تقنية الواي ماكس WiMAX

#####################
تقنية الواي ماكس WiMAX:
Worldwide Interoperability for Microwave Access:
#####################

تعتبر‎ ‎الـ WiMAX ‎  امتدادًا لتكنولوجيا الـWiFi ‎  من حيث التطور في الخدمات اللاسلكية‎ ‎ذات الحيز الواسع. وتعتبر ‏تكنولوجيا الـWiMAX ‎  من الشبكات الإقليمية‎ ‎اللاسلكية‎ Wireless Metropolitan Area Network (MAN) ‎ وتهدف إلى استبدال‎ ‎الخطوط الرقمية ‎ DSL)‎, ‏ISDN,‎.. ‎  وخطوط الكابل الأرضية) بحيث تصبح‎ ‎لاسلكية، كما ‏تهدف إلى إمداد المواقع المستخدمة للـ WiFi ‎  بالانترنت‎ ‎لاسلكيًا‎.‎

تعتبر تقنية الواي ماكس WiMAX‎، التقنية الأكثر نضجاً من بين كل التقنيات اللاسلكية المقبلة للاتصال بالإنترنت، ‏وهي تقنية تم تطويرها من قبل 70 شركة تقنية حول العالم على رأسها شركة إنتل‏‎( Intel)‎، وكوفاد‎( Covad) ‎، و إيه ‏تي آند تي ‎ AT&T)‎ )، وفي حين تقوم تقنية الواي فاي الحالية بتغطية مساحة مقدارها حوالي 300 قدم من بث ‏الإنترنت اللاسلكي فإن محطة الواي ماكس يمكنها تغطية مساحة دائرة يبلغ نصف قطرها 45 كيلومتراً من بث ‏الإنترنت، وهذا ما يجعل الواي ماكس حلاً مثالياً لإيصال الإنترنت إلى أماكن بعيدة، وتعميمها على مدن بأكملها، ‏خصوصاً أن نقطة البث الواحدة بإمكانها أن تنقل بيانات بسرعة 70 ميغابايت في الثانية، في حين أن سرعة الواي ‏فاي لا تتجاوز 11 ميغابايت في الثانية‏‎.‎

في ظل تطبيق هذه التقنية سيتمكن المستخدم من الدخول إلى الإنترنت في منزله أو خارج منزله و بدون أية أسلاك، كما يمكن للشركات ‏تغطية مدن بأكملها ببث الإنترنت تماماً كبث الراديو أو الجوال، فمدينة متوسطة المساحة لن تحتاج إلا إلى حوالي 2 أو 3 ‏أبراج بث لتغطية المدينة بأكملها، والجدير بالذكر أن خدمة الواي ماكس أرخص من الاتصال بالإنترنت عبر ‏الكيبل أو‎ DSL ‎وذلك لأن الواي ماكس توفر تكلفة التوصيلات السلكية مما ينعكس إيجاباً على تكلفة الخدمة بالنسبة ‏للمستخدم. ‎
‎
وكانت شركة إنتل‎ ( Intel ) ‎وشركة فوجيتسوFujitsu) ‎ ) من أوائل الشركات التي رفعت شعار‎( WiMax) ‎، ‏وانضمت إليهما العديد من الشركات العالمية من أمثال نوكياNokia) ‎)  وسيسكو (Cisco) وبروكسيم Proxim)‎)، ‏ليكونوا جميعاً اتحاداً أسموه اتحاد ‎ WiMAX‎، ويهدف هذا الاتحاد إلى تعميم استخدام شبكات الاتصال اللاسلكية‎ ‎Wireless ‎عالمياً باستخدام معايير موحدة، ويتضمن ذلك اعتماد تقنيات وأجهزة متوافقة مع هذه المواصفات، واتفاق ‏هذه الشركات الكبرى على معايير موحدة جعل من السهولة بمكان إجراء الاتصالات اللاسلكية ليس فقط بين ‏منتجات الشركة الواحدة، بل بين منتج أي شركة وشركة أخرى، وهذا سيكون في صالح المستهلك في النهاية.

#####################
مواصفات عامة لتقنية ال WiMAX:
#####################

- واي ماكس: التعامل المتبادل علي نطاق عالمي باستعمال الميكروويف للدخول للشبكة.

- هي تقنية أنظمة اتصالات لاسلكية رقمية (ثابتة ومحمولة ومتنقلة).

- تعتمد هذه التقنية علي معيار IEEE 802.16.
توفر سرعات عالية لاسلكيا 70Mbs على مدى 70km.

- بواسطة عدد قليل من المحطات القاعدية يمكن تغطية مدينة كبيرة مثل الرياض وجدة في السعودية.

- تقنية الواي ماكس المتنقلة (Mobile WiMax) والمعتمدة علي المعيار..
IEEE 802.16e أو IEEE 802.16

- توفر أيضا مع السرعة العالية إمكانية التجوال خلال منطقة تغطية الشبكة.

#####################
الهدف من تقنية ال WiMAX:
#####################

تهدف تقنية واي ماكس إلى:

1- تغطي محطة الواي ماكس المتنقل مساحة دائرة نصف قطرها 3 إلى 7 كيلو متر.
2- سرعة نقل البيانات قد تصل إلى 20Mbs.
3- خدمة الواي ماكس بما أنها لا سلكية فهي أقل تكلفة من خدمة البيانات عبر الخط الرقمي للمشترك DSL.

#####################
الشركات المشغلة لخدمة ال WiMAX:
#####################

تقوم الشركات المزودة للخدمة بنشر أبراج في جميع أرجاء المدن وتقوم هذه الأبراج ببث الإشارة على قطر مداه 5 كيلو متر في كل اتجاه من البرج.
بعد ذالك يتم التقاط الإشارة من الأبراج لدى المستخدمين عن طريق وحدات التقاط توضع خارج المنزل في أعلى السطح او في الجهة المقابلة للبرج ويتم توجيهها إلى البرج المزود للخدمة بشكل تقريبي وتقوم بإرسال والتقاط الإشارة من البرج .
بعد استلام الإشارة عن طريق الوحدة الخارجية يتم إرسالها عن طريق سلك ممدود إلى جهاز يقوم بتحليل وتحويل الإشارة إلى معلومات وبيانات .
بعد ذالك يقوم هذا الجهاز بتوزيع الاتصال بالإنترنت داخل المنزل عن طريق الكابل أو بطريقة لاسلكية وتستخدم الوي ماكس أنظمة الهوائيات الذكية الاختيارية لتحسين النطاق وسعة النقل والاختيار الديناميكي للتردد الذي يساعد في تقليل التشويش وتشفير المكان والزمان.

#####################
أنواع ال WiMAX:
#####################

يتوفر من تقنية الواي ماكس صورتان:

الصورة الأولى: الواي ماكس الثابت حيث يستقبل جهاز العميل الإشارة من مكان ثابت سواء بالمنزل أو بالمكتب، ويتواجد لجهاز الالتقاط شكلان اما في اسطح البناية أو داخلي بقرب النوافذ.

الصورة الثانية: وهي المتحركة وتشبه بذلك الجوال حيث بامكان المستخدم التنقل من مكان لاخر أثناء تصفحة واستخدامه للنت.

#####################
بنية شبكة ال WiMAX:
#####################

هناك بنيتان أساسيتان لشبكة الواي ماكس:

1- ال(Point to Multipoint (P2MP: نقطة إلى عدة نقاط.
تتميز هذه المحطة القاعدية بأنها المحور حيث كل الاتصالات بين محطات المشتركين تمر عبرها.

2- ال Mesh بنية متشابكة.
تتميز هذه البنية بأن الاتصال يمكن أن يمر من محطة مشترك عبر أخرى حتي المحطة القاعدية.

#####################
كيفية عمل تقنية ال WiMAX:
#####################

فكرة عمل تقنية الواي ماكس تشبه فكرة عمل تقنية الواي فاي إلا أن الواي ماكس تعمل على مسافات أكبر وبسرعات أعلى، حيث تقوم تقنية الواي ماكس بإرسال البيانات من جهاز إلى آخر عن طريق موجات الراديو "Radio Wave" في نطاق تردد بين 2 و 11 جيجاهيرتز وبسرعة تصل إلى 70 ميجابايت في الثانية، وهذه البيانات تكون مشفرة بحيث تمنع أي مستخدم غير مصرح له بالاطلاع عليها أو الوصول إلى هذه البيانات.

#####################
المكونات الأساسية لنظام ال WiMAX:
#####################

يتكون نظام تقنية الواي ماكس من جزئين:

1- برج الواي ماكس WiMAX Tower: وهو يشبه تماماً برج الإرسال في شبكات الهاتف المحمول، كل برج واي ماكس يغطي مساحة كبيرة تصل إلى 50 كيلومتر وهذا يعود إلى الترددات المستخدمة وكذلك قدرة محطات الإرسال.

2- مستقبل الواي ماكس WiMAX Receiver: وهو الجهاز الذي يستقبل الإشارة المرسلة من البرج ويحولها إلى بيانات ثم يقوم بتوزيع هذه البيانات داخل المنزل عن طريق الكيبل أو بطريقة لاسلكية.

ويتصل برج الواي ماكس مباشرة بالإنترنت باستخدام أسلاك  T3 line أو يتصل ببرج واي ماكس آخر بواسطة الميكروويف.

#####################
تطبيقات ال WiMAX:
#####################

تتمثل التطبيقات في: (الصوت ,المرئيات ,البيانات, التنقل)
( IP Multimedia Subsystems-IMS)IP وكلها
علي شبكة الواي ماكس وذالك بأستعمال النظم الفرعية للوسائط المتعددة.

#####################
فكرة ال IMS:
#####################

إن الشبكة المعتمدة كليا على ال IP تسمح للمشترك بدخول العديد من الخدمات بغض النظر عن كيفية دخول هذه الخدمات للشبكة.
المشترك يستطيع الوصول الي أي خدمة علي أي جهاز..
(DSL . WiFi .WiMAX . 3G).

#####################
تقوم بنية ال IMS على ثلاث طبقات بسيطة:
#####################

1- طبقة ال Connectivity LAYER وهي مثل طبقة ال phy التوصيلية.

2- طبقة التحكم Control Layer وظيفتها التأشير والتبديل.

أما التأشير المستعمل خلال الشبكة وبين فروعها فهو مبني علي البروتوكول.. SIP..
(Session Initiation Protocol).

3- طبقة الخدمات Service Layer حيث تقدم التطبيقات مثل ال VoIP و IPTV.

#####################
مميزات ال WiMAX وأهمها:
#####################

1- توفر سرعات إتصال كبيرة بين شركات الإنترنت من خلال محطات واي ماكس للإرسال في المدن الكبرى ودون الحاجة إلى وجود المرسل والمستقبل في مجال مباشر أو في خط مستقيم، وبالتالي لن تكون هناك حاجة لأي عوائق أو حواجز بين أجهزة الإرسال المركزية وأجهزة الاستقبال في نطاق التغطية.

2- تتيح محطة الإرسال المركزية العاملة بتكنولوجيا واي ماكس تبادل المعلومات والصوت والصورة بين الشركات والمنازل
ومزودي خدمات الإنترنت بسرعات كبيرة تصل إلى 280Mbps وهي سرعة كافية لتوصيل المئات من الشركات بسرعات نقل مماثلة لسرعة اتصالات T1 و E1.

3- تتيح تكنولوجيا واي ماكس مرونة في تخصيص أحجام تردد قنوات الإرسال وإعادة استخدام تردد هذه القنوات، مما يزيد من سعة خلايا الاتصال مع نمو الشبكة، وهذا بدوره يمكن زيادة عدد المشتركين.

4- صممت الترددات في تقنية الواي ماكس لتتدرج من واحد حتى 100 مستخدم كل قناة من قنوات التردد حيث تبدأ قنوات الاتصال من 1.75MHz وحتى تردد 20MHz.

5- تم تصميم معيار واي ماكس للوصول إلى السرعة المثالية في كل أنواع الأماكن سواء تلك التي تكون فيها أجهزة الإرسال والاستقبال على مستوى مباشر أو مستوى شبه مباشر أو مستوى غير مباشر.

6- تعتمد تكنولوجيا الوي ماكس على بروتوكول المنح والطلب في الاتصال بالوسائط لوصلة مما يصل بسرعات الاتصال إلى سرعات مماثلة لل T1و E1 للشركات وسرعات مماثلة للاتصالات للمنازل DSL في الإنزال والاستقبال وتستخدم هذه التكنولوجيا البيانات المشفرة ببروتوكول Tdmv وبروتوكول Tdme في التحميل والإرسال مما يمكن تكنولوجيا واي ماكس من نقل الصوت والصورة.

7- تساعد هذه التكنولوجيا علي تشغيل الاتصالات اللاسلكية بسرعات كبيرة وتمثل البديل لاتصالات البيانات والصوت والصورة السريعة للمنازل والشركات الصغيرة والمتوسطة.

8- تستطيع شركات الاتصالات استخدام أجهزة الاستقبال المتوافقة مع هذه التكنولوجيا، والتي يتم تركيبها في المنشآت والمباني لتوصيل الاتصالات الهاتفية التقليدية واتصالات الإنترنت للمنازل أو الشركات الصغيرة مما يؤدي إلى تقليل تكاليف مد كابلات الاتصالات وتركيب معدات البنية الأساسية، وتمثل هذه التكنولوجيا المرحلة الأخيرة في طريق طويل مليء بالتحديات والصعاب أمام توصيل الإنترنت بسرعات عالية لاسلكيا عبر الموجات الدقيقة.

#####################
الفرق بين ال WiFi وال WiMAX:
#####################

الواي ماكس ليس واي فاي ويجب التفريق بين خدمات كلا التقنيتين:

*****************************
أولا: من جهة التغطية النموذجية:
(Typical max coverage):
*****************************

ال (WLAN (WiFi.. أقل من 100m.

ال (WiMAX (WLAN..
إذا كان LOS من(12-15) km.
وإذا كان NLOS من (1-2) km.

*****************************
ثانياً: من جهة التحسين:
(Optimisation):
*****************************

WiFi (WLAN)..
For indoor short range spaces.

WiMax (WMAN )..
- For Nlos environments.
- (band GHZ 2-11) supports advanced antenna techniques.

*****************************
ثالثاً: من جه قابلية التوسع:
(Scalability):
*****************************

WiFi (WLAN)..
- LAN application.
- The number of users can vary between one to several tens with a subscriber per CPE.

WiMax (WMAN )..
- Efficient support of hundreds of SSs with a limited number of users SS.
- Flexible bandwidth channels ranging 1.5-20 MHz.

*****************************
رابعاً: من جهة معدل نقل البيانات:
(Bit Rate):
*****************************

WiFi (WLAN)..
Maximum spectral efficiency 2.7 b/s/Hz
54Mb/s in 20MHz channels.

WiMax (WMAN )..
Maximum spectral efficiency 5 b/s/Hz
100Mb/s in 20 MHz channels.

*****************************
خامساً: من جهة جودة الخدمة:
(Qos) Quality of Service:
*****************************

WiFi (WLAN)..
Without Qos support.

WiMax (WMAN )..
- Native MAC Qos support.
- Service differentiation levels.

ملخص للفروق:

1- تعمل تقنية الواي ماكس بسرعة أكبر بكثير، و تغطي مساحات و مسافات أكبر و أطول (الهوائي الواحد يغطي مساحة 8000 كيلو متر مربع) ، و تسمح لعدد أكبر من المستخدمين بإستعمالها، و بهذا ستنعدم مشكلة توصيل الخدمات في المناطق الريفية أو النائية.

2- إن أسرع خدمة واي فاي يمكنها نقل البيانات بسرعة تصل إلى 54 ميجابيت في الثانية بينما تقنية الواي ماكس يمكنها نقل البيانات بسرعة 70 ميجابيت في الثانية. و في حال كان عدد المستخدين كبيرا فإن تلك التقنية سيكون بمقدورها توفير الخدمة لعشرات المحال التجارية و الشكات و مئات المنازل. حيث ستوفر لهم بالحد الأدنى سرعة نقل بيانات كتلك التي يوفرها المودم الأرضي.

3- المساحة التي تغطيها تقنية الواي فاي العادية يصل قطرها إلى 60 مترا بينما يبلغ قطر المساحة التي تغطيها تقنية الواي ماكس 100 كيلومتر. و الفرق هنا يكمن في الترددات المستعملة و قوة أجهزة الإرسال. و بالطبع تعمل المسافة و طبيعة المكان و المباني الضخمة و الطقس كعوائق أمام تغطية المساحات المذكورة بالكامل.