معيار IEEE 802.16 في شبكات الحاسوب

تضع بنية معيار “IEEE 802.16″ المعايير لكل من الطبقة المادية وطبقة التحكم في الوصول المتوسط ​​”MAC” لشبكة “WiMAX”، حيث قدمت في البداية معدلات بيانات من “30” إلى “40” ميجابت في الثانية، كما يوفر الإصدار المحدث الذي جاء في عام “2011” معدلات بيانات تصل إلى “1” جيجابت في الثانية للمحطات الثابتة، حيث تعمل في نطاق تردد من “2” جيجاهرتز إلى “11” جيجاهرتز، حيث يتم تخصيص النطاق الترددي ديناميكيًا وفقًا لمتطلبات المستخدم.

ما هو معيار IEEE 802.16 في شبكات الحاسوب

معيار “IEEE 802.16” هو عبارة عن سلسلة من معايير النطاق العريض اللاسلكي كتبها معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، كما أنشأ مجلس معايير “IEEE” مجموعة عمل في “1999” لتطوير معايير النطاق العريض لشبكات منطقة العاصمة اللاسلكية، مع العلم أنّ مجموعة العمل هي وحدة من شبكة المنطقة المحلية “IEEE 802” ولجنة معايير شبكة المنطقة الحضرية.

على الرغم من أن عائلة معايير “802.16” تسمى رسمياً “WirelessMAN” في “IEEE” فقد تم تسويقها تحت اسم “WiMAX” من “قابلية التشغيل البيني العالمية للوصول إلى الميكروويف”، وذلك من قبل اتحاد صناعة “WiMAX Forum”، حيث يعزز المنتدى ويصادق على التوافق وقابلية التشغيل البيني للمنتجات بناءً على معايير “IEEE 802.16″، حيث تم الإعلان عن إصدار تعديل “802.16e-2005” في جميع أنحاء العالم في عام 2009.

مع العلم أنّ معيار “IEEE 802.16″هو عبارة عن مجموعة من المعايير التي تحدد مواصفات تقنية النطاق العريض اللاسلكي  لقد تم تسويقه على أنه قابلية التشغيل البيني العالمية للوصول إلى الموجات الصغرية (WiMAX) المسؤولة عن توصيل الوصول إلى النطاق العريض اللاسلكي للميل الأخير، حيث يوجد هنا نوعان من محطات المستخدم:

• محطات المشتركين: حيث إنها ثابتة في بعض المواقع الثابتة فعلى سبيل المثال إنترنت النطاق العريض للمنازل والمكاتب.

• محطات الهاتف المحمول: تتلقى الخدمة أثناء تحركها داخل نطاق “WiMAX” فعلى سبيل المثال مركبة مجهزة بتقنية “WiMAX”.

  1. يحدد معيار IEEE 802.16 الكيانات الأساسية في البنية يتم وصفها على النحو التالي:

• Base Station (BS): جهاز يوفر خدمة التحكم العامة ووظائف الإدارة والاتصال بمحطة المشترك ويتضمن بعض مثيلات الكيان لطبقتين “MAC” و “PHY”.

• محطة المشترك (SS): جهاز معمم يوفر الاتصال بين جهاز المشترك والمحطة الأساسية ويتضمن بعض مثيلات الكيان لطبقتين “MAC” و “PHY”.

• Mobile Station (MS): هي كيان اختياري تم تحديده في الإصدارات الأحدث من الوثيقة القياسية “IEEE 802.16” (9) (10) وتتضمن بعض الإمكانات الإضافية لدعم تنقل المركبات، كما يوفر دعماً إضافياً لوظائف محددة مثل إدارة تسليم “SS” وتوفير الطاقة وبالتالي توفر “MS” الوظائف اللازمة لدعم مستخدمي النطاق العريض اللاسلكي الثابت والمتنقل.

  2. يشتمل النموذج المرجعي IEEE 802.16 على مكونين رئيسيين

مستوى البيانات التحكم ومستوى الإدارة، حيث يتضمن مستوى البيانات التحكم طبقتين الطبقة المادية وطبقة “MAC”، حيث تنقسم طبقة “MAC” كذلك إلى ثلاث طبقات فرعية طبقة التقارب الفرعية للخدمة المحددة (CS) والطبقة الفرعية للجزء المشترك (MAC CPS) والطبقة الفرعية للأمان، حيث تحدد مستويات التحكم والبيانات كيفية تغليف المعلومات أو إلغاء تحديدها على مستوى “MAC”، حيث يتم وصف الطبقات على النحو التالي:

• الطبقة الفرعية لتقارب الخدمة المحددة (CS): يتم استلام وحدات بيانات الخدمة (SDUs) من الشبكات الخارجية من خلال “MAC CS SAPs” وبالتالي تتضمن وظائف “CS” تصنيف وحدات “SDU” الخارجية وارتباطاتها مع تدفق الخدمة المناسب (SFID) ومعرف الاتصال (CID).

• الطبقة الفرعية المشتركة (MAC CPS): مسؤولة عن التحكم في الوصول إلى الوسيط، حيث تتمثل الوظائف الأساسية الأخرى لطبقة “MAC CPS” في تغليف و فك تغليف البيانات وتعبئة البيانات وتجزئتها، كما أنها مسؤولة عن أخطاء التحكم في البيانات استراتيجية اكتشاف الأخطاء وإعادة الإرسال، و بالإضافة إلى ذلك يوفر هذا آليات للتحكم في حركة المرور وتوفير جودة الخدمة، مع العلم أنّ طبقة “MAC” موجهة نحو الاتصال ولذلك يتم تعيين جميع الخدمات بما في ذلك الخدمات غير المتصلة بالاتصال إلى اتصال.

• طبقة الحماية الفرعية: مسؤولة عن توفير الخصوصية للمشتركين في الشبكة اللاسلكية، حيث يوفر المصادقة وتبادل المفاتيح الآمن والتشفير على الاتصالات المقامة بين إما “SS” أو “MS” و “BS”.

• الطبقة المادية (PHY): مُعرَّفة للعمل على نطاق “10-66” جيجا هرتز، وهي تدعم تنميط الرشقات التكيفية التي يمكن فيها تغيير بعض معلمات الإرسال مثل مخططات التشكيل والتشفير إما على أساس كل توصيل أو على أساس كل مشترك للتكيف مع ظروف تغيير القناة ولتوفير مستويات مختلفة من الخدمة، حيث يتم دعم تقنيات ازدواج الإرسال بتقسيم الزمن (TDD) وتقنية ازدواجية تقسيم التردد (FDD)، كما يتم نقل البيانات المغلفة في وحدات “MPDU” في إطارات “TDD” أو “FDD PHY”.

  3. معيارين من معيار IEEE 802.16 في شبكات الحاسوب

• معيار IEEE 802.16 WirelessMAN : الواجهة الهوائية لأنظمة الوصول اللاسلكي ذات النطاق العريض الثابت في شبكات منطقة العاصمة اللاسلكية بعد جهد لمدة عامين، حيث تمت الموافقة على المعيار الأولي الذي يغطي الأنظمة بين “10” و “66” جيجاهرتز في ديسمبر “2001”، حيث تم نشر معيار “IEEE” القياسي “802.16” في “8” أبريل “2002”، كما تعمل مجموعة العمل حالياً على تطوير التعديل “802.16a” لتوسيع النطاق ليشمل النطاقات المرخصة والمعفاة من الترخيص من 2 إلى 11 جيجاهرتز. تعديل 802.16c قيد التنفيذ ، حيث يتم تطوير ملفات تعريف نظام 10-66 جيجاهرتز للمساعدة في مواصفات التشغيل البيني.

• معيار IEEE 802.16.2: هو ممارسة موصى بها بشأن التعايش بين أنظمة الوصول اللاسلكي ذات النطاق العريض الثابت، والتي تغطي “10-66” جيجاهرتز، حيث تم نشر معيار “IEEE” القياسي “802.16.2” في “10 سبتمبر 2001″، وهو متوفر الآن للتنزيل بدون رسوم وعند تطوير التعديل “802.16.2a” تقوم مجموعة العمل بتوسيع النطاق ليشمل النطاقات المرخصة من “2 إلى 11” جيجاهرتز بالإضافة إلى تعزيز التوصيات المتعلقة بالأنظمة من نقطة إلى نقطة.

معلومات عامة حول معيار IEEE 802.16 في شبكات الحاسوب

منذ يوليو “1999” تعمل مجموعة العمل في معيار “IEEE 802.16” المعنية بالنفاذ اللاسلكي للنطاق العريض على تطوير معايير إجماع طوعية لشبكات منطقة العاصمة اللاسلكية مع إمكانية تطبيق عالمية، ولتلبية الطلب على الوصول إلى المباني ذات النطاق العريض يوفر معيار “IEEE 802.16” في شبكات الحاسوب حلولًا، مع العلم أنّ معيار تقنية “WiMAX” هو معيار لشبكات منطقة العاصمة اللاسلكية (WMANs) التي تم تطويرها من قبل مجموعة العمل رقم “16 من IEEE 802” المتخصصة في الوصول اللاسلكي عريض النطاق من نقطة إلى عدة نقاط.

وفي البداية تم تطوير “802.16a” وإطلاقه، ولكن الآن تم تنقيحه بشكل أكبر، حيث تم إصدار “802.16d أو 802.16-2004” كنسخة منقحة من معيار “802.16a” تهدف إلى التطبيقات الثابتة، حيث تم إصدار نسخة أخرى من المعيار “802.16e” أو “802.16-2005” أيضاً، وهي تستهدف أسواق التجوال والهاتف المحمول، حيث تستخدم تقنية النطاق العريض “WiMAX” بعض التقنيات الرئيسية لتمكينها من توفير معدلات بيانات عالية السرعة:

• OFDM (تعدد تقسيم التردد المتعامد): تم دمج “OFDM” في تقنية “WiMAX” لتمكينها من توفير بيانات عالية السرعة دون الخبو الانتقائي والقضايا الأخرى المتعلقة بأشكال تنسيق الإشارة الأخرى.

• MIMO (متعدد المدخلات والمخرجات المتعددة): تستخدم تقنية “WiMAX” الانتشار متعدد المسارات باستخدام “MIMO”، وذلك من خلال استخدام مسارات الإشارات المتعددة الموجودة سوف يتيح استخدام “MIMO” إما التشغيل بمستويات قوة إشارة أقل أو يسمح بمعدلات بيانات أعلى.

• “OFDM” هي اختصار ل كلمة “Orthogonal frequency division multiplexing “.

• “MIMO ” هي اختصار ل كلمة “multiple-input and multiple-output “.

• “IEEE” هي اختصار ل كلمة “Institute of Electrical and Electronics Engineers “.