Komunikacja bezprzewodowa

Postęp technologiczny jeszcze nigdy w historii nie następował w tak szybkim tempie - praktycznie każda sfera naszego życia uległa przekształceniu w ostatnich kilkudziesięciu latach i wciąż przechodzi ewolucję, za którą najczęściej już nie nadążamy i często także nie zauważamy, ponieważ zmiany te naturalnie stają się częścią naszego życia.

Komunikacja bezprzewodowa w zawrotnym tempie zastępuje technologię przewodową i staje się podstawowym sposobem komunikacji w codziennym życiu, zakładach produkcyjnych czy usługach i sektorach komercyjnych. 

Na czym polega komunikacja bezprzewodowa (Wi-Fi)?

Technologia komunikacji bezprzewodowej, zwana także technologią wireless (Wi-Fi), to obecnie jeden z najpopularniejszych sposobów łączności. Zasada działania takiej technologii polega na transmisji danych nie za pomocą kabla, a poprzez fale elektromagnetyczne takie jak fale radiowe, promieniowanie podczerwone lub sygnały satelitarne. Takie działanie, mimo że jest w stanie wykonać te same zadania co komunikacja przewodowa, zapewnia ona dodatkowo mobilność, łatwość obsługi oraz oszczędność czasu i pieniędzy podczas instalacji systemu. Systemy bezprzewodowe są także szczególnie przydatne w sytuacjach kryzysowych lub kiedy wymagana jest praca zdalna. 

Komunikacja bezprzewodowa pozwala na m.in.:

• transmisję danych w odległości od kilku (np. pilot do telewizora) do wielu tysięcy kilometrów (np. komunikacja radiowa);
• wykorzystanie w telefonach komórkowych (3G/4G), bezprzewodowym internecie, systemach smart home (np. blokada drzwi, otwieranie garażu), GPS, słuchawkach, etc.;
• zastosowanie w systemach komunikacji między pojazdami (V2V), systemach identyfikacji za pomocą czujników oraz identyfikacji radiowej (RFID), a także w transporcie lotniczym oraz morskim.

Typy sieci bezprzewodowych 

Istnieją specjalne standardy użycia łączności bezprzewodowej, a sama technologia tego typu dzieli się na cztery kategorie:

• bezprzewodowa sieć osobista (Wireless Personal Area Network, WPAN),
• bezprzewodowa sieć lokalna (Wireless Local Area Network, WLAN),
• bezprzewodowa miejska sieć komputerowa (Wireless Metropolitan Area Network, WMAN),
• bezprzewodowa rozległa sieć internetowa (Wireless Wide Area Network, WWAN). 

Zastosowanie technologii bezprzewodowej

Technologia komórkowa

Technologią komunikacji sieci komórkowych jest WWAN - zapewnia ona łączność na dużych obszarach w miastach i krajach. Telefony komórkowe używają systemy satelitarne takie jak: 2G; Long Term Evolution (LTE); GSM, CDMA 2000, CDPD i Mobitex. 

Systemy trzeciej generacji (3G) to tzw. Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) - pozwalają na dostęp do internetu, danych, multimediów, etc. Istnieje także generacja 3.5 i 3.75, do której należą systemy Standardy High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) i High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) - HSDPA pozwala na szybkość pobierania danych na poziomie 2 Mb/s, a HSUPA 1,45 Mb/s. 

Czwarta generacja (4G) zapewnia szerokopasmowe połączenie z Internetem np. dzięki bezprzewodowym modemom. Prędkość pobierania danych osiąga od 100 Mb/s do 1 Gb/s, a przesyłania do 60 Mb/s.

NFC (Near Field Communication) 

Obecnie urządzenia NFC są powszechnie używane w systemach płatności zbliżeniowych i sieciach społecznościowych (do udostępniania kontaktów, zdjęć, filmów i plików). Near Field Communication (NFC) to technologia łączności krótkiego zasięgu, która wykorzystuje indukcję pola magnetycznego, co pozwala na komunikację między urządzeniami przy bezpośrednim zbliżeniu. NFC pracuje na częstotliwości 13,56 MHz i zapewnia transmisję danych do 424 kb/s na odległość około 10 cm. Technologia tego typu obecna jest w najnowszych modelach smartfonów, tabletów i innych urządzeń i zapewnia bezpieczeństwo przy zbliżeniu do siebie odpowiednich urządzeń obsługujących taką komunikację. 

Technologia RFID

Identyfikacja radiowa (RFID) to krótko-zasięgowa, automatyczna i bezstykowa komunikacja, która polega na wykorzystaniu radiowych pól elektromagnetycznych do odbierania i odczytywania informacji danego obiektu z danych zapisanych na znaczniku. Technologia RFID jest powszechnie stosowana do śledzenia i identyfikowania zasobów i urządzeń przy użyciu anteny. Zasięg RFID wynosi od 1 do 12 metrów, a prędkość 640 kb/s.

Komunikacja Bluetooth

Łączność Bluetooth wykorzystuje technologię WPAN - polega na bezprzewodowym przesyłaniu danych na krótkie odległości. Tego typu technologia jest od lat powszechnie używana w telefonach komórkowych, słuchawkach, komputerach, laptopach, myszach komputerowych, urządzeniach GPS i radiach samochodowych. Technologia Bluetooth polega na użyciu systemu radiowego i przeznaczona jest do łączności krótkiego zasięgu. 

Technologia Zigbee  

Jest to bezprzewodowa sieć o niewielkiej mocy, przeznaczona do przesyłania danych niewielkiej szybkości  i o małym zasięgu. Zazwyczaj wykorzystywana jest w małych cyfrowymi nadajnikach radiowych w automatyce domowej, czujnikach, urządzeniach medycznych, sterowania urządzeniami np. sterowanie światłami i zabezpieczeniami w domu, etc. Istnieje także wersja ZigBee - protokół ZigBee PRO, która zapewnia dodatkowe możliwości np. technologie tras, skoki w sieci, maksymalna liczba urządzeń i bezpieczeństwo sieci.

Technologia Z-Wave (WPAN) 

To bezprzewodowa technologia działająca na częstotliwościach radiowych - zapewnia możliwość sterowania automatyką domową za pomocą smartfona i zarządza komunikacją między urządzeniami smart np. kontrolowaniem świateł, zamków czy termostatów.

Łączność Wi-Fi (WLAN) 

Jest to technologia lokalnych sieci bezprzewodowych, wykorzystująca fale radiowe. Zapewnia szybką łączność internetową oraz dostęp do Internetu z dowolnej lokalizacji np. miejsc publicznych, prywatnych instytucji, domów, etc. Wi-Fi pozwala na podłączenie do sieci jednoczesne wielu różnych urządzeń takich jak komputery, telefony, drukarki. Można ją łatwo skonfigurować lub rozbudować poprzez dodanie kart radiowych Wi-Fi do innych urządzeń. Zalety sieci Wi-Fi to m.in. brak kabli - łączność bezprzewodowa, niższy koszt braku okablowania i mobilność.

Technologia LoRa (LPWAN) i Łączność Sigfox (LPWAN) 

LoRa jest protokołem sieci LoRaWAN - zapewnia duży zasięg i znajduje zastosowania w tworzeniu Internetu rzeczy IoT. Jet to bezprzewodowa technologia przesyłania danych z niewielką szybkością na duże odległości - najczęściej stosowana w sektorach przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM), aby zapewnić komunikację o dużym zasięgu między zdalnymi czujnikami podłączonymi do sieci. Technologia LoRa jest szczególnie użyteczna do inteligentnych pomiarów, śledzenia inwentarza, automatów sprzedażowych, a także przemysłu motoryzacyjnego.

Technologia Sigfox przypomina LoRa, ale w przeciwieństwie do niej jest to sieć nieotwarta. Sigfox to łączność bezprzewodowa i o niskim poborze mocy, również stosowana w IoT.

Świat bez komunikacji bezprzewodowej - dlaczego nie możemy bez niej żyć?

Współcześnie prawie każdy z nas posiada telefon, telewizor, radio, tablet, czy komputer i codziennie korzysta z multimediów i usług dostępnych dzięki bezprzewodowemu połączeniu z internetem. Każdego dnia miliony wiadomości głosowych, danych, wideo, zdjęć i wiele innych jest przesyłanych z urządzenia na urządzenie lub udostępnianych w sieci.

Z powodu rosnącego w zawrotnym tempie zapotrzebowania na sieci bezprzewodowe, systemy komunikacji wireless wciąż się rozwijają i dziś możemy wyróżnić przynajmniej kilkanaście typów systemów bezprzewodowych, w tym:

• Telewizja i radio,
• Komunikacja satelitarna,
• Radary,
• Sieci komórkowe,
• GPS (Global Positioning System),
• Podczerwień,
• WLAN (Wi-Fi),
• Bluetooth
• Pagery,
• RFID.

Komunikacja bezprzewodowa nieodwracalnie stała się częścią naszego życia - korzystamy z niej codziennie od lat, choć często nie jesteśmy tego świadomi i nie zastanawiamy się nad tym. Rozmowy wideo, wysyłanie plików do chmury, udostępnianie ich znajomym, media społecznościowe i udostępnianie treści, płatności online i bezprzewodowe, czy od niedawna sterowanie urządzeniami smart w domu stało się tak naturalne, że rzadko kiedy coś nas jeszcze zaskakuje, a nawet jeśli, to po chwili staje się naszą codziennością. 

Sieci komunikacji bezprzewodowej przynoszą nam wiele korzyści i udogodnień, które można by długo wymieniać. Zaletami tego typu połączeń jest: 

• Oszczędność kosztów z powodu braku okablowania i potrzeby dostosowywania środowiska do montażu przewodów.
• Elastyczność i wygoda - pozwala na użycie przenośnych, łatwych w obsłudze i kompaktowych urządzeń prawie w każdym miejscu na świecie.
• Prędkość i pewność przesyłu danych znacząco przewyższa łączność przewodową, która dodatkowo jest bardziej awaryjna.
• Dostępność - praca i edukacja zdalna, dostęp do sieci w regionach wiejskich.

Ciągłość połączenia pozwala na natychmiastowe odpisywanie i informowanie w razie sytuacji kryzysowych. 

Istnieje także kilka znaczących wad komunikacji bezprzewodowej, takich jak np.:

• Zakłócenia sieci - istnieje możliwość zakłócenia sygnału sieci bezprzewodowej przez sygnał z innego urządzenia np. zakłócenia Wi-Fi (WLAN) i Bluetooth.
• Bezpieczeństwo w sieci - ponieważ dane przesyłane są w sieci open space, istnieje ryzyko, że nasze informacje i dane personalne zostaną przejęte przez osoby trzecie.
• Skutki zdrowotne - zbyt długie wystawienie na jakikolwiek rodzaj promieniowania może powodować zagrożenie dla naszego zdrowia. Mimo że niebezpieczny poziom energii częstotliwości radiowej (RF) nie jest do końca znany, zaleca się unikanie wystawiania na bardzo duże promieniowanie i ograniczenie czasu ekspozycji na tego typu częstotliwości.