هندسة شبكة WiMAX

يتيح إطار عمل هندسة “WiMAX” بالتحليل المرن أو مجموعة الكيانات الوظيفية عند بناء الكيانات المادية فعلى سبيل المثال قد تتحلل “ASN” إلى أجهزة إرسال واستقبال للمحطة الأساسية “BST” ووحدات تحكم في المحطة الأساسية “BSC” و”ASNGW” مشابه لنظام “GSM” الخاص بـ “BTS” و”BSC” وعقد دعم “GPRS SGSN”.

الكيانات الرئيسية لهندسة شبكة WiMAX:

• محطات المحمول “MS” التي يستخدمها المستخدم النهائي للوصول إلى الشبكة.

• شبكة خدمة الوصول “ASN”، والتي تتكون من محطة قاعدة واحدة أو أكثر وواحدة أو أكثر من بوابات “ASN” التي تُعتبر شبكة الوصول اللاسلكي عند الأطراف.

• شبكة خدمة الاتصال “CSN” والتي تتيح اتصال “IP” وجميع وظائف شبكة “IP” الأساسية.

ملاحظة:“WiMAX” هي اختصار لـ “Worldwide Interoperability for Microwave Access” و”ASNGW” هي اختصار لـ “Access service networks Gateway”.

ملاحظة:“BST” هي اختصار لـ “Base Station Transceivers” و”BSC” هي اختصار لـ “Base Station Controllers”.

ملاحظة:“SGSN” هي اختصار لـ “Serving GPRS Support Node” و”GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile Communications”.

واجهات هندسة شبكات WiMAX:

• السطح البيني المتنقل بين “SS” و”BS”.

• واجهة “R6” بين بوابة “BS” و”ASN”.

• واجهة “R3” بين بوابة “ASN” وجهاز التوجيه “CSN”.

• بين بوابة “ASN” وواجهة “ASN” بوابة “R4” أخرى.

• بين جهاز توجيه “CSN” وواجهة أخرى لجهاز التوجيه “CSn- R5”.

• السطح البيني “BS – R8” بين المحطة الأساسية “BS”.

مكونات شبكات WiMAX:

أولاً: المحطة الأساسية “BS”:

المحطة الأساسية “BS”: هي المحطة القاعدة المسؤولة عن توفير السطح البيني الجوي للخدمة المتنقلة، أمّا الوظائف الإضافية التي قد تكون جزءاً من “BS” هي وظائف إدارة التنقل الجزئي، مثل بدء التسليم وإنشاء النفق وإدارة الموارد الراديوية وتنفيذ سياسة “QoS” وتصنيف حركة المرور ووكيل بروتوكول التحكم الديناميكي للمضيف “DHCP” وإدارة المفاتيح وإدارة الجلسة و إدارة مجموعة الإرسال المتعدد.

• “BS” هي اختصار لـ “Base station”.

• “QoS” هي اختصار لـ “Quality of Service”.

• “DHCP” هي اختصار لـ “Dynamic Host Control Protocol”.

ثانياً: بوابة شبكة خدمة الوصول “ASN-GW”:

تعمل بوابة “ASN” عادةً كنقطة تجميع لحركة البيانات للطبقة 2 داخل “ASN”، حيث تتضمن الوظائف الإضافية التي قد تكون جزءاً من بوابة “ASN” على إدارة واستدعاء المواقع داخل “ASN” وإدارة موارد الراديو والتحكم في الدخول والحفظ المؤقت لملفات تعريف المشتركين، وكذلك على مفاتيح التشفير ووظيفة عميل “AAA” وإنشاء وإدارة مسار التنقل مع المحطات الأساسية وجودة الخدمة وفرض السياسة ووظيفة الوكيل الأجنبي لبروتوكول الإنترنت المتنقل والتوجيه إلى “CSN” المحدد.

• “ASN” هي اختصار لـ “Access service network”.

ثالثاً: شبكة خدمة الاتصال “CSN”:

توفر “CSN” الاتصال بالإنترنت و”ASP” والشبكات العامة الأخرى وشبكات الشركات، كما أنّ “CSN” مملوكة لـ “NSP”، بحيث تتضمن خوادم “AAA” التي تدعم المصادقة للأجهزة والمستخدمين وخدمات محددة، كما توفر “CSN” أيضاً لكل مستخدم إدارة سياسة جودة الخدمة والأمان، حيث تُعد “CSN” قادرة أيضاً عن إدارة عناوين “IP” ودعم التنقل بين مختلف “NSPs” وإدارة الموقع بين “ASNs” والتنقل بين “ASNs”.

• “CSN” هي اختصار لـ “Connectivity service network”.

• “NSP” هي اختصار لـ “Network Service Provider”.

رابعاً: المحطة المشتركة “SS” والمحطة المتنقلة “MS”:

غالباً ما يشار إلى محطة المشترك “SS” باسم معدات مقر العميل “CPE”، كما تتخذ هذه الأشكال مجموعة متنوعة ويمكن تسميتها “CPE داخلي” أو “CPE خارجي”، حيث يتميز جهاز “CPE” الخارجي بأنّه يوفر أداءً أفضل كنتيجة للوضع الأفضل للهوائي، بينما يمكن للمستخدم تثبيت جهاز “CPE” الداخلي، كما يمكن أيضاً استخدام محطات المحمول، وغالباً ما تكون هذه في شكل دونجل “dongle” لجهاز كمبيوتر محمول.

• “SS” هي اختصار لـ “Subscriber Station”.

• “MS” هي اختصار لـ “Mobile Station”.

خامساً: وكيل المنزل “HA”:

يقع وكيل المنزل داخل شبكة “WiMAX” داخل “CSN”، ومع تكوين “Mobile-IP” لعنصر أساسي في تقنية “WiMAX”، يعمل “Home Agent” جنباً إلى جنب مع “وكيل أجنبي”، مثل “ASN Gateway” لتوفير حل “IP” متنقل فعال وشامل، كما يعمل “Home Agent” كنقطة ربط للمشتركين، ممّا يوفر تجولاً آمناً مع إمكانات “QOS”.

• “HA” هي اختصار لـ “Home Agent”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

سادساً: خادم المصادقة والترخيص والمحاسبة “AAA”:

كما هو الحال مع أي اتصالات لاسلكي أو نظام لاسلكي يتطلب خدمات اشتراك، يتم استخدام خادم المصادقة والترخيص والمحاسبة، كما يتم تضمين هذا في “CSN”.

• “AAA” هي اختصار لـ “Authentication, Authorization and Accounting Server”.

مكونات نظام WiMAX:

أولاً: محطة “WiMAX” الأساسية:

تتضمن محطة “WiMAX” الأساسية من إلكترونيات داخلية وبرج “WiMAX” مشابه من حيث المفهوم لبرج الهاتف الخلوي، كما يمكن لمحطة “WiMAX” الأساسية أن تعطي تغطية لمنطقة كبيرة جداً يصل نصف قطرها إلى “6 أميال”، كما يستطيع أي جهاز لاسلكي في نطاق منطقة التغطية من الوصول إلى الإنترنت حيث تستعمل محطات “WiMAX” الأساسية طبقة “MAC” المحددة في المعيار، وهي واجهة مشتركة توفر للشبكات قابلة للتشغيل البيني وستخصص عرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة والهابطة للمشتركين وفقاً لاحتياجاتهم، وعلى أساس الوقت الفعلي بشكل أساسي.

تقدم كل محطة “BS” تغطية لاسلكية خلال منطقة الخلية، ومن الناحية النظرية يكون الحد الأقصى لنصف القطر للخلية “50 كم” أو “30 ميلاً”، ومع ذلك فإنّ الاعتبارات العملية تحدها إلى حوالي “10 كم” أو “6 أميال”.

• “MAC” هي اختصار لـ “Media Access Control Address”.

ثانياً: جهاز استقبال “WiMAX”:

قد يحتوي مستقبل “WiMAX” على هوائي منفصل أو يمكن أن يكون صندوقاً قائماً بذاته أو بطاقة “PCMCIA” موجودة في الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر أو أي جهاز آخر، كما تُعد أيضاً معدات العملاء “CPE”، حيث تشبه محطة “WiMAX” الرئيسية الوصول إلى نقطة وصول لاسلكية في شبكة “Wi-Fi” لكن التغطية أكبر.

• “PCMCIA” هي اختصار لـ “Personal Computer Memory Card International Association”.

ثالثاً: الناقل:

تمتلك محطة برج “WiMAX” القدرة على الاتصال مباشرة بالإنترنت باستعمال اتصال سلكي ذي نطاق ترددي عالٍ على سبيل المثال خط “T3″، كما يستطيع أيضاً الاتصال ببرج “WiMAX” آخر باستعمال وصلة ميكروويف لخط البصر، حيث يشير “Backhaul” إلى كل من الاتصال من نقطة الوصول إلى المحطة “BS” والاتصال من المحطة الأساسية إلى الشبكة الأساسية.

من الممكن توصيل عدة محطات قاعدية ببعضها البعض باستخدام وصلات التوصيل بالموجات الدقيقة عالية السرعة، حيث يتيح أيضاً بالتنقل من قبل مشترك “WiMAX” من منطقة تغطية محطة “BS” إلى أخرى على غرار التنقل الذي تم تمكينه بواسطة الهواتف المحمولة.

المبادئ الرئيسية في تصميم شبكة WiMAX:

“WiMAX” هي خدمة تستند إلى معيار “IEEE 802.16″؛ لتمكين توصيل ربط النطاق اللاسلكي كبديل للكابل و”DSL“.

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

• الهيكل، بحيث يقوم علة دعم طبولوجيا مختلفة لشبكة الوصول اللاسلكي “RAN”.

• التشغيل البيني، إنّ “RAN” مستقلة؛ لتفعيل التكامل السلس والعمل البيني مع شبكات “Wi-Fi” و”3GPP” و”3GPP2″ والشبكة الأساسية لمشغل “IP” الحالي.

• اتصال “IP”، حيث يدعم مزيجاً من اتصالات شبكة “IPv4” و”IPv6” في العملاء وخوادم التطبيقات.

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

ملاحظة:“DSL” هي اختصار لـ “Digital Subscriber Line” و”RAN” هي اختصار لـ “Radio Access Network”.

ملاحظة:“IPv” هي اختصار لـ “Internet Protocol Version” و”GPP” هي اختصار لـ “Green Public Procurement”.