Trådløst - Wireless

Trådløs kommunikasjon (eller bare trådløs , når konteksten tillater det) er overføring av informasjon mellom to eller flere punkter som ikke bruker en elektrisk leder som et medium for å utføre overføringen. De vanligste trådløse teknologiene bruker radiobølger . Med radiobølger kan tiltenkte avstander være korte, for eksempel noen få meter for Bluetooth eller så langt som millioner av kilometer for radiokommunikasjon i dype rom . Den omfatter forskjellige typer faste, mobile og bærbare applikasjoner, inkludert toveis radioer , mobiltelefoner , personlige digitale assistenter (PDAer) og trådløst nettverk . Andre eksempler på anvendelser av trådløs radioteknologi inkluderer GPS -enheter, garasjeportåpnere , trådløs datamus , tastaturer og hodesett , hodetelefoner , radiomottakere , satellitt -TV , kringkastings -tv og trådløse telefoner . Noe mindre vanlige metoder for å oppnå trådløs kommunikasjon inkluderer bruk av andre elektromagnetiske trådløse teknologier, for eksempel lys, magnetiske eller elektriske felt eller bruk av lyd.

Begrepet trådløs har blitt brukt to ganger i kommunikasjonshistorie, med litt annen betydning. Den ble opprinnelig brukt fra omtrent 1890 for den første radiosendings- og mottaksteknologien, som i trådløs telegrafi , til det nye ordet radio erstattet det rundt 1920. Radioer i Storbritannia som ikke var bærbare ble fortsatt referert til som trådløse sett inn på 1960 -tallet . Begrepet ble gjenopplivet på 1980- og 1990 -tallet hovedsakelig for å skille digitale enheter som kommuniserer uten ledninger, for eksempel eksemplene i forrige avsnitt, fra de som krever ledninger eller kabler. Dette ble den primære bruken på 2000-tallet, på grunn av fremkomsten av teknologier som mobilt bredbånd , Wi-Fi og Bluetooth .

Trådløs drift tillater tjenester, for eksempel mobil og interplanetarisk kommunikasjon, som er umulige eller upraktiske å implementere ved bruk av ledninger. Begrepet brukes ofte i telekommunikasjonsindustrien for å referere til telekommunikasjonssystemer (f.eks. Radiosendere og mottakere, fjernkontroller, etc.) som bruker en eller annen form for energi (f.eks. Radiobølger , akustisk energi) for å overføre informasjon uten bruk av ledninger . Informasjon overføres på denne måten over både korte og lange avstander.

Historie

Fotofon

Bell og Tainters fotofon, fra 1880.

Den første trådløse telefonsamtalen skjedde i 1880, da Alexander Graham Bell og Charles Sumner Tainter oppfant fotofonen , en telefon som sendte lyd over en lysstråle. Telefonen krevde sollys for å fungere, og en klar siktlinje mellom sender og mottaker. Disse faktorene reduserte fotofonens levedyktighet i stor grad ved praktisk bruk. Det ville gå flere tiår før fotofonens prinsipper fant sine første praktiske anvendelser innen militær kommunikasjon og senere i fiberoptisk kommunikasjon .

Elektrisk trådløs teknologi

Tidlig trådløs

En rekke trådløse elektriske signalordninger, inkludert sending av elektriske strømmer gjennom vann og bakken ved hjelp av elektrostatisk og elektromagnetisk induksjon, ble undersøkt for telegrafi på slutten av 1800 -tallet før praktiske radiosystemer ble tilgjengelige. Disse inkluderte et patentert induksjonssystem av Thomas Edison som tillot en telegraf på et løpende tog å koble til telegrafledninger som kjører parallelt med sporene, et William Preece induksjonstelegrafsystem for å sende meldinger over vannmasser, og flere operasjonelle og foreslåtte telegrafi og stemmejord ledningssystemer.

Edison -systemet ble brukt av strandede tog under Great Blizzard i 1888, og jordledende systemer fant begrenset bruk mellom skyttergraver under første verdenskrig, men disse systemene var aldri vellykkede økonomisk.

Radiobølger

Marconi sender det første radiosignalet over Atlanterhavet.

I 1894 begynte Guglielmo Marconi å utvikle et trådløst telegrafsystem ved bruk av radiobølger , som det hadde vært kjent om siden bevis for deres eksistens i 1888 av Heinrich Hertz , men diskontert som et kommunikasjonsformat siden de på den tiden syntes å være en kort rekkevidde fenomen. Marconi utviklet snart et system som overførte signaler langt over avstander noen kunne ha forutsagt (delvis på grunn av signalene som spratt av den da ukjente ionosfæren ). Marconi og Karl Ferdinand Braun ble tildelt Nobelprisen i fysikk i 1909 for sitt bidrag til denne formen for trådløs telegrafi.

Millimeterbølgekommunikasjon ble først undersøkt av Jagadish Chandra Bose i løpet av 1894–1896, da han nådde en ekstremt høy frekvens på opptil 60 GHz i sine eksperimenter. Han introduserte også bruken av halvleder knutepunkter for å detektere radiobølger, da han patent på den radio -krystalldetektor i 1901.  

Trådløs revolusjon

Den trådløse revolusjonen begynte på 1990 -tallet, med ankomsten av digitale trådløse nettverk som førte til en sosial revolusjon, og et paradigmeskifte fra kablet til trådløs teknologi, inkludert spredning av kommersielle trådløse teknologier som mobiltelefoner , mobiltelefoni , personsøkere , trådløs datamaskin nettverk , mobilnettverk , trådløst internett og bærbare og håndholdte datamaskiner med trådløse tilkoblinger. Den trådløse revolusjonen har blitt drevet av fremskritt innen radiofrekvens (RF) og mikrobølgeteknikk , og overgangen fra analog til digital RF -teknologi, som muliggjorde en betydelig økning i taletrafikk sammen med levering av digitale data som tekstmeldinger , bilder og streaming media .

Modi

Trådløs kommunikasjon kan skje via:

Radio

Radio og mikrobølge kommunikasjon bærer informasjon ved å modulere egenskapene til elektromagnetiske bølger som sendes gjennom rommet.

Ledig plass optisk

En 8-stråles optisk laserkobling med ledig plass, vurdert til 1 Gbit/s i en avstand på omtrent 2 km. Reseptoren er den store skiven i midten, senderne de mindre. Til toppen og høyre hjørne en monokular for å hjelpe justeringen av de to hodene.

Ledig plass optisk kommunikasjon (FSO) er en optisk kommunikasjonsteknologi som bruker lys som formerer seg i ledig plass for å overføre trådløst data for telekommunikasjon eller datanettverk . "Ledig plass" betyr lysstrålene som beveger seg gjennom det fri eller det ytre rom. Dette står i kontrast til andre kommunikasjonsteknologier som bruker lysstråler som beveger seg gjennom overføringslinjer som optisk fiber eller dielektriske "lysrør".

Teknologien er nyttig der fysiske forbindelser er upraktiske på grunn av høye kostnader eller andre hensyn. For eksempel brukes optiske ledigheter i ledig plass i byer mellom kontorbygninger som ikke er koblet til nettverk, der kostnadene ved å føre kabel gjennom bygningen og under gaten ville være uoverkommelige. Et annet mye brukt eksempel er forbruker -IR -enheter som fjernkontroller og IrDA ( Infrared Data Association ) nettverk, som brukes som et alternativ til WiFi -nettverk for å tillate bærbare datamaskiner, PDAer, skrivere og digitale kameraer å utveksle data.

Sonic

Sonisk, spesielt ultralyd kommunikasjon med kort rekkevidde innebærer overføring og mottak av lyd.

Elektromagnetisk induksjon

Elektromagnetisk induksjon tillater bare kortdistansekommunikasjon og kraftoverføring. Det har blitt brukt i biomedisinske situasjoner som pacemakere, så vel som for kortdistanse RFID- koder.

Tjenester

Vanlige eksempler på trådløst utstyr inkluderer:

Elektromagnetisk spekter

AM- og FM -radioer og andre elektroniske enheter bruker det elektromagnetiske spekteret . Frekvensene til radiospekteret som er tilgjengelig for kommunikasjon, behandles som en offentlig ressurs og reguleres av organisasjoner som American Federal Communications Commission , Ofcom i Storbritannia, den internasjonale ITU-R eller European ETSI . Deres forskrifter bestemmer hvilke frekvensområder som kan brukes til hvilket formål og av hvem. I mangel av slik kontroll eller alternative ordninger som et privatisert elektromagnetisk spektrum, kan det oppstå kaos hvis for eksempel flyselskaper ikke hadde spesifikke frekvenser å jobbe under og en amatørradiooperatør forstyrret en pilots evne til å lande et fly. Trådløs kommunikasjon strekker seg over spekteret fra 9 kHz til 300 GHz.

applikasjoner

Mobiltelefoner

Et av de mest kjente eksemplene på trådløs teknologi er mobiltelefonen , også kjent som en mobiltelefon, med mer enn 6,6 milliarder mobilabonnementer verden over fra slutten av 2010. Disse trådløse telefonene bruker radiobølger fra signaloverføringstårn til gjøre det mulig for brukerne å ringe fra mange steder over hele verden. De kan anvendes innenfor rekkevidden av mobiltelefonen stedet benyttes for å romme utstyr som kreves for å sende og motta radiosignaler fra disse instrumentene.

Datakommunikasjon

Trådløs datakommunikasjon tillater trådløst nettverk mellom stasjonære datamaskiner , bærbare datamaskiner , nettbrett , mobiltelefoner og andre relaterte enheter. De forskjellige tilgjengelige teknologiene varierer i lokal tilgjengelighet, dekningsområde og ytelse, og i noen tilfeller bruker brukerne flere tilkoblingstyper og bytter mellom dem ved hjelp av tilkoblingsstyringsprogramvare eller en mobil VPN for å håndtere flere tilkoblinger som et sikkert, enkelt virtuelt nettverk . Støttende teknologier inkluderer:

Wi-Fi er et trådløst lokalnettverk som lar bærbare dataenheter enkelt koble seg til andre enheter, periferi og Internett . Standardisert som IEEE 802.11 a , b , g , n , ac , ax , Wi-Fi har koblingshastigheter som ligner på eldre standarder for kablet Ethernet . Wi-Fi har blitt de facto-standarden for tilgang i private hjem, på kontorer og på offentlige hotspots. Noen virksomheter belaster kundene en månedlig avgift for service, mens andre har begynt å tilby den gratis i et forsøk på å øke salget av varene sine.
Mobildatatjeneste tilbyr dekning innen et område på 10-15 miles fra nærmeste mobilnettsted . Hastigheten har økt etter hvert som teknologiene har utviklet seg, fra tidligere teknologier som GSM , CDMA og GPRS , gjennom 3G , til 4G- nettverk som W-CDMA , EDGE eller CDMA2000 . Fra og med 2018 er den foreslåtte neste generasjonen 5G .
Low-power wide-area network ( LPWAN ) bygger bro mellom Wi-Fi og Cellular for applikasjoner med lav bitrate Internet of Things (IoT).
Mobil-satellittkommunikasjon kan brukes der andre trådløse tilkoblinger er utilgjengelige, for eksempel i stort sett landlige områder eller fjerntliggende steder. Satellittkommunikasjon er spesielt viktig for transport , luftfart , maritim og militær bruk.
Trådløse sensornettverk er ansvarlige for å registrere støy, forstyrrelser og aktivitet i datainsamlingsnettverk. Dette gjør at vi kan oppdage relevante mengder, overvåke og samle inn data, formulere tydelige brukervisninger og utføre beslutningsfunksjoner

Trådløs datakommunikasjon brukes til å strekke seg over en avstand utover egenskapene til typisk kabling i punkt-til-punkt-kommunikasjon og punkt-til-flerpunktskommunikasjon , for å gi en backup-kommunikasjonskobling i tilfelle normal nettverkssvikt, for å koble til bærbare eller midlertidige arbeidsstasjoner, å overvinne situasjoner der normal kabling er vanskelig eller økonomisk upraktisk, eller å koble mobilbrukere eller nettverk eksternt.

Utstyr

Perifere enheter i databehandling kan også kobles trådløst, som en del av et Wi-Fi-nettverk eller direkte via et optisk eller radiofrekvent (RF) perifert grensesnitt. Opprinnelig brukte disse enhetene store, svært lokale transceivere for å formidle mellom en datamaskin og et tastatur og mus; Imidlertid har nyere generasjoner brukt mindre enheter med høyere ytelse. Radiofrekvensgrensesnitt, for eksempel Bluetooth eller trådløs USB , gir større bruksområder for effektiv bruk, vanligvis opptil 10 fot, men avstand, fysiske hindringer, konkurrerende signaler og til og med menneskekropper kan alle svekke signalkvaliteten. Bekymringer for sikkerheten til trådløse tastaturer oppsto i slutten av 2007, da det ble avslørt at Microsofts implementering av kryptering i noen av sine 27 MHz -modeller var svært usikker.

Energioverføring

Trådløs energioverføring er en prosess der elektrisk energi overføres fra en strømkilde til en elektrisk belastning som ikke har en innebygd strømkilde, uten bruk av sammenkoblede ledninger. Det er to forskjellige grunnleggende metoder for trådløs energioverføring. Energi kan overføres ved hjelp av enten fjernfeltmetoder som involverer strålekraft/lasere, radio- eller mikrobølgeoverføringer eller nærfelt ved bruk av elektromagnetisk induksjon. Trådløs energioverføring kan kombineres med trådløs informasjonsoverføring i det som kalles Wireless Powered Communication. I 2015 demonstrerte forskere ved University of Washington fjerntliggende energioverføring ved hjelp av Wi-Fi-signaler til strømkameraer.

Medisinske teknologier

Ny trådløs teknologi, for eksempel mobile kroppsområde (MBAN), har evnen til å overvåke blodtrykk, hjertefrekvens, oksygenivå og kroppstemperatur. MBAN fungerer ved å sende lavdrevne trådløse signaler til mottakere som mates inn på sykepleiestasjoner eller overvåkingssteder. Denne teknologien hjelper med forsettlig og utilsiktet risiko for infeksjon eller frakobling som oppstår fra kablede tilkoblinger.

Kategorier av implementeringer, enheter og standarder

Se også

Referanser

Videre lesning

  • Geier, Jim (2001). Trådløse LAN -er . Sams. ISBN 0-672-32058-4.
  • Goldsmith, Andrea (2005). Trådløs kommunikasjon . Cambridge University Press. ISBN 0-521-83716-2.
  • Larsson, Erik; Stoica, Petre (2003). Space-Time Block Coding for Wireless Communications . Cambridge University Press.
  • Molisch, Andreas (2005). Trådløs kommunikasjon . Wiley-IEEE Press. ISBN 0-470-84888-X.
  • Pahlavan, Kaveh; Levesque, Allen H (1995). Trådløse informasjonsnettverk . John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10607-0.
  • Pahlavan, Kaveh; Krishnamurthy, Prashant (2002). Prinsipper for trådløse nettverk - en enhetlig tilnærming . Prentice Hall. ISBN 0-13-093003-2.
  • Rappaport, Theodore (2002). Trådløs kommunikasjon: Prinsipper og praksis . Prentice Hall. ISBN 0-13-042232-0.
  • Rhoton, John (2001). Det trådløse internett forklart . Digital presse. ISBN 1-55558-257-5.
  • Tse, David; Viswanath, Pramod (2005). Grunnleggende om trådløs kommunikasjon . Cambridge University Press. ISBN 0-521-84527-0.

Eksterne linker