بررسی ساختار و کاربردهای استاندارد IEEE802.16 (Wimax)

نوع فایل:ورد

تعداد صفحات:95

اندازه فایل:1.45مگابایت

                                                فهرست مطالب

عنوان                                                                                             صفحه

چکیده………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 1

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

فصل اول:WiMax استاندارد جديد شبكه هاي بي سيم

WiMax استاندارد جديد شبكه هاي بي سيم………………………………………………………………………. 5

WiMAX……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10

WiMAX چیست…………………………………………………………………………………………………………………………. 11

مزايا و برتری های وایمکس: ویژگی ها و خصوصیات فنی…………………………………………………… 12

کاربردهای عملی وايمکس…………………………………………………………………………………………………………… 14

مختصری درباره WIMAX……………………………………………………………………………………………………….. 16

سرعت بالای سرويس باند پهن…………………………………………………………………………………………………… 17

WIMAX چطور کار می کند…………………………………………………………………………………………………… 19

مشخصات IEE 802.16…………………………………………………………………………………………………………….. 20

سناریوی یک ارتباط WIMAX……………………………………………………………………………………………….. 21

درباره Wimax ، راهي نو، جهاني متفاوت………………………………………………………………………………. 23

مشخصه‌هاي فنيWiMax………………………………………………………………………………………………………….. 27

مايه‌هاي Wimax Forum………………………………………………………………………………………………………… 31

حداكثر بردWimax……………………………………………………………………………………………………………………… 36

باند فركانسي……………………………………………………………………………………………………………………………………. 38

WiMAX سیار و باند فركانسی 700مگاهرتز……………………………………………………………………….. 41

طرفداران و حامیان پرنفوذ WiMAX سیار……………………………………………………………………………. 44

فصل دوم: تشریحی بر شبکه های بی سیم و کابلی

1- تشریحی بر شبکه های بی سیم و کابلی……………………………………………………………………………. 48

2- شبکه های بی سیم…………………………………………………………………………………………………………………. 54

مشکلات استفاده از شبکه های Wireless…………………………………………………………………………….. 56

مشکلات مربوط به استفاده از امواج رادیویی………………………………………………………………………….. 57

تقسیم بندی سیستم های Wireless………………………………………………………………………………………. 59

طریقه ارتباط Wireless جهت ارتباط بین User,ISP………………………………………………………. 60

انواع شبکه های wireless از نظر ابعاد…………………………………………………………………………………….. 61

دستیابی به وسیله WIFI (WiFi Access)…………………………………………………………………………… 63

مزایای استفاده از Wimax…………………………………………………………………………………………………………. 65

عوامل موثر بر کیفیت Wimax………………………………………………………………………………………………….. 68

مقایسه wifi 802.11 wimax (802.16)……………………………………………………………………………. 77

نحوه ارائه خدمات Wimax………………………………………………………………………………………………………… 78

Wimax به عنوان تجهیزات دسترسی در Metro………………………………………………………………… 80

گسترش تأخیر Delay spread………………………………………………………………………………………………… 81

توسعه اتصالات کاربران…………………………………………………………………………………………………………………. 83

حمایت کامل از سرویس WMAN………………………………………………………………………………………….. 84

پهنای باند انعطاف پذیر………………………………………………………………………………………………………………… 84

حمایت از آنتنهای با هوش…………………………………………………………………………………………………………… 85

نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 90

مراجع  92

چکیده:

برای انتقال اطلاعات، احتیاج به رسانه انتقال و سیستم انتقال می باشد. رسانه های انتقال اجزاء فیزیکی می باشند که انتقال اطلاعات در آنها صورت می گیرند و عبارتند از زوج سیم بهم تابیده، کابل کواکس، فیبر نوری و مخابرات بی سیم.

وجود موانع طبیعی از قبیل کوه، باتلاق ، هزینه های بالای کابل شی در بعضی مناطق، سختی کابل کشی و گاه ناممکن بودن کابل کشی در مناطق دور افتاده، زمانبری برپائی شبکه کابلی، نیاز به پهنای باند بالا و دسترسی آسان و هزینه های پائین نصب و بهره وری در شبکه بی سیم، امروزه کاربران را به سوی استفاده از این شبکه ها سوق داده است.

همچنین یکی از پدیده های عصر ما معتادان اینترنتی می باشد. کسانی که می خواهند بیست و چهار ساعته از اینترنت استفاده کنند. برای این قبیل افراد که دائماً در حال جابجا شدن هستند دیگر زوج سیم به هم تابیده، کابل کواکس و فیبر نوری کاربرد ندارد هر گاه کاربر یا شرکت یا برنامه کاربردی خواهان آن باشد که داده و اطلاعات مورد نیاز خود به صورت متحرک در هر لحظه در اختیار داشته باشند شبکه های بی سیم جواب مناسبی برای آنها است. نیاز روز افزون به پویایی کارها، استفاده از تجهیزاتی مانند تلفن همراه، پیجرها و … به واسطه وجود شبکه های بی سیم امکان پذیر شده است. امروزه یافتن و خریدن یک کامپیوتر کیفی که مجهز به تراشه Wi-Fi نباشد، کاری دشوار است، دکمه ای که به کاربران کامپیوترهای همراه اجازه دستیابی به اینترنت، فارغ از مکانی که کاربر در آن حضور دارد می دهد. بدین ترتیب از مناطق دور افتاده، کوه، جنگل، اتاق غذا خواری، اتاق نشیمن، محوطه دانشگاه و یا کافی شاپ می توان به اینترنت وصل شد.

محیط های بی سیم دارای خصوصیات و ویژگی های منحصر به فردی می باشند که در مقایسه با شبکه های محلی سیمی جایگاه خاصی را به این گونه شبکه ها می بخشد. عموم مردم به Wi-Fi به عنوان یک ایستگاه مرکزی کاری که می تواند ارتباط را بین چندین کاربر به طور یکسان به اشتراک بگذارد علاقمندند. البته با این محدودیت که فاصله کاربران محیط داخلی (indoor) کمتر از 100 متر و برای محیط خارجی (outdoor) کمتر از 400 متر باشد.

در حالی که تکنولوژی (Wi-Fi(802.11aband g) شبکه های محلی را تحت پوشش قرار می دهد، WiMax شبکه های بزرگتر و مناطق روستایی را تحت پوشش قرار می دهد. wiMax (worldwide Interroperability for Microware Access) می تواند اتصال شبکه شهری را با سرعت حداکثر (Mbps)75 فراهم کنند این استاندارد با نام IEEE 802.16 نیز شناخته می شود که از سال 1990 کاربرد آن شروع شده است.

این استاندارد عملاً توانایی Wi-Fi را زیر سوال برده است. WiMax باعث ایجاد ارتباطات بی سیم اینترنتی با پهنای باند بالا با سرعتی نزدیک به wi-Fi که محدودیت های آن را هم ندارد یعنی تا فواصل بالای حدود 50 کیلومتر را هم پشتیبانی می کند.

در این مقاله پس از بیان کلیاتی در رابطه با شبکه های بی سیم و کابلی، مقایسه Wi-Fi,WiMax ، به معایب و محاسن شبکه های بی سیم پرداخته شده. بررسی استانداردهای بی سیم و اجزای تشکیل دهنده از دیگر مباحث مورد بحث می باشد.

مقدمه:

در دنیای امروز با افزایش جمعیت و رشد شهرها ضرورت برقراری ارتباط مفید و موثر بیش از پیش احساس می شود و همواره تغییر و تحول چشمگیری در این خصوص از سوی صاحبان صنعت ارتباطات در جهان صورت می گیرد. پیدایش ابزارهای ارتباطی اولیه نظیر مورس و تلگراف سبب شد تا انسان ها خود را به یکدیگر نزدیک تر کنند و اختراع تلفن باعث گردید این نزدیکی بیشتر احساس شود تلفن یک پدیده خارق العده در جهان ارتباطات از دیرباز مطرح بوده و تا ابد باقی خواهد ماند. سرانجام با به میان آمدن رایانه و آرپانت یا اینترنت امروزی افق جدیدی در عرصه ارتباطات گشوده شد و به همین بهانه شبکه های ارتباطی پدیدار شدند. گسترش جوامع اداری باعث شد شبکه های رایانه ای نیز رشد چشمگیری پیدا کرده و امروزه شاهد یک نبرد واقعی در این زمینه باشیم.

مبحث شبکه بسیار گسترده و پیچیده است، اما ما در اینجا به بررسی شکل نوینی از شبکه های رایانه ای و ارتباطی تحت عنوان Wireless یا بی سیم خواهیم پرداخت. فن آوری بی سیم مدتهاست که مورد استفاده قرار می گیرد. برقراری ارتباط تلفن همراه، بین شهری و یا بین المللی و نیز برقراری ارتباط بین یگان های نظامی گوشه ای از این فن آوری است. اما 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.

 

فصل اول

WiMax استاندارد جديد شبكه هاي بي سيم

امروزه يافتن و خريدن يك كامپيوتر كيفي كه مجهز به تراشه Wi-Fi نباشد، كاري دشوار است، دكمه‌اي كه به كاربران كامپيوترهاي همراه اجازه دستيابي به اينترنت را فارغ از مكاني كه كاربر در آن حضور دارد مي‌دهد. بدين‌ترتيب از اتاق غذاخوري، اتاق نشيمن و يا كافي‌شاپ مي‌توان به اينترنت وصل شد.

عموم مردم بهWi-Fi به عنوان يك ايستگاه مركزي كاري كه مي‌تواند ارتباط را بين چندين كاربر به‌طور يكسان به اشتراك بگذارد علا‌قمندند. البته با اين محدوديت كه فاصله كاربران براي محيط داخلي (indoor) كمتر از 100 متر و براي محيط خارجي(outdoor) كمتر از 400 متر باشد. اما استاندارد جديدي معرفي شده است كه  عملاً  توانايي Wi-Fi را زير سؤال برده است. اين استاندارد معروف بهwimax مي‌باشد كه باعث ايجاد ارتباطات بي‌سيم اينترنتي با پهناي باند بالا با سرعتي نزديك به Wi-Fi كه محدوديت‌هاي آن را هم ندارد يعني تا فواصل بالاي حدود 50 كيلومتر را هم پشتيباني مي‌كند.

شبكه‌هاي شهري بي‌سيم با سرعت‌هاي پهناي باند بالا چندان جديد نيستند، اما تجهيزات خاص باندپهن عمدتاً گران قيمت هستند. در حال حاضر شركت‌ها به‌تدريج در حال رسيدن به توافق‌هايي بر روي جزييات استاندارد wimax هستند كه اين منجر به كاهش قيمت اين تجهيزات خواهد شد.

توافقات صنعتي روي جزيياتي نظير اين‌كه چگونه سيگنال‌هاي wimax را رمزگشايي كنيم تا فركانس‌هايي را ايجاد كنيم كه قابل استفاده باشند و چگونه امكان برقراري ارتباط چندين كاربر تا دستيابي به آن فركانس‌ها را فراهم كنيم، سرانجام به شركت‌هايي نظير اينتل اجازه خواهد داد تا تراشه كه حاوي قابليت wimax براي استفاده در تجهيزات بي‌سيم با پهناي باند بالا هستند را بسازند.

و در نهايت انتظار مي‌رود كه قيمت recieverهاي wimax به حدود 50 تا 100 دلار يعني چيزي حدود قيمت DSLها يا مودم‌هاي كابلي امروزي برسد و اين يعني ميليون‌ها نفر از كاربران بالاخره مي‌توانند از سرويس‌هاي رايج اينترنت استفاده كند و به آساني از طريق آنتن‌هاي نصب شده روي بام از هر گوشه شهر به اينترنت وصل شوند.

اگرچه ظهور اوليه wimax در حوزه‌هاي عمومي بوده است، اما با ظهور تدريجي تجهيزات و استانداردها، شاهد موج جديدي از صنايع كوچك و متوسط بي‌سيم خواهيم بود كه ديگر خطوط گران قيمت 1T1/E نيستند و ايستگاه‌هاي كاري همچنين مي‌توانند خدمات خود را در مكان‌هايي بدون خطوط تلفن هم ارايه دهند و اين يعني دستيابي پرسرعت به اينترنت در نواحي دورافتاده‌اي كه غالباً هيچ تجهيزات ارتباطي ندارند.

Wimax كه مخفف Woldwide Interoperability for Microware Access مي‌باشد، كمي فراتر از يك ليست طولاني از مشخصات تكميلي و تخصصي كه نمايشگر تجهيزات بي‌سيم كارخانه‌هاي مختلف كه مي‌توانند با سرعت‌هاي زياد با هم كار كند، است. اين استاندارد با نام IEEE802.16 نيز شناخته مي‌شود كه از سال 1990 كاربرد آن شروع شده است و نقطه مقابل فناوري‌هاي اترنت يا Wi-Fi بوده است. يك واحد انتقال‌دهنده wimax مي‌تواند صوت، تصوير و سيگنال‌هاي اطلاعاتي را در طول فواصل بالاي 50 كيلومتر (با رعايت خط ديد مستقيم) و با سرعتي در حدود 70 مگابيت درثانيه (يعني سرعتي كه براي دستيابي 60 شركت با سرعت خطوط 1T يا صدها كاربر خانگي با سرعت DSL كفايت مي‌كند) انتقال مي‌دهد.

اعلان شركت ا‌ينتل (در ژانويه 2004) كه موضوع اصلي‌اش در رابطه با wimax بود باعث رونق يافتن سريع اين فناوري و توسعه اين استاندارد شد.

شركت سازنده Centrino قبلاً طي يك ابتكار تراشه‌هاي Wi-Fi را درون كامپيوترهاي كيفي قرار داده بود. اسكات ريچاردسون مدير گروه بي‌سيم باند پهن شركت اينتل در اين رابطه گفت: ما دنبال اين بوديم كه آيا مي‌توان همه شهرها را با Wi-Fi تحت پوشش اينترنتي قرار داد يا خير و اين‌كه شايد پوشش اينترنتي دادن يك شهر با تكنولوژي Wi-Fi كار ساده‌اي باشد اما مشكل از اين قرار است كه مديريت اين شبكه بسياربسيار سخت مي‌شد و در ضمن Wi-Fi بسيار هم محدود عمل مي‌كرد.

ريچادسون مي‌افزايد:‌ ما متوجه شديم كه Wi-Fi نيازمند اين است كه فراتر از يك تكنولوژي حامل رفتار كند و در ضمن از طيف وسيعي از توانايي‌ها هم بهره‌مند شود.
مسلماً wimax كه مي‌تواند در فواصل دورتر و تحت بازه وسيعي از فركانس‌ها كار كند،  ايده‌آل خواهد بود. پس اينتل شروع به طراحي پردازند‌ه‌هاي ارتباطي براي كار، تحت اين فركانس‌ها (از 2 تا 11 گيگاهرتز يعني ناحيه‌ اصلي كه توسط Wi-Fi استفاده مي‌شود، امواج مايكرويو و انواع مخصوصي از رادارها) نمود و اولين تراشه را در ماه سپتامبر توليد كردند و سپس شروع به ايجاد و گسترش اتحاديه‌اي به نام اتحاديه wimax نمودند تا محصولات مختلف كارخانه‌ها را در اين مورد تأييد كند و مدعيان و پيشگامان اين تكنولوژي را مشخص سازند.

همچنين Intel Capital، يكي از بخش‌هاي اصلي شركت اينتل، شروع به سرمايه‌گذاري در چندين شركت نمود تا بتواند wimax را تبديل به وسيله سودآور نمايند و از آن به بهترين شيوه استفاده كند.

شركت speakeasy در سياتل، يكي از اين شركت‌هاست و البته مي‌تواند يكي از اولين ا‌ز گسترش‌دهندگان بازار wimax ‌باشد.

اين شركت در سال 1994، به عنوان يك كافي‌نت تأسيس شد تا ارتباطات فوق‌العاده سريع DSL را براي بازيگران كساني كه بازي‌هاي كامپيوتري مفصل online انجام مي دادند يا متخصصيني كه در منزل كار مي‌كردند، فراهم آورد اما به‌خاطر اين‌كه DSL هم تحت خطوط تلفن كار مي‌كند، در نتيجه يك محدوديت ذاتي را با خود به ارث برده است. مثلاً حدود 30 درصد از اهالي شهرهايي كه از خدمات شركت Speakeasy استفاده مي‌كنند از مراكز اصلي تلفن دور هستند. به نقل از يكي از مديران اين شركت، همين دوري افراد از مراكز اصلي تلفن مهم‌ترين محرك براي اين شركت بود تا به دنبال شيوه‌ها و روش‌هاي جديدي باشد و به همين علت، اكنون wimax مهم‌ترين و استراتژيك‌ترين پديده براي تجارت آن‌ها است.

Speakeasy شروع به آزمايش و بررسي فني  تجهيزات wimax با استفاده از تراشه‌هاي اينتل نموده است و اميدوار است تا اواسط سال 2005 مشتريان زيادي را به خود جلب كند.
اگر چه ضرورت استفاده از wimax براي مصرف‌كنندگان، كسب و كارها و مردم در نواحي دورافتاده و صعب‌العبور براي داشتن يك دسترسي خوب و موفقيت‌آميز و پرسرعت به اينترنت كاملاً واضح و مبرهن است، اما  اين اتفاق هم يك شبه هم رخ نخواهد داد.

و همين مسأله احتمالاً باعث مي‌شود مدت زماني طول بكشد تا صنايع به سود اقتصادي  اين فناوري دست بيابند و آن را عمومي كنند. پس هنوز هم ساختن شبكه‌اي از اتصال‌دهنده‌ها با ارزش است. ريچاردسون مي‌گويد: مردم فكر مي‌كنند كه شما مي‌توانيد تنها يك برج و برج فرستنده اصلي wimax را  روي تپه‌اي در اطراف شهر قرار دهيد و با آن اينترنت همه شهر را تأمين كنيد. اما اين همه مسأله نيست، در اين‌جا هم دقيقاً مانند شبكه‌هاي تلفني با افزايش تقاضا ما مجبور به اضافه كردن برج‌‌هاي جديد هستيم. اما شركت Tower stream، شركتي كه قصد اضافه كردن wimax را به سرويس‌هاي خود دارد، اعلام نموده كه اين مشكل بدين شيوه حل مي‌شود كه مي‌توان بر روي ساختمان‌هاي بلند در شيكاگو، نيويورك، بوستون و شهرهاي ديگر، انتقال‌دهنده‌هاي ويژه wimax را نصب كرد و از يك اينترنت پرسرعت با ساختاري بي‌سيم بهره‌مند شد. ساختاري كه مطمئناً بسيار ارزان‌تر از سيم، فيبرنوري و كابل تمام خواهد شد.

 

WiMAX

وایمکس (WiMAX) اصطلاحی ابداعی است که مخفف کلاماتی است که به معنای قابلیت تبادل و استفاده اطلاعات در سطح جهانی برای دستیابی از طريق میکروویو می باشد (Worldwide Interoperability for Microwave Access). چیزی که WiMAX در هسته خود دارد شامل استانداردهای مبتکرانه ای می شود که هدف آن تضمین کارکرد و هماهنگی امواج رادیویی باند پهن بی سیم برای استفاده ی مشتریان از فروشنده ای به فروشنده ی دیگر می شود.

 

WiMAX چیست؟

WiMAX سیستم ارتباطی و دیجیتالی بی سیم می باشد. همچنین به عنوان پروتکل 802.16 ( توسط IEEE ) شناخته شده است که جایگزینی برای شبکه های بی سیم نواحی شهری تعیین شده است. WiMAX می تواند دستیابی بی سیم پهن باند فراهم سازد ( BWA ) که تا 30 مایل ( 50 کیلومتر ) برای ایستگاه های ثابت و 3 تا 10 مایل ( 5 تا 15 کیلومتر ) برای ایستگاه های سیار را پوشش می دهد. برعکس، استاندارد های شبکه های بی سیم محلی برای سیستم Wi-Fi در پروتکل 802.11 در اکثر حالت ها به تنها 100 تا 300 فوت ( 30 تا 100 متر ) محدود شده است.

با WiMAX، سرعت داده ها در شبکه هایی مانند Wi-Fi به سادگی پشتیبانی می شود. اما موضوع تداخل امواج کاهش می یابد. WiMAX بر روی هر دوی فرکانس های مجاز و غیر مجاز قابل اجراست که بدین وسیله محیطی تحت کنترل فراهم ساخته و الگوی اقتصادی قابل رشدی را برای امواج قابل حمل بی سیم ایجاد می سازد.

WiMAX می تواند برای شبکه های بی سیم دقیقا به طور مشابه ای با پروتکل های رایج Wi-Fi مورد استفاده قرار گیرد. WiMAX نسل دوم پروتکلی است که استفاده موثرتری از پهنای باند و جلوگیری از تداخل امواج را امکان پذیر ساخته و امکان سرعت های داده ی بالاتری بر روی مسافت های طولانی تر ممکن می سازد.

استاندارد 802.16 که توسط موسسه IEEE به تصویب رسیده است،ویژگی های تکنیکی از پروتکل های ارتباطی را تعیین می سازد. گروهی تحت عنوان WiMAX Forum وسیله ای برای تست تجهیزات تولید کنندگان برای سازگاری بیشتر پیشنهاد می کند، درست همان گونه که برای یک گروه صنعتی نیز چنین محیطی را فراهم می سازد که مختص گسترش های تجاری و توسعه ی فناوری می باشد.

WiMAX می تواند یک نقطه مرکزی را برای مشتریان فراهم سازد. علاوه بر آنکه چنین امکاناتی برای فراهم کنندگان خدمات، تولید کنندگان، تحلیل گران و محققانی که به تکنولوژی WiMAX، خدمات و محصولات آن علاقه مندند نیز امکان پذیر است. به زودی، WiMAX اصطلاحی به خوبی شناخته شده ای برای توصیف دستیابی اینترنت بی سیم در سرتاسر دنیا به حساب می آید.

مزايا و برتری های وایمکس: ویژگی ها و خصوصیات فنی

نیاز به بستر سازی بنیادی شبکه ها در کشور امری ضروری به نظر می رسد که با ایجاد و برقراری این تکنولوژی جدید (وايمکس) امید است که بتوان ضعف ها و نقصان هایی که در شبکه های کشوری وجود دارد رفع گردد و امکانات و قابلیت ها ی جدیدی به آن افزوده شود.