روشهای انتقال ارتباطات بی سیم و اصول فنی
ارتباطات بی سیم نوعی روش ارتباطی است که از ویژگی های سیگنال های موج الکترومغناطیسی که در فضای آزاد پخش می شود برای تبادل اطلاعات استفاده می کند. فناوری ارتباطات بی سیم به خودی خود مزایای بسیاری دارد ، هزینه کمتری ، فناوری ارتباطات بی سیم نیازی به ایجاد خطوط فیزیکی ندارد ، به ذکر تعداد زیادی از نیروی انسانی برای کابل ها ، و فناوری ارتباطات بی سیم مشمول محدودیت های محیط صنعتی نیست. امکان مبارزه با تغییرات در محیط قوی تر است ، عیب یابی نیز در مقایسه با تنظیم و نگهداری سنتی سنتی ارتباطی ، آسانتر است ، نگهداری از شبکه بی سیم می تواند از طریق تشخیص از راه دور ، راحت تر انجام شود. قابلیت گسترش قوی ، هنگامی که شبکه نیاز به گسترش دارد ، ارتباطات بی سیم نیازی به گسترش سیم کشی ندارد. انعطاف پذیری ، شبکه بی سیم مشمول محدودیت هایی مانند زمین محیط زیست نیست و در صورت تغییر در استفاده از محیط ، شبکه بی سیم فقط برای سازگاری با الزامات محیط جدید نیاز به تنظیمات بسیار کمی دارد.
روش ها و فناوری های انتقال بی سیم مشترک (داده ها) به دو نوع طبقه بندی می شوند: "فناوری ارتباطات بی سیم از راه دور" و "فناوری انتقال بی سیم از راه دور".
فناوری ارتباطات بی سیم از راه دور
فناوری ارتباطات بی سیم با مسافت کوتاه به انتقال داده ها بین دو طرف ارتباطات از طریق امواج رادیویی اشاره دارد و فاصله انتقال در محدوده نسبتاً کوتاه است و دامنه کاربرد آن بسیار گسترده است. در سالهای اخیر ، استانداردهای ارتباطی بی سیم با مسافت کوتاه که به طور گسترده تر مورد استفاده قرار می گیرند و چشم انداز توسعه بهتری دارند عبارتند از: زیگ-بیت ، بلوتوث (بلوتوث) ، پهنای باند بی سیم (Wi-Fi) ، باند فوق العاده گسترده (UWB) و ارتباطات میدانی نزدیک ( NFC).
(1) Zig-Bee:Zig-Bee یک فناوری ارتباطی بی سیم با برد کوتاه و کم است که بر اساس استاندارد IEEE802.15.4 است. Zig-Bee از روش ارتباطی Swarms Honeybee گرفته شده است ، زیرا زنبورهای زنبور عسل (زنبور عسل) به پرواز و "وزوز" (زیگ) برای برقراری ارتباط با همراهان خود متکی هستند تا اطلاعاتی از قبیل جهت ، مکان و فاصله منابع غذایی را تعیین کنند. بنابراین شبکه ارتباطی Swarm را تشکیل می دهد. با فاصله نزدیک آن مشخص می شود ، فاصله انتقال معمول آن {7} m m ؛ مصرف کم مصرف ، در حالت آماده به کار مصرف انرژی کم ، 2 باتری خشک شماره 5 می تواند از یک ترمینال پشتیبانی کند تا برای ماه {10}} ماه یا حتی طولانی تر کار کند. هزینه آن ، هزینه پروتکل رایگان زیگ ، قیمت تراشه ارزان است. نرخ پایین ، از طریق Zig-Bee اغلب با نرخ پایین {13}} kbps کار می کند. تأخیر در مدت زمان کوتاه ، سرعت پاسخ زیگ زنبور سریعتر است ، و غیره. عمدتا در زمینه های کنترل خانه و ساختمان ، کنترل اتوماسیون میدانی صنعتی ، جمع آوری و کنترل اطلاعات کشاورزی ، تشخیص و کنترل اطلاعات مکان های عمومی ، برچسب زدن هوشمند و غیره اعمال می شود. می توان آن را در دستگاه های مختلف تعبیه کرد.
(2) بلوتوث:قادر به تحقق داده های بی سیم نقطه به نقطه یا نقطه به نقطه به نقطه و انتقال صدا در یک شعاع متر {4}} ، و پهنای باند انتقال داده آن می تواند برای فرکانس 2.402 گیگاهرتز به 2.480 گیگاهرتز به محیط ارتباطی 1Mbps برسد موج الکترومغناطیسی. فناوری بلوتوث می تواند به طور گسترده در شبکه محلی در انواع داده ها و تجهیزات صوتی ، مانند رایانه شخصی ، شبکه شماره گیری ، رایانه های لپ تاپ ، چاپگرها ، ماشین های فکس ، دوربین های دیجیتال ، تلفن های همراه و هدفون با کیفیت بالا و غیره مورد استفاده قرار گیرد. ، برای دستیابی به انواع تجهیزات برای برقراری ارتباط با یکدیگر در هر زمان و هر مکان.
فناوری بلوتوث به طور گسترده در محیط زیست بی سیم ، صنعت خودرو ، لوازم اطلاعاتی ، تجهیزات پزشکی و آموزش مدرسه و اتوماسیون کارخانه و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد ، بلوتوث در حال حاضر در مشکل اصلی اندازه تراشه است و قیمت آن زیاد است. توانایی ضد مداخله ضعیف است.
(3) پهنای باند بی سیم (Wi-Fi):این یک فناوری دسترسی LAN بی سیم مبتنی بر پروتکل 802.11 است. . ، سرعت انتقال آن می تواند به 11Mbps (802.11b) یا 54Mbps (802.11.a) برسد ، مناسب برای تجارت با سرعت بالا شرایط ، برای کاربران دفتر تلفن همراه بسیار مناسب است. خطوط فقط باید از تجهیزات ترمینال شبکه بی سیم در منطقه پشتیبانی کنند ، می توانید با سرعت بالا به اینترنت دسترسی پیدا کنید. انتقال قدرت در حدود {14}} milliwatts ، در مقایسه با تلفن های همراه ، Walkie-Talkies دستی و سایر تجهیزات ارتباطی ، محصولات WiFi ، تابش کوچکتر است.
(4) باند فوق العاده گسترده (UWB):UWB یک فناوری ارتباطی بدون حامل است که از پالس های باریک امواج غیر سینوسی در نانو ثانیه به سطح میکرو میکروسن ثانیه برای انتقال داده ها استفاده می کند و فاصله انتقال آن معمولاً در 10 متر است و با استفاده از پهنای باند بیش از 1 گیگاهرتز ، سرعت ارتباط می تواند به دست بیاورد بیش از چند صد مگابیت در ثانیه. UWB در یک باند فرکانس فعالیت می کند که از 3.1 گیگاهرتز تا 10.6 گیگاهرتز و حداقل پهنای باند عملیاتی 500 مگاهرتز است.
ویژگی های اصلی آن عبارتند از: نرخ انتقال بالا ؛ قدرت انتقال کم ، مصرف کم مصرف ؛ محرمانه بودن قوی ؛ ارتباط UWB با استفاده از توالی های تنظیم شده زمان ، قادر به مقاومت در برابر محو شدن چندگانه. UWB به دستگاههای RF و مایکروویو بسیار کمی نیاز دارد که می تواند پیچیدگی سیستم را کاهش دهد. با توجه به پهنای باند بالا که توسط سیستم UWB اشغال شده است ، سیستم UWB ممکن است با سایر سیستم های ارتباطی بی سیم موجود تداخل داشته باشد. UWB عمدتاً در "محدوده کوچک" با وضوح بالا برای نفوذ به دیوارها "و سایر موانع موجود در سیستم های رادار و تصویربرداری استفاده می شود.
از چنین دستگاه هایی می توان برای بررسی نقص در ساختارهای بتونی و آسفالت در ساختمانها ، پل ها ، جاده ها و غیره و همچنین قرار دادن گسل ها در کابل های زیرزمینی و سایر خطوط لوله و تشخیص بیماری استفاده کرد. علاوه بر این ، آنها در زمینه های نجات ، پیشگیری از امنیت ، آتش نشانی و پردازش تصویر پزشکی و پزشکی بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.
(5) NFC:NFC یک فناوری جدید ارتباطات بی سیم نزدیک به میدان است ، فرکانس عملیاتی آن 13.56 مگاهرتز است که از فناوری شناسایی فرکانس رادیویی 13.56 مگاهرتز (RFID) تهیه شده است ، همان فرکانس است که توسط کارت هوشمند فعلی Contactless ISO14443 فعلی استفاده می شود ، که یک روش راحت را ارائه می دهد ارتباط برای کلیه محصولات الکترونیکی مصرفی. NFC از مدولاسیون کلید تغییر دامنه (ASK) استفاده می کند ، میزان انتقال داده آن به طور کلی 106kbit/s است و 424Kbit/s. مزایای اصلی NFC عبارتند از: فاصله نزدیک ، پهنای باند بالا ، مصرف انرژی کم ، سازگار با فناوری کارت هوشمند بدون تماس ، که دارای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در زمینه کنترل دسترسی ، حمل و نقل عمومی ، پرداخت تلفن همراه و غیره است.
زمینه کاربرد NFC اساساً می تواند به پنج دسته زیر تقسیم شود:
یک تماس تلفنی ، که عمدتاً در پذیرش کنفرانس ، سد حمل و نقل ، کنترل دسترسی و بلیط های رویداد استفاده می شود.
b تأیید تماس/پرداخت ، که عمدتاً برای کیف پول تلفن همراه ، پرداخت حمل و نقل موبایل و عمومی اعمال می شود.
C اتصال تماس ، این برنامه 2 دستگاه دارای NFC را قادر می سازد تا انتقال داده ها را به نقطه به نقطه تحقق بخشند.
D مرور تماس ، که به کاربر اجازه می دهد تا از توابع و خدماتی که سیستم می تواند از طریق تلفن همراه با قابلیت NFC ارائه دهد ، اطلاعات کسب کند و از آن استفاده کند.
E CONTACT E از طریق تجهیزات ترمینال با عملکرد NFC ، با استفاده از شبکه GPRS/CDMA برای دریافت یا بارگیری اطلاعات مربوطه برای کنترل دسترسی یا پرداخت و سایر کارکردها.
فناوری انتقال بی سیم دوربرد
فناوری انتقال بی سیم از راه دور: در حال حاضر ، فناوری ارتباطات بی سیم که به طور گسترده در مناطق از راه دور مورد استفاده قرار می گیرد ، عمدتاً شامل GPRS/CDMA ، رادیو انتقال دیجیتال ، مایکروویو طیف گسترده ، پل بی سیم و ارتباطات ماهواره ای ، فناوری ارتباطی موج کوتاه است. این ماده عمدتاً در خطوط از راه دور یا مناسب تر برای تخمگذار در منطقه استفاده می شود ، مانند: معادن زغال سنگ ، دریا ، آلودگی یا مناطق شدیدتر محیطی.
(1) فناوری ارتباطات بی سیم GPRS/CDMA:GPRS (سرویس بسته رادیویی هدف عمومی) یک فناوری سوئیچینگ بسته بی سیم مبتنی بر سیستم ارتباطی GSM است که توسط چین موبایل ساخته و اداره می شود ، و این یک فناوری بین نسل دوم و نسل سوم است که معمولاً به عنوان 2.5G شناخته می شود ، که بی سیم است روش انتقال با استفاده از مفهوم "تعویض بسته" توسعه یافته است. سوئیچینگ بسته داده ها را به تعدادی بسته جداگانه محاصره می کند و این بسته ها را یک به یک منتقل می کند ، به شکلی شبیه به ارسال یک بسته ، با این مزیت که پهنای باند فقط زمانی گرفته می شود که داده هایی برای انتقال وجود داشته باشد و از نظر قیمت گذاری شده است میزان داده ها ، که به طور مؤثر استفاده از شبکه را بهبود می بخشد. شبکه GPRS از داده های نوع مدار و داده های بسته بندی شده بسته پشتیبانی می کند ، که باعث می شود اتصال به اینترنت در مقایسه با داده های مدار از شبکه اصلی GSM ، ارتباط برقرار کنید. در مقایسه با روش انتقال داده های تغییر یافته مدار شبکه اصلی GSM ، فناوری بسته بندی شده بسته از GRRS دارای مزایای انتقال سریع "پرداخت در هر استفاده" در زمان واقعی است.
CDMA (که مخفف دسترسی چندگانه Code Division است) یک سیستم ارتباطی بی سیم جدید است که توسط China Telecom بر اساس فناوری تقسیم کد و فناوری دسترسی چندگانه اداره می شود و اصل آن مبتنی بر فناوری Spread Spectrum است.
(2) ارتباطات رادیویی انتقال دیجیتال:رادیو انتقال دیجیتال مخفف رادیو انتقال داده های بی سیم دیجیتال است. این استفاده از پردازش سیگنال دیجیتال ، مدولاسیون دیجیتال و تخریب دیجیتال ، با تصحیح خطای رو به جلو ، تساوی قضاوت نرم و سایر عملکردهای رادیو انتقال داده های بی سیم است. فرکانس کار رادیو انتقال دیجیتال بیشتر از باند فرکانس MHz {{0} mhz یا {1}} mhz استفاده می کند ، که دارای مزایای سازگاری دیجیتال و صوتی ، انتقال خوب داده ها در زمان واقعی ، کانال انتقال داده اختصاصی ، یک بار است سرمایه گذاری ، بدون بهره برداری و استفاده از هزینه ، قابل استفاده در محیط های سخت ، ثبات خوب و غیره. شعاع پوشش مؤثر رادیو دیجیتال در مورد ده ها کیلومتر است که می تواند یک شهر یا یک منطقه خاص را پوشش دهد. رادیو دیجیتال معمولاً رابط داده RS -232 استاندارد را ارائه می دهد ، که می تواند مستقیماً با رایانه ، جمع کننده داده ، RTU ، PLC ، ترمینال داده ، گیرنده GPS ، دوربین دیجیتال و غیره در ارتباط باشد. به طور گسترده ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است ، در هوافضا ، راه آهن ، برق ، نفتی ، هواشناسی ، لرزه ای و سایر صنایع مختلف کاربردی در کنترل از راه دور ، تله متری ، لرزیدن نامه ، سنجش از دور و سایر مناطق SCADA نیز پیشرفت زیادی داشته اند توسعه
(3) ارتباط مایکروویو طیف را گسترش دهید:ارتباطات طیف گسترده ، یعنی ، فناوری ارتباطات طیف گسترده به یک فناوری ارتباطی اشاره دارد که در آن پهنای باند سیگنال مورد استفاده برای انتقال اطلاعات بسیار بزرگتر از پهنای باند خود اطلاعات است. این نخستین بار در ارتباطات نظامی مورد استفاده قرار گرفت. اصل اساسی انتقال این است که اطلاعات منتقل شده با یک توالی کد شبه تصادفی (کد طیف گسترده) تعدیل می شود ، و میزان کد شبه تصادفی بسیار بزرگتر از میزان اطلاعات منتقل شده است ، که باعث می شود پهنای باند اشغال شده توسط سیگنال منتقل شده بسیار بزرگتر از پهنای باند مورد نیاز خود اطلاعات برای تحقق گسترش طیف ، و در عین حال ، چگالی طیفی قدرت رادیویی که به فضا ساطع می شود نیز بسیار کاهش می یابد. در انتهای دریافت ، از همان کد طیف گسترش برای تخریب و بازیابی داده های اطلاعات استفاده می شود! ویژگی های اصلی آن عبارتند از: ایمنی سر و صدای عالی ؛ توانایی ضد جبران ؛ توانایی ضد دیسک ؛ توانایی تداخل ضد پلی. شبکه ارتباطی چندرسانه ای آسان ؛ قابلیت های ارتباطی امنیتی خوبی دارد. با سایر سیستم ها از همان نوع و غیره تداخل نمی کند ، در حالی که فاصله انتقال طولانی ، پوشش گسترده و سایر خصوصیات ، به ویژه برای برنامه های شبکه سازی مناسب است.
(4) پل بی سیم:Bridge Wireless ترکیبی از فناوری فرکانس رادیویی بی سیم و فناوری سنتی پل سیمی است. Bridge Wireless برای استفاده از بی سیم (مایکروویو) برای انتقال داده های دور از مسیر به نقطه به نقطه طراحی شده است. این یک وسیله فروشگاه و جلو برای تحقق اتصال LAN در لایه پیوند است ، که می تواند برای مسافت طولانی (حداکثر 50 کیلومتر) ، با سرعت بالا (حداکثر 100 مگابیت در ثانیه (Mbps)) استفاده شود. تجهیزات دیجیتال و سایر تجهیزات دیجیتال ثابت. از فناوری Microwave و Bridge Bridge Spread Spectrum می توان برای انتقال نیازهای پهنای باند برای نظارت تصویری و سایر سرویس های بزرگ انتقال سیگنال داده بسیار زیاد استفاده کرد.
(5) ارتباط ماهواره ای:ارتباطات ماهواره ای به استفاده از ماهواره های مصنوعی زمین به عنوان ایستگاه های رله برای انتقال سیگنال های رادیویی اشاره دارد ، بنابراین تحقق یک فناوری ارتباط بین ایستگاه های زمینی متعدد ، که میراث و توسعه ارتباطات مایکروویو زمینی است. یک سیستم ارتباطی ماهواره ای معمولاً از دو قسمت تشکیل شده است ، یعنی پایان ماهواره و پایان زمین. انتهای ماهواره در هوا است ، که عمدتاً برای تقویت سیگنال های ارسال شده توسط ایستگاه زمینی و سپس ارسال آنها به ایستگاه های زمینی دیگر استفاده می شود. ایستگاه زمینی عمدتاً برای کنترل و ردیابی ماهواره ها و همچنین تحقق دسترسی به سیستم های ارتباطی زمینی به سیستم های ارتباطی ماهواره ای استفاده می شود.
ماهواره ها را می توان به ماهواره های همزمان و ماهواره های غیر همزمان تقسیم کرد ، ماهواره های همزمان در هوا در همان جهت و دوره به عنوان جهت و دوره چرخش زمین اجرا می شوند و از هر موقعیتی روی زمین ، ماهواره ها ثابت هستند. ماهواره های غیر همزمان در یک دوره بیشتر یا کمتر از چرخه عملیاتی زمین اجرا می شوند و ارتفاع و تمایل مداری آنها را می توان با توجه به نیازهای شکل "تمایل" تنظیم کرد.
ویژگی های ارتباط ماهواره ای عبارتند از: پوشش گسترده ، باند فرکانس کار گسترده ، کیفیت ارتباط خوب ، محدود به شرایط جغرافیایی ، و هزینه هیچ ارتباطی با فاصله ارتباطی و غیره ندارد. این امر عمدتاً در ارتباطات بین المللی ، ارتباطات داخلی ، ارتباطات نظامی ، ارتباطات سیار و پخش رادیو و تلویزیون و غیره استفاده می شود. ضرر اصلی ارتباطات ماهواره ای این است که ارتباطات تاخیر خاصی دارد ، به عنوان مثال ، هنگام پخش تلفن ماهواره ای ، نمی توانید بلافاصله یکدیگر را بشنوید ، دلیل اصلی این است که فاصله انتقال ارتباطات ماهواره ای طولانی تر است ، انتقال امواج رادیویی در هوا یک تأخیر خاص است.
(6) ارتباطات موج کوتاه:طبق بخش کمیته مشاوره رادیویی بین المللی ، موج کوتاه به امواج الکترومغناطیسی با طول موج 100 متر {{2} m و فرکانس 3MHz {4} MHz اشاره دارد. ارتباط با موج کوتاه به استفاده از ارتباطات رادیویی موج کوتاه ، همچنین به عنوان ارتباط با فرکانس بالا (HF) شناخته می شود. ارتباط موج کوتاه را می توان به انتشار موج زیرزمینی و انتشار موج آسمان تقسیم کرد. ضعف انتشار موج زمین با افزایش فرکانس عملیاتی افزایش می یابد و در شرایط مشابه ، هرچه فرکانس بیشتر باشد ، میرایی میرایی بیشتر می شود. استفاده از موج زمین فقط برای ارتباطات نزدیک قابل استفاده است و فرکانس عملیاتی آن به طور کلی زیر 5 مگاهرتز انتخاب می شود. انتشار موج زمین تحت تأثیر آب و هوا کوچک ، نسبتاً پایدار است ، پارامترهای کانال اساساً با زمان تغییر نمی کنند ، بنابراین کانال را می توان به عنوان یک کانال مرجع ثابت در نظر گرفت. انتشار موج آسمان موج رادیویی است که توسط یونوسفر برای انجام ارتباطات از راه دور منعکس شده است ، پیش بینی کج امواج الکترومغناطیسی که توسط یونوسفر منعکس شده است ، می تواند هزاران کیلومتری دورتر به زمین منتقل شود. از بین رفتن موج های آسمان بسیار کوچکتر از امواج زمینی است و پس از تأملات زیادی بین زمین و یونوسفر ، آنها می توانند به مکانهای بسیار دور برسند ، بنابراین می توان از استفاده از امواج آسمان برای انجام ارتباطات در سطح جهان استفاده کرد. بشر به دلیل اثرات جدی تغییرات یونوسفر و انتشار چندگانه ، انتشار موج آسمان بسیار ناپایدار است و پارامترهای کانال آن با گذشت زمان به طرز چشمگیری تغییر می کنند ، بنابراین به آن یک کانال پارامتر متغیر گفته می شود. ارتباطات موج کوتاه با هزینه های کم ساخت و ساز و نگهداری ، زمان چرخه کوتاه ، تجهیزات ساده ، برنامه ریزی آسان مدار ، مقاومت شدید در برابر تخریب ، نوارهای فرکانس باریک ، ظرفیت ارتباطی کوچک و پایداری ضعیف انتقال سیگنال از طریق کانال های موج آسمان مشخص می شود.