वायरलेस लिंक विशेषताएँ

वायरलेस लिंक वायर्ड लिंक से मौलिक रूप से भिन्न होते हैं: सिग्नल दूरी के साथ क्षीण होते हैं, हस्तक्षेप और मल्टीपाथ से ग्रस्त होते हैं, और त्रुटि दरें समय और स्थान के साथ बदलती रहती हैं, जो वायरलेस प्रोटोकॉल को अपने वायर्ड समकक्षों से बहुत अलग व्यवहार करने के लिए मजबूर करती हैं।

Definition

वायरलेस लिंक विशेषताएँ रेडियो संचार के भौतिक और चैनल गुण हैं — क्षीणन, हस्तक्षेप, मल्टीपाथ फेडिंग, और एक परिवर्तनीय, अक्सर उच्च बिट-त्रुटि दर — जो वायरलेस लिंक को वायर्ड लिंक से अलग करती हैं और वायरलेस प्रोटोकॉल को कैसे डिज़ाइन किया जाता है, इसे आकार देती हैं।

Scope

यह विषय वायरलेस लिंक के विशिष्ट भौतिक और तार्किक गुणों और नेटवर्किंग के लिए उनके परिणामों को शामिल करता है। यह सिग्नल क्षीणन और पाथ लॉस, अन्य स्रोतों से हस्तक्षेप और साझा स्पेक्ट्रम, मल्टीपाथ प्रसार और फेडिंग, सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात और प्राप्त करने योग्य दर से इसका संबंध, परिणामी परिवर्तनीय और उच्च बिट-त्रुटि दरें, और छिपी हुई- और उजागर-टर्मिनल समस्याओं का इलाज करता है जो इसलिए उत्पन्न होती हैं क्योंकि एक नोड अन्य सभी को नहीं सुन सकता है। यह विशिष्ट एक्सेस प्रौद्योगिकियों (वाई-फाई, सेलुलर) को बाहर करता है जो इन विशेषताओं का सामना करती हैं।

Core questions

• वायर्ड सिग्नल की तुलना में वायरलेस सिग्नल इतने कमजोर और भिन्न क्यों होते हैं?
• हस्तक्षेप, मल्टीपाथ और फेडिंग वायरलेस लिंक को कैसे खराब करते हैं?
• सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात प्राप्त करने योग्य डेटा दर से कैसे संबंधित है?
• छिपी हुई-टर्मिनल और उजागर-टर्मिनल समस्याएँ क्या हैं?
• वायरलेस सीधे टकराव का पता लगाने जैसी वायर्ड तकनीकों का पुन: उपयोग क्यों नहीं कर सकता है?

Key concepts

• सिग्नल क्षीणन और पाथ लॉस
• हस्तक्षेप
• मल्टीपाथ प्रसार
• फेडिंग
• सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात (SNR)
• बिट-त्रुटि दर
• छिपी हुई-टर्मिनल समस्या
• उजागर-टर्मिनल समस्या
• अनुकूली मॉड्यूलेशन और कोडिंग

Key theories

चैनल की बाधाएँ और फेडिंग

रेडियो सिग्नल दूरी के साथ शक्ति खो देते हैं (पाथ लॉस), वस्तुओं से परावर्तित होकर कई रास्तों से पहुंचते हैं (मल्टीपाथ), और उन रास्तों के हस्तक्षेप के कारण फेड होते हैं, जिससे एक समय- और स्थान-भिन्न त्रुटि दर उत्पन्न होती है जो वायर्ड लिंक में नहीं होती है।

क्षमता और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात

सूचना सिद्धांत एक चैनल की अधिकतम विश्वसनीय डेटा दर को उसकी बैंडविड्थ और सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात से जोड़ता है, इसलिए हस्तक्षेप और क्षीणन बिगड़ने पर वायरलेस दर गिर जाती है, जिससे अनुकूली मॉड्यूलेशन और कोडिंग को बढ़ावा मिलता है।

छिपी हुई- और उजागर-टर्मिनल समस्याएँ

क्योंकि प्रत्येक नोड केवल आस-पास के ट्रांसमीटरों को सुनता है, एक दूसरे की सीमा से बाहर के दो प्रेषक एक साझा रिसीवर पर टकरा सकते हैं (छिपा हुआ टर्मिनल) या अनावश्यक रूप से तब तक प्रतीक्षा कर सकते हैं जब वे संचारित कर सकते थे (उजागर टर्मिनल), ये समस्याएँ साझा वायरलेस मीडिया के लिए विशिष्ट हैं।

Clinical relevance

ये विशेषताएँ बताती हैं कि वायरलेस नेटवर्क ऐसा व्यवहार क्यों करते हैं जैसा उपयोगकर्ता अनुभव करते हैं: दूरी और बाधाओं के साथ दरें कम हो जाती हैं, फेडिंग से डेड स्पॉट, और भीड़भाड़ वाले स्पेक्ट्रम में हस्तक्षेप से धीमापन। वे वायरलेस सिस्टम में डिज़ाइन विकल्पों को संचालित करते हैं — पहचान के बजाय टकराव से बचाव, लिंक-लेयर रीट्रांसमिशन, अनुकूली दरें, और घरों, कार्यालयों और सेलुलर नेटवर्क में सावधानीपूर्वक स्पेक्ट्रम और एक्सेस-पॉइंट योजना।

History

वायरलेस चैनलों की समझ शैनन के 1948 के क्षमता सिद्धांत और दशकों के रेडियो-प्रसार अनुसंधान पर आधारित है। जैसे-जैसे डेटा नेटवर्किंग पैकेट-रेडियो प्रयोगों और फिर वायरलेस लैन और सेलुलर डेटा के साथ रेडियो पर चली गई, नेटवर्किंग समुदाय को छिपी हुई-टर्मिनल समस्या और समय-भिन्न त्रुटि दरों का सामना करना पड़ा, जिससे विशेष रूप से वायरलेस चैनल के लिए डिज़ाइन किए गए एक्सेस तरीके और लिंक-लेयर तंत्र विकसित हुए।

Key figures

• Claude Shannon
• Andrew S. Tanenbaum

Seminal works

• kurose2021
• shannon1948

Frequently asked questions

वाई-फाई वायर्ड कनेक्शन की तुलना में धीमा और कम विश्वसनीय क्यों है?

वायरलेस सिग्नल दूरी और बाधाओं के साथ क्षीण होते हैं, स्पेक्ट्रम साझा करने वाले अन्य उपकरणों से हस्तक्षेप का सामना करते हैं, और मल्टीपाथ के कारण फेड होते हैं। ये एक तार की तुलना में उच्च और अधिक परिवर्तनीय त्रुटि दर का कारण बनते हैं, इसलिए लिंक कम डेटा दरों के अनुकूल होता है और अधिक बार पुनः संचारित होता है, जिससे थ्रूपुट और स्थिरता कम हो जाती है।

छिपी हुई-टर्मिनल समस्या क्या है?

यह तब होता है जब दो नोड एक सामान्य रिसीवर तक पहुंच सकते हैं लेकिन एक दूसरे को नहीं सुन सकते हैं। क्योंकि कोई भी दूसरे के संचरण को महसूस नहीं करता है, वे एक ही समय में संचारित हो सकते हैं और रिसीवर पर टकरा सकते हैं। केवल कैरियर सेंसिंग इसे रोक नहीं सकती है, यही कारण है कि वायरलेस प्रोटोकॉल RTS/CTS हैंडशेक जैसे तंत्र जोड़ते हैं।