Завдяки прогресу ми отримали безліч полегшують нашу життя пристроїв і приладів, які функціонують за рахунок винаходу нових технологій. Проривом в області зв'язку стала не тільки передача інформації по бездротовому каналу, але і синхронізація різного роду пристроїв за відсутності дротового з'єднання.

Що таке бездротова передача даних?

Відповісти на це питання просто: БПД - це передача інформації від одного пристрою до іншого, які знаходяться на певній відстані, без участі проводового підключення. Технологія передачі голосової інформації з радіоканалу стала застосовуватися ще в кінці ХІХ ст. З тих пір з'явилася велика кількість радиокоммуникационных систем, які стали використовувати при виробництві устаткування для будинку, офісу або підприємств.


Існує кілька способів синхронізації пристроїв для здійснення передачі даних. Кожен з них використовується в певній області і володіє індивідуальними властивостями. Бездротові мережі передачі даних відрізняються своїми характеристиками, тому мінімальне і максимальне відстань між пристроями, в залежності від виду технології передачі інформації, буде по-різному. Для синхронізації пристроїв по радіоканалу встановлюються спеціальні адаптери, які здатні відправляти і отримувати інформацію. Тут мова може йти як про невелике модулі, який вбудовується в смартфон, так і про орбітальному супутнику. Приймачем і передавачем можуть бути різні види пристроїв. Передача здійснюється за допомогою каналів різних частот і діапазонів. Зупинимося докладніше на специфіці здійснення різних видів бездротової синхронізації.

Класифікація бездротових каналів

В залежності від природи передавальної середовища розрізняють чотири типи бездротової передачі даних. Радіоканали стільникового зв'язку Передача даних здійснюється бездротовим шляхом від передавача до приймача. Передавач формує радіоімпульс певної частоти і амплітуди, коливання випромінюється в простір. Приймач фільтрує і обробляє сигнал, після цього відбувається вилучення потрібної інформації. Радіохвилі частково поглинаються атмосферою, тому такий зв'язок може спотворюватися при підвищеній вологості або дощу. Мобільний зв'язок працює саме на основі радіохвильових стандартів, канали бездротової передачі даних відрізняються швидкістю передачі інформації і діапазоном робочих частот. До радіочастотної категорії передачі даних відноситься Bluetooth - це технологія бездротового обміну даними між пристроями. У Росії використовуються наступні протоколи:

GSM. Це глобальна система здійснення стільникового зв'язку. Частота - 900/1800 мГц, максимальна швидкість передачі даних - 270 Кбіт/с.

CDMA. Цей стандарт забезпечує найвищу якість зв'язку. Робоча частота - 450 МГц.

UMTS. Має дві робочі смуги частот: 1885-2012 МГц і 2110-2200 МГц.

Супутникові канали Цей спосіб передачі інформації полягає у використанні супутника, на якому встановлена антена зі спеціальним обладнанням. Сигнал надходить від абонента на найближчу наземну станцію, потім здійснюється переадресація сигналу на супутник. Звідти інформація відправляється на приймач, іншу наземну станцію. Супутниковий зв'язок використовується для забезпечення телебачення і радіомовлення. Супутниковим телефоном можна скористатися в будь-якій віддаленій від станцій стільникового зв'язку точці.
Інфрачервоні канали Зв'язок встановлюється між приймачем і передавачем, які знаходяться на близькій відстані один від одного. Такий канал для бездротової передачі даних за допомогою світлодіодного випромінювання. Зв'язок може бути двосторонньою або широкомовної. Лазерні канали Принцип дії такий же, як в попередньому варіанті, тільки замість світлодіодів використовується лазерний промінь. Об'єкти повинні знаходитися в безпосередній близькості один від одного. Бездротові середовища передачі даних розрізняються своєю специфікою. Головними відмінними рисами є дальність дії і область застосування.

Технології та стандарти безпровідної передачі даних

Інформаційні технології в даний час розвиваються швидкими темпами. Передавати інформацію тепер можна за допомогою радіохвиль, інфрачервоного або лазерного випромінювання. Такий спосіб обміну інформацією набагато зручніше, ніж провідний вид синхронізації. Дальність дії при цьому, в залежності від технології, буде відрізнятися. Наведемо приклади:

Персональні мережі (WPAN). За допомогою цих стандартів підключається периферійне обладнання. Використовувати бездротові комп'ютерні миші і клавіатури набагато зручніше в порівнянні з дротяними аналогами. Швидкість бездротової передачі даних досить висока. Персональні мережі дозволяють обладнати системи "розумних" будинків, синхронізувати бездротові аксесуари з гаджетами. Прикладами технологій, які працюють за допомогою персональних мереж, є Bluetooth, ZigBee.

Локальні мережі (WLAN) базуються на продуктах стандартів 80211. Термін Wi-Fi в даний час відомий кожному. Спочатку ця назва було дано продуктів серії стандарту 80211 а тепер цим терміном позначають продукти будь-якого стандарту з даного сімейства. Мережі WLAN здатні створювати більший робочий радіус порівняно з WPAN, підвищився і рівень захисту.

Мережі міського масштабу (WMAN). Такі мережі працюють за тим же принципом, що і Wi-Fi. Відмітною особливістю даної системи бездротової передачі даних є більш широкий обхват територій, підключитися до цієї мережі може більше число приймачів. WMAN - це той же Wi Max, технологія, яка надає широкосмугове підключення.

Глобальні мережі (WWAN) - GPRS, EDGE, HSPA, LTE. Мережі цього типу можуть працювати на основі пакетної передачі даних або за допомогою комутації каналів.

Відмінності в технічних характеристиках мереж визначають область їх застосування. Якщо розглядати загальні властивості бездротових мереж, тоді можна виділити наступні категорії:

корпоративні мережі - використовуються для зв'язку об'єктів усередині однієї компанії;

операторські мережі створюються операторами зв'язку для надання послуг.

Якщо розглядати протоколи бездротової передачі даних, тоді можна виділити наступні категорії:

IEEE 80211 a, b, n, g, y. Дані протоколи прийнято об'єднувати під загальною маркетинговою назвою Wi-Fi. Розрізняються протоколи дальністю дії зв'язку, діапазоном робочих частот і швидкістю передачі даних.

IEEE 802151. В рамках стандарту здійснюється передача даних за технологією Bluetooth.

IEEE 802154. Стандарт для бездротової синхронізації за допомогою технології ZigBee.

IEEE 80216. Стандарт телекомунікаційної технології WiMax, яка відрізняється широкою дальністю дії. WiMax функціонально схожа з технологією LTE.

В даний час найбільшою популярністю з усіх бездротових протоколів передачі даних користуються 80211 і 802151. На базі цих протоколів здійснюється дія технологій Wi-Fi і Bluetooth.

Bluetooth

Точкою доступу, як у випадку з Wi-Fi, може виступати будь-який пристрій, оснащений спеціальним контролером, який формує навколо себе пікомережа. В дану пікомережа можуть входити декілька пристроїв, при бажанні вони можуть бути об'єднані в мости для передачі даних. У деяких комп'ютерах і ноутбуках вже вбудований контролер Bluetooth, якщо дана функція відсутня, тоді використовуються USB-адаптери, що приєднуються до апарату і наділяють його можливістю бездротової передачі даних. Bluetooth використовує частоту 24 ГГц, споживання енергії при цьому максимально низьке. Саме цей показник дозволив технології зайняти свою нішу в області інформаційних технологій. Невелике споживання енергії пояснюється слабкою потужністю передавача, невеликою дальністю дії і низькою швидкістю передачі даних. Незважаючи на це, даних характеристик виявилося достатньо для підключення та функціонування різного роду периферійного обладнання. Технологія Bluetooth надала нам велику різноманітність бездротових аксесуарів: навушники, колонки, комп'ютерні миші, клавіатури та багато іншого.
Існують 3 класу приймачів Bluetooth:

1-й клас. Дальність дії бездротової синхронізація може досягати 100 м. Пристрої такого типу використовують, як правило, в промислових масштабах.

2-й клас. Радіус дії складає 10 м. Пристрої цього класу найбільш поширені. Більшість бездротових аксесуарів відносяться саме до цієї категорії.

3-й клас. Дальність дії - 1 метр. Такі приймачі ставлять в ігрові консолі або в деякі гарнітури, коли немає сенсу віддаляти передавач і приймач один від одного.

Система бездротової передачі даних на базі технології Bluetooth дуже зручна для зв'язку пристроїв. Собівартість чіпів досить низька, тому оснащення обладнання функцією бездротового підключення не надто позначається на підвищенні ціни на нього.

Wi-Fi

Поряд з Bluetooth технологія Wi-Fi отримала таке ж повсюдне поширення в області бездротових комунікаційних технологій. Проте популярність до неї прийшла не відразу. Розробки технології Wi-Fi почалися ще в 80-х роках, але остаточний варіант представили тільки в 1997 році. Компанія Apple вирішила використовувати нову опцію на своїх ноутбуках. Так з'явилися перші мережеві карти в iBook. Принцип дії технології Wi-Fi наступний: в апарат вбудовується чіп, який може дати надійну бездротову синхронізацію з іншим таким же чіпом. Якщо пристроїв більше, ніж два, тоді необхідно використовувати точку доступу. Точка доступу Wi-Fi - це бездротовий аналог стаціонарного роутера. На відміну від останнього, підключення здійснюється без участі проводів, за допомогою радіохвиль. При цьому з'являється можливість підключити відразу декілька пристроїв. Не варто забувати, що при використанні великої кількості девайсів швидкість передачі даних буде значно знижена. Для захисту даних мережі Wi-Fi точки доступу захищають шифруванням. Без введення пароль до такого джерела даних не буде підключитися. Перший стандарт технології Wi-Fi був прийнятий у 1997 році, але повсюдного поширення він так і не отримав, так як швидкість передачі даних була дуже низька. Пізніше з'явилися стандарти 80211 a і 80211 b. Перший давав швидкість передачі до 54 Мб/с, але працював на частоті 5 ГГц, яка не скрізь дозволена. Другий варіант дозволяв мереж передавати дані на максимальній швидкості 11 Мб/с, чого було недостатньо. Тоді з'явився стандарт 80211 g. Він об'єднав достоїнства попередніх варіантів, забезпечуючи досить високу швидкість при робочій частоті 24 ГГц. Стандарт 80211 y є аналогом 80211 g, відрізняється великою відстанню дії мереж (до 5 км на відкритому просторі).

LTE

Даний стандарт в даний час є найбільш перспективним поряд з іншими глобальними мережами. Широкосмуговий мобільний доступ дає найвищу швидкість бездротової пакетної передачі даних. Відносно смуги робочих частот все неоднозначно. Стандарт LTE дуже гнучкий, мережі можуть базуватися в частотному діапазоні від 14 до 20 МГц. Дальність дії мереж залежить від висоти розташування базової станції і може досягати 100 км. Можливість підключення до мереж надається великій кількості гаджетів: смартфонів, планшетів, ноутбуків, ігрових консолей та інших пристроїв, які підтримують цей стандарт. В апаратах повинен бути вбудований модуль LTE, який працює спільно з наявними стандартами GSM і 3G. У випадку обриву зв'язку LTE девайс переключиться на наявний доступ до мереж 3G або GSM без обриву з'єднання. Щодо швидкості передачі даних можна відзначити наступне: у порівнянні з мережами 3G вона підвищилася в кілька разів і досягла відмітки 20 Мбіт/с. Впровадження великої кількості гаджетів, обладнаних LTE-модулями, забезпечує попит на дану технологію. Встановлюються нові базові станції, які забезпечують високошвидкісним доступом в інтернет навіть віддалені від мегаполісів населені пункти. Розглянемо принцип дії мереж четвертого покоління. Технологія бездротового з'єднання пакетної передачі даних здійснюється за допомогою протоколу IP. Для швидкої і стабільної синхронізації між базовою станцією і мобільною станцією формується як частотний, так і тимчасовий дуплекс. За рахунок великого кількості комбінацій парних частотних діапазонів можливо широкосмугове підключення абонентів. Поширення мереж LTE знизило тарифи на користування мобільним зв'язком. Широкий діапазон дії мережі дозволяє операторам економити на дорогому обладнанні.

Пристрої передачі даних

У своєму повсякденному житті ми оточені пристроями, які функціонують на базі бездротових технологій передачі даних. Причому кожен пристрій має кілька модулів активності тих чи інших стандартів. Приклад: класичний смартфон використовує мережі GSM, 3G, LTE для передачі пакетних і голосових даних, Wi-Fi для виходу в інтернет через точку доступу, Bluetooth для синхронізації девайса з аксесуарами. Розглянемо найпопулярніші пристрої бездротової передачі даних, які отримали повсюдне поширення:

Wi-Fi-роутер. Даний пристрій здатне забезпечувати доступом до інтернету кілька девайсів. Сам апарат синхронізований з джерелом інтернету провідним шляхом або за допомогою сім-карти оператора стільникових мереж.

Смартфон. Універсальний засіб зв'язку, яке дає можливість передавати голосову інформацію, відправляти короткі текстові повідомлення, отримувати доступ до інтернету і синхронізуватися з бездротовими або дротяними аксесуарами.

Планшетний комп'ютер. Функціонально може бути ідентичний смартфону. Відмінною особливістю є великий екран, завдяки яким використання гаджета стає більш комфортним для визначених видів робіт.

Персональний комп'ютер. Повноцінний стаціонарний апарат з вбудованою операційною системою, що дозволяє працювати в мережі інтернет, в тому числі і бездротових. Бездротова передача даних на комп'ютер від точки доступу, як правило, здійснюється через Wi-Fi-адаптер, що підключається через роз'єм USB.

Ноутбук. Зменшена версія персонального комп'ютера. У більшості ноутбуків є вбудований адаптер Bluetooth і Wi-Fi-модуль, що дозволяє виконувати синхронізацію для отримання доступу до інтернету, а також підключення бездротових аксесуарів без додаткових USB-адаптерів.

Бездротові аксесуари і периферійні пристрої. До даної категорії відносяться бездротові колонки, навушники, гарнітури, миші, клавіатури та інші популярні аксесуари, які підключаються до девайсів або комп'ютерів.

Телевізор або Smart-TV. Телевізор з операційною системою функціонально нагадує комп'ютер, тому наявність вбудованих бездротових модулів для нього є необхідністю.

Ігрова приставка. Для установки софта у даного гаджета передбачений бездротовий вихід в інтернет. Ігрові консолі синхронізовані з пристроєм за технологією Bluetooth.

Бездротове обладнання "Розумний будинок". Дуже складна і багатостороння система, управління якою здійснюється бездротовим способом. Всі датчики і елементи обладнання оснащені спеціальними модулями для передачі сигналів.

З удосконаленням бездротових технологій на зміну старим девайсів постійно приходять нові апарати, які функціонально є більш ефективними та практичні. Обладнання для бездротової передачі даних швидко видозмінюється і модифікується.

Перспективи використання бездротових мереж

В даний час простежується тенденція заміни дротяних елементів обладнання більш новими бездротовими варіантами. Це набагато зручніше не тільки з причини мобільності апаратів, але і з точки зору зручності у використанні. Виробництво бездротового обладнання дозволить не тільки впроваджувати новітні системи в світ девайсів для зв'язку, але й обладнати за останнім словом техніки оселю стандартного середньостатистичного жителя будь-якого населеного пункту. В даний час таке можуть дозволити собі тільки люди з високим рівнем достатку, які живуть в мегаполісах. В області бездротових радиокоммуникаций ведуться постійні дослідження, результатом яких є інноваційні технології, які відрізняються від попередників своєю більшою продуктивністю, зниженою енергозатратністю і практичністю використання. Результатом таких досліджень є поява нового устаткування. Виробники завжди зацікавлені у випуску продукції, яка буде відповідати інноваційним технологіям. Більш продуктивні точки доступу і потужні базові станції дозволяють повсюдно використовувати нові технології на великих підприємствах. Управління обладнанням можна буде вести дистанційно. В галузі освіти бездротові технології здатні полегшити процес навчання і контролю. У деяких школах вже починають впроваджувати процес мобільного освіти. Полягає він у дистанційному навчанні допомогою відеозв'язку через інтернет. Перераховані приклади є лише початковим кроком переходу розвитку суспільства на новий щабель, яка буде побудована на базі бездротових технологій.

Переваги бездротової синхронізації

Якщо порівнювати дротову і безпровідну передачу даних, можна виявити безліч переваг останньої:

не заважають дроти;

висока швидкість передачі даних;

практичність і швидкість підключення;

мобільність використання обладнання;

виключений знос або обрив зв'язку;

є можливість використання декількох варіантів бездротового підключення в одному девайсі;

можливість підключення декількох пристроїв до точки доступу інтернету.

Поряд з цим є і деякі недоліки:

випромінювання великої кількості апаратів може негативно позначитися на здоров'я людини;

при близькому розташуванні різного бездротового обладнання є ймовірність виникнення перешкод і збоїв у зв'язку.

Причини масової поширеності бездротових мереж очевидні. У необхідності завжди залишатися на зв'язку потребує будь-який середньостатистичний член сучасного суспільства.

На закінчення

Бездротові технології надали можливість повсюдного впровадження телекомунікаційного обладнання, яке масово використовується у всіх країнах світу. Постійні доопрацювання і нові відкриття в області бездротових комунікацій дають нам все більший рівень комфорту, а облаштування побуту за допомогою інноваційних приладів стає все більш доступним для більшості людей.