INLEIDING TOT COFDM
- Waarom Silvus? >
- MN-MIMO-technologie >
- Introductie tot COFDM
INTRODUCTIE TOT MANET
Spraak, data en video streamen via een “infrastructuurloos” netwerk
Op infrastructuur gebaseerde systemen die gebruik maken van cellulaire of WiFi-technologie maken gebruik van een centraal ‘hub’-knooppunt om hogesnelheidsconnectiviteit en goede Quality of Service (QoS) aan de gebruiker te leveren. Het verwijderen van deze infrastructuur en het toevoegen van mobiliteit, gekoppeld aan een in de tijd variërend connectiviteitsprofiel zonder de QoS van de gebruiker nadelig te beïnvloeden, is de enorme uitdaging waar ontwikkelaars van Wireless Mesh Networking (ook MANET of Mobile Ad hoc Networking genoemd) voor staan.
Een MANET-systeem is een groep mobiele (of tijdelijk stationaire) apparaten die de mogelijkheid moeten bieden om spraak, gegevens en video te streamen tussen willekeurige paren van apparaten die de anderen gebruiken als relais om de noodzaak van infrastructuur te vermijden.
Er zijn veel technieken die worden gebruikt om robuuste MANET-capaciteit te bieden, waaronder de volgende:
ZELFVORMEND / ZELFHELEND
Self-Forming / Self-Healing is een cruciaal kenmerk van MANET-systemen. In een echt mesh-netwerk kunnen radio’s het netwerk op elk moment vervoegen of verlaten en zal het netwerk voortdurend zijn topologie aanpassen wanneer nodes ten opzichte van elkaar bewegen. Dit impliceert een gedecentraliseerde architectuur in die zin dat er geen centrale “master” hub radio’s nodig zijn om de controle over het netwerk te beheren, en de communicatie zal blijven doorgaan zelfs wanneer één of meerdere nodes wegvallen.
LINKAANPASSING
Linkaanpassing is het vermogen van elke radio om zijn transmissieparameters (constellatie, FEC-codering en MIMO-technieken) optimaal te configureren om de gegevenssnelheid en robuustheid van de verbindingen met elk van de andere radio’s waarmee hij communiceert te maximaliseren. Een bepaalde radio kan met een andere radio dichtbij communiceren met een datasnelheid van meer dan 50 Mbps, terwijl een snelheid van slechts 2 Mbps wordt gebruikt om een robuuste verbinding te maken met een radio die veel verder weg is. Dit zijn pakketburstsnelheden, waarbij het gebruik van een burst van 50Mbps erg nuttig is, zelfs voor een datastroom met een veel lagere snelheid, omdat er dan vrije zendtijd overblijft voor andere knooppunten in het netwerk. Het hebben van hoge potentiële gegevensburstsnelheden is belangrijk omdat hoe minder zendtijd er wordt verbruikt voor de kortere verbindingen, hoe meer zendtijd er overblijft om langzamere en veel robuustere modulatie en codering te gebruiken op de verder weg gelegen verbindingen.
ADAPTIEVE ROUTERING
Adaptieve routering is een mechanisme om te bepalen welke potentiële relaypaden worden gebruikt wanneer een gegevensstroom tussen een bepaald paar radio’s moet worden verzonden. Het moet zelfvormende zelfherstellende functionaliteit ondersteunen door zich dynamisch aan te passen om alle aanwezige radio’s als potentiële relais te gebruiken en veerkrachtig te zijn bij het verlies van relaisradio’s. Het moet ook samenwerken met de linkaanpassing omdat het bepalen van de optimale route voor een gegevensstroom rekening moet houden met andere gegevens die door het netwerk stromen en met de dynamische capaciteit van elke link binnen het netwerk. Dit probleem is complex en vereist dat alle radio’s informatie delen over het dataverkeer dat door hen stroomt en de linkcapaciteit van elke radio naar de andere naburige nodes. Dit delen van informatie moet op een intelligente manier gebeuren zodat het niet te veel van de kostbare beschikbare netwerkdoorvoer verbruikt.
TRANSPARANT IP-NETWERK
Transparant IP-netwerk betekent dat een willekeurig aantal standaardcomputers, IP-videocamera’s of andere apparaten kunnen worden aangesloten op elk van de mobiele radio’s en via het mesh-netwerk kunnen communiceren, net alsof alle apparaten zich in één kantoor met bekabeld Ethernet bevinden. Er zijn verschillende manieren waarop dit binnen MANET kan worden bereikt. Om de meeste flexibiliteit en gebruiksgemak mogelijk te maken, is de beste keuze om het hele MANET netwerk te laten lijken alsof het een enkele Layer 2 netwerkswitch is. Dit betekent dat zonder herconfiguratie van IP-adressen of andere instellingen, een groep IP-gebaseerde apparaten die samenwerken op een eenvoudige Ethernet-switch verbonden kunnen worden met MANET-radio’s en hun activiteiten kunnen hervatten met de nieuwe vrijheid van draadloze mobiliteit.
MULTICAST-VERKEER
Multicastverkeer stelt MANET-systemen voor een aantal unieke uitdagingen. De multicast-ondersteuning die geïmplementeerd is in standaard bedrade Layer 2-switches repliceert multicast-pakketten die op één poort binnenkomen op alle andere poorten. Als bijvoorbeeld een IP-videocamera is aangesloten op één poort, dan zou deze zijn video verzenden met pakketten die als multicast zijn gemarkeerd. Vervolgens kunnen computers die op een van de andere poorten van de switch zijn aangesloten, gebruik maken van de draadloze videostream. Deze simplistische methode blijkt niet erg goed te werken in een draadloos netwerk dat als Layer 2 switch fungeert omdat veel apparaten binnen het netwerk een bepaalde multicast misschien niet hoeven te zien en het blind versturen van de multicast naar alle apparaten de beperkte doorvoer van het draadloze netwerk onnodig overbelast. Meer geavanceerde MANET-systemen staan handmatige en/of automatische optimalisatie toe, waarbij de transmissie van multicast wordt beperkt tot alleen die apparaten die een bepaalde multicast-stream nodig hebben.
NETWERKEN MET MEERDERE KANALEN
Meerkanaalsnetwerken is een geavanceerde mogelijkheid van sommige MANET-systemen waarmee een netwerk meerdere RF-kanalen of zelfs meerdere frequentiebanden binnen een netwerk kan gebruiken, terwijl het nog steeds de plug-and-play functionaliteit van een enkele Layer 2-schakelaar biedt. Een eenvoudig voorbeeld van het nut hiervan zou een scenario kunnen zijn waarbij soldaten radio’s hebben die op één frequentie werken, terwijl voertuigen radio’s hebben die niet alleen op die frequentie werken, maar ook op een andere band. Deze extra band kan worden gebruikt met antennes met een hoger vermogen of een hogere versterking om een snelle “backbone” laag tussen de voertuigen te creëren. Elk radioapparaat van een soldaat kan via de ether communiceren met elke radio van een andere soldaat, maar de secundaire laag op een andere frequentie kan de congestie op de frequentie van de soldaat verminderen en het gebied dat door het netwerk wordt gedekt vergroten.
Al deze MANET-netwerkmogelijkheden zorgen samen voor robuuste hogesnelheidsconnectiviteit die vergelijkbaar is met wat wordt aangeboden door 3G/4G-netwerken, maar dan in bedrijfskritische scenario’s waar geen permanente draadloze infrastructuur beschikbaar is.
