מאת: אריק ויינשטיין. אסונות הטבע הגדולים שהתרחשו בשנים האחרונות כמו רעידת האדמה בהאיטי או הצונאמי בתאילנד, המחישו את הצורך הגדול למערכות תקשורת מיידיות שלא יתבססו על תשתית קבועה קיימת – שבדרך כלל גם נפגעת ויוצאת מפעולה באסונות כאלה.
מערכות תקשורת מתפקדות הנן צורך חיוני לכוחות ההצלה ולאוכלוסיה המקומית והרבה פעמים יכולות להציל חיי אדם. הפתרון למצבים אלו מגיע בצורת רשתות אלחוטיות מיידיות (IWN) שמאפשרות להקים באזור ההתרחשות רשת אלחוטית מלאה ללא שום תשתית מוקדמת.
רשתות ה – IWN הנן רשתות ייעודיות שלא דורשות שום תשתית ובנויות בטופולוגיה שטוחה לחלוטין כפי שמתואר בציור 1.
בנוסף לאזורי אסונות, יש לרשתות ה – IWN יישומים רבים שאותם נסקור בהמשך הכתבה.
חברת מוביליקום (www.mobilicom.com) מתל אביב הנה חלוצה בתחום הרשתות האלחוטיות המיידיות אשר פיתחה מספר מוצרים שמשמשים כאבני בניין לרשתות המיידיות. החברה הוקמה על ידי אורן אלקיים ויוסי סגל ששיתפו פעולה עוד בחברת Runcom, אורן כסמנכ”ל אסטרטגיה ופיתוח עסקי ויוסי כ- CTO. השניים מביאים עמם ניסיון רב בתחום התקשורת האלחוטית כמו גם פעילות בוועדות התקינה של ETSI ו- IEEE.
ציור 1 – טופולוגיה של רשת אלחוטית מיידית
מהי בעצם רשת תקשורת מיידית?
רשת תקשורת מיידית היא רשת ללא שום ציוד או ניהול מרכזי והיא נוצרת באופן מיידי ע”י הקמת התקשורת בין שתי יחידות או יותר.
ברגע שנוצרת רשת זו, יכולים להתחבר אליה בצורה דינמית התקנים נוספים שיתקשרו ישירות זה עם זה או דרך התקנים אחרים ברשת. רשת IWN היא רשת חיצונית (outdoor) שתומכת בטווחים של קילומטרים אחדים עד עשרות קילומטרים בין היחידות השונות והיא יוצרת בעצם רשת פרטית בין השותפים לאותה עננה באזור מקומי. החיבור לשדרה האחורית (backhaul) יכול להיעשות על ידי כל אחד מחברי הרשת אם על ידי תקשורת לוויינית או בכל צורה אחרת.
מה היתרונות של הרשתות המיידיות ביחס לרשתות האלחוטיות או סלולאריות הרגילות?
רשתות התקשורת הרגילות מיועדות לשרת בד”כ כמות גדולה של משתמשים ובנויות בצורת כוכב – כאשר מרכז הרשת היא תחנת בסיס או נקודת גישה לרשת ( Access Point). מבנה זה הופך את תחנת הבסיס ליחידה קריטית ברשת שכל התקשורת עוברת דרכה, במקרה והיא נופלת – כל הרשת מפסיקה לתפקד. ברשתות מיידיות לא קיים מבנה ריכוזי כזה וגם אם אחת היחידות נופלת – ניתן למצוא מסלול חילופי להעברת התקשורת ברשת. הבדל נוסף שהוא מהותי הוא המבנה ההיררכי של הרשתות הרגילות שבנויות בהיררכיה של כמה רמות שנבדלות בפונקציונאליות, בחומרה ובתוכנה – וכפועל יוצא מכך המאמץ לפרוס תשתית לרשת כזו הוא גדול ויקר גם עבור מספר קטן של משתמשים. רשתות מיידיות הם רשתות שמיועדות למספר משתמשים קטן יותר מסוג (B2B (Business to Business והם תומכות בקישוריות P2P, P2MP, MP2P ו- MP2MP ועד MESH.
ציור – 2 : רשת אלחוטית ניידת כפיתרון לקישוריות ברכבות
מהם האתגרים הטכנולוגיים בתחום הרשתות המיידיות?
האתגר בהקמת רשת מיידית ללא שום הכנה או תשתית מוקדמת הוא גדול והוא מתחלק בין השכבות השונות של הרשת. אם זה ברמת ה RF למצוא שותפים לרשת ולהקים תקשורת ללא הפרעה ליחידות או רשתות אחרות באיזור, להיות מסוגל להחזיק ערוץ תקשורת יציב בין היחידות השונות ברשת תוך שמירה על תקשורת עם מינימום של שגיאות ועד לרמת ניהול הרשת שבנויה בטופולוגיה שטוחה לגמרי ללא שום ניהול מרכזי.
זוהי רשת שהמשתמשים בה בעצם יוצרים אותה וכל יחידה שנכנסת לאזור גיאוגרפי מסוים יודעת לזהות את השכנים שלה, ליצור רשת חדשה או להצטרף לרשת קיימת. הרשת היא רשת דינמית שמשתנה כל הזמן וככזו היא צריכה לתחזק את עצמה ברמת הניהול וגם להתגבר על בעיות שנוצרות תוך כדי עבודה.
הזכרנו את השימוש של רשתות מיידיות לאזורים מוכי אסון, אילו יישומים נוספים קיימים לרשתות אלו?
קיימים כמה יישומים שהרשתות המיידיות נותנות פתרון מלא עבורם כמו למשל רשתות תחבורה או אזורים בהם אין היגיון כלכלי או יכולת לפרוס תשתית קבועה.
אם נבחן את רשת הרכבות, עד היום לא קיים פתרון כלכלי שמאפשר גלישה בפס רחב בזמן שאנו נוסעים ברכבת או רכבת תחתית. בעזרת רשתות מיידיות, ניתן להתקין יחידות רשת לאורך מסלול הרכבת (כפי שמודגם בציור 2) ובכך לאפשר קישוריות לאינטרנט לאורך כל המסלול. היתרון בפריסת רשת מיידית כזו הוא שלא נדרשת שום תשתית אינטרנט לאורך המסלול כי אם רק בנקודה אחת שבה אפשר להתחבר לקו לוויני או לכל חיבור קווי או אלחוטי אחר לשדרה האחורית.
יישומים נוספים הם בתחום הביטחון האזרחי ואירועי טרור. היכולת ליצור מערכת שליטה ובקרה באופן מיידי שמשלבת את כל הכוחות הפועלים באזור האירוע ללא הסתמכות על תשתיות התקשורת האזרחית (שבהרבה מקרים נפגעות או קורסות גם הן). דוגמא נוספת היא פיקוח על אזורים שוממים כמו למשל גבולות בין מדינות שונות. בעזרת רוחבי הפס הנתמכים על ידי הרשתות המיידיות ניתן להעביר וידאו באיכות גבוהה (כולל HD) למרכזי הבקרה וזאת ללא צורך בתשתית לאורך הגבול.
יישום נוסף הוא ניטור ובקרה למערכות תשתית אנרגיה (Smart Grid) כמו קווי חשמל מרכזיים או צינורות נפט שנפרשים למרחקים גדולים, גם פה זה לא מעשי להתקין תשתית תקשורת לאורכם כך שהרשתות המיידיות הם הפיתרון המעשי.
מהי הייחודיות בפתרונות שמציעה חברת מוביליקום?
מוביליקום היא חברת SYSTEM שנותנת פתרון מערכתי מבוסס חומרה ותוכנה לתחום הרשתות האלחוטיות המיידיות. בין היתרונות העיקריים של קו המוצרים שלנו ניתן למצוא:
-הקמה מיידית של רשת התקשורת ללא שום הכנה.
-הרשת מבוססת על שידור של 4G-LTE שהיא שיטת התקשורת הטובה ביותר היום בתחום רשתות WAN/MAN. לצורך ביצועי תקשורת טובים יותר אנו משתמשים בטכנולוגיות מתקדמות מרמת האנטנות כמו MIMO ו- Beam Forming המשך לטכניקות אפנון מתקדמות מבוססות OFDM/OFDMA שמשלבות Convolution Turbo Code.
-הרשת תומכת בשני סוגים של קישוריות Ad- Hoc שמאפשרת קישוריות ישירה בין היחידות השונות ללא שום צורך בתחנת בסיס או כל אמצעי אחר שיקשר ביניהם, ו – MESH שמאפשרת לכל משתמש ברשת לדבר עם משתמש אחר גם אם אין קשר ישיר ביניהם אלא דרך מימסור ע”י היחידות האחרות ברשת וזאת באמצעות אלגוריתמי ניתוב דינמיים שנמצאים בכל יחידה ברשת.
-המערכות של מוביליקום מאפשרות ניידות גם במהירות גבוהה עד ל-800 קמ”ש כאשר קיים קו ראיה (LOS-Line of Sight) וגם בלעדיו (N-LOS – Non Line Of Sight) – דבר שהוא חדשני בתחום זה. ה – LTE עצמו עבר שינויים כדי לתמוך במהירויות אלו.
אורן אלקיים ( מימין ) ויוסי סגל – מייסדי מוביליקום
מהם רוחבי הפס הנתמכים על ידי המערכת?
אנו מאפשרים רוחב פס של עד 40 מגה ביט לשניה כאשר החלוקה בין הערוץ היורד (Down Link) לערוץ העולה (Up Link) היא גמישה. ניתן להקצות את כל רוחב הפס ל- DL או ל- UL או כל חלוקה אחרת ביניהם, להבדיל מרשתות תקשורת אלחוטיות אחרות בהן ה- UL מוגבל וקטן מהותית ה-DL.
המוצרים של מוביליקום כמו ה-MCU-100 מספקים פתרונות ברמת התשתית של הרשת, איך משלבים הלקוחות שלכם את היישומים הייחודיים שלהם לתוך הרשת זו?
כל משפחת המוצרים שמהווה את אבני הבניין לרשת האלחוטית המיידית תוכננה ויושמה בארכיטקטורה פתוחה גם ברמת החומרה וגם ברמת התוכנה. ברמת החומרה הרשת מבוססת על פלטפורמה “ג’נרית” שמאפשרת ללקוחות לשלב פונקציונאליות נוספות בחומרה. המודם האלחוטי הוא מודם SDR שממומש בתוכנה (Software Defined Radio) כך שניתן להוסיף בקלות תמיכה בשיטות תקשורת נוספות. בנוסף, גם התוכנה מבוססת על מערכת ההפעלה הפתוחה Linux כך שהלקוחות יכולים להוסיף אפליקציות תוכנה כמו תצוגת מפות, GPS וכדומה. עד היום מערכות תקשורת כאלו תוכננו בצורה הרבה יותר קשיחה ברמת החומרה כך שלא הייתה כמעט גמישות לשנות ולהוסיף אפליקציות חדשות, במערכת שלנו ניתן לשנות את הקונפיגורציה ופונקציונאליות בכל נקודת זמן בהתאם לצרכים בנקודת זמן מסויימת והתאמה לאפליקצית השימוש של הלקוח.
