Soorten draadloze protocollen

Draadloze signalen zijn een van de meest gebruikte communicatie-opties, van uw favoriete lokale tv- en radiostations tot uw mobiele telefoon. Enkele van de meest cruciale draadloze technologieën, degene die uw thuisinternet beheren en de toenemende aantal slimme apparaten op het Internet of Things of IoT wordt gereguleerd door een reeks draadloze protocollen. Afhankelijk van hun gebruik, kan hun bereik zijn: zoveel als enkele mijlen of zo weinig als een paar inches.

Als u niet in een gebied woont dat wordt bediend door conventionele internetproviders, zijn uw opties traditioneel zijn beperkt tot inbellen of satelliet, die geen van beide bijzonder goed zijn in modern, rijk internet inhoud. Draadloze technologie kan deze kloof op een paar verschillende manieren overbruggen en service bieden waar deze anders niet beschikbaar zou zijn.

In gebieden waar kabel- en glasvezelinternet niet zuinig zijn, hetzelfde

Zichtbare internetdiensten gebruik wat neerkomt op een krachtige versie van conventionele Wi-Fi, die zijn signaal van punt naar punt overdraagt ​​met behulp van sterk gerichte antennes. Omdat het zijn signalen naar een strak gefocust punt straalt, is het minder waarschijnlijk dat dit type service interfereert met andere apparaten en kan een krachtiger signaal gebruiken dat anders illegaal zou zijn onder FCC voorschriften. Snelheden zijn doorgaans tot 25 Mbps, wat voor de meeste toepassingen acceptabel is, zo niet ideaal.

Met de opkomst van het internet der dingen en zijn horde slimme en semi-slimme apparaten, is er ook behoefte aan draadloze technologie die kan werken met een groot aantal van die apparaten met een laag stroomverbruik in grote steden en voorsteden gebieden. LTE-technologie kan daar ook voor werken, hoewel het stroomverbruik relatief hoog is. Een concurrerende technologie is de Long-Range Wide Area Network-protocol of LoRaWAN met een bereik van enkele kilometers in stedelijke omgevingen en tot drie keer zo groot als in minder dichte voorstedelijke gebieden.

Zoals veel elektrische dingen, is de draadloze technologie die u in uw huis gebruikt, gebaseerd op ontwerpspecificaties die zijn opgesteld door het Institute of Electrical and Electronic Engineers, of IEEE. In dit geval, de eigenlijke specificatie heet 802.11, en het is in de loop der jaren geüpgraded om verbeteringen in de technologie te weerspiegelen - en aan te moedigen. Die wijzigingen worden beschreven door letters toe te voegen, zoals: G, N of ac na het nummer. Voor het gemak worden die variaties in de specificatie aangeduid als: draadloos, draadloos nr, draadloze ac enzovoort.

Uw wifi-thuisnetwerk staat bekend als a Wireless Local Area Network of WLAN, maar de meeste mensen noemen het gewoon wifi en laten het daarbij. Een wifi-netwerk draait om een ​​centraal netwerkapparaat, een toegangspunt genaamd, dat tweerichtingscommunicatie biedt met elk apparaat dat op het netwerk is aangesloten. Elk apparaat moet op zijn beurt een draadloze netwerkinterfacekaart of NIC hebben om met het toegangspunt te communiceren. De draadloze protocollen die ze gebruiken variëren sterk in bereik en prestaties en worden met elke generatie beter.

De meeste Wi-Fi-communicatie vindt plaats in twee verschillende banden van radiofrequenties, de 2,4 GHz-band en de 5 GHz-band. Deze banden zijn minimaal gereguleerd en worden gebruikt voor een verscheidenheid aan consumentenapparaten, van babyfoons tot draadloze telefoons. Ze zijn goed in verschillende dingen. Frequenties in de 5 GHz-band kunnen sneller meer gegevens vervoeren, maar die in de 2,4 GHz-band hebben een groter bereik en gaan beter door muren heen. Historisch gezien is 2,4 GHz in meer apparaten gebruikt, maar dat betekent: 2,4 GHz-frequenties zijn drukker en gevoeliger voor interferentie.

De vroegste versies van de 802.11 Wi-Fi-specificatie die op de markt kwamen waren: draadloze a en B, die eind jaren '90 werden gestandaardiseerd en begin jaren 2000 echte producten werden. Ze gebruikten elk een andere band. draadloos gebruikte de 2,4 GHz-band en kon netwerken met snelheden tot 11 megabits per seconde en een bereik tot 50 voet. Draadlozeeen gebruikte de 5 GHz-band en had een doorvoer tot 54 Mbps, maar het bereik was slechts 25 tot 75 voet. Draadloze b'sbeter bereik en relatief lage kosten maakte het de meest populaire van de twee.

Het eerste Wi-Fi-protocol dat veel succes had op de consumentenmarkt was: 802.11g of draadloos. Het gebruikte dezelfde 2,4 GHz-band als draadloos, dus het was compatibel met oudere apparatuur die die standaard gebruikte, maar met 54 Mbps bood het nu prestaties die vergelijkbaar zijn met draadloze netwerken. Dat was goed genoeg voor de meeste thuisgebruikers, en wireless g was enorm populair tijdens het eerste decennium van de jaren 2000.

Naarmate wifi nuttiger en populairder werd, hadden gebruikers betere prestaties nodig om videostreaming en andere veeleisende toepassingen af ​​te handelen. De 802.11n specificatie, die in 2009 verscheen, loste dat op met enkele belangrijke technische tweaks, meestal ronddraaiend Multiple-Input Multiple-Output antennes of MIMO's, die snelheden tot 300 Mbps mogelijk maakte. Het bood ook channel bonding, de mogelijkheid om afzonderlijke kanalen te gebruiken voor stroomopwaarts en stroomafwaarts verkeer, wat: verhoogde potentiële doorvoer - althans in theorie - tot 600 Mbps. Het gebruikte zowel 2,4 als 5 GHz-frequenties, dus het was achterwaarts compatibel met apparaten die gebruikmaken van draadloze a, B, en G.

De draadloze ac specificatie, daterend uit 2014, verfijnde die technologie verder door het gebruik van multi-user MIMO-technologie of MU-MIMO. Dit biedt basissnelheden tot 433 Mbps per kanaal, en met channel bonding is het theoretisch mogelijk om draadloze netwerksnelheden tot ver in de gigabits, of duizenden Mbps. draadloze ac zelf werkt uitsluitend in de 5 GHz-band, maar veel fabrikanten omvatten: draadloos nr circuits om hun routers compatibel te houden met draadloos, G en N.

Er zijn een aantal 802.11-protocollen die niet worden gebruikt voor algemene Wi-Fi-netwerken, maar voor: specifieke apparaat-naar-apparaat communicatie. draadloze advertentie, gebruikt bijvoorbeeld de 60 GHz-band en is inderdaad erg snel - mogelijk tot 6,7 GHz - maar binnen een bereik van slechts 10 of 3 meter. Het wordt het best gebruikt in situaties die een hoge doorvoer vereisen tussen apparaten in de buurt van elkaar. Draadloos ah, ook gekend als Wi-Fi HaLow, gebruikt de lagere 900 MHz-band om een ​​groter bereik te bieden met een doorvoer die beperkt is tot maximaal 347 Mbps. Het is bedoeld om signalen met een groter bereik te leveren voor apparaten met een laag vermogen, zoals slimme apparaten en andere IoT-toepassingen.

De vraag naar verbeterde Wi-Fi-netwerkprestaties zal niet snel verdwijnen - integendeel - dus er komt een nieuwere IEEE-specificatie op de markt. Het heet draadloze bijl, en het gebruikt wat digitale handigheid om de doorvoer te vergroten. Het verdubbelt de breedte van elk beschikbaar draadloos kanaal en zorgt ervoor dat signalen alleen de delen van elk kanaal gebruiken die het nodig heeft, waardoor het hele systeem efficiënter wordt. Het biedt tot vier keer het bereik en zes keer de prestaties van draadloze ac, althans in theorie, en – belangrijk voor het IoT – ondersteunt veel meer apparaten tegelijk.

Hoewel de specificaties voor Wi-Fi zijn gedefinieerd door de ingenieurs van de IEEE, zijn de term "Wi-Fi" zelf en het Wi-Fi-logo eigendom van een consortium van fabrikanten dat bekend staat als de Wi-Fi Alliantie. Ingenieurs zijn misschien heel blij met het identificeren van normen met letters en cijfers, maar fabrikanten en hun marketingafdelingen houden dingen graag eenvoudig en gedenkwaardig. Daarom heeft de Wi-Fi Alliance een nieuwe branding aangekondigd, hernoemen van wireless n als Wireless 4, ac als Wireless 5 en axe als Wireless 6. Dat soort nummeringssysteem wordt voor alles gebruikt, van mobiele telefoons tot filmfranchises, dus het moet voor consumenten gemakkelijker te onthouden zijn.

Niet alle draadloze protocollen zijn bedoeld om grote gebieden te bestrijken of om uitgebreide communicatiemogelijkheden te bieden. Enkele van de meest bruikbare zijn korteafstandsnormen bedoeld om apparaten met een laag vermogen met elkaar te laten communiceren. Deze kunnen van invloed zijn op hoe u omgaat met een computer, telefoon of andere apparaten, of hoe apparaten rechtstreeks met elkaar communiceren.

Sommige van de eenvoudigste vormen van draadloze technologie, waaronder een standaard draadloze muis en toetsenbord, gebruiken helemaal geen formeel draadloos protocol. In plaats daarvan zenden ze rechtstreeks uit via een vooraf ingestelde radiofrequentie. Oudere apparaten gebruiken de 27 MHz-frequentie, die ook wordt gebruikt voor radiografisch bestuurbaar speelgoed. Het heeft een slecht bereik, maar is prima voor apparaten die een bureau delen. Nieuwere versies gebruiken de 2,4 GHz-band en kunnen verder weg worden gebruikt, wat geweldig is als je ver achterover zit van een gigantische monitor.

RF-apparaten hebben hun eigen ontvanger nodig om te werken, maar Bluetooth niet, daarom Bluetooth-technologie is veelzijdiger. Bluetooth is gebaseerd op een andere draadloze IEEE-specificatie, 802.15.1, die wordt beschreven als zijnde persoonlijke netwerken. Personal area netwerken zijn bedoeld om: vervang draden en kabels in en rond één persoon of werkruimte. Bluetooth is een technologie die in dit type netwerk wordt gebruikt omdat het betrouwbaar verbinding maakt, relatief weinig stroom verbruikt en tot acht apparaten tegelijk kan ondersteunen.

Bluetooth verbindt apparaten op een deel van de 2,4 GHz-band. Wanneer apparaten voor het eerst worden aangesloten of gekoppeld via Bluetooth creëren ze een unieke beveiligingscode als een soort geheime handdruk tussen hen. Nadat ze zijn gekoppeld, worden ze automatisch opnieuw verbinding maken in de toekomst en vereisen geen extra instellingen. Bluetooth-gegevensdoorvoer is relatief laag, dus het wordt meestal gebruikt voor invoer- en uitvoerapparaten zoals muizen en toetsenborden, luidsprekers en microfoons en headsets.

Laag stroomverbruik was altijd onderdeel van de Bluetooth-specificatie, omdat draadloze apparaten dat zijn noodgedwongen op batterijen, maar zelfs standaard Bluetooth gebruikt voor sommigen te veel batterijvermogen toepassingen. Een herziene versie, Bluetooth lage energie of BLE, richt zich op dat segment van de markt door bandbreedte en bereik te verminderen tot energieverbruik verminderen. Het wordt bijvoorbeeld vaak gebruikt in fitnessbanden en smartwatches, en kan ook worden gebruikt met IoT-apparaten.

Near-Field Communications, of NFC, is het kortste bereik van alle draadloze protocollen. Het werkt over een afstand van slechts een paar centimeter, met behulp van zeer energiezuinige chips. Je kent het als de technologie die wordt gebruikt in tap-to-pay-apps voor je telefoon, waaronder Apple Pay, Google Pay en Samsung Pay. Het wordt ook veel gebruikt in beveiligingssleutelkaarten en soortgelijke toepassingen.

Andere draadloze protocollen duiken op om te voldoen aan de behoeften van individuele slimme apparaten en het internet der dingen gezamenlijk. Deze zijn als zodanig niet consumentgericht, hoewel de producten die ze mogelijk maken dat wel zijn. Enkele van de meer prominente zijn:

• Draad: Dit draadloze protocol werd onderdeel van Google's portfolio toen het huisautomatiseringsleider Nest kocht. Gebaseerd op de IEEE 802.15.4 draadloze standaard, wordt het gebruikt in de rookmelders en automatiseringsapparaten van Nest. Andere leveranciers kunnen ervoor kiezen om Thread te gebruiken als ze compatibel willen zijn met producten in het Nest-ecosysteem.
  
• Zigbee en Zigbee Pro: Zigbee en Zigbee Pro werken op de 2,4 GHz- en 900 MHz-banden en kunnen op elke locatie mogelijk duizenden apparaten tegelijk ondersteunen. In tegenstelling tot Thread wordt Zigbee ondersteund door een consortium van honderden fabrikanten.
  
• ZWave en ZWave Plus: Een ander belangrijk protocol voor IoT-gebruik is ZWave, dat vergelijkbaar is met Zigbee, maar is ontworpen om eenvoudiger en goedkoper te implementeren. Het werkt op de 800 en 900 MHz-banden, die een goed bereik en minder interferentie bieden dan de 2,4 GHz-band. Het is gemaakt door het Deense bedrijf Zensys, maar heeft nu brede steun van fabrikanten.
• MQTT: Message Queue Telemetry Transport is ontworpen voor apparaten met een laag vermogen en een lage doorvoer, zoals relatief "domme" sensoren, die niet het soort gegevensdoorvoer nodig hebben dat nodig is voor interactief "slim" IoT apparaten.