Typy bezdrátových protokolů

Bezdrátové signály jsou jednou z nejpoužívanějších možností komunikace, od vašich oblíbených místních televizních a rozhlasových stanic až po váš mobilní telefon. Některé z nejdůležitějších bezdrátových technologií, ty, které provozují váš domácí internet, a stále více Počet chytrých zařízení na internetu věcí nebo IoT je regulován řadou bezdrátových protokolů. V závislosti na jejich použití může být jejich rozsah až několik mil nebo jen několik palců.

Pokud nežijete v oblasti, která je obsluhována konvenčními poskytovateli internetu, vaše možnosti jsou tradičně byly omezeny na vytáčené připojení nebo satelitní připojení, z nichž žádný není zvláště dobrý na moderní bohatý internet obsah. Bezdrátová technologie může tuto mezeru překlenout několika různými způsoby a poskytovat služby tam, kde by jinak nebyly dostupné.

V oblastech, kde kabelový a optický internet nejsou ekonomické, totéž

Internetové služby přímé viditelnosti použijte výkonnou verzi konvenční Wi-Fi, která přenáší svůj signál z bodu do bodu pomocí vysoce směrové antény. Protože vysílá své signály do přesně zaměřeného bodu, je méně pravděpodobné, že tento typ služby bude rušit s jinými zařízeními a může používat signál s vyšším výkonem, který by jinak byl podle FCC nezákonný předpisy. Rychlosti jsou obvykle až 25 Mbps, což je přijatelné pro většinu použití, pokud není ideální.

S rozmachem internetu věcí a jeho hordou chytrých a polochytrých zařízení je také potřeba bezdrátová technologie, která dokáže pracovat s velkým množstvím těchto zařízení s nízkou spotřebou energie ve velkých městech a předměstích oblasti. Technologie LTE může fungovat i pro ně, i když její spotřeba je poměrně vysoká. Konkurenční technologie je Long-Range Wide Area Network protokol nebo LoRaWAN s dosahem několika mil v městském prostředí a až trojnásobným dosahem v méně hustých příměstských oblastech.

Stejně jako mnoho jiných elektrických věcí je bezdrátová technologie, kterou používáte ve svém domě, založena na specifikacích návrhu stanovených Institutem elektrických a elektronických inženýrů nebo IEEE. V tomto případě, skutečná specifikace se nazývá 802.11, a byla v průběhu let aktualizována, aby odrážela – a podporovala – zlepšení v technologii. Tyto změny jsou popsány přidáním písmen, jako např G, n nebo ac za číslem. Pro usnadnění jsou tyto variace ve specifikaci označovány jako bezdrátový g, bezdrátový n, bezdrátový ac a tak dále.

Vaše domácí Wi-Fi je správně známé jako a bezdrátové místní sítě nebo WLAN, ale většina lidí tomu říká Wi-Fi a nechá to tak. Síť Wi-Fi se točí kolem centrálního síťového zařízení, nazývaného přístupový bod, které zajišťuje obousměrnou komunikaci s každým zařízením připojeným k síti. Každé zařízení musí mít pro komunikaci s přístupovým bodem kartu bezdrátového síťového rozhraní neboli NIC. Bezdrátové protokoly, které používají, se značně liší v dosahu a výkonu a s každou generací se zlepšují.

Většina Wi-Fi komunikace probíhá ve dvou odlišných pásmech rádiových frekvencí, v pásmu 2,4 GHz a pásmu 5 GHz. Tato pásma jsou minimálně regulována a používají se pro různá spotřebitelská zařízení od dětských chůvičiek po bezdrátové telefony. Jsou dobří v různých věcech. Frekvence v pásmu 5 GHz mohou přenášet více dat rychleji, ale frekvence v pásmu 2,4 GHz mají delší dosah a lépe procházejí stěnami. Historicky se 2,4 GHz používalo ve více zařízeních, ale to znamená Frekvence 2,4 GHz jsou přeplněnější a náchylnější k rušení.

První verze specifikace 802.11 Wi-Fi, které se dostaly na trh, byly bezdrátové a a b, které byly standardizovány na konci 90. let a staly se skutečnými produkty na počátku 21. století. Každý používal jiné pásmo. Bezdrátové b používal pásmo 2,4 GHz a byl schopen sítě rychlostí až 11 megabitů za sekundu a dosahem až 150 stop. BezdrátovýA používal pásmo 5 GHz a měl propustnost až 54 Mbps, ale jeho dosah byl pouze 25 až 75 stop. Bezdrátové blepší dojezd a relativně nízká cena dělal to populárnější ze dvou.

První protokol Wi-Fi, který měl na spotřebitelském trhu velký úspěch 802,11 g nebo bezdrátový g. Používal stejné pásmo 2,4 GHz jako bezdrátové b, takže byl kompatibilní se starším zařízením používajícím tento standard, ale s rychlostí 54 Mbps nyní nabízel výkon srovnatelný s bezdrátovými sítěmi. To bylo dost dobré pro většinu domácích uživatelů a Wireless g byl velmi populární během prvního desetiletí 2000s.

Jak se Wi-Fi stalo užitečnějším a populárnějším, uživatelé potřebovali lepší výkon, aby zvládli streamování videa a další náročné aplikace. The 802.11n specifikace, která přišla v roce 2009, to řešila s některými důležitými technickými vylepšeními, většinou se točícími kolem Multiple-Input Multiple-Output antény nebo MIMO, který umožňoval rychlost až 300 Mbps. Nabízel také spojování kanálů, možnost použití samostatných kanálů pro upstream a downstream provoz, což zvýšila potenciální propustnost – alespoň teoreticky – na 600 Mb/s. Používal frekvence 2,4 i 5 GHz, takže byl zpětně kompatibilní s používanými zařízeními bezdrátové a, b, a G.

The bezdrátový ac specifikace z roku 2014 tuto technologii dále zdokonalila pomocí použití technologie MIMO pro více uživatelů nebo MU-MIMO. To poskytuje základní rychlosti až 433 Mbps na kanál a s propojením kanálů je teoreticky možné mít bezdrátová síť dosahuje rychlosti až gigabitůnebo tisíce Mbps. Bezdrátové ac sám pracuje pouze v pásmu 5 GHz, ale mnoho výrobců to zahrnuje bezdrátový n obvody, aby byly jejich routery kompatibilní bezdrátové b, G a n.

Existuje několik protokolů 802.11, které se nepoužívají pro obecné Wi-Fi sítě, ale pro specifická komunikace mezi zařízeními. Bezdrátová reklama, například využívá pásmo 60 GHz a je skutečně velmi rychlé – potenciálně až 6,7 GHz – ale v dosahu pouhých 10 nebo 11 stop. Nejlépe se používá v situacích, které vyžadují vysokou propustnost mezi zařízeními blízko sebe. Bezdrátové ach, také známý jako Wi-Fi HaLow, využívá spodní pásmo 900 MHz k poskytnutí rozšířeného dosahu s propustností omezenou na maximálně 347 Mbps. Je určen k poskytování signálů s delším dosahem pro zařízení s nízkou spotřebou, jako jsou chytrá zařízení a další aplikace IoT.

Poptávka po vylepšeném výkonu Wi-Fi sítě v dohledné době nezmizí – právě naopak – na trh přichází novější specifikace IEEE. Jmenuje se to bezdrátová sekeraa ke zvýšení propustnosti používá určité digitální triky. Zdvojnásobuje šířku každého dostupného bezdrátového kanálu a umožňuje signálům využívat pouze části každého kanálu, které potřebuje, čímž je celý systém efektivnější. Nabízí až čtyřnásobný dosah a šestinásobný výkon bezdrátového AC, alespoň teoreticky, a – důležité pro IoT – podporuje mnohem více zařízení současně.

Přestože specifikace používané pro Wi-Fi jsou definovány inženýry IEEE, samotný termín „Wi-Fi“ a logo Wi-Fi jsou majetkem konsorcia výrobců známých jako Wi-Fi Alliance. Inženýři mohou být naprosto spokojeni s identifikací standardů pomocí písmen a číslic, ale výrobci a jejich marketingová oddělení rádi udržují věci jednoduché a zapamatovatelné. To je důvod, proč Wi-Fi Alliance oznámila novou značku, přejmenování wireless n na Wireless 4, ac jako Wireless 5 a ax na Wireless 6. Tento druh systému číslování se používá pro vše od mobilních telefonů po filmové franšízy, takže by si jej spotřebitelé měli snáze zapamatovat.

Ne všechny bezdrátové protokoly jsou určeny k pokrytí velkých oblastí nebo k poskytování široké komunikační schopnosti. Některé z nejužitečnějších jsou normy krátkého dosahu má pomoci zařízením s nízkou spotřebou energie vzájemně interagovat. Ty mohou ovlivnit vaši interakci s počítačem, telefonem nebo jinými zařízeními nebo jak spolu zařízení přímo komunikují.

Některé z nejjednodušších forem bezdrátové technologie, včetně standardní bezdrátové myši a klávesnice, vůbec nepoužívají formální bezdrátový protokol. Místo toho vysílají přímo přes přednastavenou rádiovou frekvenci. Starší zařízení používají frekvenci 27 MHz, která se také používá pro rádiem řízené hračky. Má slabý dosah, ale je naprosto v pořádku pro zařízení, která sdílejí stůl. Novější verze využívají pásmo 2,4 GHz a lze je používat i na větší vzdálenosti, což je skvělé, pokud sedíte dobře vzadu od obřího monitoru.

RF zařízení potřebují svůj vlastní přijímač, aby fungovala, ale Bluetooth ne, což je důvod technologie Bluetooth je všestrannější. Bluetooth je založeno na jiné bezdrátové specifikaci IEEE, 802.15.1, která je popsána jako osobní sítě. Osobní sítě jsou určeny k vyměňte dráty a kabely v a kolem jedné osoby nebo pracovního prostoru. Bluetooth je technologie používaná v tomto typu sítě, protože se spolehlivě připojuje, využívá relativně málo energie a může podporovat až osm zařízení současně.

Bluetooth spojuje zařízení v pásmu 2,4 GHz. Při prvním připojení zařízení resp spárované přes Bluetooth vytvoří jedinečný bezpečnostní kód jako jakési tajné podání ruky mezi nimi. Poté, co jsou spárovány, oni v budoucnu automaticky znovu připojit a nevyžadují žádné další nastavení. Datová propustnost Bluetooth je relativně nízká, takže se většinou používá pro vstupní a výstupní zařízení, jako jsou myši a klávesnice, reproduktory a mikrofony a sluchátka.

Nízká spotřeba energie byla vždy součástí specifikace Bluetooth, protože bezdrátová zařízení jsou bateriový provoz z nutnosti, ale i standardní Bluetooth spotřebovává pro některé příliš mnoho energie z baterie aplikací. Revidovaná verze, Bluetooth Low Energy nebo BLE, zajišťuje tento segment trhu snížením šířky pásma a rozsahu snížit spotřebu energie. Často se používá například ve fitness náramkech a chytrých hodinkách a má potenciál pro použití také se zařízeními IoT.

Near-Field Communications, nebo NFC, je nejkratší dosah ze všech bezdrátových protokolů. Působí na vzdálenost jen pár centimetrůpomocí čipů s velmi nízkou spotřebou. Znáte to jako technologii používanou v aplikacích pro placení klepnutím pro váš telefon, včetně Apple Pay, Google Pay a Samsung Pay. Je také široce používán v bezpečnostních kartách a podobných aplikacích.

Další bezdrátové protokoly se objevují, aby vyhovovaly potřebám jednotlivých chytrých zařízení a internetu věcí společně. Jako takové nejsou orientovány na spotřebitele, ačkoli produkty, které umožňují, rozhodně ano. Některé z nejvýznamnějších zahrnují:

• Vlákno: Tento bezdrátový protokol se stal součástí portfolia společnosti Google, když koupil lídra v oblasti domácí automatizace Nest. Na základě bezdrátového standardu IEEE 802.15.4 se používá v detektorech kouře a automatizačních zařízeních Nest. Ostatní prodejci se mohou rozhodnout používat Thread, pokud chtějí být kompatibilní s produkty v ekosystému Nest.
  
• Zigbee a Zigbee Pro: Zigbee a Zigbee Pro pracují v pásmech 2,4 GHz a 900 MHz a mohou potenciálně podporovat tisíce zařízení současně na libovolném místě. Na rozdíl od Threadu za Zigbee stojí konsorcium stovek výrobců.
  
• ZWave a ZWave Plus: Dalším důležitým protokolem pro použití IoT je ZWave, který je podobný Zigbee, ale je navržen tak, aby byl jednodušší a méně nákladný na implementaci. Pracuje v pásmech 800 a 900 MHz, která nabízejí dobrý dosah a menší rušení než pásmo 2,4 GHz. Byl vytvořen dánskou společností Zensys, ale nyní má širokou podporu výrobců.
• MQTT: Přenos telemetrie fronty zpráv je navržen pro zařízení s nízkou spotřebou a nízkou propustností, jako jsou například relativně „hloupé“ senzory, které nepotřebují takovou datovou propustnost, jakou vyžaduje interaktivní „chytrý“ IoT zařízení.