Wifi протоколы. Wi-Fi протоколы: обзор стандартов беспроводной связи для IoT

На сегодняшний день этот вид является крайним и самым быстрым стандартом. Вышел в 2014 году, а в 2016 был усовершенствован. Не все последние смартфоны способны его поддерживать, хотя этот тип является часто встречаемым. Работает он исключительно на волне 5 ГГц, что снизило ширину покрытия, но наличие направленных антенн и поддержки MIMO компенсировало потери.

Многие пользователи выражают недовольство по ряду причин:

• роутер выглядит массивно из-за множества антенн;
• потребление электроэнергии при использовании повышается;
• расположение должно быть одинаковое от всех подключенных к нему средств;
• стоимость аппарата с данной функцией не попадает в бюджетную категорию.

Образец роутера, который поддерживает технологию MU-MIMO, представлен на картинке:

Но, несмотря на все недостатки, эта версия может объединять около 8-ми каналов.

Какой режим выбрать на роутере?

Как сменить режим Вай-Фай в настройках роутера, смотрите в следующем видео:

Все роутеры поддерживают протоколы Wi-Fi b/g/n. Двухдиапазонный роутер поддерживает стандарт ac. Все современные устройства (планшеты, ноутбуки, смартфоны и т. д) работают в этих режимах в диапазоне 2,4 и 5 Ггц.

Более старые гаджеты скорее всего не поддерживают протоколы n и ac. И если на вашем роутере выставлен только режим n, то такие устройства просто не подключатся к сети Вай-Фай. Поэтому самый оптимальный вариант – выбрать смешанный режим 802.11 b/g/n. Тогда будут работать и старые, и новые устройства. Именно такой режим чаще всего стоит на роутерах с завода.

Однако, если старых ноутбуков и смартфонов у вас нет, то рекомендуется выставить стандарт n для диапазона 2,4 Ггц. Это позволит увеличить скорость интернета.

Дополнительные стандарты Wi-Fi

Теперь кратко о дополнительных версиях, которые используются для сервисных функций:

1. 802.11d. Отвечает на синхронизацию устройств Вай-Фай и обеспечивает скорость передачи в масштабах государства.
2. 802.11e. Влияет на качество медиафайлов.
3. 802. 11f. Управляет параметрами точек доступа разных производителей.
4. 802.11h. Защищает от помех военную радиосвязь и метеорологические радары.
5. 802.11i. Защищает передаваемую информацию пользователей.
6. 802.11k. Распределяет равномерно загруженность по разным точкам доступа.
7. 802.11m. Объединяет все обновления группы стандартов 802.11.
8. 802.11p. Используется для контроля за безопасностью движения, навигации.
9. 802.11r. Автоматически определяет беспроводную сеть при переходе в зону покрытия другой точки доступа и подключает к ней аппарат.
10. 802.11s. Позволяет любому мобильному устройству или гаджету стать точкой доступа.
11. 802.11t. Упорядочивает систему тестирования стандартов 802.11.
12. 802.11u. Синхронизирует внешние сети с сетями Вай-Фай.
13. 802.11v. Работает на усовершенствование протокола 802.11.
14. 802.11y. Незавершенная версия. Разработан для частот от 3,65 до 3,70 ГГц.
15. 802.11w. Ищет возможности для постоянного усовершенствования защиты доступа к передаче данных.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной!

Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей».Часть 3. Wi-Fi

Первая часть статьи вышла в Control Engineering Россия №6’2017

Вторая часть статьи вышла в Control Engineering Россия №1’2018

Введение в Wi-Fi

В целом Wi-Fi — это не что-то единичное, а большое семейство стандартов передачи цифровых потоков данных по радиоканалам. Название этой технологии возникло как производное от английского словосочетания wireless fidelity, которое сначала использовалось в рекламных целях, поскольку было созвучно давно устоявшемуся термину Hi-Fi из области звукозаписи и звуковоспроизведения, означающему нестандартную аппаратуру с высокой верностью (high fidelity) воспроизведения. Как иногда бывает в жизни, никто не думал и не гадал, но именно этот маркетинговый ход прижился как термин, и иного мы уже не представляем.

Разработка беспроводной технологии Wi-Fi началась в 1999 г. , когда группа компаний, стоящих у истоков беспроводных технологий, — 3Com, Aironet (сейчас Cisco), Harris Semiconductor (сейчас Intersil), Lucent (сейчас Agere), Nokia и Symbol Technologies — основали организацию Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA). Именно они зарегистрировали свою новую технологию под торговой маркой Wi-Fi. В 2000 г. WECA стала частью Wi-Fi Alliance, представляющего в настоящее время промышленную группу, в которую входят более трехсот компаний — все основные производители беспроводного оборудования Wi-Fi. Удачно выбранное название технологии, как мы видим, сохранилось и стало торговой маркой теперь уже Wi-Fi Alliance. Основными задачами этого альянса являются разработка, тестирование, сертификация, поддержка и продвижение форматов беспроводной связи на основе Wi-Fi-протоколов.

Рис. 1. Модуль Wi-Fi PSF-B85 от компании ITEAD, использующий микросхему ESP8285 с высокой степенью интеграции

Интересно, что поначалу ничто не предвещало того, во что в итоге превратится эта технология, поскольку Wi-Fi разрабатывался с весьма приземленной целью. Но, как и все хорошо, грамотно и, главное, вовремя разработанное, он успешно занял свою весьма немалую нишу на рынке беспроводной связи, причем не только т. н. широкого потребления, но и индустриального оборудования, IoT и, как уже было сказано, сетей большего радиуса действия.

Первоначально стандарт Wi-Fi был предназначен для замены сетевого кабеля и использовался в качестве канала связи между ноутбуками и принтерами. Поэтому он был разработан с высокой пропускной способностью канала передачи данных (от 10 до 50 Мбит/с) и при этом на него не накладывались особые ограничения по потребляемой мощности — что сейчас является основным требованием для IoT-устройств с питанием от батареи или аккумулятора. Кроме того, достаточно свободно определялись размеры конечного решения. С появлением «Интернета вещей» стали доступны самые разные варианты исполнения Wi-Fi-модулей — например, совсем не похожие на привычные всем нам роутеры (рис. 1). Но будем справедливы: проблема энерго­потребления пока остается ахиллесовой пятой многих протоколов Wi-Fi. Так, представленный на рис. 1 миниатюрный модуль при его использовании с протоколом 802.11b (CCK 1 Мбит/с, P_out = 19,5 дБм) потребляет 215 мА, в режиме 802.11n (с пакетами длиной по 1024 бит и P_out = –65 дБм) — 102 мА, а в дежурном режиме — 70 мА, что явно многовато. Тем не менее, отвечая требованиям рынка, появились и решения с пониженным энерго­потреблением. Все старые и новые протоколы, а также особенности реализации Wi-Fi будут рассмотрены ниже.

В большое и давно состоявшееся семейство Wi-Fi входит много «родственников», имена которых начинаются с IEEE 802.11. Именно благодаря тому, что все они подпадают под стандарты семейства IEEE 802.11xxx, технология Wi-Fi обеспечивает решения почти на любой вкус [4]. Как и все удачные разработки в мире электроники, Wi-Fi эволюционирует и постоянно развивается по мере появления новых идей и технологий. В настоящее время его наиболее популярная разновидность работает в ISM-диапазонах 2,4 и 5 ГГц, но с национальными ограничениями: так, в России для этой технологии разрешены не требующие лицензирования (при выполнении ограничений по мощности) полосы частот 2400–2483,5 МГц и 5150–5350 МГц.

Несмотря на существующие проблемы, к которым мы еще вернемся, аналитики не справляют по технологии Wi-Fi поминки, а прогнозируют ей достаточно хорошие перспективы (рис. 2). Особенно это касается роста рынка оборудования Wi-Fi с малым собственным потреблением — применительно к интересующей нас теме IoT [5].

Рис. 2. Прогноз развития рынка оборудования с использованием технологии Wi-Fi. Источник информации: исследование компании ABI, 2015 г.

Особенности технологии Wi-Fi и ее основные протоколы

Под термином Wi-Fi обычно подразумевают не столько технологии и протоколы, сколько беспроводную локальную сеть (Wireless LAN, или WLAN). Это связано с тем, что наиболее распространенное применение данной технологии — обеспечение устройствам доступа к локальной сети и Интернету без прямого подключения через Ethernet-кабель. Сети Wi-Fi почти повсеместны: они встречаются в большинстве квартир, офисов и общественных мест, и с помощью смартфона можно практически везде найти нужную точку доступа.

Поскольку непосредственное «воплощение» технологии Wi-Fi в различных формах началось с 1999 г. (сам протокол вышел в 1997 г.), то для реализации таких решений уже имеется много поставщиков — как отдельных микросхем (чипсетов), так и полностью готовых модулей, что дает разработчикам широкий выбор возможностей. Однако нельзя обольщаться: следует проявлять известную осторожность при оценке характеристик компонентов, а особенно приемника. Дело в том, что в зависимости от выбранного типа микросхем может сильно меняться производительность, а именно: диапазон частот, пропускная способность, блокировки, коэффициент ошибок при передаче пакетов и потребление мощности от батареи. Для успешного функционирования устройства необходимо применять только те компоненты, которые отвечают поставленным перед разработчиком задачам. Поскольку Wi-Fi изначально был предназначен для высокоскоростной передачи данных (10 Мбит/с), он, как правило, потребляет больше энергии, чем другие протоколы ближнего радиуса действия, поэтому при использовании основных протоколов разработчикам не удастся достичь 10-летнего срока службы в устройствах Wi-Fi для IoT со стандартными батареями без их подзарядки.

Чтобы получить реальную картину того, как устройство использует доступную энергию, и рассчитать срок службы его источников питания, необходимо измерить и оценить фактическое энергопотребление устройства в сравнительно длительном режиме покоя и — относительно него — очень коротких активных состояниях передачи с высоким током потребления. С другой стороны, поскольку Wi-Fi по своей природе легко обеспечивает подключение к локальным сетям и Интернету, рынок все же откликнулся на потребность в повышении энергоэффективности и предложил два протокола Wi-Fi, которые хотя бы частично решают данную проблему. Место Wi-Fi в IoT-технологиях удачно показано на рис. 3 [5].

Рис. 3. Место Wi-Fi по отношению к другим беспроводным IoT-технологиям

IEEE 802.11b Wi-Fi

Это первый протокол из семейства 802.11. Он был разработан в 1999 г., действует в ISM-диапазоне с частотой 2,4 ГГц и использует широкополосную модуляцию с прямым расширением спектра (англ. Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), называемую также кодированием с применением дополнительных кодов (англ. Complementary Code Keying, CCK). При этом для избежания конфликтов с другими устройствами, совместимыми с IEEE 802.11b, в данном протоколе предусмотрен множественный доступ к каналу связи с контролем несущей и предотвращением коллизий (англ. Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA).

Использование CSMA/CA увеличивает потребление энергии от батареи и обеспечивает фактическую скорость передачи данных лишь до 6 Мбит/с. Однако применение этой технологии при совместной работе устройств в без того переполненном радиочастотном спектре является более эффективным решением для передачи данных, чем протоколы без CSMA/CA. К сожалению, не все беспроводные протоколы с частотой 2,4 ГГц являются «дружелюбными» при обмене данными, поэтому использование такого подхода в условиях сложной обстановки в эфире дает определенные преимущества.

IEEE 802.11a Wi-Fi

Данный протокол работает в диапазоне частот 5 ГГц. Он способен передавать потоки данных со скоростью до 54 Мбит/с (хотя реальная пропускная способность канала связи достигает примерно половины от этой скорости) благодаря применению мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (англ. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM) и CSMA/CA. Сигнал OFDM является цифровой схемой модуляции, использующей множество близко расположенных ортогональных поднесущих, которые одновременно переносят часть данных, проходящих по линии связи. OFDM-модуляция также позволяет компенсировать помехи в движении и в условиях многолучевого приема, который может иметь место в зданиях с большим количеством металлических конструкций или многочисленными пользователями Wi-Fi.

Особенностью протокола IEEE 802.11a является то, что для достижения работоспособной модуляции и, следовательно, скорости приемо-передатчики на каждом конце линии связи соединяются, основываясь на локальной радиочастотной среде. Это может быть большим преимуществом для устройств, которым требуется высокая скорость передачи данных в условиях внешних помех, или для системы с множеством устройств. Высокая скорость в IoT означает более короткое время передачи и, соответственно, меньшую загруженность выделенной полосы частот. Кроме того, поскольку протокол IEEE 802.11a использует диапазон с частотой в 5 ГГц, это обеспечивает большую ширину полосы пропускания. Но необходимо учитывать, что сигналу с частотой 5 ГГц требуются другие условия распространения, а это, естественно, оказывает влияние на функционирование системы в целом. У данного участка частотного спектра особая физика, поэтому сигналы такой частоты не будут проникать в объекты так же, как с частотой 2,4 ГГц. Кроме того, доступные каналы для передачи данных в этой полосе частот зависят от стандартов того или иного государства, в котором такая система развернута.

Однако есть и другая проблема, которая касается области частот 5 ГГц. Дело в том, что в некоторых странах этот диапазон применяется для трансляции спутникового телевидения, в целях радиолокации и т. д. Сигналы от такой техники могут вносить помехи в работу Wi-Fi-устройств, использующих спецификацию IEEE 802.11a, поэтому некоторые каналы в этой полосе могут быть им недоступны. Эти каналы могут быть полностью запрещены для использования в Wi-Fi-устройствах или могут быть разрешены, но только при условии, что устройства должны немедленно освободить каналы, если в них был обнаружен радиолокационный сигнал. Поэтому в решениях, работающих по протоколу 802.11a, используется технология DFS (англ. Dynamic Frequency Selection — динамической выбор частоты). Термин вошел в обиход еще во время развития технологии РЛС и подразумевает, что радиостанции (в нашем случае устройства Wi-Fi) меняют канал, занятый радиолокатором. Ваше оборудование может перестроиться на резервный канал, но при этом во время перенастройки некоторые точки доступа из сети будут выведены. Можно также отключить ряд частот и, таким образом, не использовать DFS в своих устройствах. Это позволит избежать помех от радиолокатора и исключить возникновение в сети прерываний типа hiccups (буквально — икоты) как следствия динамической перенастройки каналов в непредсказуемые моменты времени, но при этом, естественно, вам будет доступно меньшее число каналов в единицу времени.

Еще одна проблема касательно IEEE 802.11a заключается в том, что многие беспроводные транзитные сети также работают в частотном диапазоне 5 ГГц, поэтому из-за высокой мощности соседнего канала или диаграммы направленности антенны вблизи таких сетей Wi-Fi-устройства могут сталкиваться со значительными помехами. И хотя область 5 ГГц имеет широкую полосу и, соответственно, достаточно места для размещения большого количества каналов с высокой пропускной способностью, ей все равно свойственны проблемы, аналогичные для всего не требующего лицензирования спектра частот. О некоторых из них мы поговорим отдельно.

IEEE 802.11g Wi-Fi

Данный протокол был предложен в 2003 г. Он так же, как и IEEE 802.11a, использует OFDM-модуляцию, но является стандартом семейства Wi-Fi, работающим в диапазоне 2,4 ГГц. Хотя IEEE 802.11g использует иной тип модуляции, чем 802.11b, его можно применять для того, чтобы избежать помех при взаимодействии в сети, с устройствами, выполненными в соответствии с протоколом IEEE 802.11b. Однако такие смешанные системы в основном будут иметь меньшую пропускную способность, чем в случае соответствия всех устройств кластера спецификации IEEE 802.11g.

С другой стороны, подобные устройства Wi-Fi могут адаптивно менять тип модуляции, что способствует повышению пропускной способности в более благоприятных радиочастотных средах: в ISM-диапазоне 2,4 ГГц максимальная скорость передачи составляет до 54 Мбит/с.

Также нужно учитывать, что аппаратные средства или прошивка, необходимые для обеспечения такой универсальности и, следовательно, более сложного поведения, могут потребовать большего потребления энергии от батареи, чем более простые протоколы. Поэтому здесь важно найти компромисс между необходимой скоростью передачи данных и сложностью технологии. Это даст возможность определить, какой из членов обширного семейства Wi-Fi лучше всего подходит для конкретного применения.

IEEE 802.11n Wi-Fi и IEEE 802.11ac Wi-Fi

IEEE 802.11n Wi-Fi (2009 г.) и IEEE 802.11ac Wi-Fi (2014 г.) являются дополнениями к стандартам серии IEEE 802.11. Они предоставляют более сложные и широкие функциональные возможности устройствам физического уровня в сетях IEEE 802.11, включая MIMO (от англ. Multiple Input Multiple Output). MIMO — это метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала. Передача и прием данных по данным протоколам осуществляются системами из нескольких антенн с формированием определенной диаграммы направленности, а также с агрегацией кадров (фрагментов данных на канальном уровне), что в совокупности обеспечивает более широкополосные каналы. Однако повышение скорости передачи данных требует и значительно большей мощности, поэтому чаще всего эти решения Wi-Fi используются не в самих IoT-устройствах, а в более сложном линейном оборудовании (беспроводных маршрутизаторах) и поэтому выходят за рамки настоящего обзора.

Несомненно, Wi-Fi довольно часто является очевидным выбором для IoT, что иллюстрируют показанные в статье графики прогноза применения данной технологии. Но описанные выше ограничения и проблемы привели к добавлению в семейство стандартов этих двух спецификаций — 802.11ah и 802.11ax. Их появление напрямую связано с интересующими нас беспроводными технологиями в рамках «Интернета вещей», где, как известно, имеют место самые разно­образные требования к подключению с точки зрения диапазона, пропускной способности данных, энергоэффективности и стоимости конечного IoT-устройства.

Wi-Fi HaLow

Одна из новых технологий Wi-Fi, HaLow (рис. 4), основана на стандарте IEEE 802.11ah, который был ратифицирован в октябре 2016 г. Это первый стандарт Wi-Fi, специально разработанный для приложений IoT. Он был введен для решения проблем диапазона и мощности «Интернета вещей». Протокол 802.11ah использует лицензионную полосу частот в субгигагерцовом ISM-диапазоне 900 МГц (конкретная частота будет зависеть от страны и региона). Это позволяет увечить радиус покрытия и одновременно выполнить требования по снижению потребляемой мощности. Использование предопределенных периодов пробуждения и активности оптимизирует энергопотребление и обеспечивает дальность действия в радиусе до мили (около 1609 м) [5].

Рис. 4. Сравнение Wi-Fi HaLow с предшествующими технологиями Wi-Fi

Еще одно огромное преимущество HaLow — это возможность подключения более 8 тыс. устройств с одной точки доступа. Более того, стандарт 802.11ah поддерживает mesh-сеm, поэтому тысячи устройств могут последовательно соединяться и объединяться. Сеть из устройств технологии 802.11ah теоретически может охватывать весь город. Это делает технологию чрезвычайно рентабельной, особенно для поставщиков услуг и в рамках «умных» городов, поскольку позволяет так сгруппировать станции, чтобы свести к минимуму их влияние и расширить зону покрытия.

Однако для 802.11ah потребуются специализированные точки беспроводного доступа (или радиостанции внутри точек доступа) и клиентское оборудование (в отличие от стандартного Wi-Fi), хотя специалисты рассчитывают на то, что субгигагерцовые полосы HaLow будут встроены в уже имеющиеся точки доступа Wi-Fi. Несмотря на то, что протокол 802.11ah был ратифицирован в октябре 2016 г., по реализации Wi-Fi HaLow пока поступило очень мало предложений от поставщиков микросхем и модулей. Тем не менее чипсеты и программное обеспечение HaLow доступны уже сегодня — например, от компании Newracom [5].

HEW (802.11ax)

Предстоящий протоколу 802.11ah стандарт высокой эффективности (IEEE 802.11ax) также предлагает ряд функций специально для IoT. Он сохраняет целевые функции времени и функции группировки станций от 802.11ah, при этом позволяя IoT-клиентам и быть экономными в части расхода энергии, и избегать коллизий (говоря простым языком — не мешать друг другу в эфире). Кроме того, этот стандарт предусматривает многопользовательские возможности в виде восходящей линии связи MIMO, как в протоколах 802. 11n и 802.11ac, что в сочетании с меньшим интервалом поднесущих (78,125 кГц) дает нескольким клиентам (до 18 пользователей) одновременно отправлять данные по каналу с полосой частот 40 МГц.

Первое голосование за 802.11ax было проведено в период между 1 декабря 2016 г. и 8 января 2017 г., но не дало положительных результатов (было предложено 7418 комментариев), и повторное голосование было перенесено на осень 2017 г. Так что публикация, открывающая путь протоколу 802.11ax, как ожидается, задержится до 2019 г. Принятие 802.11ax в рамках IoT будет зависеть от стоимости клиентов 802.11ax и того, как быстро клиенты и точки доступа попадут на рынок. И хотя это скорее кажется делом ближайшего будущего, жизнь не стоит на месте: уже доступны чипсеты данного протокола от компаний Qualcomm и Broadcom, а компания Asus анонсировала первый Wi-Fi-роутер с его поддержкой.

Wi-Fi большого радиуса действия

Как уже было сказано в начале этой статьи, технология Wi-Fi не ограничивается сетями малого радиуса и небольшой зоной покрытия. Голь, как известно, на выдумки хитра. Была найдена лазейка: появились поставщики, которые предоставляют оборудование для обеспечения беспроводной связи на больших расстояниях с использованием частот и типов модуляции технологии Wi-Fi в сочетании с более крупными и эффективными антеннами, в некоторых случаях узконаправленными. Кроме того, в таком оборудовании, как правило, применяется технология, позволяющая удаленной точке доступа (в виде физического устройства) получать электрическую энергию вместе с данными через стандартную витую пару Ethernet-соединения. Эта технология называется PоE (от англ. Power over Ethernet, буквально — питание через Ethernet). Как уже упоминалось, такие устройства доступа могут быть сконфигурированы как соединение точка-точка (point-to-point) или как радиально-узловая многоточечная связь — точка-мультиточка (point-to-multipoint). Благодаря особенностям реализации они позволяют обеспечить связь в не требующем лицензирования спектре радиочастот Wi-Fi с дальностью около 20 км. Однако такое хитрое использование нелицензионного спектра может повлечь и значительные уровни помех. Тем не менее подобные системы применяются поставщиками беспроводных интернет-услуг в полосах 2,4 и 5 ГГц в городских и пригородных районах.

Для частных транзитных сетей такое решение предоставляет недорогой способ ретрансляции данных на большие расстояния. Сопряжение ретрансляционных станций с локальной точкой доступа дает возможность быстрого и простого соединения с кластером устройств с поддержкой Wi-Fi в отдаленной области — например, для рекреационных или сельскохозяйственных нужд. Хотя это имеет минимальное отношение к интересующему нас беспроводному «Интернету вещей», подобное решение может быть хорошим инструментом для построения сетей с большим радиусом покрытия от отдельного устройства. Но с потреблением энергии на уровне ватт они, скорее всего, не будут использоваться как узловые IoT-устройства.

Преимущества и проблемы Wi-Fi применительно к IoT и не только

Как известно, одним из столпов, на которых зиждется успех IoT, является потребность подключить множество IoT-устройств к остальному миру через Интернет. Можно с уверенностью предположить, что основой для этого станет именно беспроводная связь. Вопрос остается в том, какая из технологий наиболее подходящая? Сейчас существует много вариантов, каждый из которых предлагает различные способы установления соединения для приложений IoT. Наиболее востребованными являются Wi-Fi, Bluetooth и их разновидности, а также LTE на базе сотовой связи. Конкретный выбор будет зависеть уже от определенных области применения, диапазона и полосы частот, пропускной способности канала передачи данных и времени автономной работы. В каких-то случаях, возможно, даже будет необходима комбинация технологий. Но это тема уже следующей (и завершающей) части данной статьи.

Вероятнее всего, именно Wi-Fi останется одной из самых популярных технологий IoT в бурно развивающемся сегменте рынка оборудования для «умного дома». Он находит в этой области самое широкое применение, поскольку имеет целый ряд изложенных выше преимуществ и в данном случае практически не связан ограничениями в части энергопотребления, которые не характерны или не так критичны для интеллектуальных домашних приложений с питанием от сети напряжения переменного тока. Что касается Wi-Fi с малым энерго­потреблением, то в основном он будет использоваться в тех приложениях, которым достаточно периодической передачи данных с низкой скоростью. Это такие области применения, как часть сенсорного оборудования и счетчики в «умных домах», носимые и медицинские устройства, а также другие сегменты коммерческого и промышленного рынков (рис. 1).

Однако мы должны помнить, что у технологии Wi-Fi есть и недостатки. Помимо высокого энергопотребления, существует еще целый ряд проблем. Первая заключается в том, что эта технология, работая в не требующем лицензирования спектре частот, как следствие, подвергается повышенному уровню помех из-за их перегруженности.

Вторая — поскольку Wi-Fi может напрямую и без кабеля подключаться к Интернету со всеми его угрозами, необходимо уделять особое внимание проблемам кибербезопасности. Устройство Wi-Fi должно быть спроектировано так, чтобы обеспечить конфиденциальность данных и правильную работу конечного приложения. При массовом появлении IoT-устройств из-за отсутствия на многих из них браузеров и клавиатур их подключение к Wi-Fi-сети с точки зрения настроек политики безопасности было упрощено. В результате это привело к атакам DoT (DDoS of Things) на IoT-устройства, и эта проблема все еще до конца не решена.

Учитывая этот вопрос, поставщикам Wi-Fi-оборудования необходимо уделять больше внимания разработке программных продуктов, которые будут гарантировать (особенно это касается индустриального «Интернета вещей»), что IoT-устройства подключаются только по разрешенным портам и протоколам [6]. При этом еще добавляются трудности, связанные с широко внедряемыми облачными технологиями. В «Интернете вещей» доступ к облачному серверу должен быть бесперебойным, и для этого Wi-Fi-сети должны стать еще более безопасными — с возможностью круглосуточного мониторинга, управления и самовосстановления.

Еще одна проблема, связанная с Wi-Fi, — это конкуренция между ним и LTE. Вторая технология (подробнее она будет рассмотрена в четвертой части обзора) позволяет использовать уже имеющиеся сети сотовой мобильной связи. Но дело в том, что традиционных частот (800–900, 2500–2600 МГц) для LTE недостаточно. Многие операторы связи в ряде регионов уже отдают предпочтение LTE в диапазоне 1800 МГц вместо традиционной связи GSM, и поэтому передача данных сегодня превышает голосовой трафик. В связи с чем LTE, а вернее ее разновидность LTE-U (LTE-Unlicensed), «замахнулась» на традиционную для Wi-Fi полосу частот в диапазоне 5 ГГц. И Wi-Fi в данном случае находится в более тяжелом положении: помимо того, что сотовые сети распространены уже практически повсеместно, LTE позволяет устройствам с низким энергопотреблением, которые не требуют высокой скорости, передавать данные в виде небольших пакетов. При этом LTE имеет большой диапазон покрытия и гарантирует IoT-устройствам длительный срок службы от батареи.

Что касается высокоскоростной передачи данных, то LTE обеспечивает более эффективное использование спектра радиочастот. Так, при идеальных условиях приема LTE может развить скорость до 50 Мбит/c с полосой 15 МГц на канал, в то время как Wi-Fi, хоть и способен выдать до 100 Мбит/c, но с полосой канала 40 МГц [7].

Тем не менее у Wi-Fi в этом раскладе есть свой козырь: практически во всех случаях он является условно бесплатным для пользователя, а за использование LTE нужно регулярно платить. Так что здесь место осознанным компромиссам. Кроме того, Wi-Fi Alliance, к которому присоединился и Google, достаточно влиятелен, и деньги в технологию Wi-Fi вложены немалые, чтобы просто взять и сдаться.

Заключение

Технология Wi-Fi готова уже сегодня подключить миллиарды IoT-устройств друг к другу, к Интернету и к миллиардам единиц бытовой электроники, компьютеров и промышленного оборудования. Высокая устойчивость Wi-Fi, его гибкость и пригодность для многоцелевого применения, а также давняя приверженность Wi-Fi Alliance к функциональной совместимости использующих эту технологию устройств (независимо от ее версии) делают Wi-Fi одной из идеальных платформ для инноваций в безграничном множестве технологий «Интернета вещей».

В данной статье мы рассмотрели одну из основных беспроводных технологий, которая обеспечивает организацию сетей IoT как на низком уровне с малой зоной собственного покрытия, так и для передачи информации на большие расстояния. Однако нужно признать, что эта технология, особенно в последнем варианте, не является панацеей. Для собираемых в рамках IoT «больших данных» и их передачи, часто на огромные расстояния, а также для обработки, анализа и последующего использования информация для принятия решений имеется еще целый ряд специализированных протоколов и технологий. Это станет темой последней, четвертой части предлагаемого обзора беспроводных технологий «Интернета вещей».

Окончание статьи.

Литература

1. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 1. Сети, шлюзы, облака и протоколы // Control Engineering Россия. 2017. №6.
2. Рентюк В. Краткий путеводитель по беспроводным технологиям «Интернета вещей». Часть 2. Ближний радиус действия // Control Engineering Россия. 2018. №1.
3. PSF-B85.
4. The Menu at the IoT Caf?: A Guide to IoT Wireless Technologies. Application Note. Keysight Technologies. September 10, 2017.
5. Hetting C. Giant strides to connect all things with Wi-Fi 802.11ah (HaLow).
6. Паркер К. Актуальные проблемы промышленной кибербезопасности // Control Engineering Россия. 2017. IIOT.
7. LTE намерен вытеснить Wi-Fi из диапазона 5 ГГц.

Стандарты WiFi | Cтандарты беспроводной связи |IEEE 802.11ac | ieee 802.11 | Топология WiFi сети | Безопасность WiFi | Беспроводные технологии

Подробности

Родительская категория: Технологии беспроводной связи

Категория: WiFi

Существует несколько разновидностей WLAN-сетей, которые различаются схемой организации сигнала, скоростями передачи данных, радиусом охвата сети, а также характеристиками радиопередатчиков и приемных устройств. Наибольшее распространение получили беспроводные сети стандарта IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac и другие.

Первыми в 1999 г. были утверждены спецификации 802. 11a и 802.11b, тем не менее наибольшее распространение получили устройства, выполненные по стандарту 802.11b.

Стандарт 802.11b основан на методе широкополосной модуляции с прямым расширением спектра (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS). Весь рабочий диапазон делится на 14 каналов, разнесенных на 25 МГц для исключения взаимных помех. Данные передаются по одному из этих каналов без переключения на другие. Возможно одновременное использование всего 3 каналов. Скорость передачи данных может автоматически меняться в зависимости от уровня помех и расстояния между передатчиком и приемником.

Стандарт IEEE 802.11b реализует максимальную теоретическую скорость передачи 11 Мбит/с, что сравнимо с кабельной сетью 10 BaseT Ethernet. Следует учитывать, что такая скорость возможна при передаче данных одним WLAN-устройством. Если в среде одновременно функционирует большее число абонентских станций, то полоса пропускания распределяется между всеми и скорость передачи данных на одного пользователя падает.

Стандарт 802.11a был принят в 1999 году, тем не менее нашел свое применение только с 2001 года. Данный стандарт используется, в основном, в США и Японии. В России и в Европе он не получил широкого распространения.

 В стандарте 802.11a применяется схема модуляции сигнала — мультиплексирование с разделением по ортогональным частотам (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM). Основной поток данных разделяется на несколько параллельных субпотоков с относительно низкой скоростью передачи, и затем для их модуляции применяется соответствующее число несущих. Стандартом определены три обязательные скорости передачи данных (6, 12 и 24 Мбит/с) и пять дополнительных (9, 18, 24, 48 и 54 Мбит/с). Также имеется возможность одновременного использования двух каналов, что повышает скорость передачи данных в 2 раза.

Стандарт Wi-Fi 802. 11g

Стандарт 802.11g окончательно был утверждён в июне 2003г. Он является дальнейшим усовершенствованием спецификации IEEE 802.11b и реализует передачу данных в том же частотном диапазоне. Главным преимуществом этого стандарта является повышенная пропускная способность — скорость передачи данных в радиоканале достигает 54 Мбит/с по сравнению с 11 Мбит/с у 802.11b. Как и IEEE 802.11b, новая спецификация функционирует в диапазоне 2,4 ГГц, однако для повышения скорости используется та же схема модуляции сигнала, что и в 802.11a — ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM).

Стандарт 802.11g совместим с 802.11b. Так адаптеры 802.11b могут работать в сетях 802.11g (но при этом не быстрее 11 Мбит/с), а адаптеры 802.11g могут снижать скорость передачи данных до 11 Мбит/с для работы в старых сетях 802.11b.

Стандарт 802. 11n был ратифицирован 11 сентября 2009. Он увеличивает скорость передачи данных практически в 4 раза по сравнению с устройствами стандартов 802.11g (максимальная скорость которых равна 54 Мбит/с), при условии использования в режиме 802.11n с другими устройствами 802.11n. Максимальная теоретическая скорость передачи данных составляет 600 Мбит/с, применяя передачу данных сразу по четырём антеннам. По одной антенне – до 150 Мбит/с.

Устройства 802.11n функционируют в частотных диапазонах 2,4 – 2,5 или 5,0 ГГц.

В основе стандарта IEEE 802.11n лежит технология OFDM-MIMO. Большинство функционала позаимствовано из стандарта 802.11a, тем не менее в стандарте IEEE 802.11n имеется возможность применения как частотного диапазона, принятого для стандарта IEEE 802.11a, так и частотного диапазона, принятого для стандартов IEEE 802.11b/g. Таким образом, устройства, поддерживающие стандарт IEEE 802.11n, могут функционировать в частотном диапазоне либо 5, либо 2,4 ГГц, причем конкретная реализация зависит от страны. Для России устройства стандарта IEEE 802.11n будут поддерживать частотный диапазон 2,4 ГГц.

Увеличение скорости передачи в стандарте IEEE 802.11n достигается за счет: удвоения ширины канала с 20 до 40 МГц, а также вследствие реализации технологии MIMO.

Стандарт 802.11ас представляет собой дальнейшее развитие технологий, введенных в стандарт 802.11n. В спецификациях устройства стандарта 802.11ас отнесены к классу VHT (Very High Throughput) – с очень высокой пропускной способностью. Сети стандарта 802.11ас работают исключительно в диапазоне 5 ГГц. Полоса радиоканала может составлять 20, 40, 80 и 160 МГц. Возможно также объединение двух радиоканалов 80 + 80 МГц.

Источники:

1.  А.Н. Степутин, А.Д. Николаев. Мобильная связь на пути к 6G. В 2 Т. – 2-е изд. — Москва-Вологда: Инфра-Инженерия, 2018. – 804с. : ил.

2. А.Е. Рыжков, В. А. Лаврухин Гетерогенные сети радиодоступа: учебное пособие. — СПб. : СПбГУТ, 2017. – 92 с.

Читайте также:

Общие сведения о WiFi

Топологии сетей WiFi

Безопасность в WiFi

Канал о технологиях и известных людях в телекоме и ИТ «ТНД». Подписывайтесь!

Видео о 5G простым языком. Лекции по мобильной связи пятого поколения (5G)

Гетерогенные сети: Ключевые технологии HetNet и сценарии развертывания

Международный Съезд ведущих специалистов отрасли телекоммуникаций TELECOMTREND

Официальная группа портала 1234G.ru вконтакте. Присоединяйтесь!

{jcomments on}

Объяснение стандартов Wi-Fi — GeeksforGeeks

Wi-Fi означает Wireless Fidelity, и он разработан организацией под названием IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике), которая устанавливает стандарты для системы Wi-Fi.

Каждый стандарт сети Wi-Fi имеет два параметра:

1. Скорость —  
   Это скорость передачи данных в сети, измеряемая в Мбит/с (1 мегабит в секунду).
2. Частота –  
   На какой радиочастоте работает сеть. Две полосы частот для Wi-Fi — 2,4 ГГц и 5 ГГц. Короче говоря, это частота радиоволн, которые переносят данные.

Две частоты сигнала Wi-Fi :
Маршрутизаторы Wi-Fi с частотой 2,4 ГГц или 5 ГГц называются однодиапазонными маршрутизаторами, но многие новые маршрутизаторы поддерживают частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц, их называют двойными. -диапазонные маршрутизаторы.

Частота 2,4 ГГц — распространенный диапазон Wi-Fi, но он также используется другими устройствами, такими как устройства Bluetooth, беспроводные телефоны, камеры и т. д. Из-за сигнала, используемого таким количеством устройств, сигнал становится переполненным, а скорость снижается. . Таким образом, на сцену выходит частота 5 ГГц. Она новая и редко используется, а поскольку она используется меньшим количеством устройств, отсутствует скопление сигналов и помехи.

2,4 ГГц передает данные на более низкой скорости, чем 5 ГГц, но имеет больший радиус действия, чем 5 ГГц. 5 ГГц передает данные с большей скоростью, но имеет более короткий радиус действия, поскольку имеет более высокую частоту.

Различные стандарты Wi-Fi:
Это стандарты Wi-Fi, которые были созданы с 19297 по IE. 802.11.

IEEE 802.11 –

1. Разработан в 1997 году.
2. Скорость около 2 Мбит/с (2 мегабита в секунду).

IEEE 802.11a –

1. Этот стандарт разработан в 1999.
2. 802.11a полезен в коммерческих и промышленных целях.
3. Работает на частоте 5 ГГц.
4. Максимальная скорость 802.11a составляет 54 Мбит/с.
5. Этот стандарт был разработан, чтобы избежать помех другим устройствам, использующим диапазон 2,4 ГГц.

IEEE 802.11b –

1. Этот стандарт также создан вместе с 802.11a в 1999 году.
2. Отличие состоит в том, что он использует полосу частот 2,4 ГГц.
3. Скорость 802.11b составляет 11 Мбит/с.
4. Этот стандарт полезен для домашнего использования.

IEEE 802.11g –

1. Этот стандарт разработан в 2003 году.
2. Для лучшего покрытия используется полоса частот 2,4 ГГц.
3. И максимальная скорость тоже до 54 Мбит/с.

IEEE 802.11n –

1. Он был представлен в 2009 году.
2. 802.11n работает в диапазонах частот 2,4 ГГц и 5 ГГц, они работают индивидуально.
3. Скорость передачи данных составляет около 600 Мбит/с.

IEEE 802.11ac –

1. Этот стандарт разработан в 2013 году под названием 802.11ac.
2. Wi-Fi 802.11ac работает в диапазоне 5 ГГц.
3. Максимальная скорость этого стандарта составляет 1,3 Гбит/с.
4. Дает меньший радиус действия из-за диапазона 5 ГГц, но в настоящее время большинство устройств работают по стандартам 802.11n и 802.11ac.

IEEE 802.11ax –

1. Это самая новая и продвинутая версия Wi-Fi.
2. Выпущен в 2019 году.
3. Работает как на частотах 2,4 ГГц, так и на 5 ГГц для лучшего покрытия и большей скорости.
4. Пользователь получит 10 Гбит / с максимальной скорости примерно на 30-40 % улучшения более 802.11AC

Таблицы:

Версия	Введение	33 3		. Максимальная скорость
IEEE 802.11a	1999	5 GHz	54 Mbps
IEEE 802.11b	1999	2.4 GHz	11 Mbps
IEEE 802.11g	2003	2.4 GHz	54 Mbps
IEEE 802.11n	2009	Both 2.4 GHz and 5 GHz	600 Mbps
IEEE 802.11ac	2013	5 GHz	1.3 Gbps
IEEE 802.11AX	2019	Оба 2,4 ГГц и 5 ГГц	До 10 Гбит / с

Недавно Alliance Alliance Alliance Alliance Alliance Alliance. Вместо сложных имен вроде « 802. 11b » теперь мы можем называть « Wi-Fi 1 » и аналогичные для других. Это поможет потребителям легко понять, поскольку 802.11 трудно понять.

New Naming Standards :

Это все о Wi-Fi и его различных версиях. В будущем мы также можем получить много улучшений в системе Wi-Fi по скорости и большому радиусу действия. также.

Полное руководство по протоколам 802.11 и их использованию

Автор: Кори Ф.    | 20 апреля 2018 г.

Мусорная куча устаревших сетевых технологий с каждым годом становится все больше. Мультитерминальные системы, миникомпьютеры, проприетарные интерфейсы, конечно. Но даже то, что было реализовано несколько лет назад, уступает место более надежным и безопасным решениям.

Согласно ежегодному отчету Dimension Data Network Barometer, 58 процентов сетевых устройств считаются текущими. Это на 11 процентов больше, чем в предыдущем году — увеличение, которое отправило еще больше технологий в кучу истории.

Беспроводные протоколы вчера, сегодня и завтра

Что приводит нас к постоянно расширяющемуся списку протоколов 802.11.

На данный момент более дюжины записей, и более полудюжины находятся в обработке. Один из старейших протоколов 802.11b находится на последнем издыхании. Единственная причина развернуть его сейчас — поддержка старых портативных сканеров или чего-то подобного.

Представленный в 1999 году стандарт 802.11b хорошо зарекомендовал себя. Закон ускоряющейся отдачи утверждает, что будущие протоколы могут существовать не так долго. Чтобы дать краткий обзор протоколов, вариантов их использования и их будущего, мы изучили их почти 20-летнюю историю.

802.11a/5 ГГц

Цель — Быстрее, чем его несовместимый аналог 802.11b, стандарт 802.11a был развернут в корпоративных средах, которые могли легче справиться с непомерно высокой стоимостью оборудования, необходимого для работы стандарта. Его эффективность также была ограничена дальностью действия, а кирпичные стены могли легко мешать сигналу. Стандарт 802.11a был закрыт много лет назад и сегодня не имеет отношения к сетям.

Пример использования — Все еще относительно зарождающаяся технология, 802.11a на рабочем месте позволяла членам команды оставаться на связи без необходимости протягивать кабели Ethernet через столы в конференц-залах или над столами.

802.11b/2,4 ГГц

Назначение — По сравнению с максимальной теоретической пропускной способностью 802.11a, составляющей 54 Мбит/с, пропускная способность 802.11b, равная 11 Мбит/с, кажется совершенно анемичной. Однако из-за значительной разницы в стоимости развертывания двух стандартов 802.11b, скорее всего, будет первым протоколом, который вы использовали. Многие производители поддерживали его в создаваемом ими беспроводном оборудовании. Главный из них: Apple, которая включила его в свою линейку ноутбуков iBook под названием AirPort.

Пример использования — Пользователи обратились к 802.11b для экономии средств. Некоторые офисы развернули как 802.11a, так и 802.11b, зарезервировав первый для конференц-залов и компьютерных залов. В таких случаях конечным пользователям требовались сетевые интерфейсные карты 802.11a/b для взаимодействия. Поскольку мало кто считал обновление местоположения 802.11b до будущего стандарта 802. 11g дорогостоящим предложением, 802.11b в некоторых случаях рекомендовался в качестве заменителя более быстрого стандарта.

802.11 г / 2,4 ГГц

Назначение – В этом стандарте использовалась та же частота 2,4 ГГц, но расширена теоретическая максимальная пропускная способность до 54 Мбит/с. Но были недостатки. Эта пропускная способность была ограничена относительно короткими расстояниями и тремя используемыми каналами; то есть три канала, которые не будут перекрываться. Это небольшое число, если учесть, что стандарт 802.11a допускал до 12 непересекающихся каналов. (802.11b имеет такое же ограничение.) Еще один недостаток: сети, совместно использующие частоты b и g, работают только примерно в 1,6–2,4 раза быстрее, чем сети, работающие исключительно на 802.11b. Однако сети, использующие только 802.11g, работали примерно в пять раз быстрее.

Пример использования –  Более быстрый, чем 802.11b и дешевый в реализации, стандарт 802. 11g казался очевидным для многих офисов. Некоторые жаловались на проблемы с помехами, вызванные сигналом 2,4 ГГц, и считали 802.11a лучшим из-за предлагаемой им пропускной способности. Однако одной из проблем, возникших в то время с 802.11a, был тот факт, что многие производители сосредоточили свои исследования и разработки на продуктах 802.11g (и b). Это привело к ухудшению качества продуктов стандарта 802.11a.

802.11n/2,4 ГГц + 5 ГГц

Цель — Этот протокол попытался взять лучшее из 802.11a и 802.11g. Он в значительной степени преуспевает, демонстрируя значительные улучшения по сравнению с 802.11g в нескольких областях: теоретическая максимальная пропускная способность 300 Мбит/с по сравнению с 54 Мбит/с; подход Multiple In Multiple Out (MIMO) к увеличению пропускной способности сигнала; и он работал как в диапазонах 2,4 ГГц, так и в диапазонах 5 ГГц. Часть 5 ГГц важна, потому что она шире, и на ней конкурирует меньше других устройств. Это означает меньше помех, чем в диапазоне 2,4 ГГц.

Пример использования –  Разговоры о том, стоит ли использовать a или b/g, утихают, когда в игру вступает 802.11n. Его возможность работы с двумя сигналами устраняет конкуренцию за полосу пропускания и помогает пользователям ловить сигнал даже в офисных помещениях, заполненных препятствиями. Это также обеспечивает более надежные беспроводные телефонные звонки и более надежное беспроводное видео для офисных настроек.

802.11ac/5 ГГц

Цель –  Один технический писатель описал протокол 802.11ac как «усиленную» версию 802.11n. Одна из причин: увеличение скорости до 1,3 Гбит/с (опять же, теоретическое) отчасти благодаря расширению подхода MIMO, развернутому в более ранней версии. Несмотря на обратную совместимость с 802.11n (а также b и g), этот протокол ограничен менее загруженным диапазоном 5 ГГц. Формирование луча, которое обеспечивает направленный сигнал вместо сигнала, исходящего во всех направлениях и, следовательно, более слабого, позволяет этому протоколу обойти предыдущую проблему ограниченного диапазона, которая затрагивала устройства 5 ГГц до 9. 0003

Пример использования –  Со скоростью, равной или превышающей скорость проводных сетей, 802.11ac является стандартом для мира, в котором мы живем: где возможность беспроводного подключения является почти данностью для всех, от генерального директора до самого нового стажеры. Приложения, которые стали более требовательными в последние годы — и со временем будут становиться только более требовательными — находят в 802.11ac родственную душу: полосу пропускания, которая обеспечивает работу даже при самых высоких нагрузках.

802.11ax/5 ГГц

Цель — Продолжается работа над этим протоколом, который ожидается в 2019 году. Среди достижений, которые он принесет: расширение технологии MIMO 802.11ac с помощью MIMO-OFDM (что означает мультиплексирование с ортогональным частотным разделением). Этот протокол обещает не только заметно повышенную скорость, но и более надежный сигнал, чем все, что было возможно раньше, даже при очень больших нагрузках.

Пример использования – Более быстрый, менее загруженный, разработанный с учетом самого современного оборудования: будущее принадлежит стандарту 802.11ax… по крайней мере, до тех пор, пока IEEE и производители оборудования не представят следующий стандарт.

802.11ay / 60 ГГц

Цель —  Представьте, какую производительность и экономию средств можно получить, объединив высших руководителей корпорации в виртуальной реальности. Или проведение узкоспециализированного обучения с использованием дополненной реальности. Эти и другие сценарии — разгрузка мобильных устройств, широкополосное подключение к нескольким телевизорам и дисплеям мониторов, а также внутренняя и наружная беспроводная транзитная связь — потребуют мощных беспроводных сетей. Протокол 802.11ay нацелен на доставку. Частично он опирается на нелицензируемый диапазон 60 ГГц, а также на такие методы, как связывание каналов и агрегация каналов, для доставки надежного сигнала, который также является очень и очень быстрым по современным стандартам беспроводной связи: до 100 Гбит/с. Кабели Ethernet не требуются.

Вариант использования —  До стандарта 802.11ay осталось много лет, так что это еще предстоит определить. Вне большей скорости и мощности, что есть.

802.11аз/60ГГц

Цель — Тот факт, что работа по протоколу 802.11az просто подчеркивает важность беспроводных сетей для профессиональных и личных сред.

Пример использования —  Конкретные потребности, рассматриваемые в этом стандарте, включают расширенные услуги позиционирования, такие как:

• Более точное указание местоположения, например, продукта на определенной полке, которое не мешает существующей плотности развертывания инфраструктуры.
• Масштабируемая система внутреннего позиционирования для станций метро и стадионов, где блокирование внутри помещений представляет собой реальную проблему.
• STA без точки доступа к STA без точки доступа, например, для поддержки однорангового подключения и принятия решений.

Существует много других стандартов. Некоторые из них реализованы, некоторые приостановлены, а некоторые отозваны. Чтобы узнать официальные сроки проекта и узнать больше, посетите эту страницу, обновленную членами официальной рабочей группы IEEE 802.11.

Быть в курсе бесконечной волны беспроводной связи

Несмотря на ежедневные разочарования и ежегодные встречи по прогнозированию, необходимые для поддержания надежной беспроводной сети, сегодня это такая же необходимость, как номера телефонов и компьютеры. В хорошо спроектированной сети прирост производительности может значительно превзойти затраты, особенно если у вас есть поставщик, хорошо разбирающийся в технологиях будущего и в том, как они могут повлиять на стратегии обновления, масштабируемость и связанные с этим вопросы. CTC Technologies может помочь. Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации о решении, которое лучше всего подходит для ваших нужд.

коммуникационных (беспроводных) протоколов в IOT | Хардик Мунджал

Если вы новичок в Интернете вещей, я настоятельно рекомендую пройти Введение в Интернет вещей, чтобы правильно понять основы. Кроме того, вы можете проверить другие блоги в Tech-a-techblog.

Итак, в блоге «Компоненты Интернета вещей» мы обсуждали, что Интернет вещей состоит из вещей, датчиков и приводов, людей, протоколов связи, облака и аналитики. Итак, в этом сообщении блога мы обсудим различные протоколы связи, используемые в Интернете вещей.

Существует два типа протоколов связи:

• Беспроводная связь
• Проводная связь

Сегодня мы поговорим о беспроводной связи.

There are total of 9 wireless protocols,which are listed below:

1. Wi-Fi
2. Wi-Fi direct
3. Zigbee
4. Z wave
5. Bluetooth
6. RF
7. 6LowPAN
8. GPRS/3G/LTE
9. NFC

Мы обсудим их по порядку, начиная с

На самом деле мы все знаем о Wi-Fi, многие из вас, возможно, используют его сейчас, чтобы читать этот блог. Он позволяет получить доступ в Интернет, находясь в пути. Компьютеры с поддержкой Wi-Fi отправляют и получают данные в помещении и на улице. Это так же быстро как кабельное модемное соединение. Это относится к стандарту связи IEEE 802.11. Обычно оно устанавливает локальную сеть (LAN).

Беспроводная локальная сеть:

• Для связи и передачи данных используются высокочастотные радиоволны, а не провода.

• Точка доступа соединяет проводные и беспроводные сети вместе и позволяет отправлять и получать данные между беспроводными клиентами и проводной сетью.
• Беспроводной SSID, также известный как «Имя сети», представляет собой идентификатор набора услуг, который управляет доступом к данной беспроводной сети.

Как мы видим на изображении выше, Wi-Fi принадлежит как Layer1 (физический), так и Layer2 (канал передачи данных).

Преимущества:

• Освобождает сетевые устройства от кабелей
• Дешевая разработка для встроенной системы
• Надежные продукты
• Security
• Высокая скорость

Недостатки:

• 802. 11b/g Используйте спектр 2,4 ГГц, который переполнен другими отклонениями (Bluetooth…)
• 7
• 7
• 7 700077777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777. 802.11n удваивает радиоспектр/полосу пропускания (40 МГц)
• Потребляемая мощность
• Ограниченная дальность действия сети
• Угрозы безопасности (конфигурация)

• Доступ в Интернет
• Точки доступа
• Городской Wi-Fi
• Общегородской Wi-Fi
• Прямая связь между компьютерами
• Беспроводная одноранговая сеть

Wi-Fi Direct P , является стандартом Wi-Fi, позволяющим устройствам легко подключаться друг к другу, не требуя точки беспроводного доступа. Он полезен для всего: от просмотра веб-страниц до передачи файлов. Одновременная связь с одним или несколькими устройствами. Возможность подключения устройств, даже если они от разных производителей. Он устанавливает одноранговое соединение.

Он использует ряд стандартов для выполнения своих функций:

• Wi-Fi Technology
• Wi-Fi Direct Device и Service Discovery
• WiFi Procated Setup
• WPA2

. пойдет с тобой куда угодно.

Недостатки:

• Это новинка для андроида.
• Необходимо установить соединение с другими устройствами и как только вы выходите из группы, вы больше не подключаетесь.
• Не поддерживает iPhone.

• Игровые контроллеры
• Устройства дистанционного управления
• Служебное приложение
• Приложение для управления домом

ZigBee — новая беспроводная технология. Создан Альянсом ZigBee; Philips, Motorola, Intel, HP — все члены альянса. Он в основном разработан для низкого энергопотребления, что позволяет батареям работать практически вечно. ZigBee делает возможным полностью объединенные в сеть дома, где все устройства могут обмениваться данными и управляться одним устройством. .Он обеспечивает сетевую безопасность и службы поддержки приложений, работающие поверх IEEE.

Преимущества:

• Беспроводные узлы, способные работать от батареи в течение нескольких лет.
• Прямая связь
• Это менее сложно, чем Bluetooth. • Потребление с низким энергопотреблением
• Беспроводная беспроводная
• Mesh-Networking

Недостатки:

• Работа на небольшом расстоянии с низкой скоростью

• Дорожная карта.0007 Персонал и здравоохранение
• Коммерческий и жилой контроль
• Промышленные и государственные рынки по всему миру
• Домашние сети
• Промышленный контроль и управление

Z – Wave — это протокол беспроводной связи, используемый в основном для домашней автоматизации. Это ячеистая сеть, использующая для связи низкоэнергетические радиоволны. Работает в частотном диапазоне ниже ГГц — 900 МГц, 100 кбит/с. Альянс Z-wave — консорциум более 250 производителей. Работает на ячеистой сетевой архитектуре с одним первичным и несколькими вторичными контроллерами.

Стандарт Z-Wave :

• Z-Wave — это частный стандарт беспроводной связи.
• Этот стандарт не является открытым, как многие стандарты беспроводной связи, но он доступен для клиентов Zensys/Sigma Design.
• Международный союз электросвязи (МСЭ) включил Z-Wave.

• Надежная и безопасная связь

• Простая установка
• Низкое энергопотребление
• Дистанционное или местное управление
• Количество доступных устройств, совместимость
• Доступность

• Домашняя безопасность
• Энергосбережение
• Интеллектуальный продукт и приложение на основе IoT

Открытый стандарт для разработки персональных сетей (PAN). 10 метров. Он может обмениваться информацией с другим устройством Bluetooth по радио. Он используется для создания небольшой сети устройств, которые находятся близко друг к другу. Он поддерживает IEEE802.15.4 и работает в диапазоне частот 2,4 ГГц.

Преимущества:

• Это дешево
• Простота установки
• Беспроводная связь
• Это бесплатное использование, если устройство установлено вместе с ним.
• Упрощает подключение к различным устройствам

Недостатки:

• Может быть взломан
• При установке на сотовый телефон подвержен заражению сотовыми вирусами
• Обеспечивает связь между устройствами только на небольшом расстоянии
• Он может одновременно подключать только два устройства
• Он может терять соединение при определенных условиях

• Беспроводная сеть между ноутбуками и настольными компьютерами или настольными компьютерами, которые находятся в ограниченном пространстве и требуют небольшой пропускной способности.
• Передача файлов, изображений и MP3 между мобильными телефонами.
• Гарнитуры с технологией Bluetooth для смартфонов и сотовых телефонов.
• Оборудование для регистрации данных, передающее данные на компьютер по технологии Bluetooth.

Ниже приведено сравнение Wi-Fi, Z-wave, Zigbee и Bluetooth в разных терминах.

Интегральные схемы, предназначенные для передачи и/или приема радиосигналов. Они имеют радиопередатчик и/или приемник. Общий термин, который включает в себя множество различных аппаратных средств. Он работает с несколькими различными беспроводными протоколами. Антенны используются для передачи и приема данных. Он использует либо беспроводную последовательную связь, либо определенный протокол. Сигналы, содержащие данные или информацию, модулируются.

• Мониторинг транспортных средств
• Дистанционное управление
• Телеметрия
• Беспроводная сеть малого радиуса действия
• Беспроводное считывание показаний счетчиков
• Системы контроля доступа
• Беспроводные системы домашней безопасности
7 Радиотег 1 Система сбора данных
• Бесконтактные смарт-карты RF

6LoWPAN — это аббревиатура от IPv6 для маломощных беспроводных персональных сетей. 6LoWPAN , таким образом, позволяет самым маленьким устройствам с ограниченными возможностями обработки передавать информацию по беспроводной сети с использованием интернет-протокола.

• Мониторинг здоровья оборудования
• Мониторинг среды
• Security
• Home Automation
• Автоматизация зданий

3G Технология:

• 3G. 144 кбит/с – 2 Мбит/с. Стандартно называемые «смартфоны» и их функции увеличили пропускную способность и скорость передачи данных для работы с веб-приложениями, а также аудио- и видеофайлами.

Преимущества 3G:

• Обеспечение более быстрого общения
• Отправить/ получать большие сообщения электронной почты
• Высокоскоростная веб -сайт/ больше безопасности
• Видеоконференции/ 3D Gaming
• TV Streating/ Mobile TV/ телефонные звонки
• Большая пропускная способность и возможности широкополосного доступа

Недостатки 3G:

• Высокая стоимость лицензий на услуги 3G
• Создание инфраструктуры для 3G было сложной задачей
• Требование к высокой пропускной способности.
• Дорогие телефоны 3G.

Технология 4G:

• Технология 4G относится к или сокращенному названию четвертого поколения, которое было запущено в конце 2000-х годов. Оно способно обеспечить скорость от 100 Мбит/с до 1 Гбит/с. Одним из основных терминов, используемых для описания 4G, является MAGIC. MAGIC расшифровывается как Mobile Multimedia, Anytime Anywhere, Global Mobility Support, Integrated Wireless Solution, Customized Personal Services. Также известна как Mobile Broadband Everywhere.

Преимущества 4G такие же, как у 3G.

Недостатки 4G:

• Использование батареи больше
• Трудно внедрить
• Требуется сложное оборудование
• Для реализации сети следующего поколения требуется дорогостоящее оборудование.

На изображении ниже показано сравнение 3G и 4G.

NFC, — это аббревиатура от Near Field Communication.