Ortogonalny Wielodost臋p z Podzia艂em Cz臋stotliwo艣ci (OFDMA)
Schemat wielodost臋pu oparty na OFDM przydzielaj膮cy podno艣ne r贸偶nym u偶ytkownikom.
Od Jednego do Wielu U偶ytkownik贸w: Ewolucja OFDM
Chocia偶 technologia OFDM jest wysoce efektywna dla pojedynczego u偶ytkownika przesy艂aj膮cego du偶e ilo艣ci danych, jej wydajno艣膰 spada w scenariuszach z wieloma u偶ytkownikami wysy艂aj膮cymi ma艂e, cz臋ste pakiety danych. W standardowym OFDM tylko jeden u偶ytkownik mo偶e nadawa膰 na wszystkich podno艣nych w danym momencie. Inni u偶ytkownicy musz膮 czeka膰 na swoj膮 kolej, dziel膮c kana艂 za pomoc膮 wielodost臋pu w dziedzinie czasu (TDMA).
OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) rozwi膮zuje ten problem. Jest to wielou偶ytkownikowa wersja OFDM, pozwalaj膮ca wielu u偶ytkownikom na jednoczesn膮 transmisj臋 danych w tym samym kanale. Zamiast dawa膰 jednemu u偶ytkownikowi wszystkie podno艣ne na kr贸tki czas, OFDMA przydziela okre艣lone podzbiory podno艣nych r贸偶nym u偶ytkownikom w tym samym czasie.
Analogia: Ruch na Autostradzie
Wyobra藕 sobie 12-pasmow膮 autostrad臋. OFDM jest jak oddanie ca艂ej 12-pasmowej autostrady jednej du偶ej ci臋偶ar贸wce na kr贸tk膮 chwil臋, potem nast臋pnej, i tak dalej. Je艣li ma艂y samoch贸d musi wys艂a膰 niewielk膮 paczk臋, nadal zajmuje ca艂膮 autostrad臋, co jest marnotrawstwem. OFDMA jest jak inteligentny kontroler ruchu, kt贸ry dzieli autostrad臋, daj膮c dwa pasy ma艂emu samochodowi, sze艣膰 pas贸w 艣redniej wielko艣ci furgonetce i cztery pasy autobusowi, a wszystkie pojazdy jad膮 w tym samym czasie.
Kluczowa Koncepcja: Jednostki Zasob贸w (RU)
Podstawowym mechanizmem OFDMA jest podzia艂 dost臋pnych podno艣nych na mniejsze grupy zwane . Centralny harmonogramista (scheduler), taki jak punkt dost臋powy Wi-Fi (AP) lub stacja bazowa 5G (gNB), jest odpowiedzialny za dynamiczne przydzielanie tych jednostek RU wielu u偶ytkownikom zar贸wno dla transmisji w g贸r臋 (od u偶ytkownika do sieci), jak i w d贸艂 (od sieci do u偶ytkownika) w tej samej szczelinie czasowej.
Ta siatka czasowo-cz臋stotliwo艣ciowa ilustruje kluczow膮 r贸偶nic臋. W OFDM (u偶ywaj膮cym TDMA), u偶ytkownicy nadaj膮 sekwencyjnie. W OFDMA wielu u偶ytkownik贸w nadaje r贸wnolegle, ka偶dy u偶ywaj膮c swojej przypisanej cz臋艣ci spektrum cz臋stotliwo艣ci. Ta r贸wnoleg艂a transmisja jest 藕r贸d艂em g艂贸wnych korzy艣ci wydajno艣ciowych OFDMA.
Kluczowe Korzy艣ci z OFDMA
Mo偶liwo艣膰 alokacji podno艣nych z du偶膮 granularno艣ci膮 zapewnia kilka znacz膮cych przewag nad starszymi metodami wielodost臋pu.
- Zwi臋kszona Og贸lna Wydajno艣膰: OFDMA sprawdza si臋 doskonale w 艣rodowiskach z wieloma u偶ytkownikami wysy艂aj膮cymi ma艂e pakiety danych (np. rozmowy VoIP, dane z czujnik贸w IoT, komunikatory internetowe). Agreguj膮c te ma艂e pakiety od wielu u偶ytkownik贸w w jedn膮 transmisj臋, znacznie efektywniej wype艂nia dost臋pne widmo, redukuj膮c narzuty i marnotrawstwo zasob贸w.
- Zmniejszone Op贸藕nienia i Rywalizacja o Dost臋p: Poniewa偶 wielu u偶ytkownik贸w mo偶e nadawa膰 jednocze艣nie, nie musz膮 oni czeka膰, a偶 kana艂 b臋dzie ca艂kowicie wolny. To drastycznie skraca czas oczekiwania (op贸藕nienie) i narzuty zwi膮zane z rywalizacj膮 o dost臋p do kana艂u, co jest kluczowe dla gier, wideokonferencji i innych aplikacji czasu rzeczywistego.
- Poprawiona Jako艣膰 Us艂ugi (QoS): Centralny harmonogramista mo偶e podejmowa膰 inteligentne decyzje. Mo偶e przydzieli膰 wi臋cej jednostek RU u偶ytkownikowi streamuj膮cemu wideo 4K, jednocze艣nie przydzielaj膮c ma艂膮 jednostk臋 RU o niskim op贸藕nieniu innemu u偶ytkownikowi prowadz膮cemu rozmow臋 VoIP, zapewniaj膮c spe艂nienie specyficznych potrzeb ka偶dej aplikacji.
- Lepsza Wydajno艣膰 w G臋stych 艢rodowiskach: Koordynuj膮c transmisje i redukuj膮c rywalizacj臋, OFDMA znacz膮co poprawia wydajno艣膰 sieci i do艣wiadczenia u偶ytkownik贸w w zat艂oczonych miejscach, takich jak stadiony, lotniska i sale wyk艂adowe, gdzie wiele urz膮dze艅 konkuruje o czas antenowy.
G艂贸wne Zastosowania OFDMA
OFDMA jest kamieniem w臋gielnym najnowszej generacji standard贸w komunikacji bezprzewodowej:
- Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax): OFDMA jest najwa偶niejsz膮 now膮 funkcj膮 w Wi-Fi 6, umo偶liwiaj膮c膮 ogromn膮 popraw臋 wydajno艣ci w 艣rodowiskach wielou偶ytkownikowych zar贸wno dla ruchu w d贸艂, jak i w g贸r臋.
- 4G LTE (Long-Term Evolution): OFDMA jest u偶ywane do transmisji w d贸艂. Dla transmisji w g贸r臋 u偶ywana jest zmodyfikowana wersja zwana , aby oszcz臋dza膰 bateri臋 w urz膮dzeniach mobilnych.
- 5G NR (New Radio): Sieci 5G wykorzystuj膮 OFDMA zar贸wno do transmisji w d贸艂, jak i w g贸r臋, zapewniaj膮c jeszcze wi臋ksz膮 elastyczno艣膰 ni偶 LTE dzi臋ki adaptacyjnym odst臋pom mi臋dzy podno艣nymi, aby obs艂ugiwa膰 zr贸偶nicowane us艂ugi, od masowego IoT po rozszerzon膮 mobiln膮 艂膮czno艣膰 szerokopasmow膮.