Обзор беспроводных технологий передачи данных

Введение 3
Основная часть 5
1 Обзор современных технологий беспроводной передачи данных в частотных диапазонах ISM (Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi) и 434/868 МГц 5
2 Стандарты Wi-Fi, ZigBee и 434/868 МГц 18
3 Технология высокоскоростной передачи данных HSDPA, WAP, EDGE, LTE 4G, LTE и WiMAX 27
Заключение 37
Глоссарий 39
Список использованных источников 41

Стремительное развитие технологий не только облегчает нашу жизнь и автоматизирует различные процессы на производстве и в быту, но и предполагает максимально быстрый обмен данными между людьми или объектами инфраструктуры. Инфокоммуникационные технологии и системы связи – одна из наиболее динамично развивающихся отраслей по всему миру. Технологии связи играют ключевую роль в вопросе обработки и обмена информацией во всем мире. В зависимости от вида и типа подключения их можно разделить на две основные группы.
Проводная связь. Соединение между устройствами осуществляется посредством соединительных кабелей. Наиболее распространенный пример – обыкновенная телефония.
Беспроводные коммуникации. Это новая технология, которая сейчас переживает свой расцвет во всем мире. Для передачи информации не нужны соединительные провода, а сигнал передается «по воздуху» в закодированном виде, проходя от источника к получателю через определенные коммуникационные узлы (ретрансляторы).
Современные технологии связи в большинстве случаев базируются на принципе беспроводного соединения. В отличие от классической технологии с использованием соединительных кабелей, новая система связи обладает целым рядом преимуществ.
Мобильность. Это главная особенность нового вида связи. Пользователь уже не привязан к определенному месту и может свободно передвигаться по территории, где существует покрытие сети.
Безопасность. Вероятность взлома беспроводной сети существенно ниже, чем возможность непосредственного подключения к соединительному кабелю, по которому идет зашифрованный сигнал.
На связи в любой точке мира. Глобальные системы позволяют человеку оставаться на связи практически где угодно.
Скорость. Передача сигнала происходит с максимальной оперативностью, но ведущие разработчики хотят в несколько раз увеличить этот показатель. Особенно это актуально для беспроводного интернета, который пока что уступает варианту подключения по технологии ADSL или оптико-волоконному каналу связи.
Еще 20–30 лет назад представить себе привычный мобильный телефон было невозможно, ведь технологии беспроводной связи начали изначально применяться в военной отрасли, и лишь спустя определенное время перешли в бытовой сектор. Технологии беспроводной связи постоянно развиваются и совершенствуются, позволяя пользователям быстро обмениваться данными, находясь в разных частях света.
Поэтому тема данной работы является актуальной.
Цель настоящей работы состоит в изучении беспроводных технологий передачи данных.
В соответствии с поставленной целью необходимо решить ряд задач, а именно:
провести обзор современных технологий беспроводной передачи данных в частотных диапазонах ISM;
рассмотреть стандарты Wi-Fi, ZigBee и 434/868 МГц;
охарактеризовать технологию высокоскоростной передачи данных HSDPA, WAP, EDGE, LTE 4G, LTE и WiMAX;
сделать выводы по работе.

В заключение обобщим рассмотренный материал. Для удобства анализа и восприятия предлагается схема (рис. 6).

Рис. 6. Тенденции развития и пути взаимодействия стандартов беспроводной связи Short Range RF

Как неоднократно отмечалось ранее, все стандарты группы Short Range RF пересекаются по многим своим параметрам и пытаются конкурировать между собой в одних и тех же практических приложениях и сегментах рынка. На рисунке стрелками показано направление развития каждого стандарта.
Между блоками «434/868 МГц» и «Wi-Fi» отсутствует стрелка «Скорость». Дело в том, что у технологий 434/868 МГц отсутствует потенциал по наращиванию скорости обмена данными. Это связано с ограниченностью данных частотных диапазонов, что в принципе не позволяет реализовать скорость обмена данными больше нескольких сотен кбит/с.
Между блоками «434/868 МГц» и «ZigBee» проведена двусторонняя стрелка «Экономичность». Это означает, что по данному параметру оба стандарта практически эквивалентны.
Стандарт Bluetooth является компромиссом с точки зрения соотношения параметров дальность/скорость/экономичность. Bluetooth стремится приблизиться по своим параметрам ко всем трем стандартам. Из рассмотренного материала следует, что ей это удается вполне успешно, поэтому технология Bluetooth представляется наиболее перспективной с точки зрения применения в подавляющем большинстве проектов.
Как итог рассмотренного материала можно отметить и то, что на практике разделение между всеми стандартами беспроводной связи группы Short Range RF носит условный характер. Стандарты перекрываются друг другом и могут конкурировать в одних и тех же проектах. Часто выбор той или иной технологии беспроводной связи зависит от субъективных предпочтений разработчика или определяется какими-либо внешними специфическими условиями. Это могут быть:
1. Наличие развитой инфраструктуры. Например, известно, что во всех крупных городах в данный момент существует и активно развивается сеть точек доступа Wi-Fi. Понятно, что в данной ситуации разработчику наиболее целесообразно использовать в своей разработке модули стандарта Wi-Fi.
2. Наличие высокого уровня стандартизации и широкая поддержка стандарта множеством устройств различных производителей. В этом случае абсолютными лидерами являются стандарты Bluetooth и Wi-Fi.
3. Возможность покрытия беспроводной сетью обширных территорий при сохранении низкого энергопотребления. С этой точки зрения наиболее перспективным является стандарт ZigBee.
4. Возможность бесплатно разрабатывать собственный программный стек беспроводного обмена данными. Такую возможность разработчику предоставляют технологии радиочастотных диапазонов 434/868 МГц.