بررسی ساختار و کاربردهای استاندارد IEEE802.16 (Wimax)

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.


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.
شبکه های بنا شده با تکنولوژی WiMAX، جزء شبکه های wireless شهری محسوب می شوند که به راحتی می توانند با وجود منطقه ی بسیار وسیعی که دکل های WiMAX تحت پوشش خود قرار می دهند، کل شهر و یا شهرک های صنعتی و مناطق استراتژیک را پوشش دهند و قابلیت استفاده ی اینترنت بسیار پر سرعت را از طریق این تکنولوژی برای سازمان ها، ارگان ها و شرکت های تجاری و همچنین منازل مسکونی امکان پذیر سازند.
به کمک WiMAX، سرعت داده هايی مانند Wi-Fi، پشتیبانی می شوند و موضوع تداخل امواج نیز کاهش می یابد. یکی از ویژگی های این تکنولوژی عدم نیاز به دید مستقیم بین مشترکان و دکل های BTS می باشد.
از جمله خصوصیات WiMAX آن است که علاوه بر داده، صدا و تصویر را نیز به خوبی پشتیبانی می کند و سرویسی که ارائه می شود به صورت کاملاً نامحدود می باشد و هیچ گونه محدودیت حجمی و یا زمانی ندارد و این بدان معناست که کاربر می تواند بدون هیچ محدودیت زمانی، در تمام شبانه روز به هر مقدار و حجمی که پهنای باندش اجازه می دهد download و یا upload داشته باشد.
یکپارچگی مودم، فرستنده و گیرنده ی رادیویی در سایز بسیار کوچک و قابل حمل و امکان نصب بسیار آسان آن نیز جزو برتری هایی محسوب می شود که نسبت به سایر فن آوری های مشابه خود داراست. امکان مدیریت مودم کاربر از راه دور توسط شرکت و کارشناسان فنی و قابلیت به روز رسانی نرم افزارهای مودم نیز در زمره ی این گونه موارد قرار می گیرند.
عدم نیاز به دید مستقیم میان مودم سمت کاربر و آنتن مرکزی و شعاع فوق العاده زیاد تحت پوشش آن در حین سرعت بالای انتقال داده نیز از جمله ویژگی های دیگر آن محسوب می شود. که توپولوژی های پیشرفته ( شبکه های mesh ) و تکنیک های آنتنی (beam-forming، STC و تنوع آنتن ) می توانند برای پوشش برد بیشتری به کار روند که این تکنیک های پیشرفته همچنین می توانند برای افزایش کارایی طیفی، ظرفیت، استفاده مجدد، توان خروجی ماکزیمم و میانگین برای هر کانال RF (فرکانس راديويي) مفید واقع گردند.