وبلاگ

در سال 1843 شبكه های مخابراتی با نصب سیستم مورس در مسیر خط راه آهن واشینگتن – بالتیمور پا به عرصه وجود گذاشتند. در واقع پیش از آن، اولین پیام تلگرافی با عنوان (اعلام به دنیا)، توسط اف بی مورس در سال 1838 از یك خط 16 كیلومتری ارسال شده بود. سیستم های تلفنی باسیم نیز توسط الكساندر گراهام بل در سال 1876 ابداع و برای مسافتهای كم و افراد معدود جهت انتقال صدا بكار برده می شد. با معرفی امواج رادیویی توسط هرتز در سال 1888 امكان انتقال اطلاعات به محل هایی كه از نظر اقتصادی برای نصب كابل مقرون به صرفه نبودند، ممكن شد و ماركونی در سال 1897 اقدام به مخابره اولین پیام بی سیم كه آن را رادیو نامید، نمود. سرانجام جهت نیل به هدف نهایی، سیستم های مخابراتی سیار مورد توجه واقع شدند. هرچند مخابرات رادیویی و سیار با هدف ارسال و دریافت تلگراف پا به عرصه وجود گذاشت ولی با آغاز جنگ جهانی اول برای ارتباط بین كشتی ها مورد استفاده فراوان قرار گرفت. در سال 1948 شانون قضیه ظرفیت را ارائه كرد تا تكنولوژی مخابرات پیشرفت های شگرفی یابد و وسایل مخابراتی پیچیده و پیشرفته هر روز در زندگی بشر بیش از پیش توسعه یابند.
علاقه به داشتن وسایل كوچك و سبك جهت كاربردهای مختلف مخابراتی نظیر انتقال صوت و تصویر با هدف دسترسی آسان به اطلاعات جهانی و بین المللی و ارتباط با دوستان و بستگان، حجم وسیعی از تحقیقات دهه های اخیر در حیطه مخابرات سیار را به خود اختصاص داده است. شاید این رویكرد اختصاصی به مخابرات سیار بدلیل حجم بالای نقدینگی و بازار بسیار مناسب درآمدزای آن كه ناشی از تعداد زیاد مشتریان بوده، موجب پیشرفت چشمگیر علم مخابرات شده است.
از طرف دیگر با افزایش ضریب نفوذ اینترنت و جایگزینی آن با دیگر وسایل ارتباط جمعی، درخواست كاربران را برای استفاده از دستگاه های مخابراتی كوچك، حجیم با قابلیت ارسال و دریافت دیتا علاوه بر صوت و تصویر را افزایش داده و امروزه یك كامپیوتر شخصی قابل حمل و یا یك تلفن همراه براحتی اطلاعات مورد نیاز(صوت، تصویر و دیتا) را دریافت و یا ارسال می دارد.

مزیتهایی نظیر تحرك پذیری، هزینه كم و نصب سریع تجهیزات، تعمیر و نگهداری آسان، توسعه و قابلیت انعطاف پذیری بیشتر آن در تعامل با استانداردها و پروتكل های مخابراتی، باعث افزایش بكار گیری سیستم های مخابراتی بی سیم و علاقه به توسعه و پیشرفت چنین سیستم هایی در دنیای مخابرات امروز شده است. از آنجایی كه هر مزیتی حتماً در مقابل محدودیت و معایبی بررسی می گردد سیستم های مخابراتی بیسیم نیز دارای محدودیتها و معایبی هستند كه از مهمترین آن می توان به ظرفیت كانال های مخابراتی در دستیابی به سرعتهای بالا اشاره نمود. در واقع استفاده بهینه از پهنای باند فركانسی در دسترس جهت سرعت بالای ارسال داده با در نظر گزفتن دو عامل قابلیت اعتماد برای بازسازی دوباره آن در طرف گیرنده و امنیت اطلاعات در كانال جهت جلوگیری از استفاده و دسترسی غیر مجاز، مبحثی تحت عنوان روشهای دسترسی چندگانه را تعریف مینماید. دسترسی چندگانه با استفاده از تقسیم فركانسی (FDMA)، تقسیم زمانی (TDMA) و تقسیم کد (CDMA)، از عمده ترین تكنیك های دسترسی چندگانه هستند.
روش دسترسی FDMA به عنوان اولین تكنیك دسترسی چندگانه در ساختار شبكه های بیسیم مورد استفاده قرار گرفت. در این تكنیك باند فركانسی مجاز به قسمت های كوچكتر تقسیم شده و هریك از زیرباندها به یك كاربر اختصاص داده می شود. در این تكنیك با توجه به میزان پهنای باند اختصاص داده شده به هریك از كاربران، ظرفیت شبكه تعیین می شود. این تكنیك دارای دو مشكل عمده می باشد. اولاً از پهنای باند به طرز مطلوبی استفاده نمی شود. ثانیاً در شرایط وجود فیدینگ در یك فركانس خاص احتمال از دست دادن یك كانال بطور كامل نیز وجود دارد. علیرغم سادگی سیستم های مبتنی بر FDMA، این نقاط ضعف باعث پائین بودن ظرفیت این تكنیك دسترسی چندگانه می گردد. اما از آنجا كه در ابتدای ظهور شبكه های مخابراتی بیسیم، به علت اینكه این شبكه ها تنها قادر به تبادل صوت و یا حداكثر صوت و دیتا بودند ظرفیت های موجود قادر به سرویس دهی به كاربران بوده و آهنگ ورود كاربران جدید به علت محدودیت و سادگی سرویس های ارائه شده در شبكه های مخابرات سیار چندان سریع نبوده است. از طرف دیگر با توجه به محدود بودن سرویس های ارتباطی موجود، اضافه شدن كاربران جدید تغییر شدیدی در ظرفیت مورد نیاز شبكه ایجاد نمی نمود. بنابراین روند افزایش تقاضا برای سرویس های مخابراتی با روند گسترش شبكه هماهنگ بود.
اما كم كم با توسعه و گسترش شبكه های بی سیم و ارائه سرویس هایی كه نیازمند ظرفیت های بیشتری بودند، نیاز به تكنیك های دسترسی چندگانه ایی كه قادر به ارائه ظرفیت بیشتری باشند، بشدت احساس شد.
با توجه به نقاط ضعف تكنیك FDMA، زمان زیادی از تولد این تكنیك نگذشته بود كه بسیاری از شركتهای مخابراتی به فكر استفاده از زمان ارسال در تفكیك سیگنال كاربران مختلف، افتادند. این تكنیك كه به TDMA معروف شد به علت رفتار بهتری كه در استفاده از پهنای باند و مقابله با فیدینگ در یك فركانس خاص از خود نشان می دهد، به عنوان جایگزین مناسب FDMA مطرح شد.
در این تكنیك با توجه به تعداد كاربران و حجم دیتای مورد ارسال، زمان به واحد هایی بنام time slot تقسیم شده و هر كاربر داده های خود را در بازه های زمانی مذكور ارسال می دارد. در این حالت علاوه بر اینكه استفاده مطلوبتری از پهنای باند فركانسی به عمل می آید، اثرات نامطلوب فیدینگ تنها متوجه یك كانال مخصوص نبوده و هرچند ممكن است كیفیت سیستم به مقدار جزئی كاهش یابد، ولی برخلاف FDMA هیچ كانالی بطور كامل خراب نمی شود. لذا این تكنیك قادر به ارائه ظرفیتی بالاتر از FDMA می باشد. البته باید گفت كه این برتری باعث استفاده از تجهیزات پیچیده تری نسبت به FDMA است.