תודות לקידמה, קיבלנו מכשירים והתקנים רבים שמקלים על חיינו, שמתפקדים באמצעות המצאת טכנולוגיות חדשות. פריצת דרך בתחום התקשורת הייתה לא רק העברת מידע בערוץ אלחוטי, אלא גם סנכרון של מכשירים מסוגים שונים בהיעדר חיבור קווי.
מהו העברת נתונים אלחוטית?
התשובה לשאלה זו פשוטה: BPD היא העברת מידע ממכשיר אחד למשנהו, שנמצאים במרחק מסוים, ללא חיבור קווי.
הטכנולוגיה של העברת מידע קולי בערוץ רדיו החלה להיות בשימוש בסוף המאה ה-19. מאז, הופיעו מספר רב של מערכות תקשורת רדיו, אשר הפכו לשימוש בייצור ציוד לבית, למשרד או לעסק.
ישנן מספר דרכים לסנכרן מכשירים להעברת נתונים. כל אחד מהם משמש באזור מסוים ויש לו מאפיינים בודדים. רשתות שידור אלחוטיותהנתונים שונים במאפיינים שלהם, כך שהמרחק המינימלי והמקסימלי בין מכשירים, בהתאם לסוג טכנולוגיית העברת המידע, יהיה שונה.
כדי לסנכרן מכשירים דרך האוויר, מותקנים מתאמים מיוחדים המסוגלים לשלוח ולקבל מידע. כאן אנחנו יכולים לדבר גם על מודול קטן שמובנה בסמארטפון וגם על לוויין שמסתובב. המקלט והמשדר יכולים להיות סוגים שונים של מכשירים. השידור מתבצע באמצעות ערוצים בתדרים וטווחים שונים. הבה נתעכב ביתר פירוט על הפרטים של יישום סוגים שונים של סנכרון אלחוטי.
סיווג של ערוצים אלחוטיים
בהתאם לאופי אמצעי השידור, ישנם ארבעה סוגים של שידור נתונים אלחוטי.
ערוצי רדיו סלולריים
הנתונים מועברים באופן אלחוטי ממשדר למקלט. המשדר מייצר פולס רדיו בתדר ומשרעת מסוימים, התנודה מוקרנת לחלל. המקלט מסנן ומעבד את האות, ולאחר מכן נשלף המידע הדרוש. גלי רדיו נספגים חלקית באטמוספירה, כך שתקשורת זו עלולה להתעוות על ידי לחות גבוהה או גשם. תקשורת סלולרית פועלת בדיוק על בסיס תקני גלי רדיו; ערוצי העברת נתונים אלחוטיים שונים במהירות העברת המידע ובטווח תדרי הפעולה. קטגוריית תדרי הרדיו של העברת נתונים כוללת Bluetooth, טכנולוגיה לחילופי נתונים אלחוטיים בין מכשירים. בְּרוסיה משתמשת בפרוטוקולים הבאים:
- GSM. זוהי מערכת תקשורת סלולרית עולמית. תדר - 900/1800 מגה-הרץ, קצב העברת נתונים מרבי - 270 Kbps.
- CDMA. תקן זה מספק את איכות התקשורת הטובה ביותר. תדר הפעלה - 450 מגה-הרץ.
- UMTS. יש לו שני פסי תדר פעולה: 1885-2012 מגה-הרץ ו-2110-2200 מגה-הרץ.
ערוצי לווין
שיטה זו להעברת מידע היא שימוש בלוויין שעליו מותקנת אנטנה עם ציוד מיוחד. האות מגיע מהמנוי לתחנת הקרקע הקרובה, ואז האות מנותב ללוויין. משם המידע נשלח למקלט, תחנת קרקע נוספת. תקשורת לוויינית משמשת לספק שידורי טלוויזיה ורדיו. ניתן להשתמש בטלפון לוויני בכל נקודה מרוחקת מתחנות סלולריות.
ערוצים אינפרא אדום
נוצרת תקשורת בין המקלט למשדר, שנמצאים במרחק קרוב זה מזה. ערוץ כזה להעברת נתונים אלחוטי עובד באמצעות קרינת LED. התקשורת יכולה להיות דו כיוונית או משודרת.
ערוצי לייזר
עקרון הפעולה זהה לגרסה הקודמת, רק קרן לייזר משמשת במקום נוריות. חפצים חייבים להיות בסמיכות זה לזה.
מדיה שידור אלחוטית שונה במפרט שלהן. המאפיינים העיקריים המבדילים הם הטווח וההיקף.
טכנולוגיות ותקניםשידור נתונים אלחוטי
טכנולוגיית המידע מתפתחת כעת בקצב מהיר. כיום ניתן להעביר מידע באמצעות גלי רדיו, אינפרא אדום או קרינת לייזר. שיטה זו של חילופי מידע היא הרבה יותר נוחה מסוג סנכרון קווי. הטווח ישתנה בהתאם לטכנולוגיה.
להלן כמה דוגמאות:
- רשתות אזוריות אישיות (WPAN). ציוד היקפי מחובר באמצעות תקנים אלה. השימוש בעכברים ומקלדות אלחוטיים הוא הרבה יותר נוח מאשר עמיתים קוויים. מהירות העברת הנתונים האלחוטית גבוהה למדי. רשתות אישיות מאפשרות לצייד מערכות בית חכם, לסנכרן אביזרים אלחוטיים עם גאדג'טים. Bluetooth ו-ZigBee הם דוגמאות לטכנולוגיות PAN.
- רשתות מקומיות (WLAN) מבוססות על מוצרי 802.11. המונח Wi-Fi ידוע כעת לכולם. השם הזה ניתן במקור למוצרים מסדרת התקן 802.11, וכעת המונח הזה מתייחס למוצרים מכל תקן ממשפחה זו. רשתות WLAN מסוגלות ליצור רדיוס עבודה גדול יותר בהשוואה ל-WPAN, וגם רמת ההגנה עלתה.
- רשתות בקנה מידה עירוני (WMAN). רשתות כאלה פועלות על אותו עיקרון כמו Wi-Fi. מאפיין ייחודי של מערכת העברת נתונים אלחוטית זו הוא מגוון רחב יותר של טריטוריות; מספר גדול יותר יכול להתחבר לרשת זו.מקלטים. WMAN היא אותה טכנולוגיית Wi Max שמספקת קישוריות פס רחב.
- רשתות רחבות (WWAN) - GPRS, EDGE, HSPA, LTE. רשתות מסוג זה יכולות לפעול על בסיס נתוני מנות או מיתוג מעגלים.
הבדלים במאפיינים הטכניים של רשתות קובעים את היקף היישום שלהן. אם ניקח בחשבון את המאפיינים הכלליים של רשתות אלחוטיות, נוכל להבחין בין הקטגוריות הבאות:
- רשתות ארגוניות - משמשות לחיבור אובייקטים בתוך אותה חברה;
- רשתות מפעיל - נוצרות על ידי מפעילי טלקום כדי לספק שירותים.
אם ניקח בחשבון פרוטוקולים להעברת נתונים אלחוטיים, ניתן להבחין בין הקטגוריות הבאות:
- IEEE 802.11a, b, n, g, y. פרוטוקולים אלו משולבים בדרך כלל תחת השם השיווקי הנפוץ Wi-Fi. הפרוטוקולים שונים בטווח התקשורת, בטווח תדרי ההפעלה ובקצב העברת הנתונים.
- IEEE 802.15.1. במסגרת התקן, הנתונים מועברים באמצעות טכנולוגיית בלוטות'.
- IEEE 802.15.4. תקן לסנכרון אלחוטי באמצעות טכנולוגיית ZigBee.
- IEEE 802.16. תקן טכנולוגיית טלקומוניקציה WiMax, המתאפיין במגוון רחב. WiMax דומה מבחינה תפקודית לטכנולוגיית LTE.
כיום, 802.11 ו-802.15.1 הם הפופולריים ביותר מכל פרוטוקולי העברת הנתונים האלחוטיים. בהתבסס על פרוטוקולים אלה, פועלות טכנולוגיות Wi-Fi ו-Bluetooth.
Bluetooth
נקודת גישה, כפי שקורה עםWi-Fi יכול להיות כל מכשיר המצויד בבקר מיוחד שיוצר פיקונט סביב עצמו. Piconet זה יכול לכלול מספר מכשירים, אם תרצה, ניתן לשלב אותם לגשרים להעברת נתונים.
לחלק מהמחשבים והמחשבים הניידים כבר יש בקר בלוטות' מובנה, אם פונקציה זו אינה זמינה, אז נעשה שימוש במתאמי USB שמתחברים למכשיר ומעניקים לו את היכולת להעביר נתונים באופן אלחוטי.
Bluetooth משתמש בתדר של 2.4 GHz, בעוד שצריכת החשמל נמוכה ככל האפשר. אינדיקטור זה הוא שאפשר לטכנולוגיה לכבוש את הנישה שלה בתחום טכנולוגיית המידע. צריכת החשמל הנמוכה נובעת מכוח משדר חלש, טווח קצר וקצב נתונים נמוך. למרות זאת, התברר שהמאפיינים הללו מספיקים לחיבור ותפעול של סוגים שונים של ציוד היקפי. טכנולוגיית בלוטות' העניקה לנו מגוון רחב של אביזרים אלחוטיים: אוזניות, רמקולים, עכברים, מקלדות ועוד.
יש 3 מחלקות של מקלטי Bluetooth:
- כיתה א'. טווח הסנכרון האלחוטי יכול להגיע ל-100 מ'. מכשירים מסוג זה משמשים, ככלל, בקנה מידה תעשייתי.
- כיתה ב'. הטווח הוא 10 מ' מכשירים מהמעמד הזה הם הנפוצים ביותר. רוב האביזרים האלחוטיים נכנסים לקטגוריה זו.
- כיתה ג'.טווח - 1 מטר. מקלטים כאלה ממוקמים בקונסולות משחקים או באוזניות מסוימות כאשר אין טעם להזיז את המשדר והמקלט זה מזה.
מערכת השידור האלחוטית Bluetooth נוחה מאוד לתקשורת במכשיר. עלות השבבים נמוכה למדי, כך שצייד הציוד בחיבור אלחוטי לא משפיע מאוד על עליית המחיר.
Wi-Fi
יחד עם בלוטות', טכנולוגיית ה-Wi-Fi הפכה להיות נפוצה באותה מידה בתחום טכנולוגיות התקשורת האלחוטית. עם זאת, הפופולריות לא הגיעה אליה מיד. הפיתוח של טכנולוגיית ה-Wi-Fi החל בשנות ה-80, אך הגרסה הסופית הוצגה רק ב-1997. אפל החליטה להשתמש באפשרות החדשה במחשבים הניידים שלה. כך הופיעו כרטיסי הרשת הראשונים ב-iBook.
עקרון הפעולה של טכנולוגיית Wi-Fi הוא כדלקמן: שבב מוטבע במכשיר, שיכול לספק סנכרון אלחוטי אמין עם אחר מאותו שבב. אם יש יותר משני מכשירים, עליך להשתמש בנקודת גישה.
נקודה חמה של Wi-Fi היא אנלוגי אלחוטי של נתב נייח. שלא כמו האחרון, החיבור מתבצע ללא השתתפות של חוטים, באמצעות גלי רדיו. זה מאפשר לחבר מספר מכשירים בו זמנית. אל תשכח כי בעת שימוש במספר רב של מכשירים, מהירות העברת הנתונים תופחת באופן משמעותי. כדי להגן על נתוני הרשת שלך, נקודות גישה ל-Wi-Fi מאובטחותהצפנה. לא ניתן יהיה להתחבר למקור נתונים כזה ללא הזנת סיסמה.
התקן הראשון לטכנולוגיית Wi-Fi אומץ בשנת 1997, אך הוא מעולם לא התפשט מכיוון שקצב העברת הנתונים היה נמוך מדי. מאוחר יותר הגיעו תקני 802, 11a ו-802, 11b. הראשון נתן קצב העברה של 54 Mb/s, אבל עבד בתדר של 5 GHz, מה שאסור בכל מקום. האפשרות השנייה אפשרה לרשתות להעביר נתונים במהירות מרבית של 11 Mb/s, וזה לא הספיק. ואז הגיע ה-802 הסטנדרטי, 11g. הוא שילב את היתרונות של אפשרויות קודמות, וסיפק מהירות גבוהה למדי בתדר פעולה של 2.4 גיגה-הרץ. תקן 802, 11y הוא אנלוגי של 802, 11g, יש לו מרחק כיסוי רשת ארוך (עד 5 ק מ בשטח פתוח).
LTE
תקן זה הוא כרגע המבטיח ביותר יחד עם רשתות גלובליות אחרות. פס רחב נייד מספק את קצב נתוני המנות האלחוטי הגבוה ביותר. לגבי רצועת תדר ההפעלה, הכל מעורפל. תקן LTE גמיש מאוד, רשתות יכולות להתבסס בטווח התדרים שבין 1.4 ל-20 מגה-הרץ.
טווח הרשתות תלוי בגובה תחנת הבסיס ויכול להגיע ל-100 ק מ. היכולת להתחבר לרשתות מסופקת על ידי מספר רב של גאדג'טים: סמארטפונים, טאבלטים, מחשבים ניידים, קונסולות משחקים ומכשירים אחרים התומכים בתקן זה. על המכשירים להיות מודול LTE משולב הפועל בשילוב עם תקנים קיימיםGSM ו-3G. אם חיבור ה-LTE מופרע, המכשיר יעבור לגישה הקיימת לרשתות 3G או GSM מבלי להפריע לחיבור.
לגבי קצב העברת הנתונים, ניתן לציין את הדברים הבאים: בהשוואה לרשתות דור שלישי, הוא גדל פי כמה והגיע ל-20 Mbit/s. הצגת מספר רב של גאדג'טים המצוידים במודולי LTE מבטיחה את הביקוש לטכנולוגיה זו. מותקנות תחנות בסיס חדשות המספקות גישה לאינטרנט במהירות גבוהה אפילו להתנחלויות המרוחקות ממגה ערים.
בואו נשקול את העיקרון של רשתות דור רביעי. הטכנולוגיה של העברת נתוני מנות אלחוטית מתבצעת באמצעות פרוטוקול IP. לסנכרון מהיר ויציב בין תחנת הבסיס לתחנה הניידת נוצרים דופלקס תדר וגם זמן. בשל המספר הגדול של שילובים של פסי תדרים מזווגים, חיבור פס רחב של מנויים אפשרי.
התפשטות רשתות LTE הפחיתה את התעריפים לשימוש בתקשורת סלולרית. המגוון הרחב של הרשת מאפשר למפעילים לחסוך בציוד יקר.
מכשירי תקשורת נתונים
בחיי היומיום שלנו, אנו מוקפים במכשירים הפועלים על בסיס טכנולוגיות שידור נתונים אלחוטיות. יתרה מכך, לכל מכשיר יש מספר מודולי פעילות בתקנים מסוימים. דוגמה: סמארטפון קלאסי משתמש ברשתות GSM, 3G, LTE להעברת נתוני מנות וקול, Wi-Fi כדי לגשת לאינטרנט דרך נקודת גישה, Bluetooth כדי לסנכרן את המכשיר עם אביזרים.
בואו נסתכל על מכשירי העברת הנתונים האלחוטיים הפופולריים ביותר שנמצאים בכל מקום:
- נתב Wi-Fi. מכשיר זה מסוגל לספק גישה לאינטרנט למספר מכשירים. המכשיר עצמו מסונכרן עם מקור האינטרנט באמצעות חוט או באמצעות כרטיס SIM של מפעיל רשת סלולרית.
- סמארטפון. כלי תקשורת אוניברסלי המאפשר לשלוח מידע קולי, לשלוח הודעות טקסט קצרות, לגשת לאינטרנט ולסנכרן עם אביזרים אלחוטיים או קוויים.
- מחשב טאבלט. מבחינה פונקציונלית, זה יכול להיות זהה לסמארטפון. מאפיין ייחודי הוא המסך הגדול, שבזכותו השימוש בגאדג'ט הופך נוח יותר עבור סוגים מסוימים של עבודה.
- מחשב אישי. מכשיר נייח מן המניין עם מערכת הפעלה משולבת המאפשרת עבודה ברשתות אינטרנט, כולל אלחוטיות. העברת נתונים אלחוטית למחשב מנקודת גישה מתבצעת בדרך כלל באמצעות מתאם Wi-Fi שמתחבר באמצעות מחבר USB.
- מחברת. גרסה קטנה יותר של המחשב האישי. לרוב המחשבים הניידים יש Bluetooth ו-Wi-Fi מובנים, המאפשרים לך לסנכרן כדי לגשת לאינטרנט ולחבר אביזרים אלחוטיים ללא מתאמי USB נוספים.
- אביזרים וציוד היקפי אלחוטיים. קטגוריה זו כוללת רמקולים אלחוטיים, אוזניות, אוזניות, עכברים,מקלדות ואביזרים פופולריים אחרים שמתחברים למכשירים או מחשבים.
- TV או Smart-TV. טלוויזיה עם מערכת הפעלה דומה פונקציונלית למחשב, כך שהנוכחות של מודולים אלחוטיים מובנים היא חובה עבורה.
- קונסולת משחקים. כדי להתקין את התוכנה, לגאדג'ט זה יש חיבור לאינטרנט אלחוטי. קונסולות המשחק מסונכרנות עם המכשיר באמצעות טכנולוגיית Bluetooth.
- ציוד אלחוטי "בית חכם". מערכת מורכבת ורב-תכליתית הנשלטת בצורה אלחוטית. כל החיישנים וחלקי הציוד מצוידים במודולים מיוחדים להעברת אותות.
עם שיפור הטכנולוגיה האלחוטית, מכשירים ישנים מוחלפים ללא הרף במכשירים חדשים שהם יעילים ומעשיים יותר מבחינה פונקציונלית. ציוד להעברת נתונים אלחוטי משתנה ומשתנה במהירות.
סיכויים לשימוש ברשתות אלחוטיות
המגמה הנוכחית היא להחליף ציוד קווי באפשרויות אלחוטיות חדשות יותר. זה הרבה יותר נוח לא רק בגלל הניידות של המכשירים, אלא גם מבחינת נוחות השימוש.
ייצור ציוד אלחוטי יאפשר לא רק להכניס את המערכות החדישות ביותר לעולם מכשירי התקשורת, אלא גם לצייד את הדיור של תושב ממוצע סטנדרטי בכל יישוב בטכנולוגיה העדכנית ביותר. נכון לעכשיו, רק אנשים עם רמת הכנסה גבוהה גרים בואזורי מטרופולין.
התחום של תקשורת רדיו אלחוטית נחקר ללא הרף, וכתוצאה מכך טכנולוגיות חדשניות השונות מקודמותיהן בתפוקה רבה יותר, בצריכת אנרגיה מופחתת ובפרקטיות השימוש. התוצאה של מחקר כזה היא הופעת ציוד חדש. יצרנים תמיד מעוניינים לייצר מוצרים שיעמדו בטכנולוגיות חדשניות.
נקודות גישה טובות יותר ותחנות בסיס חזקות יאפשרו להשתמש בטכנולוגיות חדשות בכל מקום בארגונים גדולים. ניתן לשלוט בציוד מרחוק. בתחום החינוך, טכנולוגיות אלחוטיות יכולות להקל על תהליך ההוראה והבקרה. חלק מבתי ספר כבר מתחילים ליישם את תהליך החינוך הנייד. זה מורכב מלמידה מרחוק באמצעות תקשורת וידאו דרך האינטרנט. דוגמאות אלו הן רק השלב הראשוני במעבר החברה לשלב חדש, שייבנה על בסיס טכנולוגיות אלחוטיות.
הטבות לסנכרון אלחוטי
אם אתה משווה שידור נתונים קווי ואלחוטי, אתה יכול לזהות יתרונות רבים של האחרון:
- אל תפריע לחוטים;
- שיעור נתונים גבוה;
- מעשיות ומהירות החיבור;
- ניידות של שימוש בציוד;
- ללא בלאי או חיבור שבור;
- אפשר להשתמש במספר אפשרויות לחיבור אלחוטי בפניםמכשיר אחד;
- היכולת לחבר מספר מכשירים בו-זמנית לנקודת גישה לאינטרנט.
לצד זה, יש כמה חסרונות:
- קרינה ממספר רב של מכשירים עלולה להשפיע לרעה על בריאות האדם;
- כאשר ציוד אלחוטי שונים קרוב זה לזה, קיימת אפשרות של הפרעות ותקלות תקשורת.
הסיבות לשימוש הנרחב ברשתות אלחוטיות ברורות. הצורך להישאר תמיד בקשר נחוץ לכל חבר ממוצע בחברה המודרנית.
לסיכום
טכנולוגיות אלחוטיות סיפקו הזדמנות להחדרה נרחבת של ציוד תקשורת, שנמצא בשימוש נרחב בכל מדינות העולם. שיפורים מתמידים ותגליות חדשות בתחום התקשורת האלחוטית מעניקים לנו רמת נוחות גבוהה מתמיד, ושיפור הבית בעזרת מכשירים חדשניים הופך למשתלם יותר עבור רוב האנשים.
