Warstwa fizyczna mesh cz.2 - OFDM oraz UWB

OFDM

OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing, ortogonalna multipleksacja poprzez dzielenie częstotliwości) jest jedną z metod modulacji, która polega na równoczesnej transmisji wielu strumieni danych na ortogonalnych częstotliwościach nośnych. Oznacza to zastąpienie pojedyńczego kanału kilkoma wolniejszymi kanałami umieszczonymi blisko siebie (lub częściowo pokrywającymi się) na widmie częstotliwości.

OFDM znalazł już zastosowanie w technologiach sieci bezprzewodowych. Standardy IEEE 802.16 WiMax (starsza wersja), IEEE 802.11a, IEEE 802.11g oraz IEEE 802.20 MBWA wykorzystują ten rodzaj modulacji.

OFDM pozwoliło na znaczące ulepszenie przepustowości w sieciach mesh: z 11 Mbps do 54 Mbps.

Inne wersje OFDM:

- WOFDM (Wideband OFDM), zaprojektowany przez firmę Wi-Lan, wykorzystuje wystarczająco dużą przestrzeń pomiędzy kanałami, żeby uniemożliwić wpływ błędów częstotliwości na wydajność.

 -Flash OFDM (nazywany także „fast-hopped OFDM”, OFDM o szybkich skokach), zaprojektowany przez firmę Flarion, szybko dystrybuujący sygnały na wyznaczonym paśmie częstotliwości.

- VOFDM (Vector OFDM, wektorowy OFDM), projekt firmy Cisco.

Wadą OFDM jest wrazliwość na błędy częstotliwości nośnej.

   

Kodowanie w OFDM

OFDM używa kodowania w celu kontroli ewentualnych błędów oraz poprawienia wydajności. Nazywany jest w tym przypadku także COFDM (Coded OFDM, kodowany OFDM).

UWB

UWB (ultra-wide band, ultraszerokie pasmo) jest technologią radiową wykorzystywaną na niewielkich odległościach (do 10 metrów). Stosuje niskie poziomy energii fal oraz używa znaczną część spektrum fal radiowych (powyżej 500 MHz, do nawet 7,5 GHz). Sprowadza się do wysyłania krótkich impulsów o niewielkim czasie trwania (rzędu pikosekund). Jeśli wykorzystane zostaje całe pasmo, całkowita moc transmitera wynosi około 0,5mW.

Technika UWB dzięki szerokości wykorzystywanego pasma pozwala na uzyskanie bardzo dużej przepustowości, rzędu Gbps (gigabitów na sekundę). Niestety jej ograniczenia pozwalają na uzyskanie tych prędkości tylko na bardzo ograniczonej przestrzeni.

UWB używane jest m.in. w rozwijającej się obecnie technologii Wireless USB (bezprzewodowe USB). Przez ostatnie 20 lat służyła również  w zastosowaniach wojskowych. IEEE ustanowiła grupę roboczą 802.15.3a w celu zdefiniowania nowej koncepcji warstwy fizycznej dla zastosowań o krótkim zasięgu oraz wysokiej przepustowości. Równocześnie grupa robocza 802.11.4a pracuje nad zastosowaniami wykorzystującymi UWB o niskich prędkościach transmisji danych.

UWB oferuje bardzo duży potencjał dla bezprzewodowych sieci typu „Ad-Hoc” oraz „Peer-to-Peer”. Jedną z głównych zalet jest możliwość odwrotnie proporcjonalnego skalowania pomiędzy odległością oraz szybkością transmisji danych poprzez używanie mniej lub bardziej połączonych impulsów sygnału radiowego dla jednego bitu.

Bez zmiany interfejsu możliwa jest bardzo istotna zmiana prędkości przesyłanych danych w zależności od wymagań systemu. Oznacza to jednak, że konieczna jest współpraca urządzeń do szybkiego (HDR, High Data Rate) oraz wolnego (LDR, Low Data Rate) przesyłu danych. Urządzenia typu LDR są niewielkiej złożoności oraz kosztów, co oznacza, że MAC musi być także niezbyt skomplikowany.

Sieci typu mesh uważane są za idealne zastosowanie systemów UWB.