Traadita ühenduse protokollide tüübid

Juhtmeta signaalid on üks enim kasutatavaid sidevõimalusi, alates teie lemmiktele- ja raadiojaamadest kuni mobiiltelefonini. Mõned kõige olulisemad traadita tehnoloogiad, need, mis kasutavad teie kodust Internetti, ja üha enam Nutiseadmete arvu asjade Internetis või asjade Internetis reguleerivad mitmed traadita protokollid. Sõltuvalt nende kasutamisest võib nende ulatus olla nii palju kui mitu miili või nii vähe kui paar tolli.

Kui te ei ela piirkonnas, mida teenindavad tavalised Interneti-teenuse pakkujad, on teie valikud traditsiooniliselt saadaval on piirdunud sissehelistamis- või satelliidiga, millest kumbki pole eriti hea kaasaegses rikkalikus Internetis sisu. Juhtmeta tehnoloogia võib seda lünka ületada mitmel erineval viisil, pakkudes teenust seal, kus see muidu saadaval poleks.

Piirkondades, kus kaabel- ja kiudoptiline internet pole ökonoomne, sama

Nähtavuse Interneti-teenused kasutage seda, mis taandub tavalise WiFi suure võimsusega versioonile, mis edastab signaali ühest punktist teise kasutades suure suunaga antennid. Kuna see edastab oma signaalid täpselt fokusseeritud punkti, häirib seda tüüpi teenus vähem teiste seadmetega ja võivad kasutada suurema võimsusega signaali, mis muidu oleks FCC järgi ebaseaduslik määrused. Kiirused on tavaliselt kuni 25 Mbps, mis on enamiku kasutuste jaoks vastuvõetav, kui mitte ideaalne.

Asjade Interneti ning selle nutikate ja poolnutikate seadmete hordi levikuga on tekkinud ka vajadus traadita tehnoloogia, mis suudab töötada suure hulga vähese energiatarbega seadmetega suurtes linna- ja eeslinnades alad. LTE-tehnoloogia võib töötada ka nende jaoks, kuigi selle energiatarve on suhteliselt suur. Konkurentsivõimeline tehnoloogia on Pikamaa laivõrgu protokoll või LoRaWAN ulatusega paar miili linnatingimustes ja kuni kolm korda suurem vähem tihedates äärelinnades.

Nagu paljud muud elektrilised asjad, põhineb teie majas kasutatav juhtmeta tehnoloogia elektri- ja elektroonikainseneride instituudi (IEEE) kavandatud spetsifikatsioonidel. Sel juhul, tegelik spetsifikatsioon on 802.11, ja seda on aastate jooksul täiustatud, et kajastada – ja julgustada – tehnoloogia täiustusi. Neid muudatusi kirjeldatakse tähtede lisamisega, näiteks g, n või ac pärast numbrit. Mugavuse huvides nimetatakse neid spetsifikatsioonide variatsioone kui juhtmevaba g, traadita n, traadita ac ja nii edasi.

Teie kodu WiFi-t tuntakse õigesti kui a traadita kohtvõrk või WLAN, kuid enamik inimesi nimetab seda lihtsalt Wi-Fiks ja jätab selle sinnapaika. Wi-Fi-võrk keerleb ümber keskse võrguseadme, mida nimetatakse pääsupunktiks ja mis tagab kahesuunalise side iga võrku ühendatud seadmega. Igal seadmel peab omakorda pääsupunktiga suhtlemiseks olema juhtmevaba võrguliidese kaart ehk NIC. Nende kasutatavad traadita protokollid on vahemikus ja jõudluses väga erinevad ning muutuvad iga põlvkonnaga paremaks.

Enamik WiFi-sidet toimub kahes erinevas raadiosagedusribas, 2,4 GHz ja 5 GHz sagedusalas. Need ribad on minimaalselt reguleeritud ja neid kasutatakse mitmesuguste tarbeseadmete jaoks alates beebimonitoritest kuni juhtmeta telefonideni. Nad on head erinevates asjades. 5 GHz sagedusala sagedused suudavad kiiremini edastada rohkem andmeid, kuid sagedusalas 2,4 GHz asuvad sagedused on pikema levialaga ja läbivad paremini seinu. Ajalooliselt on 2,4 GHz kasutatud rohkemates seadmetes, kuid see tähendab 2,4 GHz sagedused on ülerahvastatud ja häiretele kalduvad.

802.11 Wi-Fi spetsifikatsiooni varaseimad versioonid, mis turule jõudsid, olid juhtmevaba a ja b, mis standarditi 90ndate lõpus ja muutusid tegelikeks toodeteks 2000ndate alguses. Igaüks kasutas erinevat bändi. Juhtmeta b kasutas sagedusala 2,4 GHz ja see oli võimeline võrku ühendama kiirusega kuni 11 megabitti sekundis ja levialaga kuni 150 jalga. Juhtmetaa kasutas sagedusala 5 GHz ja selle läbilaskevõime oli kuni 54 Mbps, kuid selle ulatus oli vaid 25–75 jalga. Juhtmeta b-dparem valik ja suhteliselt madalad kulud muutis selle neist kahest populaarsemaks.

Esimene Wi-Fi-protokoll, mis saavutas tarbijaturul laialdase edu, oli 802,11 g või juhtmevaba g. See kasutas sama 2,4 GHz sagedusala kui juhtmevaba b, seega ühildus see seda standardit kasutava vanema varustusega, kuid 54 Mbps juures pakkus see nüüd jõudlust, mis on võrreldav traadita võrguga. See oli enamiku kodukasutajate jaoks piisavalt hea ja juhtmeta g oli tohutult populaarne 2000. aastate esimesel kümnendil.

Kuna Wi-Fi muutus kasulikumaks ja populaarsemaks, vajasid kasutajad video voogesituse ja muude nõudlike rakenduste haldamiseks paremat jõudlust. The 802.11n 2009. aastal ilmunud spetsifikatsioonis käsitleti seda mõningate oluliste tehniliste näpunäidetega, mis olid peamiselt seotud Mitme sisendiga mitme väljundiga antennid või MIMO-d, mis võimaldas kiirust kuni 300 Mbps. Samuti pakkus see kanalite ühendamist, võimalust kasutada üles- ja allavoolu liikluseks eraldi kanaleid, mis suurendas potentsiaalset läbilaskevõimet – vähemalt teoreetiliselt – 600 Mbps-ni. See kasutas nii 2,4 kui ka 5 GHz sagedusi, nii et see oli tagasiühilduv seadmetega, mis kasutavad juhtmevaba a, b, ja g.

The traadita ac 2014. aastast pärit spetsifikatsioon täiustas seda tehnoloogiat veelgi, kasutades selleks mitme kasutajaga MIMO tehnoloogia või MU-MIMO. See tagab kuni 433 Mbps baaskiiruse kanali kohta ja kanalite ühendamisega on teoreetiliselt võimalik traadita võrgu kiirus ulatub gigabittidessevõi tuhandeid Mbps. Juhtmeta ac ise töötab ainult 5 GHz sagedusalas, kuid paljud tootjad hõlmavad seda traadita n samuti, et ruuterid ühilduksid juhtmevaba b, g ja n.

On paar 802.11 protokolli, mida ei kasutata üldotstarbeliste WiFi-võrkude jaoks, vaid konkreetne seadmetevaheline side. Juhtmeta reklaam, näiteks kasutab sagedusala 60 GHz ja on tõepoolest väga kiire – potentsiaalselt kuni 6,7 GHz –, kuid jääb vaid 10 või 11 jala vahemikku. Seda on kõige parem kasutada olukordades, mis nõuavad üksteise lähedal asuvate seadmete vahelist suurt läbilaskevõimet. Juhtmeta ah, tuntud ka kui Wi-Fi HaLow, kasutab madalamat 900 MHz sagedusala, et pakkuda laiemat leviala, mille läbilaskevõime on piiratud maksimaalselt 347 Mbps. See on ette nähtud pikema ulatusega signaalide pakkumiseks väikese võimsusega seadmetele, nagu nutikad seadmed ja muud IoT-rakendused.

Nõudlus parema Wi-Fi-võrgu jõudluse järele ei kao niipea – pigem vastupidi –, seega on turule jõudmas uuem IEEE spetsifikatsioon. Seda nimetatakse juhtmevaba kirves, ja see kasutab läbilaskevõime suurendamiseks digitaalset näpunäidet. See kahekordistab iga saadaoleva traadita kanali laiuse ja võimaldab signaalidel kasutada iga kanali vajalikke osi, muutes kogu süsteemi tõhusamaks. See pakub kuni juhtmevaba vahelduvvoolu neli korda suurem ja kuus korda suurem jõudlus, vähemalt teoreetiliselt ja – see on asjade Interneti jaoks oluline – toetab korraga palju rohkem seadmeid.

Kuigi Wi-Fi jaoks kasutatavad spetsifikatsioonid on määratlenud IEEE insenerid, kuuluvad mõiste "Wi-Fi" ise ja Wi-Fi logo tootjate konsortsiumile, mida tuntakse Wi-Fi Alliance. Insenerid võivad olla täiesti rahul standardite tuvastamisega tähtede ja numbritega, kuid tootjatele ja nende turundusosakondadele meeldib hoida asjad lihtsad ja meeldejäävad. Seetõttu on Wi-Fi Alliance teatanud uuest kaubamärgist, traadita ühenduse n ümbernimetamine kui Wireless 4, ac kui Wireless 5 ja ax kui Wireless 6. Sellist nummerdamissüsteemi kasutatakse kõige jaoks, alates mobiiltelefonidest kuni filmide frantsiisideni, nii et tarbijatel peaks olema seda lihtsam meeles pidada.

Kõik traadita ühenduse protokollid ei ole mõeldud katma suuri alasid ega pakkuma laiaulatuslikku sidevõimalust. Mõned kõige kasulikumad on lühimaastandardid mille eesmärk on aidata väikese võimsusega seadmetel üksteisega suhelda. Need võivad mõjutada seda, kuidas te arvuti, telefoni või muude seadmetega suhtlete või kuidas seadmed omavahel otse suhtlevad.

Mõned kõige lihtsamad traadita tehnoloogia vormid, sealhulgas tavaline juhtmeta hiir ja klaviatuur, ei kasuta üldse ametlikku traadita ühenduse protokolli. Selle asemel edastavad nad otse eelseadistatud raadiosageduse kaudu. Vanemad seadmed kasutavad 27 MHz sagedust, mida kasutatakse ka raadio teel juhitavate mänguasjade jaoks. Sellel on kehv ulatus, kuid see sobib suurepäraselt seadmete jaoks, mis jagavad töölauda. Uuemad versioonid kasutavad sagedusala 2,4 GHz ja neid saab kasutada ka kaugemal, mis on suurepärane, kui istud hiiglasliku monitori taga.

RF-seadmed vajavad töötamiseks oma vastuvõtjat, kuid Bluetooth mitte, mistõttu Bluetooth-tehnoloogia on mitmekülgsem. Bluetooth põhineb teisel IEEE traadita spetsifikatsioonil 802.15.1, mida kirjeldatakse kui isiklikud võrgud. Personaalvõrgud on ette nähtud vahetage juhtmeid ja kaableid ühes inimeses või tööruumis ja selle ümbruses. Bluetooth on seda tüüpi võrkudes kasutatav tehnoloogia, kuna see ühendab usaldusväärselt, kasutab suhteliselt vähe energiat ja toetab korraga kuni kaheksat seadet.

Bluetooth ühendab seadmeid sagedusalas 2,4 GHz. Seadmete esmakordsel ühendamisel või paaris Bluetoothi ​​kaudu loovad nad omamoodi salajase käepigistusena ainulaadse turvakoodi. Pärast nende sidumist Ühendage tulevikus automaatselt uuesti ja ei vaja täiendavat seadistust. Bluetoothi ​​andmeedastus on suhteliselt madal, seega kasutatakse seda enamasti sisend- ja väljundseadmete jaoks, nagu hiired ja klaviatuurid, kõlarid ning mikrofonid ja peakomplektid.

Madal energiatarve kuulus alati Bluetoothi ​​spetsifikatsiooni alla, kuna juhtmeta seadmed on akutoitel, kuid isegi tavaline Bluetooth kasutab mõne jaoks liiga palju akut rakendusi. parandatud versioon, Bluetooth Low Energy või BLE, teenindab seda turusegmenti, vähendades ribalaiust ja ulatust vähendada energiatarbimist. Seda kasutatakse sageli näiteks treeningrihmades ja nutikellades ning seda saab kasutada ka asjade Interneti-seadmetega.

Lähivälja side, või NFC, on kõigist traadita protokollidest lühima levialaga. See töötab vahemaa tagant vaid paar tolli, kasutades väga väikese võimsusega kiipe. Teate seda kui tehnoloogiat, mida kasutatakse teie telefoni puudutusega maksmise rakendustes, sealhulgas Apple Pay, Google Pay ja Samsung Pay. Seda kasutatakse laialdaselt ka turvavõtmekaartides ja sarnastes rakendustes.

Teisi traadita protokolle hakatakse kasutama, et rahuldada nii üksikute nutiseadmete kui ka asjade Interneti vajadusi ühiselt. Need ei ole tarbijatele kui sellised, kuigi tooted, mida need võimaldavad, kindlasti on. Mõned silmapaistvamad on järgmised:

• Lõim: See traadita protokoll sai osaks Google'i portfellist, kui ta ostis koduautomaatika liidri Nesti. Põhineb IEEE 802.15.4 traadita ühenduse standardil, kasutatakse seda Nesti suitsuandurites ja automaatikaseadmetes. Teised müüjad võivad valida Threadi kasutamise, kui nad soovivad ühilduda Nesti ökosüsteemi toodetega.
  
• Zigbee ja Zigbee Pro: Zigbee ja Zigbee Pro töötavad sagedusaladel 2,4 GHz ja 900 MHz ning võivad potentsiaalselt toetada tuhandeid seadmeid korraga mis tahes saidil. Erinevalt Threadist toetab Zigbee sadadest tootjatest koosnev konsortsium.
  
• ZWave ja ZWave Plus: Teine oluline asjade Interneti kasutamise protokoll on ZWave, mis sarnaneb Zigbeega, kuid on loodud lihtsamaks ja vähem kulukaks rakendamiseks. See töötab sagedusaladel 800 ja 900 MHz, mis pakuvad head leviala ja vähem häireid kui 2,4 GHz sagedusala. Selle lõi Taani ettevõte Zensys, kuid nüüd on sellel laialdane tootjate tugi.
• MQTT: Sõnumijärjekorra telemeetriatransport on mõeldud väikese võimsusega ja väikese läbilaskevõimega seadmete jaoks, näiteks suhteliselt "rumalad" andurid, mis ei vaja interaktiivse "nutika" asjade Interneti jaoks vajalikku andmeedastusvõimet seadmeid.