Dank des Fortschritts haben wir viele Geräte und Geräte erh alten, die unser Leben erleichtern, die durch die Erfindung neuer Technologien funktionieren. Ein Durchbruch auf dem Gebiet der Kommunikation war nicht nur die Übertragung von Informationen über einen drahtlosen Kanal, sondern auch die Synchronisation verschiedener Arten von Geräten ohne Kabelverbindung.
Was ist drahtlose Datenübertragung?
Die Antwort auf diese Frage ist einfach: BPD ist die Übertragung von Informationen von einem Gerät zu einem anderen, die sich in einer bestimmten Entfernung befinden, ohne Kabelverbindung.
Die Technologie zur Übertragung von Sprachinformationen über einen Funkkanal wurde Ende des 19. Jahrhunderts eingesetzt. Seitdem ist eine große Anzahl von Funkkommunikationssystemen erschienen, die bei der Herstellung von Geräten für Haush alt, Büro oder Geschäft verwendet wurden.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, Geräte für die Datenübertragung zu synchronisieren. Jeder von ihnen wird in einem bestimmten Bereich verwendet und hat individuelle Eigenschaften. Drahtlose ÜbertragungsnetzeDaten unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, sodass der Mindest- und Höchstabstand zwischen Geräten je nach Art der Informationsübertragungstechnologie unterschiedlich ist.
Um Geräte drahtlos zu synchronisieren, werden spezielle Adapter installiert, die Informationen senden und empfangen können. Hier können wir sowohl von einem kleinen Modul sprechen, das in ein Smartphone eingebaut ist, als auch von einem umlaufenden Satelliten. Empfänger und Sender können unterschiedliche Gerätetypen sein. Die Übertragung erfolgt über Kanäle unterschiedlicher Frequenzen und Reichweiten. Lassen Sie uns näher auf die Besonderheiten der Implementierung verschiedener Arten der drahtlosen Synchronisierung eingehen.
Klassifizierung von Funkkanälen
Je nach Beschaffenheit des Übertragungsmediums gibt es vier Arten der drahtlosen Datenübertragung.
Mobilfunkkanäle
Daten werden drahtlos vom Sender zum Empfänger übertragen. Der Sender erzeugt einen Funkimpuls bestimmter Frequenz und Amplitude, die Schwingung wird in den Weltraum abgestrahlt. Der Empfänger filtert und verarbeitet das Signal, wonach die notwendigen Informationen extrahiert werden. Radiowellen werden teilweise von der Atmosphäre absorbiert, sodass diese Kommunikation durch hohe Luftfeuchtigkeit oder Regen gestört werden kann. Die mobile Kommunikation funktioniert genau auf der Grundlage von Funkwellenstandards, drahtlose Datenübertragungskanäle unterscheiden sich in der Informationsübertragungsgeschwindigkeit und im Betriebsfrequenzbereich. Die Hochfrequenz-Kategorie der Datenübertragung umfasst Bluetooth, eine Technologie für den drahtlosen Datenaustausch zwischen Geräten. BEIMRussland verwendet die folgenden Protokolle:
- GSM. Dies ist ein globales zellulares Kommunikationssystem. Frequenz - 900/1800 MHz, maximale Datenübertragungsrate - 270 Kbps.
- CDMA. Dieser Standard bietet die beste Kommunikationsqualität. Betriebsfrequenz - 450 MHz.
- UMTS. Es hat zwei Betriebsfrequenzbänder: 1885-2012 MHz und 2110-2200 MHz.
Satellitenkanäle
Bei dieser Methode der Informationsübertragung wird ein Satellit verwendet, auf dem eine Antenne mit Spezialausrüstung installiert ist. Das Signal kommt vom Teilnehmer zur nächsten Bodenstation, dann wird das Signal zum Satelliten umgeleitet. Von dort werden die Informationen an den Empfänger, eine weitere Bodenstation, gesendet. Satellitenkommunikation wird verwendet, um Fernseh- und Radiosendungen bereitzustellen. Ein Satellitentelefon kann an jedem von Mobilfunkstationen entfernten Punkt verwendet werden.
Infrarotkanäle
Die Kommunikation wird zwischen dem Empfänger und dem Sender hergestellt, die sich in geringem Abstand voneinander befinden. Ein solcher Kanal zur drahtlosen Datenübertragung funktioniert mittels LED-Strahlung. Die Kommunikation kann bidirektional oder per Broadcast erfolgen.
Laserkanäle
Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie in der vorherigen Version, nur wird ein Laserstrahl anstelle von LEDs verwendet. Objekte müssen nahe beieinander liegen.
Drahtlose Übertragungsmedien unterscheiden sich in ihren Besonderheiten. Die Hauptunterscheidungsmerkmale sind Reichweite und Umfang.
Technologien und Standardsdrahtlose Datenübertragung
Die Informationstechnologie entwickelt sich derzeit rasant. Heute ist es möglich, Informationen mittels Radiowellen, Infrarot- oder Laserstrahlung zu übertragen. Diese Methode des Informationsaustauschs ist viel bequemer als die kabelgebundene Art der Synchronisation. Die Reichweite ist je nach Technologie unterschiedlich.
Hier einige Beispiele:
- Personal Area Networks (WPAN). Peripheriegeräte werden unter Verwendung dieser Standards angeschlossen. Die Verwendung von drahtlosen Mäusen und Tastaturen ist viel bequemer als kabelgebundene Gegenstücke. Die drahtlose Datenübertragungsgeschwindigkeit ist ziemlich hoch. Mit persönlichen Netzwerken können Sie Smart-Home-Systeme ausstatten und drahtloses Zubehör mit Gadgets synchronisieren. Bluetooth und ZigBee sind Beispiele für PAN-Technologien.
- Local Area Networks (WLANs) basieren auf 802.11-Produkten. Der Begriff Wi-Fi ist mittlerweile jedem ein Begriff. Dieser Name wurde ursprünglich Produkten der 802.11-Standardserie gegeben, und jetzt bezieht sich dieser Begriff auf Produkte aller Standards aus dieser Familie. WLAN-Netzwerke können im Vergleich zu WPAN einen größeren Aktionsradius schaffen und auch das Schutzniveau hat sich erhöht.
- Netzwerke im städtischen Maßstab (WMAN). Solche Netzwerke funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie Wi-Fi. Eine Besonderheit dieses drahtlosen Datenübertragungssystems ist eine größere Reichweite von Gebieten; eine größere Anzahl kann sich mit diesem Netzwerk verbinden. Empfänger. WMAN ist die gleiche Wi Max-Technologie, die Breitbandverbindungen bereitstellt.
- Wide Area Networks (WWAN) – GPRS, EDGE, HSPA, LTE. Netzwerke dieser Art können auf der Grundlage von Paketdaten oder Leitungsvermittlung arbeiten.
Unterschiede in den technischen Eigenschaften von Netzwerken bestimmen den Umfang ihrer Anwendung. Betrachtet man die allgemeinen Eigenschaften von Funknetzen, so lassen sich folgende Kategorien unterscheiden:
- Unternehmensnetzwerke - werden verwendet, um Objekte innerhalb derselben Firma zu verbinden;
- Betreibernetzwerke - werden von Telekommunikationsbetreibern erstellt, um Dienste bereitzustellen.
Betrachtet man drahtlose Datenübertragungsprotokolle, so lassen sich folgende Kategorien unterscheiden:
- IEEE 802.11a, b, n, g, y. Diese Protokolle werden üblicherweise unter dem gemeinsamen Marketingnamen Wi-Fi zusammengefasst. Protokolle unterscheiden sich in Kommunikationsreichweite, Betriebsfrequenzbereich und Datenübertragungsrate.
- IEEE 802.15.1. Im Rahmen des Standards werden Daten per Bluetooth-Technologie übertragen.
- IEEE 802.15.4. Standard für drahtlose Synchronisierung über ZigBee-Technologie.
- IEEE 802.16. Telekommunikationstechnik-Standard WiMax, der sich durch eine große Bandbreite auszeichnet. WiMax ähnelt funktional der LTE-Technologie.
Derzeit sind 802.11 und 802.15.1 die beliebtesten aller drahtlosen Datenübertragungsprotokolle. Basierend auf diesen Protokollen arbeiten Wi-Fi- und Bluetooth-Technologien.
Bluetooth
Zugangspunkt, wie beiWi-Fi kann jedes Gerät sein, das mit einem speziellen Controller ausgestattet ist, der ein Piconet um sich herum bildet. Dieses Piconet kann mehrere Geräte umfassen, die auf Wunsch zu Bridges zur Datenübertragung kombiniert werden können.
Einige Computer und Laptops haben bereits einen eingebauten Bluetooth-Controller, wenn diese Funktion nicht verfügbar ist, werden USB-Adapter verwendet, die eine Verbindung zum Gerät herstellen und ihm die Möglichkeit geben, Daten drahtlos zu übertragen.
Bluetooth verwendet eine Frequenz von 2,4 GHz, während der Stromverbrauch so gering wie möglich ist. Es war dieser Indikator, der es der Technologie ermöglichte, ihre Nische im Bereich der Informationstechnologie zu besetzen. Der niedrige Stromverbrauch ist auf die schwache Sendeleistung, die geringe Reichweite und die niedrige Datenrate zurückzuführen. Trotzdem erwiesen sich diese Eigenschaften als ausreichend für den Anschluss und Betrieb verschiedenster Peripheriegeräte. Die Bluetooth-Technologie hat uns eine große Auswahl an drahtlosem Zubehör beschert: Kopfhörer, Lautsprecher, Mäuse, Tastaturen und mehr.
Es gibt 3 Klassen von Bluetooth-Empfängern:
- 1. Klasse. Die Reichweite der drahtlosen Synchronisation kann bis zu 100 m betragen. Geräte dieser Art werden in der Regel im industriellen Maßstab eingesetzt.
- 2. Klasse. Die Reichweite beträgt 10 m. Geräte dieser Klasse sind am weitesten verbreitet. Die meisten drahtlosen Zubehörteile fallen in diese Kategorie.
- 3. Klasse. Reichweite - 1 Meter. Solche Empfänger werden in Spielkonsolen oder in einigen Headsets platziert, wenn es keinen Sinn macht, Sender und Empfänger auseinander zu bewegen.
Das drahtlose Bluetooth-Übertragungssystem ist sehr praktisch für die Gerätekommunikation. Die Kosten für Chips sind recht niedrig, daher wirkt sich die Ausstattung der Geräte mit einer drahtlosen Verbindung nicht stark auf die Preiserhöhung aus.
WLAN
Zusammen mit Bluetooth ist die Wi-Fi-Technologie im Bereich der drahtlosen Kommunikationstechnologien gleichermaßen allgegenwärtig geworden. Popularität kam ihr jedoch nicht sofort. Die Entwicklung der Wi-Fi-Technologie begann in den 80er Jahren, die endgültige Version wurde jedoch erst 1997 vorgestellt. Apple hat sich entschieden, die neue Option auf seinen Laptops einzusetzen. So erschienen die ersten Netzwerkkarten im iBook.
Das Funktionsprinzip der Wi-Fi-Technologie ist wie folgt: Ein Chip ist in das Gerät eingebettet, der eine zuverlässige drahtlose Synchronisierung mit einem anderen Chip desselben Chips ermöglichen kann. Bei mehr als zwei Geräten müssen Sie einen Zugriffspunkt verwenden.
Ein WLAN-Hotspot ist ein drahtloses Analogon eines stationären Routers. Im Gegensatz zu letzterem erfolgt die Verbindung ohne die Beteiligung von Drähten mittels Funkwellen. Dadurch ist es möglich, mehrere Geräte gleichzeitig anzuschließen. Vergessen Sie nicht, dass bei Verwendung einer großen Anzahl von Geräten die Datenübertragungsgeschwindigkeit erheblich reduziert wird. Um Ihre Netzwerkdaten zu schützen, sichern Sie Wi-Fi-ZugangspunkteVerschlüsselung. Es ist nicht möglich, sich mit einer solchen Datenquelle ohne Eingabe eines Passworts zu verbinden.
Der erste Standard für Wi-Fi-Technologie wurde 1997 angenommen, aber er hat sich nie weit verbreitet, weil die Datenübertragungsrate zu niedrig war. Später kamen die Standards 802, 11a und 802, 11b hinzu. Der erste gab eine Übertragungsrate von 54 Mb / s, arbeitete aber mit einer Frequenz von 5 GHz, was nicht überall erlaubt ist. Die zweite Option ermöglichte es Netzwerken, Daten mit einer maximalen Geschwindigkeit von 11 Mbit / s zu übertragen, was nicht ausreichte. Dann kam der Standard 802, 11g. Er kombiniert die Vorteile der vorherigen Optionen und bietet eine ziemlich hohe Geschwindigkeit bei einer Betriebsfrequenz von 2,4 GHz. Der 802, 11y-Standard ist ein Analogon von 802, 11g, er hat eine große Netzwerkreichweite (bis zu 5 km im Freien).
LTE
Dieser Standard ist neben anderen globalen Netzwerken derzeit der vielversprechendste. Mobiles Breitband bietet die höchste drahtlose Paketdatenrate. In Bezug auf das Betriebsfrequenzband ist alles mehrdeutig. Der LTE-Standard ist sehr flexibel, Netze können im Frequenzbereich von 1,4 bis 20 MHz basieren.
Die Reichweite der Netzwerke hängt von der Höhe der Basisstation ab und kann 100 km erreichen. Die Möglichkeit, sich mit Netzwerken zu verbinden, wird von einer großen Anzahl von Geräten bereitgestellt: Smartphones, Tablets, Laptops, Spielkonsolen und andere Geräte, die diesen Standard unterstützen. Die Geräte müssen über ein integriertes LTE-Modul verfügen, das in Verbindung mit bestehenden Standards funktioniertGSM und 3G. Wird die LTE-Verbindung unterbrochen, sch altet das Gerät auf den bestehenden Zugang zu 3G- oder GSM-Netzen um, ohne die Verbindung zu unterbrechen.
Hinsichtlich der Datenübertragungsrate ist folgendes festzuh alten: Sie ist im Vergleich zu 3G-Netzen um ein Vielfaches gestiegen und erreichte 20 Mbit/s. Die Einführung einer Vielzahl von Geräten, die mit LTE-Modulen ausgestattet sind, sorgt für die Nachfrage nach dieser Technologie. Es werden neue Basisstationen installiert, die auch Siedlungen abseits von Megacities mit Highspeed-Internetzugang versorgen.
Betrachten wir das Prinzip der Netzwerke der vierten Generation. Die Technologie der drahtlosen Paketdatenübertragung erfolgt über das IP-Protokoll. Für eine schnelle und stabile Synchronisation zwischen Basisstation und Mobilstation werden sowohl Frequenz- als auch Zeitduplex gebildet. Durch die Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten von gepaarten Frequenzbändern ist eine breitbandige Anbindung von Teilnehmern möglich.
Durch die Verbreitung von LTE-Netzen sinken die Tarife für die Nutzung des Mobilfunks. Die große Reichweite des Netzwerks ermöglicht es den Betreibern, teure Geräte einzusparen.
Datenübertragungsgeräte
In unserem täglichen Leben sind wir von Geräten umgeben, die auf Basis drahtloser Datenübertragungstechnologien arbeiten. Darüber hinaus verfügt jedes Gerät über mehrere Aktivitätsmodule bestimmter Standards. Beispiel: Ein klassisches Smartphone nutzt GSM-, 3G-, LTE-Netze zur Übertragung von Paket- und Sprachdaten, Wi-Fi, um über einen Access Point auf das Internet zuzugreifen, Bluetooth, um das Gerät mit Zubehör zu synchronisieren.
Lassen Sie uns einen Blick auf die beliebtesten drahtlosen Datenübertragungsgeräte werfen, die allgegenwärtig sind:
- WLAN-Router. Dieses Gerät ist in der Lage, mehreren Geräten den Internetzugang bereitzustellen. Das Gerät selbst wird per Kabel oder über eine SIM-Karte eines Mobilfunkanbieters mit der Internetquelle synchronisiert.
- Smartphone. Ein universelles Kommunikationstool, mit dem Sie Sprachinformationen senden, kurze Textnachrichten senden, auf das Internet zugreifen und mit kabellosem oder kabelgebundenem Zubehör synchronisieren können.
- Tablet-Computer. Funktional kann es mit einem Smartphone identisch sein. Eine Besonderheit ist der große Bildschirm, dank dem die Verwendung des Gadgets für bestimmte Arten von Arbeiten komfortabler wird.
- Personalcomputer. Ein vollwertiges stationäres Gerät mit integriertem Betriebssystem, mit dem Sie in Internetnetzwerken, einschließlich drahtlosen, arbeiten können. Die drahtlose Datenübertragung von einem Zugriffspunkt auf einen Computer erfolgt normalerweise über einen Wi-Fi-Adapter, der über einen USB-Anschluss verbunden wird.
- Notizbuch. Eine kleinere Version des Personal Computers. Die meisten Laptops verfügen über integriertes Bluetooth und Wi-Fi, sodass Sie synchronisieren können, um auf das Internet zuzugreifen und kabelloses Zubehör ohne zusätzliche USB-Adapter anzuschließen.
- Drahtloses Zubehör und Peripheriegeräte. Diese Kategorie umfasst kabellose Lautsprecher, Kopfhörer, Headsets, Mäuse,Tastaturen und anderes beliebtes Zubehör, das an Geräte oder Computer angeschlossen werden kann.
- TV oder Smart-TV. Ein Fernseher mit einem Betriebssystem ähnelt funktionell einem Computer, daher ist das Vorhandensein von eingebauten drahtlosen Modulen ein Muss dafür.
- Spielkonsole. Um die Software zu installieren, verfügt dieses Gadget über eine drahtlose Internetverbindung. Die Spielkonsolen werden per Bluetooth-Technologie mit dem Gerät synchronisiert.
- Wireless-Geräte "Smart Home". Ein sehr komplexes und vielseitiges System, das drahtlos gesteuert wird. Alle Sensoren und Geräte sind mit speziellen Modulen zur Signalübertragung ausgestattet.
Mit der Verbesserung der drahtlosen Technologie werden alte Geräte ständig durch neue Geräte ersetzt, die funktional effizienter und praktischer sind. Geräte zur drahtlosen Datenübertragung verändern sich und verändern sich schnell.
Perspektiven für die Nutzung drahtloser Netzwerke
Der aktuelle Trend geht dahin, kabelgebundene Geräte durch neuere kabellose Optionen zu ersetzen. Das ist nicht nur wegen der Mobilität der Geräte viel komfortabler, sondern auch in puncto Bedienkomfort.
Die Produktion von drahtlosen Geräten wird es nicht nur ermöglichen, die neuesten Systeme in die Welt der Kommunikationsgeräte einzuführen, sondern auch die Wohnung eines normalen Durchschnittsbewohners eines beliebigen Ortes mit der neuesten Technologie auszustatten. Derzeit leben dort nur Menschen mit hohem EinkommenMetropolregionen.
Auf dem Gebiet der drahtlosen Funkkommunikation wird ständig geforscht, was zu innovativen Technologien führt, die sich von ihren Vorgängern durch höhere Produktivität, reduzierten Energieverbrauch und praktische Anwendung unterscheiden. Das Ergebnis dieser Forschung ist die Entstehung neuer Geräte. Hersteller sind immer daran interessiert, Produkte herzustellen, die innovativen Technologien entsprechen.
Bessere Zugangspunkte und leistungsfähige Basisstationen ermöglichen den flächendeckenden Einsatz neuer Technologien in großen Unternehmen. Das Gerät kann ferngesteuert werden. Im Bildungsbereich können drahtlose Technologien den Lehr- und Kontrollprozess erleichtern. Einige Schulen beginnen bereits mit der Umsetzung des Prozesses des mobilen Lernens. Es besteht aus Fernunterricht per Videokommunikation über das Internet. Diese Beispiele sind nur der erste Schritt beim Übergang der Gesellschaft zu einer neuen Stufe, die auf der Grundlage drahtloser Technologien aufgebaut wird.
Drahtlose Synchronisierungsvorteile
Wenn Sie kabelgebundene und kabellose Datenübertragung vergleichen, können Sie viele Vorteile der letzteren erkennen:
- nicht in die Kabel eingreifen;
- hohe Datenrate;
- Praxis und Verbindungsgeschwindigkeit;
- Mobilität der Gerätenutzung;
- kein Verschleiß oder Verbindungsbruch;
- Es ist möglich, mehrere Optionen für die drahtlose Verbindung zu verwendenein Gerät;
- die Möglichkeit, mehrere Geräte gleichzeitig mit einem Internetzugangspunkt zu verbinden.
Dabei gibt es einige Nachteile:
- Strahlung einer großen Anzahl von Geräten kann die menschliche Gesundheit beeinträchtigen;
- Wenn verschiedene drahtlose Geräte nahe beieinander stehen, besteht die Möglichkeit von Interferenzen und Kommunikationsfehlern.
Die Gründe für die weite Verbreitung drahtloser Netzwerke liegen auf der Hand. Die Notwendigkeit, immer in Kontakt zu bleiben, wird von jedem durchschnittlichen Mitglied der modernen Gesellschaft benötigt.
Zum Schluss
Wireless-Technologien haben eine Gelegenheit für die weit verbreitete Einführung von Telekommunikationsgeräten geboten, die in allen Ländern der Welt massiv genutzt werden. Ständige Verbesserungen und neue Entdeckungen im Bereich der drahtlosen Kommunikation sorgen für immer mehr Komfort und das Heimwerken mit Hilfe innovativer Geräte wird für die meisten Menschen erschwinglicher.
