اشاره :

ایجاد زیرساخت‌های سیمی برای این نقاط مقرون‌به‌صرفه نمی‌باشد. استفاده از تکنولوژی WiMAX راه‌حل بهینه‌ای است که از جانب اپراتورها با استقبال زیادی روبه رو شده است. در شماره 50 ماهنامه شبکه درباره استاندارد IEEE 802.16 که با نام تجاری WiMAX شناخته می‌شود و استاندارد شبکه‌های بی‌سیم شهری است، مطالب مفصلی ارائه گردیده است. در این شماره در نظر است با مروری کلی بر عملکرد این استاندارد، نحوه پیاده سازی شبکه های مبتنی بر آن بیان شود.


مروری بر پیاده‌سازی‌ شبکه‌های WiMax

همان‌طور که در مقالات قبلی اشاره گردید، این استاندارد باندهای فرکانسی مختلفی را در محدوده‌های با‌مجوز و بدون‌مجوز متناسب با ساختار خود تحت پوشش قرار می‌دهد و استاندارد امکان ارائه خدمات بی‌سیم را به صورت ثابت و متحرک فراهم می نمایند.

 

 

شرح

استاندارد 

Fixed / Mobile

Bit Rate

فرکانس

 

Fixed (NLoS)

32-134 Mbps at 28MHz

2-11 GHz 

802.16a 

Fixed (NLoS)

32-134 Mbps at 128 MHz

5 , 6 GHz

802.16b 

Fixed (LoS)

32-134 Mbps at 128 MHz

66 -10 GHz

802.16c

Fixed (NLoS)

Up to 75 Mbps at 20 MHz

2-11 GHz

802.16d

Mobile (NLoS)

Up to 15 Mbps at 5 MHz

< 6>

802.16e

جدول 1

 

شکل 1- دامنه کاربرد بخش‌های مختلف استانداردهای IEEE 802.16

 

نمودار 1

بخش‌هایی از این استاندارد در سال 2004 به رسمیت شناخته شد و در حال حاضر محصولات متعددی بر پایه آن ساخته و وارد بازار شده‌اند، اما بخش‌هایی مانند IEEE 802.16e که در شبکه‌های موبایل کاربرد دارد، هنوز به عنوان یک استاندارد رسمی معرفی نشده است و درنتیجه هنوز هیچ تجهیزاتی مبتنی‌بر این استاندارد به تولید انبوه نرسیده است. در جدول یک مقایسه‌ای بین استانداردهای مختلف و فرکانس کاری و نرخ بیتی آن‌ها دیده می‌شود.
مطالعات اخیر در زمینه میزان رشد تقاضا برای استفاده از این تکنولوژی نشان می‌دهد که تنها در چند سال گذشته تعداد خطوط نصب‌شده، از 57 میلیون در سال 2002 به 80 میلیون در سال 2003 افزایش یافته است.
این میزان رشد، صعودی باورنکردنی دارد و پیش‌بینی می‌شود تعداد این خطوط تا سال 2008 مطابق نمودار 1 رشد نماید.  

روش‌های دسترسی مبتنی بر DSL) WDSL بی‌سیم) در مقایسه با دسترسی از طریق خطوط DSL از هزینه کمتری برخوردارند، در نتیجه به سرعت در مکان‌هایی که امکان ارائه خدمات ارتباطی وجود ندارد و یا تراکم جمعیت به اندازه‌ای است که ایجاد زیرساخت سیمی مقرون به صرفه نمی‌باشد جایگزین روش‌های موجود می‌شوند. بدنه رگولاتوری دولت‌ها نیز از این تکنولوژی به عنوان ابزاری برای از بین بردن فاصله دیجیتالی بهره می‌برند. به این منظور اقدام به بازنگری در فرکانس‌های موجود در باندهای با مجوز و بدون‌مجوز نموده‌اند تا به‌واسطه آن بتوانند از طیف‌های فرکانسی مطرح در این تکنولوژی پشتیبانی نمایند. از نقطه‌نظر بازگشت سرمایه نیز این فناوری قابل تامل است. همان‌طور که در نمودار 2 مشاهده می‌شود، شروع 232 میلیون دلاری و تخمین رشد تا 75/1 میلیارد دلار در سال 2006 برای بازگشت سرمایه در این فناوری، یک رشد قابل‌ملاحظه اقتصادی است که مشوق اصلی اپراتورها در ایجاد شبکه‌های مبتنی‌بر این تکنولوژی محسوب می‌شود.

هر یک از تجهیزات مورداستفاده در این تکنولوژی شامل تجهیزات سمت مشترک، تجهیزات Base Station و تجهیزات لایه هسته و توزیع هر کدام به تنهایی در ایجاد هزینه‌های پیاده‌سازی سهیم می‌باشند. جدول 2 نوع سرمایه گذاری  برای هر یک از تجهیزات را نشان می دهد.

با استفاده از این تکنولوژی سرویس‌های متعددی را می‌توان در نواحی حاشیه‌ای شهرها و مناطق تجاری ارائه نمود.

هزینه های سرمایه گذاری تجهیزات

نوع سرمایه گذاری 

نحوه تاثیر بر بازگشت سرمایه     

 تجهیزات لایه هسته و توزیع

 سرمایه گذاری به صورت یکباره برای پوشش کلیه نقاط شبکه انجام می پذیرد

APEX کلی بین مشترکین تقسیم می گردد. مثلاً در مناطق پرجمعیت به ازای هر کاربر کمتر از 10 دلار در نظر گرفته می‌شود.

تجهیزات Base Station 

این سرمایه گذاری به صورت فازبه‌فاز متناسب با پیشرفت پروژه انجام می‌شود.  

APEX در این قسمت بین هر 1000 مشترک تقسیم می‌شود. به طور معمول CAPEX به ازای هر مشترک کمتر از 100 دلار برای هر BS در ماکزیمم ظرفیت در نظر گرفته می‌شود.  

تجهیزاتCPE 

این سرمایه گذاری نیز به‌صورت فازبه‌فاز انجام می‌شود. میزان سرمایه متناسب با نیازهای مشترکین متغیر می‌باشد. 

بازگشت سرمایه در این قسمت متناسب با نحوه ارائه خدمات می‌باشد. به طور مثال بیشترین بازگشت سرمایه زمانی است که تجهیزات CPE  به مشترکین اجاره داده می‌شوند و کمترین بازگشت سرمایه زمانی است که مشترکین تجهیزات سمت خود را خریداری می‌نمایند.  

 جدول 2

 

نمودار 2

جدول 3 سرویس‌های قابل‌ا‌رائه در مناطق روستایی و حومه شهرها و درآمد ماهیانه برای پیاده‌سازی این سرویس‌ها با پهنای باند مشخص را نشان می‌دهد .

 نوع سرویس‌

پهنای باند 

ضریب
Overbooking

متوسط درآمد ماهانه از مشترکین روستایی 

دسترسی به اینترنت‌

348 Kbps

40:1

15$ 

سرویسVoIP

128Kbps

4:1

 5 $  

 جدول 3

 

 

 

 

 

شکل 3

سرویس‌هایی که با استفاده از این تکنولوژی در مناطق تجاری قابل‌پیاده‌سازی می‌باشد، عبارتند از: سرویس‌های عمومی که شامل دسترسی به اینترنت، سرویس‌های صوتی، تصویری و از این قبیل می‌باشد و سرویس‌های تجاری که عموماً با تجارت‌الکترونیکی مرتبط است و دارای  ویژگی‌های خاص خود از لحاظ امنیتی و کیفیت می‌باشد.
این سرویس‌ها با توجه به ماهیتشان، غالباً از پهنای باند بالایی استفاده می‌کنند. در نتیجه درآمد ناشی از ارائه آن‌ها نیز برای اپراتورها قابل‌ملاحظه می‌باشد.

پیاده سازی WiMAX 

فناوری WiMAX دارای مزایای زیادی است که آن‌را بر سایر  تکنولوژی‌های موجود در زمینه شبکه‌های بی‌سیم ارجح می‌سازد.

 این مزایا عبارتند از:

v      کیفیت سرویس

v      کارآیی بالا

v      ساختار استاندارد

v      پشتیبانی از آنتن های هوشمند

تجهیزاتی که برای پیاده‌سازی شبکه‌های شهری مورداستفاده قرار می‌گیرند در سه لا‌یه تجهیزات سمت مشترک (CPE) تجهیزات مربوط به Base Station‌ها و تجهیزات لا‌یه هسته شبکه می‌باشد. تجهیزات مربوط به سمت مشترک به‌طور کلی به‌گونه‌ای پیکربندی می‌شوند تا بتوانند کلیه اطلا‌عات مربوطه را با فرکانس‌های رادیویی به نزدیکترین Base Station انتقال ‌دهند .

مرحله بعدی در ایجاد شبکه شهری بی‌سیم ایستگاه‌های ارائه‌دهنده سرویس است که به POP یا CO معروفند، این ایستگاه‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که امکان تخصیص پهنای باند حداقل Mbps1 را برای هر مشترک تضمین نمایند. هرگونه ارتباطی با شبکه سایر ارائه‌دهندگان سرویس از طریق این نقاط صورت می‌پذیرد

ساختار این تکنولوژی به‌‌گونه‌ای است که می‌توان آن‌را در هر قسمت از شبکه مورداستفاده قرار داد، اما بهینه‌سازی نحوه استفاده از این تکنولوژی به هزینه آن نیز بستگی دارد. همان‌گونه که در بررسی‌های اقتصادی انجام‌شده دیده می‌شود، این فناوری در لا‌یه دسترسی قابل‌جایگزینی برای سایر تکنولوژی‌های مطرح در زمینه بی‌سیم می‌باشد.


 

نوع سرویس‌

 پهنای باند 

ضریب
Overbooking

متوسط درآمد ماهانه از مشترکین تجاری

سرویس های عمومی‌

512Kbps 

4:1

75  $

سرویس های تجاری‌

1Mbps

4:1

100 $ 

   جدول 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با استفاده از این تکنولوژی می‌توان در لایه توزیع (Backhaul) و دسترسی (Last Mile) با صرف هزینه پایین، کارآیی بالایی ایجاد نمود. از WiMAX برای مجتمع‌سازی WiFi نیز استفاده می‌شود. در‌حال حاضر برای بهینه‌سازی شبکه‌های بی‌سیم، توصیه می شود با بهره‌گیری از قابلیت‌های هریک از تکنولوژی‌های مطرح در زمینه ایجاد‌ شبکه‌های بی‌سیم از هر دو تکنولوژی WiMAX و WiFi در کنار یکدیگر استفاده شود. به این ترتیب می‌توان از قابلیت های هر یک به صورت بهینه بهره برد.

همان‌گونه که مشاهده می‌شود در شبکه‌های محلی و Campus از همبندی Mesh تکنولوژی WiFi استفاده شده است و برای لایه توزیع (Backhaul) نیز WiMAX مورداستفاده قرار گرفته است .

انجمن WiMAX این استاندارد را برای پیاده‌سازی ارتباطات نقطه به نقطه (P2P) و یک نقطه به چند نقطه (P2MP) در مناطق روستایی و حومه شهرها که از تراکم جمعیت بالایی برخوردار نمی‌باشند،


آیا وای مکس با وای فای رقابت خواهد کرد؟ --> Will WiMAX compete with Wi-Fi

به روشنی واضح است که وای مکس و وای فای تکنولوژی های مکمل یکدیگرند و برای آینده ای قابل پیش بینی به همین صورت خواهند ماند. تکنولوژی وای فای که به طور گسترده ای در دسترس می باشد و در نواحی متمرکزی چون هتل ها، رستوران ها، فرودگاه ها و حتی در مناطق گسترده تری در بعضی از شهرها مورد استفاده قرار می گیرد، برای سال های زیادی به رشد خود ادامه خواهد داد.

مقبولیت گسترده و پروتکل جامع و یکپارچه b/g/a 802.11 در امواج رادیویی کامپیوتر های laptop، رشد دائمی بر پایه مصرف کنندگان وای فای فراهم می سازد. گروه Forum حداقل سه موج از ابزار وای مکس را در طول دو سال آینده پیش بینی می کند که برای کامپیوتر های laptop ( سیار ) مقرون به صرفه می باشد و بر پایه امواج رادیویی وای مکس بنا نهاده شده است که سومین موجی است که در سال های 2006 تا 2007 عرضه خواهد شد.

هر چند حتی این واحد ها تقریبا دوگانه می شوند ( وای فای / وای مکس ) ، یا اینکه چندگانه خواهد شد ( وای فای / وای مکس / سلولی ) و برای چندین سال بعد از آن به کارشان ادامه خواهند داد. همانطوری که استاندارد وای مکس رشد می کند و برای بدست آوردن پذیرش و کاهش هزینه های پیشرفت خود راه هایی می گشاید، تراشه های جدیدتری هستند که توانایی کارکرد در طول پایگاه های چند گانه را با هم ترکیب می کنند و با بخش شبکه های شهری مشترک می شوند که آنها نیز به آرامی تبدیل به سیستم های وای مکس قدرتمندی برای حالت های تجاری آن می شوند که از مزیت حوزه ها و نواحی متمرکز نیز بهره مند می شوند.

اساسا این بدان معناست که کاربران وای مکس در چند سال آینده قادر خواهند بود نه تنها به نواحی متمرکز وای فای مثلا در یک کافی نت دسترسی داشته باشند بلکه همچنین می توانند دسترسی سیار وای مکس را نیز در سراسر شهر به همان خوبی داشته باشند.

به هر حال سایر استاندارد های تکنولوژی LAN به عنوان مثال بلوتوث، Ultraband و خصوصیات دیدار شده در پروتکلn 802.11 که مقدار کمتری را از لحاظ برد شبکه های نواحی متمرکز ارائه می دهند نیز تراشه ها و امواج رادیویی کامپیوترهای لپ تاپ خود را گسترش داده و ملزوم می سازد که در نهایت قادر باشند.

 به طور دائمی و به خوبی از این بردهای کوتاهتر شبکه های داده سلولی و شبکه های وای مکس شهری بگذرند. استاندارد وای مکس بخش اصلی دیدگاه درخشان آینده ی بی سیم پهن باند می باشد که این انعطاف پذیری را وعده می دهد.

انواع مختلف اتصالها با یکدیگر در زیر مقایسه شده اند: 

نوع

سرعت

محدوده (برد)

شرح

IrDA (مادون قرمز)

6/9 کیلو بیت

تا 115 کیلو بیت

تا (4 مگا بیت)

کمتر از 6 فیت

1- از طریق مادون قرمز تبادل اطلاعات می کنند، 2- از قدرت وانرژی کمتری استفاده می کنند.

وای فای (Wi-Fi)

1مگا بیت

تا 54 مگا بیت

جدول زیر را ملاحظه نمایید

وای فای (Wi-Fi) به هر سه نوع خدمات بی سیمی که مدل 802.11 که در جدول زیر نشان داده ایم ، اشاره میکند همینطور به دسته بندیهای جدیدی که در آینده ارائه خواهد شد ، این تکنولوزی همانند یک شبکه عادی از طریق سیم از جنبه های مختلف عمل میکند. این تکنولوژی یا در درون دستگاه نصب شده و یا به شکل کارتها یا رابطهای قابل اضافه شدن به کامپیوترهای رومیزی یا همان لپ تاپها در دسترس می باشد.  

802.11a

1 تا

54 مگا بیت

50 تا

150 فیت فاصله

از این تکنولوژی زیاد بصورت همگانی استفاده نمی شود، همچنین این روش نسبت به مدل 802.11b/g از فرکانس متفاوتی استفاده می کند .

802.11b

1 تا

11 مگا بیت

100 تا

300 فیت فاصله

روشی است ، که در حال حاضر بیشترین استفاده را دارد.

802.11g

1 تا

54 مگا بیت

120 تا

350 فیت فاصله

آخرین روشی است که با مدل 802.11b سازگار میباشد.

بلوتوث

120 کیلوتا

723 کیلو بیت

30 تا

300 فیت

1- از این سیستم برای وسایل و دستگاههایی که ازنسل کامپیوتر هستند، استفاده می شود.

2- دارای برد 30 فوتی میباشد.

3- طریقه نصب آن اینست که یا در خود دستگاه نصب میشود ، و یا بصورت کارتهایی است که قابل اضافه شدن به دستگاه میباشند .

GPRS 

کمتر از 115 کیلو بیت

هر جایی که برای پوشش تلفن همرا مناسب باشد

1- خدمات دیتایی است که توسط تلفنهای همراه ، که تحت شبکه GSM هستند استفاده میشود

2- سرعت آن حدود 30 کیلو بیت در ثانیه است ، این سرعت بستگی به تعداد کاربرهایی دارد ، که از این خدمات بصورت مشترک در زمان تعیین شده استفاده میکنند.

3- همچنین اینها یک سرویس و خدماتی از نسل 5/2 تلفنهای همراه به حساب می آیند .

نسل 5/2

سرعت آن مختلف بوده و تا حدود 128 کیلو بیت میباشد.

هر جایی که برای پوشش تلفن همراه مناسب باشد.

بنابر توافقهایی بعمل آمده این نسل هنوز آماده ارائه خدمات همیشه برقرار برای نسل سوم نمی باشد، تمامی شرکتهای تلفنهای همراه امیدوار هستند، که اگر تامین مالی شان و تکنولوژی اجازه دهد، آنرا معرفی کنند.

نسل سوم (3G)

2 مگا بیت در حال سکون، 384 کیلو بیت در حال حرکت با سیگنال خوب .

144 کیلو بیت در حرکت سریع دارای سیگنال ضعیف

هر کجا که برای تلفن همراه مناسب باشد

انتقال دیتا را بطور بسیار سریع برای کاربرانش فراهم می آورد، به مدل پی سی اس اسپیرینت (PCS Sprint) و ای تی اند تی اج (AT&T) (EDGE) (100 تا 130 کیلو بیت) که در حال حاضر در ایالات متحده موجود است ، نزدیک میباشد .

مودم

کمتر از 56 کیلو بیت.

هرجایی که بصورت بی سیم نمی باشد.

روش قدیمی است که باید از طریق کامپیوتر برای وارد شدن به اینترنت از روش شماره گیری (Dial-Up) استفاده نماید .

DSL / کابل

100 کیلو بیت تا

5/1 مگا بیت

بصورت بی سیم نمی باشد.

1-بی سیم نمیباشد.

2- با یک باند پهن، وسایل را به اینترنت متصل می کند .

شبکه محلی(LAN)

10مگا بیت تا

100 مگا بیت

بصورت بی سیم نمی باشد.

1- بی سیم نمی باشد.

2- متداولترین نوع شبکه ای است که با کابل کار میکند.