نظام نقل البيانات في الاتصالات اللاسلكية

إنّ محطة (STA) في نظام اتصال لاسلكي تتضمن جهاز إرسال واستقبال تم تكوينه لإرسال واستقبال إشارة لاسلكية ومعالج مهيأ للتحكم في جهاز الإرسال والاستقبال، وعلاوة على ذلك تم تكوين المعالج بشكل أكبر من أجل تلقي من نقطة وصول (AP)، وحدة بيانات البروتوكول المادي (DL) متعددة المستخدمين (MU)، حيث تتضمن (DL MU PPDU) بيانات DL وإطار تشغيل لإرسال النفاذ المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) على الوصلة الصاعدة.

أساسيات نظام نقل البيانات في الاتصالات اللاسلكية

يتم الإرسال إلى (AP) و(UL MU PPDU) تم إنشاؤه بناءً على (DL MU PPDU)، حيث يتم إرسال إطار المشغل في منطقة تردد أولى من (DL MU PPDU)، كما يتم إرسال بيانات (DL) في منطقة تردد ثانية من (DL MU PPDU)، عندما يكون رتل الزناد لمحطات متعددة (STAs) وحيث تكون منطقة التردد الأولى ومنطقة التردد الثانية منطقة تردد مختلفة.

كما يتم اعتماد نطاق (IEEE 802.11ax) بشكل رئيسي في مجموعة مهام (WLAN) من الجيل التالي والتي تسمى ما يسمى (IEEE 802.11ax) أو (WLAN) عالي الكفاءة (HEW)، بحيث يتضمن:

• تحسين طبقة (802.11) المادية (PHY) والتحكم في الوصول المتوسط ​​(MAC) طبقة في نطاقات (2.4 جيجاهرتز) و(5 جيجاهرتز).

• تحسين كفاءة الطيف ومعدل نقل المنطقة.

• تحسين الأداء في البيئات الداخلية والخارجية الفعلية، مثل البيئة التي يوجد فيها مصدر تداخل وبيئة شبكة كثيفة غير متجانسة وبيئة يوجد فيها حمل مستخدم كبير وما إلى ذلك.

السيناريو الذي يتم أخذه في الاعتبار بشكل أساسي في (IEEE 802.11ax) هو بيئة كثيفة يوجد فيها العديد من نقاط الوصول (APs) والعديد من المحطات (STAs)، وفي (IEEE 802.11ax) يتم تحسين كفاءة الطيف وإنتاجية المنطقة في مثل هذه الحالة، وهناك اهتمام بتحسين الأداء الجوهري في البيئات الخارجية التي لم تؤخذ في الاعتبار بشكل كبير في شبكات (WLAN) الحالية بالإضافة إلى البيئات الداخلية.

في (IEEE 802.11ax)، هناك اهتمام كبير بالسيناريوهات مثل المكاتب اللاسلكية والمنازل الذكية والملاعب والنقاط الفعالة والمباني أو الشقق، كما يتم تحسين أداء النظام في بيئة كثيفة، حيث يوجد العديد من نقاط الوصول والعديد من (STA)، وفي المستقبل من المتوقع في (IEEE 802.11ax) أن يتم تحسين أداء النظام في بيئة مجموعة خدمات أساسية متداخلة (OBSS)، وتحسين البيئة الخارجية وإلغاء التحميل الخلوي وما إلى ذلك بدلاً من تحسين أداء الارتباط الفردي في واحد من مجموعة الخدمات الأساسية (BSS) بنشاط.

• “PPDU” هي اختصار لـ “Physical-Layer-Protocol-Data-Unit” و”OBSS” هي اختصار لـ “Operations-Business-Services-and-Systems”.

• “BSS” هي اختصار لـ “Business-Services-and-Systems” و”WLAN” هي اختصار لـ “Wireless-Local-Area-Network”.

• “AP” هي اختصار لـ “access-point” و”MAC” هي اختصار لـ “medium-access-control”.

• “PHY” هي اختصار لـ “Physical” و”HEW” هي اختصار لـ “High-Efficiency-WLAN”.

• “OFDMA” هي اختصار لـ “Orthogonal-frequency-division-multiple-access” و”MU” هي اختصار لـ “Multiple-User”.

مبدأ نظام نقل البيانات في الاتصالات اللاسلكية

تعني توجيهية (IEEE 802.11ax) أنّ الجيل التالي من (WLAN) سيكون له نطاق تقني مشابه تدريجياً لاتصالات الهاتف المحمول، وفي الآونة الأخيرة عند النظر في موقف تتم فيه الاتصالات المتنقلة وتقنية (WLAN) معاً في خلايا صغيرة وتغطية اتصال مباشر إلى مباشر (D2D)، فمن المتوقع أن التقارب التكنولوجي والتجاري للجيل التالي من (WLAN) استنادًا إلى (IEEE) وسيتم تنشيط (802.11ax) واتصالات الجوال بشكل أكبر.

قد تتضمن طريقة إجراء إرسال متعدد المستخدمين (MU) للوصلة الهابطة (DL) بواسطة نقطة وصول (AP) في نظام اتصال لاسلكي إرسال وحدة بيانات البروتوكول المادي (DL MU (PPDU))، حيث تشتمل وحدة (DL MU PPDU) على رتل إطلاق بما في ذلك معلومات الزناد لإرسال (MU) للوصلة الصاعدة (UL) وإطار (DL MU)، وتلقي (UL MU PPDU) الذي تم إنشاؤه بناءً على (DL MU PPDU) من خلال (UL MU).

كما يتضمن (UL MU PPDU) إطار (UL MU) بناءً على إطار المشغل وإطار استلام (ACK) استجابةً لإطار (DL MU)، وبالإضافة إلى ذلك عند إرسال إطار المشغل معًا إلى محطة استقبال (STA) تستقبل إطار (DL MU) ويمكن تضمين إطار (DL MU) وإطار المشغل كتنسيق وحدة بيانات بروتوكول (MAC) المجمعة (A-MPDU) في حقل البيانات المخصص لاستقبال (STA).

بالإضافة إلى ذلك قد يتضمن رأس (MAC) لإطار المشغل مؤشر إطلاق يشير إلى أن إطار المشغل يتضمن معلومات المشغل، وقد يتوافق إطار التشغيل مع (MPDU) الأول بين وحدات بيانات بروتوكول (MAC) أي (MPDUs) المضمنة في تنسيق (A-MPDU)، وعندما لا يتم إرسال إطار المشغل معًا إلى محطة استقبال (STA) تستقبل رتل (DL MU)، فقد يتم تضمين إطار المشغل في حقل بيانات مكون مسبقًا من (DL MU PPDU) كتنسيق (MPDU).

وكذلك في (DL MU) يمكن تضمين الإطار في حقل بيانات آخر في (DL MU PPDU) كتنسيق (MPDU) أو تنسيق (A-MPDU)، وعند إرسال إطار المشغل معاً إلى محطة استقبال (STA) تستقبل إطار (DL MU) ويمكن تضمين إطار (DL MU) وإطار المشغل، كتنسيق وحدة بيانات بروتوكول (MAC) المجمعة (A-MPDU) في حقل البيانات المخصص لاستقبال (STA).

• “A-MPDU” هي اختصار لـ “MAC-Protocol-Data-Unit” و”ACK” هي اختصار لـ “Acknowledgment”.

تطور عمل نظام نقل البيانات في الاتصالات اللاسلكية

عندما لا يتم إرسال إطار المشغل معاً إلى محطة استقبال (STA) تستقبل رتل (DL MU)، فقد يتم تضمين إطار المشغل في حقل بيانات مكون مسبقًا من (DL MU PPDU) كتنسيق (MPDU)، و(DL MU) يمكن تضمين الإطار في حقل بيانات آخر في (DL MU PPDU) كتنسيق (MPDU) أو تنسيق (A-MPDU).

في نظام (IEEE 802.11)، فإنّ النوع الأساسي من (BSS) هو (BSS) مستقل (IBSS) وقد يكون لدى (IBSS) حد أدنى يشتمل على اثنين فقط من (STAs)، وعلاوة على ذلك فإنّ (BSS) هو أبسط شكل والذي تم حذف عناصر أخرى منه قد يتوافق مع مثال تمثيلي لـ (IBSS)، وقد يكون مثل هذا التكوين ممكنًا إذا كان بإمكان (STAs) التواصل مباشرة مع بعضها البعض، وعلاوة على ذلك لم يتم تخطيط وتكوين شبكة (LAN) من هذا النموذج، ولكن قد يتم تكوينها عند الضرورة وقد يسمى هذا أيضاً شبكة مخصصة.

عند إيقاف تشغيل (STA) أو تشغيله أو دخول (STA) أو خروجها من منطقة (BSS)، يمكن تغيير عضوية (STA) في (BSS) ديناميكياً، ومن أجل أن تصبح عضواً في (BSS) يجوز لـ (STA) الانضمام إلى (BSS) باستخدام عملية التزامن، ومن أجل الوصول إلى جميع الخدمات في التكوين القائم على (BSS) يجب ربط (STA) بـ (BSS) وقد يتم تكوين هذا الارتباط ديناميكياً وقد يشمل استخدام خدمة نظام التوزيع (DSS).

في نظام (802.11) قد يتم تقييد مسافة (STA-to-STA) المباشر بواسطة أداء الطبقة المادية (PHY) وقد يكون حد هذه المسافة كافياً، ولكن قد يكون الاتصال بين (STA) على مسافة أطول مطلوباً إذا لزم الأمر ومن أجل دعم التغطية الممتدة قد يتم تكوين نظام التوزيع (DS).

• “DSS” هي اختصار لـ “Dynamic Spectrum Sharing” و”IBSS” هي اختصار لـ “Independent Basic Service Set”.