معرفی وایمکس (WiMax) و مقایسه آن با وای فای (Wi-Fi)

تکنولوژی وایمکس (WiMax)  و مقایسه آن با Wi-Fi

در این بخش مقاله ای در زمینه معرفی وایمکس (WiMax) و مقایسه آن با Wi-Fi را تهیه کرده ایم که در ادامه توضیحات و جزئیات کامل این تکنولوژی را می توانید مشاهده کنید.

وایمکس (WiMax) چیست

وایمکس (WiMax) مخفف عبارت World Wide Interoperability for Microwave Access و به معنی قابلیت مبادله و استفاده از اطلاعات در سطح جهانی با امواج ماکروویو است که یک سازمان تجاری صنعتی می باشد و عملکردی مثل Wi-Fi با سرعتی بالاتر دارد. WiMax توانایی ارائه خدمات در مناطقی که محدودیت فیزیکی از جمله زیر ساخت های سنتی سیمی هستند را دارد و نسخه استاندارد از اترنت و جایگزین برای مودم های کابلی DSL و لینک T1/E1 در نظر گرفته شده است.

استاندارد های وایمکس (WiMax)

نسخه اولیه وایمکس (WiMax) توسط IEEE 802.16 برای فناوری اطلاعات رادیویی صادر شده که در سال 2004 با اضافه شدن مشخصاتی برای محدوده 2 تا 11 گیگاهرتز به نام 2004IEEE802.16Z به روزرسانی شد و نسخه های فعلی WiMax بر پایه استاندارد 2005IEEE802.16e- و اصلاح شده ی استاندارد 2004-IEEE802.16e می باشد.

اصلاحیه نسخه WiMax

1. پشتیبانی از سیار بودن WiMax، سازگاری آنتن سیستم پذیر و فناوری MIMO، اضافه شدن کلاس QOS برای کاربردهای VOIP، مدل های گوناگون آنتن و غیره.
2. امکان دسترسی با نرخ داده ای 40Mbps با استاندارد IEEE802.16 سرعت انتقال داده را تا 1Gbps افزایش می دهد و استاندارد بر پایه wimax IEEE802.16 می باشد که از استاندارد IEEE802.16d بعنوان WiMax ثابت و از IEEE802.16e بعنوان WiMax سیار نام برده می شود.

تقسیم بندی سیستم WiMax :

• WiMax Tower مشابه برج های مخاراتی است و می تواند تا شعاع 30000 مایل مربع را پوشش دهد.
• WiMax Receiver دارای آنتن گیرنده امواج مایکروویو که برحسب موقعیت گیرنده از یک قطعه Wi-Fi در لب تاپ تا گیرنده فرستده داخلی متفاوت است و به طور مستقیم به اینترنت باند پهن بالا توسط اتصال سیمی وصل می شود و تمام مناطق دور افتاده و روستایی را بوسیله Wimax از این پوشش استفاده می کنند.

ویژگی‌های فنی  WiMax

• دارای فرکانس 2GHZ تا 66GHZ
• دارای پهنای باند 1.5GHZ تا 20MGHZ
• تبدیل اطلاعات تا 70Mbps
• محدوده ای به شعاع 50Km را تحت پوشش قرار می دهد
• مبادله اطلاعات بین فرستنده و گیرنده به شکل line-of-sight و non-line-of-sight
• اتصال به لینک های کابلی DSL و T1/E1
• سازگاری با تکنولوژی Wi-Fi
• قابلیت پشتیبانی از توپولوژی تحت استاندارد IEEE

انواع مودم‌های ایستگاه کاربر

1. مودم‌های Indoor برای محل کار و منازل
2. مودم‌های Outdoor خارج از محیط کار و یا منزل

تفاوت این دو مودم در قدرت فرستنده و گیرنده RF آنها است و مودم‌های Indoor توان کمی نسبت به مودم‌های Outdoor دارند و استفاده از آنها در داخل منزل بلا مانع است.

طبقه بندی تجهیزات WiMax

1. تجهیزات کاربران: دارای تجهیزات داخلی، تجهیزات بیرونی و تجهیزات USB و تراشه های قابل نصب در لب تاپ و کامپیوتر می باشند.
2. تجهیزات دسترسی شبکه رادیویی: برای ارتباط کابران با هسته شبکه است.
3. تجهیزات هسته شبکه: دارای سیستم های مدیریتی شبکه، روترها و واسط های خاص برای ارتباط با شبکه های مختلف است طراحی مناسب شبکه IP و مهندسی مناسب این تجهیزات، خدمات با کیفیت بسیار بالایی را برای کاربران نهایی تضمین می کند و موجب سادگی عملیات برای ارائه دهندگان WiMAX می شوند.

انواع سرویس های وایرلس WiMax

• None-line-of-sight: مثل سرویس Wi-Fi با یک آنتن کوچک روی کامپیوتر به برج وصل می شود و موانع فیزیکی باعث می شود که انتقالات طول موج کوتاه به راحتی شکسته نشوند و قادر به خمیدگی در اطراف مانع هستند.

• Line-of-sight: وقتی یک آنتن ثابت به طور مستقیم به WiMax Tower اشاره می کند اتصال line-of-sight قوی‌ترو محکم تر است و خطای کمتری دارد انتقالات line-of-sight فرکانس‌های بالا با رنج ممکن 66 GHZ استفاده می کند توسط آنتن‌های line-of-sight قوی‌تر، ایستگاه فرستنده WiMax اطلاعات را به کامپیوترها و روترهایی با قابلیت WiMax که در شعاع 30 مایلی فرستنده هستند، می‌فرستد.

عوامل مؤثر بر کیفیت WiMax

• عوامل محیطی
• شرایط آب و هوایی
• معماری مختلف شهرها
• آلودگی‌های فرکانسی در پهنای

مقایسه WiMax با Wi-Fi

• Wi-Fi تحت استاندارد IEEE802.11 است و به کمک WiMax سرعت داده هایی مثل Wi-Fi پشتیبانی می شود از ویژگی این تکنولوژی نیاز نداشتن به دید مستقیم بین مشترکان و دکل های BTS است.
• Wi-Fi دسترسی به شبکه های محلی در اطراف یک یا چند صدپایی را با سرعت 54Mbps فراهم می کند ولی WiMax بردی تا 40 کیلومتر با سرعت 70Mbps دارد.
• Wi-Fi برنامه کاربردی شبکه LAN برای هر دستگاه از 1 تا 10 کاربر در نظر می گیرد.
• اندازه کانال ثابت Wi-Fi، 20MHZ است ولی WiMax از 1.5MHZ تا 20MHZ می باشد.
• دامنه Wi-Fi حدود 100 فوت است در حالیکه WiMax دستیابی بی سیم را تا شعاع 30 مایل پوشش می دهد.
• پهنای باند در سیستم WiMax بیشتر از Wi-Fi است و با خرید و اتصال یک Access point شخصی به خط PSL خود می تونیم اینترنت را به صورت Wi-Fi استفاده کنیم در حالی که خرید چنین تجهیزاتی برای WiMax امکان پذیر نیست.
• پهنارسانی سرویس WiMax در محدوده ی MAN بوده ولی Wi-Fi برای شبکه های LAN کاربرد دارد بنابراین بیشترین تفاوت بین Wi-Fi و  WiMax سرعت نیست بلکه فاصله است.
• Wi-Fi با بهره گیری از الگوریتم های WEP و WPA و پسوردهای 64 و 128 بیتی ،امنیتی به نسبت قابل قبول ارائه می دهد ولی WiMax با روش های مختلف رمزگذاری مثل  CCM و CBC و CTR امنیت شبکه را ایجاد می کند.

ساختار شبکه  Wimax

1- ﺗﺠﻬﻴﺰات ﺳﻤﺖ ﻛﺎرﺑﺮ

به دو قسمت داخلی IDU و خارجی ODU تقسیم می شود که توسط کابل اترنت Cat 5 به هم وصل می شود IDU و ODU ﻫﻤﺎن واﺣﺪﻫﺎي دﺳﺘﺮﺳﻲ WiMAX ﻫﺴت IDU ﺷﺎﻣﻞ ﻣﻮدم و دﻳﮕﺮ ﻗﻄﻌﺎﺗﻲ اﺳﺖ ﻛﻪ وﻇﻴﻔﻪ ﺑﺮﻗﺮاري ارﺗﺒﺎط ﺷﺒﻜﻪي ﺑﻲﺳﻴﻢ و ﻣﺪﻳﺮﻳﺖ ﭘﻬﻨﺎي ﺑﺎﻧﺪ را ﺑﺮ ﻋﻬﺪه دارد.

انواع IDU

• ﭘﻞ داده ﭘﻬﻦ ﺑﺎﻧﺪ
• دروازه ﺻﺪا
• دروازه ﺷﺒﻜﻪ

ODU یک وسیله چند حاملی با توان بالا هست و به یک آنتن خارجی وصل شده و موجب توان تقویت سیگنال و ارسال بالا شده است از مزایای آن پشتیبانی باند و توانایی اتصال به واحد دسترسی داخلی و خارجی است.

2- ﺗﺠﻬﻴﺰات ﺳﻤﺖ اﻳﺴﺘﮕﺎه ﭘﺎﻳﻪ

• اﻳﺴﺘﮕﺎه ﭘﺎﻳﻪ ﭘﺮ ﺗﺮاﻛﻢ: یک واحد پردازنده شبکه، ﻣﺎژول واﺣﺪ ﭘﺮدازﻧﺪه ﭼﻨﺪﮔﺎﻧﻪ، ﻣﻨﺒﻊ ﺗﻮان و ﻣﺎژول ﺗﻐﺬﻳﻪ تمام قطعات در حین کار قابل عوض کردن هستند ایستگاه پایه کوچک شامل یک ماژول مستقل با یک واحد رادیویی خارجی شبیه خود ارتباط برقرار می کند و از طریق ﻣﻨﺒﻊ AC و DC ﺗﻐﺬﻳﻪ ﻣﻲﺷﻮد.
• واﺣﺪ ﭘﺮدازش ﺷﺒﻜﻪ: به عنوان واحد پردازنده مرکزی و قلب ایستگاه پایه تجهیزات ایستگاه و تمام مشترکانی که به آن وصل هستند را مدیریت می کند.
• ﻛﻨﺘﺮلﻛﻨﻨﺪه ﻧﻘﻄﻪ دﺳﺘﺮﺳﻲ: WiMAX وظیفه کنترل کننده صفحه بندی، اعتبار دادن به رابطه بین قطعات و کاربران با سرویس دهنده اصلی، توابع امنیتی برای کلیدهای اعتباری، کنترل ورودی چرخشی با انتقال ایستگاه، کنترل دسترسی و نقطه تصمیم گیری انتقال ایستگاه است.

مدلهای عملیاتی wimax

1- توپولوژی PTP

ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي point to pint از یک مسافت طولانی و یک پیوند wireless ﺑﺎ ﻇﺮفیتی بالا بین دو سایت بوجود می آید سایت مرکزی میزبان BS Base Station و سایت راه دور میزبان SS Subscriber Station است BS کنترل کننده ارتباطات و پارامترهای امنیتی برای ایجاد پیوند SS است این توپولوژی برای سرویس های بی سیم با پهنای باند بالا در محدوده وسیع عملیاتی به صورت پخش سیگنال LOS Line Of Site یا NLOS None Line Of Site استفاده می شود.

2- توپولوژی PMP

توپولوژی یک نقطه به چند نقطه از یک BS مرکزی که چندین SS را حمایت می کند و دسترسی به شبکه را از یک مکان به چند مکان دیگر فراهم می کند.

موارد مورد استفاده از توپولوژی PMP

• دﺳﺘﺮﺳﻲ ﭘﻬﻦ ﺑﺎﻧﺪ ﻓﻮاﺻﻞ دور
• اﺗﺼﺎل ﺧﺼﻮﺻﻲ ﺑﺮاي دﻓﺎﺗﺮ راه دور
• ﺳﺮوﻳﺲﻫﺎي backhaul خطی با پهنای باند بالا بین BS و SS ﺑﻲﺳﻴﻢ ﺑﺎ ﻣﺤﺪوده ﻋﻤﻠﻴﺎﺗﻲ وﺳﻴﻊ ﺑﺮاي ﭼﻨﺪﻳﻦ ﺳﺎﻳﺖ
• ﺷﺒﻜﻪ PMP ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از اﻧﺘﻘﺎل LOS و NLOS

3- توپولوی Multi Hop Relay

اﻳﻦ ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي ﺗﻮﺳﻂ IEEE 802.16j-2009 تعریف شده و هدف آن توسعه محدوده تحت پوشش BS با اجازه دادن به SS برای باز پخش ترافیک به عنوان RSRelay Station است اﻳﻦ ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي ﻣﻌﻤﻮﻻ از ﭘﺨﺶ ﺳﻴﮕﻨﺎل NLOS اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﻛﻨﺪ به دلیل این که پوشش محدوده جغرافیایی بزرگی که شامل چندین مانع RF است و به خوبی از پخش سیگنال LOS استفاده می کند و بیشترین محدوده عملیاتی برای هر گره 8 کیلومتر است.

4- توپولوژی Mobile

ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي Mobile مشابه یک شبکه ﺳﻠﻮﻟﻲ می باشد دلیل این کار این است که BS ﺟﻬﺖ ﺗﺄﻣﻴﻦ ارﺗﺒﺎﻃﺎت ﻳﻜﭙﺎرﭼﻪ ﺑﺮاي BS و MSﻫﺎ(Mobile Station) روي ﻳﻚ ﺷﺒﻜﻪي ﺗﻮزﻳﻊ ﺷﺪه ﺑﺎ ﻫﻢ ﻛﺎر ﻣﻲﻛﻨﻨﺪ. ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي موبایل ﻧﻮاﺣﻲ ﺗﺤﺖ ﭘﻮﺷﺶ BSﻫﺎ را ﺑﻪ ﻫﻢ ﭘﻴﻮﻧﺪ ﻣﻲدﻫﺪ و در بردارنده اﻗﺪاﻣﺎﺗﻲ برای سهولت ﻋﺒﻮر ﻳﻚ MS ﺑﻴﻦ ﻧﻮاﺣﻲ ﺗﺤﺖ ﭘﻮﺷﺶ BSﻫﺎ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.

5- طیف(spectrum)

روی هر دو طیف بدون مجوز و بامجوز  مستقر شود.

6- توپولوژی

RAN این توپولوژی از دسترسی به شبکه های مختلف رادیویی پشتیبانی میکند.

7- اتصال به IP

ترکیبی از IPV4 و IPV6 است که شبکه ی اتصالات را در سرورهای مشتریان و برنامه های کاربردی پشتیبانی می کند.