ワイヤレスプロトコルの種類

ワイヤレス信号は、お気に入りのローカルTVやラジオ局から携帯電話まで、最も広く使用されている通信オプションの1つです。 最も重要なワイヤレステクノロジーのいくつか、あなたの家のインターネットを実行するものと増加しているもの モノのインターネットまたはIoT上のスマートデバイスの数は、さまざまなワイヤレスプロトコルによって規制されています。 それらの使用法に応じて、それらの範囲は 数マイルから数インチまで.

従来のインターネットプロバイダーがサービスを提供している地域に住んでいない場合、従来の選択肢は ダイヤルアップまたは衛星に限定されており、どちらも最新のリッチインターネットには特に適していません。 コンテンツ。 ワイヤレステクノロジーは、いくつかの異なる方法でこのギャップを埋めることができ、他の方法では利用できないサービスを提供します。

ケーブルとファイバーのインターネットが経済的でない地域では、同じ LTE 携帯電話でインターネットカバレッジを提供するテクノロジーを利用して、ホームユーザーにもワイヤレスインターネットを提供できます。 主要な通信事業者または独自のタワーを設置することを選択した独立したサービスプロバイダーによって、既存のセルラーネットワークを介して配信できます。 速度はプロバイダーによって異なり、現在の第4世代テクノロジーでは 4G、与える かなりの100Mbpsまでの速度、今後 5G テクノロジーは 理論的には10Gbpsに達します.

見通し内インターネットサービス 要約すると、従来のWi-Fiのハイパワーバージョンに要約されたものを使用します。これは、を使用してポイントからポイントに信号を転送します。 指向性の高いアンテナ. 信号を密集したポイントに送信するため、このタイプのサービスは干渉する可能性が低くなります 他のデバイスと一緒に使用し、FCCでは違法となる高電力信号を使用できます 規則。 通常、速度は最大25 Mbpsです。これは、理想的ではないにしても、ほとんどの用途で許容されます。

モノのインターネットの台頭とそのスマートおよびセミスマートデバイスの大群に伴い、 大都市や郊外でこれらの低電力デバイスの膨大な数と連携できるワイヤレステクノロジー エリア。 LTEテクノロジーは、消費電力が比較的高いものの、それらにも使用できます。 競争力のある技術は

多くの電気製品と同様に、家の周りで使用するワイヤレステクノロジーは、米国電気電子学会（IEEE）によって設計された設計仕様に基づいています。 この場合、 実際の仕様は802.11と呼ばれ、 また、テクノロジーの改善を反映し、奨励するために、何年にもわたってアップグレードされてきました。 これらの変更は、次のような文字を追加することで説明されます。 NS, NS また 交流 番号の後。 便宜上、これらの仕様のバリエーションは次のように呼ばれます。 ワイヤレスg, ワイヤレスn, ワイヤレスAC 等々。

あなたの家のWi-Fiは適切にとして知られています ワイヤレスローカルエリアネットワーク またはWLANですが、ほとんどの人はそれをWi-Fiと呼び、そのままにしておきます。 Wi-Fiネットワークは、アクセスポイントと呼ばれる中央ネットワークデバイスを中心に展開します。アクセスポイントは、ネットワークに接続されているすべてのデバイスとの双方向通信を提供します。 次に、各デバイスには、アクセスポイントと通信するためのワイヤレスネットワークインターフェイスカード（NIC）が必要です。 彼らが使用するワイヤレスプロトコルは、範囲とパフォーマンスが大きく異なり、世代ごとに向上しています。

ほとんどのWi-Fi通信は、2.4GHz帯域と5GHz帯域の2つの異なる無線周波数帯域で行われます。 これらの帯域は最小限の規制であり、ベビーモニターからコードレス電話までさまざまな消費者向けデバイスに使用されています。 彼らはさまざまなことが得意です。 5 GHz帯域の周波数は、より多くのデータをより迅速に伝送できますが、2.4 GHz帯域の周波数はより長い範囲を持ち、壁を通過するのに優れています。 歴史的に2.4GHzはより多くのデバイスで使用されてきましたが、それは 2.4 GHzの周波数はより混雑しており、干渉を受けやすい.

市場に出回る802.11Wi-Fi仕様の初期のバージョンは ワイヤレス と NS、90年代後半に標準化され、2000年代初頭に実際の製品になりました。 それぞれが異なるバンドを使用しました。 ワイヤレスb 2.4 GHz帯域を使用し、最大11メガビット/秒の速度と最大150フィートの範囲でネットワークを構築できました。 無線NS 5 GHz帯域を使用し、最大54 Mbpsのスループットを実現しましたが、その範囲はわずか25〜75フィートでした。 ワイヤレスbより良い範囲と比較的低コスト 2つの中でより人気がありました。

消費者市場で広く成功した最初のWi-Fiプロトコルは 802.11g また ワイヤレスg. と同じ2.4GHz帯域を使用しました ワイヤレスb、そのため、その標準を使用する古いギアと互換性がありましたが、54 Mbpsで、ワイヤレスネットワークに匹敵するパフォーマンスを提供するようになりました。 これはほとんどのホームユーザーにとって十分であり、 ワイヤレスgは非常に人気がありました 2000年代の最初の10年間。

Wi-Fiの有用性と人気が高まるにつれ、ユーザーはビデオストリーミングやその他の要求の厳しいアプリケーションを処理するためにより良いパフォーマンスを必要としていました。 NS 802.11n 2009年に発表された仕様では、いくつかの重要な技術的調整が行われ、主に 多入力多出力アンテナ また MIMO、最大300Mbpsの速度が可能でした。 また、アップストリームトラフィックとダウンストリームトラフィックに別々のチャネルを使用するオプションであるチャネルボンディングも提供しました。 潜在的なスループットを（少なくとも理論的には）600Mbpsに引き上げました. 2.4GHzと5GHzの両方の周波数を使用したため、を使用するデバイスとの下位互換性がありました。 ワイヤレス, NS、 と NS.

NS ワイヤレスAC 2014年にさかのぼる仕様は、 マルチユーザーMIMOテクノロジー また MU-MIMO. これにより、チャネルあたり最大433 Mbpsの基本速度が提供され、チャネルボンディングを使用すると、理論的には次のことが可能になります。 ワイヤレスネットワークの速度はギガビットに達します、または数千Mbps。 ワイヤレスAC それ自体は5GHz帯域でのみ動作しますが、多くのメーカーには ワイヤレスn ルーターとの互換性を維持するための回路も ワイヤレスb, NS と NS.

汎用Wi-Fiネットワークには使用されないが、 特定のデバイス間通信. ワイヤレス広告、 たとえば、60 GHz帯域を使用し、実際には非常に高速であり、最大6.7 GHzになる可能性がありますが、10フィートまたは11フィートの範囲内です。 互いに近いデバイス間で高いスループットが必要な状況で使用するのが最適です。 ワイヤレスああ、 としても知られている Wi-Fi HaLowは、900 MHzの低い帯域を使用して、最大347Mbpsに制限されたスループットで拡張範囲を提供します。 これは、スマートアプライアンスやその他のIoTアプリケーションなどの低電力デバイスに長距離信号を提供することを目的としています。

Wi-Fiネットワークパフォーマンスの向上に対する需要はすぐになくなることはなく、まったく逆です。そのため、新しいIEEE仕様が市場に登場しています。 それは呼ばれています ワイヤレス斧、そしてそれはスループットを向上させるためにいくつかのデジタル手先の早業を使用します。 使用可能な各ワイヤレスチャネルの幅が2倍になり、信号が必要な各チャネルの一部だけを使用できるようになるため、システム全体がより効率的になります。 それはまで提供します ワイヤレスACの4倍の範囲と6倍のパフォーマンス、少なくとも理論的には、そして– IoTにとって重要–同時に、より多くのデバイスをサポートします。

Wi-Fiに使用される仕様は、IEEEのエンジニアによって定義されていますが、「Wi-Fi」という用語自体とWi-Fiロゴは、 Wi-Fi Alliance. エンジニアは文字と数字で標準を識別することに完全に満足しているかもしれませんが、メーカーとそのマーケティング部門は物事をシンプルで思い出深いものに保つことを好みます。 そのため、Wi-FiAllianceは新しいブランドを発表しました。 ワイヤレスnの名前をワイヤレス4、acの名前をワイヤレス5、axの名前をワイヤレス6に変更. このようなナンバリングシステムは、携帯電話から映画のフランチャイズまであらゆるものに使用されているため、消費者が覚えやすいはずです。

すべてのワイヤレスプロトコルが広いエリアをカバーしたり、幅広い通信機能を提供したりすることを意図しているわけではありません。 最も有用なもののいくつかは短距離標準です 低電力デバイスが相互作用するのを助けることを意味します。 これらは、コンピューター、電話、またはその他のデバイスとの対話方法、またはデバイスが相互に直接通信する方法に影響を与える可能性があります。

標準のワイヤレスマウスやキーボードなど、最も単純な形式のワイヤレステクノロジーは、正式なワイヤレスプロトコルをまったく使用していません。 代わりに、事前設定された無線周波数で直接送信します。 古いデバイスは27MHzの周波数を使用しており、ラジコンのおもちゃにも使用されています。 範囲は狭いですが、デスクを共有するデバイスにはまったく問題ありません。 新しいバージョンは2.4GHz帯域を使用しており、遠くで使用できます。これは、巨大なモニターから離れた場所に座っている場合に最適です。

RFデバイスが機能するには独自の受信機が必要ですが、Bluetoothは必要ありません。そのため、 Bluetoothテクノロジー より用途が広いです。 Bluetoothは、別のIEEEワイヤレス仕様である802.15.1に基づいており、 パーソナルエリアネットワーク. パーソナルエリアネットワークは、 一人またはワークスペース内およびその周辺のワイヤーとケーブルを交換する. Bluetoothは、確実に接続し、消費電力が比較的少なく、最大8台のデバイスを同時にサポートできるため、このタイプのネットワークで使用されるテクノロジーです。

Bluetoothは、2.4GHz帯域のスライス上のデバイスを接続します。 デバイスが最初に接続されたとき、または ペアリング Bluetoothを介して、彼らは彼らの間の一種の秘密の握手としてユニークなセキュリティコードを作成します。 ペアリングした後、 将来的に自動的に再接続します 追加の設定は必要ありません。 Bluetoothデータのスループットは比較的低いため、主にマウスやキーボード、スピーカー、マイクやヘッドセットなどの入出力デバイスに使用されます。

コードレスデバイスはBluetooth仕様であるため、低消費電力は常にBluetooth仕様の一部でした。 必要に応じてバッテリーで動作しますが、標準のBluetoothでさえ、一部のバッテリーの電力を使いすぎます。 アプリケーション。 改訂版、 Bluetooth Low Energy また BLE、帯域幅と範囲を削減することにより、市場のそのセグメントに対応します。 エネルギー消費を削減. たとえば、フィットネスバンドやスマートウォッチで頻繁に使用され、IoTデバイスでも使用できる可能性があります。

近距離無線通信、 また NFCは、すべてのワイヤレスプロトコルの最短範囲です。 それはの距離にわたって動作します ほんの数インチ、非常に低電力のチップを使用します。 Apple Pay、Google Pay、SamsungPayなどの携帯電話のタップツーペイアプリで使用されているテクノロジーとしてご存知でしょう。 また、セキュリティキーカードや同様のアプリケーションでも広く使用されています。

他のワイヤレスプロトコルは、個々のスマートデバイス、およびモノのインターネットのニーズを満たすために登場しています。 これらは、それ自体が消費者志向ではありませんが、それらが可能にする製品は確かにそうです。 より著名なもののいくつかは次のとおりです。

• スレッド： このワイヤレスプロトコルは、ホームオートメーションのリーダーであるNestを買収したときに、Googleのポートフォリオの一部になりました。 IEEEの802.15.4ワイヤレス規格に基づいており、Nestの煙探知器や自動化デバイスで使用されています。 他のベンダーは、Nestエコシステムの製品と互換性を持たせたい場合は、スレッドの使用を選択できます。
  
• ZigbeeおよびZigbeePro： ZigbeeおよびZigbeeProは、2.4GHzおよび900MHz帯域で動作し、特定のサイトで一度に数千のデバイスをサポートできる可能性があります。 スレッドとは異なり、Zigbeeは何百ものメーカーのコンソーシアムによって支えられています。
  
• ZWaveおよびZWavePlus： IoTを使用するためのもう1つの重要なプロトコルは、ZWaveです。これはZigbeeに似ていますが、実装がより簡単でコストがかからないように設計されています。 800MHzおよび900MHz帯域で動作し、2.4GHz帯域よりも良好な範囲と少ない干渉を提供します。 デンマークのZensys社によって作成されましたが、現在はメーカーから幅広いサポートを受けています。
• MQTT： メッセージキューテレメトリトランスポートは、比較的低電力、低スループットのデバイス向けに設計されています インタラクティブな「スマート」IoTに必要な種類のデータスループットを必要としない「ダム」センサー デバイス。