به لطف پیشرفت، دستگاه‌ها و دستگاه‌های زیادی دریافت کرده‌ایم که زندگی ما را آسان‌تر می‌کنند، که از طریق اختراع فناوری‌های جدید کار می‌کنند. یک پیشرفت در زمینه ارتباطات نه تنها انتقال اطلاعات از طریق یک کانال بی سیم، بلکه همگام سازی انواع مختلف دستگاه ها در غیاب اتصال سیمی بود.
انتقال داده بی سیم چیست؟
پاسخ به این سوال ساده است: BPD انتقال اطلاعات از یک دستگاه به دستگاه دیگر است که در یک فاصله مشخص و بدون اتصال سیمی قرار دارند.
فناوری انتقال اطلاعات صوتی از طریق کانال رادیویی در پایان قرن نوزدهم شروع به استفاده کرد. از آن زمان، تعداد زیادی از سیستم های ارتباطی رادیویی ظاهر شدند که در ساخت تجهیزات خانگی، اداری یا تجاری مورد استفاده قرار گرفتند.
راه های مختلفی برای همگام سازی دستگاه ها برای انتقال داده وجود دارد. هر یک از آنها در یک منطقه خاص استفاده می شود و دارای خواص فردی است. شبکه های انتقال بی سیمداده ها در ویژگی های خود متفاوت هستند، بنابراین حداقل و حداکثر فاصله بین دستگاه ها، بسته به نوع فناوری انتقال اطلاعات، متفاوت خواهد بود.
برای همگام سازی دستگاه ها از طریق هوا، آداپتورهای ویژه ای نصب شده اند که قادر به ارسال و دریافت اطلاعات هستند. در اینجا ما می توانیم هم در مورد یک ماژول کوچک که در تلفن هوشمند تعبیه شده است و هم در مورد یک ماهواره در مدار صحبت کنیم. گیرنده و فرستنده می توانند انواع مختلفی از دستگاه ها باشند. انتقال از طریق کانال هایی با فرکانس ها و محدوده های مختلف انجام می شود. اجازه دهید با جزئیات بیشتری در مورد ویژگی های اجرای انواع مختلف همگام سازی بی سیم صحبت کنیم.
طبقه بندی کانال های بی سیم
بسته به ماهیت رسانه انتقال، چهار نوع انتقال داده بی سیم وجود دارد.
کانالهای رادیویی سلولی
داده ها به صورت بی سیم از فرستنده به گیرنده منتقل می شوند. فرستنده یک پالس رادیویی با فرکانس و دامنه مشخص تولید می کند، نوسان به فضا تابش می شود. گیرنده سیگنال را فیلتر و پردازش می کند و پس از آن اطلاعات لازم استخراج می شود. امواج رادیویی تا حدی توسط جو جذب می شوند، بنابراین این ارتباط ممکن است در اثر رطوبت زیاد یا باران مخدوش شود. ارتباطات سیار دقیقاً بر اساس استانداردهای امواج رادیویی کار می کند؛ کانال های انتقال داده بی سیم در سرعت انتقال اطلاعات و محدوده فرکانس کاری متفاوت هستند. دسته فرکانس رادیویی انتقال داده شامل بلوتوث است که یک فناوری برای تبادل بی سیم داده بین دستگاه ها است. ATروسیه از پروتکل های زیر استفاده می کند:
- GSM. این یک سیستم ارتباط سلولی جهانی است. فرکانس - 900/1800 مگاهرتز، حداکثر سرعت انتقال داده - 270 کیلوبیت در ثانیه.
- CDMA. این استاندارد بهترین کیفیت ارتباط را ارائه می دهد. فرکانس کاری - 450 مگاهرتز.
- UMTS. دارای دو باند فرکانس کاری: 1885-2012 مگاهرتز و 2110-2200 مگاهرتز.
کانالهای ماهواره
این روش برای انتقال اطلاعات استفاده از ماهواره ای است که روی آن آنتنی با تجهیزات ویژه نصب شده است. سیگنال از مشترک به نزدیکترین ایستگاه زمینی می آید، سپس سیگنال به ماهواره هدایت می شود. از آنجا، اطلاعات به گیرنده، ایستگاه زمینی دیگر ارسال می شود. از ارتباطات ماهواره ای برای ارائه پخش تلویزیونی و رادیویی استفاده می شود. تلفن ماهواره‌ای را می‌توان در هر نقطه دور از ایستگاه‌های تلفن همراه استفاده کرد.
کانالهای مادون قرمز
ارتباط بین گیرنده و فرستنده که در فاصله نزدیکی از یکدیگر هستند برقرار می شود. چنین کانالی برای انتقال داده های بی سیم با استفاده از تابش LED کار می کند. ارتباط می تواند دو طرفه یا پخش باشد.
کانال های لیزر
اصل کار مانند نسخه قبلی است، به جای LED فقط از پرتو لیزر استفاده شده است. اشیاء باید در مجاورت یکدیگر باشند.
رسانه های انتقال بی سیم در مشخصات آنها متفاوت است. ویژگی‌های متمایز اصلی محدوده و دامنه است.
فناوری ها و استانداردهاانتقال داده بی سیم
فناوری اطلاعات در حال حاضر با سرعتی سریع در حال توسعه است. اکنون امکان انتقال اطلاعات با استفاده از امواج رادیویی، اشعه مادون قرمز یا لیزر وجود دارد. این روش تبادل اطلاعات بسیار راحت تر از نوع همگام سازی سیمی است. محدوده بسته به فناوری متفاوت خواهد بود.
در اینجا چند نمونه آورده شده است:
- شبکه های ناحیه شخصی (WPAN). تجهیزات جانبی با استفاده از این استانداردها متصل می شوند. استفاده از ماوس ها و صفحه کلیدهای بی سیم بسیار راحت تر از همتایان سیمی است. سرعت انتقال اطلاعات بی سیم بسیار بالاست. شبکه های شخصی به شما این امکان را می دهد که سیستم های خانه هوشمند را تجهیز کنید، لوازم جانبی بی سیم را با ابزارها همگام سازی کنید. بلوتوث و ZigBee نمونه‌هایی از فناوری‌های PAN هستند.
- شبکه های محلی (WLAN) بر اساس محصولات 802.11 هستند. اصطلاح Wi-Fi اکنون برای همه شناخته شده است. این نام در ابتدا به محصولات سری استاندارد 802.11 داده می شد و در حال حاضر این اصطلاح به محصولات هر استانداردی از این خانواده اطلاق می شود. شبکه‌های WLAN می‌توانند شعاع کاری بزرگ‌تری نسبت به WPAN ایجاد کنند و سطح حفاظت نیز افزایش یافته است.
- شبکه های مقیاس شهری (WMAN). چنین شبکه هایی بر اساس همان اصل Wi-Fi کار می کنند. یکی از ویژگی های متمایز این سیستم انتقال داده بی سیم، محدوده وسیع تری از قلمروها است؛ تعداد بیشتری می توانند به این شبکه متصل شوند.گیرنده ها WMAN همان فناوری Wi Max است که اتصال پهنای باند را فراهم می کند.
- شبکه های گسترده (WWAN) - GPRS، EDGE، HSPA، LTE. شبکه هایی از این نوع می توانند بر اساس داده های بسته یا سوئیچینگ مدار کار کنند.
تفاوت در مشخصات فنی شبکه ها دامنه کاربرد آنها را تعیین می کند. اگر ویژگی های کلی شبکه های بی سیم را در نظر بگیریم، می توانیم دسته بندی های زیر را تشخیص دهیم:
- شبکه های شرکتی - برای اتصال اشیاء در یک شرکت استفاده می شود؛
- شبکه های اپراتور - توسط اپراتورهای مخابراتی برای ارائه خدمات ایجاد می شوند.
اگر پروتکل های انتقال داده بی سیم را در نظر بگیریم، دسته بندی های زیر قابل تشخیص هستند:
- IEEE 802.11a، b، n، g، y. این پروتکل ها معمولاً تحت نام بازاریابی رایج Wi-Fi ترکیب می شوند. پروتکل ها در محدوده ارتباطی، محدوده فرکانس کاری و سرعت انتقال داده متفاوت هستند.
- IEEE 802.15.1. در چارچوب استاندارد، داده ها از طریق فناوری بلوتوث منتقل می شود.
- IEEE 802.15.4. استاندارد برای همگام سازی بی سیم از طریق فناوری ZigBee.
- IEEE 802.16. استاندارد فناوری مخابرات WiMax که با طیف گسترده ای مشخص می شود. WiMax از نظر عملکردی مشابه فناوری LTE است.
در حال حاضر، 802.11 و 802.15.1 محبوب ترین پروتکل های انتقال داده بی سیم هستند. بر اساس این پروتکل‌ها، فناوری‌های Wi-Fi و بلوتوث کار می‌کنند.
بلوتوث
نقطه دسترسی، همانطور که در مورد وجود داردوای فای می تواند هر وسیله ای باشد که مجهز به یک کنترلر خاص باشد که یک پیکونت دور خود تشکیل می دهد. این پیکونت می تواند شامل چندین دستگاه باشد، در صورت تمایل، می توان آنها را در پل هایی برای انتقال داده ترکیب کرد.
برخی از رایانه‌ها و لپ‌تاپ‌ها قبلاً دارای کنترلر بلوتوث داخلی هستند، اگر این عملکرد در دسترس نباشد، از آداپتورهای USB استفاده می‌شود که به دستگاه متصل می‌شوند و به آن توانایی انتقال داده‌ها به صورت بی‌سیم را می‌دهند.
بلوتوث از فرکانس 2.4 گیگاهرتز استفاده می کند، در حالی که مصرف برق تا حد امکان پایین است. این شاخص بود که به فناوری اجازه داد تا جایگاه خود را در زمینه فناوری اطلاعات اشغال کند. مصرف انرژی کم به دلیل قدرت فرستنده ضعیف، برد کوتاه و سرعت کم داده است. با وجود این، مشخص شد که این ویژگی ها برای اتصال و عملکرد انواع مختلف تجهیزات جانبی کافی است. فناوری بلوتوث طیف گسترده‌ای از لوازم جانبی بی‌سیم را در اختیار ما قرار داده است: هدفون، بلندگو، ماوس، صفحه‌کلید و موارد دیگر.
3 کلاس گیرنده بلوتوث وجود دارد:
- کلاس اول. محدوده همگام سازی بی سیم می تواند به 100 متر برسد. دستگاه هایی از این نوع معمولاً در مقیاس صنعتی استفاده می شوند.
- کلاس دوم. برد 10 متر است. دستگاه های این کلاس رایج ترین هستند. اکثر لوازم جانبی بی سیم در این دسته قرار می گیرند.
- کلاس سوم.برد - 1 متر. چنین گیرنده‌هایی در کنسول‌های بازی یا در برخی از هدست‌ها زمانی قرار می‌گیرند که جدا کردن فرستنده و گیرنده از هم بی‌معنی باشد.
سیستم انتقال بی سیم بلوتوث برای ارتباط دستگاه بسیار راحت است. هزینه تراشه ها بسیار پایین است، بنابراین تجهیز تجهیزات به اتصال بی سیم تأثیر زیادی بر افزایش قیمت ندارد.
Wi-Fi
همراه با بلوتوث، فناوری Wi-Fi در زمینه فناوری های ارتباطی بی سیم به همان اندازه در همه جا حاضر شده است. با این حال ، محبوبیت بلافاصله به او نرسید. توسعه فناوری Wi-Fi در دهه 80 آغاز شد، اما نسخه نهایی تنها در سال 1997 ارائه شد. اپل تصمیم گرفته است از این گزینه جدید در لپ تاپ های خود استفاده کند. اینگونه بود که اولین کارت های شبکه در iBook ظاهر شدند.
اصل عملکرد فناوری Wi-Fi به شرح زیر است: یک تراشه در دستگاه تعبیه شده است که می تواند همگام سازی بی سیم قابل اعتماد را با تراشه دیگری از همان تراشه فراهم کند. اگر بیش از دو دستگاه وجود دارد، باید از یک نقطه دسترسی استفاده کنید.
Hotspot Wi-Fi یک آنالوگ بی سیم از یک روتر ثابت است. بر خلاف دومی، اتصال بدون مشارکت سیم، با استفاده از امواج رادیویی انجام می شود. این امکان اتصال چندین دستگاه را به طور همزمان فراهم می کند. فراموش نکنید که هنگام استفاده از تعداد زیادی دستگاه، سرعت انتقال داده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. برای محافظت از داده های شبکه خود، نقاط دسترسی Wi-Fi ایمن هستندرمزگذاری اتصال به چنین منبع داده ای بدون وارد کردن رمز عبور امکان پذیر نخواهد بود.
اولین استاندارد برای فناوری Wi-Fi در سال 1997 به تصویب رسید، اما هرگز گسترش یافت زیرا سرعت انتقال داده بسیار پایین بود. بعدها استانداردهای 802، 11a و 802، 11b آمدند. اولی سرعت انتقال 54 مگابایت در ثانیه را ارائه می دهد ، اما با فرکانس 5 گیگاهرتز کار می کند که در همه جا مجاز نیست. گزینه دوم به شبکه ها اجازه می داد تا داده ها را با حداکثر سرعت 11 مگابیت بر ثانیه انتقال دهند که کافی نبود. سپس 802 استاندارد، 11 گرم آمد. او مزایای گزینه های قبلی را ترکیب کرد و سرعت نسبتاً بالایی را در فرکانس کاری 2.4 گیگاهرتز ارائه داد. استاندارد 802، 11y آنالوگ 802، 11g است، دارای مسافت پوشش شبکه طولانی (تا 5 کیلومتر در فضای باز).
LTE
این استاندارد در حال حاضر در کنار سایر شبکه های جهانی امیدوارکننده ترین است. پهنای باند موبایل بالاترین نرخ داده بسته بی سیم را فراهم می کند. با توجه به باند فرکانس کاری، همه چیز مبهم است. استاندارد LTE بسیار انعطاف پذیر است، شبکه ها را می توان در محدوده فرکانس 1.4 تا 20 مگاهرتز استوار کرد.
برد شبکه ها به ارتفاع ایستگاه پایه بستگی دارد و می تواند به 100 کیلومتر برسد. توانایی اتصال به شبکه ها توسط تعداد زیادی ابزار ارائه می شود: تلفن های هوشمند، تبلت ها، لپ تاپ ها، کنسول های بازی و سایر دستگاه هایی که از این استاندارد پشتیبانی می کنند. دستگاه ها باید دارای یک ماژول LTE یکپارچه باشند که با استانداردهای موجود کار کندGSM و 3G. اگر اتصال LTE قطع شود، دستگاه بدون قطع اتصال به دسترسی موجود به شبکه‌های 3G یا GSM سوئیچ می‌کند.
در مورد سرعت انتقال داده می توان به موارد زیر اشاره کرد: در مقایسه با شبکه های 3G چندین برابر افزایش یافته و به 20 مگابیت بر ثانیه رسیده است. معرفی تعداد زیادی گجت مجهز به ماژول های LTE تقاضا برای این فناوری را تضمین می کند. ایستگاه‌های پایه جدیدی نصب می‌شوند که دسترسی به اینترنت پرسرعت را حتی به شهرک‌های دور از کلان‌شهرها فراهم می‌کنند.
بیایید اصل شبکه های نسل چهارم را در نظر بگیریم. فناوری انتقال داده های بسته بی سیم با استفاده از پروتکل IP انجام می شود. برای همگام سازی سریع و پایدار بین ایستگاه پایه و ایستگاه سیار، هر دو فرکانس و زمان دوبلکس تشکیل می شوند. با توجه به تعداد زیاد ترکیب باندهای فرکانسی جفت شده، اتصال پهن باند مشترکین امکان پذیر است.
گسترش شبکه های LTE تعرفه های استفاده از ارتباطات سیار را کاهش داده است. گستره وسیع شبکه به اپراتورها اجازه می دهد در تجهیزات گران قیمت صرفه جویی کنند.
دستگاه های ارتباط داده
در زندگی روزمره خود، ما توسط دستگاه هایی احاطه شده ایم که بر اساس فناوری های انتقال داده بی سیم کار می کنند. علاوه بر این، هر دستگاه دارای چندین ماژول فعالیت با استانداردهای خاص است. مثال: یک گوشی هوشمند کلاسیک از شبکه‌های GSM، 3G، LTE برای انتقال داده‌های بسته و صوتی، Wi-Fi برای دسترسی به اینترنت از طریق نقطه دسترسی، بلوتوث برای همگام‌سازی دستگاه با لوازم جانبی استفاده می‌کند.
بیایید نگاهی به محبوب ترین دستگاه های انتقال داده بی سیم که در همه جا وجود دارند بیاندازیم:
- روتر Wi-Fi. این دستگاه قابلیت دسترسی به اینترنت برای چندین دستگاه را دارد. خود دستگاه از طریق سیم یا با استفاده از سیم کارت اپراتور شبکه تلفن همراه با منبع اینترنت همگام می شود.
- گوشی هوشمند. یک ابزار ارتباطی جهانی که به شما امکان ارسال اطلاعات صوتی، ارسال پیام‌های متنی کوتاه، دسترسی به اینترنت و همگام‌سازی با لوازم جانبی بی‌سیم یا سیمی را می‌دهد.
- رایانه لوحی. از نظر عملکردی، می تواند مشابه یک گوشی هوشمند باشد. یک ویژگی متمایز صفحه نمایش بزرگ است که به لطف آن استفاده از ابزار برای انواع خاصی از کار راحت تر می شود.
- کامپیوتر شخصی. یک دستگاه ثابت تمام عیار با سیستم عامل یکپارچه که به شما امکان می دهد در شبکه های اینترنتی از جمله شبکه های بی سیم کار کنید. انتقال داده های بی سیم به رایانه از نقطه دسترسی معمولاً از طریق یک آداپتور Wi-Fi انجام می شود که از طریق یک رابط USB متصل می شود.
- نوت بوک. یک نسخه کوچکتر از رایانه شخصی. اکثر لپ‌تاپ‌ها دارای بلوتوث داخلی و Wi-Fi هستند که به شما امکان می‌دهد برای دسترسی به اینترنت و اتصال لوازم جانبی بی‌سیم بدون آداپتورهای USB اضافی، همگام‌سازی کنید.
- لوازم جانبی و لوازم جانبی بی سیم. این دسته شامل بلندگوهای بی سیم، هدفون، هدست، موس،صفحه کلید و سایر لوازم جانبی محبوب که به دستگاه‌ها یا رایانه‌ها متصل می‌شوند.
- تلویزیون یا تلویزیون هوشمند. تلویزیون با سیستم عامل از نظر عملکردی شبیه کامپیوتر است، بنابراین وجود ماژول های بی سیم داخلی برای آن ضروری است.
- کنسول بازی. برای نصب نرم افزار، این گجت دارای اتصال اینترنت بی سیم است. کنسول‌های بازی از طریق فناوری بلوتوث با دستگاه همگام‌سازی می‌شوند.
- تجهیزات بی سیم "خانه هوشمند". یک سیستم بسیار پیچیده و همه کاره که به صورت بی سیم کنترل می شود. همه سنسورها و قطعات تجهیزات مجهز به ماژول های ویژه برای انتقال سیگنال هستند.
با بهبود فناوری بی سیم، دستگاه های قدیمی به طور مداوم با دستگاه های جدیدی جایگزین می شوند که از نظر عملکردی کارآمدتر و کاربردی تر هستند. تجهیزات انتقال داده بی سیم به سرعت در حال تغییر و تغییر است.
چشم انداز استفاده از شبکه های بی سیم
روند فعلی جایگزینی قطعات سیمی تجهیزات با گزینه های بی سیم جدیدتر است. این نه تنها به دلیل تحرک دستگاه ها، بلکه از نظر سهولت استفاده بسیار راحت تر است.
تولید تجهیزات بی سیم نه تنها به معرفی جدیدترین سیستم ها به دنیای وسایل ارتباطی اجازه می دهد، بلکه می تواند مسکن یک ساکن متوسط استاندارد در هر محل را به آخرین فناوری مجهز کند. در حال حاضر فقط افرادی با سطح درآمد بالا زندگی می کنندمناطق شهری.
زمینه ارتباطات رادیویی بی سیم به طور مداوم مورد تحقیق قرار می گیرد، که منجر به فناوری های نوآورانه ای می شود که از نظر بهره وری بیشتر، کاهش مصرف انرژی و کاربردی بودن استفاده از پیشینیان خود متفاوت است. نتیجه چنین تحقیقاتی ظهور تجهیزات جدید است. تولید کنندگان همیشه علاقه مند به تولید محصولاتی هستند که با فناوری های نوآورانه مطابقت داشته باشند.
نقاط دسترسی بهتر و ایستگاه های پایه قدرتمند، امکان استفاده از فناوری های جدید را در همه جا در شرکت های بزرگ فراهم می کند. تجهیزات را می توان از راه دور کنترل کرد. در زمینه آموزش، فناوری های بی سیم می توانند فرآیند آموزش و کنترل را تسهیل کنند. برخی از مدارس در حال حاضر اجرای فرآیند آموزش سیار را آغاز کرده اند. این شامل یادگیری از راه دور از طریق ارتباط تصویری از طریق اینترنت است. این نمونه ها تنها گام اولیه در انتقال جامعه به مرحله جدیدی است که بر اساس فناوری های بی سیم ساخته خواهد شد.
مزایای همگام‌سازی بی‌سیم
اگر انتقال داده های سیمی و بی سیم را مقایسه کنید، می توانید بسیاری از مزایای دومی را شناسایی کنید:
- با سیم تداخل نداشته باشید؛
- نرخ داده بالا؛
- عملی بودن و سرعت اتصال؛
- تحرک استفاده از تجهیزات؛
- بدون سایش یا اتصال خراب؛
- امکان استفاده از چندین گزینه برای اتصال بی سیم در داخل وجود داردیک دستگاه؛
- قابلیت اتصال چندین دستگاه به طور همزمان به یک نقطه دسترسی اینترنت.
در کنار این، معایبی نیز وجود دارد:
- تابش تعداد زیادی دستگاه می تواند بر سلامت انسان تأثیر منفی بگذارد؛
- هنگامی که تجهیزات بی سیم مختلف به هم نزدیک هستند، احتمال تداخل و خرابی ارتباط وجود دارد.
دلایل استفاده گسترده از شبکه های بی سیم واضح است. نیاز به همیشه در تماس بودن برای هر عضو متوسط جامعه مدرن مورد نیاز است.
در پایان
فناوری های بی سیم فرصتی را برای معرفی گسترده تجهیزات مخابراتی فراهم کرده است که به طور گسترده در تمام کشورهای جهان مورد استفاده قرار می گیرد. پیشرفت‌های مداوم و اکتشافات جدید در زمینه ارتباطات بی‌سیم سطح بیشتری از راحتی را به ما می‌دهد و بهبود خانه با کمک دستگاه‌های نوآورانه برای اکثر مردم مقرون به صرفه‌تر می‌شود.
