آشنایی با MIMO در وایرلس

/ 3 ژانویه 17

(MIMO (Multiple-Input , Multiple-Output همان‌طور که از نام آن هم پیداست، به Access Pointهای سازگار با استاندارد 802.11n، امکان ارسال و دریافت اطلاعات روی چندین مسیر ارتباطی بین مبدا و مقصد، به صورت هم‌زمان را می‌دهد. به عبارت دقیق‌تر وقتی فرستنده چندین سیگنال با محتوای داده‌ای متفاوت را از طریق آنتن‌هایش می‌فرستد، گیرنده این سیگنال‌ها را توسط آنتن‌هایش دریافت می کند. سپس گیرنده اطلاعات دریافت شده توسط هریک از آنتن‌هایش را بررسی و آن‌ها را کنار هم می‌گذارد تا محتوای داده‌های فرستاده شده شفاف شوند. این تکنیک در ارسال و دریافت داده‌ها در تکنولوژی MIMO تحت عنوان Multipath Transmiting شناخته می‌شود. البته این تکنیک جزئیات زیادی دارد که در این فضای محدود امکان طرح آن‌ها نیست.

 مطابق فرآیندهای از پیش تعریف شده در تکنولوژی MIMO، دستگاه فرستنده باید حداقل دو آنتن و دستگاه گیرنده باید حداقل یک آنتن داشته باشد. این وضعیت با عبارت ” 2:1 ” توصیف می‌شود. حداکثر آنتن‌های به کار گرفته شده برای پیاده‌سازی شبکه‌ها تحت تکنولوژی MIMO چهار آنتن در سمت گیرنده و فرستنده ( 4:4 ) است.

 لازم به ذکر است که از مرحله 2:1 تا 2:2 و 3:1 تا 3:2 با افزایش آنتن‌ها، پیشرفت چشم‌گیری در بهبود کارایی شبکه به چشم می‌خورد ، ولی از مرحله 3:3 به بعد بهبود کارایی در شبکه آن‌چنان چشم‌گیر نیست. جالب است بدانید که دستگاه‌هایی هم اکنون در بازار موجود هستند که دارای آنتن داخلی می‌باشند ولی از لحاظ کارایی تفاوت چندانی با دستگاه‌های با آنتن خارجی ندارند.

علاوه بر MIMO تکنولوژی دیگری که موجب افزایش کارایی شبکه‌های منطبق بر استاندارد 802.11n شده Channel Bonding نام دارد. برای آشنایی با این تکنولوژی در ابتدا باید اصولی را مرور کنیم. دستگاه‌های فرستنده و گیرنده در شبکه‌های بی‌سیم از فرکانس خاصی برای ارسال و دریافت داده استفاده می‌کنند تا تداخلی در ارتباط ایجاد نشود. این فرکانس در هر استانداردی تعیین شده است. IEEE فرکانس ارسال و دریافت را در شبکه‌های پیاده‌سازی شده با 802.11n فرکانس‌های 2.4‌Ghz و 5‌Ghz تعیین کرده است. هم‌چنین برای ارسال داده‌ها به صورت بی‌سیم باید یک پهنای باند ثابت توسط گیرنده و فرسنده از قبل تعریف شده باشد. به عنوان نمونه شبکه‌های پیاده‌سازی شده بر مبنای استاندارد 802.11g از پهنای باند 20‌Mhz برای ارسال داده‌ها استفاده می‌کنند. IEEE پهنای باند شبکه‌های 802.11n را 20‌Mhz و 40‌Mhz در نظر گرفته است.

 

در حالتی که شبکه‌های 802.11n با پهنای باند 40‌Mhz کار می‌کنند، در واقع از دو پهنای باند کنار هم 20‌Mhz بهره می‌برند. در این حالت با توجه به این‌که پهنای باند دوبرابر شده، میزان داده رد و بدل شده هم دو برابر می‌شود. این نحوه ارسال و دریافت داده در پهنای باند 40‌Mhz که متشکل از دو باند 20‌Mhz است را Channel Bonding می‌گویند.

 

از سوی دیگر وقتی ما داده‌های زیادی داریم و پهنای باند ما تنها 20‌Mhz است، باید داده‌ها را به قطعات کوچک‌تری تقسیم کنیم و در شروع و پایان هر قطعه اطلاعاتی را هم اضافه کنیم که در مقصد، گیرنده بتواند بر اساس آن اطلاعات اضافی دوباره تکه‌های داده را کنار هم قرار داده و آن‌ها را یکپارچه کند. این اطلاعات اضافی برای هر تکه از داده‌ها لازم است. وقتی که ما دو باند 20 مگاهرتز جدا از هم داریم می‌توانیم 2 تکه کوچک را همزمان بفرستیم. ولی در هر دوی این تکه‌ها که همزمان فرستاده شده‌اند، باید اطلاعات اضافی را هم برای سرهم شدن هر یک از آن‌ها در مقصد اضافه کنیم.

اما حالا تصور کنید که دو باند 20 مگاهرتزی ما درست کنار هم قرار دارند. در این حالت ما می‌توانیم یک حجم دوبرابر از داده را به صورت یکپارچه ارسال کنیم. به عبارت دیگر با کنار هم قرار گرفتن باندها، لازم نیست دوبار داده به صورت جدا بفرستیم و تنها کافی است که داده‌ها را کنار هم قرار داده و روی باند 40 مگاهرتزی ارسال به صورت یکپارچه ارسال کنیم. به طبع آن اطلاعات اضافی هم که باید درج شوند نسبت به حالتی که باندهای ما جدا از هم بود ، نصف خواهند شد چراکه داده‌های ما که قبلاً دو تکه بودند، اکنون یکپارچه شده‌اند.

با توجه به این‌که اطلاعات اضافی کم‌تری برای سرهم کردن تکه‌های داده در مقصد، در این حالت روی باند قرار گرفته، داده‌های اصلی می‌توانند بیش از دو برابر روی باند قرار بگیرند چراکه جای داده‌های اضافی که دیگر به آن‌ها نیاز نداریم را می‌توان به داده‌های اصلی داد.

استفاده از تکنیک فوق در کنار تکنولوژی‌های Channel Bonding و MIMO از اصلی‌ترین دلایل برتری استاندارد 802.11n بر استاندارهای قبلی WLAN می‌باشد.

 

علاوه بر تکنیک‌هایی که در این مقاله به صورت خیلی مختصر به آن‌ها اشاره کردیم، تکنیک‌های دیگری هم برای ارسال بهینه داده تحت استاندارد 802.11n وجود دارند که در این‌جا به دلیل کمبود فضا نمی‌توانیم به آن‌ها اشاره کنیم، ولی در صورت علاقه می‌توانید به White Paperهای بسیاری که در این زمینه به صورت رایگان روی اینترنت قرار دارند مراجعه کنید.

MIMO

بهداد رحمانی

LiveZilla Live Chat Software سوال خود را با ما مطرح کنید