آشنایی با ارتباطات بی سیم – Wireless Communication ( بخش اول )

در این مقاله ، مقدماتی از مفاهیم ارتباطات مخابراتی بی سیم ارائه گردیده و تقسیم بندیهای اصلی آن مورد بررسی قرار خواهد گرفت . در انتها به نمونه خاصی از کاربردهای این صنعت ارتباطی در شرکت کاوا ارتباطات هوشمند اشاره خواهیم نمود .

در حالت کلی هدف از ارتباطات بی سیم یا رادیویی ، ارسال و دریافت اطلاعات به کمک جریانی از انر‍ژی امواج الکترومغناطیس از طریق انتشار مولفه های شدت میدان الکتریکی و مغناطیسی میان یک یا چند نقطه می باشد .

سیستم های بی سیم اغلب زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که به هر علت امکان ایجاد ارتباطات کابلی میان نقاط وجود نداشته باشد . برقراری ارتباط با سیستم های متحرک و همچنین مناطق دور افتاده و صعب العبور جغرافیایی را می توان اصلی ترین ماموریت سیستم های ارتباطی بی سیم در نظر گرفت . این تعریف خاص به روشنی ثابت می کند که نیاز جهان به رادیو و آنتن هرگز از میان نرفته و مقوله ارتباطات بی سیم علی رغم پیشرفت لحظه ای ارتباطات کابلی ، هرگز کهنه و منسوخ نخواهد شد !

محیط فیزیکی انتقال اطلاعات در این نوع از ارتباطات مخابراتی ، فضای آزاد یا خلاء بوده و اطلاعات می توانند با سرعت سیر امواج الکترومغناطیس در فضای آزاد ( معادل سرعت سیر نور ) میان نقاط ابتدا و انتهای کانال منتقل شوند . طول یک لینک ارتباطی بی سیم بسته به نوع تکنولوژی مورد استفاده و شرایط محیطی می تواند میان چند متر تا چندین میلیون کیلومتر متغیر باشد .

این شاخه از علم ارتباطات که در اصطلاح Unguided Communication ( ارتباطات هدایت نشده ) نامیده می شود در نقطه مقابل ارتباطات خط انتقالی نظیر کابل مسی ، فیبر نوری ، مایکرواستریپی ، موجبری و غیره که اصطلاحاً Guided Communication

( ارتباطات هدایت شده ) نامیده می شود ، قرار می گیرد .

سیستم های رادیویی دارای تنوع بسیار فراوانی بوده و به شکلهای مختلفی دسته بندی می شوند . در هر کدام از این گروههای اصلی ، تکنولوژی ارسال و دریافت و همینطور تجهیزات اکتیو و پسیو مورد استفاده کاملاً متفاوت می باشد .

برخی از مهمترین معیارهای تقسیم بندی سیستم های بی سیم به شرح زیر می باشد :

ماهیت سیگنالها و سیستم ها :

اطلاعات در سیستم های بی سیم در حالت کلی به یکی از دو فرم آنالوگ یا دیجیتال بوده ، به همین علت در عمل با دو گروه عمده سیستم های ارتباطی بی سیم سر و کار خواهیم داشت :

در سیستم های رادیویی آنالوگ ، اطلاعات به صورت سیگنالهای الکتریکی ولتاژ و جریان در آمده و توسط یک فرستنده آنالوگ ارسال و توسط یک گیرنده آنالوگ دریافت می شوند . در سیستم های رادیویی دیجیتال اطلاعات به صورت رشته های باینری ۰ و ۱ در آمده و این بیتهای اطلاعاتی با کمک فرستنده های دیجیتال آماده انتشار در فضای آزاد ( لینک ارتباطی ) می گردند . در طرف دیگر این لینک ، اطلاعات توسط گیرنده های دیجیتال آشکارسازی و بازیافت می گردند .

نخستین ادوات پخش زنده رادیویی و تلویزیونی و همچنین نسل نخست سیستم های تلفن همراه نمونه هایی از سیستم های رادیویی آنالوگ و ماهواره های پخش تصاویر ویدئویی و تجهیزات بی سیم استفاده شده در شبکه های WLAN امروزی ، نمونه هایی از سیستم های بی سیم دیجیتال می باشند .

باند فرکانسی :

سیستم های رادیویی در محدوده بسیار بسیار وسیعی از طیف الکترومغناطیس قادر به برقراری ارتباط می باشند . این فرکانسها از محدوده چند ده هرتز در باند ELF تا سطوح اگزا هرتز متغیر بوده و به دسته های گوناگون با اسامی مختلف تقسیم بندی می شوند . ماهیت سیگنالهای الکتریکی در این محدوده وسیع طیف فرکانسی متغیر بوده و بسته به سطح کلی فرکانس از فرمی به فرم دیگر در نوسان است . لازم به تکرار است که تجهیزات و تکنولو‍ژیهای استفاده شده در این محدوده وسیع کاملاً متفاوت می باشد .

ارتباطات دریایی و زیر دریایی نمونه هایی از مخابرات بی سیم در فرکانسهای بسیار پایین و دریافت و تحلیل امواج کیهانی توسط رادیو تلسکوپها و ادوات کیهان شناسی ، نمونه هایی از ارتباطات رادیویی در فرکانسهای بسیار بالا می باشند .

سطح توان :

سیستم های رادیویی در سطوح مختلف توان از محدوده پیکو وات تا کیلو وات قادر به فعالیت بوده و سطح توان ارسالی و دریافتی بسته به نوع کاربرد کاملاً متفاوت است . بدیهیست که جهت طراحی سیستم های رادیویی در سطوح متفاوت توان ، تکنولوژیهای کاملاً متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد که پرداختن به جزئیات آن خارج از حیطه این مقاله است .

ارتباطات در شبکه های WLAN یا شبکه های ارتباط سلولی را می توان نمونه هایی از سیستم های مخابراتی کم توان دانست و تجهیزات مورد استفاده در سیستم های جنگ الکترونیک از قبیل رادارهای پر قدرت را می توان در گروه سیستم های رادیویی پر توان تقسیم بندی نمود .

تعداد نقاط فرستنده و گیرنده :

سیستم های بی سیم بر اساس تعداد نقاط فرستنده و گیرنده ، به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند :

ارتباط یک نقطه با یک نقطه : در این حالت لینک ارتباطی تنها میان دو نقطه برقرار می گردد ( Point To Point ) . بی سیمهای آنالوگ قدیمی نمونه بارز این سیستم های ارتباطی می باشند .

ارتباط یک نقطه با چند نقطه : در این حالت در یک سمت لینک ارتباطی تنها یک نقطه و سمت دیگر چندین نقطه قرار می گیرد ( Point To Multi Point ) . سیستم های پخش رادیویی و تلویزیونی با یک فرستنده و تعداد فراونی گیرنده و همچنین Access Point ها در شبکه های WLAN با قابلیت سرویس دهی به تعدادی کلاینت نمونه بارز این سیستم های ارتباطی می باشند .

ارتباط چند نقطه با چند نقطه : در این حالت یک سیگنال به کمک آرایه ای از آنتن ها برای مقصد ارسال می گردد . در سمت دیگر لینک نیز آرایه ای مشابه اقدام به دریافت و آشکارسازی سیگنال می نماید . این تکنیک که اصطلاحاً دایورسیتی فضایی یا

( MIMO ( Multi In Multi Out نامیده می شود جهت افزایش ظرفیت کانال مورد استفاده قرار می گیرد .

جهت لینک ارتباطی :

در این حالت سیستم های ارتباطی بی سیم بر اساس جهت عبور اطلاعات بین نقاط ابتدا و انتهای لینک به صورت زیر تقسیم بندی می شوند :

سیستم های یک طرفه ( One Way Communication ) :

در این حالت در یکی از دو سمت لینک ، سیستم یا سیستم های فرستنده ( Transmitter ) قرار گرفته و در سمت دیگر سیستم یا سیستم های گیرنده ( Receiver ) واقع می شوند . سیستم های پخش رادیویی و تلویزیونی ( Broadcasting ) همگی از جمله این سیستم ها به حساب می آیند .

سیستم های دو طرفه Half Duplex :

در این حالت ، هر دو سمت لینک قادر به ارسال و دریافت اطلاعات می باشند منتها عمل ارسال و دریافت به صورت همزمان صورت نگرفته و با توالی زمانی انجام می شود . به چنین سیستمهایی که قادر به انجام دادن هر دو عمل ارسال و دریافت می باشند در اصطلاح Transceiver می گویند . بی سیمهای صوتی آنالوگ اغلب جزء این دسته از سیستم های ارتباطی رادیویی به حساب می آیند .

سیستم های دو طرفه Full Duplex :

در این حالت ، هر دو سمت لینک قادر به ارسال و دریافت توام اطلاعات می باشند. به عبارت دیگر عمل ارسال و دریافت بر روی یک لینک به صورت همزمان بین نقاط صورت می گیرد . عملکرد سیستم های تلفن بی سیم آنالوگ و دیجیتال ، شبکه های مخابرات سلولی و همچنین ارتباطات در شبکه های WLAN همگی بر اساس ارتباطات رادیویی Full Duplex می باشد .

محیط ارتباطی :

سیستم های بی سیم بسته به محیطی که لینک رادیویی در آن برقرار می گردد به دو دسته کلی Indoor ( داخل ساختمانی ) و Outdoor ( فضای باز ) تقسیم بندی می شوند . محیطهای Outdoor خود بر اساس نوع عوارض زمین ، وجود اجسام و موانع فیزیکی داخل لینک رادیویی ، وجود یا عدم وجود دید مستقیم میان دو سمت لینک ( LOS vs NLOS ) و شرایط آب و هوایی به انواع گوناگون تقسیم بندی می شوند . ارتباطات در شبکه های WLAN نمونه ای از ارتباطات رادیویی Indoor و پخش رادیویی تلویزیونی نمونه هایی از ارتباطات رادیویی Outdoor به شمار می آیند .

جایگاه ارتباطات بی سیم در شرکت کاوا ارتباطات هوشمند :

شرکت کاوا ارتباطات هوشمند ، با شعار یکپارچه سازی ارتباطات مخابراتی همگرا ( تصویر ، صدا و دیتا ) و جهت گیری به سمت تحقق و پیاده سازی عملی مخابرات یکپارچه ، از کلیه تکنولوژی های مرتبط با این منظور جهت نیل به اهداف بلند مدت خود نهایت استفاده را می نماید . در راستای همین اهداف کلی ، شرکت کاوا ارتباطات هوشمند از میان انواع مختلف محصولات بی سیم ، تمرکز خود را عمدتاً بر روی لینکهای ارتباطی نقطه به نقطه ( PTP ) در بستر شبکه های IP جهت انتقال تصویر ، صدا و دیتا به فرم دیجیتال معطوف نموده است . به چنین سیستمهایی در اصطلاح Ethernet Wireless Bridge یا پل ارتباطی بی سیم اترنت گفته می شود .

امروزه انواع متنوعی از پل های ارتباطی بی سیم با برندها و مدل های گوناگون در بازار موجود است که از میان آنها شرکت کاوا ارتباطات هوشمند با توجه به تنوع محصولات ، کیفیت بالا و قیمت متناسب با عملکرد محصول ، دو برند اصلی Motorola و UBNT را جهت ارائه سولوشن های فنی متنوع و قابل اعتماد به مشتریان خویش برگزیده است .

محصولات این دو برند دارای انواع گوناگون و بسیار اختصاصی بوده که در نتیجه برای هرگونه نیاز مشتری ، قادر به ارائه راهکاری منحصر به فرد خواهند بود .

در مجموعه مقالات بعدی ، ضمن تشریح برخی از مفاهیم کلیدی در شبکه های مخابراتی بی سیم ، زمینه را برای ورود به مبحث IP Based Wireless Communication هموار نموده و رادیوهای PTP موجود در شرکت کاوا ارتباطات هوشمند را با جزئیات بیشتری مورد بررسی و تحلیل قرار خواهیم داد .

نویسنده : علی قراچورلو