Langaton tiedonsiirto: tyypit, tekniikka ja laitteet

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 05:25

Edistyksen ansiosta olemme saaneet monia elämäämme helpottavia laitteita ja laitteita, jotka toimivat uusien teknologioiden keksimisen kautta. Viestinnän läpimurto ei ollut pelkästään tiedonsiirto langattoman kanavan kautta, vaan myös erilaisten laitteiden synkronointi ilman langallista yhteyttä.

Mitä langaton tiedonsiirto on?

Vastaus tähän kysymykseen on yksinkertainen: BPD on tiedon siirtäminen laitteesta toiseen, jotka ovat tietyn etäisyyden päässä, ilman langallista yhteyttä.

Puheinformaation siirtotekniikkaa radiokanavan kautta alettiin käyttää 1800-luvun lopulla. Sen jälkeen on ilmestynyt suuri määrä radioviestintäjärjestelmiä, joita on alettu käyttää kodin, toimiston tai yrityksen laitteiden valmistukseen.

On olemassa useita tapoja synkronoida laitteet tiedonsiirtoa varten. Jokaista niistä käytetään tietyllä alueella ja sillä on yksilöllisiä ominaisuuksia. Langattomat siirtoverkottiedot eroavat ominaisuuksiltaan, joten laitteiden välinen vähimmäis- ja enimmäisetäisyys tiedonsiirtotekniikan tyypistä riippuen vaihtelee.

Laitteiden synkronointia varten on asennettu erityisiä sovittimia, jotka pystyvät lähettämään ja vastaanottamaan tietoja. Tässä voidaan puhua sekä pienestä älypuhelimeen sisäänrakennetusta moduulista että kiertävästä satelliitista. Vastaanotin ja lähetin voivat olla erityyppisiä laitteita. Lähetys tapahtuu eri taajuuksilla ja alueilla olevien kanavien kautta. Tarkastellaanpa tarkemmin erityyppisten langattomien synkronointien toteutuksen yksityiskohtia.

Langattomien kanavien luokitus

Langattoman tiedonsiirron tyyppejä on neljää siirtovälineen luonteesta riippuen.

Mobiiliradiokanavat

Data siirretään langattomasti lähettimestä vastaanottimeen. Lähetin tuottaa tietyn taajuuden ja amplitudin radiopulssin, jonka värähtely säteilee avaruuteen. Vastaanotin suodattaa ja prosessoi signaalin, minkä jälkeen tarvittavat tiedot poimitaan. Ilmakehä absorboi radioaallot osittain, joten korkea kosteus tai sade voi vääristää tätä viestintää. Matkaviestintä toimii juuri radioa altostandardien pohj alta, langattomat tiedonsiirtokanavat eroavat tiedonsiirtonopeudeltaan ja toimintataajuusalueelta. Tiedonsiirron radiotaajuusluokka sisältää Bluetoothin, teknologian langattomaan tiedonsiirtoon laitteiden välillä. ATVenäjä käyttää seuraavia protokollia:

• GSM. Tämä on maailmanlaajuinen matkapuhelinjärjestelmä. Taajuus - 900/1800 MHz, suurin tiedonsiirtonopeus - 270 Kbps.
• CDMA. Tämä standardi tarjoaa parhaan viestinnän laadun. Toimintataajuus - 450 MHz.
• UMTS. Siinä on kaksi toimintataajuuskaistaa: 1885-2012 MHz ja 2110-2200 MHz.

Satelliittikanavat

Tämä tiedonsiirtotapa on käyttää satelliittia, johon on asennettu antenni erikoislaitteineen. Signaali tulee tilaaj alta lähimmälle maa-asemalle, jonka jälkeen signaali ohjataan uudelleen satelliittiin. Sieltä tiedot lähetetään vastaanottimelle, toiselle maa-asemalle. Satelliittiviestintää käytetään televisio- ja radiolähetysten tarjoamiseen. Satelliittipuhelinta voidaan käyttää missä tahansa paikassa, joka on kaukana matkapuhelinasemista.

Infrapunakanavat

Vastaanottimen ja lähettimen välille muodostetaan tiedonsiirto, jotka ovat lähellä toisiaan. Tällainen langattoman tiedonsiirron kanava toimii LED-säteilyn avulla. Viestintä voi olla kaksisuuntaista tai lähetettyä.

Laserkanavat

Toimintaperiaate on sama kuin edellisessä versiossa, LEDien sijasta käytetään vain lasersädettä. Objektien on oltava lähellä toisiaan.

Langattomat tiedonsiirtovälineet eroavat toisistaan. Tärkeimmät erottavat ominaisuudet ovat valikoima ja laajuus.

Teknologiat ja standarditlangaton tiedonsiirto

Tietotekniikka kehittyy tällä hetkellä nopeaa vauhtia. Nyt on mahdollista välittää tietoa radioa altojen, infrapuna- tai lasersäteilyn avulla. Tämä tiedonvaihtomenetelmä on paljon kätevämpi kuin langallinen synkronointi. Alue vaihtelee tekniikan mukaan.

Tässä muutamia esimerkkejä:

• Personal Area Networks (WPAN). Oheislaitteet liitetään näiden standardien mukaisesti. Langattomien hiirten ja näppäimistöjen käyttäminen on paljon kätevämpää kuin langallisten vastineiden. Langaton tiedonsiirtonopeus on melko korkea. Henkilökohtaisten verkkojen avulla voit varustaa älykkään kodin järjestelmiä, synkronoida langattomia lisälaitteita laitteiden kanssa. Bluetooth ja ZigBee ovat esimerkkejä PAN-tekniikoista.
• Lähiverkot (WLAN) perustuvat 802.11-tuotteisiin. Termi Wi-Fi on nyt kaikkien tiedossa. Tämä nimi annettiin alun perin 802.11-standardisarjan tuotteille, ja nyt tämä termi viittaa minkä tahansa standardin tuotteisiin tästä perheestä. WLAN-verkot pystyvät luomaan suuremman työskentelysäteen verrattuna WPANiin, ja myös suojaustaso on parantunut.
• Urban scale-verkot (WMAN). Tällaiset verkot toimivat samalla periaatteella kuin Wi-Fi. Tämän langattoman tiedonsiirtojärjestelmän erottuva piirre on laajempi aluevalikoima, johon voi liittyä suurempi määrä.vastaanottimet. WMAN on sama Wi Max -tekniikka, joka tarjoaa laajakaistayhteyden.
• Wide Area Networks (WWAN) - GPRS, EDGE, HSPA, LTE. Tämän tyyppiset verkot voivat toimia pakettidatan tai piirikytkennän perusteella.

Verkkojen teknisten ominaisuuksien erot määräävät niiden käyttöalueen. Jos otamme huomioon langattomien verkkojen yleiset ominaisuudet, voimme erottaa seuraavat luokat:

• yritysverkot - käytetään objektien yhdistämiseen saman yrityksen sisällä;
• operaattoriverkot - ovat teleoperaattoreiden luomia palveluiden tarjoamiseksi.

Jos tarkastelemme langattomia tiedonsiirtoprotokollia, voidaan erottaa seuraavat luokat:

1. IEEE 802.11a, b, n, g, y. Nämä protokollat yhdistetään yleensä yhteisen markkinointinimen Wi-Fi alle. Protokollat eroavat tiedonsiirtoalueen, toimintataajuusalueen ja tiedonsiirtonopeuden suhteen.
2. IEEE 802.15.1. Standardin puitteissa tiedot siirretään Bluetooth-tekniikan kautta.
3. IEEE 802.15.4. Standardi langattomalle synkronoinnille ZigBee-tekniikan kautta.
4. IEEE 802.16. Tietoliikennetekniikan standardi WiMax, jolle on ominaista laaja valikoima. WiMax on toiminnallisesti samanlainen kuin LTE-tekniikka.

Tällä hetkellä 802.11 ja 802.15.1 ovat suosituimpia langattomista tiedonsiirtoprotokollista. Wi-Fi- ja Bluetooth-tekniikat toimivat näiden protokollien perusteella.

Bluetooth

Tukiasema, kuten myösWi-Fi voi olla mikä tahansa laite, joka on varustettu erityisellä ohjaimella, joka muodostaa pikonetin ympärilleen. Tämä pikoverkko voi sisältää useita laitteita, haluttaessa ne voidaan yhdistää silloiksi tiedonsiirtoa varten.

Joissakin tietokoneissa ja kannettavissa tietokoneissa on jo sisäänrakennettu Bluetooth-ohjain. Jos tämä toiminto ei ole käytettävissä, käytetään USB-sovittimia, jotka muodostavat yhteyden laitteeseen ja mahdollistavat tiedonsiirron langattomasti.

Bluetooth käyttää 2,4 GHz:n taajuutta, kun taas virrankulutus on mahdollisimman alhainen. Juuri tämä indikaattori antoi teknologialle mahdollisuuden ottaa markkinarakonsa tietotekniikan alalla. Alhainen virrankulutus johtuu heikosta lähettimen tehosta, lyhyestä kantamasta ja alhaisesta tiedonsiirtonopeudesta. Tästä huolimatta nämä ominaisuudet osoittautuivat riittäviksi erilaisten oheislaitteiden liittämiseen ja toimintaan. Bluetooth-tekniikka on antanut meille laajan valikoiman langattomia lisävarusteita: kuulokkeet, kaiuttimet, hiiret, näppäimistöt ja paljon muuta.

Bluetooth-vastaanottimia on 3 luokkaa:

• 1. luokka. Langattoman synkronoinnin kantama voi olla 100 m. Tämän tyyppisiä laitteita käytetään pääsääntöisesti teollisessa mittakaavassa.
• 2. luokka. Kantama on 10 m. Tämän luokan laitteet ovat yleisimpiä. Useimmat langattomat lisävarusteet kuuluvat tähän luokkaan.
• 3. luokka. Kantama - 1 metri. Tällaiset vastaanottimet sijoitetaan pelikonsoleihin tai joihinkin kuulokkeisiin, kun lähetintä ja vastaanotinta ei ole järkevää siirtää erilleen.

Langaton Bluetooth-siirtojärjestelmä on erittäin kätevä laiteviestintään. Sirujen hinta on melko alhainen, joten laitteiden varustaminen langattomalla yhteydellä ei juurikaan vaikuta hinnankorotukseen.

Wi-Fi

Yhdessä Bluetoothin kanssa Wi-Fi-tekniikasta on tullut yhtä yleistä langattomien viestintätekniikoiden alalla. Suosio ei kuitenkaan tullut hänelle heti. Wi-Fi-tekniikan kehitys alkoi 80-luvulla, mutta lopullinen versio esiteltiin vasta vuonna 1997. Apple on päättänyt käyttää uutta vaihtoehtoa kannettavissa tietokoneissaan. Näin ensimmäiset verkkokortit ilmestyivät iBookiin.

Wi-Fi-tekniikan toimintaperiaate on seuraava: laitteeseen on upotettu siru, joka voi tarjota luotettavan langattoman synkronoinnin toisen saman sirun kanssa. Jos laitteita on enemmän kuin kaksi, sinun on käytettävä tukiasemaa.

Wi-Fi-hotspot on kiinteän reitittimen langaton analogi. Toisin kuin jälkimmäinen, yhteys suoritetaan ilman johtojen osallistumista radioa altojen avulla. Tämä mahdollistaa useiden laitteiden yhdistämisen samanaikaisesti. Älä unohda, että kun käytät suurta määrää laitteita, tiedonsiirtonopeus laskee merkittävästi. Suojaa verkkotietosi suojaamalla Wi-Fi-tukipisteetsalaus. Yhteyttä tällaiseen tietolähteeseen ei voi muodostaa ilman salasanaa.

Ensimmäinen Wi-Fi-tekniikan standardi otettiin käyttöön vuonna 1997, mutta se ei koskaan yleistynyt, koska tiedonsiirtonopeus oli liian alhainen. Myöhemmin tulivat standardit 802, 11a ja 802, 11b. Ensimmäinen antoi siirtonopeuden 54 Mb / s, mutta toimi 5 GHz:n taajuudella, mikä ei ole sallittua kaikkialla. Toinen vaihtoehto salli verkkojen lähettää tietoja enintään 11 Mb / s nopeudella, mikä ei riittänyt. Sitten tuli standardi 802, 11g. Hän yhdisti aikaisempien vaihtoehtojen edut tarjoamalla melko suuren nopeuden 2,4 GHz:n toimintataajuudella. Standardi 802, 11y on 802, 11g:n analogi, sillä on pitkä verkon peittoetäisyys (jopa 5 km avoimessa tilassa).

LTE

Tämä standardi on tällä hetkellä lupaavin muiden maailmanlaajuisten verkkojen ohella. Mobiililaajakaista tarjoaa suurimman langattoman pakettidatanopeuden. Toimintataajuuskaistan suhteen kaikki on epäselvää. LTE-standardi on erittäin joustava, verkot voivat perustua taajuusalueelle 1,4-20 MHz.

Verkkojen kantama riippuu tukiaseman korkeudesta ja voi olla 100 km. Mahdollisuuden muodostaa yhteys verkkoihin tarjoaa suuri määrä vempaimia: älypuhelimet, tabletit, kannettavat tietokoneet, pelikonsolit ja muut tätä standardia tukevat laitteet. Laitteissa on oltava integroitu LTE-moduuli, joka toimii yhdessä olemassa olevien standardien kanssaGSM ja 3G. Jos LTE-yhteys katkeaa, laite siirtyy olemassa olevaan pääsyyn 3G- tai GSM-verkkoihin keskeyttämättä yhteyttä.

Tiedonsiirtonopeuden os alta voidaan todeta seuraavaa: 3G-verkkoihin verrattuna se on kasvanut useita kertoja ja saavuttanut 20 Mbit/s. Lukuisten LTE-moduuleilla varustettujen laitteiden käyttöönotto varmistaa tämän tekniikan kysynnän. Uusia tukiasemia asennetaan, jotka tarjoavat nopean Internet-yhteyden jopa suurkaupungeista syrjäisille siirtokunnille.

Mietitään neljännen sukupolven verkkojen periaatetta. Langattoman pakettitiedonsiirron tekniikka toteutetaan IP-protokollan avulla. Nopeaa ja vakaata synkronointia varten tukiaseman ja matkaviestimen välillä muodostetaan sekä taajuus- että aikadupleksi. Parillisten taajuuskaistojen yhdistelmien suuren määrän vuoksi tilaajien laajakaistayhteys on mahdollista.

LTE-verkkojen leviäminen on alentanut matkaviestinnän käyttömaksuja. Verkon laajan valikoiman ansiosta operaattorit voivat säästää kalliissa laitteissa.

Tiedonsiirtolaitteet

Jokapäiväisessä elämässämme olemme langattomien tiedonsiirtotekniikoiden pohj alta toimivien laitteiden ympäröimiä. Lisäksi jokaisessa laitteessa on useita tiettyjen standardien mukaisia toimintamoduuleja. Esimerkki: klassinen älypuhelin käyttää GSM-, 3G-, LTE-verkkoja paketti- ja äänidatan lähettämiseen, Wi-Fi-yhteyttä Internetiin tukiaseman kautta, Bluetoothia laitteen synkronointiin lisävarusteiden kanssa.

Katsotaanpa suosituimpia kaikkialla olevia langattomia tiedonsiirtolaitteita:

1. Wi-Fi-reititin. Tämä laite pystyy tarjoamaan Internet-yhteyden useille laitteille. Itse laite synkronoidaan Internet-lähteen kanssa langalla tai käyttämällä matkapuhelinverkko-operaattorin SIM-korttia.
2. Älypuhelin. Universaali viestintätyökalu, jonka avulla voit lähettää äänitietoja, lähettää lyhyitä tekstiviestejä, käyttää Internetiä ja synkronoida langattomien tai langallisten lisälaitteiden kanssa.
3. Tablettitietokone. Toiminnallisesti se voi olla identtinen älypuhelimen kanssa. Erottuva piirre on suuri näyttö, jonka ansiosta gadgetin käyttö on mukavampaa tietyntyyppisissä töissä.
4. Henkilökohtainen tietokone. Täysi kiinteä laite, jossa on integroitu käyttöjärjestelmä, jonka avulla voit työskennellä Internet-verkoissa, mukaan lukien langattomat. Langaton tiedonsiirto tietokoneelle tukiasemasta tapahtuu yleensä Wi-Fi-sovittimen kautta, joka yhdistetään USB-liittimen kautta.
5. Muistikirja. Pienempi versio henkilökohtaisesta tietokoneesta. Useimmissa kannettavissa tietokoneissa on sisäänrakennettu Bluetooth ja Wi-Fi, mikä mahdollistaa synkronoinnin päästäksesi Internetiin ja liittääksesi langattomia lisävarusteita ilman ylimääräisiä USB-sovittimia.
6. Langattomat lisävarusteet ja oheislaitteet. Tähän luokkaan kuuluvat langattomat kaiuttimet, kuulokkeet, kuulokkeet, hiiret,näppäimistöt ja muut suositut lisälaitteet, jotka liitetään laitteisiin tai tietokoneisiin.
7. TV tai Smart-TV. Käyttöjärjestelmällä varustettu televisio muistuttaa toiminnallisesti tietokonetta, joten sisäänrakennetut langattomat moduulit ovat siinä välttämättömiä.
8. Pelikonsoli. Ohjelmiston asentamista varten tässä gadgetissa on langaton Internet-yhteys. Pelikonsolit synkronoidaan laitteen kanssa Bluetooth-tekniikan kautta.
9. Langaton laite "Älykäs koti". Erittäin monimutkainen ja monipuolinen järjestelmä, jota ohjataan langattomasti. Kaikki anturit ja laitteet on varustettu erityisillä signaalinsiirtomoduuleilla.

Langattoman tekniikan parantuessa vanhoja laitteita korvataan jatkuvasti uusilla, toiminnallisesti tehokkaammilla ja käytännöllisemmillä laitteilla. Langattomat tiedonsiirtolaitteet muuttuvat ja muuttuvat nopeasti.

Langattomien verkkojen käytön näkymät

Nykyinen suuntaus on korvata langalliset laitteet uusilla langattomilla vaihtoehdoilla. Tämä on paljon kätevämpää paitsi laitteiden liikkuvuuden myös helppokäyttöisyyden vuoksi.

Langattomien laitteiden tuotanto mahdollistaa uusimpien järjestelmien tuomisen viestintälaitteiden maailmaan, mutta myös minkä tahansa paikkakunnan tavallisen keskimääräisen asukkaan asunnon varustamisen uusimmalla tekniikalla. Tällä hetkellä maassa asuvat vain korkeatuloiset ihmisetsuurkaupunkialueet.

Langattoman radioviestinnän alaa tutkitaan jatkuvasti, ja tuloksena on innovatiivisia teknologioita, jotka eroavat edeltäjistään suuremman tuottavuuden, pienemmän energiankulutuksen ja käytön käytännöllisyyden suhteen. Tällaisen tutkimuksen tulos on uusien laitteiden ilmestyminen. Valmistajat ovat aina kiinnostuneita tuottamaan tuotteita, jotka vastaavat innovatiivisia teknologioita.

Paremmat tukiasemat ja tehokkaat tukiasemat mahdollistavat uusien teknologioiden käytön kaikkialla suurissa yrityksissä. Laitetta voidaan ohjata etänä. Koulutuksen alalla langattomat teknologiat voivat helpottaa opetus- ja ohjausprosessia. Jotkut koulut ovat jo alkaneet toteuttaa mobiiliopetusprosessia. Se koostuu etäopiskelusta videoviestinnän kautta Internetin kautta. Nämä esimerkit ovat vasta ensimmäinen askel yhteiskunnan siirtymisessä uuteen vaiheeseen, joka rakennetaan langattomien teknologioiden pohj alta.

Langattoman synkronoinnin edut

Jos vertaat langallista ja langatonta tiedonsiirtoa, voit tunnistaa jälkimmäisen monia etuja:

• älä häiritse johtoja;
• suuri tiedonsiirtonopeus;
• yhteyden käytännöllisyys ja nopeus;
• laitteiden käytön liikkuvuus;
• ei kulumista tai katkennut yhteys;
• Langattoman yhteyden muodostamiseen on mahdollista käyttää useita vaihtoehtojayksi laite;
• mahdollisuus yhdistää useita laitteita kerralla Internet-yhteyspisteeseen.

Tämän lisäksi on joitain haittoja:

• suurten laitteiden säteily voi vaikuttaa haitallisesti ihmisten terveyteen;
• Kun useat langattomat laitteet ovat lähellä toisiaan, on mahdollista häiriötä ja tiedonsiirtohäiriöitä.

Syyt langattomien verkkojen laajaan käyttöön ovat ilmeiset. Kaikki nyky-yhteiskunnan keskivertojäsenet tarvitsevat aina yhteydenpitoa.

Lopuksi

Langattomat teknologiat ovat tarjonneet mahdollisuuden ottaa laaj alti käyttöön tietoliikennelaitteet, joita käytetään massiivisesti kaikissa maailman maissa. Jatkuvat parannukset ja uudet löydöt langattoman viestinnän alalla antavat meille entistä enemmän mukavuutta, ja kodin parantaminen innovatiivisten laitteiden avulla on tulossa edullisemmaksi useimmille ihmisille.