Какие виды радиосвязи используются в компьютерных сетях
Обновлено: 03.07.2024
Политика технологического развития: сравнение истории радио с историей Интернета
Часто кажется, что новые технологии внезапно появляются на сцене, как будто они только что упали с неба. Но, конечно, новые технологии не падают с неба. Они даже не появляются внезапно и полностью сформированными из исследовательских лабораторий.
Чтобы понять, как технологии появляются на полках магазинов, можно взять радио. Нам радио кажется простым и старомодным, но когда-то это была потрясающая новая технология; это было похоже на Интернет сегодня. История о том, как радио стало использоваться для того, что мы называем «вещанием» — посылки односторонних радиосигналов по воздуху на большое количество приемных устройств, — является интересной иллюстрацией взаимодействия новых технологий с социальными сетями. силы.
Изобретение вещания
Начало: изобретение
Все началось в 1800-х годах, когда гениальный британский ученый Роберт Максвелл с помощью удивительных математических расчетов выяснил, что во Вселенной должно существовать нечто, называемое электромагнитными волнами. Вскоре после того, как Максвелл разработал математическую теорию электромагнитных волн, немецкий ученый и философ по имени Генрих Герц разработал доказательство теории Максвелла. Герц построил генератор электромагнитных волн из «искрового разрядника» и сумел направить волну на несколько футов через затемненную комнату. В то время это было ошеломляюще: невидимая сила распространялась невидимо — без проводов и звука.
Шаг 2. Практическое использование в установленных целях
Как правило, когда появляется новая техническая возможность, люди первым делом представляют, как использовать ее для более эффективного выполнения традиционных задач. Примерно в 1900 году первое, что пришло в голову людям, находившимся у власти — в основном бизнесменам и военным лидерам, — это то, что это новое радио может стать отличной заменой телеграфу. В последние годы военные США и Европы уже осознали важность телеграфа для мгновенной связи из штаб-квартиры на передовую. Крупные корпорации стремились наладить связь с удаленными подразделениями; United Fruit, например, превратилась в крупный международный бизнес, доставляя фрукты из тропиков в страны с умеренным климатом. Однако телеграфные провода были дорогими, их могли легко перерезать враги, и они не могли работать между мобильными войсками или кораблями в море.
Это означало, что первые крупные организации, инвестировавшие в новую технологию радиосвязи, хотели использовать ее для прямой связи, для управления на расстоянии. Радио не предназначалось для использования обычными людьми в повседневной жизни; это была стратегическая технология для связи с кораблями в море и тому подобное. Так вот, сначала эту штуку называли "беспроводным телеграфом" (а потом "беспроводным телефоном"). ВМС США были настолько заинтересованы в беспроводном телеграфе, что лоббировали правительство, чтобы оно предоставило ему полную монополию на эту технологию; Военно-морской флот считал, что это слишком важно, чтобы позволить бизнесу использовать его, не говоря уже о простых людях.
Открытие радиовещания: новая цель
Помимо того, что оно распространялось по воздуху, радио имело еще одно отличие от телеграфа: его сигнал шел во все стороны, а не только в сторону человека, с которым вы пытаетесь связаться. Радиоволны всенаправленны. С точки зрения руководителей корпораций и военачальников это было огромной проблемой, потому что это означало, что любой мог подслушать их важные сообщения. В первые годы огромные суммы денег и усилий тратились на то, чтобы не допустить распространения сигнала в любом направлении.
Часто люди, находящиеся на обочине власти, открывают для себя совершенно новые способы использования технологии. Поскольку они меньше инвестируют в существующий способ ведения дел, они могут экспериментировать и играть с новыми штуковинами, придумывая новые творческие способы их использования. В случае с радиовещанием маргиналами были радиолюбители или любители — хакеры начала 20-го века. В 1906 году был открыт «детектор кристаллов» — простое устройство, состоящее из кристалла и нескольких проводов, которые чудесным образом могли улавливать радиосигналы. Это было дешево; двенадцатилетний мальчик мог бы купить такую, накопив свои карманные деньги.
После этого развилось радиолюбительское движение. Группы мальчиков и юношей ради развлечения начали собирать радиоприемные и передающие устройства. Работая часто по ночам на своих чердаках, они обнаружили, что возиться с технологией и общаться с другими любителями на дальних расстояниях очень увлекательно. Они часто становились довольно искусными в новой технологии.Для них всенаправленность не была проблемой, она была источником нового вида развлечений, нового способа провести свободное время. Радио не нужно было использовать в серьезных целях; это может быть весело. Это было первое использование радиоволн для развлечения и открытие того, что мы сейчас называем радиовещанием.
Противоречивые взгляды
Когда разные группы людей по-разному понимают, что делать с новой технологией, часто возникает конфликт. В случае с радио любители вступили в конфликт с корпорациями и флотом. Любители, со своей стороны, в 1914 году сформировали «Американскую лигу радиорелейной связи»; это была группа радиолюбителей, разбросанных по всей стране, которые передавали новости и информацию с места на место. (Он все еще существует: http://www.arrl.org/) В то время это была, вероятно, самая крупная и эффективная «радиосеть» в мире. Однако по мере того, как военно-морской флот и частные корабли устанавливали «беспроводные телеграфы» на все свои корабли, их все больше беспокоили помехи и слежка со стороны любителей. Поэтому оно начало лоббировать правительство, чтобы изгнать любителей из эфира.
Раздраженные тем, что любители используют эфир для обсуждения всего, от спортивных результатов до школьных занятий, официальные лица ВМФ использовали примеры любительских розыгрышей, чтобы подкрепить свой аргумент о том, что эфир должен быть взят под жесткий контроль правительства во имя национальной безопасности и безопасности корабли в море. Любители, согласно официальному отчету ВМФ, часто были «кажущимися полуразумными и совершенно безответственными операторами», которые «в любое время по небрежности или глупости могут сделать случай кораблекрушения безнадежным», вмешиваясь в морские передачи. В ответ любители обнародовали примеры частой некомпетентности радистов ВМФ, отказываясь уступать операторам ВМФ в эфире и в нескольких случаях генерируя радиосообщения от фиктивных адмиралов, которые отправляли корабли ВМФ на ложные миссии. (Интернет был не первой технологией, с помощью которой можно было подделать свою личность.)
Частные корпорации, такие как AT&T и Westinghouse, были третьей стороной в этих конфликтах. Они хотели, чтобы радио было частным, чтобы они могли зарабатывать на нем деньги, но они также не хотели, чтобы оно было захвачено любителями. К началу Первой мировой войны они вступили в союз с флотом, потому что могли получать прибыль, продавая оборудование военным, но они присоединились к флоту, чтобы заставить правительство изгнать радиолюбителей из эфира во время войны на основании военная необходимость.
Решение: корпоративная модель
Во время Первой мировой войны все было посвящено военным усилиям: корпорации поставляли оборудование, военные использовали радио с большим успехом, а многие любители достигли совершеннолетия и в конечном итоге стали солдатами и использовали радиоприемники на фронте. За это время технология значительно улучшилась. (Одна из пугающих вещей в истории технологий заключается в том, что войны кажутся полезными для технологического развития.)
В 1919 году, когда война закончилась и войска вернулись домой, оставался вопрос: как использовать радио в мирное время? Одновременно произошло несколько вещей. Во-первых, теперь, когда стало известно, что радио является успешной и важной технологией, правительство и многие крупные корпорации работали вместе, чтобы создать коммерческую корпорацию по производству радио, Radio Corporation of America (RCA). Однако в то же время, когда все солдаты, которые научились пользоваться радио, вернулись домой, радио стало повальным увлечением: самые разные люди начали строить радиопередающие и приемные устройства, и радио стало популярным увлечением. Иногда люди посылали друг другу сигналы, а иногда просто транслировали музыку, новости и сплетни, а другие слушали издалека. Все это было неформальным, двустороннее общение смешалось с односторонним, оно было исследовательским, экспериментальным и для энтузиастов захватывающим. Поначалу правительство и крупные корпорации не обращали особого внимания на всю эту деятельность, потому что они по-прежнему были сосредоточены на использовании радио для прямой связи. Но затем мода стала настолько популярной, что на это обратили внимание крупные учреждения.
Последовавший за этим период часто называют периодом "Хаоса радиоволн". В то время радиоволны не очень хорошо регулировались, и по мере того, как все больше и больше людей начинало вмешиваться в игру вещания, радиоволны становились переполненными, и интерференция между сигналами начинала заглушать всех (что-то вроде спама и вирусов, электронная почта прямо сейчас, но хуже). Все разные игроки — корпорации, малый бизнес, любители — обвиняли других в возникновении проблемы.
Затем крупные корпорации обратились к правительству и настояли на том, чтобы правительство регулировало эфир, чтобы предотвратить помехи. В конце концов, Конгресс принял «Закон о радио 1927 года», который дал правительству право решать, кто может вещать, а кто нет.В законе говорилось, что любой, кто ведет вещание, должен получить от правительства лицензию на вещание на определенной частоте в определенное время, и что он может использовать лицензию только в той мере, в какой это служит «общественным интересам, удобству и необходимости». ." Этот закон действует и сегодня.
Важно, что в данном случае бизнес обратился к правительству за регулированием. Многие считают, что бизнес и государство — противоборствующие стороны, но в данном случае (и во многих других) бизнес и государство работали вместе в интересах бизнеса. В результате принятия закона (и того, как он был реализован) большинство мелких и некоммерческих вещательных компаний того времени были вынуждены выйти из эфира, а эфир был очищен для создания крупных корпоративных вещательных сетей. RCA создала радиосеть NBC в 1926 году, а CBS – в 1928 году. Менее чем через десять лет эти две сети будут доминировать на большей части американского радио.
Развитие радио по сравнению с развитием Интернета
Существуют интересные параллели между развитием радио и развитием Интернета. Эти параллели указывают на некоторые общие принципы, полезные для понимания того, как технология «происходит» в целом.
Изобретение: искровой разрядник Герца в 1888 году | Коммутация пакетов 1969
Научное открытие возможности передачи радиоволн по воздуху имеет параллель с изобретением концепции компьютерной "коммутации пакетов" в 1960-х годах. Традиционная электронная связь, такая как телефонная сеть, работает, создавая фиксированную связь между одним человеком и другим; когда ты молчишь во время разговора с другом по телефону, линия все еще подключена, и передается тишина. Телефонным системам нужна центральная коммутационная станция; они централизованы. (См. рисунок.) В 1960-х годах ученые-компьютерщики предложили форму связи с компьютерами, в которой сообщения разбиваются на тысячи маленьких «пакетов», к каждому из которых прикреплен машиночитаемый адрес. Затем пакеты передаются в сеть и автоматически пересылаются в соответствующий пункт назначения, где они повторно собираются в сообщение. Побочным эффектом этого вида связи является то, что сеть является «распределенной». У него нет центральной коммутационной станции, и вы можете устранять «узлы» в сети, не ломая сеть. Если сообщения не доходят по одному маршруту, они просто идут другим путем. В 1969 году военные США начали строительство экспериментальной сети с коммутацией пакетов под названием ARPAnet.
1906 Детектор кристаллов | 1980 микрокомпьютеров с модемами
В 1970-х годах компьютерная связь была очень дорогой и редкой, поэтому единственными, кто мог ее использовать, были сотрудники исследовательских университетов или военные. Но в начале 1980-х первые микрокомпьютеры — дешевые маленькие компьютеры, которые мог купить обычный человек, — впервые стали широко доступны. Большинство людей просто использовали микрокомпьютеры для обработки текстов и электронных таблиц, но любители и экспериментаторы начали подключать компьютеры к телефонным линиям с помощью модемов и начали использовать простые формы электронной почты и списков обсуждений. Это сравнимо с появлением в 1906 году радиоприемников с кристаллическими детекторами, которые сделали технологию компьютерной связи достаточно дешевой, чтобы ее могли использовать любители (или хакеры).
1914 Радиорелейная лига | 1984 г., невоенный интернет, юзнет-группы
Подобно тому, как радиолюбители организовались, сформировав Лигу радиорелейной связи в 1912 году, в 1984 году "ARPAnet" разделилась на военную и "экспериментальную" части. Примерно в то же время любители и исследователи начали создавать сети компьютерной связи «usenet», которые были дешевым способом для компьютерных любителей использовать электронную почту и списки обсуждений. Точно так же, как крупные корпорации 1910-х годов не понимали ценности любительских усилий, потому что они думали, что радио предназначено для прямой связи, крупные компьютерные компании 1980-х годов не понимали важности Usenet и Интернета. В 1980-х годах большинство компаний инвестировали либо в разновидности кабельного телевидения, либо в частные компьютерные сети, такие как Prodigy или Compuserve.
1919 Конец Первой мировой войны, мода на радиолюбительство | 1992 г., рост Интернета
В течение оставшейся части 1980-х годов Интернет незаметно развивался, и к 1992 году он действительно стал довольно эффективным и популярным в кругах любителей и исследователей. Об этом начали писать книги, и молодые программисты начали с ним экспериментировать. (Например, студент колледжа по имени Марк Андрессен начал работу над программой Mosaic в 1992 году, которая стала первым успешным веб-браузером.) : в 1993 году, СШАNews & World Report взял интервью у семи крупных руководителей о будущем компьютерных коммуникаций, включая Билла Гейтса и глав AT&T, IBM и Motorola, и никто не упомянул Интернет.
1921 KDKA, созданная Westinghouse | 1994 год, корпорации открывают для себя Интернет, Интернет
В 1993 году веб-браузер Марка Андрисена Mosaic стал чем-то вроде хита в Интернете, и, наконец, один из руководителей обратил на это внимание: Джим Кларк, опытный бизнесмен из Силиконовой долины, стал партнером Андресена, чтобы называться Netscape, и, наконец, корпоративный мир обратил внимание на Интернет. Последовала золотая лихорадка в Интернете, цены на акции в Интернете взлетели до небес, и Интернет стал последним событием.
1922-26 Беспорядок в эфире | Кризис доменных имен в 1995–1998 годах
Закон о радио 1927 г., FRC | 1998 ICANN?
Мораль:
Суть этой длинной истории можно свести к трем моральным принципам:
1) Технологии возникают не на пустом месте. Технология определяется институциональными целями и задачами.
2) Учреждения со стажем видят новые технологии через устоявшиеся линзы. Новые способы использования технологий часто исходят от второстепенных игроков, и для их внедрения требуется время.
3) Рынки хотят государственного вмешательства. Новые коммерческие структуры и учреждения требуют координации со стороны правительства.
Среда связи относится к физическому каналу, по которому данные отправляются и принимаются. Данные передаются в виде уровней напряжения, составляющих цифровой сигнал. Цифровой сигнал состоит из нулей и единиц; по существу, 1 соответствует высокому напряжению, а 0 соответствует низкому напряжению.
Скорость передачи данных или скорость передачи данных зависит от типа носителя, используемого в сети. Существует два основных типа сетей:
Проводная сеть
В проводной сети данные передаются через физический носитель. В проводной сети используются три типа физических кабелей.
1. Витая пара
Он состоит из пары медных проводов, скрученных друг вокруг друга; провода имеют толщину от 1 до 2 мм и скручены для уменьшения помех от окружающих проводов. Помните, что вокруг провода с током существует магнитное поле, которое может мешать другому проводу, если он находится в непосредственной близости.
Эта форма проволоки, изобретенная Александром Грэмом Беллом, используется с 19 века и в настоящее время является самым дешевым доступным средством передачи информации. Витые пары также используются в телефонных проводах, но они состоят только из четырех проводов или двух пар. В компьютерных сетях используются восемь проводов или четыре пары. Он также известен как кабель Ethernet или кабель RJ-45. Пары проводов связаны вместе и покрыты защитным экраном.
2. Коаксиальный кабель
Обеспечивая более высокую скорость передачи данных и меньшее затухание сигнала, коаксиальный кабель состоит из центрального медного проводника, окруженного экраном из фольги. Фольга покрыта еще одним экраном, известным как плетеный экран. В отличие от витых пар, коаксиальные кабели имеют только один медный проводник. Проводник и экран из фольги разделены диэлектриком.
3. Оптоволокно
Это самая дорогая проводная среда, обеспечивающая самые высокие скорости передачи данных. Они часто используются в дальней связи и никогда не подвержены влиянию электромагнитных полей. Это потому, что он включает свет.
Волоконно-оптический кабель – это тонкий, гибкий и прозрачный носитель, состоящий из очень тонких стеклянных или пластиковых волокон. Он использует принцип полного внутреннего отражения. В отличие от витых пар или коаксиальных кабелей, оптоволокно использует для передачи данных световые импульсы, генерируемые лазером или инжекционным диодом. Каждый импульс света представляет собой один бит данных.
Беспроводная сеть
Беспроводная сеть использует радиоволны как единственную среду для передачи и получения данных. Никаких проводов в этом нет. Примером может служить беспроводной маршрутизатор в вашем доме. Радиоволны – это электромагнитные волны, которые поперечны по своей природе и имеют самую большую длину волны в электромагнитном спектре.
Они движутся со скоростью света и имеют частоты от 3 кГц до 3 ГГц. Радиоволны легко поглощаются большинством материалов, а также могут огибать объекты. Однако они чувствительны к близлежащим электромагнитным полям, которые могут привести к снижению скорости передачи данных.
Беспроводная передача – это неуправляемый носитель. Беспроводная связь не предполагает установления физической связи между двумя или более устройствами, взаимодействующими по беспроводной сети. Беспроводные сигналы распространяются по воздуху, принимаются и интерпретируются соответствующими антеннами.
Когда антенна подключена к электрической цепи компьютера или беспроводного устройства, она преобразует цифровые данные в беспроводные сигналы и распространяется по всему диапазону частот. Рецептор на другом конце получает эти сигналы и преобразует их обратно в цифровые данные.
Небольшая часть электромагнитного спектра может использоваться для беспроводной передачи.
Передача по радио
Радиочастоты легче генерировать, и из-за их большой длины волны они могут проникать сквозь стены и конструкции. Радиоволны могут иметь длину волны от 1 мм до 100 000 км и частоту от 3 Гц (чрезвычайно низкая частота) до 300 ГГц. (чрезвычайно высокая частота). Радиочастоты подразделяются на шесть диапазонов.
Радиоволны более низких частот могут проходить сквозь стены, в то время как более высокие радиочастоты могут распространяться по прямой линии и отражаться назад. Мощность низкочастотных волн резко уменьшается по мере того, как они преодолевают большие расстояния. Высокочастотные радиоволны обладают большей мощностью.
Низкие частоты, такие как VLF, LF, MF, могут распространяться по земле на расстояние до 1000 км по поверхности земли.
Радиоволны высоких частот могут поглощаться дождем и другими препятствиями. Они используют ионосферу земной атмосферы. Высокочастотные радиоволны, такие как диапазоны HF и VHF, распространяются вверх. Когда они достигают ионосферы, они преломляются обратно на землю.
Микроволновая передача
Электромагнитные волны выше 100 МГц, как правило, распространяются по прямой линии, и сигналы по ним могут передаваться путем направления этих волн на одну конкретную станцию. Поскольку микроволны распространяются по прямым линиям, отправитель и получатель должны быть выровнены, чтобы находиться строго в пределах прямой видимости.
Микроволны могут иметь длину волны от 1 мм до 1 метра и частоту от 300 МГц до 300 ГГц.
Микроволновые антенны концентрируют волны, образуя из них луч. Как показано на рисунке выше, несколько антенн могут быть выровнены для большего охвата. Микроволны имеют более высокие частоты и не проникают сквозь стены, как препятствия.
Микроволновая передача сильно зависит от погодных условий и используемой частоты.
Инфракрасная передача
Инфракрасные волны находятся между спектром видимого света и микроволнами. Он имеет длину волны от 700 нм до 1 мм и диапазон частот от 300 ГГц до 430 ТГц.
Инфракрасные волны используются для связи на очень коротком расстоянии, например, в телевидении и на удалении. Инфракрасное излучение распространяется по прямой линии, поэтому по своей природе оно направлено. Из-за высокой частоты инфракрасный диапазон не может преодолевать препятствия, похожие на стены.
Пропускание света
Самый высокий электромагнитный спектр, который можно использовать для передачи данных, — это свет или оптическая сигнализация. Это достигается с помощью ЛАЗЕРА.
Из-за использования частоты свет имеет тенденцию двигаться строго по прямой линии. Следовательно, отправитель и получатель должны находиться в пределах прямой видимости. Поскольку лазерная передача является однонаправленной, на обоих концах связи необходимо установить лазер и фотодетектор. Лазерный луч обычно имеет ширину 1 мм, поэтому требуется точность, чтобы совместить два дальних рецептора, каждый из которых указывает на источник лазера.
Лазер работает как Tx (передатчик), а фотодетекторы работают как Rx (приемник).
Лазер не может проникать через такие препятствия, как стены, дождь и густой туман. Кроме того, лазерный луч искажается ветром, температурой атмосферы или изменением температуры на пути.
Лазер безопасен для передачи данных, так как очень сложно коснуться лазера шириной 1 мм, не прерывая канал связи.
Двусторонняя радиосвязь передает и принимает радиосигналы, хотя и не обязательно одновременно. Он предназначен для двунаправленной голосовой связи между источниками, использующими одну и ту же частоту. Рации доступны в различных конфигурациях, включая мобильные, стационарные и портативные (также известные как рации).
Интернет-радио – это аудиосервис, передаваемый через Интернет, который также известен под другими названиями, такими как IP-радио, сетевое радио, онлайн-радио и веб-радио. Широковещательные передачи обычно более известны как веб-трансляции, поскольку отправитель не передает напрямую через беспроводные средства.Устройства интернет-радио позволяют пользователям легко общаться в различных приложениях, где они разделены по географическому признаку.
Что такое радио по интернет-протоколу
Радио через Интернет-протокол (RoIP) позволяет осуществлять двустороннюю радиосвязь через любую IP-сеть, включая Интернет и частные сети. Это похоже на передачу голоса по IP (VoIP) с системной точки зрения, за исключением того, что он добавляет возможность Push-To-Talk (PTT). RoIP реализован, как и любая другая радиосеть, с точки зрения пользователя, так что по крайней мере один узел сети является фактическим радио. Другими узлами могут быть любые коммуникационные устройства, доступные по IP, включая двусторонние радиостанции, КПК, телефоны POTS, программное обеспечение для радиосвязи по IP и смартфоны.
Выделенное микроволновое оборудование и арендованные телефонные линии традиционно необходимы для связи удаленных пользователей радиосвязи. Стоимость эксплуатации радиосети обычно снижается, когда это оборудование заменяется технологией на основе IP, такой как сетевое оборудование с коммутацией пакетов. Эта тенденция связана с тем, что стоимость традиционного радиооборудования относительно стабильна, в то время как стоимость IP-оборудования постоянно снижается. Таким образом, двусторонняя радиосвязь через Интернет может экономично обслуживать большие географические районы, что важно для таких служб, как правоохранительные органы, неотложная медицинская помощь и энергетические компании.
Надежность
Использование наземного радиооборудования становится проблемой, когда поблизости находятся компьютеры, в основном из-за помех между этими устройствами. Поэтому связь с традиционным радио может быть ненадежной для настольных пользователей, таких как диспетчеры и супервайзеры, которые обычно окружены оборудованием многих типов, излучающим радиоволны. Этим пользователям удобнее использовать интерфейс Radio over IP на компьютере, который менее подвержен помехам, чем радиооборудование.
Совместимость
Крупные агентства обычно используют множество типов коммуникационных технологий, включая следующие:
Системы RoIP могут легко интегрировать эти технологии в бесшовную коммуникационную сеть. Конкретный тип устройства, которое есть у пользователя, не имеет значения, если оно разрешено IP. Таким образом, RoIP обеспечивает эффективное решение известной проблемы совместимости коммуникаций в современном центре управления.
Устройства RoIP обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционным наземным радио. Стоимость сети RoIP меньше, и это несоответствие со временем будет только расти. RoIP также более надежен, чем радио, особенно при наличии компьютерного оборудования. Кроме того, RoIP обладает большей функциональной совместимостью, поскольку не зависит от базовой технологии радиоустройства. Если у вас есть вопросы об устройствах RoIP, свяжитесь с нашей командой SkyMira сегодня.
Поговорите с экспертом
Обсудите проблемы, найдите решения. Запланируйте звонок SkyMira сегодня.
Читайте также: