Belaidžių protokolų tipai

Belaidžiai signalai yra viena iš plačiausiai naudojamų ryšio parinkčių – nuo ​​mėgstamų vietinių televizijos ir radijo stočių iki mobiliojo telefono. Kai kurios iš svarbiausių belaidžių technologijų, kurios naudoja jūsų namų internetą, ir vis daugiau išmaniųjų įrenginių skaičių daiktų internete arba IoT reguliuoja daugybė belaidžių protokolų. Priklausomai nuo jų naudojimo, jų asortimentas gali būti net kelias mylias arba vos kelis colius.

Jei negyvenate vietovėje, kurią aptarnauja įprasti interneto tiekėjai, jūsų pasirinkimai tradiciškai buvo apsiribota telefono ryšiu arba palydoviniu ryšiu, nė vienas iš jų nėra ypač geras šiuolaikiniame, turtingame internete turinys. Belaidė technologija gali įveikti šią spragą keliais skirtingais būdais, teikdama paslaugas ten, kur kitu atveju jos nebūtų galima gauti.

Srityse, kur kabelinis ir šviesolaidinis internetas nėra ekonomiškas, tas pats

Tiesioginio matymo interneto paslaugos naudokite tai, kas susiveda į didelės galios įprasto „Wi-Fi“ versiją, kuri perduoda signalą iš taško į tašką naudodama labai kryptingos antenos. Kadangi ji perduoda savo signalus į tiksliai sufokusuotą tašką, tokio tipo paslauga mažiau trikdys su kitais įrenginiais ir gali naudoti didesnės galios signalą, kuris kitu atveju būtų neteisėtas pagal FCC reglamentas. Greitis paprastai yra iki 25 Mbps, o tai priimtina daugeliu atvejų, jei ne idealu.

Didėjant daiktų internetui ir jo gausybei išmaniųjų ir pusiau išmaniųjų įrenginių, taip pat reikia belaidė technologija, galinti veikti su daugybe tų mažos galios įrenginių dideliuose miestuose ir priemiesčiuose srityse. LTE technologija taip pat gali veikti, nors jos energijos suvartojimas yra gana didelis. Konkurencinga technologija yra Ilgojo nuotolio plačiajuosčio tinklo protokolas arba LoRaWAN su kelių mylių atstumas mieste ir iki trijų kartų didesnis už mažiau tankius priemiesčius.

Kaip ir daugelis kitų elektrinių dalykų, belaidžio ryšio technologija, kurią naudojate namuose, yra pagrįsta Elektros ir elektronikos inžinierių instituto arba IEEE projektavimo specifikacijomis. Tokiu atveju, tikroji specifikacija vadinama 802.11, ir bėgant metams ji buvo atnaujinta, kad atspindėtų ir paskatintų technologijų patobulinimus. Tie pakeitimai aprašomi pridedant raides, pvz g, n arba ak po numeriu. Patogumo dėlei tie specifikacijų variantai vadinami bevielis g, bevielis n, belaidis kintamasis ir taip toliau.

Jūsų namų „Wi-Fi“ yra tinkamai žinomas kaip a bevielis vietinis tinklas arba WLAN, tačiau dauguma žmonių tiesiog vadina tai „Wi-Fi“ ir palieka tai. „Wi-Fi“ tinklas sukasi aplink centrinį tinklo įrenginį, vadinamą prieigos tašku, kuris užtikrina abipusį ryšį su kiekvienu prie tinklo prijungtu įrenginiu. Kiekvienas įrenginys savo ruožtu turi turėti belaidžio tinklo sąsajos plokštę arba NIC, kad galėtų susisiekti su prieigos tašku. Jų naudojamų belaidžių protokolų diapazonas ir našumas labai skiriasi ir su kiekviena karta tobulėja.

Dauguma „Wi-Fi“ ryšio vyksta dviejose skirtingose ​​radijo dažnių juostose – 2,4 GHz juostoje ir 5 GHz juostoje. Šios juostos yra minimaliai reguliuojamos ir naudojamos įvairiems vartotojų įrenginiams – nuo ​​kūdikių monitorių iki belaidžių telefonų. Jie gerai išmano įvairius dalykus. 5 GHz juostos dažniai gali greičiau perduoti daugiau duomenų, tačiau 2,4 GHz dažnių diapazonas yra didesnis ir jie geriau įveikia sienas. Istoriškai 2,4 GHz buvo naudojamas daugiau įrenginių, bet tai reiškia 2,4 GHz dažniai yra labiau perpildyti ir linkę į trikdžius.

Ankstyviausios 802.11 Wi-Fi specifikacijos versijos, pasiekusios rinką, buvo bevielis a ir b, kurie buvo standartizuoti 90-ųjų pabaigoje ir 2000-ųjų pradžioje tapo tikrais produktais. Kiekvienas naudojo skirtingą juostą. Belaidis b naudojo 2,4 GHz dažnių juostą ir galėjo prisijungti prie tinklo iki 11 megabitų per sekundę greičiu ir iki 150 pėdų diapazonu. Bevielisa naudojo 5 GHz juostą ir turėjo iki 54 Mbps pralaidumą, tačiau jo diapazonas buvo tik 25–75 pėdos. Belaidžio ryšio bgeresnis asortimentas ir palyginti mažos kainos padarė jį populiaresniu iš dviejų.

Pirmasis Wi-Fi protokolas, kuris sulaukė didelio pasisekimo vartotojų rinkoje, buvo 802,11g arba bevielis g. Jis naudojo tą pačią 2,4 GHz dažnių juostą kaip bevielis b, todėl jis buvo suderinamas su senesne įranga, naudojančia tą standartą, tačiau esant 54 Mb/s spartai, dabar jis siūlo našumą, panašų į belaidžio ryšio tinklus. To pakako daugumai namų vartotojų ir Wireless g buvo labai populiarus per pirmąjį 2000-ųjų dešimtmetį.

Kadangi „Wi-Fi“ tapo naudingesnis ir populiaresnis, vartotojams reikėjo geresnio našumo, kad galėtų valdyti vaizdo įrašų srautinį perdavimą ir kitas sudėtingas programas. The 802.11n specifikacijoje, kuri buvo pateikta 2009 m., buvo atlikta keletas svarbių techninių patobulinimų, daugiausia susijusių su Kelių įėjimų kelių išėjimų antenos arba MIMO, kuris leido pasiekti iki 300 Mbps greitį. Ji taip pat pasiūlė kanalų sujungimą, galimybę naudoti atskirus kanalus srautui prieš ir pasroviui padidino potencialų pralaidumą – bent jau teoriškai – iki 600 Mbps. Jis naudojo 2,4 ir 5 GHz dažnius, todėl buvo suderinamas su įrenginiais, naudojančiais bevielis a, b, ir g.

The belaidis kintamasis 2014 m. sukurta specifikacija dar labiau patobulino šią technologiją naudojant kelių vartotojų MIMO technologija arba MU-MIMO. Tai užtikrina iki 433 Mbps bazinį kanalo greitį, o su kanalų sujungimu teoriškai įmanoma belaidžio tinklo greitis pasiekia gigabitus, arba tūkstančius Mbps. Belaidis kintamasis pati veikia tik 5 GHz dažnių juostoje, tačiau daugelis gamintojų apima bevielis n grandinės taip pat, kad jų maršrutizatoriai būtų suderinami su bevielis b, g ir n.

Yra keletas 802.11 protokolų, kurie naudojami ne bendrosios paskirties „Wi-Fi“ tinklams, o konkretus ryšys tarp įrenginių. Belaidė reklama, Pavyzdžiui, naudoja 60 GHz dažnių juostą ir yra tikrai labai greitas – potencialiai iki 6,7 GHz – bet tik 10 ar 11 pėdų diapazone. Geriausia naudoti tais atvejais, kai reikalingas didelis pralaidumas tarp įrenginių, esančių šalia vienas kito. Belaidis ah, taip pat žinomas kaip Wi-Fi HaLow, naudoja žemesnę 900 MHz juostą, kad užtikrintų didesnį diapazoną, o pralaidumas ribojamas iki 347 Mbps. Jis skirtas teikti ilgesnio nuotolio signalus mažos galios įrenginiams, pvz., išmaniesiems prietaisams ir kitoms daiktų interneto programoms.

Geresnio „Wi-Fi“ tinklo našumo poreikis greitai neišnyks – priešingai – todėl rinkoje pasirodys naujesnė IEEE specifikacija. Tai vadinama bevielis kirvis, o pralaidumui padidinti naudojama tam tikra skaitmeninė gudrybė. Tai dvigubai padidina kiekvieno galimo belaidžio kanalo plotį ir leidžia signalams naudoti tik tas kiekvieno kanalo dalis, kurių jam reikia, todėl visa sistema tampa efektyvesnė. Ji siūlo iki keturis kartus didesnis diapazonas ir šešis kartus didesnis našumas nei belaidė kintamoji srovė, bent jau teoriškai, ir – tai svarbu IoT – vienu metu palaiko daug daugiau įrenginių.

Nors „Wi-Fi“ specifikacijas apibrėžė IEEE inžinieriai, pats terminas „Wi-Fi“ ir „Wi-Fi“ logotipas priklauso gamintojų konsorciumui, žinomam kaip „Wi-Fi“ aljansas. Inžinieriai gali būti visiškai patenkinti standartus identifikuodami raidėmis ir skaičiais, tačiau gamintojai ir jų rinkodaros skyriai nori, kad viskas būtų paprasta ir įsimintina. Štai kodėl „Wi-Fi Alliance“ paskelbė apie naują prekės ženklą, Wireless n pervadinimas į Wireless 4, ac į Wireless 5 ir ax į Wireless 6. Tokia numeravimo sistema naudojama viskam – nuo ​​mobiliųjų telefonų iki filmų franšizės, todėl vartotojams turėtų būti lengviau ją prisiminti.

Ne visi belaidžiai protokolai yra skirti aprėpti didelius plotus arba teikti plataus diapazono ryšio galimybes. Kai kurie iš naudingiausių yra trumpojo nuotolio standartai skirtas padėti mažos galios įrenginiams sąveikauti tarpusavyje. Tai gali turėti įtakos jūsų sąveikai su kompiuteriu, telefonu ar kitais įrenginiais arba kaip įrenginiai tiesiogiai bendrauja vienas su kitu.

Kai kurios paprasčiausios belaidžio ryšio technologijos, įskaitant standartinę belaidę pelę ir klaviatūrą, visiškai nenaudoja formalaus belaidžio ryšio protokolo. Vietoj to, jie perduoda tiesiogiai iš anksto nustatytu radijo dažniu. Senesni įrenginiai naudoja 27 MHz dažnį, taip pat naudojamą radijo bangomis valdomiems žaislams. Jis turi prastą diapazoną, bet puikiai tinka įrenginiams, kurie dalijasi stalu. Naujesnėse versijose naudojama 2,4 GHz dažnių juosta ir jas galima naudoti toliau, o tai puiku, jei sėdite toliau nuo milžiniško monitoriaus.

Kad veiktų RF įrenginiams, reikalingas atskiras imtuvas, tačiau „Bluetooth“ ne, todėl Bluetooth technologija yra universalesnis. „Bluetooth“ yra pagrįsta kita IEEE belaidžio ryšio specifikacija 802.15.1, kuri apibūdinama kaip skirta asmeniniai tinklai. Asmeniniai tinklai skirti pakeiskite laidus ir kabelius viename asmenyje arba darbo vietoje ir aplink jį. „Bluetooth“ yra technologija, naudojama šio tipo tinkluose, nes ji jungiasi patikimai, naudoja palyginti mažai energijos ir vienu metu gali palaikyti iki aštuonių įrenginių.

Bluetooth jungia įrenginius 2,4 GHz dažnių juostoje. Pirmą kartą prijungus įrenginius arba suporuotas „Bluetooth“ pagalba jie sukuria unikalų saugos kodą kaip savotišką slaptą rankos paspaudimą. Kai jie yra suporuoti, jie ateityje automatiškai prisijunkite ir nereikalauja jokios papildomos sąrankos. „Bluetooth“ duomenų pralaidumas yra palyginti mažas, todėl dažniausiai naudojamas įvesties ir išvesties įrenginiams, pvz., pelėms ir klaviatūroms, garsiakalbiams, mikrofonams ir ausinėms.

Mažas energijos suvartojimas visada buvo „Bluetooth“ specifikacijos dalis, nes tai yra belaidžiai įrenginiai būtinybė veikia iš baterijos, tačiau net ir standartinis „Bluetooth“ kai kuriems sunaudoja per daug baterijos energijos programos. Patikslinta versija, Bluetooth Low Energy arba BLE, tinka tam rinkos segmentui, sumažindamas pralaidumą ir diapazoną iki sumažinti energijos suvartojimą. Jis dažnai naudojamas, pavyzdžiui, kūno rengybos juostose ir išmaniuosiuose laikrodžiuose, taip pat gali būti naudojamas su daiktų interneto įrenginiais.

Artimojo lauko komunikacijos, arba NFC, yra trumpiausias iš visų belaidžių protokolų. Jis veikia per atstumą vos keli coliai, naudojant labai mažos galios lustus. Jūs žinote, kad tai technologija, naudojama jūsų telefono programose, skirtose mokėti palietus, įskaitant Apple Pay, Google Pay ir Samsung Pay. Jis taip pat plačiai naudojamas saugos raktų kortelėse ir panašiose programose.

Atsiranda kiti belaidžiai protokolai, kad atitiktų atskirų išmaniųjų įrenginių ir daiktų interneto poreikius kartu. Tai nėra orientuota į vartotoją, nors produktai, kuriuos jie leidžia, tikrai yra. Kai kurie iš ryškesnių yra:

• Tema: Šis belaidis protokolas tapo „Google“ portfelio dalimi, kai ji nusipirko namų automatikos lyderį „Nest“. Remiantis IEEE 802.15.4 belaidžiu standartu, jis naudojamas „Nest“ dūmų detektoriuose ir automatikos įrenginiuose. Kiti pardavėjai gali pasirinkti naudoti „Thread“, jei nori būti suderinami su „Nest“ ekosistemos produktais.
  
• Zigbee ir Zigbee Pro: „Zigbee“ ir „Zigbee Pro“ veikia 2,4 GHz ir 900 MHz juostose ir gali vienu metu palaikyti tūkstančius įrenginių bet kurioje svetainėje. Skirtingai nuo Thread, Zigbee remia šimtų gamintojų konsorciumas.
  
• ZWave ir ZWave Plus: Kitas svarbus IoT naudojimo protokolas yra „ZWave“, panašus į „Zigbee“, bet sukurtas taip, kad būtų paprastesnis ir pigesnis. Jis veikia 800 ir 900 MHz juostose, kurios siūlo gerą diapazoną ir mažiau trikdžių nei 2,4 GHz juosta. Jį sukūrė Danijos įmonė Zensys, tačiau dabar ji turi platų gamintojų palaikymą.
• MQTT: Pranešimų eilės telemetrijos transportavimas skirtas mažos galios ir mažo našumo įrenginiams, pvz., santykinai „kvailiai“ jutikliai, kuriems nereikia tokio duomenų pralaidumo, kokio reikia interaktyviam „išmaniajam“ daiktų internetui įrenginiai.