مروری بر سیستم های بی سیم چند آنتن

[مجید بهره مند 43111]

مروری بر سیستم های بی سیم چند آنتن

 

 

با پیشرفت فناوری و پیدایش تکنیک های جدید انتقال اطلاعات در سیستم های مبتنی بر Wireless، سرعت دسترسی و پهنای باند افزایش یافته و از خطاهای سیستم کاسته شده است. باکمی جست و جو روی اینترنت ، Access Point هایی خواهید یافت که مرزهای سنتی این فناوری که سال ها با سرعت های آشنای ۱۱ Mbpsو ۵۴ Mbps و در موارد پیشرفته تر آن ۲۲Mbps و ۷۲ Mbps و یا حتی ۱۰۸ Mbps کار می کرده اند را شکسته اند و شاهد پیشرفت های بیشتر یعنی سرعت ۳۰۰ Mbps در فناوری بی سیم هستیم. در این نوشتار فناوری های مختلف مبتنی بر Wireless بررسی شده است و در پایان به این پرسش که آیا با آمدن شبکه های جدید Wirelessعمر شبکه های Wired به پایان رسیده است ، پاسخ داده خواهد شد.

● SISO

درانتقال اطلاعات در سیستم های بی سیم و از طریق امواج رادیویی ، به طور سنتی از یک آنتن در گیرنده و از یک آنتن در فرستنده استفاده می شود. این سیستم به Single Input Single Output یا SISOشهرت دارد. در این مدل فرستنده و گیرنده (هردو) از یک زنجیره ی RF (کدکننده و دیکد کننده) استفاده می کنند. پیاده سازی SISO ارزان و ساده است و تقریبا از زمان پیدایش فناوری رادیو از آن استفاده می شده است و از آن می توان در رادیو و تلویزیون و همچنین فناوری بی سیم شخصی (WI-FI , Bluetooth) استفاده کرد.

● SIMO

تکنیک چند آنتن در گیرنده ، برای افزایش کارایی انتقال اطلاعات به وجود آمد. سیستمی که برای ارسال (انتقال) اطلاعات از یک آنتن و برای دریافت اطلاعات از چندین آنتن استفاده می کند به SIMO یا Single Imput , Multiple Output مشهور شد.

● MISO

سیستمی که از چند آنتن در فرستنده و یک آنتن در گیرنده استفاده می کند ، MISO یا Multiple Input Single Output نام دارد. این تکنیک به نام STC (Space Time Coding) معروف است. انتقال اطلاعات در این سیستم از طریق دو آنتن فرستنده و فاصله ی زمانی مشخص انجام می شود . به بیان دیگر ، اطلاعات توسط دو آنتن در دو زمان متفاوت به شکل مستمر ارسال می شود.

● MIMO

برای افزایش توان عملیاتی یک لینک رادیویی ، چندین آنتن در هردو قسمت فرستنده و گیرنده قرارداده می شوند. این سیستم را MIMO یا Multiple Input Multiple Output می نامند. در این تکنیک ، تعداد آنتن های دوطرف (فرستنده و گیرنده) یکی است و امکان چند برابرکردن Throughput فراهم می شود. برای مثال ، یک سیستم ۲x۲ MIMO ، Throughput را دوبرابر خواهد کرد. آنتن ها در هر یک از نقاط انتهایی یک ارتباط ، به منظور کاهش خطا و بهینه کردن سرعت انتقال داده به کار می روند. MIMO یکی از چندین روش آنتن های هوشمند هستند.

در سیستم های بی سیم معمولی یک آنتن در مبدا و آنتن دیگر در مقصد قراردارد. در این گونه سیستم ها ، نویز محیط درکیفیت ارتباط تاثیر می گذارد و مشکلات ارتباطی را افزایش می دهد. به طور مثال ، وقتی امواج الکتریکی با موانعی مانند تپه ها ، دره ها ، ساختمان ها و کابل های فشار قوی برق برخورد می کنند پراکنده می شوند و در مسیرهای مختلف به سوی هدف حرکت می کنند و بخش هایی از سیگنال که با تاخیر به گیرنده می رسند ، سبب ایجاد مشکل می شوند. محو شدن سیگنال ، انکسار سیگنال و به وجود آمدن فاصله بین سیگنال ها از جمله ی این مشکلات هستند.

در سیستم های ارتباطی دیجیتالی ، همچون سیستم اینترنت بی سیم ، این مشکلات سبب کاهش سرعت دسترسی و بالارفتن خطای ارتباطی خواهند شد. استفاده دو یا چند آنتن در مسیر انتشار سیگنال ها در مبدا و مقصد ، مشکلات ناشی از پراکندگی سیگنال ها را ازبین خواهد برد و حتی می توان از این خاصیت برای برقراری ارتباطی مطمئن تر استفاده کرد.

● توضیح :

آنتن در واقع مبدل فرکانس رادیویی به جریان تناوبی است. آنتن ها دارای دو مدل پایه هستند : آنتن گیرنده که دریافت کننده ی انرژی موج RF و تبدیل کننده به ولتاژ AC تجهیزات الکترونیکی است و آنتن های انتقالی که توسط ولتاژ AC تغذیه می شوند و موج RF تولید می کنند.

● MIMO و استاندارد ۸۰۲.۱۱n

این استاندارد در ادامه ی استانداردهای پیشین مبتنی بر IEEE ۸۰۲.۱۱ و برای فناوری مبتنی بر MIMO تهیه شده ، اما تاکنون توسط موسسه ی استاندارد IEEE پذیرفته نشده است. استفاده ی انحصاری ، تنها در محیط های Indoor و همچنین عدم تطابق محصولات مبتنی بر MIMO با برندهای مختلف از دلایل عدم تصویب این استاندارد هستند. جالب اینجاست که با وجود عدم تصویب آن تاکنون ، شرکت های مختلفی نظیر LINKSYS ، DLink و CNET به ارائه ی محصولات خود با استفاده از این فناوری پرداخته اند. سرعت زیاد ، پهنای باند و افزایش فاصله ی پوشش، از نکات قوت این فناوری اند که مسیر آینده ی تکامل سیستم های بی سیم را ترسیم می کنند.

● آیا شبکه های بی سیم جایگزین مناسبی برای شبکه های فعلی هستند ؟

سیستم های Wireless مرسوم در حال حاضر ۵۴ Mbps برای ارتباطات Outdoor و ۱۰۸ Mbps برای شبکه های داخل ساختمانی یا Indoor ( سیستم های بی سیم تقویت شده) هستند و هنوز بستر مناسب و قابل اطمینان بی سیم برای ارتباط چندین Access Point فراهم نشده است . به همین دلیل این ارتباط از طریق خطوط کابل مسی برقرار می شود. کندی شبکه های بی سیم در انتقال همزمان حجم بالای ترافیک و همچنین تاثیرات محیطی شدید ( نویز) ، باعث ایجاد اختلال های پیش بینی نشده می شوند. حداکثر سرعت ادعا شده در حال حاضر برای سیستم های بی سیم ۳۰۰ Mbps است که Throughput واقعی آن کسری از این مقدار خواهد بود .بنابراین در مقایسه با شبکه های Wired فعلی ( سرعت دسترسی در Endpoint معادل ۱۰۰۰ Mbps و در Backbone معادل ۱۰ Gb ) هنوز نقش مکمل شبکه های Wired را خواهند داشت. سیستم های فعلی بی سیم در مصارف با ترافیک پایین شبکه ، مانند به اشتراک گذاردن فایل ها ی تحت شبکه و همچنین اینترنت بسیار مناسب اند ، اما در ارتباطات با ترافیک بالا و نرم افزارهای Client-Server تحت Database واحد ، تاکنون عملکرد مناسبی را نداشته اند.