تلاش"وای فای"برای ماندگاری

استاندارد IEEE 802.11ay آخرین نسخه از فناوری وای‌فای است که نرخ گذردهی بسیار بالاتری را نسبت به نسخه‌های قبلی فراهم می‌سازد. از نسخه‌های قبلی وای‌فای می‌توان به 802.11ad اشاره کرد که در سال 2012 تدوین شد و نخستین فناوری وای‌فای چندگیگابیتی به شمار می‌آید. استاندارد 802.11ad از امواج میلی‌متری برای دستیابی به سرعت بالا استفاده می‌کند، اما نرخ گذردهی و قابلیت اطمینان آن برای کاربردهای جدید از جمله فناوری واقعیت افزوده و واقعیت مجازی کافی نیست. حال استاندارد 802.11ay که تکامل‌یافته همان 802.11ad به شمار می‌آید، عرضه شده تا انتظارات را برآورده سازد. در این نوشتار می‌خواهیم به دستاوردهای استاندارد 802.11ay نگاهی داشته باشیم و قبل از آن، مروری بر طیف امواج میلی‌متری داشته باشیم.

امواج میلی‌متری، طیف فرکانسی با نرخ بالا

امواج میلی‌متری یا امواج به شدت فرکانس بالا (EHF) بخش تقریبا بلااستفاده‌ای از طیف امواج الکترومغناطیسی را تشکیل می‌دهند: از 30گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز. این بازه گذردهی بیشتری را برای جابه‌جایی اطلاعات نسبت به امواج متداول زیر 6 گیگاهرتز فراهم می‌کند. امواج میلی‌متری سرعت بالایی دارند، اما در عبور از موانع فیزیکی ضعیف هستند. بنابراین به‌کارگیری آن‌ها چالش‌های خاصی دارد که در استاندارد مورد توجه قرار می‌گیرد. استاندارد IEEE 802.11ad نخستین استاندارد وای‌فای است که این طیف را برای ارسال اطلاعات در نظرگرفته است و در نسخه جدید 802.11ay نیز این بازه استفاده خواهد شد. نکته قابل توجه این‌که نسخه‌های قبلی وای‌فای همگی در فرکانس‌های 2.4 یا 5 گیگاهرتز قرار داشته‌اند.
یک نکته دیگر در ارتباط با امواج میلی‌متری، انتشار جهت‌دار آن‌ها است به صورتی که گیرنده اگر در روبه‌روی آنتن فرستنده قرار نداشته باشد، سیگنال ضعیفی دریافت می‌کند یا حتی اصلا سیگنالی دریافت نمی‌کند. این ویژگی از این بابت مفید است که میزان تداخل هر دستگاه روی سایر دستگاه‌ها کاهش می‌یابد و امکان اتصال تعداد دستگاه بیشتری در یک محیط فراهم می‌شود. 

 

تفاوت 802.11ad و 802.11ay

استاندارد وای‌فای 802.11ad که در سال 2012 عرضه شد، از بازه فرکانسی آزاد 60unlicensed  گیگاهرتز بهره می‌برد و برای کاربردهایی مانند استریمینگ ویدیو، اتصال هدست واقعیت مجازی، ارتباط بی‌سیم مانیتور و هر اتصال بی‌سیم که فاصله آن بیشتر از 10 تا 12 متر نباشد، مناسب است. این فناوری را سازندگان تراشه از جمله اینتل، Peraso و کوالکام و همچنین سازندگان روتر از جمله دل، تی‌پی لینک و نت‌گیر به بازار عرضه می‌کنند. محصولات عرضه شده نرخ 4.6 گیگابیت‌برثانیه را پشتیبانی می‌کنند.
استاندارد 802.11ay سازگاری رو به عقب با 802.11ad دارد (backwards compatible) و در عین حال سرعت جابجایی اطلاعات را چندبرابر ارتقا می‌دهد. در وهله نخست نرخ 20 تا 30 Gbps برای ارتباط دو دستگاه با استاندارد 802.11ay و در فاصله کمتر از 30 متر قابل دستیابی است، اما با بهره‌گیری از channel bonding، فناوری MIMO و چندین قابلیت دیگر نرخ  200 Gbps نیز در دسترس خواهد بود. در واقع، تفاوت اصلی 802.11ad و 802.11ay در همین فناوری‌ها و تعداد پارامترهای قابل تنظیم آن‌ها است. گستره وسیع پارامترهای قابل‌تنظیم، استاندارد 802.11ay را برای طیف بیشتری از تجهیزات و ارتباطات قابل استفاده می‌سازد. از جمله می‌توان به ارتباطات اینترنت اشیاء (IoT) اشاره کرد که در آن تعداد زیادی دستگاه به یک روتر وای‌فای متصل می‌شوند و هر کدام نرخ ناچیزی تبادل می‌کنند. مسلما پارامترهای بهینه برای این مدل ارتباطی با ارتباطات کاربران انسانی متفاوت است.

کلیات استاندارد 802.11ay

استانداردهای وای‌فای را نهاد استانداردسازی IEEE تدوین می‌کند و دربرگیرنده دو لایه فیزیکی (PHY) و لایه کنترل دسترسی (MAC) است. لایه فیزیکی، به انتقال اطلاعات بین دو نقطه می‌پردازد و مسائلی نظیر مدولاسیون، کدگذاری و تبدیل دیجیتال به آنالوگ در آن مطرح است. معمولا لایه فیزیکی در هر نسخه وای‌فای منحصر به فرد است. لایه کنترل دسترسی نیز وظیفه دارد از بروز تداخل در کانال جلوگیری کند. به طور معمول، لایه کنترل دسترسی بین نسخه‌های مختلف وای‌فای یکسان بوده است، هر چند که استفاده از فرکانس‌های میلی‌متری که به صورت جهت‌دار منتشر می‌شوند، لزوم بازنگری در این لایه را ایجاد می‌کند. لازم به ذکر است، مسائل لایه بالاتر از جمله لایه شبکه در استانداردهای وای‌فای گنجانده نمی‌شود.

استاندارد IEEE 802.11ay چیست و چرا اهمیت دارد؟
طیف مورد استفاده در نسخه 802.11ay فناوری وای‌فای طیف آزاد 60 گیگاهرتزی است که باندهای آن در مجموع 14 گیگاهرتز پهنای باند دارند. این گستره به باندهای 2.16، 4.32، 6.48 و 8.64 گیگاهرتزی تقسیم شده است. البته محدوده طیف در کشورهای مختلف یکسان نیست، هر چند همگی در اطراف فرکانس 60 گیگاهرتز قرار دارند. زمان‌بندی عرضه استاندارد 802.11ay به این صورت است که در حال حاضر (سپتامبر 2018) پیش‌نویس دوم آن عرضه شده و تا سپتامبر سال آینده نسخه نهایی آن عرضه خواهد شد. 

 

فناوری‌های مورد استفاده در 802.11ay

دو فناوری channel bonding و MIMO نقش کلیدی در دستیابی 802.11ay به اهداف مورد نظر دارند. مورد اول به تجمیع چند کانال ارتباطی برای افزایش گذردهی یا قابلیت اطمینان اشاره دارد. برای مثال، ممکن است روی دو باند فرکانسی مختلف اطلاعات جداگانه‌ای به مقصد ارسال شود، که در نتیجه نرخ انتقال اطلاعات بسیار افزایش می‌یابد. همچنین ممکن است روی دو باند فرکانسی مختلف یک مجموعه اطلاعات یکسان به صورت همزمان ارسال شود و از آنجا که وضعیت کانال در فرکانس‌های مختلف تفاوت دارد، این رویکرد به افزایش قابل اطمینان منجر می‌شود. به بیان دیگر، اگر یک کانال در لحظه قطع شود، ممکن است کانال دیگر در آن لحظه فعال باشد.
در نسخه 802.11ad قابلیت تجمیع کانال وجود نداشت و انتقال اطلاعات بین دو نقطه تنها روی یک باند 2.16 گیگاهرتزی ممکن بود. ممکن است این پرسش به ذهن برسد که چرا در آن زمان این موضوع در نظر گرفته نشده بود؟ در پاسخ باید به پیچیدگی دستگاه‌هایی که همزمان روی دو باند کار می‌کنند، اشاره کرد. در واقع، هر استانداردی باید با فناوری‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در زمان خود منطبق باشد، در غیر این صورت، پیاده‌سازی نخواهد شد. به نظر می‌رسد، هم‌اکنون قابلیت کار روی دو باند فرکانسی به مرحله ساخت تجاری رسیده باشد، زیرا در 802.11ay تجمیع دو کانال 2.16 گیگاهرتزی به صورت الزامی و سه یا چهار کانال به صورت اختیاری لحاظ شده است.
فناوری کلیدی دیگر در نسخه جدید وای‌فای، MIMO نام دارد که در آن یک آرایه از چندین آنتن، اطلاعات را به گونه‌ای ارسال می‌کنند که به شیوه مورد نظر به مقصد برسد. برای مثال، با اعمال یک سری توابع روی سیگنال‌ها، می‌توان امواج را به یک جهت خاص هدایت کرد (بدون تغییر در سخت افزار). با توجه به ویژگی‌های خاص امواج میلی‌متری که در بخش‌های قبلی ذکر شد، مزیت فناوری MIMO در ارسال جهت‌دار اطلاعات کاملا مشهود است. همچنین فناوری MIMO این قابلیت را فراهم می‌سازد که چند رشته اطلاعات مختلف را روی یک کانال ارسال کرد. این قابلیت می‌تواند ظرفیت ارسال اطلاعات یک روتر را به میزان چشمگیری افزایش می‌دهد. شکل (2) این موضوع را به تصویر کشیده است.

استاندارد IEEE 802.11ay چیست و چرا اهمیت دارد؟

در سمت چپ، در هر لحظه روتر می‌تواند تنها به یک دستگاه اطلاعات ارسال کند. اما در سمت راست، که مبتنی بر فناوری MIMO است، امکان ارسال هم‌زمان به چندین دستگاه وجود دارد. به نظر می‌رسد، این فناوری‌های جدید، با افزایش نرخ گذردهی و قابلیت اطمینان، جایگاه فناوری وای‌فای را در آینده شبکه‌های بی‌سیم حفظ کنند.

منبع:ماهنامه شبکه 209(حمیدرضا مازندرانی)

    نظرات

    بردعملیاتی پهپادها افزایش می یابد
    گوناگون
    بردعملیاتی پهپادها افزایش می یابد
    شرکت‌های بسیاری در طی سال‌های اخیر روی توسعه و تست سیستم‌های تحویل مبتنی بر پهپاد کار کرده‌اند. با این حال هنوز یک مساله بزرگ در رابطه با این وسائل نقلیه وجود دارد.
      2020-07-05 13:28:00
    شکاف دیجیتالی کشور ترمیم می شود
    فناوریهای برتر
    شکاف دیجیتالی کشور ترمیم می شود
    ارائه خدماتی نظیر جراحی از راه دور، شکل‌گیری شهر هوشمند با استفاده از قابلیت‌های توأم این فناوری و همزیستی با فناوری اینترنت اشیا، دسترسی کاربران به سرویس پخش محتوای باکیفیت بالا از طریق تلویزیون‌های تعاملی از جمله دستاوردهای این اقدام است.
      2020-07-03 07:06:00
    عطش توسعه در آمازون
    شرکت ها و برندها
    عطش توسعه در آمازون
    اخبار منتشر شده توسط فایننشیال تایمز خبر از این دارند که هزینه این گام برای آمازون برابر با یک میلیارد و دویست میلیون دلار بوده است.
      2020-07-02 06:00:00
    انویدیا DGX A100 رونمایی شد
    فناوریهای برتر
    انویدیا DGX A100 رونمایی شد
    این تراشه می‌تواند عملکرد هوش مصنوعی پنج پتافلاپ را ارائه کند و به‌این‌ترتیب قدرت و قابلیت‌های یک پایگاه داده کامل را برای اولین بار در یک پلتفرم گرد هم بیاورد.
      2020-06-23 10:53:33
    چالش قانون جدیدفضای مجازی درآلمان
    اینترنت
    چالش قانون جدیدفضای مجازی درآلمان
    پشتیبانان حریم شخصی باانتقاداز وضع ماده قانونی جدید،میگویندچنین قانونی شرکت های خصوصی را وادار می‌کند در ساخت مخزنی از اطلاعات شخصی افراد به پلیس کمک کنند.
      2020-06-20 18:57:04
    " EC-Eye "،نور امیدی بر دیده نابینایان
    کلینیک سلامت
    " EC-Eye "،نور امیدی بر دیده نابینایان
    همچنین ممکن است دیدن نور مادون قرمز میسر شود، که عملا به معنای دید در شب خواهد بود. این هدف با استفاده از متریال‌‌های دیگر در بخش‌های مختلف "چشم الکتروشیمیایی" امکان‌پذیر است.
      2020-06-20 18:24:40
    دانش را جایگزین نفت می کنیم
    اقتصاد
    دانش را جایگزین نفت می کنیم
    سال گذشته کمتر از ۲۰ درصد بودجه کشور تحت تأثیر نفت بوده و ما جزو معدود کشورهای نفت خیزی هستیم که می‌توانیم با کمتر از ۱۰ درصد درآمد نفتی اقتصاد مملکت را بچرخانیم.
      2020-06-15 06:33:00
    کسب و کارهای موفق در دوران قرنطینه
    تازه های کسب و کار
    کسب و کارهای موفق در دوران قرنطینه
    دوران قرنطیقه ضررهای مالی و انسانی بسیاری به همراه داشت، اتفاقی که شاید نمونه آن را در جنگ‌های جهانی دیده باشیم. اما دوران قرنطینه کرونا که همچنان باید جدی گرفته شود، درس‌های مهمی با خود به همراه داشت.
      2020-06-13 11:26:28