WiMAX - Summary الخلاصة واي ماكس

 WiMAX - Summary الخلاصة واي ماكس

لقد قمنا بتغطية أساسيات WiMAX فقط في هذا البرنامج التعليمي. هناك الكثير من المواد المرجعية الجيدة المتاحة والتي يجب عليك الرجوع إليها لتصبح خبيرًا في WiMAX. يرجى مراجعة فصل WiMAX Useful Resources من هذا البرنامج التعليمي لمزيد من المعلومات حول WiMAX.

فيما يلي تلخيص سريع للنقاط التي ناقشناها في هذا البرنامج التعليمي -

• تعتمد WiMAX على واجهة هوائية مرنة وقوية للغاية حددتها مجموعة IEEE 802.16.

• يشبه WiMAX المعيار اللاسلكي المعروف باسم Wi-Fi ، ولكن على نطاق أكبر بكثير وبسرعات أعلى.

• تعتمد طبقة WiMAX المادية على OFDM ، وهي تقنية أنيقة وفعالة للتغلب على التشوه متعدد المسارات.

• تدعم الطبقة المادية العديد من التقنيات المتقدمة لزيادة موثوقية طبقة الارتباط. وتشمل هذه التقنيات تشفيرًا قويًا لتصحيح الخطأ ، بما في ذلك التشفير التوربيني و LDPC و Hybrid-ARQ وصفائف الهوائي.

• يدعم WiMAX عددًا من تقنيات معالجة الإشارات المتقدمة لتحسين سعة النظام الإجمالية. وتشمل هذه التقنيات التشكيل والتشفير التكيفي ، وتعدد الإرسال المكاني ، والتنوع متعدد المستخدمين.

• تتمتع WiMAX بطبقة MAC مرنة للغاية يمكنها استيعاب مجموعة متنوعة من أنواع حركة المرور ، بما في ذلك الصوت والفيديو والوسائط المتعددة ، وتوفر جودة خدمة QoS قوية.

• تم دمج وظائف الأمان القوية ، مثل التشفير القوي والمصادقة المتبادلة ، في معيار WiMAX.

• تحدد WiMAX بنية شبكة مرنة قائمة على بروتوكول الإنترنت بالكامل تسمح باستغلال جميع مزايا IP.

• توفر WiMAX كفاءة طيفية عالية جدًا ، لا سيما عند استخدام حلول MIMO عالية المستوى.

WiMAX Forum ™ هي شركة غير ربحية تقودها الصناعة لترويج التوافق وإمكانية التشغيل البيني للمنتجات اللاسلكية ذات النطاق العريض والمصادقة عليها.

تعتمد منتجات WiMAX Forum Certified ™ على معيار عالمي واحد IEEE 802.16 يتيح إمكانية التشغيل البيني الكامل في جميع أنحاء العالم.

ما التالي؟

منتجات IEEE 802.16 هي في المراحل النهائية من التطوير التجاري مع نشر تجريبي أولي جاري بالفعل. لذا كن مستعدًا لمرحلة ثورية لاسلكية جديدة.

WiMAX - WiMAXForum™ منظمة

 WiMAX - WiMAXForum™ منظمة

تم تشكيل منظمة غير ربحية تسمى WiMAX Forum ™ في عام 2001 ، بهدف مواءمة المعايير والاختبار والاعتماد على التشغيل البيني بين المعدات من مختلف الشركات المصنعة.

تم تشكيل WiMAX Forum ™ من قبل موردي المعدات والمكونات لدعم نظام IEEE 802.16 BWA من خلال المساعدة في ضمان التوافق والتشغيل البيني لمعدات BWA ، مما سيؤدي إلى انخفاض التكلفة من خلال التنفيذ على مستوى الرقاقة.

يقوم WiMAX Forum ™ بما قام به تحالف WiFi لشبكات LAN اللاسلكية و IEEE 802.11. تلتزم منتجات WiMAX Forum Certified ™ بمعيار IEEE 802.16 وتوفر نطاقًا تردديًا أعلى وتكاليف أقل وقدرات خدمة أوسع من معظم حلول الملكية المتاحة.

يعمل WiMAX Forum ™ على إعداد بروتوكول أساسي يسمح للمعدات والأجهزة من بائعين متعددين بالتعامل البيني كما يوفر أيضًا مجموعة من المعدات والأجهزة من موردين مختلفين.

أعضاء WiMAXForum

يضم WiMAX Forum ™ أكثر من 400 عضو من مصنعي المعدات وموردي أشباه الموصلات ومقدمي الخدمات ، وتم فتح العضوية مؤخرًا لمزودي المحتوى. بعض الأعضاء المعروفين هم Alcatel و AT&T و Fujitsu و Intel و Nortel و Motorola و SBC و Siemens.

WiMAX - IEEE Standards معايير

 WiMAX - IEEE Standards معايير

IEEE 802.16 ، الواجهة الهوائية لأنظمة الوصول اللاسلكي ذات النطاق العريض الثابت ، والمعروفة أيضًا باسم واجهة IEEE WirelessMAN الهوائية ، هي مجموعة ناشئة من معايير BWA الثابتة والمحمولة والمتنقلة في MAN.

تم إصدار هذه المعايير من قبل مجموعة عمل IEEE 802.16 التي غطت في الأصل تقنيات الحلقة المحلية اللاسلكية (WLL) في الطيف الراديوي 10.66 جيجاهرتز ، والتي تم تمديدها لاحقًا من خلال مشاريع التعديل لتشمل كلاً من الأطياف المرخصة وغير المرخصة من 2 إلى 11 جيجاهرتز.

تشمل مظلة WiMAX حاليًا 802.16-2004 و 802.16 e. يستخدم المعيار 802.16-2004 OFDM لخدمة مستخدمين متعددين بطريقة تقسيم الوقت في نوع من تقنية round-robin ، ولكن يتم ذلك بسرعة كبيرة بحيث يكون لدى المستخدمين تصور أنهم يرسلون / يستقبلون دائمًا. يستخدم 802.16e OFDMA ويمكن أن يخدم عدة مستخدمين في وقت واحد من خلال تخصيص مجموعات من النغمات لكل مستخدم.

فيما يلي الرسم البياني لمعايير IEEE 802.16 المختلفة المتعلقة بشبكة WiMAX.

ملاحظة - توفر معايير IEEE 802.16 الخاصة بالنفاذ اللاسلكي عريض النطاق إمكانية التشغيل البيني بين المعدات من بائعين مختلفين ، وهو ما يتناقض مع صناعة النفاذ اللاسلكي عريض النطاق السابقة ، حيث تسود المنتجات المسجلة الملكية ذات الأسعار المرتفعة في السوق.

WiMAX - Security Functions وظائف الأمن

 WiMAX - Security Functions وظائف الأمن

Ad by Valueimpression

 الصفحة السابقة

الصفحة التالية  

تم تصميم أنظمة WiMAX في البداية مع وضع الأمان القوي في الاعتبار. يشتمل المعيار على أحدث الأساليب لضمان خصوصية بيانات المستخدم ومنع الوصول غير المصرح به مع تحسين البروتوكول الإضافي للتنقل.

يتم التعامل مع الأمان بواسطة طبقة فرعية للخصوصية داخل WiMAX MAC. الجوانب الرئيسية لأمن WiMAX هي كما يلي -

دعم الخصوصية

يتم تشفير بيانات المستخدم باستخدام مخططات تشفير ذات متانة مثبتة لتوفير الخصوصية. يتم دعم كل من AES (معيار التشفير المتقدم) و 3DES (معيار تشفير البيانات الثلاثي).

يتم إنشاء مفتاح 128 بت أو 256 بت المستخدم لاشتقاق التشفير أثناء مرحلة المصادقة ويتم تحديثه دوريًا لتوفير حماية إضافية.

مصادقة الجهاز / المستخدم

توفر WiMAX وسيلة مرنة لمصادقة محطات المشتركين والمستخدمين لمنع الاستخدام غير المصرح به. يعتمد إطار عمل المصادقة على فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF) ، والذي يدعم مجموعة متنوعة من بيانات الاعتماد ، مثل اسم المستخدم / كلمة المرور والشهادات الرقمية والبطاقات الذكية.

تأتي أجهزة WiMAX الطرفية مزودة بشهادات X.509 رقمية مضمنة تحتوي على المفتاح العام وعنوان MAC. يمكن لمشغلي WiMAX استخدام الشهادات لمصادقة الجهاز واستخدام اسم مستخدم / كلمة مرور أو مصادقة البطاقة الذكية فوقها لمصادقة المستخدم.

بروتوكول إدارة المفاتيح المرنة

يتم استخدام بروتوكول إدارة الخصوصية والمفاتيح الإصدار 2 (PKMv2) لنقل مواد القفل بشكل آمن من المحطة الأساسية إلى المحطة المتنقلة ، وإعادة ترخيص المفاتيح وتحديثها بشكل دوري.

حماية رسائل التحكم

تتم حماية سلامة رسائل التحكم عبر الهواء باستخدام مخططات ملخص الرسائل ، مثل CMAC المستندة إلى AES أو HMAC المستندة إلى MD5.

دعم التسليم السريع

لدعم عمليات التسليم السريع ، تسمح WiMAX لـ MS باستخدام المصادقة المسبقة مع BS هدف معين لتسهيل إعادة الدخول السريع.

يتم دعم نظام مصافحة ثلاثي الاتجاهات لتحسين آليات إعادة المصادقة لدعم عمليات التسليم السريع ، مع منع أي هجمات man-in-the-middle في نفس الوقت.

 WiMAX - Mobility Support دعم التنقل

تتصور WiMAX أربعة سيناريوهات استخدام متعلقة بالتنقل -

• البدوي - يُسمح للمستخدم بأخذ محطة مشترك ثابتة وإعادة الاتصال من نقطة ربط مختلفة.

• محمول - يتم توفير الوصول البدوي إلى جهاز محمول ، مثل بطاقة الكمبيوتر الشخصي ، مع توقع تسليم أفضل جهد.

• سهولة التنقل - قد يتحرك المشترك بسرعات تصل إلى 60 كم / ساعة مع انقطاعات قصيرة (أقل من ثانية واحدة) أثناء التسليم.

• التنقل الكامل - يتم دعم إمكانية التنقل حتى 120 كم في الساعة والتسليم السلس (زمن انتقال أقل من 50 مللي ثانية و <1٪ فقدان الحزمة).

من المحتمل أن يتم نشر شبكات WiMAX مبدئيًا للتطبيقات الثابتة والجوالة ثم تتطور لدعم قابلية النقل إلى التنقل الكامل بمرور الوقت.

يحدد معيار IEEE 802.16e-2005 إطار عمل لدعم إدارة التنقل. على وجه الخصوص ، يحدد المعيار آليات التشوير لتتبع محطات المشتركين أثناء انتقالها من نطاق تغطية محطة قاعدة إلى أخرى عندما تكون نشطة أو أثناء انتقالها من مجموعة استدعاء إلى أخرى عندما تكون في وضع الخمول.

يحتوي المعيار أيضًا على بروتوكولات لتمكين التسليم السلس للاتصالات المستمرة من محطة أساسية إلى أخرى.

يحتوي المعيار أيضًا على بروتوكولات لتمكين التسليم السلس للاتصالات المستمرة من محطة أساسية إلى أخرى. استخدم منتدى WiMAX إطار العمل المحدد في IEEE 802.16e-2005 لمواصلة تطوير إدارة التنقل ضمن إطار عمل بنية شبكة من طرف إلى طرف. كما تدعم البنية التنقل عبر طبقة IP باستخدام IP المحمول.

WiMAX - MAC Layer طبقة

 WiMAX - MAC Layer طبقة

تم تصميم IEEE 802.16 MAC لتطبيقات الوصول اللاسلكي عريض النطاق من نقطة إلى عدة نقاط. تتمثل المهمة الأساسية لطبقة WiMAX MAC في توفير واجهة بين طبقات النقل الأعلى والطبقة المادية.

تأخذ طبقة MAC الحزم من الطبقة العليا ، وتسمى هذه الحزم وحدات بيانات خدمة MAC (MSDUs) وتنظمها في وحدات بيانات بروتوكول MAC (MPDUs) للإرسال عبر الهواء. بالنسبة للإرسالات المستلمة ، تقوم طبقة MAC بالعكس.

يشتمل تصميم IEEE 802.16-2004 و IEEE 802.16e-2005 MAC على طبقة فرعية للتقارب يمكنها التفاعل مع مجموعة متنوعة من بروتوكولات الطبقة العليا ، مثل ATM TDM Voice و Ethernet و IP وأي بروتوكول مستقبلي غير معروف.

تم تصميم 802.16 MAC لتطبيقات نقطة إلى عدة نقاط (PMP) وهو يعتمد على الوصول المتعدد لاستشعار التصادم مع تجنب الاصطدام (CSMA / CA).

يشتمل MAC على العديد من الميزات المناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات بمعدلات تنقل مختلفة ، مثل ما يلي -

• إدارة مفتاح الخصوصية (PKM) لأمان طبقة MAC. يتضمن الإصدار 2 من PKM دعم بروتوكول المصادقة القابل للتوسيع (EAP).

• البث ودعم البث المتعدد.

• بدائل قابلية الإدارة.

• أساسيات التسليم عالي السرعة وإدارة التنقل.

• ثلاثة مستويات لإدارة الطاقة ، التشغيل العادي ، السكون ، والخمول.

• قمع الرأس والتعبئة والتجزئة من أجل الاستخدام الفعال للطيف.

• خمس فئات خدمة ، وخدمة المنح غير المطلوبة (UGS) ، وخدمة الاقتراع في الوقت الفعلي (rtPS) ، وخدمة الاقتراع في الوقت غير الحقيقي (nrtPS) ، وأفضل جهد (BE) ، وخدمة تمديد معدل متغير في الوقت الفعلي (ERT-VR) .

هذه الميزات جنبًا إلى جنب مع الفوائد الكامنة في OFDMA القابل للتطوير تجعل 802.16 مناسبًا للبيانات عالية السرعة وتطبيقات الوسائط المتعددة IP المتزامنة أو المتزامنة.

يعد دعم جودة الخدمة جزءًا أساسيًا من تصميم طبقة WiMAX MAC. تقتبس WiMAX بعض الأفكار الأساسية وراء تصميم QoS من معيار مودم كبل DOCSIS.

يتم تحقيق تحكم قوي في جودة الخدمة (QoS) باستخدام بنية MAC موجهة للاتصال ، حيث يتم التحكم في جميع اتصالات الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة بواسطة BS الخادمة.

تحدد WiMAX أيضًا مفهومًا لتدفق الخدمة. إن تدفق الخدمة هو تدفق أحادي الاتجاه للحزم مع مجموعة معينة من معلمات QoS ويتم تحديده بواسطة معرف تدفق الخدمة (SFID).

WiMAX - OFDM Basics الأساسيات

 WiMAX - OFDM Basics الأساسيات

ينتمي تعدد الإرسال بتقسيم تعامدي للتردد (OFDM) إلى عائلة من مخططات الإرسال تسمى التشكيل متعدد الموجات ، والذي يقوم على فكرة تقسيم تدفق بيانات معدل بتات عالي إلى عدة تدفقات متوازية ذات معدل بتات منخفض وتعديل كل تدفق على موجات حاملة منفصلة ، وغالبًا ما تسمى الموجات الحاملة الفرعية أو النغمات .

تعمل مخططات تشكيل الموجات الحاملة المتعددة على إزالة التداخل بين الرموز (ISI) أو تقليله عن طريق جعل وقت الرمز كبيرًا بدرجة كافية بحيث تكون التأخيرات التي تحدثها القناة جزءًا ضئيلًا (عادةً <10 بالمائة) من مدة الرمز.

لذلك ، في أنظمة معدل البيانات المرتفع التي تكون فيها مدة الرمز صغيرة ، فإن التناسب عكسياً مع معدل البيانات الذي يقسم تدفق البيانات إلى العديد من التدفقات المتوازية يزيد من مدة الرمز لكل تيار بحيث يكون انتشار التأخير جزءًا صغيرًا فقط من مدة الرمز.

OFDM هو نسخة فعالة طيفياً من التشكيل متعدد الموجات الحاملة ، حيث يتم اختيار الموجات الحاملة الفرعية بحيث تكون جميعها متعامدة مع بعضها البعض خلال مدة الرمز ، وبالتالي تجنب الحاجة إلى وجود قنوات حاملة فرعية غير متداخلة للقضاء على التداخل بين الموجات الحاملة.

من أجل القضاء التام على ISI ، يتم استخدام فترات الحراسة بين رموز OFDM. من خلال جعل الفاصل الزمني للحراسة أكبر من انتشار التأخير متعدد المسيرات المتوقع ، يمكن التخلص من ISI تمامًا. ومع ذلك ، فإن إضافة فاصل حراسة يعني إهدار الطاقة وانخفاض كفاءة عرض النطاق الترددي.

WiMAX - Physical Layer الطبقة المادية

 WiMAX - Physical Layer الطبقة المادية

Ad by Valueimpression

 الصفحة السابقة

الصفحة التالية  

تعتمد الطبقة المادية WiMAX على مضاعفة تقسيم التردد المتعامد. OFDM هو مخطط الإرسال المختار لتمكين اتصالات البيانات عالية السرعة والفيديو والوسائط المتعددة ويستخدم من قبل مجموعة متنوعة من أنظمة النطاق العريض التجارية ، بما في ذلك DSL و Wi-Fi و Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H) و MediaFLO ، إلى جانب WiMAX.

تعدد الإرسال بتقسيم تعامدي للتردد (OFDM) هو مخطط أنيق وفعال للإرسال بمعدل بيانات مرتفع في بيئة راديوية غير خطية أو متعددة المسارات.

التعديل والتشفير التكيفي في WiMAX

يدعم WiMAX مجموعة متنوعة من مخططات التشكيل والتشفير ويسمح للمخطط بالتغيير على أساس رشقة تلو الأخرى لكل وصلة ، اعتمادًا على ظروف القناة. باستخدام مؤشر التغذية الراجعة على جودة القناة ، يمكن للهاتف المحمول تزويد المحطة الأساسية بتعليقات على جودة قناة الوصلة الهابطة. بالنسبة للوصلة الصاعدة ، يمكن للمحطة الأساسية تقدير جودة القناة ، بناءً على جودة الإشارة المستقبلة.

يوفر الجدول التالي قائمة بأنظمة التعديل والتشفير المختلفة التي يدعمها WiMAX -

	الهابطة	الإرسال
تعديل	BPSK ، QPSK ، 16 QAM ، 64 QAM ؛ BPSK اختياري لـ OFDMA-PHY	BPSK ، QPSK ، 16 QAM ؛ 64 QAM اختياري
الترميز	إلزامية: الشفرات التلافيفية بمعدل 1/2 ، 2/3 ، 3/4 ، 5/6 اختياري: أكواد توربو تلافيفية بمعدل 1/2 ، 2/3 ، 3/4 ، 5/6 ؛ رموز التكرار بمعدل 1/2 ، 1/3 ، 1/6 ، LDPC ، أكواد RS لـ OFDM-PHY	إلزامية: الشفرات التلافيفية بمعدل 1/2 ، 2/3 ، 3/4 ، 5/6 اختياري: أكواد توربو تلافيفية بمعدل 1/2 ، 2/3 ، 3/4 ، 5/6 ؛ أكواد التكرار بمعدل 1/2 ، 1/3 ، 1/6 ، LDPC

معدلات بيانات طبقة PHY

نظرًا لأن الطبقة المادية لـ WiMAX مرنة تمامًا ، فإن أداء معدل البيانات يختلف بناءً على معلمات التشغيل. المعلمات التي لها تأثير كبير على معدل بيانات الطبقة المادية هي عرض نطاق القناة ومخطط التشكيل والتشفير المستخدم. المعلمات الأخرى ، مثل عدد القنوات الفرعية ، ووقت الحارس OFDM ، ومعدل الاعتيان الزائد ، لها تأثير أيضًا.

فيما يلي معدل بيانات الطبقة PHY عند مختلف عروض نطاق القنوات ، فضلاً عن مخططات التشكيل والتشفير.

WiMAX - Technology تكنولوجيا الواي ماكس

 WiMAX - Technology تكنولوجيا الواي ماكس

WiMAX هي تقنية تستند إلى مواصفات IEEE 802.16 لتمكين توصيل وصول النطاق العريض اللاسلكي للميل الأخير كبديل للكبل و DSL. يعتمد تصميم شبكة WiMAX على المبادئ الرئيسية التالية -

• الطيف الترددي - يمكن نشره في كل من الأطياف المرخصة وغير المرخصة.

• الهيكل - يدعم طبولوجيا مختلفة لشبكة الوصول اللاسلكي (RAN).

• التشغيل البيني - بنية RAN مستقلة لتمكين التكامل السلس والعمل البيني مع شبكات WiFi و 3GPP و 3GPP2 والشبكة الأساسية لمشغل IP الحالي.

• اتصال IP - يدعم مزيجًا من اتصالات شبكة IPv4 و IPv6 في العملاء وخوادم التطبيقات.

• إدارة التنقل - إمكانية توسيع الوصول الثابت إلى خدمات التنقل والوسائط المتعددة عريضة النطاق.

حدد WiMAX ملفي تعريف لنظام MAC هما ATM الأساسي و IP الأساسي. لقد حددوا أيضًا ملفي تعريف أساسيين لنظام PHY ، القناة التي يبلغ عرضها 25 ميجاهرتز للاستخدام في (عمليات النشر الأمريكية) في نطاق 10.66 جيجاهرتز ، والقناة العريضة 28 ميجاهرتز للاستخدام في (عمليات النشر الأوروبية) في نطاق 10.66 جيجاهرتز.

تم شرح طبقات WiMAX المادية وطبقات MAC في فصول منفصلة من هذا البرنامج التعليمي.

تحدد مجموعة العمل الفنية WiMAX ملفات تعريف نظام MAC و PHY لمعايير IEEE 802.16a و HiperMan. يتضمن ملف تعريف MAC إصدارًا مستندًا إلى IP لكل من Wireless MAN (مرخص) و Wireless HUMAN (معفى من الترخيص).

تم تصميم IEEE Standard 802.16 للتطور كمجموعة من معايير واجهات الهواء لـ WMAN بناءً على بروتوكول MAC مشترك ، ولكن مع مواصفات الطبقة المادية التي تعتمد على نطاق الاستخدام واللوائح المرتبطة به.

يعتمد إطار عمل WiMAX على عدة مبادئ أساسية -

• دعم طبولوجيا RAN المختلفة.

• واجهات محددة جيدًا لتمكين استقلالية بنية 802.16 RAN مع تمكين التكامل السلس والعمل البيني مع شبكات WiFi و 3GPP3 و 3GPP2.

• الاستفادة من تقنيات IP التي تحددها IETF وفتحها لبناء شبكات وصول قابلة للتطوير لجميع IP 802.16 باستخدام معدات شائعة (COTS).

• دعم عملاء وخوادم التطبيقات IPv4 و IPv6 ، مع التوصية باستخدام IPv6 في البنية التحتية.

• القابلية للتوسعة الوظيفية لدعم الانتقال في المستقبل إلى التنقل الكامل وتقديم وسائط متعددة عريضة النطاق غنية.

WiMAX - Reference Network Model نموذج الشبكة المرجعية

 WiMAX - Reference Network Model نموذج الشبكة المرجعية

يوفر معيار IEEE 802.16e-2005 واجهة هوائية لشبكة WiMAX ، لكنه لا يحدد شبكة WiMAX الكاملة من طرف إلى طرف. تعد مجموعة عمل الشبكة (NWG) التابعة لمنتدى WiMAX مسؤولة عن تطوير متطلبات الشبكة الشاملة والبنية والبروتوكولات الخاصة بشبكة WiMAX ، باستخدام IEEE 802.16e-2005 كواجهة هوائية.

طورت WiMAX NWG نموذجًا مرجعيًا للشبكة ليكون بمثابة إطار معماري لعمليات نشر WiMAX ولضمان قابلية التشغيل البيني بين مختلف معدات ومشغلي WiMAX.

يتصور النموذج المرجعي للشبكة بنية شبكة موحدة لدعم عمليات النشر الثابتة والجوالة والمتنقلة ويستند إلى نموذج خدمة IP. يوجد أدناه رسم توضيحي مبسط لبنية شبكة WiMAX القائمة على IP. يمكن تقسيم الشبكة الإجمالية منطقيًا إلى ثلاثة أجزاء -

• محطات المحمول (MS) التي يستخدمها المستخدم النهائي للوصول إلى الشبكة.

• شبكة خدمة الوصول (ASN) ، والتي تتألف من محطة قاعدة واحدة أو أكثر وواحدة أو أكثر من بوابات ASN التي تشكل شبكة الوصول اللاسلكي عند الحافة.

• شبكة خدمة الاتصال (CSN) ، والتي توفر اتصال IP وجميع وظائف شبكة IP الأساسية.

يحدد النموذج المرجعي للشبكة الذي طوره WiMAX Forum NWG عددًا من الكيانات الوظيفية والواجهات بين تلك الكيانات. يوضح الشكل التالي بعض الكيانات الوظيفية الأكثر أهمية.

• المحطة الأساسية (BS) - المحطة القاعدة مسؤولة عن توفير السطح البيني الجوي للخدمة المتنقلة. الوظائف الإضافية التي قد تكون جزءًا من BS هي وظائف إدارة التنقل الجزئي ، مثل بدء التسليم وإنشاء النفق ، وإدارة الموارد الراديوية ، وفرض سياسة QoS ، وتصنيف حركة المرور ، ووكيل DHCP (بروتوكول التحكم الديناميكي للمضيف) ، وإدارة المفاتيح ، وإدارة الجلسة ، و إدارة مجموعة الإرسال المتعدد.

• بوابة شبكة خدمة الوصول (ASN-GW) - تعمل بوابة ASN عادةً كنقطة تجميع لحركة مرور الطبقة 2 داخل ASN. تشمل الوظائف الإضافية التي قد تكون جزءًا من بوابة ASN إدارة واستدعاء المواقع داخل ASN ، وإدارة الموارد الراديوية ، والتحكم في القبول ، والتخزين المؤقت لملفات تعريف المشتركين ، ومفاتيح التشفير ، ووظيفة عميل AAA ، وإنشاء وإدارة نفق التنقل مع المحطات الأساسية وجودة الخدمة وفرض السياسة ووظيفة الوكيل الأجنبي لبروتوكول IP المحمول والتوجيه إلى CSN المحدد.

• شبكة خدمة الاتصال (CSN) - توفر CSN الاتصال بالإنترنت و ASP والشبكات العامة الأخرى وشبكات الشركات. CSN مملوك لـ NSP ويتضمن خوادم AAA التي تدعم المصادقة للأجهزة والمستخدمين وخدمات محددة. توفر CSN أيضًا لكل مستخدم إدارة سياسة جودة الخدمة والأمان. تعتبر CSN مسؤولة أيضًا عن إدارة عناوين IP ، ودعم التجوال بين مختلف NSPs ، وإدارة الموقع بين ASNs ، والتنقل والتجوال بين ASNs.

يسمح إطار عمل هندسة WiMAX بالتحليل المرن و / أو مجموعة الكيانات الوظيفية عند بناء الكيانات المادية. على سبيل المثال ، قد تتحلل ASN إلى أجهزة إرسال واستقبال للمحطة الأساسية (BST) ، ووحدات تحكم في المحطة الأساسية (BSC) ، و ASNGW مماثل لنموذج GSM الخاص بـ BTS ، و BSC ، وعقد دعم GPRS (SGSN).

WiMAX - Building Blocks بناء الكتل

 WiMAX - Building Blocks بناء الكتل

يتكون نظام WiMAX من جزأين رئيسيين -

• محطة WiMAX أساسية.
• جهاز استقبال WiMAX.

محطة WiMAX الأساسية

تتكون محطة WiMAX الأساسية من إلكترونيات داخلية وبرج WiMAX مشابه من حيث المفهوم لبرج الهاتف الخلوي. يمكن لمحطة WiMAX الأساسية أن توفر تغطية لمنطقة كبيرة جدًا يصل نصف قطرها إلى 6 أميال. سيتمكن أي جهاز لاسلكي داخل منطقة التغطية من الوصول إلى الإنترنت.

ستستخدم محطات WiMAX الأساسية طبقة MAC المحددة في المعيار ، وهي واجهة مشتركة تجعل الشبكات قابلة للتشغيل البيني وستخصص عرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة والهابطة للمشتركين وفقًا لاحتياجاتهم ، على أساس الوقت الفعلي بشكل أساسي.

توفر كل محطة أساسية تغطية لاسلكية عبر منطقة تسمى خلية. من الناحية النظرية ، يبلغ الحد الأقصى لنصف القطر للخلية 50 كم أو 30 ميلاً ، ومع ذلك ، فإن الاعتبارات العملية تحدها إلى حوالي 10 كم أو 6 أميال.

جهاز استقبال واي ماكس

قد يحتوي مستقبل WiMAX على هوائي منفصل أو يمكن أن يكون صندوقًا قائمًا بذاته أو بطاقة PCMCIA موجودة في الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر أو أي جهاز آخر. يشار إلى هذا أيضًا باسم معدات العملاء (CPE).

تشبه محطة WiMAX الرئيسية الوصول إلى نقطة وصول لاسلكية في شبكة WiFi ، لكن التغطية أكبر.

ناقل

يمكن لمحطة برج WiMAX الاتصال مباشرة بالإنترنت باستخدام اتصال سلكي ذي نطاق ترددي عالٍ (على سبيل المثال ، خط T3). ويمكنه أيضًا الاتصال ببرج WiMAX آخر باستخدام وصلة ميكروويف لخط البصر.

يشير Backhaul إلى كل من الاتصال من نقطة الوصول إلى المحطة الأساسية والاتصال من المحطة الأساسية إلى الشبكة الأساسية.

من الممكن توصيل عدة محطات قاعدية ببعضها البعض باستخدام وصلات الموجات الدقيقة عالية السرعة. سيسمح هذا أيضًا بالتجوال من قبل مشترك WiMAX من منطقة تغطية محطة أساسية إلى أخرى ، على غرار التجوال الذي تم تمكينه بواسطة الهواتف المحمولة.

WiMAX - Salient Features السمات البارزه

 WiMAX - Salient Features السمات البارزه

WiMAX هو حل لاسلكي واسع النطاق يوفر مجموعة غنية من الميزات مع قدر كبير من المرونة من حيث خيارات النشر وعروض الخدمات المحتملة. فيما يلي بعض السمات البارزة التي تستحق تسليط الضوء عليها -

نوعان من الخدمات

يمكن أن توفر WiMAX شكلين من أشكال الخدمة اللاسلكية -

• غير خط البصر - الخدمة هي نوع من خدمة WiFi. هنا يتصل هوائي صغير على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ببرج WiMAX. في هذا الوضع ، تستخدم WiMAX نطاق تردد أقل - 2 جيجاهرتز إلى 11 جيجاهرتز (على غرار WiFi).

• خط الرؤية - الخدمة ، حيث يشير هوائي الطبق الثابت مباشرة إلى برج WiMAX من سطح أو عمود. يعتبر اتصال خط البصر أقوى وأكثر استقرارًا ، لذا فهو قادر على إرسال الكثير من البيانات مع عدد أقل من الأخطاء. تستخدم إرسالات خط البصر ترددات أعلى ، مع نطاقات تصل إلى 66 جيجا هرتز ممكن.

الطبقة المادية القائمة على OFDM

تعتمد الطبقة المادية لشبكة WiMAX (PHY) على تعدد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد ، وهو مخطط يوفر مقاومة جيدة لتعدد المسارات ، ويسمح لـ WiMAX بالعمل في ظروف NLOS.

معدلات بيانات الذروة عالية جدًا

WiMAX قادر على دعم معدلات بيانات عالية جدًا. في الواقع ، يمكن أن يصل معدل بيانات PHY الذروة إلى 74 ميجابت في الثانية عند التشغيل باستخدام طيف واسع 20 ميجاهرتز.

بشكل أكثر شيوعًا ، باستخدام طيف 10MHz يعمل باستخدام مخطط TDD مع نسبة 3: 1 للوصلة الهابطة إلى الوصلة الصاعدة ، يكون معدل بيانات PHY الذروة حوالي 25 ميجابت في الثانية و 6.7 ميجابت في الثانية للوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة ، على التوالي.

عرض النطاق الترددي القابل للتطوير ودعم معدل البيانات

تتمتع WiMAX بهيكل طبقة مادية قابلة للتطوير تسمح لمعدل البيانات بالتوسع بسهولة مع عرض النطاق الترددي للقناة المتاح.

على سبيل المثال ، قد يستخدم نظام WiMAX 128 أو 512 أو 1048 بت FFTs (تحويلات فورييه سريعة) بناءً على ما إذا كان عرض النطاق الترددي للقناة هو 1.25 ميجاهرتز أو 5 ميجاهرتز أو 10 ميجاهرتز على التوالي. يمكن إجراء هذا القياس ديناميكيًا لدعم تجوال المستخدم عبر الشبكات المختلفة التي قد يكون لها تخصيصات عرض نطاق مختلفة.

التعديل والتشفير التكيفي (AMC)

يدعم WiMAX عددًا من مخططات تشفير التعديل وتصحيح الخطأ الأمامي (FEC) ويسمح بتغيير المخطط وفقًا لكل مستخدم ولكل إطار ، بناءً على ظروف القناة.

AMC هي آلية فعالة لتعظيم الإنتاجية في قناة متغيرة بمرور الوقت.

إعادة إرسال طبقة الارتباط

يدعم WiMAX طلبات إعادة الإرسال التلقائي (ARQ) في طبقة الارتباط للاتصالات التي تتطلب موثوقية محسنة. تتطلب التوصيلات التي تدعم ARQ أن يتعرف المستلم على كل حزمة مرسلة ؛ يُفترض فقدان الحزم غير المعترف بها وإعادة إرسالها.

دعم TDD و FDD

يدعم كل من IEEE 802.16-2004 و IEEE 802.16e-2005 كلاً من الإرسال المزدوج بتقسيم الوقت والنسخ المزدوج بتقسيم التردد ، بالإضافة إلى FDD أحادي الاتجاه ، والذي يسمح بتنفيذ نظام منخفض التكلفة.

يستخدم WiMAX OFDM

يستخدم Mobile WiMAX الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) كتقنية وصول متعدد ، حيث يمكن تخصيص مجموعات فرعية مختلفة من نغمات OFDM للمستخدمين المختلفين.

مرنة وديناميكية لكل تخصيص لموارد المستخدم

يتم التحكم في تخصيص موارد الوصلة الصاعدة والهابطة بواسطة مجدول في المحطة الأساسية. يتم تقاسم السعة بين العديد من المستخدمين على أساس الطلب ، باستخدام مخطط TDM الرشقة.

دعم لتقنيات الهوائي المتقدمة

يحتوي حل WiMAX على عدد من الخطافات المضمنة في تصميم الطبقة المادية ، والتي تسمح باستخدام تقنيات الهوائيات المتعددة ، مثل تشكيل الحزمة ، وتشفير الزمان والمكان ، وتعدد الإرسال المكاني.

دعم جودة الخدمة

تحتوي طبقة WiMAX MAC على بنية موجهة للاتصال تم تصميمها لدعم مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك خدمات الصوت والوسائط المتعددة.

يوفر نظام WiMAX دعمًا لمعدل بت ثابت ، ومعدل بت متغير ، وتدفقات حركة مرور في الوقت الفعلي وغير في الوقت الفعلي ، بالإضافة إلى نقل البيانات بأفضل جهد.

تم تصميم WiMAX MAC لدعم عدد كبير من المستخدمين ، مع اتصالات متعددة لكل محطة ، لكل منها متطلبات QoS الخاصة به.

أمان قوي

يدعم WiMAX التشفير القوي ، باستخدام معيار التشفير المتقدم (AES) ، ولديه بروتوكول قوي للخصوصية وإدارة المفاتيح.

يوفر النظام أيضًا بنية مصادقة مرنة للغاية تعتمد على بروتوكول المصادقة القابل للتوسيع (EAP) ، والذي يسمح بمجموعة متنوعة من بيانات اعتماد المستخدم ، بما في ذلك اسم المستخدم / كلمة المرور والشهادات الرقمية والبطاقات الذكية.

دعم التنقل

يحتوي متغير WiMAX المحمول للنظام على آليات لدعم عمليات النقل السلس الآمنة لتطبيقات التنقل الكامل التي تتحمل التأخير ، مثل VoIP.

العمارة القائمة على IP

حدد منتدى WiMAX بنية شبكة مرجعية تستند إلى نظام أساسي IP. يتم تسليم جميع الخدمات من طرف إلى طرف عبر معمارية IP تعتمد على بروتوكولات قائمة على بروتوكول الإنترنت للنقل من طرف إلى طرف ، وجودة الخدمة ، وإدارة الجلسة ، والأمن ، والتنقل.