Підручник з бездротових мережевих протоколів

Підручник з бездротових мережевих протоколів

Люди іноді називають бездротову мережу «Wi-Fi», навіть якщо в мережі використовується абсолютно не пов'язана технологія бездротового зв'язку. Хоча може здатися ідеальним, що всі бездротові пристрої в світі повинні використовувати один загальний мережевий протокол, такий як Wi-Fi, сучасні мережі підтримують широкий спектр різних протоколів. Причина: жоден з існуючих протоколів не забезпечує оптимального рішення для всіх видів бездротового використання, яких хочуть люди. Деякі з них краще оптимізовані для економії заряду батареї на мобільних пристроях, в той час як інші пропонують більш високі швидкості або більш надійні і далекі сполуки.

Зазначені нижче протоколи бездротових мереж виявилися особливо корисними в побутових пристроях і бізнес-середовищах

LTE

До того, як в більш нових смартфонах використовувалася так звана бездротова мережа четвертого покоління (4G), в телефонах використовувалося приголомшливе розмаїття протоколів стільникового зв'язку більш старого покоління з такими іменами, як HSDPA, GPRS і EV-DO. Оператори телефонного зв'язку і галузь інвестували великі суми грошей в модернізацію вишок стільникового зв'язку та іншого мережевого обладнання для підтримки 4G, стандартизувавши протокол зв'язку під назвою Long Term Evolution, який став популярним сервісом з 2010 року.

Технологія LTE була розроблена для значного поліпшення низьких швидкостей передачі даних і проблем роумінгу зі старими телефонними протоколами. Протокол може передавати більше 100 Мбіт/с даних, хоча пропускна здатність мережі зазвичай регулюється до рівнів нижче 10 Мбіт/с для окремих користувачів. Через значну вартість обладнання, а також через деякі проблеми державного регулювання оператори телефонного зв'язку ще не розгорнули LTE у багатьох місцях. LTE також не підходить для домашніх та інших локальних мереж, оскільки він призначений для підтримки більшої кількості клієнтів на набагато більших відстанях (і, відповідно, більш високої вартості).

Wi-Fi

Wi-Fi широко асоціюється з бездротовими мережами, оскільки де-факто він став стандартом для домашніх мереж і громадських точок доступу. Wi-Fi став популярним, починаючи з кінця 1990-х років, коли мережеве обладнання, необхідне для включення ПК, принтерів та інших споживчих пристроїв, стало широко доступним, а підтримувані швидкості передачі даних були поліпшені до прийнятних рівнів (з 11 Мбіт/с до 54 Мбіт/с і вище).

Хоча Wi-Fi може працювати на великих відстанях у ретельно контрольованих середовищах, протокол практично обмежений роботою в окремих житлових або комерційних будівлях і на відкритому повітрі в декількох хвилинах ходьби. Швидкість Wi-Fi також нижча, ніж для деяких інших бездротових протоколів. Мобільні пристрої все частіше підтримують як Wi-Fi, так і LTE (а також деякі старі стільникові протоколи), щоб надати користувачам більше гнучкості у видах мереж, які вони можуть використовувати.

Протоколи безпеки Wi-Fi Protected Access додають мережеву автентифікацію та можливості шифрування даних у мережі Wi-Fi. Зокрема, WPA2 рекомендується для використання в домашніх мережах для запобігання несанкціонованих сторін від входу в мережу або перехоплювати особисті дані, що передаються повітрям.

блютуз

Bluetooth був одним з найстаріших бездротових протоколів, все ще широко доступним, і був створений в 1990-х роках для синхронізації даних між телефонами та іншими пристроями з живленням від батареї. Для роботи Bluetooth потрібно менше енергії, ніж для Wi-Fi і більшості інших бездротових протоколів. У свою чергу, з'єднання Bluetooth працюють тільки на відносно коротких відстанях, часто 30 футів (10 метрів) або менше, і підтримують відносно низькі швидкості передачі даних, зазвичай 1-2 Мбіт/с. Wi-Fi замінив Bluetooth на більш новому обладнанні, але сьогодні багато телефонів як і раніше підтримують обидва цих протоколи.

Протоколи 60 ГГц - WirelessHD і WiGig

Одним з найпопулярніших видів діяльності в комп'ютерних мережах є потокова передача відеоданих, і було розроблено кілька бездротових протоколів, що працюють на частотах 60 ГГц, для кращої підтримки цього та інших видів використання, які вимагають великої пропускної здатності мережі. У 2000-х роках були створені два різних галузевих стандарти: WirelessHD і WiGig, які використовують технологію 60 ГГц для підтримки бездротових з'єднань з високою пропускною здатністю: WiGig пропонує пропускну здатність від 1 до 7 Гбіт/с, а WirelessHD підтримує пропускну здатність від 10 до 28 Гбіт/с.

Незважаючи на те, що базова потокова передача відео може здійснюватися через мережі Wi-Fi, відеопотоки з високою роздільною здатністю високої якості вимагають більш високих швидкостей передачі даних, пропонованих цими протоколами. Дуже високі частоти сигналів WirelessHD і WiGig порівняно з Wi-Fi (60 ГГц проти 2,4 або 5 ГГц) значно обмежують діапазон з'єднання, як правило, коротше, ніж Bluetooth, і, як правило, в межах однієї кімнати (оскільки сигнали 60 ГГц не проникають крізь стіни).

Бездротові протоколи домашньої автоматизації - Z-Wave і Zigbee

Різні мережеві протоколи були створені для підтримки систем домашньої автоматизації, які дозволяють дистанційно керувати освітленням, побутовою технікою та споживчими гаджетами. Двома відомими бездротовими протоколами для домашньої автоматизації є Z-Wave і Zigbee. Для досягнення вкрай низького енергоспоживання, необхідного в середовищах домашньої автоматизації, ці протоколи і пов'язане з ними апаратне забезпечення підтримують тільки низькі швидкості передачі даних - 0,25 Мбіт/с для Zigbee і всього близько 0,01 Мбіт/с для Z-Wave. Хоча такі швидкості передачі даних явно не підходять для мереж загального призначення, ці технології добре працюють як інтерфейси для споживчих гаджетів, які мають прості і обмежені вимоги до зв'язку.