ワイヤレス プロトコルの種類
ワイヤレス信号は、お気に入りのローカル テレビやラジオ局から携帯電話まで、最も広く使用されている通信オプションの 1 つです。最も重要なワイヤレス テクノロジの一部、つまり家庭のインターネットを実行するものや、モノのインターネットまたは IoT で増え続けるスマート デバイスは、さまざまなワイヤレス プロトコルによって規制されています。使用状況に応じて、数マイルまたは数インチの範囲の範囲である可能性があります。 .
広域インターネット オプション
従来のインターネット プロバイダーがサービスを提供している地域に住んでいない場合、選択肢は伝統的にダイヤルアップまたは衛星に限定されており、どちらも最新のリッチ インターネット コンテンツには特に適していません。ワイヤレス テクノロジは、いくつかの異なる方法でこのギャップを埋めることができ、他の方法では利用できない場所でサービスを提供できます。
LTE によるホーム サービス
ケーブルや光ファイバーのインターネットが経済的でない地域では、同じ LTE 携帯電話でインターネット カバレッジを提供する技術を利用して、ホーム ユーザーにもワイヤレス インターネットを提供できます。これは、主要な通信事業者または独自のタワーを設置することを選択した独立したサービス プロバイダーによって、既存のセルラー ネットワークを介して配信されます。現在の第 4 世代テクノロジーである 4G では、速度はプロバイダーによって異なります。 、かなりの 100 Mbps までの速度を提供します 、間近に迫った 5G 理論上は 10 Gbps に達する可能性があります .
見通し内インターネット
見通し内インターネット サービス 要約すると、従来の Wi-Fi の高出力バージョンを使用します。これは、高指向性アンテナを使用して信号をポイント間で転送します .このタイプのサービスは、信号をしっかりと焦点を合わせたポイントに送信するため、他のデバイスに干渉する可能性が低く、FCC 規制の下では違法となる高出力信号を使用できます。通常、速度は最大 25 Mbps で、理想的ではないにしても、ほとんどの用途で許容範囲です。
広域デバイス向けインターネット
モノのインターネットとその大群のスマートおよびセミスマート デバイスの台頭に伴い、大都市や郊外の大規模なエリアで膨大な数の低電力デバイスと連携できるワイヤレス テクノロジも必要になっています。 LTEテクノロジーは、消費電力が比較的高いですが、それらにも対応できます.競争力のある技術は Long-Range Wide Area Network プロトコル です または LoRaWAN 都市環境では数マイル、人口密度の低い郊外地域では最大 3 倍の範囲です。
IEEE と Wi-Fi プロトコル
多くの電気製品と同様に、家の中で使用するワイヤレス テクノロジは、電気電子技術者協会 (IEEE) によって策定された設計仕様に基づいています。この場合、実際の仕様は 802.11 と呼ばれます。 そして、テクノロジーの改善を反映し、促進するために、何年にもわたってアップグレードされてきました。これらの変更は、g などの文字を追加して説明します 、n または ac 番号の後に。便宜上、仕様のこれらのバリエーションは ワイヤレス g と呼ばれます。 、ワイヤレス n 、ワイヤレス ac など。
クイック ワイヤレス ネットワーク ガイド
自宅の Wi-Fi は、ワイヤレス ローカル エリア ネットワークとして正しく認識されています または WLAN ですが、ほとんどの人は単に Wi-Fi と呼んでそのままにしておきます。 Wi-Fi ネットワークは、ネットワークに接続されているすべてのデバイスとの双方向通信を提供する、アクセス ポイントと呼ばれる中央ネットワーク デバイスを中心に展開します。次に、各デバイスには、アクセス ポイントと通信するためのワイヤレス ネットワーク インターフェイス カード (NIC) が必要です。彼らが使用するワイヤレス プロトコルは範囲とパフォーマンスが大きく異なり、世代ごとに改善されています。
2.4 GHz 帯域と 5 GHz 帯域
ほとんどの Wi-Fi 通信は、2.4 GHz 帯と 5 GHz 帯という 2 つの異なる無線周波数帯域で行われます。これらの帯域は最小限に規制されており、ベビー モニターからコードレス電話まで、さまざまな消費者向けデバイスに使用されています。彼らはさまざまなことが得意です。 5 GHz 帯域の周波数は、より多くのデータをより速く運ぶことができますが、2.4 GHz 帯域の周波数はより長い範囲を持ち、壁を通過するのに優れています.歴史的に 2.4 GHz はより多くのデバイスで使用されてきましたが、それは2.4 GHz 周波数がより混み合っており、干渉を受けやすいことを意味します。 .
ワイヤレス A および B による早期 Wi-Fi
市場に出回った 802.11 Wi-Fi 仕様の最初のバージョンは、ワイヤレス でした。 そしてb 90 年代後半に標準化され、2000 年代初頭に実際の製品になりました。それぞれ別のバンドを使用していました。 ワイヤレス b は 2.4 GHz 帯域を使用し、最大 11 メガビット/秒の速度と最大 150 フィートの範囲でネットワークを構築できました。 ワイヤレス a は 5 GHz 帯域を使用し、スループットは最大 54 Mbps でしたが、その範囲はわずか 25 ～ 75 フィートでした。 ワイヤレス b's 範囲が広く、比較的低コスト
ワイヤレス G を使用したメインストリーム Wi-Fi
消費者市場で広く成功した最初の Wi-Fi プロトコルは 802.11g でした または ワイヤレス g . ワイヤレス b と同じ 2.4 GHz 帯域を使用していました であるため、その規格を使用する古い機器と互換性がありましたが、54 Mbps で、ワイヤレス ネットワークに匹敵するパフォーマンスを提供するようになりました。ほとんどのホーム ユーザーにとってはこれで十分であり、ワイヤレス g は非常に人気がありました。 2000 年代の最初の 10 年間。
ワイヤレス N によるパフォーマンスの向上
Wi-Fi がより便利になり、普及するにつれて、ユーザーはビデオ ストリーミングやその他の要求の厳しいアプリケーションを処理するために、より優れたパフォーマンスを必要としていました。 802.11n 2009 年に発表された仕様では、いくつかの重要な技術的調整を加えてこの問題に対処しており、主に 多入力多出力アンテナ を中心に展開しています。 または MIMO 、最大 300 Mbps の速度を可能にしました。また、アップストリーム トラフィックとダウンストリーム トラフィックに個別のチャネルを使用するオプションであるチャネル ボンディングも提供しました。これにより、潜在的なスループットが少なくとも理論的には 600 Mbps に向上しました。 . 2.4 GHz と 5 GHz の両方の周波数を使用していたため、ワイヤレスを使用するデバイスと下位互換性がありました。 、b 、および g .
ワイヤレス AC がアンティを引き上げる
ワイヤレス ac 2014 年の仕様では、マルチユーザー MIMO テクノロジを使用してそのテクノロジをさらに改良しました。 または MU-MIMO .これにより、チャネルあたり最大 433 Mbps の基本速度が提供されます。チャネル ボンディングを使用すると、理論的にはワイヤレス ネットワーク速度をギガビットにまで高めることができます。 、または数千 Mbps です。 ワイヤレス ac それ自体は 5 GHz 帯域でのみ動作しますが、多くのメーカーには ワイヤレス n が含まれています ワイヤレス b との互換性を維持するための回路も同様です。 、g そしてn .
特殊目的ワイヤレス プロトコル
汎用の Wi-Fi ネットワークではなく、特定のデバイス間通信に使用される 802.11 プロトコルがいくつかあります。 . ワイヤレス広告 たとえば、60 GHz 帯域を使用し、実際には非常に高速です (潜在的に最大 6.7 GHz) が、わずか 10 フィートまたは 11 フィートの範囲内です。互いに近くにあるデバイス間で高いスループットが必要な状況での使用に最適です。 ワイヤレスああ 、別名 Wi-Fi HaLow は、下位 900 MHz 帯域を使用して、最大 347 Mbps に制限されたスループットで拡張範囲を提供します。スマート家電やその他の IoT アプリケーションなどの低電力デバイスに長距離信号を提供することを目的としています。
ワイヤレス AX がもうすぐ登場
改善された Wi-Fi ネットワーク パフォーマンスの需要は、すぐにはなくならないでしょう。まったく逆です。そのため、新しい IEEE 仕様が市場に登場します。 ワイヤレス斧と呼ばれています 、そしてスループットを向上させるためにいくつかのデジタル手品を使用します。使用可能な各ワイヤレス チャネルの幅が 2 倍になり、信号が各チャネルの必要な部分だけを使用できるようになり、システム全体がより効率的になります。 ワイヤレス AC の最大 4 倍の範囲と 6 倍のパフォーマンスを提供します 、少なくとも理論的には、IoTにとって重要であり、より多くのデバイスを同時にサポートします.
Wi-Fi ブランディングの変更
Wi-Fi に使用される仕様は IEEE のエンジニアによって定義されていますが、「Wi-Fi」という用語自体と Wi-Fi ロゴは、Wi-Fi Alliance として知られるメーカーのコンソーシアムによって所有されています。エム> .エンジニアは標準を文字と数字で識別することに満足しているかもしれませんが、製造業者とそのマーケティング部門は物事を単純で覚えやすいものに保つことを好みます。そのため、Wi-Fi Alliance は新しいブランドを発表し、wireless n を Wireless 4、ac を Wireless 5、ax を Wireless 6 に改名しました。 .この種の番号付けシステムは、携帯電話から映画のフランチャイズまですべてに使用されているため、消費者が覚えやすいはずです.
デバイス指向ワイヤレス プロトコル
すべてのワイヤレス プロトコルが広いエリアをカバーしたり、広範囲の通信機能を提供したりすることを意図しているわけではありません。 最も有用なもののいくつかは短距離標準です 低電力デバイスが相互にやり取りできるようにすることを目的としています。これらは、コンピューター、電話、その他のデバイスとのやり取りや、デバイス同士の直接通信に影響を与える可能性があります。
直接無線周波数通信
標準のワイヤレス マウスやキーボードなど、ワイヤレス テクノロジの最も単純な形式の一部は、正式なワイヤレス プロトコルをまったく使用していません。代わりに、事前設定された無線周波数で直接送信します。古いデバイスは、ラジコン玩具にも使用される 27 MHz の周波数を使用します。範囲は狭いですが、デスクを共有するデバイスには問題ありません。新しいバージョンは 2.4 GHz 帯域を使用し、より遠くで使用できます。これは、巨大なモニターから離れて座っている場合に最適です.
Bluetooth はより用途が広い
RF デバイスが動作するには独自の受信機が必要ですが、Bluetooth は必要ありません。これが Bluetooth 技術 の理由です。 より用途が広いです。 Bluetooth は別の IEEE ワイヤレス仕様 802.15.1 に基づいており、パーソナル エリア ネットワーク用として説明されています。 .パーソナル エリア ネットワークは、個人またはワークスペース内およびその周辺のワイヤとケーブルを置き換えることを目的としています . Bluetooth は、確実に接続し、消費電力が比較的少なく、最大 8 台のデバイスを同時にサポートできるため、このタイプのネットワークで使用される技術です。
Bluetooth の仕組み
Bluetooth は、2.4 GHz 帯域のスライスでデバイスを接続します。デバイスが最初に接続またはペアリングされたとき Bluetooth を介して、彼らの間の一種の秘密の握手として一意のセキュリティ コードを作成します。ペア設定すると、今後は自動的に再接続します 追加の設定は必要ありません。 Bluetooth のデータ スループットは比較的低いため、主にマウスやキーボード、スピーカー、マイク、ヘッドセットなどの入出力デバイスに使用されます。
Bluetooth 低エネルギー
コードレス デバイスは必要に応じてバッテリーで動作するため、低消費電力は常に Bluetooth 仕様の一部でした。改訂版、Bluetooth Low Energy または BLE 、帯域幅と範囲を削減してエネルギー消費を削減することで、市場のそのセグメントに対応します .たとえば、フィットネス バンドやスマートウォッチで頻繁に使用されており、IoT デバイスでも使用できる可能性があります。
近距離無線通信
近距離通信 、またはNFC 、すべてのワイヤレス プロトコルの中で最短範囲です。 わずか数インチの距離で動作します 、非常に低電力のチップを使用しています。 Apple Pay、Google Pay、Samsung Pay など、携帯電話のタップ ツー ペイ アプリで使用されているテクノロジとして知られています。また、セキュリティ キー カードや同様の用途にも広く使用されています。
IoT のワイヤレス プロトコル
個々のスマート デバイスのニーズを満たすために、他のワイヤレス プロトコルが台頭しつつあります。これらは消費者向けではありませんが、それらが可能にする製品は確かに消費者向けです。より顕著なもののいくつかは次のとおりです。
- スレッド: このワイヤレス プロトコルは、Google がホーム オートメーションのリーダーである Nest を買収したときに、Google のポートフォリオの一部になりました。 IEEE の 802.15.4 ワイヤレス規格に基づいており、Nest の煙探知機や自動化デバイスで使用されています。他のベンダーは、Nest エコシステムの製品との互換性を確保したい場合、Thread の使用を選択できます。
- Zigbee と Zigbee Pro: Zigbee および Zigbee Pro は 2.4 GHz および 900 MHz 帯域で動作し、任意のサイトで一度に数千のデバイスをサポートできる可能性があります。 Thread とは異なり、Zigbee は何百ものメーカーのコンソーシアムによって支えられています。
- ZWave および ZWave Plus: IoT を使用するためのもう 1 つの重要なプロトコルは ZWave です。これは Zigbee に似ていますが、実装がよりシンプルで低コストになるように設計されています。 800 および 900 MHz 帯域で動作し、2.4 GHz 帯域よりも良好な範囲と少ない干渉を提供します。デンマークの企業 Zensys によって作成されましたが、現在ではメーカーから幅広い支持を得ています。
- MQTT: Message Queue Telemetry Transport は、インタラクティブな「スマート」IoT デバイスに必要な種類のデータ スループットを必要としない、比較的「ダム」なセンサーなど、低電力、低スループットのデバイス向けに設計されています。