Беспроводная связь (или просто беспроводная , если позволяет контекст) — это передача информации ( телекоммуникации ) между двумя или более точками без использования для передачи электрического проводника , оптического волокна или другой непрерывной направляемой среды . Наиболее распространенные беспроводные технологии используют радиоволны . В случае радиоволн предполагаемые расстояния могут быть небольшими, например, несколько метров для Bluetooth или миллионы километров для радиосвязи в дальнем космосе . Он охватывает различные типы стационарных, мобильных и портативных приложений, включая двустороннюю радиосвязь , сотовые телефоны , персональные цифровые помощники (КПК) и беспроводные сети . Другие примеры применения радиотехнологий включают устройства GPS , механизмы открывания гаражных ворот , беспроводную компьютерную мышь , клавиатуры и гарнитуры , наушники , радиоприемники , спутниковое телевидение, телевещание и беспроводные телефоны . Несколько менее распространенные методы достижения беспроводной связи включают в себя другие электромагнитные явления, такие как свет, магнитные или электрические поля или использование звука.
Термин «беспроводная связь» в истории коммуникаций использовался дважды, но в несколько разных значениях. Первоначально он использовался примерно с 1890 года для первой технологии радиопередачи и приема, например, в беспроводной телеграфии , пока примерно в 1920 году его не заменило новое слово « радио». Радиоприемники в Великобритании и во всем англоязычном мире, которые не были портативными, продолжали называться в качестве беспроводных устройств в 1960-е годы. [1] [2] Термин «беспроводная связь» был возрожден в 1980-х и 1990-х годах главным образом для того, чтобы отличить цифровые устройства, которые обмениваются данными без проводов, такие как примеры, перечисленные в предыдущем абзаце, от тех, для которых требуются провода или кабели. Это стало его основным использованием в 2000-х годах в связи с появлением таких технологий, как мобильная широкополосная связь , Wi-Fi и Bluetooth .
Беспроводные операции позволяют предоставлять такие услуги, как мобильная и межпланетная связь, которые невозможно или непрактично реализовать с использованием проводов. Этот термин обычно используется в телекоммуникационной отрасли для обозначения телекоммуникационных систем (например, радиопередатчиков и приемников, пультов дистанционного управления и т. д.), которые используют ту или иную форму энергии (например, радиоволны и акустическую энергию) для передачи информации без использования проводов. [3] [4] [5] Таким образом информация передается как на короткие, так и на большие расстояния.
Первый беспроводной телефонный разговор произошел в 1880 году, когда Александр Грэм Белл и Чарльз Самнер Тейнтер изобрели фотофон — телефон, передающий звук через луч света. Для работы фотофона требовался солнечный свет и прямая видимость между передатчиком и приемником, что значительно снижало жизнеспособность фотофона при любом практическом использовании. [6] Прошло несколько десятилетий, прежде чем принципы фотофона нашли свое первое практическое применение в военной связи , а затем и в оптоволоконной связи .
Ряд схем беспроводной электрической сигнализации, включая передачу электрического тока через воду и землю с использованием электростатической и электромагнитной индукции, были исследованы для телеграфии в конце 19 века, прежде чем стали доступны практические радиосистемы. К ним относятся запатентованная индукционная система Томаса Эдисона , позволяющая телеграфу в движущемся поезде соединяться с телеграфными проводами, идущими параллельно путям, индукционная телеграфная система Уильяма Приса для отправки сообщений через водоемы, а также несколько действующих и предлагаемых телеграфных и голосовых земных систем. проводящие системы.
Система Эдисона использовалась в застрявших поездах во время Великой метели 1888 года , а проводящие землю системы нашли ограниченное применение между траншеями во время Первой мировой войны , но эти системы никогда не имели экономического успеха.
В 1894 году Гульельмо Маркони начал разработку системы беспроводного телеграфа с использованием радиоволн , о которых было известно с момента доказательства их существования в 1888 году Генрихом Герцем , но которые не рассматривались как формат связи, поскольку в то время они казались короткометражными. явление дальности. [7] Маркони вскоре разработал систему, которая передавала сигналы на расстояния, которые никто не мог предсказать (отчасти из-за отражения сигналов от тогда еще неизвестной ионосферы ). Маркони и Карл Фердинанд Браун были удостоены Нобелевской премии по физике 1909 года за вклад в развитие этой формы беспроводной телеграфии.
Коммуникация на миллиметровых волнах была впервые исследована Джагадишем Чандрой Босом в 1894–1896 годах, когда он в своих экспериментах достиг чрезвычайно высокой частоты - до 60 ГГц . [8] Он также представил использование полупроводниковых переходов для обнаружения радиоволн, [9] когда запатентовал радиокристаллический детектор в 1901 году. [10] [11]
Беспроводная революция началась в 1990-х годах, [12] [13] [14] с появлением цифровых беспроводных сетей , что привело к социальной революции и сдвигу парадигмы от проводных технологий к беспроводным, [15] включая распространение коммерческих беспроводных технологий. такие как сотовые телефоны , мобильная телефония , пейджеры , беспроводные компьютерные сети , [12] сотовые сети , беспроводной Интернет , а также портативные и карманные компьютеры с беспроводными соединениями. [16] Революция в беспроводной связи была вызвана достижениями в области радиочастотной (РЧ) и микроволновой техники , [12] и переходом от аналоговой к цифровой радиочастотной технологии, [15] [16] , что позволило существенно увеличить голосовой трафик наряду с доставка цифровых данных, таких как текстовые сообщения, изображения и потоковые медиа . [15]
Беспроводная связь может осуществляться через:
Радио- и микроволновая связь передают информацию, модулируя свойства электромагнитных волн , передаваемых через пространство. В частности, передатчик генерирует искусственные электромагнитные волны, подавая на свою антенну изменяющиеся во времени электрические токи . Волны распространяются от антенны, пока в конечном итоге не достигнут антенны приемника, что индуцирует электрический ток в приемной антенне. Этот ток можно обнаружить и демодулировать для воссоздания информации, отправленной передатчиком.
Оптическая связь в свободном пространстве (FSO) — это технология оптической связи , которая использует свет, распространяющийся в свободном пространстве, для беспроводной передачи данных для телекоммуникаций или компьютерных сетей . «Свободное пространство» означает, что лучи света проходят через открытый воздух или космическое пространство. Это контрастирует с другими технологиями связи, в которых используются световые лучи, проходящие по линиям передачи, таким как оптическое волокно или диэлектрические «световые трубы».
Эта технология полезна там, где физические соединения непрактичны из-за высоких затрат или других соображений. Например, оптические линии связи в свободном пространстве используются в городах между офисными зданиями, которые не подключены к сети, где стоимость прокладки кабеля через здание и под улицей будет непомерно высокой. Другим широко используемым примером являются потребительские ИК- устройства, такие как пульты дистанционного управления и сети IrDA ( Infrared Data Association ), которые используются в качестве альтернативы сетям Wi-Fi , позволяя ноутбукам, КПК, принтерам и цифровым камерам обмениваться данными.
Звуковая, особенно ультразвуковая связь ближнего действия, предполагает передачу и прием звука.
Электромагнитная индукция обеспечивает связь и передачу энергии только на короткие расстояния. Он использовался в биомедицинских ситуациях, таких как кардиостимуляторы, а также для RFID -меток ближнего действия.
Общие примеры беспроводного оборудования включают: [17]
Радиоприемники AM и FM и другие электронные устройства используют электромагнитный спектр . Частоты радиоспектра , доступные для использования для связи, рассматриваются как общественный ресурс и регулируются такими организациями, как Американская федеральная комиссия по связи , Ofcom в Великобритании, международный ITU-R или европейский ETSI . Их правила определяют, какие диапазоны частот могут использоваться, для каких целей и кем. В отсутствие такого контроля или альтернативных механизмов, таких как приватизация электромагнитного спектра, может возникнуть хаос, если, например, у авиакомпаний не будет определенных частот для работы, а радиолюбитель будет мешать пилоту посадить самолет. Беспроводная связь охватывает диапазон от 9 кГц до 300 ГГц. [ нужна цитата ]
Одним из наиболее известных примеров беспроводной технологии является мобильный телефон, также известный как сотовый телефон, с более чем 6,6 миллиардами абонентов мобильной сотовой связи по всему миру по состоянию на конец 2010 года . передающие башни, позволяющие пользователям совершать телефонные звонки из многих мест по всему миру. Их можно использовать в пределах зоны действия мобильной телефонной станции, на которой размещается оборудование, необходимое для передачи и приема радиосигналов от этих приборов. [20]
Беспроводная передача данных позволяет создавать беспроводные сети между настольными компьютерами , ноутбуками, планшетными компьютерами , мобильными телефонами и другими сопутствующими устройствами. Различные доступные технологии различаются локальной доступностью, диапазоном покрытия и производительностью [21] , а в некоторых случаях пользователи используют несколько типов подключения и переключаются между ними с помощью программного обеспечения диспетчера подключений [22] [23] или мобильной VPN для обработки нескольких соединения как безопасная единая виртуальная сеть . [24] К вспомогательным технологиям относятся:
Беспроводная передача данных используется для охвата расстояния, превышающего возможности типичной кабельной связи при связи «точка-точка» и «точка-многоточка» , для обеспечения резервного канала связи в случае обычного сбоя в сети, для связи портативных или временных рабочих станций, для преодоления ситуаций, когда обычная прокладка кабелей затруднена или экономически нецелесообразна, или для удаленного подключения мобильных пользователей или сетей.
Периферийные устройства в вычислительной технике также могут быть подключены по беспроводной сети, как часть сети Wi-Fi или напрямую через оптический или радиочастотный (РЧ) периферийный интерфейс. Первоначально в этих устройствах использовались громоздкие, локальные приемопередатчики в качестве посредника между компьютером и клавиатурой и мышью; однако в более поздних поколениях использовались устройства меньшего размера и с более высокой производительностью. Радиочастотные интерфейсы, такие как Bluetooth или Wireless USB , обеспечивают большую дальность эффективного использования, обычно до 10 футов, но расстояние, физические препятствия, конкурирующие сигналы и даже человеческие тела могут ухудшить качество сигнала. [32] Опасения по поводу безопасности беспроводных клавиатур возникли в конце 2007 года, когда выяснилось, что реализация шифрования Microsoft в некоторых моделях с частотой 27 МГц была крайне небезопасной. [33]
Беспроводная передача энергии — это процесс, при котором электрическая энергия передается от источника питания к электрической нагрузке, не имеющей встроенного источника питания, без использования соединительных проводов. Существует два различных фундаментальных метода беспроводной передачи энергии. Энергия может передаваться либо с использованием методов дальнего поля, включающих излучение энергии/лазеров, радио- или микроволновую передачу, либо с использованием ближнего поля с использованием электромагнитной индукции. [34] Беспроводная передача энергии может сочетаться с беспроводной передачей информации в так называемой беспроводной связи. [35] В 2015 году исследователи из Вашингтонского университета продемонстрировали передачу энергии в дальней зоне с использованием сигналов Wi-Fi для питания камер. [36]
Новые беспроводные технологии, такие как мобильные телесные сети (MBAN), позволяют контролировать артериальное давление, частоту сердечных сокращений, уровень кислорода и температуру тела. MBAN работает, отправляя маломощные беспроводные сигналы на приемники, которые подаются на станции медсестер или пункты мониторинга. Эта технология помогает снизить преднамеренный и непреднамеренный риск заражения или отключения, возникающий при проводных соединениях. [37]
В определениях, приведенных в указателе, с. 162, термин «радиоприемник» указан как синоним термина «беспроводной аппарат».
(стр.396) В опросе общественного мнения в Швеции в 1942 году 31,4 процента ответили «Да» на вопрос «Вы обычно слушаете зарубежные новости по радио?»