שיטות העברת תקשורת אלחוטית ועקרונות טכניים

שיטות העברת תקשורת אלחוטית ועקרונות טכניים

תקשורת אלחוטית היא סוג של שיטת תקשורת המשתמשת במאפיינים של אותות גל אלקטרומגנטיים המתפשטים במרחב הפנוי כדי להחליף מידע. לטכנולוגיית תקשורת אלחוטית עצמה יתרונות רבים, עלות נמוכה יותר, טכנולוגיית תקשורת אלחוטית אינה חייבת לקבוע קווים פיזיים, שלא לדבר על מספר גדול של כוח אדם לשכבה, וטכנולוגיית תקשורת אלחוטית אינה כפופה למגבלות הסביבה התעשייתית, היכולת להילחם נגד שינויים בסביבה חזקה יותר, פתרון בעיות קל גם הוא בהשוואה למערך התקשורת החוטית המסורתית ותחזוקה, ניתן להשלים את תחזוקת הרשת האלחוטית באמצעות אבחנה מרחוק, נוח יותר; יכולת הרחבה חזקה, כאשר יש להרחיב את הרשת, תקשורת אלחוטית אינה צריכה להרחיב את החיווט; גמישות, רשת אלחוטית אינה כפופה למגבלות כמו שטח סביבתי, ובמקרה של שינויים בשימוש בסביבה, הרשת האלחוטית צריכה רק לבצע מעט מאוד התאמות כדי להסתגל לדרישות הסביבה החדשה.
תקשורת אלחוטית נפוצה (נתונים) שיטות העברה וטכנולוגיות מסווגות לשני סוגים: "טכנולוגיית תקשורת אלחוטית למרחקים קצרים" ו"טכנולוגיית העברה אלחוטית למרחקים ארוכים ".

טכנולוגיית תקשורת אלחוטית למרחקים קצרים

טכנולוגיית תקשורת אלחוטית למרחקים קצרים מתייחסת להעברת נתונים בין שני צידי התקשורת דרך גלי רדיו, ומרחק ההעברה נמצא בטווח קצר יחסית, וטווח היישומים שלו רחב מאוד. בשנים האחרונות, תקני התקשורת האלחוטית המרחק הקצר הנמצאים בשימוש נרחב יותר ויש להם סיכויי פיתוח טובים יותר הם: Zig-Bee, Bluetooth (Bluetooth), פס רחב אלחוטי (Wi-Fi), אולטרה פס (UWB) ותקשורת שדה קרוב (קרוב לשדה ( NFC).

(1) זיג-בי:Zig-Bee היא טכנולוגיית תקשורת אלחוטית נמוכה בעלת עוצמה נמוכה המבוססת על תקן IEEE802.15.4. זיג-בי נגזר משיטת התקשורת של נחילי דבורת דבש, שכן דבורי הדבש (Bee) מסתמכות על טיסה ו'זמזום '(זיג) כנפיהן לתקשר עם חבריהם כדי לקבוע מידע כמו כיוון, מיקום ומרחק של מקורות מזון, ובכך מהווה את רשת התקשורת של הנחיל. זה מאופיין במרחק הקרוב שלו, מרחק ההעברה הרגיל שלו הוא 10-100 m; צריכת חשמל נמוכה, במצב המתנה של צריכת חשמל נמוכה, 2 סוללות יבשות מס '5 יכולות לתמוך בטרמינל שיעבוד במשך 6-24 חודשים, או אפילו יותר; עלותו, דמי פרוטוקול חינם של Zig-Bee, מחיר השבב זול; שיעור נמוך, דרך Zig-Bee עובד לעתים קרובות בשיעור הנמוך של 20-250 kbps; עיכוב זמן קצר, מהירות התגובה של זיגבי מהירה יותר וכו '. היא מיושמת בעיקר בתחומי בקרת הבית ובבנייה, בקרת אוטומציה של שדה תעשייתי, איסוף ובקרה של מידע חקלאי, גילוי ובקרה של מידע על מקומות ציבוריים, תיוג חכם וכו'. ניתן להטמיע אותו במכשירים שונים.

(2) Bluetooth:מסוגל לממש נתונים אלחוטיים של נקודה לנקודה לנקודה או נקודה לנקודה-מרבית והעברת קול ברדיוס 10- מטר, ורוחב הפס שלה להעברת הנתונים יכול להגיע למדיום תקשורת של 1Mbps לתדירות של 2.402GHz ל- 2.480GHz בין המדיום גל אלקטרומגנטי. טכנולוגיית Bluetooth יכולה להיות בשימוש נרחב ברשת האזור המקומית בכל מיני נתונים וציוד קולי, כגון מחשב, רשת חיוג, מחשבים ניידים, מדפסות, מכונות פקס, מצלמות דיגיטליות, טלפונים סלולריים ואוזניות באיכות גבוהה וכו '. , כדי להשיג כל מיני ציוד לתקשר זה עם זה בכל עת ובכל מקום.
טכנולוגיית Bluetooth נמצאת בשימוש נרחב בסביבת משרדים אלחוטית, תעשיית רכב, מכשירי מידע, ציוד רפואי וחינוך לבתי ספר ואוטומציה של מפעל ותחומים אחרים, קיימת כיום Bluetooth בבעיה העיקרית היא גודל השבב והמחיר גבוה; יכולת אנטי-התערבות חלשה.

(3) פס רחב אלחוטי (Wi-Fi):זוהי טכנולוגיית גישה אלחוטית LAN המבוססת על פרוטוקול 802.11. (היתרון המצטיין של טכנולוגיית (Wi-Fi) הוא שיש לה כיסוי LAN רחב, רדיוס הכיסוי שלו יכול להיות עד כמאה מטרים, לעומת טכנולוגיית Bluetooth, (Wi-Fi) כיסוי מהירות ההעברה מהירה מאוד , מהירות ההעברה שלה יכולה להגיע ל 11 מגהביט לשנייה (802.11b) או 54 מגהביט לשנייה (802.11.a), מתאימה לעסקי העברת נתונים במהירות גבוהה; מוגבל על ידי תנאי חיווט, מתאים מאוד למשתמשים במשרד הנייד. קווים במהירות גבוהה. Milliwatts, כוח השידור בפועל של בערך 60-70 Milliwatts, בהשוואה לטלפונים סלולריים, כף יד עם ציוד תקשורת אחר וציוד תקשורת אחר, מוצרי WiFi, הקרינה קטנה יותר.

(4) פס רחב במיוחד (UWB):UWB היא טכנולוגיית תקשורת ללא ספק המשתמשת בפולסים צרים של גלים לא סינוסואידים ברמת הננו-שניה לרמה מיקרו-מיקרו-שניות כדי להעביר נתונים, ומרחק ההעברה שלו הוא בדרך כלל בתוך 10 מ ', ושימוש ברוחב פס של יותר מ- 1GHz, מהירות התקשורת יכולה להגיע יותר מכמה מאות מגה -בייט/שניות. UWB פועלת בפס תדרים שנע בין 3.1GHz ל -10.6 ג'יגה הרץ, ורוחב הפס ההפעלה המינימלי הוא 500 מגהרץ.
התכונות העיקריות שלה הן: קצב שידור גבוה; כוח שידור נמוך, צריכת חשמל נמוכה; סודיות חזקה; תקשורת UWB באמצעות רצפים מכוונים בזמן, המסוגלים להתנגד לתייחוי רב-דהייה; UWB דורש מעט מאוד מכשירי RF ומיקרוגל, שיכולים להפחית את המורכבות של המערכת. בשל רוחב הפס הגבוה שנכבש על ידי מערכת UWB, מערכת UWB עשויה להפריע למערכות תקשורת אלחוטיות קיימות אחרות. UWB משמש בעיקר ב"טווח קטן "ברזולוציה גבוהה כדי לחדור לקירות" ומכשולים אחרים במערכות הרדאר והדמיה.
ניתן להשתמש במכשירים כאלה כדי לבדוק פגמים במבני בטון ואספלט בבניינים, גשרים, כבישים וכו ', כמו גם לאתר תקלות בכבלים תת -קרקעיים ובצינורות אחרים, ולאבחון מחלות. בנוסף, הם מועילים מאוד בתחומי הצלה, מניעת אבטחה, כיבוי אש ועיבוד תמונה רפואית ורפואית.
 

(5) NFC:NFC היא טכנולוגיית תקשורת אלחוטית חדשה כמעט בשדה, תדר ההפעלה שלה הוא 13.56 מגה הרץ, שפותח בטכנולוגיית תדר רדיו 13.56 מגה הרץ (RFID), זהו אותה תדר המשמש את הכרטיס החכם הפופולרי ללא מגע ISO14443, המספק דרך נוחה של תקשורת לכל מוצרים אלקטרוניים צרכניים. 106kbit/s ו- 424kbit/s. היתרונות העיקריים של NFC הם: מרחק קרוב, רוחב פס גבוה, צריכת אנרגיה נמוכה, התואמת לטכנולוגיית כרטיסים חכמים ללא מגע, שיש לה מגוון רחב של יישומים בתחום בקרת הגישה, התחבורה הציבורית, תשלום הטלפון הסלולרי וכן הלאה.

ניתן לחלק את הקשר היישום של NFC לחמש הקטגוריות הבאות:
עובר קשר, המשמש בעיקר לקבלה לכנס, מחסום תחבורה, בקרת גישה וכרטיסי אירוע;
B אישור/תשלום של איש קשר/תשלום, המיושם בעיקר על ארנקי טלפון סלולרי, תשלום תחבורה ניידת ותחבורה ציבורית;
C חיבור קשר, יישום זה מאפשר 2 מכשירים המותאמים ל- NFC לממש העברת נתונים נקודה לנקודה;
D גלישת קשר, המאפשרת למשתמש ללמוד ולהשתמש בפונקציות ובשירותים שהמערכת יכולה לספק באמצעות הטלפון הסלולרי המותאם ל- NFC;
הורד מגע, באמצעות ציוד הטרמינל עם פונקציית NFC, באמצעות רשת GPRS/CDMA כדי לקבל או להוריד מידע רלוונטי לבקרת גישה או תשלום ופונקציות אחרות.

טכנולוגיית הילוכים אלחוטית לטווח ארוך
טכנולוגיית העברה אלחוטית למרחקים ארוכים: נכון לעכשיו, טכנולוגיית התקשורת האלחוטית הנמצאת בשימוש נרחב באזורים מרוחקים כוללת בעיקר GPRS/CDMA, רדיו הילוכים דיגיטלי, מיקרוגל ספקטרום, גשר אלחוטי ותקשורת לוויין, טכנולוגיית תקשורת גל קצר. הוא משמש בעיקר במרחוק יותר או לא מתאים להנחת קווים באזור, כגון: מכרות פחם, הים, הזיהום או אזורים סביבתיים חמורים יותר.

(1) טכנולוגיית תקשורת אלחוטית GPRS/CDMA:GPRS (שירות כללי לרדיו מנות רדיו) הוא טכנולוגיית מיתוג מנות אלחוטיות המבוססות על מערכת תקשורת GSM שפותחה ומופעלת על ידי סין נייד, והיא טכנולוגיה בין הדור השני לדור השלישי, המכונה בדרך כלל 2.5 גרם, שהיא אלחוטית שיטת העברה שפותחה על ידי שימוש במושג "מיתוג מנות". מיתוג מנות עוטף נתונים למספר מנות נפרדות ומעביר מנות אלה בזה כמות הנתונים, המשפרת למעשה את השימוש ברשת. רשת GPRS תומכת הן בנתונים מסוג המעגלים והן בנתונים המותגים מנות, מה שמקל על חיבור זה עם האינטרנט, בהשוואה לנתוני סוג המעגל של רשת GSM המקורית. בהשוואה לשיטת העברת הנתונים המותגת במעגלים של רשת GSM המקורית, לטכנולוגיה המותגת של המנות של GRRS יש את היתרונות של העברת הילוכים במהירות אמת "תשלום לשימוש" במהירות גבוהה.

CDMA (העומדת על גישה מרובה של חטיבת קוד) היא מערכת תקשורת אלחוטית חדשה המופעלת על ידי סין טלקום על בסיס טכנולוגיית חטיבת קוד וטכנולוגיית גישה מרובה, והעיקרון שלה מבוסס על טכנולוגיית ספקטרום ממרח.

(2) תקשורת רדיו שידור דיגיטלי:רדיו שידור דיגיטלי הוא הקיצור של רדיו העברת נתונים אלחוטי דיגיטלי. זהו השימוש בעיבוד אותות דיגיטליים, אפנון דיגיטלי ודמפולציה, עם תיקון שגיאות קדימה, השוואת שיקול דעת רך ופונקציות אחרות של רדיו העברת נתונים אלחוטי. תדר העבודה של רדיו השידור הדיגיטלי משתמש בעיקר ב 220--240 MHz או 400--470 פס תדרים MHz, שיש לו את היתרונות של תאימות דיגיטלית וקולית, העברת נתונים טובה בזמן אמת, ערוץ העברת נתונים ייעודי, חד פעמי השקעה, שום פעולה ושימוש בתשלום, החלים על סביבות קשות, יציבות טובה וכן הלאה. רדיוס הכיסוי היעיל של הרדיו הדיגיטלי הוא בערך עשרות קילומטרים, שיכולים לכסות עיר או אזור מסוים. הרדיו הדיגיטלי מספק בדרך כלל ממשק נתונים RS -232 סטנדרטי, שניתן לחבר ישירות למחשב, אספן נתונים, RTU, PLC, מסוף נתונים, מקלט GPS, מצלמה דיגיטלית וכן הלאה. נעשה שימוש נרחב בתעשיות שונות, בחלל, תעשיות מסילות ברזל, כוח חשמלי, נפט, מטאורולוגיה, סייסמיה ותעשיות שונות אחרות יש יישומים בשלט רחוק, טלמטריה, טלטול האות, חישה מרחוק ואזורי SCADA אחרים התקדמו מאוד והתקדמו מאוד וכן הִתפַּתְחוּת.

(3) הפצת תקשורת מיקרוגל ספקטרום:הפצת תקשורת ספקטרום, כלומר, טכנולוגיית תקשורת ספקטרום מורחבת מתייחסת לטכנולוגיית תקשורת בה רוחב הפס של האות המשמש להעברת מידע גדול בהרבה מרוחב הפס של המידע עצמו. זה שימש לראשונה בתקשורת צבאית. העיקרון הבסיסי של השידור הוא שהמידע המועבר מווסת ברצף קוד פסאודו-אקראוני (קוד ספקטרום ממרח), וקצב קוד הפסאודו-אקראי גדול בהרבה משיעור המידע המועבר, מה שהופך את רוחב הפס נכבש על ידי האות המועבר גדול בהרבה מרוחב הפס הנדרש על ידי המידע עצמו כדי לממש את התרחבות הספקטרום, ובו זמנית, צפיפות הספקטרלית של רדיו כוח הנפלטת לחלל גם מופחת מאוד. בסוף הקבלה, אותו קוד ספקטרום ממרח משמש לצורך הדמיה ושחזור נתוני מידע! התכונות העיקריות שלה הן: חסינות רעש מעולה; יכולת אנטי-מושפסת; יכולת אנטי-קיום; יכולת הפרעה אנטי-פוליגונית; רשת תקשורת קלה למולטימדיה; יש יכולות תקשורת אבטחה טובות; אינו מפריע למערכות אחרות מאותו סוג וכו ', תוך כדי מרחק שידור ארוך, כיסוי רחב ומאפיינים אחרים, המתאימים במיוחד ליישומי רשת שדה.

(4) גשר אלחוטי:Bridge Wireless הוא שילוב של טכנולוגיית תדרים רדיו אלחוטית וטכנולוגיית גשר קווי מסורתית. גשר אלחוטי מיועד לשימוש באלחוטי (מיקרוגל) להעברת נתונים למרחקים ארוכים נקודה לנקודה. זהו מכשיר חנות וקדימה למימוש חיבור LAN בשכבת הקישור, אשר ניתן להשתמש בו למרחקים ארוכים (עד 50 ק"מ), מהירות גבוהה (עד 100 מגה-בייט לשנייה (Mbps)) רשת אלחוטית בין קבועה ציוד דיגיטלי וציוד דיגיטלי קבוע אחר. ניתן להשתמש בטכנולוגיית מיקרוגל וספקטרום של גשר אלחוטי כדי להעביר את דרישות רוחב הפס הן גבוהות למדי עבור מעקב וידאו ושירותי העברת אותות נתונים גדולים אחרים.

(5) תקשורת לוויינית:תקשורת לוויינית מתייחסת לשימוש בלווייני כדור הארץ המלאכותיים כאל תחנות ממסר כדי להעביר אותות רדיו, ובכך מבינה טכנולוגיה של תקשורת בין תחנות קרקע מרובות, שהיא ירושה ופיתוח של תקשורת מיקרוגל יבשתי. מערכת תקשורת לוויינית מורכבת בדרך כלל משני חלקים, כלומר, סוף הלוויין וקצה הקרקע. קצה הלוויין נמצא באוויר, משמש בעיקר להגברת האותות שנשלחו על ידי תחנת הקרקע ואז העבר אותם לתחנות קרקע אחרות. תחנת הקרקע משמשת בעיקר לבקרה ומעקב אחר לוויינים, כמו גם למימוש הגישה של מערכות תקשורת קרקעית למערכות תקשורת לוויינית.

ניתן לחלק לוויינים לוויינים סינכרוניים ולוויינים לא סינכרוניים, לוויינים סינכרוניים רצים באוויר באותו כיוון ותקופה כמו הכיוון והתקופה של סיבוב כדור הארץ, ומכל תנוחה על האדמה, הלוויינים הם נייחים; לוויינים לא סינכרוניים פועלים בתקופה גדולה יותר או פחות ממעגל ההפעלה של כדור הארץ, וניתן להתאים את גובהם ונטייתם המסלולית בהתאם לצרכי צורת "הנטייה".
המאפיינים של תקשורת לוויין הם: כיסוי רחב, פס תדר עבודה רחב, איכות תקשורת טובה, לא מוגבלת בתנאים גיאוגרפיים, והעלות אין שום קשר למרחק התקשורת וכו '. הוא משמש בעיקר בתקשורת בינלאומית ובתקשורת ביתית. הוא משמש בעיקר בתקשורת בינלאומית, תקשורת מקומית, תקשורת צבאית, תקשורת ניידת ושידור רדיו וטלוויזיה וכו ' שומעים זה את זה מיד, הסיבה העיקרית היא שמרחק ההולכה של התקשורת הלוויינית ארוך יותר, העברת גלי הרדיו באוויר היא עיכוב מסוים.
 

(6) תקשורת גל קצר:על פי חלוקת הוועדה המייעצת לרדיו הבינלאומית, גל קצר מתייחס לגלים אלקטרומגנטיים באורך גל של 100 מ '- 10 M ותדר של 3MHz - 30 MHz. תקשורת גל קצר מתייחסת לשימוש בתקשורת רדיו גל קצר, המכונה גם תקשורת בתדר גבוה (HF). ניתן לחלק את התקשורת של הגל הקצר להתפשטות גל קרקע ולהתפשטות גל שמיים. ההנחתה של התפשטות גל הקרקע עולה עם עליית תדר ההפעלה, ובאותם תנאי קרקע, ככל שהתדר גבוה יותר, כך גדל ההנחתה. השימוש בגל הקרקע חל רק על תקשורת למרחקים קרובים, ותדר ההפעלה שלו נבחר בדרך כלל מתחת ל -5 מגהרץ. התפשטות גל קרקע מושפעת ממזג האוויר הוא קטן, יציב יחסית, פרמטרים של הערוץ בעצם אינם משתנים עם הזמן, ולכן ניתן לראות בערוץ ערוץ התייחסות קבוע. התפשטות גל שמיים היא גל הרדיו המשתקף על ידי היונוספרה לביצוע תקשורת למרחקים ארוכים, הקרנה מוטה של ​​גלים אלקטרומגנטיים המשתקפים על ידי היונוספרה, יכולה להיות מועברת לקרקע אלפי קילומטרים משם. אובדן ההתפשטות של גלי השמיים קטן בהרבה מזה של גלי קרקע, ואחרי השתקפויות רבות בין האדמה ליונוספרה, הם יכולים להגיע למקומות רחוקים במיוחד, כך שניתן להשתמש בשימוש בגלי שמיים לביצוע תקשורת מסביב לעולם. ו התפשטות Skywave אינה יציבה ביותר בגלל ההשפעות החמורות של שינויים יונוספריים והתפשטות רב -תאי, ופרמטרי הערוץ שלה משתנים בצורה דרסטית עם הזמן, ולכן זה נקרא ערוץ פרמטרים משתנה. תקשורת גל קצר מאופיינת בעלויות בנייה ותחזוקה נמוכות, זמן מחזור קצר, ציוד פשוט, תזמון מעגלים קל, עמידות חזקה להרס, להקות תדר צרות, יכולת תקשורת קטנה ויציבות ירודה של העברת האות על פני תעלות גל שמיים.