... در نظر گرفته مي شود که طبق سياست هاي رگولاتوري آن کشور ممکن است نوع کاربرد طيف ها متفاوت با ديگر کشورها باشد.

طيف هاي با مجوز
براي نمونه در ايالات متحده، طيف با مجوز GHZ 1.9 براي سرويس هاي مخابراتي سلولي شخصي (PCS) استفاده مي شود يا فرکانس GHZ 3.5 که در اروپا و قسمتي از آسيا براي بي سيم پهن باند در نظر گرفته شده حال آنکه در ايالات متحده براي بي سيم پهن باند از اين فرکانس کم تر استفاده مي شود. براي داشتن يک فرکانس با مجوز جهت مصارف خصوصي بايد از رگولاتوري مجوز فرکانس مورد نظر را خريداري کرد. طيف هاي بدون مجوز (مجوز آزاد) در ايالات متحده فرکانس هايي نظير 2.4، 24، 5.8، 5.3، 5.2 و بيشتر از GHZ 60، فرکانس هاي بدون مجوز محسوب مي شوند. در آمريکا هر کافي شاب اگر از قوانين ساده اوليه شبکه پيروي کند، اجازه دارد تا يک شبکه با فرکانس بدون مجوز برپا کند.

[شكوه انتظار]

تخصيص باند فرکانسي به واي مکس
يک گام مهم در جهت گسترش خدمات پهن باند سيار تخصيص باندهاست. باندهاي 2.49 تا 2.69 گيگا هرتزي، جهت نصب پهن باند سيار بسيار مناسب است. اين محدوده باند جهت خدمات سيار طراحي شده است. اما در برخي کشورها هنوز از اين باند فرکانسي استفاده نمي شود. انتشار امواج در اين باند، کاهش هزينه خدمات باند پهن سيار را موجب مي شود. در فرکانس هاي بالاتر با کاهش حوزه پوششي ايستگاه ها و افزايش هزينه مواجه هستيم. البته در مناطقي که تقاضا زياد است (مانند مناطق شهري) مي توان از فرکانس هاي 3.4 تا 3.6 گيگا هرتزي نيز استفاده کرد. رايج ترين طيف هاي فرکانسي به کار رفته در واي مکس 3.5، 3.3، 2.5، 2.3 گيگا هرتز هستند ک داراي مجوزند و فرکانس GHZ 5.8 که مجوز آزاد است.

مشخصات عملياتي

خطوط ارتباطي واي مکس مي توانند به دو گونه: خط ديد مستقيم (LOS) و خط ديد غيرمستقيم (NLOS) پياده سازي کرد.
از نظر دسترسي مي توانند نقطه به نقطه (PTP) و يا نقطه به چند نقطه (PTMP) باشند از خط ديد مستقيم در محيط هاي خلوت و کم تراکم استفاده مي شود. محدوده تحت پوششي تا شعاع 50 کيلومتر (در شرايط ايده آل) و در حدود 9200 کيلومتر مربع را در بر مي گيرد در فرکانس هاي 10 تا 66 گيگا هرتزي و از نظر معماري نقطه به نقطه و بيشتر جهت ارتباط بين ايستگاه هاي پايه استفاده مي شود. از خط ديد غيرمستقيم در محيط هاي شلوغ و پرتراکم شهري استفاده مي شود. محدوده اي با شعاع 6 تا 9 کيلومتر را در بر مي گيرد. از فرکانس 2 تا 11 گيگا هرتز استفاده مي شود زيرا فرکانس هاي بالاتر از 10 گيگا هرتز از موانع بع سختي عبور مي کنند. (چون طول موج بسيار کوتاهي دارند) و از معماري نقطه به چند نقطه بهره مي برد.
پهناي باند و نرخ بيت در واي مکس به ازاي استانداردهاي مختلف متفاوت است. اما در شرايط مناسب مي توان تا نرخ بيت 75 Mbps و پهناي باند 20MHZ را براي واي مکس متصور شد.

[شكوه انتظار]

سرويس هاي کاربردي واي مکس

سرويس کاربردي ثابت
نحوه ارائه اين سرويس بدين گونه است که مشترکي براي سرويس پهن باند ثابت واي مکس ثبت نام مي کند اپراتور، يک مودم واي مکس يک شناسه سرويس، کلمه کاربردي و رمز عبور به مشترک مي دهد. مشترک، مودم ايستگاه مشترک (Subscriber Station) را در محلي با پوشش مناسب سيگنال هاي واي مکس قرار مي دهد و به شبکه وصل مي شود. اين روش ابتدايي ترين شيوه بهره برداري از شبکه واي مکس است. اين سرويس به دو روش: سرويس ثابت خارجي با محدوده تحت پوشش (fixed outdoor) و سرويس ثابت داخلي با محدوده پوششي کمتر (fixed indoor) ارائه مي شود تا حدودي مي توان سرويس ثابت واي مکس را با سرويس پهن باند کابلي (DSL) مشابه دانست.

سرويس کاربردي کوچي
در اين روش مشترک يا مودم مستقل دارد يا ماژولي که روي لپ تاپ سوار مي شود. برخلاف روش ثابت، مشترک مي تواند اتصال خود را قطع کند و از نقطه اي ديگر به شبکه وصل شود.يعني در حين اتصال ثابت بوده ولي مکان و موقعيت مشترک مي تواند تغيير کند.

سرويس کاربردي قابل انتقال
مشترک مي تواند در حين اتصال به شبکه در اطراف با سرعت قدم زدن حرکت کند و هم چنان به شبکه وصل باشد. هر گاه به انتهاي محدوده تحت پوشش يک ايستگاه پايه (base station) نزديک شود، مودم عمليات تحويل ايستگاه پايه را انجام مي دهد. تحويل ايستگاه پايه (Hand Over) با قطعي بسيار کوتاهي همراه است که ممکن است اتفاقاتي مانند دير کرد زماني، کاهش کارايي و حتي از دست دادن بسته هاي داده در هنگام تغيير ايستگاه پايه رخ دهد. سرويس کاربردي بسيار ساده مشترک مي تواند با سرعتي بين 0 تا 60 کيلومتر بر ساعت بدون قطعي در اثر تحويل ايستگاه با تداوم اتصال به شبکه حرکت کند. با اين سرعت هيچ گاه کارايي مشاهده نخواهد شد. در سرعت هاي بالاتر از 60 کيلومتر در ساعت هم قطعي کوتاه و هم افت کارايي به دنبال خواهد داشت.

سرويس کاربردي سيار کامل
مشترک سيار، چه در موقعيت ثابت، چه در موقعيت متحرک با سرعت هاي حتي بالاتر از 120 کيلومتر بر ساعت بدون قطعي و با تداوم اتصال و بدون افت کارايي به شبکه متصل است. در اين سرويس، ديرکرد زماني کمتر از 50ms است و احتمال از دست دادن بسته هاي اطلاعاتي کمتر از 1% است. اين ويژگي کاربرد بسيار کامل را براي امکاناتي چون VoIP مناسب گردانده است.

[شكوه انتظار]

مدولاسيون، داپلکسينگ و امنيت در واي مکس

در واي مکس ثابت از دو شيوه مدولاسيون OFDM و ODMA استفاده مي شود. از تکنيک مدولاسيون OFDM با 256 فرکانس حامل و از تکنيک OFDM با 1024 فرکانس حامل بهره مي برد. در واي مکس سيار، علاوه بر دو روش قبل از تکنيک سطح بالاتر يعني SOFDMA استفاده مي شود. SOFDMA تعداد متغير فرکانس حامل را به کار مي گيرد و فقط اين تکنيک که تحرک پذيري را پشتيباني مي کند.
در اغلب استانداردهاي واي مکس از داپلکسينگ تقسيم زماني (TDD) استفاده مي شود، داپلسينگ يا عمليات دو سويه عبارت است از عملکرد دستگاه هاي فرستنده و گيرنده بدون قطع و وصل در فواصل زماني يا فرکانسي مختلف. مي توان از داپلکسينگ تقسيم فرکانسي (FDD) نيز استفاده کرد. اما روش تقسيم زماني مزيت هاي چشم گيرتري دارد. مثلاً جهت انتقال داده از مشترک به ايستگاه پايه (Uplinkl) و انتقال داده از ايستگاه پايه به مشترک (Downlink) از يک کانال استفاده مي کند. حال آن که در شيوه تقسيم فرکانسي، اين عمليات در دو کانال مجزا به انجام مي رسد هم چنين روش تقسيم زماني براي ارتباطات ديتايي بهترين گزينه است و طراحي گيرنده هاي با داپلکسينگ تقسيم زماني پيچيدگي کم تري دارد و ارزان تر است و فن آوري آنتن هاي هوشمند در اين روش بهتر اجرا مي شود. اما همگام سازي سيستم هاي تي دي دي پيچيدگي زيادي دارد.

واي مکس از ترکيب چن تکنيک امنيتي بهره مي برد:
*اعتبار سنجي اوليه براي برقراري کانال ارتباطي
*ارسال کليد رمز گذاري
*استفاده از کليد رمز گذاري ترافيک داده به طور کلي چون هنوز واي مکس در سطح وسيع گسترش نيافته، پس يک محک جدي و اساسي در زمينه امنيت نخورده است.

[شكوه انتظار]

خلاصه

هدف واي مکس، تضمين و هماهنگي امواج راديويي بي سيم پهن باند براي استفاده مشتريان از فروشنده اي به فروشنده ي ديگر است. يکي از مهم ترين دلايل برتري و شهرت واي مکس، همان سيار بودن آن است.
واي مکس را مي توان به طور کلي در دو مورد مورد استفاده قرار داد:
1- به عنوان زيرساخت در شبکه هاي مخابراتي
2- به عنوان شبکه هاي عمومي
طيف هاي فرکانسي مورد استفاده در سرتاسر دنيا به دو دسته: طيف هاي با مجوز و طيف هاي بدون مجوز تقسيم مي شوند.
خطوط ارتباطي واي مکس مي توانند به دو گونه: خط ديد مستقيم (LOS) و خط ديد غيرمستقيم (NLOS) پياده سازي کرد.
از نظر دسترسي مي توانند نقطه به نقطه (PTP) و يا نقطه به چند نقطه (PTMP) باشند.

برگرفته از ماهنامه رايانه/ شماره 198

[aemami224]

www.mobinnet.com
شرکت مبینت قطعی زیاد داره ولی