نگاهي اجمالي و ساده به فناوري WiMAX

اگر شيفته فناوري Wi-Fi شده ايد و در هر جا که هستيد از طريق هزاران Hotspot دائماً به اينترنت متصل مي شويد، بايد بگويم به زودي طوفان گسترش فناوري WiMAX تمام رؤياهاي شما را به هم خواهد ريخت! WiMAX گونه جديد و پيشرفته عرضه بي سيم اينترنت است که مي تواند منطقه وسيعي را با کمترين نقاط کور پوشش دهد. به عنوان مثال، در آينده اي نزديک شاهد کنسول هاي قابل حمل بازي خواهيم بود که به گيرنده هاي WiMAX مجهز هستند و کاربران تحت پوشش شبکه WiMAX به راحتي و به صورت آنلاين مي توانند از هر کجاي دنيا با يکديگر بازي کنند. خوشبختانه مدتي است که WiMAX در کشورمان به مرحله اجرا رسيده و همين مسئله بهانه اي شد تا در اين شماره به بررسي اجمالي اين فناوري پيشرفته بپردازيم.
Worldwide Interoperability for Microwave Access( WiMAX) که با عنوان IEEE 802.16 نيز شناخته مي شود، فناوري مخابراتي مشابه Wi-Fi( 802.11) است که مي تواند اطلاعات را حداکثر با سرعت هفتاد مگابيت بر ثانيه انتقال دهد. اين در حالي است که سريع ترين ارتباط Wi-Fi در بهترين حالت مي تواند به سرعت 54 مگابيت بر ثانيه دست پيدا کند. علاوه بر اين، WiMAX مي تواند اينترنت را تا فاصله حداکثر پنجاه کيلومتر براي مشترکين ثابت( نوع 802.16d) و پنج تا پانزده کيلومتر براي مشترکين متحرک ( نوع 802.16e) فراهم کند، اما محدوده پوشش Wi-Fi تنها به فاصله سي تا صد متر محدود مي شود. از سوي ديگر WiMAX روي تمامي فرکانس ها کار مي کند و مسئله تداخل فرکانس در آن بسيار کاهش يافته است. عبارت WiMAX نيز از سوي سازماني به نام WiMAX Forum معرفي شده است. اين سازمان با هدف ارتقاء کيفيت و سازگاري خدمات و دستگاه هاي مربوط به WiMAX در سال 2001 تأسيس شده و هم اکنون بيش از چهارصد عضو شامل اپراتورها، سازندگان و فروشندگان تجهيزات مخابراتي دارد( نام شرکت MTN Group نيز در اين فهرست ديده مي شود). اين توضيح لازم است که در حال حاضر حدود 519 اپراتور WiMAX در 146 کشور دنيا وجود دارند و تا اواخر سال 2009 بيش از ده ميليون مشترک از اين فناوري استفاده مي کردند که پيش بيني مي شود اين رقم تا اواخر سال 2013 به 130 ميليون مشترک برسد. در مجموع، اين فناوري پروتکل نسل دومي است که براي کاربردهاي با پهناي باند بالا و به منظور ارسال نرخ بسيار بالاي اطلاعات به مسافت هاي دور طراحي شده است.

در عمل WiMAX مانند Wi-Fi کار مي کند، با اين تفاوت که در WiMAX انتقال اطلاعات سريع تر، منطقه تحت پوشش وسيع تر و تعداد مشترکين بيشتر است. در حقيقت، به کمک WiMAX مي توان روستاها و مناطق حومه شهر را که انجام عمليات کابل کشي در آن مناطق دشوار است يا هنوز صورت نگرفته، تحت پوشش اينترنت بي سيم قرار داد. بنابراين اجزاي اصلي WiMAX متشکل از دو بخش هستند:
1. دکل WiMAX که مشابه دکل هاي شبکه هاي سلولي موبايل است و هر دکل WiMAX مي تواند منطقه بزرگي به وسعت هشت هزار کيلومتر مربع را پوشش دهد. در حقيقت، در WiMAX مانند شبکه هاي سلولي موبايل، منطقه اي که قرار است تحت پوشش اينترنت قرار بگيرد به سلول هايي تقسيم مي شود و در مرکز هريک از اين سلول ها يک دکل WiMAX قرار مي گيرد.
2. گيرنده WiMAX که همراه با آنتن مي تواند به کوچکي يک مودم خارجي( External) باشد.

همان طور که در تصوير 1 مشخص است، دکل هاي WiMAX مي توانند از طريق خطوط سيمي با پهناي باند بالا مانند T3 به طور مستقيم به اينترنت متصل شوند. در عين حال، اين دکل ها مي توانند از طريق ارتباط مايکروويو و به طور ديد مستقيم( line-of-sight) با يکديگر در ارتباط باشند. اين توضيح لازم است که ارتباط بي سيم و ديد مستقيم اولين دکل با دکل دوم به اصطلاح Backhaul نيز ناميده مي شود.
اين نوع ساختار به گونه اي است که مي توان خدمات WiMAX را به دو صورت عرضه کرد:
1. روش ديد غير مستقيم ( Non-line-of-sight) که در آن کامپيوتر به کمک گيرنده و آنتن کوچکي با دکل ارتباط برقرار مي کند. در اين روش، WiMAX مانند Wi-Fi از محدوده فرکانسي کمتر( دو تا يازده گيگاهرتز) استفاده مي کند، زيرا امواج با طول موج کمتر قابليت خميدگي دارند و در برابر موانع فيزيکي کمتر مختل مي شوند.
2. روش ديد مستقيم که در آن آنتني از نوع ديش درست در حالتي که دکل WiMAX در ديد مستقيم آن است در پشت بام يا محلي بلند نصب و ثابت مي شود. مزيت اين روش ارتباط قوي تر و پايدارتر است و از اين طريق مي توان حجم زيادي از اطلاعات را با خطاي کمتري انتقال داد. اين روش از محدوده فرکانسي بالا( تا حدود 66 گيگاهرتز) استفاده مي کند که در آن تداخل، کمتر و پهناي باند، بيشتر است.

تفاوت اين دو روش در محدوده تحت پوشش است. به اين ترتيب که در روش اول که دسترسي به سبک Wi-Fi نيز ناميده مي شود( Wi-Fi- Style Access)، محدوده اي به شعاع چهار تا شش مايل( حدود 65 کيلومتر مربع، تقريباً به اندازه يک سلول شبکه سلولي موبايل) تحت پوشش قرار مي گيرد.
اين در حالي است که در روش دوم اين رقم تا حدود 9300 کيلومتر مربع افزايش مي يابد.
همان طور که گفته شد، مهم ترين تفاوت WiMAX نسبت به Wi-Fi سرعت بالا و محدوده وسيع تحت پوشش است. در حقيقت، کاربران WiMAX قابليت تحرک بيشتري دارند و برخلاف Wi-Fi مجبور نيستند در نزديکي Hotspot باشند. از سوي ديگر به دليل تشابه فراواني که ميان WiMAX و Wi-Fi وجود دارد، اين دو فناوري مي توانند در کنار يکديگر کار کنند و با هم سازگاري داشته باشند، به طوري که، WiMAX خلاء اينترنت ميان Hotspotهاي Wi-Fi را پر مي کند( اين مسئله در تصوير 2 به خوبي قابل درک است). در حقيقت، WiMAX دست کم در آينده نزديک جايگزين Wi-Fi نخواهد شد. البته مقايسه WiMAX و Wi-Fi چندان درست نيست، زيرا Wi-Fi يک روش براي پيکربندي شبکه هاي محلي و به اشتراک گذاري بي سيم اينترنت است، در حالي که WiMAX فناوري براي عرضه وسيع اينترنت است و اين دو کاملاً با يکديگر تفاوت دارند.

براي دسترسي به اينترنت از طريق WiMAX و به روش ديد غير مستقيم مانند ساير راه هاي دسترسي به اينترنت مانند Dial up و ADSL، داشتن مودم مخصوص WiMAX( تصوير 3)، آداپتورهاي WiMAX که از طريق پورت USB به کامپيوتر وصل مي شوند( تصوير 4) يا کارت هاي PCMCIA ( تصوير 5) براي لپ تاپ ها الزامي است. با وجود اين، ممکن است عده اي بپرسند، آيا فناوري بي سيم Wi-Fi که نوت بوک ها و موبايل هاي امروزي به آن مجهز شده اند، براي اتصال به اينترنت از طريق WiMAX کافي نيست؟ در پاسخ بايد بگويم خير، کافي نيست. با وجود اين، امکان برقراري ارتباط ميان نوت بوک و مودم WiMAX از طريق فناوري Wi-Fi وجود دارد و اغلب مودم هاي WiMAX اين قابليت را دارند که علاوه بر سيم به صورت بي سيم نيز با لپ تاپ ارتباط برقرار کنند. به عبارت ديگر، مودم WiMAX اطلاعات را از دکل WiMAX مي گيرد و مي تواند اينترنت را به صورت Wi-Fi و بي سيم در فضايي محدود عرضه کند. البته سازندگان دستگاه هاي ديجيتال براي تجهيز محصولات خود به فناوري WiMAX گام هاي بلندي برداشته اند و اين روزها خبرهاي زيادي مبني بر عرضه اين نوع محصولات شنيده مي شود. براي نمونه، نوت بوک هايي که قرار است بر پايه آداپتورهاي شبکه بي سيم سري 5000 توليد شوند، با فناوري Wi-Fi و WiMAX سازگاري دارند. اين سري از آداپتورهاي Intel که شامل دو مدل WiMAX/ Wi-Fi Link 5350 و WiMAX /Wi-Fi Link 5150 مي شود، در طيف فرکانسي 2/5 گيگاهرتز براي WiMAX و 2/4 و 5 گيگاهرتز براي Wi-Fi کار مي کنند. با اين حال، هنوز تا همه گير شدن محصولات مجهز به WiMAX زمان زيادي باقي مانده است.
يکي از مسائلي که هم اکنون مطرح است و بسياري از ارائه دهندگان خدمات اينترنتي با آن مواجه هستند، هزينه هاي راه اندازي و تجهيزات WiMAX است. به عبارت ديگر، اين پرسش پيش مي آيد که آيا گذر از DSL به WiMAX براي ISP ها به صرفه است؟ پاسخ اين پرسش مثبت و مهم ترين دليل آن عدم نياز اين فناوري به کابل مخابراتي است. به طوري که به تقريب هزينه راه اندازي و اجراي شبکه WiMAX بين يک هشتم تا يک چهارم هزينه راه اندازي و اجراي شبکه DSL براي هر کاربر است. از سوي ديگر، هزينه راه اندازي و اجراي شبکه WiMAX تنها حدود شانزده درصد هزينه هاي مربوط به راه اندازي و اجراي شبکه هاي سلولي موبايل است و اين موضوع به دليل تعداد کمتر دکل هاي مورد نياز WiMAX است. براي نمونه، يک دکل WiMAX مي تواند اينترنت را در تمام يک شهر بزرگ پوشش دهد. البته بايد در نظر داشت، هزينه هاي مربوط به WiMAX نوع 802.16e که براي کاربران متحرک طراحي شده، بسيار بيشتر از هزينه هاي اجراي نوع 802.16d است که براي کاربران ثابت طراحي شده است. بنابراين بسياري از ISP هايي که اينترنت را به صورت کابلي و DSL عرضه مي کنند، اغلب نوع 802.16d را به عنوان جايگزيني براي خدمات خود انتخاب مي کنند. از سوي ديگر، هزينه هايي که مشترک بايد بپردازد، شامل هزينه خريد مودم، هزينه راه اندازي و آبونمان است. با وجود مطالبي که در مورد هزينه کم راه اندازي WiMAX گفته شد، آبونمان WiMAX دست کم در ايران اگر بيشتر از آبونمان DSL نباشد، کمتر هم نيست، بنابراين شايد بهتر باشد کمي انتظار کشيد تا قيمت ها به حد معقول تري برسند.

مسئله امنيت در WiMAX مانند ساير روش هاي بي سيم دسترسي به اينترنت، بحث مهمي است و به آن بسيار توجه شده است. به طوري که بايد گفت امنيت WiMAX به مراتب بالاتر از امنيت Wi-Fi است. به عبارت ديگر، مي توان گفت امنيت WiMAX به حدي رسيده که مي توان آن را با امنيت شبکه هاي کابلي مقايسه کرد و اين مسئله را بايد مديون استفاده از الگوريتم ها و استانداردهاي کدگذاري AES و DES3 و پروتکل هاي + DOCSIS BPI، PKM-EAP ، TLS و CCMP به همراه پردازنده امنيتي اختصاصي موجود در ايستگاه مرکزي ( Base Station) بود.
همان طور که گفته شد، WiMAX تقريباً يک فناوري نوظهور بوده و قضاوت قطعي در مورد نقاط مثبت و منفي آن نيازمند گذشت زمان است. از سوي ديگر سازندگان دستگاه هاي ديجيتال به خصوص نوت بوک ها به تجهيز محصولات خود به گيرنده هاي WiMAX روي آورده اند. بنابراين تا همه گير شدن و کوچک شدن گيرنده هاي WiMAX کمي زمان نياز است. مسئله ديگري که گذشت زمان آن را مشخص خواهد کرد، برنده رقابت ميان WiMAX و شبکه هاي سلولي نسل سوم و چهارم موبايل مانند UMTS و LTE است که البته پرداختن به اين موضوع از حوصله اين مقاله خارج است.
منبع:عصر شبکه، شماره 103.