جايگاه Wimax

Wimax كه از حروف اول نام انجمن كار بين جهاني براي دسترسي مايكروويو (The worldwide interoperability for Microwave Access Forum) گرفته‌شده ، سازماني غير انتفاعي متشكل از سازندگان تجهيزات دسترسي بي‌سيم مبتني بر استاندارد lEEE 802.16 مي‌باشد كه گسترش و حضور يك سازنده در بازار شبكه‌هاي بي‌سيم شهري بدون پذيرش در آزمايش‌هاي اين سازمان دشوار مي‌باشد. مؤسسه استانداردهاي مخابراتي اروپا موسوم به ETSI نيز در حال كار مشترك با Wimax براي هماهنگ‌سازي استاندارد اين سازمان براي شبكه‌هاي شهري بي‌سيم (موسوم به HYPERMA) با مشخصات مورد پذيرش Wimax مي‌باشد.

در شروع لازم است تعريف ساده‌اي از مدولاسيون داشته‌باشيم. اساساً در مخابرات به هر نوع تبديل و تغييري كه يك سيگنال را آماده عبور از يك محيط ارتباطي خاص مي‌ نمايد، مدولاسيون اطلاق مي‌شود. دستگاه مودم مثلا بسيار خوبي از كاربرد مدولاسيون مي‌باشد كه علائم ديجيتالي يك كامپيوتر را به علائم آنالوگ شبيه به صدا تبديل مي‌كند تا امكان گذر از محيط شبكه تلفن را بيابند.
امواج راديويي گونه‌اي از امواج الكترومغناطيسي بوده كه داراي شكل سينوسي و سرعت سيري برابر با سرعت نور مي‌باشند . اين امواج برحسب فركانس نوساناتشان درسته‌بندي مي‌گردند و قادر به حركت در فواصل طولاني و از طريق هوا هستند.

درصورتي كه از امواج فوق جهت حمل اطلاعات استفاده مي‌شود با نام سيگنال حامل (Carrier) شناخته مي‌شوند . فركانس سيگنال حامل مشخصات خاص آن را تعيين مي‌كند .براي مثلا امواج راديويي با فركانس پايين‌تر از ۱۰ گيگاهرتز قادر به عبور از ميان اجسام صلب (براي مثلا ساختمان‌ها)هستند.همين امر دليل استفاده از طيف فركانسي ۹۰۰ و ۱۸۰۰ مگاهرتز براي تلفن‌هاي همراه سيستم GSM) مي‌باشد.

اساساً مدولاسيون در سيستم‌هاي بي‌سيم با تغيير يكي از مشخصه‌هي موج راديويي متناسب با علائم اطلاعاتي (صفر ويك‌ها) انجام مي‌گيرد . سه تكنيك اصلي وجود دارد كه با تغيير در دامنه (ASK)، فركانس (FSK) و فاز(PSK)كار مي‌كنند. شكل ۴ چگونگي انجام مدولاسيون فركانسي را نمايش مي‌دهد.
اصولاً كارايي يك تكنيك مدولاسيون متناسب با تعداد علائم اطلاعاتي (بيت‌ها ) است كه در هر نوسان موج راديويي منتقل مي‌كند . براي مثال مدولاسيون فاز چهارتايي(‌QPSK) مطابق شكل در هر نوسان دو بيت را حمل مي‌كند . افزايش تعداد بيت‌ها با افزايش نرخ انتقال اطلاعات منجر مي‌گردد و البته داراي حدي‌است كه معمولاً با حداكثر فضاي قابل پوشش سيستم ارتباط بي‌سيم ، رابطه عكس دارد.

تكنيك مدولاسيون پيشرفته‌تر QAM تلفيقي از دو روش دامنه و فاز مي‌باشد كه دستيابي به نرخ‌هاي بالاتر را (در فركانس برابر) امكان‌پذير مي‌سازد. تكنيك‌QAM 16 چهار بيت را درهر نوسانو QAM 64 تا ۱۶ بيت را در هر نوسان منتقل مي‌كند.
هنر Wimax استفاده بهينه از تكنيك‌هاي پيشرفته گوناگون است. همانطور كه در شكل۶ نشان داده شده در فواصل كوتاه آنتن مركزي ، تكنيك QAM 64 و در فواصل دورتر از QAM 16 استفاده مي‌شود. تكنيك فازي چهارتايي (QPSK)نيز براي مشتركين در فواصل بسيار دور به كار گرفته مي‌شود . انتخاب تكنيك مناسب به طور هوشمند و پويا انجام مي‌شود.

پياده سازي Wimax
فناوري Wimax داراي مزاياي زيادي است كه آن را بر ساير تكنولوژي‌هاي موجود در زمينه شبكه‌هاي بي‌سيم ارجح مي‌سازد. اين مزايا عبارتند از :
• كيفيت سرويس
• كارآيي بالا
• ساختار استاندارد
• پشتيباني از آنتن‌هاي هوشمند

تجهيزاتي كه براي پياده سازي شبكه‌هاي شهري مورد استفاده قرار مي‌گيرند در سه لايه تجهيزات سمت مشترك (CPE) تجهيزات مربوط به Base Stationها و تجهيزات مربوط به سمت مشترك به طور كلي به گونه‌اي پيكربندي مي‌شوند تا بتوانند كليه اطلاعات مربوطه را با فركانس‌‌هاي راديويي به نزديك‌ترين Base Station انتقال دهند. مرحله بعدي در ايجاد شبكه شهري بي‌سيم ايستگاههاي ارائه‌دهنده سرويس است كه به POP يا CO معروفند، اين ايستگاه‌ها بايد به گونه‌اي طراحي شوند كه امكان تخصيص پهناي باند حداقل ۱ Mbps را براي هر مشترك تضمين نمايد .

هر گونه ارتباطي با شبكه ساير ارائه دهندگان سرويس از طريق اين نقاط صورت مي‌پذيرد.
ساختار اين تكنولوژي به گونه‌اي است كه مي‌توان آن را در هر قسمت از شبكه مورد استفاده قرار داد، اما بهينه‌سازي نحوه استفاده از اين تكنولوژي به هزينه آن نيز بستگي دارد. همانگونه كه در بررسي‌هاي اقتصادي انجام شده ديده مي‌شود، اين فناوري در لايه دسترسي قابل جايگزيني براي ساير تكنولوژي‌هاي مطرح در زمينه بي‌سيم مي‌باشد.

با استفاده از اين تكنولوژي مي‌توان در لايه توزيع(Backhaul) و دسترسي (Last Mile) با صرف هزينه پايين ، كارآيي بالايي ايجاد نمود. از Wimax براي مجتمع سازيWifi نيز استفاده مي‌شود.در حال حاضر براي بهينه‌سازي شبكه‌هاي بي‌سيم ، توصيح مي‌شود با بهره‌گيري از قابليت‌هاي هر يك از تكنولوژي‌هاي مطرح در زمينه ايجاد شبكه‌هاي بي‌سيم از هر دو تكنولوژي Wimax و Wifi در كنار يكديگر استفاده شود.

به اين ترتيب مي‌توان از قابليت‌هاي هر يك به صورت بهينه بهره برد.شكل ۲ استفاده از اين دو تكنولوژي را در كنار يكديگر نشان مي‌دهد. همانگونه كه مشاهده مي‌شود در شبكه‌هاي محلي و Campus از همبندي Mesh تكنولوژي WIFI استفاده شده‌است و براي لايه توزيع (Backhaul) نيز Wimax مورد استفاده قرار گرفته‌است.

انجمن Wimax اين استاندارد را براي پياده‌سازي ارتباطات نقطه‌ به نقطه (P2P) و يك نقطه به چند نقطه (P2MP) در مناطق روستايي و حومه شهرها كه از تراكم جمعيت بالايي برخوردار نمي‌باشد، توصيه مي‌كند.(شكل ۳) همچنين درصورت نياز به ارائه كيفيت سرويس براي Applicationهايي نظير ويدئوكنفرانس ،VolP و… از اين فناوري در سطح (Last Mile) استفاده مي‌شود. ساختار استاندارد اين تكنولوژي نيز در زماني كه چندين محصول ساخت سازنده‌هاي مختلف درشبكه مورد نياز است ، آن را از ساير تكنولوژي‌هاي مطرح در شبكه‌هاي بي‌سيم مجزا مي‌سازد.

درآينده‌اي بسيار نزديك با توجه به رشد نيازهاي كاربران و سرويس‌هايي كه مي‌توان از طريق اين شبكه‌ها ارائه نمود ، مطابق آنچه در شكل ۴ نشان داده شده‌است، از اين تكنولوژي در كليه قسمت‌هاي شبكه اعم از توزيع و دسترسي استفاده مي‌شود. يعني Wimaxبه علت امكان برقراري ارتباط با تجهيزات مبتني بر Wifi مي‌تواند درهر قسمت‌‌ مورد استفاده قرارمي‌گيرد . به طور مثال در برخي قسمت‌ها لازم است از باند فركانسي داراي مجوز استفاده نمود كه به جاي تكنولوژي WiFi از Wimax استفاده مي‌شودهمچنين در نقاطي كه كيفيت سرويس در شبكه مدنظر مي‌باشد نيز مي‌توان از اين تكنولوژي استفاده نمود.

نمونه شبكه‌هاي پياده‌سازي شده
بزرگترين شبكه‌اي كه با توجه به اين تكنولوژي به صورت آزمايشي پياده‌سازي شده‌است، توسط يك اپراتور شبكه در انگلستان به كمك دانشگاه كنت ايجاد شده‌است. اپراتور Telabria كه يكي از معروفترين اپراتور‌هاي شبكه‌هاي بي‌سيم مي‌باشد ، در فواصل ۱۵ مايلي اقدام به نصب آنتن براي ارائه سرويس نقطه‌به نقطه نموده‌است .

كاربران اين شبكه اكثراً در رده SOHO و SME هاي شهر كانتربري مي‌باشند و سرويس را به صورت آزمايشي ۹۰ روزه از اپراتور مذكور دريافت مي‌نمايند. پهناي باندي كه توسط اين اپراتور به مشتركان ارائه مي‌شود ، در حدود ۴۵ Mbps مي‌باشد . لايه هسته و توزيع شبكه ايجاد شده مبتني بر استاندارد lEE 802.16d است و مشتركان انتهايي با استفاده از WDSL ها به شبكه متصل مي‌گردند . محدوديت ‌هاي ارسال و دريافت را براي مشتركان كاهش مي‌دهد.

يكي ديگر از شبكه‌هاي پياده‌سازي شده مبتني بر استاندارد توسط شركت WTC، برگزار كننده مسابقات جهاني مردان آهنين ، راه‌اندازي شدهظاست . اين مسابقات در مسافتي در حدود ۱۴۰ مايل در سه رشته شنا به مسافت ۴/۲ مايل ، دوچرخه سواري به مسافت ۱۱۲ مايل، و دوي مارتن به مسافت ۲/۶۲ مايل انجام مي‌شود وشبكه مذكور به منظور ايجاد امكان ارسال تصاوير زنده رقابت‌ها براي تماشاچيان و همچنين پخش اين مسابقات به صورت مستقيم از طريق تلويزيون و اينترنت پياده‌سازي شده‌است.