Tecnologías inalámbricas y automatización de edificios. Internet de las cosas: electrodomésticos con tecnologías inalámbricas

Página 47 de 47 Transmisión de datos inalámbrica

Transferencia de datos inalámbrica

Las comunicaciones inalámbricas comenzaron a utilizarse para la comunicación entre personas poco después que las comunicaciones por cable. Ya en los años 90 del siglo XIX se realizaron los primeros experimentos sobre la transmisión de mensajes telegráficos mediante señales de radio, y en los años 20 del siglo XX se inició el uso de la radio para la transmisión de voz.

Hoy en día existe una gran cantidad de sistemas de telecomunicaciones inalámbricas, incluidos no solo los de radiodifusión, como la radio o la televisión. Los sistemas inalámbricos también se utilizan ampliamente como vehículo para transmitir información discreta. Para crear largas líneas de comunicación se utilizan sistemas de retransmisión de radio y satélites; también existen sistemas de acceso inalámbrico a redes de operadores de telecomunicaciones y redes locales inalámbricas.

El entorno inalámbrico, que hoy utiliza principalmente el rango de microondas, se caracteriza por un alto nivel de interferencia creada por fuentes de radiación externas, así como por señales útiles reflejadas repetidamente desde paredes y otros obstáculos. Por tanto, los sistemas de comunicación inalámbrica utilizan diversos medios para reducir la influencia de las interferencias. El arsenal de dichas herramientas incluye códigos y protocolos de corrección de errores con confirmación de entrega de información. Un medio eficaz para combatir las interferencias es la tecnología de espectro ensanchado, desarrollada específicamente para sistemas inalámbricos.

Beneficios de las comunicaciones inalámbricas

La capacidad de transmitir información sin cables que aten (en el sentido literal de la palabra) a los suscriptores a un punto específico en el espacio siempre ha sido muy atractiva. Y tan pronto como las capacidades técnicas fueron suficientes para que un nuevo tipo de servicio inalámbrico adquiriera los dos componentes necesarios para el éxito (facilidad de uso y bajo costo), el éxito estuvo garantizado.

La última prueba de ello es telefonía móvil. El primer teléfono móvil fue inventado en 1910 por Lars Magnus Ericsson. Este teléfono estaba diseñado para usarse en un automóvil y solo era inalámbrico mientras se conducía. Sin embargo, no se podía utilizar en movimiento; para hablar había que detenerse, bajarse del coche y utilizar postes largos para conectar el teléfono a los cables telefónicos de la carretera. Está claro que ciertos inconvenientes y la movilidad limitada impidieron el éxito comercial de. este tipo de telefonía.

Pasaron muchos años antes de que las tecnologías de acceso por radio alcanzaran un cierto grado de madurez y, a finales de los años 70, permitieran la producción de radioteléfonos relativamente compactos y económicos. A partir de entonces se inició un boom de la telefonía móvil que continúa hasta el día de hoy.

Inalámbrico no significa necesariamente móvil. Hay un llamado conexión inalámbrica fija, cuando los nodos que interactúan están constantemente ubicados dentro de un área pequeña, por ejemplo, un edificio específico. La comunicación inalámbrica fija se utiliza en lugar de la comunicación por cable cuando, por alguna razón, es imposible o no rentable utilizar líneas de comunicación por cable. Las razones pueden variar. Por ejemplo, las zonas escasamente pobladas o inaccesibles (zonas pantanosas y selvas de Brasil, desiertos, el Extremo Norte o la Antártida) no verán pronto sus sistemas de cable. Otro ejemplo son los edificios de valor histórico, cuyas paredes no se pueden probar mediante el tendido de cables. Otro caso de uso común de las comunicaciones inalámbricas fijas es obtener acceso a suscriptores cuyos hogares ya están conectados a los puntos de presencia de operadores de telecomunicaciones autorizados existentes. Por último, la organización de comunicaciones temporales, por ejemplo, durante la celebración de una conferencia en un edificio en el que no existe un canal por cable con una velocidad suficiente para proporcionar un servicio de alta calidad a numerosos participantes de la conferencia.

Las comunicaciones inalámbricas se utilizan desde hace bastante tiempo para la transmisión de datos. Hasta hace poco, la mayoría de las aplicaciones de las comunicaciones inalámbricas en redes informáticas estaban asociadas a su variante fija. Los arquitectos y los usuarios de redes informáticas no siempre saben que en algún punto del camino los datos no se transmiten a través de cables, sino que se distribuyen en forma de ondas electromagnéticas a través de la atmósfera o el espacio exterior. Esto puede ocurrir cuando una red informática alquila una línea de comunicación al operador de red principal y un canal separado de dicha línea es un canal de microondas terrestre o satelital.

Desde mediados de los 90, la tecnología también ha alcanzado la madurez necesaria Redes informáticas móviles. Con la llegada del estándar IEEE 802.11 en 1997, fue posible construir redes Ethernet móviles que garanticen la interacción del usuario independientemente del país en el que se encuentre o del fabricante de equipos que utilice.

Las redes inalámbricas suelen estar asociadas con señales de radio, sin embargo, esto no siempre es cierto. Las comunicaciones inalámbricas utilizan una amplia gama del espectro electromagnético, desde ondas de radio de baja frecuencia de unos pocos kilohercios hasta la luz visible, que tiene una frecuencia de aproximadamente 8 x 10 14 Hz.

Línea de comunicación inalámbrica

La línea de comunicación inalámbrica se construye según un esquema bastante simple.

Cada nodo está equipado con una antena, que también está transmisor y receptor ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas se propagan en la atmósfera o en el vacío a una velocidad en todas direcciones o dentro de un sector específico.

La propagación direccional o no direccional depende del tipo de antena. En la figura. parabólica mostrada antena, cual es dirigido. Otro tipo de antenas es antenas isotrópicas, que representan un conductor vertical con una longitud de un cuarto de onda de radiación, son no dirigido. Son muy utilizados en automóviles y dispositivos portátiles. La propagación de la radiación en todas direcciones también puede garantizarse mediante varias antenas direccionales.

Dado que durante la propagación no direccional las ondas electromagnéticas llenan todo el espacio (dentro de un cierto radio determinado por la atenuación de la potencia de la señal), este espacio puede servir entorno compartido. La separación del medio de transmisión plantea los mismos problemas que en las redes locales, pero aquí se ven agravados por el hecho de que el espacio, a diferencia del cable, está disponible públicamente y no pertenece a una sola organización.

Además, el medio cableado determina estrictamente la dirección de propagación de la señal en el espacio, y El medio inalámbrico es unidireccional.

Para transmitir información discreta mediante una línea de comunicación inalámbrica, es necesario modular las oscilaciones electromagnéticas del transmisor de acuerdo con el flujo de bits transmitidos. Esta función la realiza un dispositivo DCE ubicado entre la antena y el dispositivo DTE, que puede ser una computadora, un conmutador o un enrutador de red informática.

Bandas del espectro electromagnético.

El movimiento de los electrones genera ondas electromagnéticas que pueden propagarse en el espacio (incluso en el vacío). Este fenómeno fue predicho por el físico británico James Clerk Maxwell. en 1865 año. El primer experimento en el que pudieron observarse fue realizado por el físico alemán Heinrich Hertz en 1887 año.

Las características de una línea de comunicación inalámbrica (distancia entre nodos, área de cobertura, velocidad de transmisión de información, etc.) dependen en gran medida de la frecuencia del espectro electromagnético utilizado (frecuencia f y longitud de onda incógnita relacionado por la relación ).

En la figura. Se muestran los rangos del espectro electromagnético. Podemos decir que ellos y los correspondientes sistemas inalámbricos de transmisión de información se dividen en cuatro grupos.

□ El rango hasta 300 GHz tiene un nombre estándar común: banda de radio. La UIT lo ha dividido en varias subbandas (se muestran en la figura), que van desde frecuencias ultrabajas (Extremely Low Frequency, ELF) hasta frecuencias ultraaltas (Extra High Frequency, EHF). Las estaciones de radio que conocemos funcionan en el rango de 20 kHz a 300 MHz, y para estos rangos, aunque no están definidos en las normas, se utiliza un nombre. radiodifusión. Esto incluye sistemas de baja velocidad en las bandas AM y FM, diseñados para transmitir datos a velocidades de varias decenas a cientos de kilobits por segundo. Un ejemplo son los radiomódems que conectan dos segmentos de una red local a velocidades de 2400, 9600 o 19200 Kbps.

Varias bandas de 300 MHz a 3000 GHz también reciben el nombre no estándar de bandas de microondas. Sistemas de microondas representan la clase más amplia de sistemas que combinan líneas de comunicación por microondas, canales satelitales, redes locales inalámbricas y sistemas de acceso inalámbrico fijo, también llamados sistemas de bucle local inalámbrico (WLL).

Por encima de los rangos de microondas está el rango de infrarrojos. Las bandas de microondas e infrarrojas también se utilizan ampliamente para la transmisión inalámbrica de información. Dado que la radiación infrarroja no puede atravesar las paredes, sistemas de ondas infrarrojas se utilizan para formar pequeños segmentos de redes locales dentro de una habitación.

En los últimos años también se ha comenzado a utilizar la luz visible para transmitir información (mediante láseres). Sistemas de luz visible se utilizan como una alternativa de alta velocidad a los enlaces de microondas punto a punto para proporcionar acceso en distancias cortas.

Propagación de ondas electromagnéticas.

La cantidad de información que puede transportar una onda electromagnética está relacionada con el rango de frecuencia del canal. Las tecnologías modernas permiten codificar varios bits por hercio a bajas frecuencias. En algunas condiciones, este número puede multiplicarse por ocho en frecuencias altas.

Enumeremos algunos patrones generales de propagación de ondas electromagnéticas asociadas con la frecuencia de la radiación.

Cuanto mayor sea la frecuencia portadora, mayor será la posible velocidad de transmisión de información.

Cuanto mayor sea la frecuencia, peor penetrará la señal a través de los obstáculos. Las ondas de radio AM de baja frecuencia penetran fácilmente en los hogares, lo que permite arreglárselas con una antena interior. Las señales de televisión de mayor frecuencia suelen requerir una antena externa.

Y, finalmente, la luz infrarroja y visible no pasan a través de la transmisión de línea de visión (LOS).

Cuanto mayor es la frecuencia, más rápido disminuye la energía de la señal con la distancia a la fuente. En. propagación de ondas electromagnéticas en el espacio libre (sin reflejos), la atenuación de la potencia de la señal es proporcional al producto del cuadrado de la distancia desde la fuente de la señal por el cuadrado de la frecuencia de la señal.

Las bajas frecuencias (hasta 2 MHz) se propagan a lo largo de la superficie de la tierra. Esta es la razón por la que las señales de radio AM se pueden transmitir a distancias de cientos de kilómetros.

Las señales en el rango superior: 30 MHz solo se propagan en línea recta, es decir, son señales con línea de visión. En frecuencias superiores a 4 GHz tienen problemas: comienzan a ser absorbidos por el agua, lo que significa que no sólo la lluvia, sino también la niebla pueden provocar un fuerte deterioro en la calidad de transmisión de los sistemas de microondas. No en vano, en Seattle, ciudad famosa por sus nieblas, se realizan a menudo pruebas de sistemas de transmisión de datos por láser:

La necesidad de transmisión de información a alta velocidad es primordial, por lo que todos los sistemas modernos de transmisión de información inalámbrica funcionan en bandas de alta frecuencia, a partir de 800 MHz, a pesar de las ventajas que prometen las bandas de baja frecuencia debido a la propagación de la señal a lo largo de la superficie terrestre o la reflexión de la ionosfera.

El uso exitoso del rango de microondas también requiere la consideración de desafíos adicionales asociados con el comportamiento de las señales de línea de visión que encuentran obstáculos en el camino.

En la figura. Se demuestra que una señal, habiendo encontrado un obstáculo, puede propagarse de acuerdo con con tres mecanismos: reflexión, difracción y dispersión.

Cuando una señal encuentra un obstáculo que es parcialmente transparente a una longitud de onda determinada y al mismo tiempo cuyas dimensiones son mucho mayores que la longitud de onda, entonces parte de la energía de la señal reflejado de semejante obstáculo. Las ondas de microondas miden varios centímetros de largo, por lo que se reflejan parcialmente en las paredes de las casas cuando transmiten señales en la ciudad. Si la señal encuentra un obstáculo impenetrable (por ejemplo, una placa de metal) que también es mucho más grande que la longitud de onda, entonces difracción- la señal parece rodear el obstáculo, de modo que dicha señal puede recibirse incluso sin estar en la línea de visión. Y finalmente, cuando encuentra un obstáculo cuyas dimensiones son proporcionales a la longitud de onda, la señal se dispersa propagándose en diferentes ángulos.

Como resultado de este tipo de fenómenos, habituales en las comunicaciones inalámbricas en la ciudad, el receptor puede recibir varias copias de la misma señal. Este efecto se llama Propagación de señales por trayectos múltiples. El resultado de la propagación de señales por trayectos múltiples suele ser negativo porque una de las señales puede llegar con fase invertida y cancelar la señal principal.

Dado que el tiempo de propagación de la señal a lo largo de diferentes caminos generalmente será diferente, también se puede observar interferencia entre símbolos, Situación en la que, como resultado de un retraso, las señales que codifican bits de datos adyacentes llegan al receptor simultáneamente.

La distorsión debida a la propagación por trayectos múltiples hace que la señal se debilite, un efecto llamado desvanecimiento por trayectos múltiples. En las ciudades, el desvanecimiento por trayectos múltiples conduce al hecho de que la atenuación de la señal se vuelve proporcional no al cuadrado de la distancia, sino a su cubo o incluso a la cuarta potencia.

Todas estas distorsiones de la señal se suman a las interferencias electromagnéticas externas, de las cuales hay bastantes en la ciudad. Baste decir que los hornos microondas funcionan en la banda de 2,4 GHz.

Renunciar a los cables y ganar movilidad conduce a altos niveles de interferencia en las líneas de comunicación inalámbrica. Si la tasa de error de bits (BER) en las líneas de comunicación por cable es igual a , ¡luego en líneas de comunicación inalámbrica alcanza el valor!

El problema de los altos niveles de interferencia en los canales inalámbricos se soluciona de varias formas. Los métodos de codificación especiales desempeñan un papel importante, ya que distribuyen la energía de la señal en un amplio rango de frecuencia. Además, intentamos colocar los transmisores (y receptores, si es posible) de señales en torres altas para evitar múltiples reflejos. Otra forma es utilizar protocolos con establecimiento de conexión y retransmisiones de tramas que ya estén en conducto nivel de pila de protocolo. Estos protocolos le permiten corregir errores más rápido porque funcionan con valores de tiempo de espera más pequeños que los protocolos de corrección. transporte capas como TCP.

Licencias

Así, las ondas electromagnéticas pueden viajar en todas direcciones a distancias considerables y atravesar obstáculos como las paredes de las casas. Por tanto, el problema de compartir el espectro electromagnético es muy grave y requiere centralizado regulación. Cada país tiene una agencia gubernamental especial que (de acuerdo con las recomendaciones de la UIT) emite licencias los operadores de telecomunicaciones utilicen una determinada parte del espectro suficiente para transmitir información utilizando una determinada tecnología. Se expide una licencia para un territorio específico, dentro del cual el operador utiliza exclusivamente el rango de frecuencia que le ha sido asignado.

Las agencias gubernamentales siguen diferentes estrategias al emitir licencias. Los tres más populares son: concurso, lotería y subasta.

Participantes competencia- operadores de telecomunicaciones - desarrollar propuestas detalladas. En ellos, describen sus servicios futuros, las tecnologías que se utilizarán para implementar estos servicios, el nivel de precios para los clientes potenciales, etc. Luego, la comisión revisa todas las propuestas y selecciona el operador que mejor servirá al interés público. En el pasado, la complejidad y ambigüedad de los criterios para seleccionar un ganador a menudo ha provocado importantes retrasos en la toma de decisiones y corrupción entre los funcionarios gubernamentales, razón por la cual algunos países, como Estados Unidos, han abandonado este método. Al mismo tiempo, todavía se utiliza en otros países, principalmente para los servicios más importantes del país, como el despliegue de modernos sistemas de comunicación móvil 3G.

Lotería- este es el método más simple, pero no siempre conduce a resultados justos, ya que los operadores "fachados" que no tienen la intención de realizar actividades de operador, sino que simplemente quieren revender la licencia, también pueden participar en la lotería.

Subastas hoy en día son una forma bastante popular de identificar al titular de la licencia. Aislan a empresas sin escrúpulos y aportan ingresos considerables a los estados.

La subasta se celebró por primera vez en Nueva Zelanda en 1989. En relación con el auge de los sistemas móviles 3G, muchos estados han reabastecido sus presupuestos mediante este tipo de subastas. También hay tres bandas de frecuencia, 900 MHz, 2,4 GHz y 5 GHz, que son recomendadas por la UIT como bandas para uso internacional. sin licencia. Estas bandas están diseñadas para su uso en productos de comunicaciones inalámbricas industriales generales, como cerraduras de puertas de automóviles y dispositivos científicos y médicos. De acuerdo con su finalidad, estos rangos se denominanISMO-rangos

Una condición obligatoria para el uso conjunto de estos rangos es limitar la potencia máxima de las señales transmitidas a 1 vatio. Esta condición limita el alcance de los dispositivos para que sus señales no interfieran con otros usuarios que puedan estar usando el mismo rango de frecuencia en otras zonas de la ciudad.

En Rusia, se asignan tres rangos de frecuencia para las comunicaciones por radio civiles:

27 MHz (banda civil), con potencia de salida del transmisor permitida de hasta 10 W;

433 MHz (LPD), se asignan 69 canales para estaciones de radio portátiles con una potencia de salida del transmisor de no más de 0,01 W;

446 MHz (PMR), se asignan 8 canales para estaciones de radio portátiles con una potencia de salida del transmisor de no más de 0,5 W.

También existen métodos de codificación especiales que reducen la influencia mutua de los dispositivos que operan en bandas ISM.

Ondas infrarrojas y milimétricas.

La radiación infrarroja y de ondas milimétricas sin el uso de un cable se usa ampliamente para la comunicación en distancias cortas. Los controles remotos de televisores, videograbadoras y equipos estéreo utilizan radiación infrarroja. Son relativamente direccionales, económicos y fáciles de instalar, pero tienen un inconveniente importante: la radiación infrarroja no atraviesa objetos sólidos (pruebe a colocarse entre el televisor y el mando a distancia).

Por otro lado, también es positivo el hecho de que las ondas infrarrojas no atraviesen las paredes. Después de todo, esto significa que un sistema de infrarrojos en una parte del edificio no interferirá con un sistema similar en la habitación de al lado; afortunadamente, usted no podrá controlar el televisor de su vecino con su control remoto. Además, esto hace que el sistema de infrarrojos sea más seguro contra escuchas ilegales que un sistema de radio. Por este motivo, el uso de un sistema de comunicación por infrarrojos no requiere una licencia gubernamental, a diferencia de las comunicaciones por radio (excepto en las bandas ISM). Las comunicaciones por infrarrojos se utilizan en sistemas informáticos de escritorio (por ejemplo, para conectar portátiles con impresoras), pero todavía no desempeñan un papel importante en las telecomunicaciones.

Comunicaciones visibles

Las señales ópticas omnidireccionales se utilizan desde hace varios siglos. El héroe de la Guerra de Independencia de los Estados Unidos, Paul Revere, utilizó señales ópticas binarias en Boston en 1775 para informar a la población del avance británico desde el campanario de la Old North Church. Una aplicación más moderna es conectar redes de área local en dos edificios mediante láseres montados en los tejados. La comunicación mediante ondas láser coherentes es puramente unidireccional, por lo que para una comunicación bidireccional es necesario instalar un láser y un fotodetector en cada techo. Esta tecnología permite comunicaciones de muy alto ancho de banda a un coste muy bajo. Además, un sistema de este tipo es bastante fácil de instalar y, a diferencia de las comunicaciones por microondas, no requiere una licencia de la FCC (Comisión Federal de Comunicaciones).

El haz estrecho es el punto fuerte del láser, pero también plantea algunos problemas. Para alcanzar un objetivo con un diámetro de 1 mm a una distancia de 500 m con un rayo milimétrico se requiere un arte de francotirador del más alto nivel. Normalmente, los láseres tienen lentes instaladas para desenfocar ligeramente el haz.

Otra desventaja del rayo láser es su incapacidad para atravesar la lluvia o la niebla espesa, aunque funciona muy bien en días soleados y despejados. Sin embargo, el autor asistió una vez a una conferencia en un moderno hotel europeo donde los organizadores proporcionaron cuidadosamente una sala llena de terminales para que los participantes de la conferencia pudieran leer su correo electrónico durante presentaciones aburridas. Como la central telefónica local no estaba dispuesta a instalar un gran número de líneas telefónicas durante sólo tres días, los organizadores instalaron un láser en el tejado y lo apuntaron al edificio del centro de informática de la universidad, que se encuentra a varios kilómetros de distancia. La noche antes de la conferencia probaron la conexión y funcionó perfectamente. A las 9 de la mañana siguiente, en un día claro y soleado, la conexión se perdió por completo y estuvo ausente durante todo el día. Por la noche, los organizadores volvieron a comprobar atentamente la conexión y quedaron convencidos de su excelente trabajo. Al día siguiente no volvió a haber comunicación.

Cuando terminó la conferencia, los organizadores discutieron este problema. Al final resultó que, durante el día el sol calentó el techo, el aire caliente se elevó y desvió el rayo láser, que comenzó a bailar alrededor del detector. Este efecto se puede observar a simple vista en un día caluroso en la carretera o sobre el radiador de un automóvil caliente. Para combatir este efecto, los astrónomos colocan sus telescopios en lo alto de las montañas, lejos de la atmósfera.

Sistemas satelitales

Las comunicaciones por satélite se utilizan para organizar líneas de larga distancia por microondas de alta velocidad. Dado que estas líneas de comunicación requieren una línea de visión que, debido a la curvatura de la Tierra, no se puede proporcionar a largas distancias, un satélite como reflector de señales es una solución natural a este problema.

La idea de utilizar un satélite terrestre artificial para crear líneas de comunicación surgió mucho antes del lanzamiento del primer satélite de este tipo por parte de la Unión Soviética en 1957. El escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke continuó el trabajo de Julio Verne y H.G. Wells, quienes lograron describir muchos inventos técnicos antes de que aparecieran. Clark en 1945 describió un satélite geoestacionario que flota sobre un único punto del ecuador y proporciona comunicaciones a una gran zona de la Tierra.

El primer satélite lanzado por la Unión Soviética durante la Guerra Fría tenía capacidades de telecomunicaciones muy limitadas: solo transmitía una señal de radio bip-bip, notificando al mundo de su presencia en el espacio. Sin embargo, el éxito de Rusia en el espacio estimuló los esfuerzos estadounidenses y en 1962 lanzó el primer satélite de telecomunicaciones, Telstar-1, que admitía 600 canales de voz.

Actualmente, las funciones de un satélite como centro de telecomunicaciones se han vuelto naturalmente más complejas. Hoy en día, un satélite puede desempeñar el papel de nodo de red primario, así como de conmutador telefónico y de conmutador/enrutador de red informática. Para lograr esto, los equipos satelitales pueden interactuar no solo con las estaciones terrestres, sino también entre sí, formando enlaces de comunicación inalámbricos espaciales directos. Básicamente, la tecnología para transmitir señales de microondas en el espacio y en la Tierra no es diferente; sin embargo, las líneas de comunicación por satélite también tienen características específicas obvias: uno de los nodos de dicha línea está constantemente en vuelo y a una gran distancia de otros nodos.

Los satélites de comunicaciones tienen ciertas propiedades que los hacen extremadamente atractivos para una amplia variedad de aplicaciones. La forma más sencilla de imaginar un satélite de comunicaciones es como una especie de enorme repetidor de microondas suspendido en el cielo. Incluye varios transpondedores, cada uno de los cuales está sintonizado a una parte específica del espectro de frecuencias. Los transpondedores amplifican las señales y las convierten a una nueva frecuencia para que cuando se envíen a la Tierra, la señal reflejada no se superponga a la señal directa.

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Libros

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El término WDS (Wireless Distribution System) significa "sistema inalámbrico distribuido". En pocas palabras, esta tecnología permite que los puntos de acceso establezcan una conexión inalámbrica no sólo con clientes inalámbricos, sino también entre sí. Las redes inalámbricas, también llamadas redes Wi-Fi o WLAN (Wireless LAN), presentan importantes ventajas respecto a las tradicionales redes cableadas, siendo la principal, por supuesto, la facilidad de despliegue.

Así, una red inalámbrica no requiere tender cables (lo que a menudo requiere cortar paredes); Es difícil discutir ventajas de una red inalámbrica como la movilidad de los usuarios dentro de su área de cobertura y la facilidad para conectar nuevos usuarios a ella. Al mismo tiempo, las redes inalámbricas en la etapa actual de su desarrollo no están exentas de serios inconvenientes. En primer lugar, se trata de una velocidad de conexión baja, según los estándares actuales, que también depende seriamente de la presencia de obstáculos y de la distancia entre el receptor y el transmisor; poca escalabilidad y, además, cuando se trata de utilizar una red inalámbrica en interiores, un alcance de red bastante limitado.

Una forma de aumentar el alcance de una red inalámbrica es crear una red distribuida basada en varios puntos de acceso inalámbrico. Al crear este tipo de redes en casa, es posible convertir todo el apartamento en una única zona inalámbrica y aumentar la velocidad de conexión, independientemente de la cantidad de paredes (obstáculos) del apartamento.

Hardware

Bluetooth o bluetooth (traducido como diente azul, que lleva el nombre de Harald I Bluetooth) es una especificación de fabricación para redes de área personal inalámbricas (WPAN). Bluetooth garantiza el intercambio de información entre dispositivos como ordenadores personales de bolsillo y normales, teléfonos móviles, portátiles, impresoras, cámaras digitales, ratones, teclados, joysticks, auriculares y cascos a través de una radiofrecuencia fiable, económica y universalmente disponible para comunicaciones de corto alcance. . Bluetooth permite que estos dispositivos se comuniquen cuando se encuentran dentro de un radio de 1 a 10 metros entre sí (el alcance varía mucho según los obstáculos y las interferencias), incluso en diferentes habitaciones.

Nombre y logotipo

La palabra Bluetooth es la traducción al inglés de la palabra danesa "Blåtand" ("Dientes azules"). Este apodo lo usó el rey Harald I, quien gobernó Dinamarca y parte de Noruega en el siglo X y unió a las tribus danesas en guerra en un solo reino. La implicación es que Bluetooth hace lo mismo con los protocolos de comunicación, combinándolos en un estándar universal. Aunque "blå" significa "azul" en los idiomas escandinavos modernos, en la época vikinga también podría significar "de color negro". Por lo tanto, sería históricamente correcto traducir el danés Harald Blåtand como Harald Blacktooth en lugar de Harald Bluetooth.

El logotipo de Bluetooth es una combinación de dos runas nórdicas ("escandinavas"): "Hagall", un análogo de la H latina, y "Berkanan", la B latina. El logotipo es similar al logotipo anterior de Beauknit Textiles, una división de la Corporación Beauknit. Utiliza una fusión de K y B reflejadas para "Beauknit" y es más ancho y tiene esquinas redondeadas, pero es básicamente lo mismo.

Historia de la creación y el desarrollo.

La especificación Bluetooth fue desarrollada por el Grupo de Interés Especial Bluetooth (Bluetooth SIG), fundado en 1998. Incluía Ericsson, IBM, Intel, Toshiba y Nokia. Posteriormente, Bluetooth SIG y IEEE llegaron a un acuerdo por el cual la especificación Bluetooth pasó a formar parte del estándar IEEE 802.15.1. Ericsson Mobile Communication comenzó a trabajar en la creación de Bluetooth en 1994. Inicialmente, esta tecnología se adaptó a las necesidades del sistema FLYWAY para una interfaz funcional entre los viajeros y el sistema.

Wi-Fi (inglés: Wireless Fidelity) es una marca comercial de Wi-Fi Alliance para redes inalámbricas basadas en el estándar IEEE 802.11.

Cualquier equipo que cumpla con el estándar IEEE 802.11 puede ser probado por Wi-Fi Alliance y recibir el certificado correspondiente y el derecho a mostrar el logotipo de Wi-Fi.

Wi-Fi fue creado en 1991 por NCR Corporation/AT&T (más tarde Lucent Technologies y Agere Systems) en Nieuwegein, Países Bajos. Los productos originalmente destinados a sistemas de punto de venta se introdujeron en el mercado bajo la marca WaveLAN y ofrecían velocidades de transferencia de datos de 1 a 2 Mbit/s. El creador del Wi-Fi, Vic Hayes, formó parte del equipo que participó en el desarrollo de estándares como IEEE 802.11b, IEEE 802.11a e IEEE 802.11g. En 2003, Vic dejó Agere Systems. Agere Systems no pudo competir en igualdad de condiciones en las difíciles condiciones del mercado, a pesar de que sus productos ocupaban el nicho de las soluciones Wi-Fi económicas. El chipset todo en uno 802.11abg de Agere (nombre en clave: WARP) se vendió mal y Agere Systems decidió salir del mercado de Wi-Fi a finales de 2004.

El estándar IEEE 802.11n fue aprobado el 11 de septiembre de 2009. Su uso permite aumentar la velocidad de transferencia de datos casi cuatro veces en comparación con los dispositivos con los estándares 802.11g (cuya velocidad máxima es de 54 Mbps), siempre que se utilice en modo 802.11n con otros dispositivos 802.11n. En teoría, 802.11n es capaz de proporcionar velocidades de transferencia de datos de hasta 600 Mbps.

· Los sistemas operativos de la familia BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD) pueden funcionar con la mayoría de los adaptadores desde 1998. Los controladores para los chips Atheros, Prism, Harris/Intersil y Aironet (de sus respectivos fabricantes de dispositivos Wi-Fi) generalmente se incluyen con la versión 3 del sistema operativo BSD. En OpenBSD 3.7, se incluyeron más controladores para chips inalámbricos, incluidos RealTek RTL8180L, Ralink RT25x0. , Atmel AT76C50x e Intel 2100 y 2200BG/2225BG/2915ABG. Gracias a esto, fue posible solucionar parcialmente el problema de la falta de controladores abiertos para chips inalámbricos para OpenBSD. Es posible que algunos controladores implementados para otros sistemas BSD puedan ser portados si aún no se han creado. NDIwrapper también está disponible para FreeBSD.

· Mac OS. Los adaptadores fabricados por Apple han sido compatibles desde Mac OS 9, lanzado en 1999. Desde 2006, todas las computadoras de escritorio y portátiles de Apple Inc. (así como los teléfonos iPhone, reproductores iPod Touch y tabletas iPad posteriores) están equipados de serie con adaptadores Wi-Fi, la red Wi-Fi es actualmente la principal solución de Apple para la transferencia de datos y es totalmente compatible con Mac OS X. Adaptador de ordenador El modo es posible como punto de acceso, lo que permite, si es necesario, conectar computadoras Macintosh a redes inalámbricas en ausencia de infraestructura. Darwin y Mac OS X, aunque se superponen con BSD, tienen su propia implementación única de Wi-Fi.

· Linux: a partir de la versión 2.6, la compatibilidad con algunos dispositivos Wi-Fi apareció directamente en el kernel de Linux. El soporte para chips Orinoco, Prism, Aironet, Atmel, Ralink está incluido en la rama principal del kernel; los chips ADMtek y Realtek RTL8180L son compatibles tanto con controladores cerrados de fabricantes como con controladores abiertos escritos por la comunidad. Intel Calexico es compatible con controladores de código abierto disponibles en SourceForge.net. Atheros cuenta con el respaldo de proyectos de código abierto. La compatibilidad con otros dispositivos inalámbricos está disponible mediante el controlador NDISwrapper de código abierto, que permite que los sistemas Linux que se ejecutan en computadoras basadas en Intel x86 "envuelvan" los controladores de Microsoft Windows del fabricante para su uso directo. Existe al menos una implementación comercial conocida de esta idea. La FSF ha creado una lista de adaptadores recomendados; puede encontrar más información en el sitio web inalámbrico de Linux.

· Existe una gran cantidad de firmware basado en Linux para enrutadores inalámbricos, distribuido bajo la licencia GNU GPL. Estos incluyen el llamado "firmware de Oleg", FreeWRT, OpenWRT, X-WRT, DD-WRT, etc. Como regla general, admiten muchas más funciones que el firmware original. Los servicios necesarios se pueden agregar fácilmente instalando los paquetes apropiados. La lista de equipos compatibles crece constantemente.

· En la familia de sistemas operativos Microsoft Windows, el soporte Wi-Fi se proporciona, según la versión, ya sea a través de controladores, cuya calidad depende del proveedor, o a través del propio Windows.

Las versiones anteriores de Windows, como Windows 2000 y anteriores, no tienen herramientas de configuración y administración integradas, y esto depende del proveedor de hardware.

Microsoft Windows XP admite la configuración de dispositivos inalámbricos. Si bien la versión original incluía un soporte bastante débil, mejoró significativamente con el Service Pack 2 y con el Service Pack 3 se agregó soporte WPA2.

Microsoft Windows Vista incluye soporte Wi-Fi mejorado sobre Windows XP.

Microsoft Windows 7 es compatible con todos los dispositivos inalámbricos y protocolos de cifrado modernos en el momento de su lanzamiento. Entre otras cosas, Windows 7 ha creado la posibilidad de crear adaptadores Wi-Fi virtuales, que teóricamente permitirían conectarse no a una red Wi-Fi, sino a varias a la vez. En la práctica, Windows 7 admite la creación de un solo adaptador virtual, siempre que se escriban controladores especiales. Esto puede resultar útil cuando se utiliza una computadora en una red Wi-Fi local y, al mismo tiempo, en una red Wi-Fi conectada a Internet.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) es una tecnología de telecomunicaciones diseñada para proporcionar comunicaciones inalámbricas universales a largas distancias para una amplia gama de dispositivos (desde estaciones de trabajo y computadoras portátiles hasta teléfonos móviles). Basado en el estándar IEEE 802.16, que también se llama Wireless MAN (WiMAX debe considerarse un nombre de jerga, ya que no es una tecnología, sino el nombre del foro donde se acordó Wireless MAN).

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Universidad Técnica de Krivorizky, Ucrania

Tecnologías modernas de redes inalámbricas.

Este artículo está dedicado a una descripción general de los estándares modernos en tecnologías de redes inalámbricas. El artículo describe todas las cualidades positivas y negativas de esta opción para resolver problemas de transmisión de datos en paquetes a distancia. También descubriremos los grupos de tecnologías de redes inalámbricas modernas e identificaremos los mejores estándares de su grupo, que son los más adecuados para transmitir datos en paquetes a través de la ruta "aérea".

Tecnologías de redes inalámbricas

La elección de la tecnología de red inalámbrica depende de las necesidades, el presupuesto y los planes futuros de su empresa. Supongamos que no es posible conectar su empresa directamente con un cable de cobre o fibra óptica (por ejemplo, debido a la falta del permiso adecuado), o es demasiado costoso, o la carga en su red ha aumentado hasta tal punto que su uso de ancho de banda ha aumentado. alcanzado niveles críticos, o el gerente de Marketing le ofrece conectar la red de la oficina central con redes de tiendas dispersas en un área grande. No importa cuán difícil sea la situación de las comunicaciones de su empresa, las tecnologías de redes inalámbricas pueden ayudarlo a encontrar la solución que necesita.

Las tecnologías de redes inalámbricas se pueden dividir en tres tipos principales: Comunicaciones móviles, comunicaciones inalámbricas entre edificios y comunicaciones dentro de ellos. . Analizaremos las ventajas y desventajas de cada tipo de tecnología, brindaremos información sobre precios de equipos de comunicaciones relacionados y exploraremos posibles aplicaciones inalámbricas.

Comunicaciones móviles

Las tecnologías de redes inalámbricas para usuarios móviles están muy extendidas y su implementación es económica. Ejemplos de tales tecnologías son la radio por paquetes, los datos por paquetes digitales celulares (CDPD) y las comunicaciones celulares con conmutación de circuitos. Aunque estas tecnologías proporcionan las tasas de transferencia de datos más bajas (en comparación con otras tecnologías de redes inalámbricas), los sistemas que las implementan operan en todo el mundo. Una serie de tecnologías, como la radio móvil especializada mejorada (ESMR), los servicios de comunicaciones personales (PCS) y las comunicaciones por satélite bidireccionales, apenas están comenzando a llegar al mercado.

Conmutación de circuito celular

Al igual que CDPD, la telefonía celular con conmutación de circuitos utiliza redes celulares analógicas existentes. La diferencia es que en este caso, en lugar de conmutar paquetes de datos, se utiliza la conmutación de circuitos de red celular normal. Para transferir datos, el usuario conecta un módem celular a su PC y a un teléfono celular con capacidad para datos y establece una conexión de acceso telefónico como con un módem analógico antiguo.

Si necesita transferir archivos largos, el celular con conmutación de circuitos es su mejor opción; La radio por paquetes y el CDPD son más adecuados para enviar mensajes cortos. Las comunicaciones celulares con conmutación de circuitos son una forma de comunicación bastante lenta. Los datos se transmiten a velocidades de hasta 14,4 Kbps y sólo en determinadas áreas de servicio la velocidad aumenta a 20 Kbps. En ciudades grandes y al alejarse de la estación base, la velocidad de transmisión puede disminuir. La tecnología considerada es la más accesible, porque más del 95% del territorio estadounidense está cubierto por redes celulares.

Comunicación inalámbrica entre edificios.

A veces, para comunicaciones de corta distancia, un administrador de red puede considerar sistemas de comunicaciones inalámbricas como una alternativa a las conexiones directas por cable o líneas arrendadas. Esta alternativa es atractiva por varias razones: estos sistemas proporcionan velocidades de transferencia de datos bastante altas, son altamente escalables y su funcionamiento es más económico. Tecnologías de comunicación inalámbrica, como infrarrojos, láser, microondas de banda estrecha (microondas) y banda ancha (que utilizan modulación espectral). Proporciona transmisión de datos a velocidades de hasta 155 Mbit/s. El costo de comprar equipos de línea inalámbrica suele ser menor que el costo de usar una línea arrendada y mucho menor que el costo de instalar cable de fibra óptica o coaxial.

Clasificación de tecnologías.

Dividamos los estándares de las tecnologías de redes inalámbricas en 2 grupos:

· Tecnologías de comunicación móvil.

·

Tecnologías de comunicación móvil.

Estas son tecnologías que se utilizan activamente en comunicaciones celulares y otras comunicaciones móviles.

3 GRAMO - Tecnología de paquetes digitales que se utiliza para describir la tercera generación de telefonía móvil, que proporciona acceso a contenidos de vídeo y servicios de Internet de banda ancha para dispositivos móviles. La primera generación estuvo representada por teléfonos móviles analógicos, la segunda por redes móviles digitales.

Utiliza estándaresW-CDMA(UMTS), CDMA2000, TD-CDMA/TD-SCDMA, DECT, UWC-136.

.bluetooth– tecnología de comunicación móvil que funciona en las frecuencias 2400-2483,5 MHz. Estas frecuencias no fueron elegidas por casualidad; están abiertas y libres de licencias en la mayoría de los países del mundo. . Las frecuencias utilizadas determinan las capacidades de transferencia de datos de Bluetooth. El ancho del canal para dispositivos Bluetooth es de 723,2 kb/s en modo asíncrono (sin embargo, incluso en este modo todavía hay hasta 57,6 kb/s para transmisión simultánea en la dirección opuesta), o 433,9 kb/s en modo completamente sincrónico.

La distancia a la que se puede establecer una conexión Bluetooth es pequeña, oscilando entre 10 y 30 metros. Actualmente se está trabajando para aumentar esta distancia, al menos hasta los 100 metros.

La característica principal de Bluetooth es que varios dispositivos Bluetooth se conectan entre sí automáticamente tan pronto como están dentro del alcance. El usuario no tiene dolores de cabeza con cables, controladores o cualquier otra cosa, todo lo que se requiere de él es asegurarse de que los dispositivos Bluetooth estén lo suficientemente cerca entre sí, los dispositivos Bluetooth y el software deben encargarse del resto.

Tecnologías de comunicación inalámbrica entre y dentro de objetos.

Se trata de tecnologías que se utilizan activamente para organizar las comunicaciones entre diferentes edificios y también dentro de ellos.

WiFi(abreviatura de interoperabilidad mundial para el acceso por microondas) es una tecnología para proporcionar acceso inalámbrico a Internet de banda ancha. WiMAX se basa en el estándar IEEE 802.16.

Las redes WiMAX pueden operar en dos opciones de acceso: fijado Y móvil

Mobile WIMAX permite al usuario recibir tanto acceso fijo (similar al xDSL habitual, solo que sin cables) como acceso a la Red desde cualquier lugar dentro del área de cobertura o incluso en movimiento (algo, en términos muy generales, como el estándar celular GPRS existente, sólo que mucho más rápido).

El estándar 802.16 define varios modos de funcionamiento de las redes WiMAX:

· WiMAX fijo: acceso fijo;

· WiMAX nómada: acceso a sesiones;

· WiMAX portátil: acceso en movimiento;

· WiMAX móvil: acceso móvil.

Wi-FiEs un sistema de menor alcance, que normalmente cubre cientos de metros, que utiliza bandas de frecuencia sin licencia para proporcionar acceso a la red. Normalmente, los usuarios utilizan Wi-Fi para acceder a su propia red local, que puede no estar conectada a Internet. Si WiMAX se puede comparar con las comunicaciones móviles, entonces Wi-Fi se parece más a un teléfono fijo inalámbrico.

En las redes Wi-Fi, todas las estaciones de usuario que quieren transmitir información a través de un punto de acceso (AP) compiten por la “atención” de este último. Este enfoque puede provocar una situación en la que las comunicaciones de estaciones más distantes se interrumpan constantemente en favor de estaciones más cercanas. Esta situación dificulta el uso de servicios como la Voz sobre IP (VoIP), que dependen en gran medida de una conexión ininterrumpida. Usos de wifi 802.11 - La familia de especificaciones desarrollada por EEE para redes locales inalámbricas (LAN inalámbrica) Existen los siguientes tipos de especificaciones:

Conclusión.

Este artículo examinó los tipos de tecnologías de redes inalámbricas modernas. Se dio su descripción, se consideraron las características, características operativas y el entorno de uso. Para resumir este artículo, podemos decir que hoy en día las tecnologías de redes inalámbricas tienen un muy buen potencial de desarrollo y además tienen muchas ventajas en comparación con otras tecnologías de redes. Tengamos en cuenta que, debido al rápido desarrollo de las tecnologías electrónicas, las tecnologías inalámbricas pueden convertirse muy pronto en la mejor solución, la de mayor calidad y, lo que es más importante, eficaz en las tecnologías de red.

Literatura