نیاز به ارتباط با جهان اطلاعات و همچنین بی نیاز کردن کاربران از محدودیتهای مکانی و زمانی سالهاست مد نظر کارشناسان علم کامپیوتر و بخصوص مهندسین اینترنت است.استاندارد 802.16 برای شبکه های شهری را می توان آخرین راه حل برای پاسخگویی به این نیازها دانست.
در جهان امروز شاید کمتر کسی را بتوان یافت که از اینترنت اطلاعی نداشته باشد و یا حداقل نامی از کامپیوتر نشنیده باشد.حال برای آن عده ای که کامپیوتر را چند بار دیده اند !
و یا لمس کرده اند!!!
و بیشتر برای آن دسته افرادی که با اینترنت سر و کار دارند این مقاله می تواند جالب و خواندنی باشد.
تاریخچه
راههای زیادی برای دستیابی به اینترنت وجود دارد که عموماً به سه دسته تقسیم می شوند.
دسته ی اوّل - دسترسی شماره گیری ( Dial-up )
این روش با استفاده از یک مودم آنالوگ و یک خط تلفن قابل پیاده سازی است و حداکثر می تواند دارای پهنای باند 56 kbps باشد .
دسته ی دوّم - دسترسی باند پهن ( Broadband)
این روش مبتنی بر کابل و دارای پهنای باند گسترده برای کاربران است و میتوان ازDSL و خطوط T1 و E1 به عنوان نمونه های این نوع دستیابی نام برد.
دسته ی سوّم - دسترسی بی سیم ( Wireless )
این روش در حال حاضر تنها بصورت Wi-Fi و Bluetooth وجود دارد و با استفاده از امواج الکترو مغناطیس کار میکند و میتواند اتصالات را در محدوده ی یک خانه ، رستوران و یا کتابخانه از تجهیزات سیمی و کابلی بی نیاز کند.
از میان سه روش ذکر شده ، اینترنت مبتنی بر خطوط باند پهن دارای هزینه های زیاد و محدودیتهای جغرافیایی از نظر راه اندازی و ارائه سرویس است .
مشکل روش بیسیم نیز (Wi-Fi) محدوده ی کم تحت پوشش است که به صد و نهایتاً چهار صد متر محدود می شود.
در این بین کارشناسان IEEE با آگاهی از مشکلات فوق در صدد پیاده سازی استانداردی برآمدند که علاوه بر بیسیم بودن – سهولت نصب و عدم نیاز به زیر ساخت های مخابراتی – دارای پهنای باند بالا و سرعت انتقال بهینه باشد نهایتاً این تلاشها منجر به تولد استاندارد 802.16 شد که برای شبکه های بزرگ بیسیم شهری یا اصطلاحاً WMAN بهینه شده بود.
در این زمینه شرکت اینتل با ایجاد سازمانی به نام انجمن کار بین جهانی برای دسترسی مایکروویو - Access Forum The Worldwide Interoperability for Microwave - یا به اختصاراً Wimax Forum گامی بلند در جهت هماهنگ و همگرا کردن فعالیتها و همچنین ساخت تجهیزات مورد نیاز در زمینه استاندارد802.16 برداشت.
این عمل اینتل در واقع منجر به انتخاب نام تجاری Wimax ( Worldwide Interoperability of Microwave Access ) برای این استاندارد گردید.
نسخه های وایمکس
وایمکس در دو نسخه ی ثابت ( Fixed ) و سیار ( Mobile ) استاندارد سازی شده است که نسخه ی 802.16a تا 802.16d برای وایمکس ثابت و نسخه ی 802.16e که اخیراً پیاده سازی شده است برای مصارف سیار حتی تا سرعتهای 120 km/h در نظر گرفته شده است
سرویس های وایمکس
سرویس با دید مستقیم LOS (Line Of Sight )
شرح استاندارد
Fixed / Mobile Bit Rate فرکانس
Fixed (NLoS) 32-134 Mbps 2-11 GHz 802.16a
Fixed (NLoS) 32-134 Mbps 5 ، 6 GHz 802.16b
Fixed (LoS) 32-134 Mbps 66 -10 GHz 802.16c
Fixed (NLoS) Up to 75 Mbps 2-11 GHz 802.16d
Mobile (NLoS) Up to 15 Mbps < strong=""> 802.16e
این سرویس تنها امکان تبادل اطلاعات برای ایستگاههایی را فراهم می آورد که اولاً ثابت بوده ثانیاً در دید مستقیم با ایستگاه و آنتن وایمکس قرار داشته باشند.محدوده ی تحت پوشش این سرویس تا شعاع 50 کیلومتر است که مسافتی در حدود 9300 کیلومتر مربع را شامل می شود .فرکانس قابل استفاده در این سرویس 10 تا 66 گیگاهرتز است که امکان ارسال اطلاعات را با توان بالا ایجاد میکند .
ــ سرویس بدون دید مستقیم NLOS (Non Line Of Sight ) این سرویس بر خلاف LOS برای مصارف درون شهری طراحی شده و محدوده ای در حدود 6 تا 9 کیلومتر را تحت پوشش خود قرار می دهد.
مشکل عمده ی شبکه های بی سیم شهری وجود موانع بسیار بر سر راه امواج ارسالی و دریافتی است که در این سرویس با به کار گیری امواج در فرکانس 2 تا 11 گیگا هرتز این مشکل به راحتی رفع شده است.
فرکانسهای بالای 10 گیگاهرتز از موانع سخت عبور نمیکنند.
وایمکس همچنین دارای دو نوع معماری مختلف است.نقطه به نقطه (Point to Point ) که بیشتر در سرویس LOS استفاده می شود و نقطه به چند نقطه ( point to Multipoint ) که برای سرویس NLOS طراحی شده است.
وایمکس همچنین پهنای باند میانگین 70 Mbps و در بهترین حالت 286 Mbps را پشتیبانی میکند که پهنای باندی معادل برای 60 مرکز تجاری با ارتباط E1 و بیش از 1000 منزل مسکونی با ارتباط DSL است .لازم به ذکر است تمامی ارقام بالا بستگی مستقیم با ارتفاع دکل و توان ارسالی دارد و همچنین در بهترین حالت جوی قابل دستیابی است به عنوان مثال فرکانسهای بالای 10 گیگاهرتز شدیداً به وسیله ی آب جذب می شوند پس در یک روز بارانی نمی توان انتظار یک ارتباط با پهنای باند معمول را داشت.
تجهیزات وایمکس این تجهیزات به طور کلی به دو قسمت رادیوی وایمکس و آنتن وایمکس تقسیم می شود .
رادیوی وایمکس ــ شامل یک فرستنده و یک گیرنده است که امواج را در فرکانسی که فرکانس حامل نامیده می شود ارسال می کند.در اکثر موارد رادیوی مرکزی جدای از کل وایمکس است که باعث می شود رادیو از سرما، گرما و رطوبت مفرط و تمامی عواملی که موجب کم شدن کارایی آن می شود محافظت شود.
اتصال آنتن به رادیوی وایمکس از طریق کابلی که به اصطلاح Pigtail نامیده می شود صورتمی گیرد هر چه Pigtail بلند تر باشد امکان از بین رفتن سیگنالها بین آنتن و رادیو بیشتر است.
برای مثال کابل LMR- 400 در هر 3 متر 1db را از دست می دهد که اگر آنتن در بالای یک ساختمان 20 طبقه قرار داشته باشد و رادیو در طبقه ی همکف تقریباً تمام سیگنالهای ارسالی از بین خواهد رفت.
آنتن وایمکس ــ طرز کار آنتن وایمکس درست همانند آنتن ماشین ، تلفن های سلولی، رادیو FM و تلویزیونهای کابلی است.
در شکل سه نوع اصلی آنتن وایمکس را مشاهده می کنید که از بالا به پایین شامل آنتن فرستنده/ گیرنده، آنتن سکتور و آنتن پانل است بطور خلاصه آنتن فرستنده /گیرنده برای مصارف پخش گسترده به صورت 360° است در حالی که آنتن سکتور قابلیت پخش در زوایای کمتر اما به صورت متمرکز و با قدرت بالاتر را دارد و بالاخره آنتن پانل که معمولاً بصورت یک صفحه مربع مسطح به ضلع 30 cm وجود دارد بیشتر برای مصارف P2P کاربرد دارد.
ایستگاه مشترکین ( CPE) تجهیزات این قسمت برای ارتباط مشترکین با آنتن های وایمکس تعبیه شده است و در دو نوع خارجی (out door) و داخلی (in door) عرضه می شود.
حسن نوع خارجی استفاده از ماکزیمم امواج و حسن نوع خارجی آن راحتی نصب و کم هزینه بودن آن است.
indoor outdoor وایمکس ــ ایجاد زیر ساخت ارتباطی بین ایستگاههای بیسیم(بک هال) سیستمهای تلفن همراه و یا دیگر شبکه های بیسم با استفاده از یک ایستگاه به مشترکینی که در محدوده ی آن ایستگاه قراردارند- اصطلاحاً در درون سلول – سرویسهای بی سیم ارائه می دهند.
اما ارتباط بین ایستگاهها همچنان به صورت کابلی انجام می شود، فناوری وایمکس می تواند ارتباط بین این ایستگاهها را نیز به صورت بیسیم برقرار کند.با استفاده از این فناوری ایستگاههای مخابراتی از هزینه های سرسام آور نصب کابلهای مخابراتی بی نیاز خواهند شد که خود نقطه ی عطفی در فناوریهای مخابراتی است.
ــ ارائه سریع دسترسی با ظرفیت بالا بر خلاف شبکه های سیمی که راه اندازی آنها مستلزم زمان زیاد برای نصب تجهیزات است با استفاده از وایمکس می توان حتی چند روزه یک شبکه گسترده با پهنای باند بالا ایجاد کرد برای مثال یک نمایشگاه تجاری یا علمی که در زمان کم به پهنای باند بالا و موقت نیاز دارد می تواند به راحتی با استفاده از وایمکس به اینترنت سریع و پر سرعت دسترسی یابد.
ــ دسترسی پر ظرفیت برای عموم شبکه های سیمی قابلیت ارائه خدمات را به صورت گسترده برای خیل زیاد مشترکین ندارند حتی فناوری DSL نیز تنها تا شعاع 3 تا 5 کیلومتری می تواند دسترسی مشترکین را تضمین کند.
همچنین فناوری سیمی در مناطق با پراکندگی زیاد نظیر مناطق روستایی قابلیت ارائه سرویس مناسب را ندارند.در این خصوص وایمکس می تواند گزینه ای ارزانتر و به صرفه تر باشد.
ــ ارائه خدمات تلفنی و اینترنتی به نواحی محروم فناوری وایمکس گزینه ای مناسب برای مناطق دور افتاده و صعب العبور است، در این مناطق ایجاد زیر ساخت های سیمی تقریباً غیر ممکن است از این رو تکنولوژی وایمکس می تواند با استفاده از فناوری های بیسیم امکان دستیابی به اینترنت را برای این مناطق فراهم کند.همچنین این فناوری می تواند علاوه بر پشتیبانی دیتا در زمینه ی خدمات تلفنی و مخابراتی نیز به یاری ارگانهای دولتی بیاید چرا که در بعضی از کشورهای در حال توسعه مناطقی وجود دارند که از خدمات تلفن نیز بی بهره اند و وایمکس می تواند در این زمینه به بهترین شکل راهگشا باشد.
ــ ارتقا خدمات ارتباطی بیسیم با پیشرفت تکنولوزی و روند سریع رو به رشد آن توقعات و انتظارات کاربران نیز روندی همانند تکنولوژی و چه بسا سریعتر یافته است.
در این زمینه با ایجاد شبکه های بیسیم نیاز و توقع کاربران در حفظ ارتباط با جهان اطلاعات حتی زمانی که در حال حرکت هستند منجر به ایجاداستاندارد 802.16e شده است که به وایمکس سیار معروف است .
با استفاده از این تکنولوژی کاربر وایمکس می تواند در تمامی لحظات از اینترنت استفاده کند.
مقایسه Wimax و Wi-Fi در نزد بیشتر کاربران وایمکس و وای فای تقریباً یکسان تصور می شوند در حالی که وای فای تنها برای مصارف با محدوده ی کم جغرافیایی در نظر گرفته شده است و وایمکس برای شبکه های شهری استاندارد سازی شده است.
جدول زیر مقایسه ی بین این دو فناوری انجام میدهد.
در مجموع مزایای وایمکس نسبت به دیگر انواع شبکه را می توان به صورت خلاصه اینگونه بیان کرد: ــ پشتیبانی و استفاده از فناوری های بیسیم مخصوصاً Wi-Fi بصورت بک هال (Backhaul) ــ پشتیبانی از QoS ( کیفیت سرویس ) برای کاربردهایی از قبیل پخش زنده ی تلویزیونی، رادیوهای اینترنتی و .
.
ــ سرعت بالای دستیابی در مقایسه با دیگر روشها ــ پوشش وسیع جغرافیایی-محدوده ی یک شهر- ــ پشتیبانی از شبکه تلفن های همراه ــ عدم نیاز به خط دید مستقیم-کاربران در هر جایی می توانند از وایمکس سرویس بگیرند- ــ هزینه مناسب و راه اندازی سریع ــ ارائه سرویس به مناطق صعب العبور و روستایی که حتی امکان ایجاد زیر ساختهای مخابراتی نیز وجود ندارد.
شبکه های پیاده سازی شده بزرگترین شبکه‌ای که با توجه به این تکنولوژی به صورت آزمایشی پیاده‌سازی شده‌است، توسط یک اپراتور شبکه در انگلستان به کمک دانشگاه کنت ایجاد شده است.
اپراتور Telabria که یکی از معتبرترین اپراتورهای شبکه‌های بیسیم می‌باشد، در فواصل 15 مایلی اقدام به نصب آنتن برای ارائه سرویس نقطه به نقطه نموده است.
کاربران این شبکه اکثراً در رده SOHO و SMEهای شهر کانتربری می‌باشند و سرویس را به صورت آزمایشی 90روزه از اپراتور مذکور دریافت می‌نمایند.
یکی دیگر از شبکه‌های پیاده‌سازی‌شده مبتنی‌بر این استاندارد توسط شرکت WTC، برگزار‌کننده مسابقات جهانی مردان آهنین، راه‌اندازی شده است.
این مسابقات در مسافتی در حدود 140 مایل در سه رشته شنا به مسافت 4/2 مایل، دوچرخه سواری به مسافت 112 مایل، و دوی ماراتن به مسافت 2/26 مایل انجام می شود و شبکه مذکور به منظور ایجاد امکان ارسال تصاویر زنده رقابت‌ها برای تماشاچیان و همچنین پخش این مسابقات به صورت مستقیم از طریق تلویزیون و اینترنت پیاده‌سازی شده است.
WTC از ارتباطات پرسرعت جهت ارسال تصاویر و سایر اطلاعات استفاده نموده است.
کلیه تجهیزاتی که از این استاندارد پشتیبانی می‌نمایند، نظیر Laptopها، PDAها و سایر وسایل ارتباطی، می‌توانند با اتصال به سایت مربوطه از روند رقابت به صورت زنده مطلع گردند.
نتیجه گیری با توجه به لزوم استفاده از اینترنت در میان جوامع پیشرفته و در حال توسعه و افزایش تقاضاها برای سرویس های متنوع در این زمینه در واقع Wimax را می توان آخرین راه حل کارشناسان برای دسترسی همگانی با پهنای باند بالا و سرعت انتقال مناسب در نظر گرفت.این فناوری با توسعه خود در نسخه های مختلف و روند رو به تکامل خودبه دنبال انقلابی در زمینه ی اینترنت است و تکامل Wimax از