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 večje število pametnih naprav v internetu stvari ali IoT, ureja vrsta brezžičnih protokolov. Odvisno od njihove uporabe je njihov doseg lahko celo nekaj milj ali le nekaj palcev .
Možnosti širokega interneta
Če ne živite na območju, ki ga oskrbujejo običajni internetni ponudniki, so bile vaše možnosti tradicionalno omejene na klicno povezavo ali satelit, nobeden od njiju ni posebej dober pri sodobnih, bogatih internetnih vsebinah. Brezžična tehnologija lahko premosti to vrzel na več različnih načinov in zagotavlja storitev tam, kjer sicer ne bi bila na voljo.
Domača storitev prek LTE
Na območjih, kjer kabelski in optični internet nista ekonomična, enak LTE tehnologijo, ki zagotavlja internetno pokritost na vašem mobilnem telefonu, je mogoče izkoristiti za zagotavljanje brezžičnega interneta tudi domačim uporabnikom. Preko obstoječega mobilnega omrežja ga lahko dostavijo glavni operaterji ali neodvisni ponudniki storitev, ki se odločijo za postavitev lastnih stolpov. Hitrosti se med ponudniki razlikujejo, s trenutno tehnologijo 4. generacije, 4G , ki omogoča hitrosti do spoštljivih 100 Mbps , medtem ko prihajajoči 5G tehnologija bi lahko teoretično dosegla 10 Gbps .
Internet v vidnem polju
Internetne storitve v vidnem polju uporabite tisto, kar se zmanjša na zmogljivo različico običajnega omrežja Wi-Fi, ki prenaša svoj signal od točke do točke z uporabo visoko usmerjenih anten . Ker svoje signale oddaja na natančno osredotočeno točko, je manj verjetno, da bo ta vrsta storitve motila druge naprave in lahko uporablja signal večje moči, ki bi bil sicer nezakonit v skladu s predpisi FCC. Hitrosti so običajno do 25 Mb/s, kar je sprejemljivo za večino uporab, če ne idealno.
Internet za naprave na velikih območjih
Z vzponom interneta stvari in njegove množice pametnih in pol-pametnih naprav obstaja tudi potreba po brezžični tehnologiji, ki lahko deluje z ogromnim številom teh naprav z nizko porabo energije v velikih mestnih in primestnih območjih. Tehnologija LTE lahko deluje tudi za te, čeprav je njena poraba energije relativno visoka. Konkurenčna tehnologija je protokol prostranega omrežja velikega dosega ali LoRaWAN z dosegom nekaj milj v mestnih okoljih in do trikrat večjim v manj gosto naseljenih primestnih območjih.
IEEE in protokol Wi-Fi
Tako kot mnoge električne stvari tudi brezžična tehnologija, ki jo uporabljate v hiši, temelji na konstrukcijskih specifikacijah, ki jih je določil Inštitut inženirjev elektrotehnike in elektronike ali IEEE. V tem primeru se dejanska specifikacija imenuje 802.11 in je bil z leti nadgrajen, da odraža – in spodbuja – izboljšave tehnologije. Te spremembe so opisane z dodajanjem črk, kot je g , n ali ac po številki. Zaradi udobja se te različice specifikacij imenujejo brezžične g , brezžično n , brezžični ac in tako naprej.
Hiter vodnik po brezžičnem omrežju
Vaš domači Wi-Fi je pravilno znan kot brezžično lokalno omrežje ali WLAN, vendar ga večina ljudi preprosto imenuje Wi-Fi in ostane 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 brezžičnega omrežja ali NIC za komunikacijo z dostopno točko. Brezžični protokoli, ki jih uporabljajo, se zelo razlikujejo glede dosega in zmogljivosti ter so z vsako generacijo boljši.
Pas 2,4 GHz v primerjavi s pasom 5 GHz
Večina Wi-Fi komunikacije 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 varušk do brezžičnih telefonov. Dobri so v različnih stvareh. Frekvence v pasu 5 GHz lahko hitreje prenašajo več podatkov, tiste v pasu 2,4 GHz pa imajo daljši doseg in bolje gredo skozi stene. V preteklosti se je 2,4 GHz uporabljalo v več napravah, vendar to pomeni, da so frekvence 2,4 GHz bolj natrpane in nagnjene k motnjam .
Zgodnji Wi-Fi z brezžičnima A in B
Najzgodnejše različice specifikacije 802.11 Wi-Fi, ki so prišle na trg, so bile brezžične in b , ki so bili standardizirani v poznih 90-ih in so postali dejanski izdelki v začetku leta 2000. Vsak je uporabljal drugačen pas. Brezžično b je uporabljal pas 2,4 GHz in je bil sposoben mreženja s hitrostjo do 11 megabitov na sekundo in dosegom do 150 čevljev. Brezžično a uporabljal pas 5 GHz in imel prepustnost do 54 Mbps, vendar je bil njegov doseg le 25 do 75 čevljev. Brezžične b boljši doseg in razmeroma nizki stroški je postal bolj priljubljen od obeh.
Glavni Wi-Fi z brezžičnim G
Prvi protokol Wi-Fi, ki je bil zelo uspešen na potrošniškem trgu, je bil 802.11g ali brezžično g . Uporabljal je isti pas 2,4 GHz kot brezžični b , zato je bil združljiv s starejšo opremo, ki je uporabljala ta standard, 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.
Izboljšana zmogljivost z Wireless N
Ko je Wi-Fi postajal bolj uporaben in priljubljen, so uporabniki potrebovali boljšo zmogljivost za upravljanje pretakanja videa in drugih zahtevnih aplikacij. 802.11n specifikacija, ki je prišla leta 2009, je to obravnavala z nekaterimi pomembnimi tehničnimi prilagoditvami, ki se večinoma vrtijo okoli anten z več vhodi in izhodi ali MIMO , ki je omogočal hitrosti do 300 Mbps. Ponujal je tudi povezovanje kanalov, možnost uporabe ločenih kanalov za promet navzgor in navzdol, kar je povečalo potencialno prepustnost – vsaj v teoriji – na 600 Mbps . Uporabljal je frekvence 2,4 in 5 GHz, zato je bil nazaj združljiv z napravami, ki uporabljajo brezžično , b in g .
Brezžični izmenični tok dvigne prednost
Brezžični ac specifikacija iz leta 2014 je to tehnologijo še izboljšala z uporabo večuporabniške tehnologije MIMO ali MU-MIMO . To zagotavlja osnovne hitrosti do 433 Mbps na kanal, s povezovanjem kanalov pa je teoretično mogoče imeti hitrost brezžičnega omrežja do gigabitov , ali na tisoče Mbps. Brezžični ac sam deluje samo v pasu 5 GHz, vendar mnogi proizvajalci vključujejo brezžične n vezje, da bodo njihovi usmerjevalniki združljivi z brezžičnim b , g in n .
Brezžični protokoli za posebne namene
Obstaja nekaj protokolov 802.11, ki se ne uporabljajo za splošna omrežja Wi-Fi, ampak za posebne komunikacije med napravami . Brezžični oglas, na primer uporablja pas 60 GHz in je resnično zelo hiter – potencialno do 6,7 GHz – vendar v dosegu le 10 ali 11 čevljev. Najbolje ga je uporabiti v situacijah, ki zahtevajo visoko prepustnost med napravami blizu druge. Brezžično ah , znan 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 energije, kot so pametne naprave in druge aplikacije IoT.
Wireless AX je tik za vogalom
Povpraševanje po izboljšanem delovanju omrežja Wi-Fi še ne bo kmalu izginilo – ravno nasprotno – zato je na trg prišla nova specifikacija IEEE. Imenuje se 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 potrebujejo, zaradi česar je celoten sistem učinkovitejši. Ponuja do štirikrat večji doseg in šestkrat večjo zmogljivost kot brezžični izmenični tok , vsaj v teoriji, in – kar je pomembno za IoT – podpira veliko več naprav hkrati.
Sprememba blagovne znamke Wi-Fi
Čeprav so specifikacije, ki se uporabljajo za Wi-Fi, določili inženirji IEEE, sta izraz »Wi-Fi« in logotip Wi-Fi v lasti konzorcija proizvajalcev, znanega kot Wi-Fi Alliance . Inženirji so morda povsem zadovoljni, če standarde identificirajo s črkami in številkami, vendar proizvajalci in njihovi tržni oddelki radi ohranjajo stvari preproste in nepozabne. Zato je združenje Wi-Fi Alliance napovedalo novo blagovno znamko, preimenovanje wireless n v Wireless 4, ac v Wireless 5 in axe v Wireless 6 . Takšen sistem številčenja se uporablja za vse, od mobilnih telefonov do filmskih franšiz, zato bi si ga morali potrošniki lažje zapomniti.
Napravo usmerjeni brezžični protokoli
Vsi brezžični protokoli niso namenjeni pokrivanju velikih območij ali zagotavljanju obsežnih komunikacijskih zmogljivosti. Nekateri najbolj uporabni so standardi kratkega dosega ki naj bi pomagal napravam z nizko porabo energije pri medsebojnem delovanju. To lahko vpliva na vašo interakcijo z računalnikom, telefonom ali drugimi napravami ali na to, kako naprave neposredno komunicirajo med seboj.
Neposredne radiofrekvenčne komunikacije
Nekatere najpreprostejše oblike brezžične tehnologije, vključno s standardno brezžično miško in tipkovnico, sploh ne uporabljajo uradnega brezžičnega protokola. Namesto tega oddajajo neposredno prek vnaprej nastavljene radijske frekvence. Starejše naprave uporabljajo frekvenco 27 MHz, ki se uporablja tudi za radijsko vodene igrače. Ima slab doseg, vendar je povsem primeren za naprave, ki si delijo mizo. Novejše različice uporabljajo pas 2,4 GHz in jih je mogoče uporabljati dlje, kar je super, če sedite daleč stran od ogromnega monitorja.
Bluetooth je bolj vsestranski
Naprave RF za delovanje potrebujejo lasten sprejemnik, Bluetooth pa ne, zato tehnologija Bluetooth je bolj vsestranski. Bluetooth temelji na drugi brezžični specifikaciji IEEE, 802.15.1, ki je opisana kot za osebna omrežja . Osebna omrežja so namenjena zamenjava žic in kablov v in okoli ene osebe ali delovnega prostora . Bluetooth je tehnologija, ki se uporablja v tej vrsti omrežja, ker se zanesljivo povezuje, porabi relativno malo energije in lahko podpira do osem naprav hkrati.
Kako deluje Bluetooth
Bluetooth povezuje naprave na odseku pasu 2,4 GHz. Ko so naprave prvič povezane ali seznanjene prek Bluetootha ustvarita edinstveno varnostno kodo kot nekakšno skrivno rokovanje med njima. Ko sta seznanjena, se v prihodnosti samodejno znova povežeta in ne zahteva nobenih dodatnih nastavitev. Prepustnost podatkov Bluetooth je relativno nizka, zato se večinoma uporablja za vhodne in izhodne naprave, kot so miške in tipkovnice, zvočniki ter mikrofoni in slušalke.
Bluetooth Low Energy
Nizka poraba energije je bila vedno del specifikacije Bluetooth, ker brezžične naprave nujno napajajo baterije, vendar celo standardni Bluetooth za nekatere aplikacije porabi preveč energije baterije. Prenovljena različica, Bluetooth Low Energy ali BLE , skrbi za ta segment trga z zmanjšanjem pasovne širine in dosega za zmanjšanje porabe energije . Pogosto se uporablja na primer v paščkih za fitnes in pametnih urah, možna pa je tudi uporaba z napravami IoT.
Komunikacije bližnjega polja
Komunikacije bližnjega polja ali NFC , je najkrajši doseg med vsemi brezžičnimi protokoli. Deluje na razdalji samo nekaj centimetrov , z uporabo čipov z zelo nizko porabo energije. 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. Pogosto se uporablja tudi v karticah z varnostnimi ključi in podobnih aplikacijah.
Brezžični protokoli za IoT
Pojavljajo se drugi brezžični protokoli, ki ustrezajo potrebam posameznih pametnih naprav in interneta stvari skupaj. Ti kot taki niso usmerjeni k potrošnikom, čeprav izdelki, ki jih omogočajo, vsekakor so. Nekaj vidnejših vključuje:
- Nit: Ta brezžični protokol je postal del Googlovega portfelja, ko je ta kupil vodilno podjetje na področju avtomatizacije doma Nest. Temelji na brezžičnem standardu IEEE 802.15.4 in se uporablja v Nestovih detektorjih dima in napravah za avtomatizacijo. Drugi prodajalci se lahko odločijo za uporabo Threada, če želijo biti združljivi z izdelki v ekosistemu Nest.
- Zigbee in Zigbee Pro: Zigbee in Zigbee Pro delujeta na 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 več sto proizvajalcev.
- ZWave in ZWave Plus: Drugi pomemben protokol za uporabo interneta stvari je ZWave, ki je podoben Zigbeeju, vendar zasnovan tako, da je preprostejši in cenejši za implementacijo. Deluje na pasovih 800 in 900 MHz, ki nudita dober doseg in manj motenj kot pas 2,4 GHz. Ustvarilo ga je dansko podjetje Zensys, zdaj pa ima široko podporo proizvajalcev.
- MQTT: Message Queue Telemetry Transport je zasnovan za naprave z nizko porabo energije in nizko prepustnostjo, kot so razmeroma "neumni" senzorji, ki ne potrebujejo vrste pretoka podatkov, ki je potreben za interaktivne "pametne" naprave IoT.