Revisión de las tecnologías de comunicación inalámbrica. Tecnologías de transmisión inalámbrica de datos ZigBee, BlueTooth, Wi-Fi

Las tecnologías inalámbricas sirven para transmitir información a distancia entre dos o más puntos sin necesidad de que estén conectados mediante cables. Para transmitir información se puede utilizar radiación infrarroja, ondas de radio, radiación óptica o láser.

Actualmente, existen muchas tecnologías inalámbricas, más conocidas por los usuarios por sus nombres comerciales, como Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Cada tecnología tiene ciertas características que determinan su ámbito de aplicación.

Existen diferentes enfoques para clasificar las tecnologías inalámbricas.

Clasificación de rango:

• Redes de área personal inalámbricas (WPAN). Estas redes incluyen Bluetooth.
• Redes inalámbricas de área local WLAN (Wireless Local Area Networks). Estas redes incluyen redes estándar Wi-Fi.
• Redes inalámbricas a escala urbana WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks). Ejemplos de tecnologías son WiMAX.

Clasificación por aplicaciónyu:

• Redes inalámbricas corporativas (departamentales): creadas por empresas para sus propias necesidades.
• Redes inalámbricas de operador: creadas por operadores de telecomunicaciones para brindar servicios por una tarifa.

Una forma breve pero concisa de clasificación puede ser mostrar simultáneamente las dos características más significativas de las tecnologías inalámbricas en dos ejes: velocidad máxima de transferencia de información y distancia máxima.

Breve descripción general de las tecnologías de transmisión de datos inalámbricas más populares

Wisconsin-fi

Desarrollado por el consorcio Wi-Fi Alliance basado en los estándares IEEE 802.11, “Wi-Fi” es una marca comercial de Wi-Fi Alliance. El nombre de la tecnología es Wireless-Fidelity ("precisión inalámbrica"), por analogía con Hi-Fi.

En sus inicios, se recomendaba la instalación de una LAN inalámbrica cuando la implementación de un sistema de cable no era posible o económicamente viable. Actualmente, muchas organizaciones utilizan Wi-Fi, ya que en determinadas condiciones la velocidad de la red ya supera los 100 Mbit/s. Los usuarios pueden moverse entre puntos de acceso en toda el área de cobertura de la red Wi-Fi.

Los dispositivos móviles (PDA, teléfonos inteligentes, PSP y computadoras portátiles) equipados con transceptores Wi-Fi de cliente pueden conectarse a una red local y acceder a Internet a través de puntos de acceso o puntos de acceso.

Historia

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. Creador de Wi-Fi - Vic Hayes ( Vic Hayes) trabajó en el equipo que participó en el desarrollo de los estándares IEEE 802.11b, IEEE_802.11a e IEEE_802.11g. 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 480 Mbps.

bluetooth

Bluetooth es una especificación industrial para redes de área personal inalámbricas. Red de área personal inalámbrica, WPAN).

La especificación Bluetooth fue desarrollada por el Bluetooth Special Interest Group, 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 (publicado el 14 de junio de 2002). 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.

El alcance de Bluetooth puede alcanzar los 100 metros.

WiMAX (inglés) Mundial I interoperabilidad para el acceso por microondas) es una tecnología de telecomunicaciones desarrollada para proporcionar comunicaciones inalámbricas universales de largo alcance para una amplia gama de dispositivos (desde estaciones de trabajo y computadoras portátiles hasta teléfonos móviles). La tecnología está desarrollada en base al estándar IEEE 802.16, también llamado Wireless MAN.

Área de uso

WiMAX está diseñado para resolver los siguientes problemas:

· Conexión de puntos de acceso Wi-Fi entre sí y con otros segmentos de Internet.

· Proporcionar acceso inalámbrico de banda ancha como alternativa a las líneas arrendadas y DSL.

· Prestación de servicios de telecomunicaciones y transmisión de datos de alta velocidad.

• Creación de puntos de acceso que no están ligados a la ubicación geográfica.

WiMAX permite acceder a Internet a altas velocidades, con una cobertura mucho mayor que las redes Wi-Fi. Esto permite utilizar la tecnología como "canales troncales", una continuación de los cuales son las líneas tradicionales DSL y arrendadas, así como las redes locales. Como resultado, este enfoque permite crear redes escalables de alta velocidad en ciudades enteras.

Especificaciones de los estándares WiMAX

IEEE 802.16-2004 (también conocido como 802.16d o WiMAX fijo). La especificación fue aprobada en 2004. Soporta acceso fijo en zonas con o sin línea de visión. Dispositivos de usuario: módems estacionarios para instalación en exteriores e interiores, así como tarjetas PCMCIA para portátiles. En la mayoría de los países, las bandas de 3,5 y 5 GHz están asignadas para esta tecnología. Según el Foro WiMAX, ya existen alrededor de 175 implementaciones de la versión fija. Muchos analistas la ven como una tecnología competidora o complementaria a la banda ancha DSL por cable.

IEEE 802.16-2005 (también conocido como 802.16e y WiMAX móvil). La especificación fue aprobada en 2005 y está optimizada para admitir usuarios móviles y admite una serie de funciones específicas, como traspaso, modo inactivo y roaming. Los rangos de frecuencia previstos para las redes WiMAX móviles son: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 GHz. Se han implementado varios proyectos piloto en todo el mundo, incluido Scartel, que fue el primero en desplegar su red en Rusia. Los competidores de 802.16e son todas tecnologías móviles de tercera generación (por ejemplo, EV-DO, HSDPA).

La principal diferencia entre las dos tecnologías es que WiMAX fijo permite atender sólo a suscriptores "estáticos", mientras que el móvil se centra en trabajar con usuarios que se mueven a velocidades de hasta 120 km/h. Movilidad significa la presencia de funciones de roaming y conmutación "fluida" entre estaciones base cuando el suscriptor se mueve (como ocurre en las redes celulares). En un caso particular, WiMAX móvil también puede utilizarse para dar servicio a usuarios de líneas fijas.

El hombre es una criatura perezosa. Es mucho más fácil para él presionar un par de botones sentado en el sofá que ir a la cocina y presionar los mismos botones en la tetera o en la tostadora. Probablemente así apareció el arcaico control remoto por infrarrojos para televisores y luego otros equipos, desde sistemas estéreo hasta acondicionadores de aire.

Y las tecnologías inalámbricas “inteligentes” aparecieron en los electrodomésticos hace muchos años. Y al principio su finalidad era puramente utilitaria: las lavadoras de lujo Miele podían actualizar su firmware mediante Wi-Fi y añadir nuevos programas de lavado.

Empoderamiento

Los electrodomésticos con Wi-Fi utilizan hoy Internet principalmente para controlarlos a distancia (por ejemplo, para poner en marcha una tetera o preparar café al llegar) o para descargar nuevas recetas (en el caso de las multicocinas o las cafeteras).

En general, este arranque remoto dio origen a algo tan aparentemente salvaje como una tetera con un "diente azul" (que se conecta a un módulo de control con un transceptor Wi-Fi). Sí, este es el hervidor más común y corriente con Bluetooth real. ¿Para qué? Para empezar desde tu smartphone, ve a la cocina y sírvete un poco de té. Y si en el caso de una cafetera esto puede justificarse de alguna manera (enciendes el molinillo de café, se muelen los granos, luego se prepara el café y vienes a la cocina a tomar una bebida preparada), entonces en el caso de Un hervidor eléctrico todavía parece al menos extraño: hierven en un minuto, por lo que, a primera vista, esta función parece una hinchazón innecesaria. Por otro lado, si hierves agua para papillas y té verde, es posible que ya lleve algo de tiempo y entonces la conexión Wi-Fi tenga algún sentido.

Sin embargo, las nuevas tecnologías también aportan un beneficio tangible: el control avanzado del electrodoméstico. Es decir, si tiene muchas funciones, gestionarlas desde un panel de control pequeño y no siempre bien diseñado a veces resulta francamente inconveniente, y aquí viene al rescate un teléfono inteligente/tableta, en cuya pantalla se pueden mostrar tantas funciones como sea posible. funciona como quieras. Esto abre enormes oportunidades para los fabricantes, y ya han comenzado a aprovecharlas.

Futuro

Idealmente, las tecnologías inalámbricas deberían servir a una persona al máximo. El propio frigorífico encarga los productos necesarios a partir de una lista con pago con tarjeta (algunos ya saben cómo hacerlo), se diagnostica y llama a un técnico en caso de problema (ellos ya saben hacer la primera parte), monitoriza el Estado de los productos y advierte sobre la fecha de caducidad. La lavadora, junto con la secadora, dosificará ella misma el polvo y el acondicionador, lavará todo y lo trasladará a su sección de secado para que se seque, y la persona solo tendrá que sacar y planchar la ropa seca.

La cocina también contará con electrodomésticos con wifi. La propia cafetera te preparará café o una tetera cuando llegues (ellos ya pueden), una multicocina preparará una deliciosa cena o desayuno (ellos también ya saben, excepto que no pueden ponerles nada), la La televisión grabará un programa interesante en Discovery y lo transmitirá justo en el momento de la cena o del desayuno (y esto también es posible desde hace mucho tiempo).

Todo ello debe ocurrir bajo el completo y estricto control del usuario. Es decir, puede acceder a la interfaz de control en cualquier momento y ver cómo funciona el hervidor y si hay suficiente agua. Y si es necesario, puedes agregarlo (esto es algo que los dispositivos aún no pueden hacer).

También debería unificarse la aplicación para el control de electrodomésticos. Si ahora cada proveedor está desarrollando su propio ecosistema para sus dispositivos, lo ideal es que en el futuro todos los dispositivos funcionen con un único sistema operativo controlado por protocolos de comunicación desarrollados adecuadamente. Lo cual será conveniente, de código abierto y, lo más importante, seguro de usar.

Lo que ya es importante es la cuestión de la seguridad. Los elementos de un sistema doméstico inteligente hoy en día tienen poca seguridad y este es un entorno ideal para que varios tipos de estafadores penetren directamente en su hogar. Las interfaces de control de los electrodomésticos hoy en día también están muy débilmente protegidas, ya que los sistemas domésticos inteligentes aún no están tan implantados en nuestras vidas que a cada paso surgen precedentes.

¿Qué hay en el mercado?

La variedad más diversa de electrodomésticos que se encuentran actualmente en el mercado son aquellos con protocolos inalámbricos integrados de Redmond: este fabricante fue el primero en producir en masa dispositivos con tecnologías inalámbricas para control remoto a través de la aplicación patentada R4S, pero a un precio bastante alto. justificado sólo para un producto nuevo. Se mencionó anteriormente una gran desventaja de todos los dispositivos Wi-Fi de Redmond: la necesidad de tener en casa un dispositivo adicional que transmitirá Bluetooth desde el dispositivo a la red Wi-Fi doméstica (y luego a todas partes). Se trata de la multicocina SkyCooker M800S (9 mil rublos), la báscula de cocina SkyScales 741S (2,5 mil rublos), la cafetera de goteo con molinillo de café incorporado SkyCoffee M1505S (9 mil rublos), la báscula de suelo SkyBalance 740S (4,5 mil rublos). y una tetera SkyKettle M170S (7 mil rublos).

También hay fabricantes poco conocidos. Por ejemplo, la báscula de cocina inteligente Bite de BlueAnatomy por 9 mil rublos. O la báscula de suelo Fitbit Aria Smart Scale con un precio medio de 12 mil rublos. Polaris también produce hervidores con Wi-Fi: modelo PWK 1792 CGL con 12 (!) programas de ebullición de agua por 6,5 mil rublos.

Y la cafetera Philips Saeco GranBaristo Avanti HD8969 con Bluetooth por 170 mil rublos es una acrobacia aérea, incluso con limpieza completamente automática. Y, por cierto, este es exactamente el caso cuando toda la riqueza de funcionalidades se concentra en una aplicación para tableta (la pantalla será demasiado pequeña para un teléfono inteligente).

Los hornos con Wi-Fi ahora están representados en el mercado ruso por Gorenje, pero su precio de 80 a 100 mil rublos ya no es alentador, y la posibilidad de descargar nuevas recetas no vale esa cantidad de dinero en absoluto.

Los sistemas split con Wi-Fi tampoco son infrecuentes: hay modelos de Timberk en un amplio rango de precios de 16 a 60 mil rublos en las series TIM y STORM AC, y simplemente módulos que complementan la funcionalidad de los aires acondicionados convencionales de Haier o Fujitsu.

Pero en el segmento de las multicocinas todo es mucho más interesante: algunas incluso pueden descargar nuevas recetas a través de Internet. El mercado ruso ofrece principalmente el modelo mencionado anteriormente de Redmond y multicocinas de Polaris: en plural, ya que hay casi una docena en el rango de precios de 9 a 19 mil rublos.

¿Es posible prescindir de esto?

Por supuesto, puedes prescindir de Wi-Fi y Bluetooth en los electrodomésticos. Nuestras abuelas colgaban teteras sobre el fuego para hervir agua, pero nosotros ni siquiera soñamos con las multicocinas. El significado de esta innovación es bastante obvio, como lo es el progreso tecnológico en general: hacer la vida de una persona más fácil, para que tenga más tiempo para actividades más placenteras que cocinar, hacer café, hornear y otras tareas domésticas mundanas. Los robots aspiradores, una vez más, pueden hacer esta vida más fácil.

Por otro lado, aparecen aún más problemas. Las redes sociales se inventaron para la comunicación instantánea sin necesidad de utilizar teléfonos, y la gente casi dejó de comunicarse entre sí en persona. Se ha introducido un robot aspirador en el ecosistema del "hogar inteligente", pero la limpieza de suelos húmedos sigue siendo relevante, y la compra de otra innovación, un trapeador a vapor, no resuelve completamente el problema, sino que simplemente ofrece otra forma de resolverlo. . Un lavavajillas parece eliminar la necesidad de lavar los platos manualmente e incluso ahorra agua, pero debe haber muchos platos (el lavavajillas promedio está diseñado para 8 a 10 juegos de platos para una carga completa), además aún hay que usar el fregadero para lavar los restos de comida.

A esto podemos agregar el hecho de que la tecnología con tecnologías inalámbricas hoy ya nos está complicando la vida. Digamos que la serie de electrodomésticos de cocina inalámbricos Redmond R4S (Ready for Sky!) mencionada anteriormente, en lugar de conectarse a un enrutador doméstico normal a través de 802.11, se conecta a otro dispositivo como una tableta o un teléfono inteligente a través de Bluetooth (es decir, necesita tener un teléfono inteligente o una tableta en casa todo el tiempo ), se instala un programa de control que ya se comunica con el usuario y le permite controlar el hervidor y la cafetera. No está del todo claro por qué fue necesario arruinarlo así. Quizás porque el módulo Wi-Fi de cada dispositivo podría encarecerlos. Pero esto es poco probable, ya que los módulos en realidad cuestan un centavo, pero el hecho de que, en principio, podrían complicar el software o el hardware, es posible. Y es poco probable que nos equivoquemos si suponemos que la introducción de Bluetooth/Wi-Fi en los dispositivos traerá muchas otras sorpresas. Además, el precio sigue siendo muy alto: está claro que incluye no sólo el precio de un módulo Wi-Fi/Bluetooth barato, sino también el trabajo de ingenieros y programadores.

Hoy la respuesta a la pregunta “comprar o no” es: más bien no que sí. Sí, ahora todavía hay un cierto efecto sorpresa por el hecho de que puedes prepararte café mientras estás acostado en la cama. Por supuesto, es conveniente encender la olla de cocción lenta después del trabajo y cenar inmediatamente al regresar. Pero varias "enfermedades infantiles", como el número excesivo de dispositivos en los dispositivos Redmond SkyCooker, apenas han comenzado a aparecer y, dado que el segmento apenas ha comenzado a desarrollarse, seguirán aumentando.

El artículo analiza tres tecnologías de transmisión inalámbrica de datos, cuyos nombres, como dicen, son familiares para todos: ZigBee, BlueTooth y Wi-Fi, y también proporciona posibles áreas de uso y recomendaciones para elegir tecnología para una tarea específica.

Tecnología inalámbrica Bluetooth

La tecnología BlueTooth (estándar IEEE 802.15) fue la primera tecnología que permitió organizar una red personal inalámbrica (WPAN - Wireless Personal Network). Permite la transmisión de datos y voz en distancias cortas (10 a 100 m) en el rango de frecuencia sin licencia de 2,4 GHz y conecta PC, teléfonos móviles y otros dispositivos en ausencia de línea de visión.

BlueTooth debe su nacimiento a Ericsson, que en 1994 comenzó a desarrollar una nueva tecnología de comunicación. Inicialmente, el objetivo principal era desarrollar una interfaz de radio de bajo consumo y bajo coste que permitiera la comunicación entre teléfonos móviles y auriculares inalámbricos. Sin embargo, posteriormente, el trabajo de desarrollo de la interfaz de radio se convirtió sin problemas en la creación de una nueva tecnología.

En el mercado de las telecomunicaciones, así como en el mercado de la informática, el éxito de las nuevas tecnologías está garantizado por las empresas manufactureras líderes que deciden sobre la viabilidad y los beneficios económicos de integrar nuevas tecnologías en sus nuevos desarrollos. Por lo tanto, para garantizar un futuro digno y un mayor desarrollo de su creación, Ericsson organizó en 1998 el consorcio BlueTooth SIG (Special Interest Group), al que se le asignaron las siguientes tareas:

• mayor desarrollo de la tecnología BlueTooth;
• Promoción de nuevas tecnologías en el mercado de las telecomunicaciones.

El consorcio BlueTooth SIG incluye empresas como Ericsson, Nokia, 3COM, Intel, National Semiconductor.

Sería lógico suponer que el primer paso del consorcio BlueTooth SIG sería estandarizar la nueva tecnología con el objetivo de lograr compatibilidad entre dispositivos BlueTooth desarrollados por diferentes empresas. Esto se dio cuenta. Para ello, se desarrollaron especificaciones que describen en detalle los métodos de uso del nuevo estándar y las características de los protocolos de transferencia de datos.

Como resultado, se desarrolló la pila de protocolos de transmisión de datos inalámbricos BlueTooth (Fig. 1).

Arroz. 1. Pila de protocolos Bluetooth

La tecnología BlueTooth admite conexiones punto a punto y punto a multipunto. Dos o más dispositivos que utilizan el mismo canal forman una piconet. Uno de los dispositivos funciona como principal (maestro) y el resto como subordinados (esclavo). Una sola piconet puede tener hasta siete esclavos activos, con los esclavos restantes en estado "estacionado", permaneciendo sincronizados con el maestro. Las picoredes que interactúan forman una "red distribuida" (scatternet).

Sólo hay un dispositivo maestro en cada piconet, pero los dispositivos esclavos pueden formar parte de diferentes piconets. Además, el dispositivo maestro de una piconet puede ser un dispositivo esclavo en otra (Fig. 2).

Arroz. 2. Piconet con dispositivos esclavos. a) con un dispositivo esclavo. b) varios. c) red distribuida

Desde que los primeros módulos BlueTooth llegaron al mercado, su uso generalizado en nuevas aplicaciones se ha visto obstaculizado por la compleja implementación de software de la pila de protocolos BlueTooth. El desarrollador tuvo que implementar de forma independiente el control del módulo BlueTooth y desarrollar perfiles que determinen la interacción del módulo con otros dispositivos BlueTooth utilizando comandos de interfaz del controlador host (HCI - Host Controller Interface). El interés por la tecnología BlueTooth crecía día a día, cada vez aparecían más empresas que desarrollaban componentes para ella, pero no existía una solución que simplificara significativamente la gestión de los módulos BlueTooth. Y se encontró esa solución. La empresa finlandesa, tras estudiar la situación del mercado, fue una de las primeras en ofrecer a los desarrolladores la siguiente solución.

En la mayoría de los casos, los desarrolladores utilizan la tecnología BlueTooth para reemplazar una conexión en serie por cable entre dos dispositivos por una inalámbrica. Para organizar una conexión y realizar la transferencia de datos, el desarrollador necesita mediante programación, utilizando comandos de interfaz del controlador de host, implementar los niveles superiores de la pila de protocolos BlueTooth, que incluyen: L2CAP, RFCOMM, SDP, así como el perfil de interacción del puerto serie - SPP (Perfil de puerto serie) y Perfil de descubrimiento de servicios (SDP). La empresa finlandesa decidió aprovechar esto desarrollando una versión de firmware para módulos BlueTooth, que representa una implementación de software completa de toda la pila de protocolos BlueTooth (Fig. 1), así como los perfiles SPP y SDP. Esta solución permite al desarrollador controlar el módulo, establecer una conexión serie inalámbrica y realizar transferencias de datos mediante comandos de caracteres especiales, tal como se hace cuando se trabaja con módems convencionales mediante comandos AT estándar.

A primera vista, la solución comentada anteriormente puede reducir significativamente el tiempo necesario para integrar la tecnología BlueTooth en productos recientemente desarrollados. Sin embargo, esto impone ciertas restricciones al uso de la tecnología BlueTooth. Esto afecta principalmente a la reducción del rendimiento máximo y al número de conexiones asíncronas simultáneas admitidas por el módulo BlueTooth.

A mediados de 2004, la versión 1.2 de la especificación BlueTooth, que se publicó en 2001, fue reemplazada por la versión 1.2 de la especificación BlueTooth. Las principales diferencias entre las especificaciones 1.2 y 1.1 incluyen:

1. Implementación de tecnología de salto de frecuencia adaptativo (AFH).
2. Conectividad de voz mejorada.
3. Reduzca el tiempo que lleva establecer una conexión entre dos módulos BlueTooth.

Se sabe que BlueTooth y Wi-Fi utilizan la misma banda sin licencia de 2,4 GHz. Por lo tanto, en los casos en que los dispositivos BlueTooth estén dentro del alcance de dispositivos Wi-Fi y se comuniquen entre sí, esto puede provocar colisiones y afectar el rendimiento de los dispositivos. La tecnología AFH evita colisiones: durante el intercambio de información, para combatir las interferencias, la tecnología BlueTooth utiliza saltos de frecuencia de canal, cuya selección no tiene en cuenta los canales de frecuencia en los que los dispositivos Wi-Fi intercambian datos. En la figura. La Figura 3 ilustra el principio de funcionamiento de la tecnología AFH.

Arroz. 3. Principio de funcionamiento de la tecnología AFH. a) colisiones b) evitar colisiones mediante sintonización de frecuencia de canal adaptativa

El desarrollo de la tecnología BlueTooth no se detiene. El consorcio SIG ha desarrollado un concepto para el desarrollo tecnológico hasta 2008 (Fig. 4).

Arroz. 4. Etapas de desarrollo de la tecnología Bluetooth

Actualmente, existe una gran cantidad de empresas en el mercado que ofrecen módulos BlueTooth, así como componentes para implementar de forma independiente el hardware de un dispositivo BlueTooth. Casi todos los fabricantes ofrecen módulos que admiten las especificaciones BlueTooth versión 1.1 y 1.2 y corresponden a la clase 2 (alcance 10 m) y clase 1 (alcance 100 m). Sin embargo, si bien la versión 1.1 es totalmente compatible con la versión 1.2, todas las mejoras mencionadas anteriormente que se incluyen en la versión 1.2 solo se pueden obtener si ambos dispositivos son compatibles con la versión 1.2.

En noviembre de 2004, se adoptó la versión 2.0 de la especificación BlueTooth, que admite la tecnología de velocidad de datos mejorada (EDR). La especificación 2.0 con soporte EDR permite el intercambio de datos a velocidades de hasta 3 Mbit/s. A finales de 2005, los fabricantes ofrecieron las primeras muestras producidas en masa de módulos correspondientes a la versión 2.0 y compatibles con la tecnología avanzada de transferencia de datos EDR. El alcance de estos módulos es de 10 m en ausencia de línea de visión, lo que corresponde a la clase 2, y en presencia de línea de visión puede alcanzar los 30 m.

Como se señaló anteriormente, el objetivo principal de la tecnología BlueTooth es reemplazar una conexión en serie por cable. Sin embargo, el perfil SPP utilizado para organizar la conexión no es, por supuesto, el único perfil que los desarrolladores pueden utilizar en sus productos. La tecnología BlueTooth define los siguientes perfiles: perfil de acceso genérico, perfil de descubrimiento de servicios, perfil de telefonía inalámbrica, perfil de intercomunicador, perfil de auriculares), perfil de acceso telefónico a redes, perfil de fax, perfil de acceso a LAN, perfil de intercambio de objetos genérico, perfil de inserción de objetos, archivo Perfil de transferencia, perfil de sincronización.

Tecnología de datos inalámbricos Wi-Fi

La situación con el Wi-Fi es algo confusa, así que primero definamos la terminología utilizada.

El estándar IEEE 802.11 es el estándar básico para construir redes locales inalámbricas (Wireless Local Network - WLAN). El estándar IEEE 802.11 se ha mejorado constantemente y actualmente existe toda una familia, que incluye las especificaciones IEEE 802.11 con los índices de letras a, b, c, d, e, g, h, i, j, k, l, m. , n, o , p, q, r, s, u, v, w. Sin embargo, sólo cuatro de ellos (a, b, g e i) son los principales y más populares entre los fabricantes de equipos, mientras que el resto (c-f, h-n) son adiciones, mejoras o correcciones a las especificaciones aceptadas.

A su vez, el Instituto de Ingenieros Electrónicos y Eléctricos (IEEE) sólo desarrolla y adopta especificaciones para los estándares anteriores. Sus responsabilidades no incluyen probar la compatibilidad de equipos de diferentes fabricantes.

Para promover en el mercado los equipos de redes de área local inalámbricas (WLAN), se creó un grupo llamado Wi-Fi Alliance. Esta alianza gestiona la certificación de equipos de varios fabricantes y otorga permiso a los miembros de Wi-Fi Alliance para utilizar el logotipo de la marca Wi-Fi. La presencia del logotipo de Wi-Fi en el equipo garantiza un funcionamiento confiable y compatibilidad del equipo al construir una red local inalámbrica (WLAN) en equipos de diferentes fabricantes. Actualmente, los equipos compatibles con Wi-Fi son equipos construidos según el estándar IEEE 802.11a, b y g (también pueden utilizar el estándar IEEE 802.11i para proporcionar una conexión segura). Además, la presencia de un logo de Wi-Fi en el equipo significa que el equipo opera en la banda de 2,4 GHz o 5 GHz. En consecuencia, se debe entender por Wi-Fi la compatibilidad de equipos de diferentes fabricantes destinados a la construcción de redes locales inalámbricas, teniendo en cuenta las limitaciones expuestas anteriormente.

La especificación IEEE 802.11 original, adoptada en 1997, establecía la transmisión de datos a 1 y 2 Mbps en el rango de frecuencia sin licencia de 2,4 GHz, así como un método de control de acceso al medio físico (canal de radio) que utiliza autenticación de acceso múltiple y de portadora. eliminación de colisiones (Carrier Sense Multiple Access with Collision Prevention, CSMA-CA). El método CSMA-CA es el siguiente. Para determinar el estado del canal (ocupado o libre), se utiliza un algoritmo para estimar el nivel de la señal en el canal, según el cual se miden la potencia de la señal en la entrada del receptor y la calidad de la señal. Si la potencia de las señales recibidas en la entrada del receptor está por debajo del valor umbral, entonces el canal se considera libre, pero si su potencia está por encima del valor umbral, entonces el canal se considera ocupado.

Desde la adopción de la especificación estándar IEEE 802.11, varios fabricantes han introducido sus equipos en el mercado. Sin embargo, el equipo IEEE 802.11 no se ha generalizado debido a que la especificación estándar no definía claramente las reglas para la interacción de las capas de la pila de protocolos. Por ello, cada fabricante presentó su propia versión del estándar IEEE 802.11, que es incompatible con los demás.

Para corregir esta situación, en 1999, IEEE adoptó la primera adición a la especificación estándar IEEE 802.11, denominada IEEE 802.11b. El estándar IEEE 802.11b fue el primer estándar de red de área local inalámbrica que se generalizó. La velocidad máxima de transferencia de datos es de 11 Mbit/s. Los desarrolladores del estándar lograron alcanzar esta velocidad utilizando el método de codificación utilizando una secuencia de códigos adicionales (codificación de códigos complementarios). Para controlar el acceso al canal de radio, se utiliza el mismo método que en la especificación original del estándar IEEE 802.11: CSMA-CA. La velocidad máxima de datos anterior es, por supuesto, un valor teórico, ya que para acceder al canal de radio se utiliza el método CSMACA, lo que no garantiza la disponibilidad de un canal libre en ningún momento. Por lo tanto, en la práctica, cuando se transmiten datos a través del protocolo TCP/IP, el rendimiento máximo será de aproximadamente 5,9 Mbit/s, y cuando se utiliza el protocolo UDP, de aproximadamente 7,1 Mbit/s.

Si el entorno electromagnético se deteriora, el equipo reduce automáticamente la velocidad de transmisión inicialmente a 5,5 Mbit/s y luego a 2 Mbit/s, utilizando el método Adaptive Rate Selection (ARS). La reducción de la velocidad permite el uso de métodos de codificación más simples y menos redundantes, lo que hace que las señales transmitidas sean menos susceptibles a la atenuación y distorsión debido a la interferencia. Gracias al método de selección de velocidad adaptativa, los equipos IEEE 802.11b pueden comunicarse en diferentes entornos electromagnéticos.

El siguiente estándar que se unirá a la familia IEEE 802.11 es IEEE 802.11a, una especificación adoptada por IEEE en 1999. Las principales diferencias entre la especificación estándar IEEE 802.11a y la especificación estándar IEEE 802.11 original son las siguientes:

• la transmisión de datos se realiza en el rango de frecuencia sin licencia de 5 GHz;
• se utiliza modulación de frecuencia ortogonal (OFDM);
• la velocidad máxima de transferencia de datos es de 54 Mbit/s (la velocidad real es de unos 20 Mbit/s).

Al igual que 802.11b, 802.11a implementa una técnica de selección de velocidad adaptativa (ARS) que reduce la velocidad de datos en el siguiente orden: 48, 36, 24, 18, 12, 9 y 6 Mbps. La información se transmite a través de uno de los 12 canales asignados en la banda de 5 GHz.

El uso de la banda de 5 GHz en el desarrollo de la especificación 802.11a se debe principalmente al hecho de que esta banda está menos congestionada que la banda de 2,4 GHz y, por lo tanto, las señales transmitidas en ella son menos susceptibles a las interferencias. Sin lugar a dudas, este hecho es una ventaja, pero al mismo tiempo el uso de la banda de 5 GHz conduce al hecho de que el funcionamiento confiable de los equipos IEEE 802.11a solo se garantiza en el campo visual. Por lo tanto, al construir una red inalámbrica, es necesario instalar más puntos de acceso, lo que, a su vez, afecta el costo de implementación de una red inalámbrica. Además, las señales transmitidas en la banda de 5 GHz son más susceptibles a la absorción (la potencia emitida por los equipos IEEE 802.11b y 802.11a es la misma).

Las primeras muestras de equipos IEEE 802.11a se introdujeron en el mercado en 2001. Cabe señalar que los equipos que sólo soportan el estándar IEEE 802.11a no han tenido una gran demanda en el mercado por varias razones. En primer lugar, en ese momento los equipos IEEE 802.11b ya habían demostrado su eficacia en el mercado, en segundo lugar, todos notaron las desventajas de utilizar la banda de 5 GHz y, en tercer lugar, los equipos IEEE 802.11a no eran compatibles con IEEE 802.11b. Sin embargo, posteriormente, para promover IEEE 802.11a, los fabricantes ofrecieron dispositivos que admiten ambos estándares, así como equipos que permiten la adaptación a redes integradas en equipos del estándar IEEE 802.11b, 802.11a, 802.11g.

En 2003, se adoptó la especificación estándar IEEE 802.11g, que establece la transmisión de datos en la banda de 2,4 GHz a una velocidad de 54 Mbit/s (la velocidad real es de aproximadamente 24,7 Mbit/s). El control de acceso por radio utiliza el mismo método que la especificación IEEE 802.11 original: CSMACA, así como la modulación de frecuencia ortogonal (OFDM).

El equipo IEEE 802.11g es totalmente compatible con 802.11b; sin embargo, debido a la interferencia, en la mayoría de los casos la velocidad de transferencia de datos real de 802.11g es comparable a la velocidad proporcionada por el equipo 802.11b. Por lo tanto, la única solución correcta para los usuarios potenciales de redes inalámbricas de área local es comprar equipos que admitan tres estándares a la vez: 802.11a, b y g.

La mayoría de los desarrolladores asocian los equipos compatibles con Wi-Fi principalmente con la organización de puntos de acceso a Internet y con los equipos de los suscriptores. Cabe señalar que la industria de sistemas integrados no ha ignorado los estándares IEEE 802.11a, b y g. Ya existen ofertas en este segmento de mercado que permiten hacer compatible cualquier dispositivo con Wi-Fi. Estamos hablando de módulos OEM del estándar IEEE 802.11b, que incluyen: un transceptor, un procesador de procesamiento de aplicaciones y ejecución de software. Por lo tanto, estos módulos representan una solución completamente completa que puede reducir significativamente el tiempo y el costo de implementación de la compatibilidad Wi-Fi del producto en desarrollo. Básicamente, los módulos OEM del estándar IEEE 802.11b se integran en productos para la supervisión y el control remotos a través de Internet. Para conectar un módulo OEM del estándar IEEE 802.11b al producto, se utiliza una interfaz serie RS-232 y el módulo se controla mediante comandos AT. La distancia máxima entre un módulo OEM del estándar IEEE 802.11b y un punto de acceso cuando se utiliza una antena remota especial puede ser de hasta 500 m. En interiores, la distancia máxima no supera los 100 m, y en presencia de línea de visión aumenta. hasta 300 m Una desventaja importante de estos módulos OEM es su elevado coste.

En la Tabla 1 se muestran las principales características técnicas de los estándares IEEE 802.11a, b y g.

Tabla 1. Principales características técnicas de los estándares IEEE 802.11a, b y g

Tecnología de datos inalámbrica ZigBee

La tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee se introdujo en el mercado después de la llegada de las tecnologías de transmisión de datos inalámbrica BlueTooth y Wi-Fi. La aparición de la tecnología ZigBee se debe principalmente al hecho de que para algunas aplicaciones (por ejemplo, para el control remoto de iluminación o puertas de garaje, o para leer información de sensores), el criterio principal a la hora de elegir la tecnología de transmisión inalámbrica es el bajo consumo de energía del hardware. y su bajo costo. Esto da como resultado un rendimiento bajo, ya que en la mayoría de los casos los sensores funcionan con una batería incorporada, cuyo tiempo de funcionamiento debe exceder varios meses o incluso años. De lo contrario, la sustitución mensual de la batería del sensor de apertura/cierre de la puerta del garaje cambiará radicalmente la actitud del usuario hacia las tecnologías inalámbricas. Las tecnologías de transmisión de datos inalámbricas BlueTooth y Wi-Fi existentes en ese momento no cumplían con estos criterios, proporcionando transmisión de datos a altas velocidades, con altos niveles de consumo de energía y costos de hardware. En 2001, el Grupo de Trabajo No. 4 de IEEE 802.15 comenzó a trabajar en la creación de un nuevo estándar que cumpliría con los siguientes requisitos:

• consumo de energía muy bajo del hardware que implementa tecnología de transmisión de datos inalámbrica (la duración de la batería debe oscilar entre varios meses y varios años);
• la transferencia de información debe realizarse a baja velocidad;
• bajo costo de hardware.

El resultado fue el desarrollo del estándar IEEE 802.15.4. En muchas publicaciones, el estándar IEEE 802.15.4 se entiende como tecnología ZigBee, y viceversa, ZigBee es el estándar IEEE 802.15.4. Sin embargo, esto no es cierto. En la figura. La Figura 5 muestra un modelo de interacción entre el estándar IEEE 802.15.4, la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee y el usuario final.

Arroz. 5. Modelo de interacción entre el estándar IEEE 802.15.4, la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee y el usuario final

El estándar IEEE 802.15.4 define la interacción de solo las dos capas inferiores del modelo de interfuncionamiento: la capa física (PHY) y la capa de control de acceso de radio para tres bandas de frecuencia sin licencia: 2,4 GHz, 868 MHz y 915 MHz. La Tabla 2 muestra las principales características de los equipos que operan en estos rangos de frecuencia.

Tabla 2. Principales características del equipo

La capa MAC es responsable de controlar el acceso al canal de radio mediante el método Carrier Sense Multiple Access with Collision EVance (CSMA-CA), así como de gestionar la conexión y desconexión de la red de datos y garantizar la protección de la información transmitida mediante clave simétrica. (AES-128).

A su vez, la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee propuesta por ZigBee Alliance determina los niveles restantes del modelo de interacción, que incluyen el nivel de red, el nivel de seguridad, el nivel de estructura de la aplicación y el nivel del perfil de la aplicación. La capa de red, la tecnología de datos inalámbricos ZigBee, es responsable del descubrimiento de dispositivos y la configuración de la red y admite tres topologías de red que se muestran en la Fig. 6.

Arroz. 6. Tres opciones de topología de red

Para garantizar una integración de bajo costo de la tecnología de transmisión inalámbrica ZigBee en diversas aplicaciones, la implementación física del hardware IEEE 802.15.4 se presenta en dos formas: dispositivos de función reducida (RFD) y dispositivos completamente funcionales (FFD). Al implementar una de las topologías de red que se muestran en la Fig. 6, se requiere al menos un dispositivo FFD para actuar como coordinador de red. La Tabla 3 enumera las funciones realizadas por los dispositivos FFD y RFD.

Tabla 3. Lista de funciones realizadas por dispositivos FFD y RFD

El bajo costo del hardware de los dispositivos RFD se garantiza limitando el conjunto de funciones al organizar la interacción con un coordinador de red o un dispositivo FFD. Esto, a su vez, se refleja en la implementación incompleta del modelo de interacción mostrado en la Fig. 5, y también impone requisitos mínimos sobre los recursos de memoria.

Además de dividir los dispositivos en RFD y FFD, ZigBee Alliance define tres tipos de dispositivos lógicos: coordinador ZigBee (coordinador), enrutador ZigBee y dispositivo terminal ZigBee. El coordinador inicializa la red, administra los nodos y también almacena información sobre la configuración de cada nodo conectado a la red. Un enrutador ZigBee es responsable de enrutar los mensajes transmitidos a través de la red de un nodo a otro. Un punto final se refiere a cualquier dispositivo terminal conectado a una red. Los dispositivos RFD y FFD comentados anteriormente son precisamente los dispositivos finales. El tipo de dispositivo lógico al construir una red lo determina el usuario final seleccionando un perfil específico (Fig. 5) propuesto por la alianza ZigBee. Al construir una red con una topología de "todos para todos", la transmisión de mensajes de un nodo de la red a otro se puede realizar a lo largo de diferentes rutas, lo que permite construir redes distribuidas (combinando varias redes pequeñas en una grande, una árbol de clúster) con la instalación de un nodo de otro en una distancia suficientemente grande y garantizar una entrega confiable de mensajes.

El tráfico transmitido a través de la red ZigBee generalmente se divide en periódico, intermitente y repetitivo (caracterizado por un corto intervalo de tiempo entre el envío de mensajes de información).

El tráfico periódico es típico de aplicaciones que requieren recibir información de forma remota, como la de sensores o medidores inalámbricos. En tales aplicaciones, la obtención de información de sensores o medidores se realiza de la siguiente manera. Como se mencionó anteriormente, cualquier dispositivo final, que en este ejemplo es un sensor inalámbrico, debe estar en modo de "suspensión" durante la gran mayoría de su tiempo de funcionamiento, garantizando así un consumo de energía muy bajo. Para transmitir información, el dispositivo terminal en ciertos momentos se despierta del modo de "suspensión" y busca en la radio una señal especial (baliza) transmitida por el dispositivo de administración de red (coordinador ZigBee o enrutador ZigBee) al que está conectado el medidor inalámbrico. Si hay una señal especial (baliza) en la radio, el dispositivo terminal transmite información al dispositivo de administración de red e inmediatamente entra en modo de "suspensión" hasta la siguiente sesión de comunicación.

El tráfico intermitente es común, por ejemplo, con dispositivos de control remoto de iluminación. Imaginemos una situación en la que, cuando se activa un sensor de movimiento instalado en la puerta de entrada, es necesario transmitir una orden para encender la iluminación del pasillo. La transmisión de comandos en este caso se realiza de la siguiente manera. Cuando el dispositivo de administración de red recibe una señal del sensor de movimiento, indica al dispositivo final (interruptor inalámbrico) que se conecte a la red inalámbrica ZigBee. Luego se establece una conexión con el dispositivo terminal (interruptor inalámbrico) y se transmite un mensaje de información que contiene un comando para encender la iluminación. Después de recibir el comando, la conexión finaliza y el conmutador inalámbrico se desconecta de la red ZigBee.

Conectar y desconectar un dispositivo final a la red ZigBee solo en los momentos necesarios le permite aumentar significativamente el tiempo que el dispositivo final permanece en modo "suspensión", garantizando así un consumo mínimo de energía. El método de utilizar una señal especial (baliza) consume mucha más energía.

En algunas aplicaciones, como los sistemas de seguridad, la transmisión de información sobre la activación del sensor debe realizarse casi instantáneamente y sin demora. Pero hay que tener en cuenta el hecho de que en un momento determinado varios sensores pueden "funcionar" a la vez, generando el llamado tráfico repetido en la red. La probabilidad de que ocurra este evento es baja, pero es inaceptable no tenerlo en cuenta en los sistemas de seguridad. En la red inalámbrica ZigBee, para los mensajes transmitidos a la red inalámbrica cuando se activan varios sensores de seguridad (dispositivos finales) a la vez, la transmisión de datos desde cada sensor se realiza en un intervalo de tiempo especialmente asignado. En la tecnología ZigBee, un intervalo de tiempo especialmente asignado se denomina intervalo de tiempo garantizado (GTS). La presencia en la tecnología ZigBee de la capacidad de proporcionar un intervalo de tiempo garantizado para la transmisión de mensajes urgentes nos permite hablar de la implementación del método QoS (calidad de servicio) en ZigBee. La asignación de un horario garantizado para la transmisión de mensajes urgentes la realiza el coordinador de la red (Fig. 6, Coordinador PAN).

Al desarrollar hardware para la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee que implementa el modelo de interacción, casi todos los fabricantes se adhieren al concepto según el cual todo el hardware está ubicado en un solo chip. En la figura. La Figura 7 muestra el concepto de implementación de hardware de la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee.

Arroz. 7. Concepto de implementación de hardware de la tecnología de transmisión de datos inalámbrica ZigBee.

Para construir una red inalámbrica (por ejemplo, una red con topología en estrella) basada en la tecnología ZigBee, el desarrollador debe comprar al menos un coordinador de red y la cantidad requerida de dispositivos finales. Al planificar una red, se debe tener en cuenta que el número máximo de dispositivos finales activos conectados al coordinador de red no debe exceder los 240. Además, es necesario adquirir herramientas de software para desarrollar, configurar la red y crear aplicaciones de usuario y Perfiles del fabricante de chips ZigBee. Casi todos los fabricantes de chips ZigBee ofrecen en el mercado una línea completa de productos que, por regla general, se diferencian únicamente en la cantidad de memoria ROM y RAM. Por ejemplo, un chip con 128 KB de ROM y 8 KB de RAM se puede programar para que actúe como coordinador, enrutador y dispositivo final.

El alto coste del kit de depuración, que incluye un conjunto de software y hardware para construir redes inalámbricas ZigBee de cualquier complejidad, es uno de los factores que limitan la distribución masiva de la tecnología ZigBee en el mercado ruso. Cabe señalar que la aparición de la tecnología de transmisión inalámbrica ZigBee se ha convertido en una respuesta definitiva a las necesidades del mercado de creación de sistemas de control inteligentes para viviendas y edificios privados, cuya demanda aumenta cada año. En un futuro próximo, los hogares y edificios privados estarán equipados con una gran cantidad de nodos de redes inalámbricas que monitorean y controlan los sistemas de soporte vital del hogar. La instalación de estos sistemas se puede realizar en cualquier momento y en poco tiempo, ya que no requieren cableado en el edificio.

Enumeramos las aplicaciones en las que se puede integrar la tecnología ZigBee:

• Sistemas de automatización de soporte vital para viviendas y edificios (control remoto de tomas de red, interruptores, reóstatos, etc.).
• Sistemas de control de electrónica de consumo.
• Sistemas de toma automática de lecturas de varios contadores (gas, agua, electricidad, etc.).
• Sistemas de seguridad (sensores de humo, sensores de acceso y seguridad, sensores de fugas de gas y agua, sensores de movimiento, etc.).
• Sistemas de monitorización ambiental (sensores de temperatura, presión, humedad, vibraciones, etc.).
• Sistemas de automatización industrial.

Conclusión

La breve descripción de las tecnologías de transmisión inalámbrica de datos BlueTooth, Wi-Fi y ZigBee que se ofrece en el artículo muestra que incluso para desarrolladores experimentados puede resultar difícil dar preferencia claramente a una u otra tecnología basándose únicamente en la documentación técnica.

Por tanto, el enfoque de selección debe basarse en un análisis exhaustivo de varios parámetros. Las características comparativas de las tecnologías BlueTooth, Wi-Fi y ZigBee se muestran en la Tabla 4. Esta información le ayudará a tomar la decisión correcta al elegir una tecnología de transmisión de datos inalámbrica.

Tabla 4. Características comparativas de las tecnologías BlueTooth, Wi-Fi y ZigBee

Literatura

1. VIRGINIA. Grigoriev, O.I. Lagutenko, Yu.A. Raspaev. “Sistemas y redes de acceso radioeléctrico”, M.,: EcoTrends, 2005.
2. www.ieee.com
3. www.chipcon.com
4. www.ember.com
5. www.BlueTooth.org

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.

Por lo tanto, una red inalámbrica no requiere cableado (que a menudo requiere cortar la pared); Es difícil discutir las 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.

· MacOS. 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. Aunque la versión inicial incluía un soporte bastante débil, mejoró significativamente con el lanzamiento del Service Pack 2 y con el lanzamiento del Service Pack 3 se agregó soporte WPA2.

Microsoft Windows Vista incluye soporte Wi-Fi mejorado en comparación con 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).

Las herramientas de información técnica se mejoran constantemente y los fabricantes se esfuerzan por invertir en ellas la mayor comodidad posible para el consumidor. Hoy en día, casi todos los dispositivos electrónicos cuentan con al menos una interfaz para la transferencia de datos. Gracias a esto, se pueden conectar a una red local común dentro del apartamento.

Veamos una breve descripción general de sus capacidades y consejos que facilitarán al artesano del hogar la creación de canales de comunicación inalámbricos y por cable y garantizarán el funcionamiento confiable de todos los dispositivos en la red de Internet doméstica.

Propósito de la red doméstica

Aprovechamos constantemente las ventajas de combinar varios dispositivos electrónicos en un único sistema de información, sin siquiera darnos cuenta, cuando:

• Buscamos información en Internet desde dispositivos electrónicos;
• ver una película o un programa de televisión en la televisión a través de Internet;
• imprima fotografías directamente desde su teléfono inteligente a una impresora;
• en ausencia del propietario del apartamento;
• Analizamos los eventos que ocurren en el apartamento en tiempo real mediante cámaras IP;
• o realizar otras operaciones.

Esta lista incompleta de oportunidades que nos brinda la integración de varios dispositivos en una sola red se puede ampliar significativamente.

Tipos de redes domésticas

En la práctica, se utilizan dos tipos de intercambio de información:

1. canal de radio (conexión inalámbrica);
2. Cable especial (red Ethernet cableada).

Es posible utilizar ambos tipos en una sola red, donde un equipo opera de forma inalámbrica y el otro conectando un cable diseñado para tal fin.

Cada tipo de comunicación tiene sus propias ventajas y desventajas.

Conexión inalámbrica

Para transmitir información a través de canales de radio dentro de la casa se utilizan las siguientes tecnologías:

• Wifi.

Tienen diferentes capacidades.

La especificación Bluetooth permite la comunicación por radio inalámbrica entre dispositivos portátiles que admiten este tipo de comunicación.

La tecnología de transmisión implica el uso de ondas de radio con una frecuencia no constante y que cambia rápidamente, que sólo el transmisor y el receptor conocen.

Esto garantiza tanto la protección contra interferencias que surgen del funcionamiento de varios dispositivos ubicados cerca como la seguridad de la transmisión de datos.

En casa, Bluetooth se utiliza con mayor frecuencia para conectar auriculares, ratones o teclados a dispositivos portátiles y, con menos frecuencia, impresoras, cámaras y otros equipos compatibles.

Wi-Fi como alternativa a Ethernet

La conexión inalámbrica Wi-Fi se ha vuelto cada vez más común últimamente debido a la falta de conexión a cables.

Casi todos los dispositivos modernos tienen equipos integrados para utilizar tecnologías inalámbricas.

Las principales diferencias en la transmisión de datos a través de una conexión Ethernet por cable con canales de radio inalámbricos Wi-Fi se resumen en la tabla.

Como puede verse en la tabla, las distancias de transmisión de señales y la velocidad de intercambio de datos utilizando tecnología inalámbrica son peores. Pero los valores de ambas características son suficientes para trabajos en interiores.

Desde el punto de vista de garantizar la seguridad de la transmisión de información, el Wi-Fi inalámbrico también presenta problemas. Sin embargo, proteger su red doméstica no siempre es la máxima prioridad. Por lo tanto, algunos usuarios ni siquiera ahondan en este tema, ya sea por desconocimiento o simplemente por creer que no tienen nada que proteger.

En general, el Wi-Fi inalámbrico tiene características inferiores al Ethernet por cable, pero su comodidad y movilidad garantizan un uso generalizado entre los dispositivos electrónicos domésticos.

Conexión por cable

Este método requiere más costos para la compra de equipos adicionales y el tendido de cables en canales de cable, lo que afecta.

Se debe tener en cuenta que los cables ubicados cerca del equipo pueden enredarse entre sí, crear confusión y reducir la seguridad operativa.

Sin embargo, se inventó una forma original de transmitir información. Utiliza canales de una red eléctrica doméstica de 220 V conectándole un módem PLC. Esta técnica le permite ahorrar dinero en la instalación de cables. Pero por varias razones no se desarrolló.

Acceso a Internet en un apartamento, casa particular y oficina.

En las redes domésticas y de oficina, las conexiones de red más utilizadas son canales cableados que utilizan tecnología Ethernet. Los proveedores (organizaciones que brindan a los clientes acceso a Internet) generalmente proporcionan su equipo (enrutador o módem) a los suscriptores para que los instalen en las instalaciones.

Se diferencia en diseño y puede tener:

• un solo puerto (conector de cable) o varios;
• posibilidad técnica de transmisión Wi-Fi o sin ella;
• funciones adicionales (conexión a Internet TV, y otras).

Gracias a este equipamiento, tenemos acceso a Internet en nuestro apartamento. Para conectarse a él mediante Wi-Fi, basta con especificar en el dispositivo electrónico receptor:

• nombre de la red;
• clave (contraseña) para acceder a su red.

Ambos parámetros están registrados en el módem.

Para una red cableada, la mayoría de las veces los parámetros del equipo se detectan y conectan automáticamente (para esto, el protocolo DHCP debe estar habilitado). Sin embargo, en algunos casos es posible que necesites configurarlos.

En general, una red local informática no necesariamente tiene que tener acceso a Internet. Pero, dadas las tarifas de conexión relativamente baratas y las grandes posibilidades de ampliar las funciones del usuario mediante el acceso a la World Wide Web en casa, este tipo de redes se están volviendo raras.

Tecnología de conexión a Internet del proveedor al suscriptor.

Organización del acceso telefónico (Dial-UP)

Se trata de un método de conexión bastante "antiguo" que funciona en redes telefónicas con centrales telefónicas obsoletas. La comunicación a través de Internet se crea mediante un módem que llama al equipo de la estación y cambia con él.

La velocidad de conexión para dicha conexión depende en gran medida de la calidad de la conexión y de las interferencias resultantes. Rara vez supera los 32-56 Kbps. La línea telefónica en sí está ocupada y no se puede utilizar para conversar.

RDSI (Red Digital de Servicios Integrados)

Una red de este tipo permite la transmisión simultánea de voz y datos digitales.

A diferencia del acceso telefónico, el teléfono no estará ocupado mientras esté conectado a Internet y su velocidad será mucho mayor.

PON (red óptica pasiva)

Se está produciendo una progresiva sustitución del cable convencional por fibra óptica, lo que, a pesar del mayor coste, abre posibilidades completamente diferentes.

La tecnología PON permite transferir datos a alta velocidad desde los equipos de la empresa de telecomunicaciones al suscriptor. La calidad de la señal transmitida a través de fibra óptica es un orden de magnitud mayor que la de un cable convencional.

WiFi

Un tipo de comunicación inalámbrica capaz de transmitir información a distancias de varios kilómetros a alta velocidad. Proporcionado por empresas de telecomunicaciones para acceder a Internet a sus clientes mediante la instalación de estaciones base y equipos terminales WiMAX. Esta tecnología está ganando popularidad.

Internet satelital

La organización de un canal de acceso vía satélite requiere:

1. instalación de equipos satelitales específicos sintonizados al satélite - antenas parabólicas;
2. registro con un proveedor que proporcione acceso a Internet a través del satélite especificado.

Vale la pena señalar que existen dos opciones para utilizar Internet vía satélite:

1. organización asimétrica del canal de comunicación;
2. canal simétrico.

El primer método es más económico para el usuario. Las solicitudes de paquetes salientes pasan por un canal independiente. Esto es muy poco tráfico y basta con utilizar Internet móvil, que se paga por separado.

La recepción de los datos solicitados se realiza a través de un canal satélite. La velocidad de recepción y el tráfico recibido del satélite son significativamente mayores que los de los paquetes salientes.

La segunda opción es mucho más cara. Proporciona el intercambio de tráfico entrante y saliente directamente vía satélite. La innegable ventaja de este tipo de conexión es la posibilidad de organizar el acceso a Internet desde cualquier parte del mundo si se utiliza el equipo necesario.

Como regla general, se utiliza cuando es necesario tener acceso a Internet y no existen otras opciones para conectarse.

Tecnología DOCSIS o conexión vía cable TV

Este tipo de conexión es utilizada por algunos operadores de televisión por cable. El principio de funcionamiento de este esquema es bastante simple. Un cable coaxial introducido en los apartamentos de los suscriptores a través de un divisor se bifurca en dos salidas:

1. un canal funciona directamente en el televisor;
2. la segunda salida se conecta a través de un módem utilizando la tecnología DOCSIS (Especificaciones de interfaz de servicio de datos a través de cable).

Este módem luego distribuye Internet a los dispositivos electrónicos receptores. Y en el caso más sencillo, incluso puede utilizar una placa de computadora especial (sintonizador de TV) que admita esta tecnología.

Este método no se ha utilizado ampliamente debido a importantes desventajas:

• el ancho del canal depende en gran medida de la cantidad de suscriptores conectados que utilizan la conexión a Internet;
• baja velocidad de transferencia de información.

Sin embargo, los operadores de cable pueden aprovechar esta oportunidad para brindar servicios adicionales a sus clientes.

Internet móvil

La principal ventaja de este método es que Internet siempre está disponible, pero está limitado por la red actual del operador de telefonía móvil. La conexión se realiza a través del módem incorporado de un dispositivo móvil (teléfono, teléfono inteligente, comunicador, tableta) o mediante el funcionamiento de un módem USB independiente.

Internet móvil utiliza uno de los siguientes tipos de tecnologías:

• GPRS,
• BORDE,

Incluso a pesar de la baja velocidad de transferencia de información (GPRS - hasta 40 Kbps, EDGE - hasta 236 Kbps, 3G - hasta 3,6 Mbps y sólo 4G - alrededor de 100 Mbps), este tipo de acceso a Internet goza de popularidad.

La lista considerada de métodos de transferencia de datos responde mejor a los intereses del propietario de la casa de garantizar la comunicación a través de Internet. Los métodos restantes son más adecuados para organizaciones de oficina.