IEEE g Standardının İncelenmesi

Transkript

1 EHB 481 Temel Haberleşme Sistemleri Tasarım ve Uygulamaları Güz Yarıyılı Proje Aşama Raporu: 2. Aşama Standardizasyon Çalışmalarını İncelemesi Aşama 2: Standartlaşma aktivitesinin getirileri İsimler : Köksal İçöz, Çağdaş Yürekli, Emre Uzun, Mustafa Ünsal Numaralar : , , , Grup No : E g Standardının İncelenmesi 1. Proje Kapsamı: WLAN uygulamalarında en çok kullanılan ve bugünkü popülerliğini kazandıran 1 tarafından yayınlan bir dizi standarttır. 802 LAN/MAN standart komitesi ilk olarak Haziran 1997 de standardını yayımlamıştır. Bu temel standarda göre 2.4 GHz frekans bandında FHSS DSSS teknikleri kullanılarak 2 e kadar data iletişimi sağlanabilmektedir standardın esas amacı mevcut kablolu LAN ların, kablosuz olarak genişlemesine olanak tanımak ve sabit sistemlerle mobil sistemleri bir çatı altında toplamaktır. Elde edilen başarı sonrasında tarafından WLAN uygulamaları için x adı altında bir dizi standart daha yayımlanmıştır. Bu standartları geliştirme ve yeni standartlar hazırlama çalışmaları devam etmektedir. 2.4 GHz bandında çalışan ve 11 veri iletişim hızına sahip olan b Türkiye dahil dünyanın bir çok yerinde yaygın olarak kullanılmaktadır yılında dünyada yaşanan iletişim sektöründeki çöküşe rağmen WLAN sistemleri inanılmaz bir başarı elde etmiştir. Bugünlerde yine aynı frekans bandında çalışan fakat veri iletişimini 54 e kadar çıkaran g standardı cihazlar rağbet görmektedir. Yaptığımız proje kapsamında bu standartlardan g standardını inceleyeceğiz. Tabloda geliştirme çalışmaları tamamlanmış ve ürünleri piyasada bulunan x standartlarının genel özellikleri verilmiştir. 1

2 Standart Adı a b g Tablo 1. Bazı x Standartları Ve Genel Özellikleri Frekans Bandı 2,4 GHz ISM Modülasyon Tekniği FHSS DSSS 5 GHz OFDM 2,4 GHz ISM 2,4 GHz ISM DSSS DSSS OFDM Kanal Sayısı (dahili/harici) 4 (dahili) 11 (harici) (dahili/harici) (dahili/harici) Güvenlik Veri Hızı Açıklama İlk hazırlanan ve temel standart Çoklu ortam uygulamaları ve yüksek veri hızı için Yaygın kullanım ve düşük maliyetli sistemler b nin yüksek hızlar için gelişmiş hali Proje kapsamında inceleyeceğimiz standardın başlıca özellikleri şöyledir; g adını verdiği yeni bir kablosuz iletişim standardını 200 yılında duyurmuştur. Bu standart 2.4 GHz standardını kullanması itibariyle b ile uyumlu olmakla birlikte veri transfer hızı itibariyle 54 veri aktarım hızına ulaşmaktadır. Bu standartta a standardında olduğu gibi modülasyon tekniği olarak OFDM kullanılmaktadır. 5 GHz frekans bandına göre daha düşük frekans bandı (2.4 GHz) kullanıldığı için cihaz üretimi daha kolay ve ucuz, RF sinyal zayıflaması ise daha azdır g standardının en büyük dezavantajı ise 2.4 GHz bandının yoğun kullanılıyor olmasıdır. Bu yoğunluk kullanılabilecek boş kanal sayısının azalmasına, dolayısıyla iletişim kapasitesin düşmesine neden olmaktadır g standardında da b de olduğu gibi birbiriyle çakışmayan kanal kullanılmaktadır. Ancak kanalların bant genişliği 22 MHz dir. 2. Standartlaşma Çalışmalarının En Önemli Çıktısı: 2.1 Çıktı 1-: 2,4 GHz Bandında Çalışma Açıklaması: g standartlaşması da kendinden dört yıl önce çıkmış olan b standardı gibi 2.4 GHz bandında çalışmaktadır. 2.4 GHz bandı ITU-R (International Telecommunications Union Radiocommunication Sector ) tarafından ISM band olarak yani lisanssız bir şekilde kullanılabilen band olarak ayrılmıştır. Standartın kullandığı 2.4 GHz 2

3 bandının merkez frekansı 2450 MHz, band genişliği ise 100 MHz dir. Dolayısıyla 2400 MHz den 2500 Mhz e kadar ki frekans aralığı g nin kullandığı frekans aralığıdır Önemi: Standartın 2.4 GHz aralığında seçilmesi sayesinde adet birbiri üzerine örtüşmeyen band kullanılabilir. Bu bantlar 1, 6 ve 11. lerdir. Bu bandların her biri MHz genişlikli olup, birbiri üzerine örtüşmeyen band genişliklerinin band genişlikleri de 22 MHz dir. Bantların birbiriyle örtüşmemesi girişim etkisini azaltmaktadır. Amerika da kullanılan aşağıdaki şekilde de gösterilmiş olan 4. band ise 2484 MHz. Merkez frekansını kullanır. Bu band diğerleri üzerine örtüşme yapmıyorsa da girişim açısından diğerlerine oranla daha tehlikelidir. Çünkü. band ile arasında herhangi bir boş frekans yoktur. Şekil g 2.4 GHz Frekans Band Kanalları 2.2 Çıktı 2-: 54 Veri Hızı Açıklaması: g standartında veri hızı tıpkı a standartı gibi 54 hızlarına çıkabilmektedir. Bunun için a standartı OFDM (Orthogonal frequencydivision multiplexing) yani Dikey Frekans Bölmeli Çoklama modülasyonu yapılarak gerçekleniyordu g standartı ise bu modülasyon türünün yanında CCK-OFDM modülasyonunu kullanır. Şekil 2. Veri Hızlarına Göre Modülasyon Türleri

4 2.2.2 Önemi: g standartı teoride a standartı ile aynı hızlara çıkıyor olarak gözükse de g bu hızlarda daha uzaklara iletim yapabilir. Bunu yapabilmesi OFDM in yanında CCK (Complimentary Code Keying) modülasyonu kullanılmasındandır. Şekil. Veri Hızları ile İletim Mesafeleri 2. Çıktı -: OFDM 2..1 Açıklaması: g standartının en önemli çıktısı OFDM (Dikey Frekans Bölmeli Çoğullama) tekniğidir. Bu teknik FDM (Frekans Bölmeli Çoğullama) tekniğinin devamıdır. FDM de birbirinden bağımsız örtüşmeyen semboller frekansta çoğullanarak, TDM yani zamanda çoğullamanın aksine, iletim yapılır. OFDM de ise spektrumu maksimum verimle kullanabilmek için her kanalın altında birbiriyle örtüşen alt kanallar vardır. Her kanal için 7 alt kanal vardır. Bu alt kanallar sayesinde veri hızları da yükselmektedir. Şekil 4. OFDM Alt Kanallar 4

5 2..2 Önemi: OFDM g standartı için aslında en önemli çıktıdır. OFDM in en önemli özelliği şüphesiz spektrumu verimli kullanmasıdır. Alt kanallar sayesinde sistemden maksimum verim alınmış olur. FDM sistemlere göre band genişliği neredeyse iki katına çıkmıştır. FDM sistemlerde semboller arası girişim olmaması için sembol band genişliklerinin %25 i kadar aralık bırakılır. Bu durumda; Band Genişliği (BW) = 2 / Sembol Hızı (Rs); Formülü geçerli olur. OFDM sistemlerde ise Band Genişliği (BW) = 1 / Sembol Hızı (Rs); Şeklinde bir yaklaşıklık yazılabilir. OFDM in bir diğer avantajı ISI (Simgeler arası girişim) konusunda iyi sonuçlar vermesidir. OFDM de kullanılan kanallara arası bırakılan güven aralıkları sayesinde ISI nın minimum düzeye indirilmesi hedeflenmiştir. Şekil 5. OFDM Sembol Girişimleri. Sonuçlar: Proje kapsamından ve çıktılardan yola çıkarak g standartlaşmasının önemini aşağıdaki tablo ile daha net açıklayabiliriz. 5

6 Tablo 2. Sonuçlar g Standart onayı Temmuz 200 Maksimum veri hızı 54 Modülasyon OFDM ve CCK Veri hızları CCK:1,2,5.5,11 OFDM:6,9,12,18,24,6,48,54 Frekanslar g nin b ve a standartlarından fazla veri hızlarına ve maksimum menzile sahip olması bu standardın b ve a standartlarından daha iyi olduğunu gösteriyor. Modülasyon bakımından ise hem b de kullanılan CCK hem de a da kullanılan OFDM türünü içeriyor. Kullandığı frekanslar ise b standardının frekansı ile aynıdır. Kaynaklar [1] ITU-R (2012). Radio Regulations Edition of 2012 [Online]. Available: [2] Cisco (2004). Channel Deployment Issues for 2.4-GHz WLANs [Online]. Available: l.html#wp14190 [] National Instruments (201, Dec 0). WLAN a,b,g and n [Online]. Available: [4] National Instruments (2014, Nov 05). OFDM and Multi-Channel Communication Systems [Online]. Available: [5] S. Haykin, Communications Systems, 4th ed, New York: Wiley, 2000, pp