Vrste brezžičnih protokolov

Brezžični signali so ena najpogosteje uporabljenih komunikacijskih možnosti, od vaših najljubših lokalnih televizijskih in radijskih postaj do vašega mobilnega telefona. Nekatere najpomembnejše brezžične tehnologije, tiste, ki poganjajo vaš domači internet in vse več Število pametnih naprav na internetu stvari ali IoT je regulirano z vrsto brezžičnih protokolov. Odvisno od njihove uporabe je lahko njihov obseg kar nekaj milj ali le nekaj centimetrov.

Če ne živite na območju, ki ga strežejo običajni internetni ponudniki, so vaše možnosti tradicionalno so bili omejeni na klicno povezavo ali satelit, pri čemer nobeno od teh ni posebej dobro pri sodobnem, bogatem internetu vsebino. Brezžična tehnologija lahko premosti to vrzel na več različnih načinov in zagotavlja storitev, kjer sicer ne bi bila na voljo.

Na območjih, kjer kabelski in optični internet nista ekonomična, enako

Internetne storitve v vidnem polju uporabite tisto, kar se ujema z zmogljivo različico običajnega Wi-Fi-ja, ki prenaša svoj signal od točke do točke z uporabo visoko usmerjene antene. Ker oddaja svoje signale v tesno osredotočeno točko, je manj verjetno, da bo ta vrsta storitve motila z drugimi napravami in lahko uporablja signal z večjo močjo, ki bi bil sicer nezakonit po FCC predpisi. Hitrosti so običajno do 25 Mbps, kar je sprejemljivo za večino uporab, če ni idealno.

Z vzponom interneta stvari in njegove horde pametnih in napol pametnih naprav obstaja tudi potreba po brezžična tehnologija, ki lahko deluje z ogromnim številom teh naprav z nizko porabo v velikih mestnih in primestnih prostorih območja. Tehnologija LTE lahko deluje tudi za te, čeprav je njena poraba energije relativno visoka. Konkurenčna tehnologija je Protokol velikega območja velikega dosega oz LoRaWAN z dosegom nekaj milj v mestnih okoljih in do trikrat večjim v manj gostih primestnih območjih.

Tako kot veliko električnih stvari, tudi brezžična tehnologija, ki jo uporabljate v vaši hiši, temelji na specifikacijah zasnove, ki jih je določil Inštitut za elektrotehnike in elektronske inženirje ali IEEE. V tem primeru, dejanska specifikacija se imenuje 802.11, in je bil z leti nadgrajen, da bi odražal – in spodbujal – izboljšave tehnologije. Te spremembe so opisane z dodajanjem črk, kot je npr g, n oz ac po številki. Zaradi udobja se te različice v specifikacijah imenujejo brezžično g, brezžično n, brezžični ac in tako naprej.

Vaš domači Wi-Fi je pravilno znan kot a brezžično lokalno omrežje ali WLAN, vendar večina ljudi temu preprosto reče Wi-Fi in pusti pri tem. Omrežje Wi-Fi se vrti okoli osrednje omrežne naprave, imenovane dostopna točka, ki zagotavlja dvosmerno komunikacijo z vsako napravo, ki je priključena na omrežje. Vsaka naprava mora imeti vmesniško kartico za brezžično omrežje ali NIC za komunikacijo z dostopno točko. Brezžični protokoli, ki jih uporabljajo, se zelo razlikujejo po dosegu in zmogljivosti ter so z vsako generacijo vse boljši.

Večina komunikacije Wi-Fi poteka v dveh različnih pasovih radijskih frekvenc, pasu 2,4 GHz in pasu 5 GHz. Ti pasovi so minimalno regulirani in se uporabljajo za različne potrošniške naprave, od otroških monitorjev do brezžičnih telefonov. Dobri so v različnih stvareh. Frekvence v pasu 5 GHz lahko hitreje prenašajo več podatkov, vendar imajo frekvence v pasu 2,4 GHz daljši razpon in so boljši pri prehodu skozi stene. V preteklosti je bil 2,4 GHz uporabljen v več napravah, vendar to pomeni Frekvence 2,4 GHz so bolj natrpane in nagnjene k motnjam.

Najstarejše različice specifikacije 802.11 Wi-Fi, ki so prišle na trg, so bile brezžično a in b, ki so bili standardizirani v poznih 90. letih in so postali dejanski izdelki v začetku 2000-ih. Vsak je uporabljal drugačen pas. Brezžično b uporabljal pas 2,4 GHz in je bil sposoben mreženja pri hitrostih do 11 megabitov na sekundo in dosegu do 150 čevljev. Brezžičnoa uporabljal pas 5 GHz in imel prepustnost do 54 Mbps, vendar je bil njegov razpon le 25 do 75 čevljev. Brezžične b-jeboljši domet in relativno nizki stroški postala bolj priljubljena od obeh.

Prvi protokol Wi-Fi, ki je imel velik uspeh na potrošniškem trgu, je bil 802,11 g oz brezžično g. Uporabljal je enak pas 2,4 GHz kot brezžično b, zato je bil združljiv s starejšo opremo s tem standardom, vendar je pri 54 Mbps zdaj ponujal zmogljivost, primerljivo z brezžičnimi omrežji. To je bilo dovolj dobro za večino domačih uporabnikov in Brezžični g je bil zelo priljubljen v prvem desetletju 2000-ih.

Ker je Wi-Fi postajal vse bolj uporaben in priljubljen, so uporabniki potrebovali boljšo zmogljivost za obvladovanje pretakanja videa in drugih zahtevnih aplikacij. The 802.11n specifikacija, ki je prišla leta 2009, je to obravnavala z nekaterimi pomembnimi tehničnimi popravki, ki se večinoma vrtijo okoli Antene z več vhodi in več izhodi oz MIMO, kar je omogočalo hitrosti do 300 Mbps. Ponudil je tudi povezovanje kanalov, možnost uporabe ločenih kanalov za promet navzgor in navzdol, kar povečala potencialno prepustnost – vsaj teoretično – na 600 Mbps. Uporabljal je tako 2,4 kot 5 GHz frekvence, zato je bil nazaj združljiv z napravami, ki uporabljajo brezžično a, b, in g.

The brezžični ac specifikacija iz leta 2014 je to tehnologijo dodatno izpopolnila z uporabo večuporabniška tehnologija MIMO oz MU-MIMO. To zagotavlja osnovne hitrosti do 433 Mbps na kanal, s povezovanjem kanalov pa je teoretično mogoče imeti brezžično omrežje hitro doseže gigabite, ali na tisoče Mbps. Brezžični ac sama deluje samo v pasu 5 GHz, vendar so številni proizvajalci vključeni brezžično n vezja, da bodo njihovi usmerjevalniki združljivi brezžično b, g in n.

Obstaja nekaj protokolov 802.11, ki se ne uporabljajo za omrežja Wi-Fi splošnega namena, ampak za specifične komunikacije med napravo. Brezžični oglas, na primer uporablja pas 60 GHz in je res zelo hiter – potencialno do 6,7 GHz – vendar v razponu le 10 ali 11 čevljev. Najbolje se uporablja v situacijah, ki zahtevajo visoko prepustnost med napravami v bližini. Brezžično ah, poznan tudi kot Wi-Fi HaLow, uporablja spodnji pas 900 MHz za zagotavljanje razširjenega dosega s prepustnostjo, omejeno na največ 347 Mbps. Namenjen je zagotavljanju signalov daljšega dosega za naprave z nizko porabo, kot so pametne naprave in druge aplikacije interneta stvari.

Povpraševanje po izboljšani zmogljivosti omrežja Wi-Fi ne bo kmalu izginilo – ravno nasprotno – zato je na trg prišla novejša specifikacija IEEE. To se imenuje brezžična sekira, in uporablja nekaj digitalne spretnosti za povečanje prepustnosti. Podvoji širino vsakega razpoložljivega brezžičnega kanala in omogoča signalom, da uporabljajo samo dele vsakega kanala, ki jih potrebuje, zaradi česar je celoten sistem učinkovitejši. Ponuja do štirikratni doseg in šestkrat večja zmogljivost brezžičnega izmeničnega toka, vsaj v teoriji, in – kar je pomembno za internet stvari – podpira veliko več naprav hkrati.

Čeprav specifikacije, ki se uporabljajo za Wi-Fi, definirajo inženirji IEEE, sta sam izraz "Wi-Fi" in logotip Wi-Fi v lasti konzorcija proizvajalcev, znanih kot Wi-Fi Alliance. Inženirji so morda popolnoma zadovoljni, da standarde identificirajo s črkami in številkami, vendar proizvajalci in njihovi marketinški oddelki radi ohranjajo stvari preproste in nepozabne. Zato je združenje Wi-Fi Alliance objavilo novo blagovno znamko, preimenovanje brezžičnega n v brezžično 4, ac v brezžično 5 in ax v brezžično 6. Takšen sistem številčenja se uporablja za vse, od mobilnih telefonov do filmskih franšiz, zato bi si ga morali potrošniki lažje zapomniti.

Vsi brezžični protokoli niso namenjeni pokrivanju velikih območij ali zagotavljanju široke komunikacijske zmogljivosti. Nekateri najbolj uporabni so standardi kratkega dosega namenjeno pomoči napravam z nizko porabo energije pri medsebojni interakciji. To lahko vpliva na vašo interakcijo z računalnikom, telefonom ali drugimi napravami ali na to, kako se naprave neposredno pogovarjajo med seboj.

Nekatere najpreprostejše oblike brezžične tehnologije, vključno s standardno brezžično miško in tipkovnico, sploh ne uporabljajo formalnega brezžičnega protokola. Namesto tega oddajajo neposredno prek prednastavljene radijske frekvence. Starejše naprave uporabljajo frekvenco 27 ​​MHz, ki se uporablja tudi za radijsko vodene igrače. Ima slab doseg, vendar je povsem v redu za naprave, ki si delijo mizo. Novejše različice uporabljajo pas 2,4 GHz in jih je mogoče uporabljati dlje, kar je odlično, če sedite daleč stran od ogromnega monitorja.

RF naprave potrebujejo svoj sprejemnik za delovanje, Bluetooth pa ne, zato Bluetooth tehnologija je bolj vsestranski. Bluetooth temelji na drugi brezžični specifikaciji IEEE, 802.15.1, ki je opisana kot za osebna omrežja. Osebna omrežja so namenjena zamenjajte žice in kable v in okoli ene osebe ali delovnega prostora. Bluetooth je tehnologija, ki se uporablja v tovrstnih omrežjih, saj se povezuje zanesljivo, porabi relativno malo energije in lahko podpira do osem naprav hkrati.

Bluetooth povezuje naprave na rezini pasu 2,4 GHz. Ko so naprave prvič povezane oz v paru prek Bluetootha ustvarita edinstveno varnostno kodo kot nekakšen skrivni stisk rok med njimi. Ko sta seznanjena, sta v prihodnosti samodejno znova vzpostavite povezavo in ne potrebujejo nobene dodatne nastavitve. Prepustnost podatkov Bluetooth je razmeroma nizka, zato se večinoma uporablja za vhodne in izhodne naprave, kot so miške in tipkovnice, zvočniki ter mikrofoni in slušalke.

Nizka poraba energije je bila vedno del specifikacije Bluetooth, ker so brezžične naprave po potrebi deluje na baterije, a tudi standardni Bluetooth za nekatere porabi preveč energije baterije aplikacije. Prenovljena različica, Bluetooth z nizko porabo energije oz BLE, skrbi za ta segment trga z zmanjšanjem pasovne širine in obsega do zmanjšati porabo energije. Pogosto se uporablja na primer v fitnes pasovih in pametnih urah in ima možnost uporabe tudi z napravami IoT.

Komunikacije bližnjega polja, oz NFC, je najkrajši doseg vseh brezžičnih protokolov. Deluje na razdalji od le nekaj centimetrov, z uporabo čipov z zelo nizko porabo. Poznate jo kot tehnologijo, ki se uporablja v aplikacijah za plačilo z dotikom za vaš telefon, vključno z Apple Pay, Google Pay in Samsung Pay. Prav tako se pogosto uporablja v varnostnih ključih in podobnih aplikacijah.

Drugi brezžični protokoli se pojavljajo, da bi zadostili potrebam posameznih pametnih naprav in interneta stvari skupaj. Ti kot taki niso usmerjeni v potrošnike, čeprav izdelki, ki jih omogočajo, zagotovo so. Nekaj ​​bolj izstopajočih vključuje:

• nit: Ta brezžični protokol je postal del Googlovega portfelja, ko je kupil vodilno podjetje za avtomatizacijo doma Nest. Na podlagi brezžičnega standarda IEEE 802.15.4 se uporablja v Nestovih detektorjih dima in napravah za avtomatizacijo. Drugi prodajalci se lahko odločijo za uporabo Thread, če želijo biti združljivi z izdelki v ekosistemu Nest.
  
• Zigbee in Zigbee Pro: Zigbee in Zigbee Pro delujeta v pasovih 2,4 GHz in 900 MHz in lahko potencialno podpirata na tisoče naprav hkrati na katerem koli mestu. Za razliko od Threada Zigbee podpira konzorcij stotih proizvajalcev.
  
• ZWave in ZWave Plus: Drug pomemben protokol za uporabo interneta stvari je ZWave, ki je podoben Zigbeeju, vendar je zasnovan tako, da je enostavnejši in cenejši za izvajanje. Deluje v pasovih 800 in 900 MHz, ki ponujata dober doseg in manj motenj kot pas 2,4 GHz. Ustvarilo ga je dansko podjetje Zensys, zdaj pa ima široko podporo proizvajalcev.
• MQTT: Telemetrični transport čakalne vrste sporočil je zasnovan za naprave z nizko porabo in nizko prepustnostjo, kot npr. "neumni" senzorji, ki ne potrebujejo vrste podatkov, potrebne za interaktivni "pametni" internet stvari naprave.