ما هو النفاذ المتعدد بتقسيم الترددات المتعامدة (OFDMA)؟
معايير WiFi تستمر في التطور لدعم حاجتنا المتزايدة للاتصال اللاسلكي الأسرع والأكثر موثوقية. من أحدث الميزات هو ما يعرف بالوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA).
دعونا معاً نفك شيفرة معنى هذه الجملة المعقدة لنشرح كيف تعمل ولماذا من الجيد شراء جهاز توجيه يدعم تقنية OFDMA.
لفهم أفضل سبب وجود تقنية OFDMA WiFi، يمكنك أن تتخيل طريق ذي حارة واحدة حيث يمكن لسيارة واحدة فقط أن تمر في وقت واحد. أي عائق على الطريق يتسبب في إبطاء أي من السيارات التي تقود عليه حاليًا أو توقفها سيؤخر جميع السيارات الأخرى على نفس الطريق. هذا ليس مثاليًا بالنظر إلى عدد المستخدمين الذين يتصلون عادة بنفس الموجه هذه الأيام. لسوء الحظ، هذا بالضبط كيف تعمل أجهزة الموجه القديمة.
عند تفعيل OFDMA على جهاز التوجيه WiFi 6 أو WiFi 7، فإنك تزيد من عدد الممرات المتاحة للسيارات للقيادة عليها، مما يسمح لأجهزة متعددة بالاتصال بجهاز التوجيه في نفس الوقت دون إمكانية أن يبطئ جهاز واحد جميع الأجهزة الأخرى.
ما الفرق بين OFDM و OFDMA؟
قبل OFDMA كان هناك OFDM (التقسيم الترددي المتعامد). كلا هاتين التقنيتين للواي فاي مصممتان لتحسين كفاءة وموثوقية الاتصال اللاسلكي، ولكن OFDMA تأخذ الأمور إلى مستوى أعلى من خلال السماح لأكثر من جهاز واحد بإرسال البيانات في نفس الوقت.
كيف يعمل OFDMA؟
التشبيه أعلاه يخلق نموذجًا عقليًا مفيدًا لما هو OFDMA في WiFi، لكنه لا يشرح فعليا كيفية عمله تحت السطح. إذن دعونا نفتحها ونلقي نظرة سريعة، أليس كذلك؟
كما تعلمون، نطاقات تردد WiFi (مثل 2.4 جيجاهرتز و 5 جيجاهرتز) مقسمة إلى قنوات متعددة لمنع تداخل الإشارة. يأخذ جهاز توجيه OFDMA قناة WiFi ويقسمها إلى قنوات فرعية متعددة. ثم يخصص هذه القنوات الفرعية (التي تُسمى حوامل فرعية) لأجهزة معينة، مما يسمح لها بالاتصال مع الموجه في آن واحد.
يكون MU-MIMO و OFDMA أكثر فعالية عند استخدامهما معًا. ذلك لأن MU-MIMO أكثر فعالية للتطبيقات ذات النطاق الترددي العالي مثل بث الفيديو عالي الوضوح والألعاب عبر الإنترنت بفضل قدرته على زيادة سعة الشبكة، في حين أن قدرات OFDMA في تقليل زمن الانتقال تجعله مثاليًا للتطبيقات ذات النطاق الترددي المنخفض، مثل توصيل أجهزة إنترنت الأشياء.
| OFDMA | MU-MIMO | |
|---|---|---|
| الاسم الكامل | الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد | مداخل ومخارج متعددة متعددة المستخدمين |
| مبدأ التشغيل | يقسم قناة | يستخدم تدفقات فضائية مختلفة |
| استخدام الهوائيات | غير معتمد على الهوائيات | يعتمد أساسًا على الهوائيات |
| الفائدة | إعادة استخدام تردد أفضل، انخفاض التأخير، وزيادة الكفاءة | يزيد من السعة والكفاءة |
| التطبيق | تطبيقات ذات نطاق ترددي منخفض | تطبيقات ذات نطاق ترددي عالي |
| أول تطبيق | WiFi 6 (802.11ax) | WiFi 6 (802.11ax) |
مزايا وعيوب OFDMA
غالبًا ما يُعتبر OFDMA أهم تحسين تكنولوجي تم تقديمه في WiFi 6 لأنه يوفر العديد من الفوائد المفيدة. ومع ذلك، فإن التكنولوجيا لديها أيضًا بعض العيوب التي يجب أن تكون على دراية بها.
المزايا
- انخفاض زمن الاستجابة: يُعتبر بلا شك أكبر ميزة لأجهزة التوجيه OFDMA هو انخفاض زمن الاستجابة، وهو أمر مهم للغاية في التطبيقات الزمنية الفعلية مثل إنترنت الأشياء أو الألعاب عبر الإنترنت أو المؤتمرات الصوتية/الفيديوية.
- زيادة الإنتاجية: من خلال تقسيم قناة واحدة إلى عدة حاملات فرعية وتخصيصها لمستخدمين مختلفين، يمكن لـ OFDMA زيادة الحد الأقصى للإنتاجية لشبكة ما.
- زيادة سعة الشبكة: من خلال السماح لعدة مستخدمين بإرسال واستقبال البيانات في الوقت نفسه، يمكن لـ OFDMA زيادة سعة الشبكة، مما يسمح بتوصيل المزيد من الأجهزة بشبكة ما دون التضحية بالأداء.
- تحسين كفاءة الطاقة: يمكن أن تساعد OFDMA في تقليل استهلاك الطاقة في الأجهزة المحمولة من خلال تمكينها من إرسال واستقبال البيانات بشكل أكثر كفاءة، مما يؤدي إلى عمر بطارية أطول.
- التوافق العكسي: عند تمكين OFDMA على جهاز التوجيه اللاسلكي الخاص بك، فإنك لا تمنع الأجهزة القديمة التي لا تدعم WiFi 6 أو WiFi 7 من الاتصال بشبكتك.
العيوب
- يتطلب جهاز توجيه WiFi 6 أو أحدث: يعد OFDMA ميزة من ميزات معيار WiFi 6 (802.11ax) ولا يدعمها أجهزة التوجيه الأقدم. على هذا النحو، قد تحتاج إلى شراء جهاز توجيه جديد للاستفادة منه.
- زيادة استخدام وحدة المعالجة المركزية: يعني التعقيد المتزايد لـ OFDMA مقارنةً بـ OFDM أن أجهزة التوجيه المجهزة بـ OFDMA تحتاج إلى وحدات معالجة مركزية أقوى لمعالجة نفس كمية البيانات.
بالطبع، ستظهر مزايا OFDMA فقط إذا تم تصميم وتنفيذ شبكتك اللاسلكية بشكل صحيح. لهذا السبب يجب دائمًا إجراء تقييم لشبكة WiFi باستخدام تطبيق WiFi analyzer سهل الاستخدام مثل NetSpot.
بمساعدة NetSpot، يمكنك إجراء دراسة موقع لتحديد الموقع المثالي لجهاز التوجيه الخاص بك، ويمكنك أيضًا تحليل الشبكات الأخرى في منطقتك لمعرفة كيفية تعديل إعدادات الشبكة الخاصة بك من أجل تقليل تداخل الإشارة.
أين يُستخدم OFDMA؟
الوصول المتعدد بتقسيم الترددات المتعامدة (OFDMA) يُستخدم في أنظمة وتقنيات الاتصالات المختلفة، نظرًا لكفاءته في معالجة معدلات البيانات العالية ودعم المستخدمين المتعددين. إليك بعض المجالات الأساسية حيث يتم استخدام OFDMA:
- شبكات 4G LTE و5G: OFDMA هو تقنية أساسية للإرسال والوصول المتعدد في شبكات 4G LTE (التطور طويل الأمد) وشبكات 5G. تتيح هذه الشبكات الخلوية تقديم إنترنت عالي السرعة ودعم متعدد المستخدمين في الوقت نفسه عبر تقسيم الطيف إلى قنوات ضيقة عند ترددات مختلفة.
- واي فاي: بدءًا من معيار Wi-Fi 6 (802.11ax)، تم تبني OFDMA لتحسين الكفاءة والسعة، خاصة في البيئات التي تتطلب نطاقًا تردديًا عاليًا ومستخدمين متعددين. يسمح بالاستخدام الأكثر كفاءة للطيف المتاح عبر السماح للمستخدمين المتعددين بمشاركة نفس القناة، مما يحسن من نقل البيانات ويقلل من التأخير.
- الوصول اللاسلكي واسع النطاق (BWA): يُستخدم OFDMA في تقنيات الوصول اللاسلكي واسع النطاق المختلفة، بما في ذلك WiMAX (التشغيل البيني العالمي للوصول بالموجات الدقيقة). توظف WiMAX، المستندة إلى معيار IEEE 802.16، تقنية OFDMA لتقديم إنترنت عالي السرعة عبر مناطق شاسعة، مما يوفر خيارًا فعالًا للاتصالات ذات النطاق العريض في الميل الأخير.
- البث الرقمي: يُستخدم OFDMA أيضًا في بعض أنظمة البث الرقمي. يكون مفيدًا في السيناريوهات حيث تحتاج الإشارات المتعددة إلى أن تُبث عبر نفس القناة دون تداخل، حيث يمكنه إدارة الطيف المتاح بكفاءة وتحسين جودة الخدمة.
- الاتصالات العسكرية والآمنة: تجعل مقاومة OFDMA للتداخل واستخدامه الكفء للطيف مناسبًا لأنظمة الاتصالات العسكرية والآمنة. يتم استخدامه لضمان الاتصالات الموثوقة في مختلف الظروف، بما في ذلك البيئات المشوشة.
قدرة OFDMA على تخصيص النطاق الترددي بكفاءة لمستخدمين متعددين، ودعم معدلات البيانات العالية، ومقاومة التداخل تجعله تكنولوجيا أساسية لأنظمة الاتصالات اللاسلكية الحديثة.
ما هي شبكات الخلايا التي تستخدم OFDMA و OFDM؟
الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) وتعدّد الإرسال بتقسيم التردد المتعامد (OFDM) هما تقنيتان مرتبطتان تُستخدمان في الشبكات الخلوية الحديثة. تُعدّل OFDM الإشارة الرقمية عبر عدة قنوات لتقليل التداخل، في حين يمكّن OFDMA، وهو تنويعة من OFDM، الوصول المتزامن للشبكة لعدة مستخدمين عبر توزيع مجموعات فرعية من النواقل الفرعية لكل مستخدم. إليك كيفية استخدامها في الشبكات الخلوية:
- 4G LTE (التطور طويل الأمد):
- OFDMA تُستخدم في الوصلة الهابطة (من المحطة القاعدية إلى الجهاز) للسماح للعديد من الأجهزة بالوصول إلى الشبكة في الوقت نفسه عن طريق تقسيم الطيف المتاح إلى نطاقات تردد أصغر أو نواقل فرعية. يزيد ذلك من الكفاءة والقدرة.
- الوصول المتعدد بتقسيم التردد الحامل الواحد (SC-FDMA)، وهو نوع من OFDM، يُستخدم في الوصلة الصاعدة (من الجهاز إلى المحطة القاعدية). تم اختيار SC-FDMA لأغراض الوصلة الصاعدة نظراً لنسبة الذروة إلى المتوسط للطاقة (PAPR) المنخفضة مقارنة بـ OFDM، مما يجعله أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة للأجهزة التي تعمل بالبطارية.
- 5G NR (الراديو الجديد):
- OFDMA يُستخدم في الوصلة الهابطة والوصلة الصاعدة في 5G NR، مما يوفر مرونة وكفاءة أكبر مقارنة مع 4G LTE. وهذا ضروري لدعم معدلات البيانات المرتفعة بشكل كبير والعدد الضخم للاتصالات التي تتطلبها شبكات المحمول من الجيل التالي.
- OFDM يعمل كنظام تعديل أساسي تُبنى عليه OFDMA، لضمان أن تكون شبكات 5G قادرة على دعم مجموعة واسعة من الخدمات، من التطبيقات ذات الإنتاجية العالية مثل البث الفيديوي إلى التطبيقات ذات زمن الاستجابة المنخفضة الضرورية للقيادة الذاتية وإنترنت الأشياء الصناعي.
كلا OFDM وOFDMA أساسيتان لتشغيل الشبكات الخلوية الحديثة، مما يمكّنها من دعم الطلب المتزايد على البيانات والاتصال المحمول. يعكس اختيار هذه التقنيات التوازن بين الحاجة إلى الكفاءة الطيفية العالية، والسعة، والقدرة على خدمة عدد كبير من المستخدمين والأجهزة، مع تحسين استهلاك الطاقة وتقليل التداخل.
الختام
تطور معايير WiFi يتماشى جنبا إلى جنب مع تطور احتياجاتنا اللاسلكية. حتى أجهزة التوجيه المنزلية القياسية الآن تربط بانتظام عشرات الأجهزة بالإنترنت، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر والأجهزة المحمولة ووحدات ألعاب الفيديو والأجهزة المنزلية الذكية.
تقضي OFDMA على اختناقات الأداء من خلال تخصيص قناة فرعية مخصصة لكل جهاز متصل. هذا يجعل أجهزة توجيه OFDMA تستحق التكلفة الإضافية لجميع المستخدمين الذين يسعون لتحقيق أفضل تجربة على الإنترنت ممكنة.
الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد (OFDMA) — الأسئلة الشائعة
OFDMA تعني الوصول المتعدد بتقسيم الترددات المتعامدة.
إذا كنت تخطط لشراء جهاز توجيه WiFi جديد، فينبغي عليك إعطاء الأولوية للنماذج التي تدعم تقنية OFDMA لأن هذه التقنية يمكن أن تزيد بشكل كبير من كفاءة شبكتك اللاسلكية.
نعم، OFDMA يحدث فرقًا كبيرًا في العالم الحقيقي، خاصة عندما يتعلق الأمر بزمن الاستجابة للشبكة. في الواقع، تم إثبات أن هذه التقنية توفر تقليلًا لزمن الاستجابة يصل إلى 99 في المئة.
بالتأكيد! إذا كان جهاز التوجيه اللاسلكي الخاص بك يدعم تقنية OFDMA، فنحن نوصي بشدة بتمكينها للاستفادة من خصائصها في تقليل التأخير وزيادة الكفاءة.
مسوحات مواقع الواي فاي، التحليل، تحديد المشاكل يعمل على MacBook (macOS 11+) أو أي جهاز كمبيوتر محمول (Windows 7/8/10/11) مع محول شبكة لاسلكي قياسي 802.11a/b/g/n/ac/ax.