A vezeték nélküli protokollok típusai

A vezeték nélküli jelek az egyik legszélesebb körben használt kommunikációs lehetőség, a kedvenc helyi TV- és rádióállomásoktól a mobiltelefonig. A legfontosabb vezeték nélküli technológiák némelyikét, azokat, amelyek az otthoni internetet működtetik, valamint a tárgyak internetén vagy az IoT-n található okoseszközök növekvő számát, számos vezeték nélküli protokoll szabályozza. Használatuktól függően hatótávolságuk akár több mérföld vagy néhány hüvelyk is lehet .

Széleskörű internetbeállítások

Ha nem olyan területen él, amelyet hagyományos internetszolgáltatók szolgálnak ki, lehetőségei hagyományosan a betárcsázós vagy a műholdas kapcsolatra korlátozódnak, amelyek egyike sem igazán jó a modern, gazdag internetes tartalmak terén. A vezeték nélküli technológia néhány különböző módon képes áthidalni ezt a szakadékot, és ott nyújt szolgáltatást, ahol egyébként nem lenne elérhető.

Otthoni szolgáltatás LTE-n keresztül

Azokon a területeken, ahol a kábeles és üvegszálas internet nem gazdaságos, ugyanaz az LTE A mobiltelefonon internetlefedettséget biztosító technológia felhasználható arra, hogy az otthoni felhasználók számára is biztosítson vezeték nélküli internetet. A meglévő mobilhálózaton keresztül szállíthatják a nagyobb szolgáltatók vagy független szolgáltatók, akik úgy döntenek, hogy saját tornyot építenek fel. A sebesség szolgáltatónként eltérő, a jelenlegi 4. generációs technológiával, a 4G , amely akár tekintélyes 100 Mb/s sebességet biztosít , míg a hamarosan megjelenő 5G technológia elméletileg elérheti a 10 Gb/s sebességet .

Rálátású internet

Line-of-Sight internetes szolgáltatások használja a hagyományos Wi-Fi nagy teljesítményű változatát, amely nagyon irányított antennák segítségével továbbítja a jelét pontról pontra . Mivel jeleit egy szorosan fókuszált pontra sugározza, ez a fajta szolgáltatás kevésbé valószínű, hogy interferál más eszközökkel, és nagyobb teljesítményű jelet is használhat, amely egyébként illegális lenne az FCC előírásai szerint. A sebesség általában legfeljebb 25 Mbps, ami a legtöbb felhasználásnál elfogadható, ha nem ideális.

Internet eszközök széles területeken

A dolgok internetének, valamint az intelligens és félintelligens eszközök hordájának térnyerésével olyan vezeték nélküli technológiára is szükség van, amely nagyszámú kis fogyasztású eszközzel képes működni nagy városi és elővárosi területeken. Az LTE technológia ezeknél is működhet, bár az energiafogyasztása viszonylag magas. Versenyképes technológia a Long-Range Wide Area Network protokoll vagy LoRaWAN városi környezetben néhány mérföldes hatótávolság, kevésbé sűrű külvárosi területeken pedig ennek háromszorosa.

IEEE és a Wi-Fi protokoll

Mint sok elektromos dolog, a házában használt vezeték nélküli technológia is az Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) által meghatározott tervezési előírásokon alapul. Ebben az esetben a tényleges specifikáció neve 802.11 és az évek során továbbfejlesztették, hogy tükrözze – és ösztönözze – a technológiai fejlesztéseket. Ezeket a változtatásokat betűk hozzáadásával írják le, például g , n vagy ac a szám után. A kényelem kedvéért a specifikáció ezen változataira vezeték nélküli gként hivatkozunk , vezeték nélküli n , vezeték nélküli ac és így tovább.

Gyors vezeték nélküli hálózati útmutató

Otthoni Wi-Fi-jét helyesen vezeték nélküli helyi hálózatnak nevezik vagy WLAN, de a legtöbben csak Wi-Fi-nek hívják, és hagyják. A Wi-Fi hálózat egy központi hálózati eszköz, az úgynevezett hozzáférési pont körül forog, amely kétirányú kommunikációt biztosít minden, a hálózathoz csatlakoztatott eszközzel. Minden eszköznek rendelkeznie kell egy vezeték nélküli hálózati interfész kártyával (NIC), hogy kommunikáljon a hozzáférési ponttal. Az általuk használt vezeték nélküli protokollok hatótávolsága és teljesítménye nagyon eltérő, és minden generációval egyre jobbak.

2,4 GHz-es sáv vs. 5 GHz-es sáv

A legtöbb Wi-Fi-kommunikáció két különböző rádiófrekvencia-sávban, a 2,4 GHz-es és az 5 GHz-es sávban zajlik. Ezek a sávok minimálisan szabályozottak, és különféle fogyasztói eszközökhöz használják őket, a babafigyelőktől a vezeték nélküli telefonokig. Különböző dolgokban jók. Az 5 GHz-es sáv frekvenciái gyorsabban képesek több adatot szállítani, de a 2,4 GHz-es sávban lévők nagyobb hatótávolságúak, és jobban áthaladnak a falakon. Korábban több eszközben használták a 2,4 GHz-et, de ez azt jelenti, hogy a 2,4 GHz-es frekvenciák zsúfoltabbak és interferenciára hajlamosabbak .

Korai Wi-Fi A és B vezeték nélküli kapcsolattal

A 802.11 Wi-Fi specifikáció legkorábbi verziói, amelyek piacra kerültek, a vezeték nélküli a voltak. és b , amelyeket a 90-es évek végén szabványosítottak, és a 2000-es évek elején váltak tényleges termékekké. Mindegyik más sávot használt. Vezeték nélküli b A 2,4 GHz-es sávot használta, és akár 11 megabit/másodperc sebességgel és 150 láb hatótávolságig volt képes hálózatba kötni. Vezeték nélküli a az 5 GHz-es sávot használta, és akár 54 Mb/s átviteli sebességgel rendelkezett, de a hatótávolsága csak 25-75 láb volt. Vezeték nélküli b-k jobb választék és viszonylag alacsony költség népszerűbb lett a kettő közül.

Általános Wi-Fi Wireless G-vel

Az első Wi-Fi protokoll, amely széles körű sikert aratott a fogyasztói piacon, a 802.11g volt. vagy vezeték nélküli g . Ugyanazt a 2,4 GHz-es sávot használta, mint a wireless b , tehát kompatibilis volt az ezt a szabványt használó régebbi eszközökkel, de 54 Mb/s-on immár a vezeték nélküli hálózatokhoz hasonló teljesítményt nyújtott. Ez elég volt a legtöbb otthoni felhasználó számára, és a wireless g rendkívül népszerű volt a 2000-es évek első évtizedében.

Javított teljesítmény a  Wireless N segítségével

Ahogy a Wi-Fi egyre hasznosabbá és népszerűbbé vált, a felhasználóknak jobb teljesítményre volt szükségük a videostreaming és más igényes alkalmazások kezeléséhez. A 802.11n A 2009-ben megjelent specifikáció néhány fontos technikai változtatással kezelte ezt, főleg a több bemenetű, több kimenetű antennák körül forog. vagy MIMO-k , amely akár 300 Mbps sebességet is lehetővé tett. Csatornakötést is kínált, külön csatornák használatának lehetőségét az upstream és downstream forgalomhoz, amely megnövelte a potenciális átviteli sebességet – legalábbis elméletben – 600 Mb/s-ra . 2,4 és 5 GHz-es frekvenciát is használt, így visszafelé kompatibilis volt a vezeték nélküli a eszközzel , b és g .

Vezeték nélküli AC növeli az előzményeket

A vezeték nélküli váltóáram A 2014-ből származó specifikáció tovább finomította ezt a technológiát a többfelhasználós MIMO technológia használatával vagy MU-MIMO . Ez akár 433 Mb/s alapsebességet biztosít csatornánként, és a csatornakötéssel elméletileg lehetséges, hogy a vezeték nélküli hálózat sebessége jóval a gigabitesig terjedjen. , vagy több ezer Mbps. Vezeték nélküli hálózat maga kizárólag az 5 GHz-es sávban működik, de sok gyártó rendelkezik vezeték nélküli n áramköröket is, hogy útválasztóik kompatibilisek legyenek a wireless b rendszerrel , g és n .

Különleges célú vezeték nélküli protokollok

Van néhány 802.11-es protokoll, amelyeket nem általános célú Wi-Fi-hálózatokhoz használnak, hanem meghatározott eszközök közötti kommunikációra . Vezeték nélküli hirdetés, például a 60 GHz-es sávot használja, és valóban nagyon gyors – akár 6,7 GHz-ig –, de mindössze 10 vagy 11 láb hatótávolságon belül. Legjobb olyan helyzetekben használni, ahol nagy átviteli sebességre van szükség az egymáshoz közeli eszközök között. Vezeték nélküli ah , más néven Wi-Fi HaLow , az alsó 900 MHz-es sávot használja, hogy kiterjesztett hatótávolságot biztosítson, legfeljebb 347 Mbps-ra korlátozva az átviteli sebességet. Célja, hogy hosszabb hatótávolságú jeleket biztosítson az alacsony fogyasztású eszközökhöz, például intelligens készülékekhez és más IoT-alkalmazásokhoz.

A vezeték nélküli AX csak a sarkon van

A jobb Wi-Fi hálózati teljesítmény iránti igény nem fog egyhamar megszűnni – éppen ellenkezőleg –, így egy újabb IEEE specifikáció érkezik a piacra. Úgy hívják, hogy vezeték nélküli fejsze , és némi digitális kézfogást alkalmaz az átviteli sebesség növelésére. Megduplázza az elérhető vezeték nélküli csatornák szélességét, és lehetővé teszi a jelek számára, hogy az egyes csatornáknak csak azokat a részeit használják, amelyekre szükségük van, így az egész rendszert hatékonyabbá teszi. Akár négyszer nagyobb hatótávolságot és hatszor nagyobb teljesítményt kínál, mint a vezeték nélküli AC , legalábbis elméletben, és – ami az IoT szempontjából fontos – több eszközt is támogat egyszerre.

Változás a Wi-Fi márkaépítésben

Bár a Wi-Fi-hez használt specifikációkat az IEEE mérnökei határozták meg, maga a "Wi-Fi" kifejezés és a Wi-Fi logó a gyártók konzorciumának tulajdona, amely a Wi-Fi Alliance néven ismert. em> . A mérnökök boldogok lehetnek, ha betűkkel és számokkal azonosítják a szabványokat, de a gyártók és marketing osztályaik szeretik a dolgokat egyszerűvé és emlékezetessé tenni. Ezért a Wi-Fi Alliance új márkajelzést jelentett be, átnevezte a wireless n-t Wireless 4-re, az ac-t Wireless 5-re, az axet pedig Wireless 6-ra. . Ezt a fajta számozási rendszert a mobiltelefonoktól a filmes franchise-okig mindenre használják, így a fogyasztók könnyebben megjegyezhetik.

Eszközorientált vezeték nélküli protokollok

Nem minden vezeték nélküli protokollt arra terveztek, hogy nagy területeket fedjenek le, vagy hogy széles körű kommunikációs lehetőségeket biztosítsanak. A leghasznosabbak a rövid hatótávolságú szabványok célja, hogy segítse az alacsony fogyasztású eszközök egymás közötti interakcióját. Ezek befolyásolhatják a számítógéppel, telefonnal vagy más eszközökkel való interakciót, illetve azt, hogy az eszközök hogyan beszélnek közvetlenül egymással.

Közvetlen rádiófrekvenciás kommunikáció

A vezeték nélküli technológia legegyszerűbb formái közül néhány, beleértve a szabványos vezeték nélküli egeret és billentyűzetet, egyáltalán nem használ formális vezeték nélküli protokollt. Ehelyett közvetlenül egy előre beállított rádiófrekvencián továbbítanak. A régebbi készülékek a 27 MHz-es frekvenciát használják, amelyet rádióvezérlésű játékokhoz is használnak. Gyenge a hatótávolsága, de tökéletesen megfelel az asztalon osztozó eszközökhöz. Az újabb verziók a 2,4 GHz-es sávot használják, és távolabb is használhatók, ami nagyszerű, ha jól hátradől egy hatalmas monitortól.

A Bluetooth sokoldalúbb

Az RF-eszközöknek saját vevőre van szükségük a működéshez, de a Bluetooth-nak nincs, ezért a Bluetooth technológia sokoldalúbb. A Bluetooth egy másik IEEE vezeték nélküli specifikáción, a 802.15.1-en alapul, amely a leírás szerint személyi hálózatokhoz . A személyes hálózatok célja vezetékek és kábelek cseréje egyetlen személyben vagy munkaterületen, illetve azok körül . A Bluetooth az ilyen típusú hálózatokban használt technológia, mivel megbízhatóan csatlakozik, viszonylag kevés energiát fogyaszt, és egyszerre akár nyolc eszközt is támogat.

Hogyan működik a Bluetooth

A Bluetooth a 2,4 GHz-es sáv egy részén csatlakoztatja az eszközöket. Amikor az eszközöket először csatlakoztatják vagy párosítják Bluetooth-on keresztül egyedi biztonsági kódot hoznak létre, mintegy titkos kézfogásként egymás között. A párosítás után a jövőben automatikusan újracsatlakoznak és nincs szükség további beállításra. A Bluetooth adatátviteli sebessége viszonylag alacsony, ezért többnyire beviteli és kimeneti eszközökhöz, például egerekhez és billentyűzetekhez, hangszórókhoz, valamint mikrofonokhoz és fejhallgatókhoz használják.

Bluetooth Low Energy

Az alacsony energiafogyasztás mindig is része volt a Bluetooth specifikációnak, mivel a vezeték nélküli eszközök szükségszerűen akkumulátorról működnek, de még a szabványos Bluetooth is túl sok akkumulátort használ egyes alkalmazásokhoz. Átdolgozott változat, Bluetooth Low Energy vagy BLE , a sávszélesség és a hatótáv csökkentésével a piac ezen szegmensét szolgálja ki az energiafogyasztás csökkentése érdekében . Gyakran használják például fitneszszalagokban és okosórákban, és IoT-eszközökkel is használható.

Near-Field kommunikáció

Near-Field kommunikáció vagy NFC , a legrövidebb hatótávolságú vezeték nélküli protokoll. Csak néhány hüvelyk távolságból működik , nagyon alacsony fogyasztású chipek használatával. Ismeri ezt a technológiát, amelyet a telefon érintéses fizetési alkalmazásaiban használnak, beleértve az Apple Pay-t, a Google Pay-t és a Samsung Pay-t. Széles körben használják biztonsági kulcskártyákban és hasonló alkalmazásokban is.

Vezeték nélküli protokollok az IoT-hez

Más vezeték nélküli protokollok is megjelennek, hogy megfeleljenek az egyes intelligens eszközök és a tárgyak internete igényeinek. Ezek önmagukban nem fogyasztó-orientáltak, bár az általuk kínált termékek minden bizonnyal azok. Néhány a kiemelkedőbbek közül:

• Szál: Ez a vezeték nélküli protokoll a Google portfóliójának részévé vált, amikor megvásárolta az otthoni automatizálás terén vezető Nest. Az IEEE 802.15.4 vezeték nélküli szabványa alapján a Nest füstérzékelőiben és automatizálási eszközeiben használják. Más szolgáltatók választhatják a Thread használatát, ha kompatibilisek szeretnének lenni a Nest-ökoszisztémában található termékekkel.
  
• Zigbee és Zigbee Pro: A Zigbee és a Zigbee Pro a 2,4 GHz-es és a 900 MHz-es sávon működik, és potenciálisan több ezer eszközt támogathat egyszerre egy adott helyen. A Threaddel ellentétben a Zigbee mögött több száz gyártóból álló konzorcium áll.
  
• ZWave és ZWave Plus: Az IoT használatának másik fontos protokollja a ZWave, amely hasonló a Zigbee-hez, de egyszerűbb és kevésbé költséges megvalósításra tervezték. A 800 és 900 MHz-es sávokon működik, amelyek jó hatótávolságot és kisebb interferenciát kínálnak, mint a 2,4 GHz-es sáv. A dán Zensys cég hozta létre, de mára a gyártók széles körű támogatását élvezik.
• MQTT: A Message Queue Telemetry Transport olyan kis fogyasztású, kis áteresztőképességű eszközökhöz készült, mint például a viszonylag „buta” érzékelők, amelyeknek nincs szükségük az interaktív „okos” IoT-eszközökhöz szükséges adatátviteli sebességre.