فهرست مطالب :

مقدمه

فصل اول) شبکه های بی سیم و انواع آن

۱-۱ مقدمه‌ای بر شبکه‌های بی سیم

۱-۱-۲ شبکه‌های بی‌سیم و انواع WWAN ، WLAN ، WPAN

۱-۲ امواج رادیویی و کاربرد آنها

فصل دوم) فناوری wimax

۲-۱ مقدمه‌ای بر فناوری WiMAX

۲-۱-۱ استاندارد ۸۰۲٫۱۶ IEEE

۲-۱-۲ گروه وایمکس فروم

۲-۱-۳ کاربردها و عملکردهای فناوری وایمکس

۲-۱-۴ اهداف نهایی فناوری وایمکس

۲-۱-۵ اصول پایه ای فناوری وایمکس

۲-۱-۶ چرا WiMAX مورد نیاز است؟

۲-۱-۷ آیا WiMAX جدید است؟ از چه زمانی آغاز شده است؟

۲-۱-۸ ایده‌ی WiMAX از کجا نشات می‌گیرد؟

۲-۱-۹ تفاوتهای استاندارد ۸۰۲٫۱۶ ,۸۰۲٫۱۱ برخلاف قابلیت درجه‌بندی Wimax

۲-۲ WiMAX چیست؟

۲-۲-۱ تعریف WiMAX

۲-۲-۲ آشنایی با WiMAX

۲-۲-۳ آیا وای مکس جایگزینی برای شبکه های DSL و کابلی خواهد شد؟

۲-۲-۴ آیا وای مکس با وای فای رقابت خواهد کرد؟

۲-۲-۵ چرا WiMAX برای شبکه‌های پهن باند ثابت مورد اهمیت است؟

۲-۲-۶ چرا WiMAX برای شبکه‌های بی سیم پهن باند مهم است؟

۲-۲-۷ طیف قابل دسترسی برای Wimax سیار چیست؟

۲-۲-۸ وصلت نامشروع Wi-Fi و WiMAX

فصل سوم) امنیت در wimax

۳-۱ آیا WiMAX امن است؟

۳-۱-۱ طرح یا پروتکل امنیتی وایمکس چیست؟

۳-۱-۲ امنیت در شبکه‌های مبتنی بر استاندارد ۸۰۲٫۱۶

۳-۱-۳ مروری بر روند ارتباط ایستگاه پایه و ایستگاه مشتری

۳-۱-۴ ساختار لایه امنیت

۳-۲ پروتکل مدیریت کلید و محرمانه نگاه داشتن اطلاعات

۳-۲-۱ مرحله صدور مجوز

۳-۲-۲ مرحله ارسال کلید

۳-۲-۳ مرحله رمزگذاری

۳-۳ اصلاحات جدید استاندارد

۳-۳-۱ استفاده از الگوریتم AES برای رمزگذاری و به‌‌‌کارگیری آن در مد CCM

۳-۳-۲ معرفی یک روش احراز هویت بسیار انعطاف‌پذیر بر اساس پروتکل EAP

۳-۳-۳ امکان احراز هویت مجدد با هزینه کم در هنگام حرکت بین BSها

۳-۳-۴ امکان احراز هویت BS و ایجاد سیستم احراز هویت متقابل

فصل چهارم) ویژگی ها و خصوصیات فنی wimax

۴-۱ مزایا و برتری های وایمکس

۴-۱-۱ کاربردهای عملی وایمکس

۴-۲ گستره wimax و مقررات مربوط به آن

۴-۳ انتشاردر دید غیرمستقیم NLOS دربرابرانتشار به صورت دید مستقیم LOS

۴-۳-۱ راه حل های فن آوری NLOS

۴-۳-۲ تکنولوژی OFDM

۴-۳-۳ Sub channelization

۴-۳-۴ آنتن هایی که درکاربرهای بی سیم ثابت استفاده می شود

۴-۳-۵ دایورسیتی فرستنده و گیرنده

۴-۳-۶ مدولاسیون تطبیقی

۴-۳-۷ روش های تصحیح خطا

۴-۳-۸ کنترل پاور

۴-۳-۹ WiMAX در عمل

نتیجه گیری

فهرست اختصارات

مراجع

چکیده :

وایمکس(WiMAX) یک روش بدون سیم فوق العاده سودمند در زمینه دسترسى تمامى کاربران به اینترنت و ارائه خدمات الکترونیکی شهری می‌باشد. برای این‌که بهتر به نقشی که فناوری وایمکس در تغیر و تحولات سیستم ارتباطی ایفا می‌کند، پی ببرید، تصور کنید که در هر کجا و هر زمان خواهید توانست با استفاده از لپ تاپ خود به دنیای اینترنت دسترسی داشته باشید. وایمکس فناوری قدرتمندی است که می‌تواند تحرک واقعی را برای شبکه به ارمغان آورد. در زمانی نه چندان پیش،‌ اکثر خریداران رایانه خوشحال بودند که دستگاه جدیدشان یک مودم دارد که به شکل داخلی در آن نصب شده است. در آن روزها کاربر می‌توانست یک مگابایت را در حدود ۵ دقیقه (بسته به سرعت ارتباط و اتصال) دانلود کند؛ با سیستم وای-فای (WI-FI) همین کاربر می‌تواند یک مگابایت را در مدت یک ثانیه دانلود کند. وایمکس حتی سرعت بالاتری را در حوزه‌های گسترده‌تری ارایه می‌دهد.
از مزیت‌های فناوری نوظهور وایمکس نسبت به فناوری‌های قدیمی‌تر از خود (نظیر وای-فای) این است که وایمکس می‌تواند ورودی‌ای باشد که به کاربران اجازه می‌دهد بدون محدودیت در سراسر کشور حرکت کنند. با این ویژگی، اینترنت قابل جابجایی و حمل و نقل خواهد شد که این امر سرعت روآوردن صاحبان کسب و کار به استفاده از مزیت‌هایی که اینترنت برای آن‌ها فراهم می‌کند را، بیشتر از پیش خواهد نمود. بررسی گزارش‌ها و حوادث اخیر صنعت مخابرات حاکی از بسط تبعات این بحران در بخش‌های گوناگون این صنعت از جمله بازار مصرف، خدمات، تجهیزات، سرمایه‌گذاری و در نهایت جایگزینی فناوری است.

واژگان کلیدی : وایمکس، فناوری وایمکس، WiMax،خدمات الکترونیکی، مزایای وایمکس

مقدمه

وایمکس (به انگلیسی: WIMAX) یا هم‌‌کنش‌پذیری جهانی برای دسترسی ریزموج (به انگلیسی: for Microwave Access Woldwide Interoperability)، پروتکل ارتباطی برای دسترسی پهن باند بی‌سیم بر پایه استاندارد IEEE 16، ۸۰۲ است. وایمکس امکان دسترسی به اینترنت را به هر دو صورت ثابت و کاملاً سیار در یک ناحیه گسترده فراهم می‌آورد. هم‌اکنون (۲۰۱۰ میلادی) آخرین بازبینی وایمکس امکان دسترسی با نرخ انتقال داده ۴۰ مگابیت بر ثانیه را عرضه می‌کند. با استاندارد IEEE 16، ۸۰۲m انتظار می‌رود که سرعت انتقال تا یک گیگابیت بر ثانیه افزایش یابد. نام وایمکس توسط انجمن وایمکس انتخاب شد که در سال ۲۰۰۱ برای ارتقای همنوایی و همکنش‌پذیری این استاندارد تأسیس شد. این انجمن وایمکس را به عنوان یک فناوری بر پایه استاندارد تعریف می‌کند که امکان دسترسی بی‌سیم پهن باند را به عنوان جایگزینی برای کابل و خطوط دی‌اس‌ال (DSL) ارائه می‌دهد.

۲-۱ مقدمه‌ای بر فناوری WiMAX

با گسترش شبکه‌های کامپیوتری و فرصت‌هایی جدید برای به اشتراک‌گذاری داده ها و برقراری ارتباطات فراقاره‌ای، شبکه‌های بی سیم نیز راهی جهت دستیابی به نقاطی که بسترهای مناسبی برای اتصالات کابلی نداشتند، باز کردند. با توسعه فناوری ها و افزایش نیاز مشترکان تجاری و مسکونی جهت اتصال بی سیم باند وسیع، فناوری وایمکس با تدوین استانداردهایی مدون و قابلیت های ارزش افزوده ای پا به میدان گذاشت.

در این بخش به بررسی فناوری وایمکس از دیدگاه‌های مختلف می ­پردازیم. در ابتدا استاندارد تعیین شده برای آن را مطرح کرده و نسخه‌­های مختلف آن را به عنوان گستره­هایی جدید از این فناوری نوظهور عنوان می­کنیم. سپس پیرامون سازمانی تحت عنوان
WiMAX Forum صحبت به میان می‌‌آید که گروهی فعال و مؤثر در پشت صحنه فناوری وایمکس محسوب می­‌شود. در دنباله، برخی از کاربردها و عملکردهای این فناوری مطرح می‌شوند و در انتها نیز در مورد برخی اصول اولیه این فناوری مطالبی را عنوان خواهیم کرد.

۲-۱-۱ استاندارد ۸۰۲٫۱۶ IEEE

وایمکس برگرفته از عبارت  Worldwide Interoperability of Microwave Access و به معنای دستیابی گسترده و جهانی به امواج مایکرویو به گونه‌ای است که از قابلیت تعامل و تقابل داخلی برخوردار باشد.

هنگامی که پیرامون خصوصیات و ویژگی‌های فناوری وایمکس صحبت می‌شود، دیدگاه وسیع تری از این فناوری مورد توجه قرار می‌گیرد و آن استاندارد ۸۰۲٫۱۶ است که توسط مؤسسه استانداردسازی IEEE به تصویب رسیده است. عدد ۱۶ در این استاندارد نشان دهنده گروه کاری است که بر روی دستیابی بی‌سیم باند وسیع فعالیت دارند که در سال ۱۹۹۹ توسط این مؤسسه استانداردسازی تشکیل شد.

این استاندارد شامل مجموعه خصوصیات و قابلیت‌های اولیه‌ای است که در ارتباطات گسترده و جهانی مورد استفاده قرار گرفته و در گروه شبکه‌های باند وسیع بی سیم شهری جای دارد. چنین شبکه‌هایی، قابلیت پشتیبانی و پوشش محدوده وسیعی همانند نواحی شهری را دارا بوده و می‌توانند در محیطی با ارتباطات بی سیم اعمال شوند.

استاندارد d 802.16IEEE نسخه ثابت فناوری وایمکس به حساب می‌آید که امکان دستیابی به چنین شبکه ای را تنها در حالت ایستا و ثابت برای مشترکان خود ممکن می سازد. از دیگر استانداردهای این فناوری می توان به e 802.16 IEEE اشاره داشت که نسخه ای گسترش یافته از فناوری وایمکس به حساب می‌آید و امکان برقراری ارتباط را در حالت سیار بی سیم نیز فراهم می سازد؛ که می تواند در دستگاه های بی سیم سیار مورد استفاده قرار گیرد و در کل می توان تمام گستره های این استاندارد را تحت عنوان فناوری یکپارچه وایمکس به حساب آورد.

اگر چه کارهای اولیه این استاندارد در سال ۱۹۹۹ آغاز شد  ولی پذیرش این استاندارد در دسامبر ۲۰۰۱ صورت پذیرفت که همراه بود با تعیین طیف فرکانسی، قابلیت کیفیت خدمات، قابلیت تقابل و تعامل یکپارچه و مواردی از این جمله که به تدریج گسترش یافته و امکانات بیشتری به آن افزوده شد.

کنترل و نظارت بر این فناوری، توسط سازمان‌های صنعتی و مؤسساتی بدون سودآوری صورت می‌پذیرد که در قالب گروهی تحت عنوان WiMAX Forum فعالیت دارند، که مأموریت آن توسعه و ترویج و اعطای مجوز به محصولات بی سیمی است که قابلیت سازگاری و تعامل با یکدیگر دارند.

۲-۱-۲ گروه وایمکس فروم

گروه کاری WiMAX Forum در سال ۲۰۰۱ به منظور پشتیبانی و ایجاد سازگاری و هماهنگی با استانداردهای ۸۰۲٫۱۶ شکل گرفت. هدف این گروه، رقابت با دیگر راهکردهای باند وسیع مانند فناوری‌های کابلی و DSL جهت ارائه سرویس به کاربران نهایی می‌باشد که می‌تواند جایگزینی بی‌سیم برای چنین فناوری‌هایی به حساب آید.

این گروه همچنین مسئول استانداردسازی و تست سازگاری این محصولات که توسط فروشندگان، سازندگان و تولیدکنندگان ارائه می‌شود، می‌باشد؛ که بدین ترتیب، چنین محصولاتی با نشان بین‌المللیWiMAX Forum Certified به بازارهای جهانی وارد می‌شوند. در نتیجه محصولاتی با مارک‌های مختلفی همچون WiMAX Ready، Pre-WiMAX و WiMAX Compliant مورد تائید وایمکس فروم نبوده و تستهای سازگاری و یکپارچگی با دیگر تجهیزات مشابه را نگذرانده‌اند.

۲-۱-۳ کاربردها و عملکردهای فناوری وایمکس

وایمکس به عنوان فناوری شبکه‌های شهری یا MAN محسوب می‌شود که می‌تواند زیرساختی بی سیم برای فناوری ای با استاندارد ۸۰۲٫۱۱ به حساب آید که همان وای فای است که معمولا در کافی‌شاپ‌ها، کیوسک‌های اطلاع رسانی، برخی پارک‌ها، ساختمان‌های اداری، رستوران‌ها، کتاب فروشی‌ها، خرده‌فروشی‌ها و دیگر اماکن عمومی و خصوصی بکار گرفته می‌شود.

وایمکس می‌تواند تمامی این نقاط را به سادگی به یکدیگر مرتبط ساخته و در نهایت نیز به زیرساخت شبکه اینترنت متصل سازد؛ که بدین ترتیب می‌تواند مورد توجه ارائه‌دهندگان خدمات و مراکز تجاری مختلف قرار گیرد.

این فناوری می‌تواند جایگزینی برای فناوری‌های مشابهی چون کابلی و DSL به حساب آید و به ویژه در نقاطی که دستیابی به چنین فناوری‌هایی دیده نمی‌شود. همچنین می‌تواند با بکارگیری فناوری مایکرویو، زمینه‌های گسترش شبکه‌های گسترده سیار و شبکه‌های محلی بی‌سیم را نیز فراهم سازد.

چنین فناوری‌ای می‌تواند ۶۰ مرکز تجاری را با فناوری T1 پشتیبانی کند یا آنکه ۱۰۰۰ منزل مسکونی را با سرعت ۱ مگابیت در ثانیه پوشش دهد که باز هم در واقعیت، اندکی کمتر از این آمارها خواهیم داشت.

در تابستان سال ۲۰۰۶، سرعت ۵۰۰ کیلوبیت در ثانیه را برای مراکز تجاری داشتیم که بسته به موقعیت فیزیکی این مناطق و توپولوژی موجود، تا ۲ مگابیت در ثانیه نیز می‌رسید. البته با گذشت زمان به سرعت‌های بسیار بالاتری دست یافته ایم؛ ولی همچنان راه درازی تا رسیدن به معیارهای تعیین شده و ایده‌آل های مورد نظر در پیش داریم.

این فناوری همچنین توانسته سرویس‌هایی همچون VoIP، ویدئو و اینترنت را تا کنون به خوبی ارائه کند. بنابراین ارائه دهندگان خدمات اینترنتی می توانند به این فناوری به عنوان مسیری جدید در راستای ارائه سرویس هایی با ارزش افزوده نگاه کنند.

یکی از ویژگی‌های جالب فناوری وایمکس، امکان بکارگیری آنتن‌های کنونی و شبکه‌های سلولی‌ای که در حال حاضر استفاده می‌کنیم، می‌باشد. بدین ترتیب می‌توان از دکل‌های مخابراتی کنونی و با سازگار کردن عملکردها و قابلیت‌های آن‌ها، بدون نیاز به امکانات پیشرفته‌ای، از زیرساخت‌های کنونی برای راه‌اندازی شبکه وایمکس اقدام کرد. بدین منظور دکل‌های تلفن همراه می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای این راه‌حل‌ها به حساب آیند.

۲-۱-۴ اهداف نهایی فناوری وایمکس

از جمله مهم‌ترین اهداف نهایی این فناوری، تسهیل و فراهم‌سازی امکاناتی جهت ارائه کاربردهایی با دید مستقیم اندک و یا بدون دید مستقیم و بهره‌گیری از تجهیزات و دستگاه‌هایی با چنین ویژگی‌هایی که بتوانند با تأخیر عملکرد پائین‌تری و با قابلیت برقراری ارتباط باند وسیعی مابین ایستگاه‌های پایه وایمکس و صدها و شاید هزاران دستگاه مشترکان سیار و یا متحرک این فناوری و با بهره‌گیری از تکنیک‌هایی همچون کیفیت خدمات برای سرویس‌هایی مانند صوت، و ویدئو عمل کنند، می باشد.

۲-۱-۵ اصول پایه ای فناوری وایمکس

طبق برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، فناوری وایمکس سیار از سرعت داده‌ای معادل با ۱۵ مگابیت در ثانیه در محدوده‌ای تا ۱٫۹ مایل (و یا ۳ کیلومتر) برخوردار است و برای سیستم‌های ثابت وایمکس، این مقیاس ها به ۴۰ مگابیت در ثانیه و به شعاع تحت پوشش ۱٫۹ تا ۷ مایل (و یا ۳ تا ۱۰ کیلومتر) می رسد.

فناوری وایمکس، سیستمی مبتنی بر دکل است، بنابراین نمی‌توان آن را به‌عنوان راهکردی تجاری و یا مختص کاربران نهایی به حساب آورد. چنین سیستم هایی توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت بی سیم و مراکز تجاری بکار گرفته می شوند.

این دکل‌ها می‌توانند شامل حداقل فضایی باشند که قابلیت جاسازی در دکل‌های سلولی کنونی را دارا هستند. البته این فناوری با سرعت های انتقال داده و محدوده تحت پوشش در فناوری های سلولی رقابت نمی کند.

توجه به این نکته ضروری است که این فناوری می تواند با فناوری وای فای پیوند خورده و ترکیب شود و راهکردهایی جدید جهت ارائه خدمات اینترنتی توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی ارائه کند و بدین ترتیب از مزایای ترکیب این دو فناوری به عنوان مکمل یکدیگر بهره گیرند که وایمکس می تواند به عنوان زیرساختی کلیدی برای فناوری وای فای جهت ارائه به کاربران نهایی به حساب آید.

فناوری وایمکس از پهنای باند بالاتر و طیف گسترده‌تری نسبت به وای فای برخوردار است. این فناوری از دو گروه طیف مختلف فرکانسی استفاده می کند که گروه اول نیازمند اخذ مجوز بوده و گروه دوم مجوزآزاد است. در گروه اول دو طیف فرکانسی در بازه
۲٫۳- ۲٫۷ گیگاهرتزی و ۳٫۳- ۳٫۸ گیگاهرتزی می‌گنجد. در گروه دوم نیز طیف فرکانسی ۵٫۲۵- ۵٫۸۵ گیگاهرتزی را داریم که‌گامی فراتر از فناوری وای فای به حساب می‌آید و ممکن است در آینده‌ای نزدیک با این فناوری همپوشانی نیز داشته باشد.

از جمله ویژگی‌های فنی وایمکس می توان به مدولاسیون OFDM اشاره داشت که در وایمکس ثابت استفاده می‌شود که نوعی تسهیم سازی تقسیم فرکانسی به صورت عمودی محسوب می‌شود. در وایمکس سیار، از نوع دیگری از مدولاسیون OFDM استفاده می‌شود که به آن OFDMA گویند که نوعی دستیابی چندگانه تقسیم فرکانسی عمودی به حساب می‌آید. البته امنیت وایمکس نیز موضوع مهمی است که به خوبی در این فناوری به آن پرداخته  شده است.

همان طور که در جدول (۲-۱) مشاهده می شود، رایج ترین طیف‌های فرکانسی بکار گرفته شده برای فناوری وایمکس، فرکانس ۲٫۵ گیگاهرتزی، ۳٫۵ گیگاهرتزی و ۵٫۸ گیگاهرتزی می باشد.

جدول۲-۱ کشورهای دارای مجوز طیف های فرکانسی رایج

 باند فرکانسی ۳٫۵ گیگاهرتزی که به طور گسترده تری مورد استفاده قرار گرفته است، به احتمال زیاد برای سیستم های بی سیم قابل حمل و ارائه سرویس هایی در مناطق شهری و حومه ای مورد استفاده قرار می گیرد.

باند فرکانسی ۲٫۵ گیگاهرتزی که به طور گسترده‌ای در ایالات متحده استفاده می‌شود، می‌تواند توسط ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت بی‌سیم و مراکز تجاری جهت ارائه سرویس‌هایی منطبق با دستگاه‌هایی با قابلیت سیار بکار گرفته  شود. در نهایت باید توجه داشت که گروه وایمکس فروم تجهیزاتی از وایمکس را تائید می‌کند که توسط کاربران نهایی مورد استفاده قرار می گیرد.

۲-۱-۶ چرا WiMAX مورد نیاز است؟

برای پاسخ‌گویی به این سوال درک وضعیت فعلی از هم گسیختگی تکنیکی صنعت بی‌سیم پهن باند ثابت مورد اهمیت است. سیستم‌های بی سیم پهن باند اولیه به عنوان توسعه‌ای از تکنولوژی شبکه‌ای محلی[۱] شروع کرده‌اند و به عنوان Wi-Fi یا پروتکل b 802.11 شناخته شده‌اند.

این استاندارد به عنوان استانداردی که به طور گسترده‌ای قابل دسترس و درهمه جا موجود می‌باشد ظاهر شده است و در محدوده‌ی کوچکی از مناطق متمرکز در سرتاسر دنیا مورد استفاده قرار گرفته است. به هر حال، خصوصیات کنترل‌کننده‌ی دسترسی به رسانه‌ها[۲] و لایه‌ی فیزیکی[۳] در این‌ پروتکل، جایگزین مناسبی برای شبکه‌های بی‌سیم برون شهری یا شبکه‌های درون شهری[۴] محسوب می‌شوند.

[۱] – LAN

[۲] – MAC

[۳] – PHY

[۴] – MAN

فایل کامل این تحقیق ۹۲ صفحه بصورت ورد WORD می باشد.
در تمامی ساعات شبانه روز >> پرداخت آنلاین و دانلود آنلاین پروژه