انجام پروژه ویپ و تلفن گویا

نگاهي به استانداردهاي آينده شبكه‌هاي بي‌سيم

پنج شنبه ۴ اردیبهشت ۱۳۹۳


رؤياهاي انسان حد و مرز ندارد. تحقق يك رؤيا، نقطه تولد رؤياي ديگري است و دستيابي به يك فناوري، به معناي شروع تلاش براي دستيابي به يك فناوري ديگر است.  هنگامي كه استاندارد 802.11n منتشر شد و بسياري تجهيزات شبكه‌هاي بي‌سيم به آن مجهز شدند و رؤياي سرعت سيصد‌مگابيت بر‌ثانيه تحقق يافت، انقلابي در شبكه‌هاي واي‌فاي به وجود آورد و احساس مي‌شد كه تا مدت‌ها اين سرعت پاسخگوی نياز كاربران خواهد بود، اما خيلي زود تلاش‌ها و تكاپوها براي رسيدن به سرعت بيشتر شروع شد و ترفندهايي مانند استفاده از فناوري‌ MIMO (چند ورودي-چند خروجي) و دستيابي به سرعت ششصد مگابيت بر ثانيه نيز نتوانست مانع تولد يك روياي جديد شود: رؤياي واي‌فاي گيگابيتي.

افزايش حجم اطلاعات در قالب‌هاي مختلفي مانند صوت، تصوير، ويديو، استريم و ايجاد شبكه‌هاي مبتني بر سرويس‌هاي مالتي‌مديا و مدياسنتر نياز به سرعت بيشتر را روي شبكه‌هاي بي‌سيم ايجاد كردند. به طوري كه در عمل تجهيزات با سرعت‌هاي اسمي 360 مگابيت بر ثانيه جوابگو نيستند و بايد در كنار آن‌ها انواع تقويت‌كننده‌ها، سرويس‌هاي مبتني بر كيفيت يا QoS سرنام (Quality of Service) و تجهيزات شبكه‌هاي كابلي مانند روترها به‌كار گرفته شوند. بنابراين، خيلي زود گروه‌هايي در Wi-Fi Alliance، مؤسسه توسعه استاندارد 802.11 تشكيل شد تا روي استاندارد 802.11WG كار كنند. WG مخفف دو عبارت Wireless و Gigabit است. پس از مدتي دو گروه با يك هدف، اما با نقشه راه متفاوت از هسته نخستين منشعب‌ شدند و تحقيق و توسعه دو استاندارد 802.11ac و 802.11ad  را شروع‌ كردند.

هدف هر دو گروه يك چيز مشخص ‌است: دستيابي به سرعت‌هاي گيگابيتي روي شبكه‌هاي واي‌فاي تحت استاندارد 802.11، اما مكانيزم‌هاي پيشنهادي اين دو گروه متفاوت است. در واقع، محوريت تفاوت اين دو در استفاده از فركانس كاري و تعداد كانال‌هاي ارتباطي است. فركانس هوايي در شبكه‌هاي بي‌سيم نقش تعيين ‌كننده‌اي دارد و عامل اصلي افزايش سرعت محسوب مي‌شود. استانداردهاي 802.11b/g از فركانس كاري 2,4 گيگاهرتز استفاده ‌مي‌كردند و كانال‌هاي ارتباطي به چهارده باند تعريف شده، محدود مي‌شد. استاندارد 802.11n مبناي خود را بر استفاده از فركانس پنج گيگاهرتز و نزديك به سيصد كانال ارتباطي قرار داد و توانست سرعت را از 54 مگابيت بر ثانيه به سيصد و بعدها با فناوري MIMO به ششصد مگابيت بر ثانيه برساند. در حقيقت، افزايش فركانس كاري و گسترده‌شدن محدوده پوشش‌دهي نقطه تمايز و قوت استاندارد 802.11n بود.

          اكنون اگر قرار باشد دوباره سرعت روي شبكه‌هاي بي‌سيم افزايش يابد، بايد فركانس تغيير كند؛ اما رفتن به سوي يك فركانس بالاتر مانند شش گيگاهرتز درست‌تر است يا انتخاب يك محدوده فركانسي پايين‌تر مانند شصت گيگاهرتز؟ پرسشي كه چالش اصلي و نقطه تفريق توسعه‌دهندگان استاندارد 802.11 است.

802.11ac:

گروه توسعه‌دهنده اين استاندارد مي‌خواهند از فركانس كاري شش گيگاهرتز استفاده كنند و معتقدند، بعد از فركانس پنج گيگاهرتز براي دستيابي به سرعت بيشتر بايد يك فركانس كاري جديد تعريف كرد. بنابراين، نخستين چالش آن‌ها طراحي مكانيزمي براي سازگاري تجهيزات بي‌سيم فعلي با فركانس جديد است. در اين استاندارد با استفاده از MIMO، به‌كارگيري روش‌هاي تقسيم و تسهيل فركانسي OFDM و تغيير اندازه كانال‌هاي ارتباطي مي‌توان به سرعت چند گيگابيتي انتقال اطلاعات با رسانه‌اي مانند هوا به صورت بي‌سيم دست يافت.

 با كمك فناوري MIMO سرنام( Multi Input-Multi Output) كه همزمان با استاندارد 802.11n معرفي و به كار گرفته شد، مي‌توان يك كانال را به چندين قسمت مجزا براي دريافت و ارسال سيگنال‌هاي ورودي و خروجي تقسيم كرد، يعني تصور كنيد يك فايل صد‌مگابايت به جاي اينكه فقط از يك كانال ارسال و از يك كانال دريافت شود، به دو يا چند قسمت تقسيم شده و هر قسمت توسط يك كانال ارسال و دريافت شود. اين كانال‌ها روي يكديگر هم‌پوشاني ندارند (شكل‌1). براي هر كانال مي‌توان از يك آنتن مجزا استفاده كرد. در استاندارد 802.11n حداكثر مي‌توانستيد از MIMO 4×4 استفاده كنيد؛ يعني چهار آنتن براي ارسال و دريافت اطلاعات. در استاندارد جديد 802.11ac عدد چهار به عدد هشت افزايش خواهد يافت. همچنين از يك فناوري پيشرفته‌تر MIMO به نام MU-MIMO يا Multi User MIMO  استفاده خواهد شد. به زبان ساده، اين فناوري امكان استفاده چندين نفر را از كانال‌هاي چند ورودي و خروجي فراهم مي‌كند. شكل 2 شمايي از چگونگي عملكرد اين فناوري را نشان مي‌دهد.

40

شکل 1- فناوري MIMO امكان ارتباط چند آنتن با چند آنتن و در نتيجه افزايش سرعت را فراهم مي‌كند.

42

شکل 2 MU-MIMO- فناوري جديدي است كه در استاندارد 802.11ac  استفاده مي‌شود.

        يك كانال براي K كاربر به K قسمت تقسيم مي‌شود و هر قسمت با استفاده از يك آنتن، اطلاعات را براي دستگاه مورد‌نظر ارسال يا دريافت مي‌كند. با كمك مفاهيمي مانند SDMA سرنام (Space-Division Multiple Access) اين قابليت وجود خواهد داشت كه از يك كانال تقسيم شده چندين ورودي-خروجي متفاوت براي كاربران متفاوتي تعريف و استفاده كرد. MIMO 8×8 و MU-MIMO هنوز به طور عملي پياده‌سازي نشده‌اند و در حد يك مفهوم هستند. به يقين يكي از ملزومات انتشار استاندارد جديد شبكه‌هاي واي‌فاي، گنجاندن اين فناوري‌ها و قابليت‌ها در تراشه‌هاي شبكه‌هاي بي‌سيم و تجهيزات شركت‌هاي مختلف است. در كنار اين مشكلات، بدون شك انتظار نخواهيم داشت كه در آينده روتري با هشت آنتن ببينيم. بنابراين، بايد آنتن‌هاي خارجي طراحي شود كه خود شامل چندين آنتن داخلي باشند يا فناوري‌هايي مشابه  به وجود آيند كه بتوانند از MIMO 8×8 پشتيباني كنند.

تغيير گسترده بعدي در استاندارد 802.11ac به عرض كانال‌هاي ارتباطي مربوط است. پهناي عرضي بيشتر كانال‌هاي ارتباطي باعث افزايش سرعت‌ مي‌شود. در استاندارد 802.11n پهناي هر كانال از بيست مگاهرتز به چهل مگاهرتز افزايش يافته بود. استاندارد 802.11ac اميدوار است كه بتواند پهناي هر كانال را به هشتاد مگاهرتز و حتي بالاتر (160 MHz) برساند. بزرگترین چالش در مقابل افزايش پهناي كانال در استاندارد جديد، باز هم شركت‌هاي سازنده تجهيزات واي‌فاي و پردازنده‌هاي كنوني هستند كه حداكثر از چهل مگاهرتز براي هر كانال پشتيباني مي‌كنند. روش‌هاي مدولاسيون و تسهيم فركانسي نيز در استاندارد جديد ارتقا خواهند ‌داشت و از 64-QAM  با نرخ حداكثري پنج ششم به 256-QAM  با دو نرخ سه چهارم و پنج ششم مي‌رسند. نخستين نتيجه اين موضوع استفاده حداكثري از پهناي باند و ايجاد كانال‌هاي مختلف براي ارسال و دريافت اطلاعات است.

علاوه بر آن فناوري‌هايي كه گفته شد و قرار است در استاندارد جديد شبكه‌هاي بي‌سيم شاهد آن‌ها باشيم، تغييرات كوچكي مانند بهبود ساختار لايه MAC براي پشتيباني از تغييرات صورت گرفته و تغيير فرمت سيگنال‌هاي صوتي نيز در دستور كار قرار دارند. جدول‌1 وضعيتي از سناريوهاي مختلفي را كه براي استاندارد  802.11ac ترسيم شده است، نشان مي‌دهد. همان‌طور كه در اين جدول مشخص است، حداكثر سرعت هفت گيگابايت بر ثانيه است؛ سرعتي كه اكنون حتي براي شبكه‌هاي كابلي نيز يك رؤيا است.

سناريو

نوع دستگاه بيسيم

سرعت در لايه فيزيکي

حداکثر سرعت نامي

STAتک آنتني،نقطه دسترسي با يک آنتن،80MHz

موبايل،اسمارت فون

433Mb/s

433Mb/s

STAدو آنتني،نقطه دسترسي با دو آنتن،80MHz

تبلت،لب تاپ

867Mb/s

867Mb/s

STAتک آنتني،نقطه دسترسي بايک آنتن،160MHz

موبايل،اسمارت فون

867Mb/s

867Mb/s

STAدو آنتني،نقطه دسترسي دو آنتن،160MHz

تبلت،لب تاپ

1.73Gb/s

1.73Gb/s

STAچهارآنتني،نقطه دسترسي چهارآنتني،160MHz(MU-MIMO)

موبايل،اسمارت فون

867Mb/sبا STA تک آنتن

3.47Gb/s

STAهاي چهار آنتني

STAهاي دو آنتني

STAهاي يک آنتني

نقطه دسترسي هشت آنتني-160MHz(MU-MIMO)

تلويزيون ديجيتالي،دستگاههاي ست آپ باکس،موبايل،اسمارت فون،تبلت،لب تاپ،کامپيوترشخصي

3.47Gb/s با STA چهار آنتن

1.73Gb/sباSTAدو آنتن

867Mb/sباSTAتک آنتن

6.93Gb/s

STAهاي دو و چهارآنتني

نقطه دسترسي هشت آنتني-160MHz(MU-MIMO)

تلويزيون ديجيتالي،تبلت،لب تاپ،کامپيوتر شخصي

1.73Gb/sباSTAتک آنتن

6.93Gb/s

توسعه‌دهندگان استاندارد 802.11ac روي نسل جديد پردازنده‌هاي واي‌فاي حساب ويژه‌اي باز‌كرده‌ و انتظار دارند، علاوه بر پشتيباني از فناوري‌هاي ذكر شده در بالا، پيشرفت‌هاي ساخت پردازنده‌ها از نظر مصرف انرژي كمتر و پردازش بيشتر را براي استفاده از روش‌هاي بهتر و حساس‌تر كدگذاري و دريافت سيگنال‌هاي با قدرت بيشتر(پس از عبور از موانعي مانند ديوار) يا استفاده از بيت‌هاي كمتري براي بررسي صحت سيگنال‌ها را به كار گيرند  تا سرعت و محدوده پوشش‌دهي اين نوع شبكه‌ها را بهبود بخشند.پيش‌بيني‌ها از انتشار نسخه آزمايشي استاندارد 802.11ac در سال 2012 و انتشار رسمي در سال 2013 و به تبع آن ورود نخستين دستگاه‌هاي مجهز به اين استاندارد در سال 2015 خبر مي‌دهد. البته كارشناسان معتقدند، از سال 2012 شاهد ورود نخستين دستگاه‌ها با استاندارد 802.11ac خواهيم بود كه از تمامي قابليت‌هاي آن پشتيباني نمي‌كنند. مانند اتفاقي كه براي استاندارد 802.11n افتاد و شاهد دستگاه‌هاي Lite-N بوديم.

The following two tabs change content below.

فرزانه تقدیسی

کارشناس ارشد هوش مصنوعی - پس از اتمام دوره Elastix & MCSE & CCNA & CCNP و اخذ مدارک بین المللی در این حوزه مشغول به کار شدم

Latest posts by فرزانه تقدیسی (see all)

برچسب ها : , , , , , , , , , , , , , , , ,

» ارسال نظرات

تصویر ثابت