* ویژگی های تحرک
استفاده از خدمات یک سیستم،آن هم در حرکت،هم برای تولیدکنندگان و هم برای مصرف کنندگان امری مهم و گاهی ضروری است و در سرویس های بی سیم پهن باند همیشه یک هدف بوده است.اما استفاده از خدمات در حین حرکت و گاه در تحرک های با سرعت بالا نیازمند آن است که سیستم قابلیت هایی چون تحویل ایستگاه یا ذخیره توان به شیوه های مختلف را دارا باشد.
2-6-1) تحویل ایستگاه (HO)
شبکه های سلولی،متشکل از تعدادی سلول هستند.در هر سلول یک یا چند نقطه دسترسی وجود دارد که محدوده خاصی را تحت پوشش دارند.در مجموع یک شبکه به وجود می آید که محدوده زیادی را پوشش می دهد.
در وای مکس،ایستگاه های پایه همان نقاط دسترسی هستند.کاربری که از استانداردهای با قابلیت تحرک (مثل 802.16e)استفاده می کند،یک ایستگاه سیار خواهد بود.هنگامی که ایستگاه سیار در حال حرکت است،زمانی فرا می رسد که به انتهای محدوده یک سلول می رسد،این جاست که باید ایستگاه پایه تغییرکند و ایستگاه بعدی مسئولیت تبادل داده با ایستگاه سیار را به عهده گیرد.همین تغییر و تعویض ایستگاه را اصطلاحا تحویل ایستگاه می نامند. در حین انجام عملیات تحویل ایستگاه،ممکن است وقفه ای در حد هزارم ثانیه رخ دهد.اما ارتباط مشترک با ایستگاه پایه به هیچ وجه قطع نمی شود.
در استاندارد 802.16e یا وای مکس سیار،دو نوع تحویل ایستگاه تعریف شده است: • تحویل سخت : در این نوع تحویل،ایستگاه سیاربرای تغییر لینک،ابتدا از ایستگاه پایه اول قطع و سپس به ایستگاه پایه دوم وصل می شود.این یک تحویل ایستگاه ساده است و از آن با عنوان "شکست قبل از ساخت " یاد می شود.
• تحویل نرم : ابتدا لینک ایستگاه جدید برقرار می شود سپس ارتباط با ایستگاه قبلی قطع می شود.در این روش تحویل ممکن است ایستگاه سیار،در یک آن چندین لینک با چندین ایستگاه پایه داشته باشد.این عمل به عنوان "ساخت قبل از شکست " شناخته می شود.تحویل نرم به مراتب از تحویل سخت سریع تر است.
باید توجه داشت که پارامترهای زیادی در پیاده سازی تحویل ایستگاه دخیل اند و در هر سیستم بی سیم با سیستم های بی سیم دیگر تفاوت زیادی وجود دارد. اگر تحویل ایستگاه با وقفه ای بیش از 150 تا 200 میلی ثانیه انجام شود،برای کاربردهایی مانند VoIP و IPTV مشکل ساز خواهد بود.
2-6-2) مد ذخیره توان
در وای مکس سیار (802.16e) دو مد جدید،قابل تعریف است.مد خواب و مد بی کاری.این دو قابلیت با هدف عملکرد ایستگاه سیار با توان موثر و تحویل ایستگاه موثر انجام می شود.حفظ و ذخیره توات در لپ تاپ ها و تلفن های همراه بسیار مهم است.
• مد خواب (Sleep Mode): حالتی است که ایستگاه سیار سرویسی از جانب ایستگاه پایه دریافت نمی کند.در این حالت،سرویس های ایستگاه های پایه برای ایستگاه سیار (چه uplink چه downlink) غیر قابل دسترس اند. تنها ایستگاه سیار می تواند دیگر ایستگاه های پایه را جهت جمع آوری اطلاعات برای تحویل ایستگاه در مد خواب بررسی کند.در مد خواب،استفاده از توان و مصرف از منابع پایه ی سرویس دهنده ،کاهش می یابد.
• مد بی کاری (Idle Mode): ایستگاه سیار فقط برای دریافت پیام های ترافیکی از جانب ایستگاه پایه قابل دسترس است.بدون این که ایستگاه پایه از ماهیت مشترک خود خبر داشته باشد (ایستگاه سیار در ایستگاه پایه ثبت نمی شود).این حالت به آن جهت برای ایستگاه سیار مفید است که می تواند تمام درخواست ها برای تحویل ایستگاه و درخواست های عملیاتی معمول در مد فعال را حذف کند.در واقع با محدود کردن فعالیت های ایستگاه سیار،می توان در توان و منابع عملیاتی صرفه جویی کرد.هم چنین این مد برای شبکه و ایستگاه های پایه نیز مفید است.چون در این مد،فواصل واسط هوایی و ترافیک تحویل ایستگاه ناشی از ایستگاه های سیار غیر فعال حذف می شود و به نوعی بار شبکه و ایستگاه های پایه کاهش می یابد.
2-7) تجهیزات وای مکس
تجهیزات وای مکس شامل بخش های رادیو، آنتن و گیرنده های وای مکس می باشد.رادیوی وای مکس یک فرستنده و گیرنده است که امواج را در فرکانس حامل ارسال می کند.معمولا رادیوی مرکزی، از شبکه وای مکس کمی فاصله دارد ( به دلیل محافظت در برابر شرایط محیطی) و آنتن ها با کابلی با نام pigtail به رادیو وصل می شوند.آنتن های وای مکس که وظیفه ارسال و دریافت امواج را دارند،به دو صورت خارجی و داخلی به کار می روند.حتی می توانند به صورت یک چیپ ست در لپ تاپ یا تلفن های همراه یا PDAها به کار روند.آنتن های خارجی ارزان تر هستند و نصب راحت تری دارند.
تجهیزات وای مکس را می توان به گونه دیگری تقسیم بندی کرد:تجهیزات سمت مشتری(CPE) و تجهیزات سمت ایستگاه های پایه.
2-7-1)تجهیزات سمت ایستگاه پایه
• آنتن های نقطه به نقطه ، که معمولا به شکل مربع مسطح هستند.
• آنتن های با قابلیت انتشار در زوایای محدود (°45،°60،°90،°120).
• آنتن های با پخش °360
حال با چند نمونه خاص از تجهیزات ایستگاه پایه آشنا می شویم:
ایستگاه پایه پر تراکم (high density base station): شامل یک واحد پردازنده شبکه،ماژول واحد پردازنده چندگانه،منبع توان و ماژول تغذیه توات است.تمامی قطعات آن قابل تعویض در حین کار هستند.
ایستگاه پایه کوچک (mico base station): این وسیله،یک سرویس پهن باند موثر و ارزان قیمت را در مناطق روستایی کم تراکم ارائه می کند.شامل یک ماژول مستقل است که با واحد رادیویی خارجی شبیه خود ارتباط برقرار می کند و از طریق منبع ac و dc تغذیه می شود.
واحد پردازش شبکه: قلب ایستگاه پایه محسوب می شود و به عنوان واحد پردازنده مرکزی ،تجهیزات ایستگاه پایه و تمام مشترکانی که به آن وصل اند را مدیریت می کند.
واحد دسترسی داخلی : شامل مودم و دیگر قطعاتی است که وظیفه برقراری ارتباط شبکه بی سیم و مدیریت پهنای باند را دارد.
واحد دسترسی خارجی : یک وسیله توان بالا و چند حاملی است که به یک آنتن خارجی متصل می شود.این وسیله برای فراهم کردن گین سیستم بالا و توان ارسال بالا و ساختار کم نویز و داشتن حداقل تداخل طراحی شده است.عاملیت چند کاناله،پشتیبانی از پهنای باند بالای 14 MHZ و توانایی اتصال به واح دسترسی داخلی از مزایای واحد دسترسی خارجی است.
کنترل کننده نقطه دسترسی وای مکس (wimax access point controller):
وظایف این وسیله عبارتند از: اعتبار دادن به رابطه بین قطعات و کاربران با سرور اصلی،توابع امنیتی برای کلید های اعتباری،کنترل کننده های صفحه بندی،نقطه تصمیم ***ی سیاست های کیفیت سرویس،کنترل ورودی چرخشی با انتقال ایستگاه،کنترل دسترسی و نقطه تصمیم گیری انتقال ایستگاه.
2-7-2) تجهیزات سمت مشتری (CPE):
Broadband data CPE: به عنوان یک پل رابط بین رسانه بی سیم و رسانه سیمی عمل می کند. بیش از 512 مک آدرس را پشتیبانی می کند.تجهیزات داده ای مشترک را با استاندارد اترنت 10/100Base T وصل می کند.
Broadband voice gateway:سرویس داده و صوت مجتمع شده را برای کاربردهای محلی و کاربران خانگی و اداری فراهم می کند.
Network gateway: یک وسیله برای کاربران خانگی و تجاری کوچک.در واقع یک روتر پهن باند پیشرفته با اشتراک IP و امکانات امنیتی است.معمولا شامل پورت های 10/100Base T و نقطه دسترسی وای فای (802.11g) است.نه تنها توانایی اتصال پر سرعت برای چندید کاربر را دارد،بلکه یک اتصال پر سرعت برای شبکه های خانگی با ساختار وای فای بی سیم محلی فراهم می کند.با مسیر یابی های ثابت و کوچی ( نومادیک) و دیوار آتشین درون آن و پوشش داخلی با بردی در حدود 30 الی 100 متر،یک وسیله با کیفیت را برای مصارف خانگی موجب می شود.
2-7-3) آنتن های میمو (MIMO)
در دهه اخیر مشکل اصلی در ابزار مخابرات راه دور بی سیم، بازده طیفی و بازده بوده است. با افزایش استفاده طیفی، تداخل بین سرویس ها افزایش یافته است.مخابرات داده ای و ویدیویی و اینترنت بی سیم، طیف های دیگری را به محدوده طیفی قبلی اضاف کردند.
آنتن هایی با ورودی و خروجی چندگانه، با بازده طیفی شگفت آور آینده روشنی را برای مخابرات راه دور بی سیم رقم خواهند زد.این آنتن ها از دامنه فرکانسی خاصی استفاده می کنند.دامنه ای که تاکنون تقریبا غیر استفاده بود و نیز از یک ساختار چند مسیری از یک کانال، هم چنین برای انتقال ادغام شده و چندگانه، با یک خط مخابراتی و انتقال موازی چندین دسته داده به طور هم زمان از آنتن های چند ورودی –چند خروجی یا همان میمو استفاده می شود.
در وای مکس، آنتن های هوشمند میمو جهت افزایش محدوده تحت پوشش و بالا بردن بازدهی به کار می روند که در عمل می توانند کارایی چهار آنتن معمولی را داشته باشند.در یک محدوده زمانی معین، عملیات ارسال و دریافت را انجام می دهند و به دو شیوه عمل می کنند:ارسال سیگنال های مختلف، ارسال جریان داده اضافی. شیوه دوم موجب می شود تا علی رغم وجود موانع مختلفی که در سر راه مسیر ارتباطی است (موانعی مثل کوه، درخت، ساختمان و...) به طور تصادفی حداقل یک سیگنال به مقصد برسد و نیاز به ارسال مجدد سیگنال نیست.در چنین سیستمی، مدیریت سیگنال ها به پردازش بیشتر و پیچیده تری نیاز دارد.
به کارگیری آنتن های چندتایی مانند میمو و فرم دهی پرتو ، امکان افزایش نفوذ در ساختمان ها و سطح پوشش و ظرفیت در محیط های پرچالش را فراهم می کند.
ساختار میمو به دو شکل حلقه باز و حلقه بسته معرفی می شود.عموما اصطلاح میمو به تکنیک میموی حلقه باز اتلاق می شود. تکنیک میموی حلقه بسته، به عنوان تکنیک آنتن سازگار فرستنده شناخته می شود و در صنعت با عنوان فرم دهی پرتو ارائه می شود.استاندارد وای مکس شامل دو نسخه از تکنیک میموی حلقه باز با نام های ماتریس A و ماتریس B است. در میموی حلقه باز، ماتریس A با تکنیک STBC باعث افزایش پوشش و ماتریس B با تکنیک MIMO-SM باعث افزایش ظرفیت می شود.
استفاده از این دو تکنیک به طور یک جا، آنتن هایی با برد و پوشش و ظرفیت بالا می دهد که بازدهی بسیار بالاتری نسبت به نسل قبلی آنتن ها دارد و خوشبختانه وای مکس توانایی به کار گیری این آنتن ها را دارد.
با جفت و جور شدن مزیت های عملیاتی وای مکس با کاربرد آنتن های سطح بالا، اپراتورهای وای مکس می توانند مرتبا شبکه های بهینه شده و وفق یافته با هر نوع تجهیزات را بر روی سرویس های امروزی اشان گسترش دهند و به راحتی رشد کنند و نظاره گر رشد تقاضاها در آینده باشند.
3) مقایسه وای مکس با دیگر فن آوری ها
3-1) وای فای (Wi Fi) وای فای یک فن آوری پهن باند بی سیم خصوصی است و نام دیگر استاندارد IEEE 802.11 است که در شبکه های محلی بی سیم (WLAN) به کار می رود و در سال 97 اولین استاندارد آن به تصویب رسید.
معمولا از باندهای فرکانسی 2.4 و 5 گیگا هرتزی استفاده می کند که فرکانس های بدون مجوز هستند.نرخ بیتی برابر با حداکثر 54 Mbps دارد که بسته به نوع استانداردهای وای فای شامل استانداردهای IEEE 802.11a,b,e,g,h,I,n,… است.برای کاربردهای عمومی و مردمی از 802.11g استفاده می شود.لپ تاپ ها و تلفن های همراه هوشمند تقریبا همه دارای سیستم وای فای داخلی هستند.اما برای رایانه های شخصی، می توان یک کارت وای فای نصب کرد که می تواند در قالب کارت های PCMCIA باشد و به صورت اکسترنال و از طریق USB قابل عرضه هستند.تکنیک مدولاسیون در این فن آوری OFDM است.
مقایسه وای مکس و وای فای، مقایسه دو ساختار و چارچوب مختلف است.از نظر تاریخچه،(چه در استاندارد سازی و چه تولیدات صنعتی) وای مکس تقریبا شش سال پس از وای فای به وجود آمده است.در کاربرد نیز وای فای در شبکه های محلی بی سیم و وای مکس در شبکه های شهری بی سیم به کار می روند.
برد وای مکس به مراتب از برد وای فای بیشتر است.هم چنین در قابلیت تحرک بین سلولی، مدیریت کیفیت سرویس، راندمان و بازده طیف های مورد استفاده از وای فای بهتر است.اما به خاطر فرکانس و تجهیزات پیچیده، با قیمت بالاتری عرضه می شود.
اگر از فکر قیاس این دو فن آوری خارج شویم،خواهیم دید که در پیاده سازی شبکه ها، می توانند مکمل های خوبی برای هم باشند.چرا که وای مکس می تواند زیر ساخت شبکه های کوچک وای فایباشد و به عنوان نقطه اتصال به شبکه بی سیم به کار رود و می تواند Hot Spot ها را به هم وصل کند. Hot Spotمکانی است که می توان به یک شبکه بی سیم عمومی وصل شد.
3-2)سیستم های سلولی نسل سوم (3G)
3G یک فن آوری در محدوده ون بی سیم (WWAN) است.
وای مکس در محدوده فرکانسی بالاتری نسبت به 3G استفاده می شود که این امر توان دریافتی کمتر و توان ارسالی با محدودیت های عملیاتی بیشتری را موجب می شود.اما همین طیف فرکانسی بالا در بسیاری از کشورها، ارزان تر از فرکانس سیستم 3G است.(مجوز UMTS در اروپا و به خصوص در آلمان و انگلیس بسیار گران به فروش می رسد.
3G سیستمی است که اکنون در دسترس است.تجهیزات آن شامل نرخ داده بالا در شبکه HSDPA است و از سال 2005 در برخی کشورها از تجهیزاتش استفاده می شود. در کل می توان گفت در سطح جهان از نظر میزان به کارگیری و پیشرفت، 3G وضعیت بهتری دارد.
وای مکس لایه ی فیزیکی بر پایه ی OFDM دارد.تکنیکی شناخته شده برای انتقال که از طیف فرکانسی نسبتا بالایی سود می جوید. طرح هایی وجود دارد تا OFDM در 3G نیز باعث بهبود کیفیت و تکامل این فن آوری شود،که البته کمی تا پیاده سازی فاصله دارد.
طیف فرکانسی وای مکس ممکن است از یک کشور تا کشور دیگر تغییر کند و این، کاررا برای تولیدکنندگان تجهیزات مشکل کرده است.این عدم تطابق، موجب ساخت تجهیزات سیار چند فرکانسی شده که البته هزینه بالاتر تجهیزات را موجب می شود.هم چنین برخی کشورها برای استفاده از فرکانس های وای مکس دچار محدودیت هستند و یا این که رگولاتور می تواند از گسترش وای مکس سیار توسط اپراتورها جلوگیری کند.
3G سلولی، از یک پشتیبانی و حمایت بسیار قوی توسط تولیدکنندگان برجسته ای چون نوکیا برخوردار است و علاقه شرکت ها و تولیدکنندگان دیگر، به 3G هنوز بیشتر از علاقه مندان وای مکس است.اما از سوی دیگر، وای مکس،حامیان غول پیکری چون اینتل، سامسونگ، KT و ... دارد که وجود این حامیان، بازار رقابت را بسیار داغ کرده است.
رقابت بین وای مکس و 3G مانند رقابت در حوزه های دیگر(مثال PS3 و X-box یا رقابت سازندگان خودرو) بستگی به کیفیت این فن آوری ها و جلب علاقه و رضایت عموم دارد و زمان، پیروز این میدان را مشخص خواهد کرد. جدول زیر به مقایسه چند سیستم بی سیم بزرگ پرداخته است.
3-3) پذیرش وای مکس در IMT-2000
در اکتبر 2007، اتحادیه مخابرات بین الملل(ITU)، وای مکس را جزء استانداردهای ارتباط سیار IMT-2000 پذیرفت و وای مکس ششمین واسط رادیویی IMT-2000 پس از 3G قرار گرفت.
در چنین شرایطی وای مکس می تواند در باندهای فرکانسی اختصاص یافته به فن آوری های 3G نیز فعالیت کند. فن آوری ای که در خانواده IMT-2000 قرار گیرد، قابلیت سازگاری و هماهنگی با سیستم های نسل سوم مخابرات سیار را دارد.این استانداردها از چهار تکنیک دستیابی FDMA،TDMA،CDMA و OFDMA پشتیبانی می کنند. پذیرش وای مکس به عنوان IMT-2000، راه را برای ارائه خدماتی چون VoIP هموارتر کرد.حال وای مکس نیز مانند ،فن آوری های نسل سوم می تواند از باندهای 2.69-2.49 گیگا هرتزی جهت ارائه خدمات اینترنتی سیار بهره برد.هر چند اتحادیه GSM و اپراتورهای انگلیسی O2،T-Mobile، زیمنس و اتحادیه UMTS با این تصمیم مخالفت کردند، اما مجوز باند فرکانسی 2.6 GHZ به بسیاری از کشورها واگذار شده یا خواهد شد.
باید توجه داشت که تصمیم پذیرش وای مکس به عنوان یک خصوصیت IMT-2000 به این معنی نیست که اپراتورهای 3G و دیگر اپراتورها موظف گردند از وای مکس در محصولات و خدماتشان استفاده کنند.بلکه این یک آینده نگری جهت ایجاد فرصت های جدید سرمایه گذاری است.
3-4) شبکه های وای مکس
از وای مکس می توان در زیر ساخت شبکه های لن سیمی و بی سیم، شبکه های سلولی و انواع دیگر شبکه ها استفاده کرد.
4) وضعیت کنونی وای مکس
4-1) وای مکس در آمریکا و اروپا
شرکت اینتل که حامی همیشگی وای مکس بوده است،اولین چیپ ست وای مکس را برای لپ تاپ ها ارائه کرد و اکنون بزرگ ترین تولید کننده چیپ ست های وای مکس است.نوکیا نیز اولین گوشی تلفن همراه با قابلیت به کارگیری وای مکس را به بازار عرضه کرد و در حال حاضر سعی دارد تا وای مکس را در گوشی های جدید خود بگنجاند و به بازار عرضه کند.
وای مکس در سال 2008 بازار پر رونقی را در عرصه شبکه و تجهیزات شبکه شاهد بود.گزارشات حاکی از آن است که دو سوم درآمد جهانی تجهیزات وای مکس سیار جهان در سه ماهه دوم سال 2008 از آن شرکت آلکاتل لوسنت و موتورولا بوده و در بازار وای مکس ثابت نیز یک چهارم درآمد جهانی از آن شرکت آلواریون بوده است. شرکت اسپرینت آمریکا،اس کی تلکام و کی تی کره جنوبی، ودافون و اورنج نیز سعی دارند تا جزئی از بازار وای مکس را در دست گیرند.
4-2) وای مکس در خاورمیانه
بر خلاف اروپا و آمریکا که طی چند سال اخیر، تمرکز خود را روی وای مکس سیار معطوف کرده اند،کشورهایی چون عربستان،قطر،بحرین،لبنان و ... روی به وای مکس ثابت آورده اند.در سال 2006 دو شرکت بزرگ عربستانی Batel co و PCCW مجوز وای مکس ثابت را خریداری کردند.پس از آن اردن، بحرین،عراق و امارات نیز اولین مجوز راه اندازی شبکه وای مکس ثابت را صادر کردند.
5) نتیجه گیری
وای مکس یک فن آوری تازه سامان یافته است که در شبکه های شهری بی سیم استفاده می شود و در فرکانس های مختلفی کار می کند.دارای دو نوع ثابت و سیار می باشد.از آنتن های میمو پشتیبانی می کند.به لحاظ عملیاتی برتری هایی نسبت به رقبای بی سیم دارد و امروزه در سرتاسر جهان از شبکه ها و خدمات وای مکس استفاده می شود.
6) منابع
1-wimax: technology for broadband wire**** access By: Loutfi Nuaymi John Wiley & Sons 2007
2-wimax handbook By: Frank Ohrtman McGraw hill communications
3-fundamentals of wimax (understanding broadband wire**** networking) By: Jeffrey G.Andrews-Arunabha Ghosh-Rias Muhamed Prentice hall communications engineering and emerging technologies series
4-wimax/mobilefi (advanced research and technology) By: Yang Xiao Auerbach publications
5-wimax applications for utilities-Senza Fili-wimax forum-october 2008
6-a practical guide to wimax antennas(MIMO and Beam forming technical overview)-motorolla white paper-2007
7-Distributed Network Architecture for WiMAX- motorolla white paper-2007
سلام مهمان گرامی؛
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
به کیان ست خوش آمدید برای مشاهده انجمن با امکانات کامل می بايست از طريق این لینک عضو شوید.
پاسخ با نقل قول
