الخميس، 30 ديسمبر، 2010

شرح تقنية WI-FI كمدخل لشروحات الـ WiMAX

 السلام عليكم ورحمة الله وبركاته


هانتكلم النهاردة عن تقنية الواى فاى  وهانعرف كيفيه عمل شبكة واى فاى والموضوع انا عامله كمقدمة لمواضيع الواى ماكس ان شاء الله .
تعرف تقنية ال WIFI بـ 802.11b+g وبالتردد المجاني 2.4 GHz المعروف .

التكهن بمدى البث بين جهازين يعملان في طور Point to Point أو في طور ال Infrastrcture ب Point to multi point , صعب جدا , لأن مسار وسلوك موجات ال wireless في هذه الترددات تحديدا يخضع لضوابط كثيرة .

أول الشروط الازم توفرها لتحقيق بث بعيد المدى في WIFI هو وجود LOS (line of sight) بين المرسل والمستقبل أي عدم وجود أي عوائق في الطريق بينهما كجدران أو مباني أو أشجار وغيرها , حيث أن ال 802.11 عموما يتطلب LOS , وليس الحال كما في الترددات الأخرى (الأقل ك 900 و 800 و 450 وغيرها ) فإن ال LOS غير مطلوب تماما , كما هنا .
وحتى ال LOS يخض تلقائيا لتوفر Clear Fresnel zone بين الجهازين .

أهم 4 عوامل تحقيق بث بعيد يمكن أن ألخصها في التالي بترتيب الأهمية (في نظري) :

1) high receive sensitivity (على الأقل في جانب ال Server Radio) :
والـ receive sensitivity هي عبارة عن مدى قوة حساسية السمع في جهاز الإستقبال (سيكون الأكسيس بوينت في حال الـ Server) , ويمكن تشبيه ذلك تمام برهافة حاسة السمع لدى البشر فيوجد أشخاص حاسة السمع لديهم أكثر حدة ويستطيعون تمييز الأصوات الرهيفة جدا والتعرف عليها , فلو كان Client Radio قد أرسل رسالة ووصلت لل Access point ضعيفة وواهنة , فيمكن لأجهزة معينة أن تحقق الإتصال في حين ستفشل الكثير من الأجهزة الأخرى التعرف على تفاصيل هذه الإشارة وستعتبر غير صالحة ولن يتحقق الإتصال في هذه الحال .
أغلب Access Points  فيها receive sensitivity تصل إلى -90 dbm عند الوصول ل 1 mb/s في طور 802.11b , وتوجد أخرى تصل فيها ال sensitivity إلى -96 dbm , وكل مازادت القيمة السالبة كل ماكان أفضل .
يوجد الكثير لقوله في كل نقطة وسأختصر لذلك .

2) الـ output power في كل من المرسل والمستقبل (يجب أن تكون في الطرفين) :

هنا في Output power وفي الـ receive sensitivity لم أدخل الأنتينات في الموضوع بعد , فأنا فقط أتحدث حاليا عن إمكانيات ال radio في كل من المرسل والمستقبل , فكما هو واضح كل مازدنا ال Output power سنزيد من قوة ال signal والتي بدورها إحتمال أن تصل لوجهتها (سليمة) وواضحة بحيث يستطيع المستقبل بمستوى ال receive sensitivity فيه أن يستمع إليها( بوضوح) سيكون كبير .
وال output power تكون للموجة الحاملة لموجة الداتا التي فيها البيانات والتي ستخبو شيئا فشيئا وهي في طريقها للمستقبل , والعوامل التي تأثر على إستمرارية قوتها كبيرة , منها المسافة والعوائق عموما ومستوى الضجيج noise والكثير غيرها لكن هذه أهم العوامل .

أغلب أجهزة ال Client تكون ال output power فيها 15-18 dbm أو 32-65 mw , وبالنسبة الى Access point , تكون أيضا في المدى بين 15-23 dbm أو من 32-200 mw .

 
مايحدث حتى الآن هو كالتالي :
مرسل Client أرسل رسالة لـ Access point بعيد , وبدأ الإتصال بالطاقة القصوى لتكن 18 dbm أو 65 mw , (سنتحدث بال dbm) , المستقبل access point حاليا في طور الإرسال الحالي سيتمع لل signal فقط إن كانت قوتها قد وصلت كحد أقصى في ضعفها إلى -90 dbm , (في طور الإرسال الحالي) , ومن هنا ستتحرك ال signal من ال Client radio , وتخترق أول جدار (جدار الغرفة مثلا) , ثم جدار آخر أو جدارين , وكل جدار خرساني ينقص ال Signal بحوالي 12dbm , والفراغ أيضا ينقص ال signal بشكل كبير , ومع كل عائق ننقص في قيمة الإشارة حتى تصل للجهاز المستقبل , إن وصلت هذه القيمة لأقل من -90 dbm فلن يستطيع ال access تمييزها , وإلا فإنها ستكون مسموعة وسيجهز ال Access فورا للرد عليها بإشارة أخرى .
هذا الشرح بسيط جدا , حيث أن مستوى الضجيج غالبا ما يكون السبب الأهم في عدم وصول الإشارة حتى لو لم تكن العوائق ستتسبب في توهين الإشارة بهذا الشكل .

3) ال Noise , أو مستوى الضجيج :
وال noise قد يصدر من عدة أماكن , أولا قد يكون صادر عن access point أو Client radio يبث في نفس التردد الذي تبث فيه شبكتنا حاليا , أي يبث في نفس ال channel ولتكن مثلا channel 1 , وترددها من 2.402 حتى 2.422 بعرض 20 Mhz في 11g , هذا الضجيج Noise يمكن تشبيهه تماما كما لو أنك جالس في غرفة وبجانبك مسجل يعمل ويصدر صوت , ويدخل للغرفة شخص آخر يريد التحدث إليك , فحتى لو كان سمعك رهيف , قد تحتاج للمزيد من التركيز للتمييز بين الصوتين بطريقة واضحة وإلا فإنك في الغالب ستطلب من المتحدث أن يعيد كلامه لأنك لم تستطع التمييز , وستضطر في النهاية إلى إغلاق المسجل !

لسوء الحظ لايمكن إغلاق أي radio آخر في المجال لكي لايتسبب في حدوث تعارضات مع البث الحالي حيث يمكن أن يكون خاص بشركة أخرى في البناية المجاورة ! , وفي نفس الوقت لحسن الحظ , يمكن الإتفاف على هذه المشكلة , ومن إحدى الطرق تغيير قناة البث وإختيار الأفضل من حيث ال noise .

بشكل عام يوجد مصطلح أساسي في عالم ال wireless وصلت لفهمه بعد مدة طويلة (لأني كنت أبحث بعيدا في أسباب أخرى تحديدا output power) , وهو ال SNR إختصارا ل Signal to noise ratio , وهو قيمة الفرق بين قوة إشارة ال noise أو ال noise floor , مع قوة signal الخاصة بنا في بثنا , وكل مازادت قيمة SNR كلما زادت إمكانية الحصول على بث stable ومستقر . المتوسط المطلوب ل SNR في system مناسب هو 15 dbm , حيث لو كان ال noise -90 وقوة ال signal الخاصة بنا -60 dbm فإن ال SNR سيكون 30 وهي قيمة ممتازة جدا .

4) الأنتينات ويمكن تضمينها لكل من 1) و 2) :

الإنتينات تزيد من قوة كل من الإرسال والإستقبال وحتى ال noise (في الإستقبال) , أي تزيد من outpout power بشكل كبير وتزيد ال recive sensitivity أيضا بشكل كبير .

في حال ال Output power فتوجد أنتينات متفاوته في قوة البث , ويعتمد مداها على قيمة ال dbi فيها , فتوجد أنيتنات من 1 dbi حتى 32 dbi , في مجال ترددنا الحالي 2.4Ghz وهذا ماأعرفه , وتتراوح أسعارها بدأ ب 5 دولار إنتهائا ب 299 دولار ,
عند تركيب أنيتنا بقوة 15 dbi مثلا لتتصل مع ال radio بشكل مباشر فإنك تزيد من قيمة ال Output power ب 15dbm إضافية , أي أن لو كان ال radio output power حوالي 18 dbm وركبنا في الراديو أنتينا 15 dbi فإن قيمة ال output power ستصبح 33 dbm , أي 2 watt , وبالطبع ستزيد من إحتمالية وصول الإشارة للمستقبل البعيد ,
الأنتينات حقيقة لا تقوي الإشارة , لكن تعمل على تركيز بثها في مجال ضيق وبالتالي من قوتها في هذا الإتجاه , ويمكن أن تشبه ذلك بما لو أنك أمسكت بخرطوش مياه وقمت بتضييق فوهته فإن مدى إندفاع المياه (بنصف قطر أقل) سيزيد , وهذا نفس مبدأ عمل ال antenna في حال الإرسال .

 في حال الإستقبال , ففي الأنتينات كال parabolic dish , فإن تصميم ال dish نفسه يعمل على تركيز الموجة المستقبلة في البؤرة (المنتصف) حيث توجد ال antenna والمتصلة بدورها بسلك coaxial (غالبا) , والمتصل مباشرة بالـ radio , لو إستخدمت إنتينا قوية ستلاحظ بشكل حقيقي قوة الإستقبال الكبيرة التي زادت , وغالبا ستحقق إتصال مقبول لو راعيت الأمور أعلاه .
 

سؤال درس اليوم :

هل لو تم زيادة output power لنسبة عالية سيكون ذلك مفيدا ازيادة قوة اﻻشارة ام ان هناك مانع لذلك ؟ فما هو حسب رأيك ؟

5 comments :

غير معرف يقول...

السلام عليكم شكرا ع الشروحات ارائعة
أما السؤال:
ااكيد في حد معين لانه بيكبر noise with signal
لحضتها ما بستفيد من output power

Mahmoud zezo يقول...

وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته

العفو أخى

شكرا على اﻻجابة

Mohamed يقول...

شكرا لمجهودك و ربنا يجازيك خير

غير معرف يقول...

شكرانرجو المزيدد

غير معرف يقول...

كيف يمر الوايرلس فى الهواء ....؟؟؟

إرسال تعليق