Tipuri de protocoale fără fir

Semnalele wireless sunt una dintre cele mai utilizate opțiuni de comunicare, de la posturile TV și radio locale preferate până la telefonul mobil. Unele dintre cele mai importante tehnologii wireless, cele care rulează internetul de acasă și sunt în creștere numărul de dispozitive inteligente de pe Internetul lucrurilor sau IoT sunt reglementate de o serie de protocoale wireless. În funcție de utilizarea lor, intervalul lor poate fi cât mai multe mile sau câtiva centimetri.

Dacă nu locuiți într-o zonă care este deservită de furnizori de internet convenționali, opțiunile dvs. în mod tradițional au fost limitate la dial-up sau prin satelit, niciunul dintre acestea nu este deosebit de bun la internetul modern și bogat conţinut. Tehnologia fără fir poate reduce acest decalaj în câteva moduri diferite, oferind servicii acolo unde altfel nu ar fi disponibile.

În zonele în care internetul prin cablu și fibră nu sunt economice, la fel LTE tehnologia care oferă acoperire la internet pe telefonul dvs. mobil poate fi valorificată pentru a oferi internet wireless și utilizatorilor casnici. Poate fi livrat prin rețeaua celulară existentă de către principalii operatori sau de către furnizori independenți de servicii care optează pentru a-și construi propriile turnuri. Vitezele variază între furnizori, cu tehnologia actuală de a patra generație, 4G, dând viteze de până la respectabile 100 Mbps, în timp ce viitorul 5G tehnologia ar putea teoretic ajunge la 10 Gbps.

Servicii de internet direct utilizați ceea ce se rezumă la o versiune de mare putere a Wi-Fi convențional, care își transferă semnalul de la un punct la altul folosind antene foarte direcționale. Deoarece își transmite semnalele către un punct bine focalizat, este mai puțin probabil ca acest tip de serviciu să interfereze cu alte dispozitive și poate utiliza un semnal de putere mai mare care, altfel, ar fi ilegal conform FCC reguli. Vitezele sunt de obicei de până la 25 Mbps, ceea ce este acceptabil pentru majoritatea utilizărilor, dacă nu ideal.

Odată cu creșterea Internetului Lucrurilor și hoardele sale de dispozitive inteligente și semi-inteligente, este, de asemenea, nevoie de tehnologie fără fir care poate funcționa cu un număr mare de aceste dispozitive de putere redusă în zonele urbane și suburbane mari zone. Tehnologia LTE poate funcționa și pentru aceștia, deși consumul său de energie este relativ mare. O tehnologie competitivă este Protocol de rețea cu arie largă cu rază lungă sau LoRaWAN cu o rază de acțiune de câteva mile în mediul urban și de până la trei ori mai mult decât în ​​zonele suburbane mai puțin dense.

La fel ca multe lucruri electrice, tehnologia fără fir pe care o utilizați în casa dvs. se bazează pe specificațiile de proiectare stabilite de Institutul de Ingineri Electrici și Electronici sau IEEE. În acest caz, specificația actuală se numește 802.11, și a fost modernizat de-a lungul anilor pentru a reflecta – și încuraja – îmbunătățirile în tehnologie. Aceste modificări sunt descrise prin adăugarea de litere, cum ar fi g, n sau ac după număr. Pentru comoditate, aceste variații ale specificațiilor sunt denumite fără fir g, fără fir n, ca fără fir si asa mai departe.

Wi-Fi-ul de acasă este cunoscut drept a rețea locală fără fir sau WLAN, dar majoritatea oamenilor îl numesc doar Wi-Fi și o lasă așa. O rețea Wi-Fi se învârte în jurul unui dispozitiv central de rețea, numit punct de acces, care oferă comunicații bidirecționale cu fiecare dispozitiv care este atașat la rețea. Fiecare dispozitiv, la rândul său, trebuie să aibă o placă de interfață de rețea fără fir, sau NIC, pentru a comunica cu punctul de acces. Protocoalele wireless pe care le folosesc variază foarte mult ca rază de acțiune și performanță și sunt din ce în ce mai bune cu fiecare generație.

Majoritatea comunicațiilor prin Wi-Fi au loc în două benzi distincte de frecvențe radio, banda de 2,4 GHz și banda de 5 GHz. Aceste benzi sunt reglementate minim și sunt utilizate pentru o varietate de dispozitive de consum, de la monitoare pentru copii până la telefoane fără fir. Sunt buni la lucruri diferite. Frecvențele din banda de 5 GHz pot transporta mai multe date mai repede, dar cele din banda de 2,4 GHz au o gamă mai mare și sunt mai bine să treacă prin pereți. În trecut, 2,4 GHz a fost folosit în mai multe dispozitive, dar asta înseamnă Frecvențele de 2,4 GHz sunt mai aglomerate și predispuse la interferențe.

Cele mai vechi versiuni ale specificației Wi-Fi 802.11 care au ajuns pe piață au fost fără fir a și b, care au fost standardizate la sfârșitul anilor '90 și au devenit produse reale la începutul anilor 2000. Fiecare a folosit o bandă diferită. Wireless b a folosit banda de 2,4 GHz și a fost capabil să conecteze în rețea la viteze de până la 11 megabiți pe secundă și o rază de până la 150 de picioare. Fără firA folosea banda de 5 GHz și avea un debit de până la 54 Mbps, dar intervalul său era de doar 25 până la 75 de picioare. Wireless b-urigamă mai bună și cost relativ scăzut a făcut-o cea mai populară dintre cele două.

Primul protocol Wi-Fi care a avut un succes larg pe piața de consum a fost 802,11 g sau fără fir g. A folosit aceeași bandă de 2,4 GHz ca și fără fir b, deci era compatibil cu echipamentele mai vechi care foloseau acel standard, dar la 54 Mbps oferea acum performanțe comparabile cu rețelele wireless. A fost suficient de bun pentru majoritatea utilizatorilor casnici și wireless g a fost extrem de popular în timpul primului deceniu al anilor 2000.

Pe măsură ce Wi-Fi-ul a devenit mai util și mai popular, utilizatorii aveau nevoie de performanțe mai bune pentru a gestiona fluxul video și alte aplicații solicitante. The 802.11n specificația, care a apărut în 2009, a abordat acest lucru cu câteva modificări tehnice importante, care se învârte în principal în jurul Antene cu intrări multiple și ieșiri multiple sau MIMO-uri, care permitea viteze de până la 300 Mbps. De asemenea, oferea canal de legătură, opțiunea de a folosi canale separate pentru traficul în amonte și în aval, care debitul potențial a crescut – cel puțin în teorie – la 600 Mbps. A folosit atât frecvențele de 2,4, cât și 5 GHz, așa că a fost compatibil cu dispozitivele care le utilizau fără fir a, b, și g.

The ca fără fir caietul de sarcini, datând din 2014, a rafinat în continuare acea tehnologie prin utilizarea tehnologie MIMO multi-utilizator sau MU-MIMO. Acest lucru oferă viteze de bază de până la 433 Mbps per canal, iar cu legătura de canal, este teoretic posibil să aveți rețeaua wireless are viteze de până la gigabiți, sau mii de Mbps. Ac fără fir în sine operează numai în banda de 5 GHz, dar mulți producători includ fără fir n circuite, precum și pentru a-și menține routerele compatibile fără fir b, g și n.

Există câteva protocoale 802.11 care nu sunt folosite pentru rețele Wi-Fi de uz general, ci pentru comunicații specifice de la dispozitiv la dispozitiv. Anunț fără fir, de exemplu, folosește banda de 60 GHz și este într-adevăr foarte rapid – potențial până la 6,7 ​​GHz – dar într-un interval de doar 10 sau 11 picioare. Este cel mai bine utilizat în situații care necesită un debit mare între dispozitive apropiate unul de celălalt. Wireless ah, de asemenea cunoscut ca si Wi-Fi HaLow, folosește banda inferioară de 900 MHz pentru a oferi o gamă extinsă cu un debit limitat la maximum 347 Mbps. Este destinat să furnizeze semnale cu rază mai lungă de acțiune pentru dispozitivele cu putere redusă, cum ar fi aparatele inteligente și alte aplicații IoT.

Cererea de performanță îmbunătățită a rețelei Wi-Fi nu va dispărea în curând – dimpotrivă – așa că pe piață sosește o specificație IEEE mai nouă. Se numeste topor fără fir, și folosește o oarecare deșteptură digitală pentru a crește debitul. Acesta dublează lățimea fiecărui canal wireless disponibil și permite semnalelor să folosească doar porțiunile fiecărui canal de care are nevoie, făcând întregul sistem mai eficient. Oferă până la de patru ori mai mare și de șase ori mai mult decât performanța ca wireless, cel puțin în teorie, și – important pentru IoT – acceptă mult mai multe dispozitive în același timp.

Deși specificațiile utilizate pentru Wi-Fi sunt definite de inginerii IEEE, însuși termenul „Wi-Fi” și logo-ul Wi-Fi sunt deținute de un consorțiu de producători cunoscut sub numele de Alianța Wi-Fi. Inginerii pot fi perfect fericiți să identifice standardele cu litere și cifre, dar producătorilor și departamentelor lor de marketing le place să păstreze lucrurile simple și memorabile. De aceea, Wi-Fi Alliance a anunțat un nou branding, redenumirea wireless n ca Wireless 4, ac ca Wireless 5 și ax ca Wireless 6. Acest tip de sistem de numerotare este folosit pentru orice, de la telefoane mobile la francize de filme, așa că ar trebui să fie mai ușor de reținut pentru consumatori.

Nu toate protocoalele fără fir sunt menite să acopere suprafețe mari sau să ofere o capacitate largă de comunicații. Unele dintre cele mai utile sunt standardele pe rază scurtă menite să ajute dispozitivele cu consum redus de energie să interacționeze între ele. Acestea pot afecta modul în care interacționați cu un computer, telefon sau alte dispozitive sau modul în care dispozitivele vorbesc între ele direct.

Unele dintre cele mai simple forme de tehnologie fără fir, inclusiv un mouse și o tastatură fără fir standard, nu folosesc deloc un protocol formal fără fir. În schimb, transmit direct pe o frecvență radio prestabilită. Dispozitivele mai vechi folosesc frecvența de 27 MHz, folosită și pentru jucăriile controlate radio. Are o rază de acțiune slabă, dar este perfect pentru dispozitivele care împart un birou. Versiunile mai noi folosesc banda de 2,4 GHz și pot fi folosite mai departe, ceea ce este grozav dacă stai bine în spatele unui monitor gigant.

Dispozitivele RF au nevoie de propriul receptor pentru a funcționa, dar Bluetooth nu, motiv pentru care Tehnologia Bluetooth este mai versatil. Bluetooth se bazează pe o altă specificație wireless IEEE, 802.15.1, care este descrisă ca fiind pentru rețelele personale. Rețelele personale sunt destinate înlocuiți firele și cablurile în și în jurul unei singure persoane sau spațiu de lucru. Bluetooth este o tehnologie folosită în acest tip de rețea deoarece se conectează fiabil, folosește relativ puțină energie și poate suporta până la opt dispozitive simultan.

Bluetooth conectează dispozitive pe o porțiune din banda de 2,4 GHz. Când dispozitivele sunt conectate pentru prima dată sau pereche prin Bluetooth, ei creează un cod unic de securitate ca un fel de strângere de mână secretă între ei. După ce sunt împerecheți, ei reconectați automat în viitor și nu necesită nicio configurare suplimentară. Debitul de date Bluetooth este relativ scăzut, așa că este utilizat în principal pentru dispozitive de intrare și ieșire, cum ar fi șoareci și tastaturi, difuzoare și microfoane și căști.

Consumul redus de energie a făcut întotdeauna parte din specificațiile Bluetooth, deoarece dispozitivele fără fir sunt funcționează cu baterie de necesitate, dar chiar și Bluetooth standard utilizează prea multă putere a bateriei pentru unii aplicatii. O versiune revizuită, Bluetooth Low Energy sau BLE, se adresează acelui segment de piață prin reducerea lățimii de bandă și a intervalului la reduce consumul de energie. Este folosit frecvent în Benzile de fitness și ceasurile inteligente, de exemplu, și are potențialul de a fi utilizat și cu dispozitive IoT.

Comunicații în câmp apropiat, sau NFC, este cea mai scurtă rază de acțiune dintre toate protocoalele wireless. Funcționează pe o distanță de doar câțiva centimetri, folosind cipuri de foarte mică putere. O cunoașteți ca fiind tehnologia folosită în aplicațiile de tip tap-to-pay pentru telefonul dvs., inclusiv Apple Pay, Google Pay și Samsung Pay. De asemenea, este utilizat pe scară largă în cardurile de securitate și aplicații similare.

Alte protocoale wireless apar pentru a satisface nevoile dispozitivelor inteligente individuale și Internetul lucrurilor în mod colectiv. Acestea nu sunt orientate spre consumator ca atare, deși produsele pe care le permit sunt cu siguranță. Câteva dintre cele mai proeminente includ:

• Fir: Acest protocol wireless a devenit parte din portofoliul Google atunci când a cumpărat Nest, liderul de automatizare a locuinței. Bazat pe standardul wireless 802.15.4 al IEEE, este utilizat în detectoarele de fum și dispozitivele de automatizare Nest. Alți furnizori pot opta pentru utilizarea Thread dacă doresc să fie compatibile cu produsele din ecosistemul Nest.
  
• Zigbee și Zigbee Pro: Zigbee și Zigbee Pro funcționează pe benzile de 2,4 GHz și 900 MHz și pot suporta mii de dispozitive simultan pe orice site. Spre deosebire de Thread, Zigbee este susținut de un consorțiu de sute de producători.
  
• ZWave și ZWave Plus: Un alt protocol important pentru utilizarea IoT este ZWave, care este similar cu Zigbee, dar conceput pentru a fi mai simplu și mai puțin costisitor de implementat. Funcționează pe benzile de 800 și 900 MHz, care oferă o rază bună și mai puține interferențe decât banda de 2,4 GHz. A fost creat de compania daneză Zensys, dar acum are un sprijin larg din partea producătorilor.
• MQTT: Message Queue Telemetry Transport este proiectat pentru dispozitive cu putere redusă și cu randament redus, cum ar fi relativ senzori „proști”, care nu au nevoie de tipul de transfer de date necesar pentru IoT „inteligent” interactiv dispozitive.