به نام خدا جهت دسترسی به اینترنت WIMAX بررسی تکنولوژی پرسرعت استاد راهنما : مهندس زمانیان ارائه کننده : جواد رهنما خر

به نام خدا جهت دسترسی به اینترنتWIMAXبررسی تکنولوژی پرسرعت استاد راهنما : مهندس زمانیان ارائه کننده : جواد رهنما خرداد 90

فهرست : • مقدمه • WIMAX چیست؟ • پیدایش WIMAX • عملکرد WIMAX • پیکربندی WIMAX • تفاوت WIMAX با WIFI • مزایای WIMAX • ویژگی های فنی WIMAX • سرویس NLOS و LOS • کاربردها وعملکردهای فناوری WIMAX • کیفیت خدمات سرویس ((QOS • Mobile WIMAX • معایب WIMAX • مقاله

مقدمه : • درگذشته دسترسی به اینترنت فقط از 3 راه ممکن بود : • دسترسی Dial_Up : کاربربا استفاده از خط تلفن ومودم به اینترنت وصل می شود. • دسترسی Broad Band (باند پهن) : دسترسی خانگی با استفاده از سیم یا مودم های • کابلی و در ادارات ازطریق خطوط T1/E1 انجام می شود. • دسترسی WIFI: دسترسی به اینترنت از طریق ارتباط بی سیم.

WIMAX چیست؟ • WIMAX مخفف کلمه : • Worldwide Interoperabilityfor Microwave Access • به معنای قابلیت تبادل و استفاده اطلاعات در سطح جهانی برای دستیابی از طریق امواج • ماکرویوو می‌باشد . اين تكنولوژي با استفاده از امواج ماكروويو توانايي ارسال و دريافت • اطلاعات را در فواصل دور و سرعت بالا دارد .

WIMAX تقريبا مانند WIFI عمل مي كند با اين تفاوت كه در سرعت بالاتر، در • محدوده بيشتر و براي كاربران بيشتر طراحي شده است. • WIMAX امكان سرويس دهي در حومه شهرها و روستاها و نقاطي كه دسترسي • به اينترنت پر سرعت به دليل عدم وجود امكانات مخابراتي و تلفني امكان پذير • نیست را فراهم مي كند.

پیدایش : WIMAX • در سال 2001 از اتحاديه برگرفته از همين نام موسوم به Wimax Forum متولد شد. هدف ازآن ايجاد زمينه رشد و توسعه وهمگرا كردن فعاليتها جهت راه اندازي شبكه هاي بي سيم گسترده شهري(WMAN)،بر مبناي استاندارد IEEE802.16 بود. • استانداردي كه آن را پيشتر و در سال 1999،كميته استاندارد سازي IEEE تدوين كرده بود.

WIMAX چگونه كار مي كند؟ • WIMAX براساس همان قاعده WIFI كار مي كند.WIMAX داده ها را به وسيله امواج راديويي بين كامپيوترها منتقل مي كند.يك كامپيوتر كه به تجهيزات WIMAX مجهزشدهاست،داده ها را از يك فرستنده WIMAX دريافت مي كند.

اما استفاده از يك ايستگاه WIMAX در يك شهر بسيار قابل قبول تر از راه اندازي ايستگاه هاي فراوان WIFI جهت استفاده كاربران سيار مي باشد. تكنولوژي WIMAX اين امكان را به كاربران مي دهد كه از اينترنت خود به صورت سياراستفاده كند.

تفاوت WIMAXبا WIFI • : WIFI •  برد كوتاه) حداکثر65کیلومترمربع) • سرعت دانلود 5 مگابایت در ثانیه •  سرعت 54 Mbps •  استفاده ازفرکانس های پایین • WIMAX : • برد زیاد (حداکثر 8000 کیلومترمربع) •  سرعت دانلود 50 تا 100 مگابایت در ثانیه •  سرعت 70 Mbps • استفاده ازفرکانس های بالا تا حد GHZ 66

پیکربندی WIMAX • سیستم WiMAX شامل دو بخش است: • 1- ایستگاه اصلی (Base Station) • دکل WiMAX •  تجهیزات الکترونیک داخلی • 2-گیرنده WIMAX • آنتنWiMAX • گیرنده WIMAX

مزاياي WIMAX نسبت به فن آوريهاي موجود • حذف كابل كشي هاي طولاني • صرفه جويي در هزينه هاي توسعه و نگهداري شبكه •  قابليت اتصال به خطوط كابلي ،DSL و T1/E1 •  قابليت ايجاد ارتباط با كاربران متحرك

ويژگي ها و مزاياي فنيWIMAX • رنج فركانسي : از2GHz تا 66GHz • نرخ تبادل اطلاعات :70Mbps تا 268 Mbps • تحت پوشش قرار دادن محدوده اي به شعاع 50Km • تبادل اطلاعات بين فرستنده و گيرنده به صورت NLOS و LOS • امكان اتصال به لينك هاي كابلي ،DSL و T1/E1 • قابليت سازگاري با تكنولوژي هايي مانند WIFI • پشتيباني از توپولوژي هاي تحت استاندارد IEEE مانند ring Tokin

سرويس های WIMAX • سرويس بدون ديد مستقيم NLOS) ) : • در اين سرويس ميتوان با يك آنتن كوچك به شبكه متصل شد.در اين روش كاربران WIMAX ازفركانس هاي پايين در رنج 2تا11گيگا هرتزاستفاده ميكنند,ارسال موج كوتاه اين امكان رافراهم ميكند كه امواج ازموانع به راحتي عبوركنندوموانع شهري درامواج تاثير كمتري مي گذارد. سرویس بدون دید مستقیم شعاع 6 تا 9 کیلومتری • راپوشش می دهد .

سرويس با ديد مستقيم LOS: دراين روش يك آنتن درديدمستقيم دكل WIMAX قراردارد. اين روش از فركانسهاي بالاتري براي ارسال داده ها استفاده مي كند ومي تواند تا رنج 66گيگاهرتز را براي ارسال استفاده كند . در فركانس هاي بالا تداخل كمتر است و پهناي باند زيادتري در دسترس مي باشد. اين روش نسبت به روش قبلي قوي تر و پايدارتراست و داده ها را با خطاي كمتري ارسال مي كند . وسرویس بادید مستقیم شعاع 50 کیلومتری را پوشش می دهد .

کاربردها و عملکردهای فناوری WIMAX • دسترسی به اینترنت پرسرعت جایگزین مناسب ADSL • ایجاد شبکه های VPN شهری با امنیت بالا • تماس تلفنی سازگار با پروتکل VOIP • ایجاد بستری مناسب جهت بازی های رایانه(GAME NET) •  ارائه سرویسهای تلویزیونی IP TV

کیفیت خدمات سرویس ((QOS • Unsolicitted grant service(UGS) : • از طیفی از داده های بدون تاخیر پشتیبانی می کند که شامل بسته هایی با سایزثابت • می باشند. مثلVOIP وT1/E1 • Real time polling service(RTPS) : • شامل بسته هایی با سایز متغیر مانند فایل های صوتی وتصویری • Non-real-time polling service(NRTPS) : • داده هایی با سایز متغیر که می توان آنها را با تاخیر ارسال نمود مثل FTP • Best Effort • برای انتقال داده هایHTTP ودسترسی روزمره به اینترنت

Mobile WIMAX • IEEE 802.16e-2005استاندارد پهن باند سیار می باشد. دراین استاندارد موردی • که اضافه شده است قابلیت حرکت می باشد.این استاندارد انعطاف بیشتری دارد وبه • طورموثرتری از کانال های رادیویی استفاده می کند .

دو مشکل WIMAX • امنیت دولتها را به خطر می اندازد • هزینه زیاد WIMAX

استفاده از WIMAX

WiMAX Mini-PCI Reference Design Intel’s first WIMAX chip

منابع : • www.ewh.ieee.org/r4/chicago/Yu-WiMAX.pdf • http://computer.howstuffworks.com/wimax.htm • www.wimaxforum.org • http://standards.ieee.org/catalog/olis/lanman.html • http://en.wikipedia.org/wiki/WiMAX

WiMAX Performance at 4.9 GHz • مقاله : Jim Martin, Bo Li, Will Pressly, James Westall School of Computing Clemson University Clemson, SC 29634, USA jim.martin, bol, wpressl, westall@cs.clemson.edu This paper appears in:Aerospace Conference, 2010 IEEEIssue Date : 6-13 March 2010 On page(s): 1 - 8 Location: Big Sky, MT ISSN : 1095-323X Print ISBN: 978-1-4244-3887-7 INSPEC Accession Number: 11258361 Digital Object Identifier : 10.1109/AERO.2010.5446943Date of Current Version : 15 April 2010

WIMAX مشابه WIFI : • یک تکنولوژی ارتباطی بی سیم شامل : •  لایه ی فیزیکی •  خصوصیات دسترسی به رسانه (MAC) • WIMAXبرخلافWIFI : •  برای دسترسی باند پهن بیرونی در یک شهر و سطوح منطقه ای • دو نوع اصلی WIMAX: •  استاندارد 802.16d • user هایی که ثابت هستند یا به آرامی حرکت می کنند . •  استاندارد 802.16e • user هایی که در حال حرکت هستند .

کارآیی یک شبکه WIMAX به طورگسترده ای توسط مشخصات لایه فیزیکی مثل پهنای • باند کانال , وضعیت OFDM, کدینگ / مدولاسیون وشرایط کانال بستگی دارد. • مشخصات OFDM : •  256 زیر کانال کلی •  8 کانال کمکی برای همزمان سازی لایه فیزیکی • 55 کانال به عنوان باند های نگهبان • از بین 256 کانال 192 کانال برای انتقال داده قابل استفاده هستند . • ماکزیمم تعداد بیت هایی که می تواند در هر فریم فرستاده شود : • bpf = c*m*CR*n • C : تعداد کانال های داده = 192 •  m : فاکتور مدولاسیون 64=2^6 m=6 :64QAM • CR : نرخ کد تصحیح خطا • n : تعداد سمبول هایی که در هر فریم و در یک جهت می تواند فرستاده شود .

به عنوان مثال : 64 QAM 2/3 Downstream: حداکثر توان عملیاتی جریان پایینی Upstream: حداکثر توان عملیاتی جریان بالایی Downstream: 192 * 6 * 2/3 * 69 = 52,992 bits Upstream: 192 * 6 * 2/3 * 88.8 = 68,198.4 bits ارسالهر فریم ms 10طول می کشد . اگرفرض کنیم تمام سمبول های قابل استفاده به یک شاخه ی PDUتخصیص داده شده اند سرباری که توسط TCP/IP ایجاد می شود ( نرخ داده user هر IP یا 1448/1500 ) را جبران می کنیم . به این ترتیب حداکثر توان عملیاتی TCP را محاسبه می کنیم . Downstream: (52,992 / 0.01) * 0.965 = 5.11 Mbps Upstream: (681,98.4 / 0.01) * 0.965 = 6.58 Mbps برایUDP(1472/1500 ) Downstream: (52,992 / 0.01) * 0.981 = 5.20 Mbps Upstream: (681,984 / 0.01) * 0.981 = 6.69 Mbps

Table I Expected TCP Application Throughput Table III Measured TCP Application Throughput

Table II Expected UDP Application Throughput Table IV Measured UDP Application Throughput

به نام خدا جهت دسترسی به اینترنت WIMAX بررسی تکنولوژی پرسرعت استاد راهنما : مهندس زمانیان ارائه کننده : جواد رهنما خر