نگاهی اجمالی و ساده به فناوری WiMAX

 اگر شیفته فناوری Wi-Fi شده اید و در هر جا که هستید از طریق هزاران Hotspot دائماً به اینترنت متصل می شوید، باید بگویم به زودی طوفان گسترش فناوری WiMAX تمام رؤیاهای شما را به هم خواهد ریخت! WiMAX گونه جدید و پیشرفته عرضه بی سیم اینترنت است که می تواند منطقه وسیعی را با کمترین نقاط کور پوشش دهد. به عنوان مثال، در آینده ای نزدیک شاهد کنسول های قابل حمل بازی خواهیم بود که به گیرنده های WiMAX مجهز هستند و کاربران تحت پوشش شبکه WiMAX به راحتی و به صورت آنلاین می توانند از هر کجای دنیا با یکدیگر بازی کنند. خوشبختانه مدتی است که WiMAX در کشورمان به مرحله اجرا رسیده و همین مسئله بهانه ای شد تا در این شماره به بررسی اجمالی این فناوری پیشرفته بپردازیم. 

WiMAX چیست؟ 

Worldwide Interoperability for Microwave Access( WiMAX) که با عنوان IEEE 802.16 نیز شناخته می شود، فناوری مخابراتی مشابه Wi-Fi( 802.11) است که می تواند اطلاعات را حداکثر با سرعت هفتاد مگابیت بر ثانیه انتقال دهد. این در حالی است که سریع ترین ارتباط Wi-Fi در بهترین حالت می تواند به سرعت 54 مگابیت بر ثانیه دست پیدا کند. علاوه بر این، WiMAX می تواند اینترنت را تا فاصله حداکثر پنجاه کیلومتر برای مشترکین ثابت( نوع 802.16d) و پنج تا پانزده کیلومتر برای مشترکین متحرک ( نوع 802.16e) فراهم کند، اما محدوده پوشش Wi-Fi تنها به فاصله سی تا صد متر محدود می شود. از سوی دیگر WiMAX روی تمامی فرکانس ها کار می کند و مسئله تداخل فرکانس در آن بسیار کاهش یافته است. عبارت WiMAX نیز از سوی سازمانی به نام WiMAX Forum معرفی شده است. این سازمان با هدف ارتقاء کیفیت و سازگاری خدمات و دستگاه های مربوط به WiMAX در سال 2001 تأسیس شده و هم اکنون بیش از چهارصد عضو شامل اپراتورها، سازندگان و فروشندگان تجهیزات مخابراتی دارد( نام شرکت MTN Group نیز در این فهرست دیده می شود). این توضیح لازم است که در حال حاضر حدود 519 اپراتور WiMAX در 146 کشور دنیا وجود دارند و تا اواخر سال 2009 بیش از ده میلیون مشترک از این فناوری استفاده می کردند که پیش بینی می شود این رقم تا اواخر سال 2013 به 130 میلیون مشترک برسد. در مجموع، این فناوری پروتکل نسل دومی است که برای کاربردهای با پهنای باند بالا و به منظور ارسال نرخ بسیار بالای اطلاعات به مسافت های دور طراحی شده است.

iMAX چگونه کار می کند؟ 

در عمل WiMAX مانند Wi-Fi کار می کند، با این تفاوت که در WiMAX انتقال اطلاعات سریع تر، منطقه تحت پوشش وسیع تر و تعداد مشترکین بیشتر است. در حقیقت، به کمک WiMAX می توان روستاها و مناطق حومه شهر را که انجام عملیات کابل کشی در آن مناطق دشوار است یا هنوز صورت نگرفته، تحت پوشش اینترنت بی سیم قرار داد. بنابراین اجزای اصلی WiMAX متشکل از دو بخش هستند:
1. دکل WiMAX که مشابه دکل های شبکه های سلولی موبایل است و هر دکل WiMAX می تواند منطقه بزرگی به وسعت هشت هزار کیلومتر مربع را پوشش دهد. در حقیقت، در WiMAX مانند شبکه های سلولی موبایل، منطقه ای که قرار است تحت پوشش اینترنت قرار بگیرد به سلول هایی تقسیم می شود و در مرکز هریک از این سلول ها یک دکل WiMAX قرار می گیرد.
2. گیرنده WiMAX که همراه با آنتن می تواند به کوچکی یک مودم خارجی( External) باشد.

مان طور که در تصویر 1 مشخص است، دکل های WiMAX می توانند از طریق خطوط سیمی با پهنای باند بالا مانند T3 به طور مستقیم به اینترنت متصل شوند. در عین حال، این دکل ها می توانند از طریق ارتباط مایکروویو و به طور دید مستقیم( line-of-sight) با یکدیگر در ارتباط باشند. این توضیح لازم است که ارتباط بی سیم و دید مستقیم اولین دکل با دکل دوم به اصطلاح Backhaul نیز نامیده می شود.
این نوع ساختار به گونه ای است که می توان خدمات WiMAX را به دو صورت عرضه کرد:
1. روش دید غیر مستقیم ( Non-line-of-sight) که در آن کامپیوتر به کمک گیرنده و آنتن کوچکی با دکل ارتباط برقرار می کند. در این روش، WiMAX مانند Wi-Fi از محدوده فرکانسی کمتر( دو تا یازده گیگاهرتز) استفاده می کند، زیرا امواج با طول موج کمتر قابلیت خمیدگی دارند و در برابر موانع فیزیکی کمتر مختل می شوند.
2. روش دید مستقیم که در آن آنتنی از نوع دیش درست در حالتی که دکل WiMAX در دید مستقیم آن است در پشت بام یا محلی بلند نصب و ثابت می شود. مزیت این روش ارتباط قوی تر و پایدارتر است و از این طریق می توان حجم زیادی از اطلاعات را با خطای کمتری انتقال داد. این روش از محدوده فرکانسی بالا( تا حدود 66 گیگاهرتز) استفاده می کند که در آن تداخل، کمتر و پهنای باند، بیشتر است.

فاوت این دو روش در محدوده تحت پوشش است. به این ترتیب که در روش اول که دسترسی به سبک Wi-Fi نیز نامیده می شود( Wi-Fi- Style Access)، محدوده ای به شعاع چهار تا شش مایل( حدود 65 کیلومتر مربع، تقریباً به اندازه یک سلول شبکه سلولی موبایل) تحت پوشش قرار می گیرد.
این در حالی است که در روش دوم این رقم تا حدود 9300 کیلومتر مربع افزایش می یابد. 

WiMAX و Wi-Fi در کنار یکدیگر 

همان طور که گفته شد، مهم ترین تفاوت WiMAX نسبت به Wi-Fi سرعت بالا و محدوده وسیع تحت پوشش است. در حقیقت، کاربران WiMAX قابلیت تحرک بیشتری دارند و برخلاف Wi-Fi مجبور نیستند در نزدیکی Hotspot باشند. از سوی دیگر به دلیل تشابه فراوانی که میان WiMAX و Wi-Fi وجود دارد، این دو فناوری می توانند در کنار یکدیگر کار کنند و با هم سازگاری داشته باشند، به طوری که، WiMAX خلاء اینترنت میان Hotspotهای Wi-Fi را پر می کند( این مسئله در تصویر 2 به خوبی قابل درک است). در حقیقت، WiMAX دست کم در آینده نزدیک جایگزین Wi-Fi نخواهد شد. البته مقایسه WiMAX و Wi-Fi چندان درست نیست، زیرا Wi-Fi یک روش برای پیکربندی شبکه های محلی و به اشتراک گذاری بی سیم اینترنت است، در حالی که WiMAX فناوری برای عرضه وسیع اینترنت است و این دو کاملاً با یکدیگر تفاوت دارند.

برای استفاده از WiMAX به چه تجهیزاتی نیاز است؟ 

هزینه های WiMAX  

یکی از مسائلی که هم اکنون مطرح است و بسیاری از ارائه دهندگان خدمات اینترنتی با آن مواجه هستند، هزینه های راه اندازی و تجهیزات WiMAX است. به عبارت دیگر، این پرسش پیش می آید که آیا گذر از DSL به WiMAX برای ISP ها به صرفه است؟ پاسخ این پرسش مثبت و مهم ترین دلیل آن عدم نیاز این فناوری به کابل مخابراتی است. به طوری که به تقریب هزینه راه اندازی و اجرای شبکه WiMAX بین یک هشتم تا یک چهارم هزینه راه اندازی و اجرای شبکه DSL برای هر کاربر است. از سوی دیگر، هزینه راه اندازی و اجرای شبکه WiMAX تنها حدود شانزده درصد هزینه های مربوط به راه اندازی و اجرای شبکه های سلولی موبایل است و این موضوع به دلیل تعداد کمتر دکل های مورد نیاز WiMAX است. برای نمونه، یک دکل WiMAX می تواند اینترنت را در تمام یک شهر بزرگ پوشش دهد. البته باید در نظر داشت، هزینه های مربوط به WiMAX نوع 802.16e که برای کاربران متحرک طراحی شده، بسیار بیشتر از هزینه های اجرای نوع 802.16d است که برای کاربران ثابت طراحی شده است. بنابراین بسیاری از ISP هایی که اینترنت را به صورت کابلی و DSL عرضه می کنند، اغلب نوع 802.16d را به عنوان جایگزینی برای خدمات خود انتخاب می کنند. از سوی دیگر، هزینه هایی که مشترک باید بپردازد، شامل هزینه خرید مودم، هزینه راه اندازی و آبونمان است. با وجود مطالبی که در مورد هزینه کم راه اندازی WiMAX گفته شد، آبونمان WiMAX دست کم در ایران اگر بیشتر از آبونمان DSL نباشد، کمتر هم نیست، بنابراین شاید بهتر باشد کمی انتظار کشید تا قیمت ها به حد معقول تری برسند.

منیت WiMAX 

سخن آخر 

منبع:عصر شبکه، شماره 103. 

همان طور که گفته شد، WiMAX تقریباً یک فناوری نوظهور بوده و قضاوت قطعی در مورد نقاط مثبت و منفی آن نیازمند گذشت زمان است. از سوی دیگر سازندگان دستگاه های دیجیتال به خصوص نوت بوک ها به تجهیز محصولات خود به گیرنده های WiMAX روی آورده اند. بنابراین تا همه گیر شدن و کوچک شدن گیرنده های WiMAX کمی زمان نیاز است. مسئله دیگری که گذشت زمان آن را مشخص خواهد کرد، برنده رقابت میان WiMAX و شبکه های سلولی نسل سوم و چهارم موبایل مانند UMTS و LTE است که البته پرداختن به این موضوع از حوصله این مقاله خارج است. مسئله امنیت در WiMAX مانند سایر روش های بی سیم دسترسی به اینترنت، بحث مهمی است و به آن بسیار توجه شده است. به طوری که باید گفت امنیت WiMAX به مراتب بالاتر از امنیت Wi-Fi است. به عبارت دیگر، می توان گفت امنیت WiMAX به حدی رسیده که می توان آن را با امنیت شبکه های کابلی مقایسه کرد و این مسئله را باید مدیون استفاده از الگوریتم ها و استانداردهای کدگذاری AES و DES3 و پروتکل های + DOCSIS BPI، PKM-EAP ، TLS و CCMP به همراه پردازنده امنیتی اختصاصی موجود در ایستگاه مرکزی ( Base Station) بود.  برای دسترسی به اینترنت از طریق WiMAX و به روش دید غیر مستقیم مانند سایر راه های دسترسی به اینترنت مانند Dial up و ADSL، داشتن مودم مخصوص WiMAX( تصویر 3)، آداپتورهای WiMAX که از طریق پورت USB به کامپیوتر وصل می شوند( تصویر 4) یا کارت های PCMCIA ( تصویر 5) برای لپ تاپ ها الزامی است. با وجود این، ممکن است عده ای بپرسند، آیا فناوری بی سیم Wi-Fi که نوت بوک ها و موبایل های امروزی به آن مجهز شده اند، برای اتصال به اینترنت از طریق WiMAX کافی نیست؟ در پاسخ باید بگویم خیر، کافی نیست. با وجود این، امکان برقراری ارتباط میان نوت بوک و مودم WiMAX از طریق فناوری Wi-Fi وجود دارد و اغلب مودم های WiMAX این قابلیت را دارند که علاوه بر سیم به صورت بی سیم نیز با لپ تاپ ارتباط برقرار کنند. به عبارت دیگر، مودم WiMAX اطلاعات را از دکل WiMAX می گیرد و می تواند اینترنت را به صورت Wi-Fi و بی سیم در فضایی محدود عرضه کند. البته سازندگان دستگاه های دیجیتال برای تجهیز محصولات خود به فناوری WiMAX گام های بلندی برداشته اند و این روزها خبرهای زیادی مبنی بر عرضه این نوع محصولات شنیده می شود. برای نمونه، نوت بوک هایی که قرار است بر پایه آداپتورهای شبکه بی سیم سری 5000 تولید شوند، با فناوری Wi-Fi و WiMAX سازگاری دارند. این سری از آداپتورهای Intel که شامل دو مدل WiMAX/ Wi-Fi Link 5350 و WiMAX /Wi-Fi Link 5150 می شود، در طیف فرکانسی 2/5 گیگاهرتز برای WiMAX و 2/4 و 5 گیگاهرتز برای Wi-Fi کار می کنند. با این حال، هنوز تا همه گیر شدن محصولات مجهز به WiMAX زمان زیادی باقی مانده است.