امروزه با رشد تكنولوژی ارتباطات شاهد تغییرات مداوم در زندگی هستیم. اینترنت، سرویسهای دادة باند وسیع و سرویسهای موبایل جزء لاینفك زندگی مردم شده و زندگی بدون آنها قابل تصور نیست. نیاز به اتصال پرسرعت و با قابلیت جابجایی به سرعت رو به افزایش است. سرویس های بیسیم مثل: VOIP، IPTV، streaming media، و بازیهای دوطرفه نیاز به دسترسی باند وسیع دارند.
رویارویی فنآوریهای بیسیم سلولی؛
WiMAX در برابر 2G/2.5G/3G
بخش اول
مقدمه
امروزه با رشد تكنولوژی ارتباطات شاهد تغییرات مداوم در زندگی هستیم. اینترنت، سرویسهای دادة باند وسیع و سرویسهای موبایل جزء لاینفك زندگی مردم شده و زندگی بدون آنها قابل تصور نیست. نیاز به اتصال پرسرعت و با قابلیت جابجایی به سرعت رو به افزایش است. سرویس های بیسیم مثل: VOIP، IPTV، streaming media، و بازیهای دوطرفه نیاز به دسترسی باند وسیع دارند.
در حال حاضر اغلب اپراتورها و ارائهكنندگان سرویس و سایر دست اندركاران صنعت مخابرات در پی ارائه سرویس بیسیم باند وسیع هستند و تقاضا برای سرویس بیسیم باند وسیع با سرعت بالا، هزینة كم و قابلیت تحرك بالا بصورت چشمگیری رو به افزایش است. نسل های تكنولوژیهای موجود دسترسی موبایل 2G/2.5G/3G میباشند كه به دنبال ارائة سرویس های صوت و داده در هر دو حالت ساكن و متحرك هستند. طی چند سال اخیر 3G به دنبال عرضة سرویس های صوت و داده با نرخ بیت بالا بوده ولی برای پشتیبانی از سرویس داده هنوز از ظرفیت مناسبی برخوردار نیست. این در حالی است كه WiMAX بعنوان تكنولوژی دسترسی ظهور كرده و ادعای عرضة سرویس های ثابت و موبایل را با بهترین قابلیت عملكرد دارد.
با ورود فنآوریهای جدید به بازار مخابرات، تأثیر، تعامل و تقابل آنها روی فنآوریهای موجود، هم از لحاظ فنی و هم از نظر تجاری و مالی قابل بررسی بوده و مورد علاقه صنعتگران، بهرهبرداران، ارائهكنندگان خدمات و نیز سرمایهگذاران میباشد. در سال های اخیر و با اعلام عرضه فنآوری دسترسی بیسیم باند وسیع جدید تحت عنوان WiMAX بررسی تأثیرات متقابل WiMAX با فنآوری شبكههای تلفن همراه 2G و 3G مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله پس از تعریف تقابل فنآوریها و معرفی مختصر هر كدام از فنآوریهای مورد بحث و سرویسهای قابل ارائه آنها به بحث و بررسی تقابل آنها با WiMAX در بازار میپردازیم.
1 رویارویی فنآوریها
هر فنآوری نوظهور به هنگام ارائه در جامعه، خود را در برابر یك یا چند فنآوری رقیب مییابد كه یا باید با آنها تعامل و همكاری كند و یا با رقابت در عرصههای مختلف از جمله بازار و اقتصاد رقبا را كنار زده و كل یا بخشی از بازار را در اختیار گرفته و به حیات خود ادامه دهد. در این میان قابلیت های فنی و پذیرش از سوی مشتریان نقش قابل ملاحظهای دارد. البته در جامعه امروز، تبلیغات و هماهنگی سرمایهگذاران نیز برای پیشبرد و موفقیت در بازار غیر قابل انكار است.
تعامل و یا تقابل یك فنآوری با سایر فنآوریها از ابعاد مختلف فنی، كاربردی، تجاری و اقتصادی قابل بررسی است. از این رو تقابل یك فنآوری بیسیم نظیر WiMAX با فنآوریهای بیسیم دیگر منحصر به بحث بازار نبوده و بحث های فنی مهم دیگری نظیر سرویسدهی و تداخل های فركانسی و الكترومغناطیسی را نیز در بر میگیرد. البته در ادامه این مقاله اثرات متقابل فنآوری WiMAX با فنآوری شبكههای تلفن همراه 2G، 2.5G و 3G از نظر تجاری مورد بحث و بررسی قرار میگیرد.
2 فنآوری WiMAX
فنآوری بیسیم مبتنی بر خانواده استانداردهای IEEE 802.16 تحت عنوان تجاری WiMAX بیانگر «سازگاری جهانی برای دسترسی مایكروویو» است. تجهیزات مبتنی بر WiMAX ضمن رعایت استاندارد IEEE802.16 و سایر استانداردهای رادیویی لازم طبق توصیه نامههای ITU و استانداردهای ETSI سعی در ایجاد بستر دسترسی باند وسیع صوت و داده به صورت بیسیم دارند. طبق تعریف استاندارد 802.16 محدوده فركانسی این استاندارد، 2 الی 66 گیگاهرتز میباشد ولی در حال حاضر انجمن WiMAX برای چند باند فركانسی كوچكتر از 10 گیگاهرتز پروفایلهایی تعریف كرده است. نسخه ثابت فنآوری WiMAX؛ (WiMAX ثابت) طبق استاندارد IEEE 802.16-2004 بوده و نسخه موبایل این فنآوری (WiMAX موبایل) طبق استاندارد IEEE 802.16-e مصوب سال 2005 میباشد. باید اذعان داشت كه در حال حاضر محصولات و شبكههای WiMAX ثابت كم و بیش راهاندازی شده و زیر بار هستند ولی در مورد WiMAX موبایل تا زمان نگارش این مقاله، پروفایل و شبكهای ارائه نشده است. البته در صورتی كه بخواهیم WiBro را جزو WiMAX بدانیم، میتوان ادعا كرد كه WiMAX موبایل در كره جنوبی در حال بهرهبرداری است.
محدوده عملكرد و همچنین قابلیت NLOS، این فنآوری را در محیطهای بسیاری جالب توجه و مقرون به صرفه میسازد. از همان ابتدا این فنآوری به عنوان وسیلهای برای تأمین دسترسی بیسیم باند وسیع در سیستمهای MAN در نظر گرفته شده است، به طوری كه عملكرد و سرویس های آن با سرویس های متداول DSL، كابل و یا خطوط اجارهای T1/E1 قابل مقایسه میباشد.
در این مقاله در مواردی كه تاكید بر موبایل یا ثابت بودن WiMAX مهم باشد، كلمة موبایل یا ثابت در ادامة كلمة WiMAX ذكر خواهد شد.
2-1 توصیف برخی موارد كاربردی WiMAX
WiMAX در كنار فنآوریهای xDSL ، كابل هممحور و E1/T1، یك فنآوری دستیابی «گام آخر» تلقی میگردد. علاوه بر این WiMAX یك فنآوری MAN است كه با شبكههای LAN بیسیم مانند WiFi و شبكههایWAN بیسیم با برد وسیع مانند شبكههای سلولی مطابقت دارد. همچنین این فنآوری، در كاربردهایی مانند پشتیبانی شبكههای سلولی كه در آن رادیوهای مایكروویو نقش مهمی دارند، مورد استفاده قرار میگیرد. همین كاربرد در پشتیبانی از نقاط پر تراكم WiFi خصوصاً در سرویس های باند وسیع تجاری و مسكونی مطرح است.
مطلوب و برآورده كنندة نیاز همراه نوآوری كاربران در اختیار آنها قرار میدهد. كاربردهای مطرح برای فنآوری WiMAX به طور خلاصه به قرار زیر هستند[1,2]:
دسترسی بیسیم باند وسیع صوت و داده؛
اتصال باند وسیع در مناطق روستایی؛ سازندگان تجهیزات و ارائهكنندگان
پشتیبانی سلولی و پشتیبانی از WiFi در نقاط پر تراكم؛
تلفن های موبایل WiMAX؛ كاربردهای هر فنآوری نوظهور فقط محدود به پیشبینیها نبوده بلكه قابلیت های خود فنآوری به های خدمات، آنرا به صورت
شبكههای خصوصی مجازی (VPLS) مانند: شبكههای بانكی، دستگاه های خودپرداز (ATM)؛
كاربردهای امنیتی و نظارتی و كنترل بحران؛
شبكههای ایمنی عمومی و خدمات شهری (كنترل ترافیك، آتشنشانی، پلیس و اورژانس) ؛
برقراری ارتباط در محیط های دانشگاهی و ارتباطات چند رسانهای نظیر كنفرانس ویدئویی.
سرویسهای VoIP و VoD و بازی های آنلاین.
محاسبه و سنجش از راه دور؛
امروزه هر جا كه لازم و امكانپذیر باشد، برای به كارگیری هر كدام از این كاربردهای باند وسیع از روش های اختصاصی و پرهزینه برای دستیابی استفاده میكنند. اما WiMAX در تلاش است تا كاربردهای BWA را با كیفیت و انعطاف بالا، ارزان و با حفظ سازگاری بین محصولات استاندارد "فروشندگان مختلف" ارائه كند
برای توضیح بیشتر و تشریح برخی از كاربردهای WiMAX میتوان موارد زیر را برشمرد:
نظارت از راه دور بر علائم حیاتی بیمارانی كه در بخش های مراقبت ویژه قرار دارند به منظور دریافت اطلاعات مستمر از وضعیت آنان و گرفتن تصمیمهای سریع در صورتی كه وضعیت بیمار بحرانی باشد.
ارسال اطلاعات نقشه، پلان طبقات و طرح های ساختمان به صورت موبایل برای كمك به آتشنشانان و سایر پرسنلی كه در شرایط اضطراری به نجات افراد میپردازند.
نظارت بلادرنگ، هشداردهی و كنترل از راه دور در شرایطی كه مستلزم كار با مواد خطرناك است.
انتقال بیسیم اثر انگشت، عكس، مجوز و سایر تصاویر از بخش اطلاعات پرسنلی قوة قضاییه و نیروهای امنیتی.
برقراری ارتباط در سطح دریا در مواردی كه نیاز به برقراری یك لینك مثلاً بین یك سكوی نفتی و ایستگاههای حفر چاه میباشد.
محیط های تفریحی و شهر بازی ها، كه با استفاده از خاصیت تحرك پذیری WiMAX موبایل ارتباطات داده و صوت و "تصویرهای ویدیوئی بلادرنگ" با واحد كنترل مركزی در مواردی كه مثلاً وسایل نقلیه و گردشگری در این محیط ها در حال حركت هستند، برقرار میشود.
3 شبكه تلفن همراه 2G
تكنولوژی های متفاوتی برای تلفن های موبایل 2G مطرح هستند، نظیر:
GSM
CDMA One
TDMA
PDC
به دلایل مالی و فنی تعداد مشتركین GSM بیشتر از تكنولوژی های دیگر است [4-6]. تكنولوژی GSM به عنوان نسل دوم سیستم های تلفن موبایل، یك استاندارد عمومی تلفن موبایل دیجیتالی اروپایی میباشد و بر مبنای آن مشتركین سلولی تلفن های موبایل خود را در تمام اروپا استفاده میكنند. GSM، نه تنها دارای استاندارد واحدی در تمام كشورهای مورد استفاده است، بلكه باند فركانسی واحدی (باند 900MHz) هم دارد. البته در مراحل توسعه، باندهای دیگری هم به صورت بسیار محدود نظیر باند 1800MHz و 1900 MHz به آن افزوده شده است. هدف اصلی شبكههای نسل دوم انتقال صوت بوده است.
3-1 سرویس های شبكه تلفن همراه GSM
این فنآوری عمدتاً روی سرویس های صوتی تمركز داشته و امكان انتقال داده در آن بسیار محدود است. به طور خلاصه سرویس های ارائه شده توسط GSM عبارتند از [4-6]:
سرویس های راه دور
تجهیزات پایانهای برقراركنندة ارتباط بین كاربران طبق پروتكل های استاندارد
سرویس های حامل
سرویس های داده
سرویس پیام كوتاه SMS
پخش سراسری سلولی
سرویس های محلی
سرویس های تكمیلی
به صورت سرویس ها یا خصوصیات اضافه شده به هر كدام از دو سرویس قبل.
3-2 شبكه WiMAX در برابر شبكههای 2G (GSM)
GSM یكی از اولین سرویس های اقتصادی است كه بهصورت دیجیتالی در اواسط سال 1991 آغاز و بلافاصله در 22 كشور با 36 شبكه گسترش پیدا كرد و تا سال 2002 با بیش از 470 شبكه GSM در بیش از 172 كشور، 650 میلیون مشترك را تحت پوشش قرارداده است و تا سال 2005 تنها در اروپا حدود 700 میلیون و در جهان یك میلیارد و چهارصد میلیون مشترك داشت. از جنبه اجرایی هم با تخصیص یك تایم اسلات برای هر استفاده كننده تعداد 8 نفر میتوانند در یك كاربر فركانسی كه فركانس تك كانالی آن 200KHz است، شریك شوند. نرخ انتقال دادة آن هم 14.4Kbps است و دارای مزایای زیادی نسبت به سایر فنآوری های این نسل بشرح ذیل میباشد:
كیفیت عالی صوت
امنیت بسیار زیاد مكالمه
رومینگ بین الملل (امكان اتصال به تمام شبكههای GSM موجود در سراسر دنیا)
امكان ارائه سرویس های پیشرفته نظیر فاكس و داده
با همة اوصاف، در این فنآوری با تمركز بر روی انتقال صوت و پایهریزی فنآوری بر این اساس، امكانات ضعیفی برای انتقال داده در آن لحاظ شده است. البته با توجه به محدودیت های فنآوری شاید این امر اجتناب ناپذیر بود. در هر حال ظرفیت و نرخ بیت انتقال دادة GSM بسیار ضعیف است. از طرفی WiMAX با تاكید بر انتقال داده اساس كار خود را بنا نهاده است.
نكتة قابل توجه این است كه در حال حاضر، هر كدام از این دو فنآوری حوزة كاری مختص به خود را دارند. شبكة GSM بعنوان شبكة تلفن موبایل و WiMAX ثابت بعنوان فنآوری دسترسی بیسیم ثابت در حال ایفای نقش هستند. از آنجایی كه فنآوری WiMAX موبایل عرضه نشده و مورد امتحان قرار نگرفته نمیتوان از تاثیرات متقابل آنها حرفی به میان آورد ولی تا جایی كه از روی مشخصههای مطرح در استاندارد، مقالات و منابع مختلف میتوان گفت، در صورت عرضه و موفقیت WiMAX موبایل، به شرطی كه قابلیتهای آن در حال حركت افت شدیدی نداشته باشد، فنآوری GSM را از رده خارج خواهد كرد. موضوعی كه در برخی مناطق به واسطة نفوذ 3G رخ داده است. البته بافت جمعیتی نواحی تحت پوشش، توانمندی اقتصادی این جمعیت و كیفیت و قیمت سرویس ها را نیز باید در این معادلات لحاظ كرد.