آشنايي با ارتباطات بي سيم – Wireless Communication ( بخش اول )

در اين مقاله ، مقدماتي از مفاهيم ارتباطات مخابراتي بي سيم ارائه گرديده و تقسيم بندي هاي اصلي آن مورد بررسي قرار خواهد گرفت . در انتها به نمونه خاصي از كاربردهاي اين صنعت ارتباطي در شركت كاوا ارتباطات هوشمند اشاره خواهيم نمود .

در حالت کلی هدف از ارتباطات بی سیم يا راديويي ، ارسال و دریافت اطلاعات به کمک جرياني از انر‍ژي امواج الكترومغناطيس از طريق انتشار مولفه هاي شدت ميدان الكتريكي و مغناطيسي میان یک یا چند نقطه مي باشد .

سيستم هاي بي سيم اغلب زماني مورد استفاده قرار مي گيرند كه به هر علت امكان ايجاد ارتباطات كابلي ميان نقاط وجود نداشته باشد . برقراري ارتباط با سيستم هاي متحرك و هم چنين مناطق دور افتاده و صعب العبور جغرافيايي را مي توان اصلي ترين ماموريت سيستم هاي ارتباطي بي سيم در نظر گرفت. اين تعريف خاص به روشني ثابت مي كند كه نياز جهان به راديو و آنتن هرگز از ميان نرفته و مقوله ارتباطات بي سيم علي رغم پيشرفت لحظه اي ارتباطات كابلي ، هرگز كهنه 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 سير نور ) میان نقاط ابتدا و انتهاي كانال منتقل شوند . طول یک لینک ارتباطی بی سیم بسته به نوع تکنولوژی مورد استفاده و شرايط محيطي می تواند میان چند متر تا چندین میلیون کیلومتر متغیر باشد.

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

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

سیستم های رادیویی دارای تنوع بسیار فراوانی بوده و به شکل های مختلفي دسته بندی می شوند. در هر کدام از این گروه های اصلی ، تكنولوژي ارسال و دريافت و همين طور تجهیزات اكتيو و پسیو مورد استفاده کاملاً متفاوت می باشد.

برخی از مهم ترین معیارهای تقسیم بندی سیستم های بی سیم به شرح زیر مي باشد :

ماهیت سيگنال ها و سيستم ها :

اطلاعات در سيستم هاي بي سيم در حالت کلی به یکی از دو فرم آنالوگ یا دیجیتال بوده ، به همين علت در عمل با دو گروه عمده سيستم هاي ارتباطي بي سيم سر و كار خواهيم داشت :

در سيستم هاي راديويي آنالوگ ، اطلاعات به صورت سیگنال های الکتریکی ولتاژ و جریان در آمده و توسط يك فرستنده آنالوگ ارسال و توسط يك گيرنده آنالوگ دريافت مي شوند . در سيستم هاي راديويي دیجیتال اطلاعات به صورت رشته های باینری 0 و 1 در آمده و این بیت های اطلاعاتی با كمك فرستنده هاي ديجيتال آماده انتشار در فضاي آزاد ( لينك ارتباطي ) مي گردند . در طرف ديگر اين لينك ، اطلاعات توسط گيرنده هاي ديجيتال آشكارسازي و بازيافت مي گردند.

نخستين ادوات پخش زنده راديويي و تلويزيوني و هم چنين نسل نخست سيستم هاي تلفن همراه نمونه هايي از سيستم هاي راديويي آنالوگ و ماهواره هاي پخش تصاوير ويدئويي و تجهيزات بي سيم استفاده شده در شبكه هاي WLAN امروزي ، نمونه هايي از سيستم هاي بي سيم ديجيتال مي باشند.

باند فرکانسی :

سيستم هاي رادیویی در محدوده بسيار بسيار وسیعی از طیف الکترومغناطیس قادر به برقراری ارتباط می باشند. این فركانسها از محدوده چند ده هرتز در باند ELF تا سطوح اگزا هرتز متغیر بوده و به دسته هاي گوناگون با اسامي مختلف تقسيم بندي مي شوند . ماهيت سيگنال هاي الكتريكي در اين محدوده وسيع طيف فركانسي متغير بوده و بسته به سطح كلي فركانس از فرمي به فرم ديگر در نوسان است. لازم به تكرار است كه تجهيزات و تكنولو‍ژي هاي استفاده شده در اين محدوده وسيع كاملاً متفاوت می باشد .

ارتباطات دريايي و زير دريايي نمونه هايي از مخابرات بي سيم در فركانس هاي بسيار پايين و دريافت و تحليل امواج كيهاني توسط راديو تلسكوپ ها و ادوات كيهان شناسي ، نمونه هايي از ارتباطات راديويي در فركانس هاي بسيار بالا مي باشند .

سطح توان :

سيستم هاي رادیویی در سطوح مختلف توان از محدوده پيكو وات تا كيلو وات قادر به فعالیت بوده و سطح توان ارسالی و دریافتی بسته به نوع کاربرد کاملاً متفاوت است . بدیهی است که جهت طراحی سیستم های رادیویی در سطوح متفاوت توان ، تکنولوژی های کاملاً متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد که پرداختن به جزئيات آن خارج از حیطه این مقاله است.

ارتباطات در شبكه هاي WLAN يا شبكه هاي ارتباط سلولي را مي توان نمونه هايي از سيستم هاي مخابراتي كم توان دانست و تجهيزات مورد استفاده در سيستم هاي جنگ الكترونيك از قبيل رادارهاي پر قدرت را مي توان در گروه سيستم هاي راديويي پر توان تقسيم بندي 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 ) . بي سيمهاي آنالوگ قديمي نمونه بارز اين سيستم هاي ارتباطي مي 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 ) . سيستم هاي پخش راديويي و تلويزيوني با يك فرستنده و تعداد فراوني گيرنده و هم چنين Access Point ها در شبكه هاي WLAN با قابليت سرويس دهي به تعدادي كلاينت نمونه بارز اين سيستم هاي ارتباطي مي باشند .

ارتباط چند نقطه با چند نقطه : در اين حالت يك سيگنال به كمك آرايه اي از آنتن ها براي مقصد ارسال مي گردد. در سمت ديگر لينك نيز آرايه اي مشابه اقدام به دريافت و آشكار سازي سيگنال مي نمايد. اين تکنیک که اصطلاحاً دايورسيتي فضايي يا

( MIMO ( Multi In Multi Out ناميده مي 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 سیم های 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 . محیط های 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 شبكه هاي WLAN نمونه اي از ارتباطات راديويي Indoor و پخش راديويي تلويزيوني نمونه هايي از ارتباطات راديويي Outdoor به شمار مي آيند .

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 يا پل ارتباطی بی سیم اترنت گفته می شود .

امروزه انواع متنوعی از پل هاي ارتباطي بي سيم با برندها و مدل های گوناگون در بازار موجود است که از میان آن ها 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 بعدي ، ضمن تشريح برخي از مفاهيم كليدي در شبكه هاي مخابراتي بي سيم ، زمينه را براي ورود به مبحث IP Based Wireless Communication هموار نموده و راديوهاي PTP موجود در شركت كاوا ارتباطات هوشمند را با جزئيات بيشتري مورد بررسي و تحليل قرار خواهيم داد .

نويسنده : علي قراچورلو