Sem fio - Wireless
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A comunicação sem fio (ou apenas sem fio , quando o contexto permitir) é a transferência de informações entre dois ou mais pontos que não utilizam um condutor elétrico como meio para realizar a transferência. As tecnologias sem fio mais comuns usam ondas de rádio . Com as ondas de rádio, as distâncias pretendidas podem ser curtas, como alguns metros para Bluetooth ou até milhões de quilômetros para comunicações de rádio no espaço profundo . Ele abrange vários tipos de aplicativos fixos, móveis e portáteis, incluindo rádios bidirecionais , telefones celulares , assistentes pessoais digitais (PDAs) e redes sem fio . Outros exemplos de aplicações da tecnologia de rádio sem fio incluem unidades GPS , abridores de portas de garagem , mouse de computador sem fio , teclados e fones de ouvido , fones de ouvido , receptores de rádio , televisão por satélite , televisão aberta e telefones sem fio . Métodos um pouco menos comuns de alcançar comunicações sem fio incluem o uso de outras tecnologias sem fio eletromagnéticas , como luz, campos magnéticos ou elétricos ou o uso de som.
O termo sem fio foi usado duas vezes na história das comunicações, com um significado ligeiramente diferente. Foi inicialmente usado por volta de 1890 para a primeira tecnologia de transmissão e recepção de rádio, como na telegrafia sem fio , até que a nova palavra rádio o substituiu por volta de 1920. Rádios no Reino Unido que não eram portáteis continuaram a ser chamados de aparelhos sem fio na década de 1960 . O termo foi revivido nas décadas de 1980 e 1990 principalmente para distinguir dispositivos digitais que se comunicam sem fios, como os exemplos listados no parágrafo anterior, daqueles que requerem fios ou cabos. Este se tornou seu uso principal na década de 2000, devido ao advento de tecnologias como banda larga móvel , Wi-Fi e Bluetooth .
As operações sem fio permitem serviços, como comunicações móveis e interplanetárias, que são impossíveis ou impraticáveis de implementar com o uso de fios. O termo é comumente usado na indústria de telecomunicações para se referir a sistemas de telecomunicações (por exemplo, transmissores e receptores de rádio, controles remotos, etc.) que usam alguma forma de energia (por exemplo , ondas de rádio , energia acústica) para transferir informações sem o uso de fios . As informações são transferidas dessa maneira em distâncias curtas e longas.
História
Fotofone
A primeira conversa telefônica sem fio ocorreu em 1880, quando Alexander Graham Bell e Charles Sumner Tainter inventaram o fotofone , um telefone que enviava áudio por um feixe de luz. O fotofone exigia luz solar para operar e uma linha de visão desimpedida entre o transmissor e o receptor. Esses fatores diminuíram muito a viabilidade do fotofone em qualquer uso prático. Levaria várias décadas até que os princípios do fotofone encontrassem suas primeiras aplicações práticas nas comunicações militares e, mais tarde, nas comunicações de fibra óptica .
Tecnologia sem fio elétrica
Sem fio precoce
Uma série de esquemas de sinalização elétrica sem fio, incluindo o envio de correntes elétricas através da água e do solo usando indução eletrostática e eletromagnética, foram investigados para telegrafia no final do século 19 antes que sistemas de rádio práticos se tornassem disponíveis. Estes incluíam um sistema de indução patenteado por Thomas Edison permitindo que um telégrafo em um trem em movimento se conectasse com fios telegráficos paralelos aos trilhos, um sistema de telégrafo de indução William Preece para enviar mensagens através de corpos d'água e vários telégrafos operacionais e propostos e voz terrestre sistemas de condução.
O sistema Edison foi usado por trens encalhados durante a Grande Blizzard de 1888 e os sistemas condutores de terra tiveram uso limitado entre as trincheiras durante a Primeira Guerra Mundial, mas esses sistemas nunca foram bem-sucedidos economicamente.
Ondas de rádio
Em 1894, Guglielmo Marconi começou a desenvolver um sistema de telégrafo sem fio usando ondas de rádio , que eram conhecidas desde a prova de sua existência em 1888 por Heinrich Hertz , mas desconsiderado como um formato de comunicação por parecer, na época, ser de curto alcance fenômeno. Marconi logo desenvolveu um sistema que estava transmitindo sinais muito além das distâncias que qualquer um poderia ter previsto (devido em parte aos sinais refletidos na então desconhecida ionosfera ). Marconi e Karl Ferdinand Braun receberam o Prêmio Nobel de Física de 1909 por sua contribuição para esta forma de telegrafia sem fio.
A comunicação de ondas milimétricas foi investigada pela primeira vez por Jagadish Chandra Bose durante 1894-1896, quando ele atingiu uma frequência extremamente alta de até 60 GHz em seus experimentos. Ele também introduziu o uso de junções semicondutoras para detectar ondas de rádio, quando patenteou o detector de cristal de rádio em 1901.
Revolução sem fio
A revolução sem fio começou na década de 1990, com o advento das redes digitais sem fio levando a uma revolução social e uma mudança de paradigma da tecnologia com fio para a sem fio, incluindo a proliferação de tecnologias comerciais sem fio, como telefones celulares , telefonia móvel , pagers , computador sem fio redes , redes de celular , a Internet sem fio e laptops e computadores de mão com conexões sem fio. A revolução sem fio foi impulsionada por avanços em radiofrequência (RF) e engenharia de microondas , e a transição da tecnologia de RF analógica para digital, que permitiu um aumento substancial no tráfego de voz junto com a entrega de dados digitais , como mensagens de texto , imagens e mídia de streaming .
Modos
As comunicações sem fio podem ser via:
Rádio
A comunicação por rádio e micro - ondas transporta informações modulando as propriedades das ondas eletromagnéticas transmitidas através do espaço.
Ótica de espaço livre
A comunicação óptica em espaço livre (FSO) é uma tecnologia de comunicação óptica que usa a propagação de luz no espaço livre para transmitir dados sem fio para telecomunicações ou redes de computadores . "Espaço livre" significa que os feixes de luz viajam através do ar livre ou do espaço sideral. Isso contrasta com outras tecnologias de comunicação que usam feixes de luz viajando através de linhas de transmissão , como fibra óptica ou "tubos de luz" dielétricos.
A tecnologia é útil onde as conexões físicas são impraticáveis devido a altos custos ou outras considerações. Por exemplo, links ópticos de espaço livre são usados em cidades entre prédios de escritórios que não estão conectados à rede, onde o custo de passar o cabo pelo prédio e sob a rua seria proibitivo. Outro exemplo amplamente usado são os dispositivos de infravermelho do consumidor , como controles remotos e rede IrDA ( Infrared Data Association ), que é usada como alternativa à rede WiFi para permitir que laptops, PDAs, impressoras e câmeras digitais troquem dados.
sônica
Sonic, especialmente comunicação ultrassônica de curto alcance envolve a transmissão e recepção de som.
Indução eletromagnética
A indução eletromagnética permite apenas comunicação de curto alcance e transmissão de energia. Ele tem sido usado em situações biomédicas, como marca -passos, bem como para etiquetas RFID de curto alcance .
Serviços
Exemplos comuns de equipamentos sem fio incluem:
- Dispositivos de controle remoto infravermelho e ultrassônico
- LMR ( Rádio Móvel Terrestre ) profissional e SMR ( Rádio Móvel Especializado ) normalmente usados por entidades comerciais, industriais e de Segurança Pública.
- Rádio bidirecional para o consumidor, incluindo o serviço de rádio da família FRS , o GMRS (serviço de rádio móvel geral) e os rádios da banda do cidadão ("CB").
- A Radio Amateur Serviço (Ham rádio).
- Rádios VHF marítimos para consumidores e profissionais .
- Airband e radionavegação equipamentos utilizados pelos aviadores e controle de tráfego aéreo
- Telefones celulares e pagers: fornecem conectividade para aplicativos portáteis e móveis, pessoais e comerciais.
- Sistema de Posicionamento Global (GPS): permite que motoristas de carros e caminhões, capitães de barcos e navios e pilotos de aeronaves determinem sua localização em qualquer lugar da Terra.
- Periféricos de computador sem fio: o mouse sem fio é um exemplo comum; fones de ouvido sem fio, teclados e impressoras também podem ser conectados a um computador por meio de tecnologia sem fio, como USB sem fio ou Bluetooth .
- Aparelhos de telefone sem fio : são aparelhos de alcance limitado, não devem ser confundidos com telefones celulares.
- Televisão por satélite : é transmitida a partir de satélites em órbita geoestacionária . Os serviços típicos usam transmissão direta por satélite para fornecer vários canais de televisão aos telespectadores.
Espectro eletromagnético
Rádios AM e FM e outros dispositivos eletrônicos fazem uso do espectro eletromagnético . As frequências do espectro de rádio que estão disponíveis para uso para comunicação são tratadas como um recurso público e são regulamentadas por organizações como a American Federal Communications Commission , Ofcom no Reino Unido, a ITU-R internacional ou a European ETSI . Seus regulamentos determinam quais faixas de frequência podem ser usadas para qual propósito e por quem. Na ausência de tal controle ou arranjos alternativos, como um espectro eletromagnético privatizado, o caos poderia resultar se, por exemplo, as companhias aéreas não tivessem frequências específicas para trabalhar e um operador de rádio amador estivesse interferindo na capacidade do piloto de pousar uma aeronave. A comunicação sem fio abrange o espectro de 9 kHz a 300 GHz.
Formulários
Telefones celulares
Um dos exemplos mais conhecidos de tecnologia sem fio é o telefone móvel , também conhecido como telefone celular, com mais de 6,6 bilhões de assinaturas de celulares móveis em todo o mundo no final de 2010. Esses telefones sem fio usam ondas de rádio de torres de transmissão de sinal para permitem que seus usuários façam chamadas de vários locais em todo o mundo. Eles podem ser usados dentro do alcance do site de telefonia móvel usado para hospedar o equipamento necessário para transmitir e receber os sinais de rádio desses instrumentos.
Comunicações de dados
A comunicação de dados sem fio permite uma rede sem fio entre computadores desktop , laptops , tablets , telefones celulares e outros dispositivos relacionados. As várias tecnologias disponíveis diferem em disponibilidade local, alcance de cobertura e desempenho e, em algumas circunstâncias, os usuários empregam vários tipos de conexão e alternam entre eles usando um software gerenciador de conexões ou uma VPN móvel para lidar com as várias conexões como uma rede virtual única e segura . As tecnologias de suporte incluem:
- Wi-Fi é uma rede local sem fioque permite que dispositivos de computação portáteis se conectem facilmente a outros dispositivos, periféricos e à Internet . Padronizado como IEEE 802.11 a , b , g , n , ac , ax , o Wi-Fi tem velocidades de link semelhantes aos padrões mais antigos de Ethernet com fio. O Wi-Fi se tornou o padrão de fato para acesso em residências, escritórios e hotspots públicos. Algumas empresas cobram dos clientes uma taxa mensal pelo serviço, enquanto outras começaram a oferecê-lo gratuitamente em um esforço para aumentar as vendas de seus produtos.
- O serviço de dados de celular oferece cobertura em um intervalo de 10 a 15 milhas do local de celular mais próximo . As velocidades aumentaram com a evolução das tecnologias, de tecnologias anteriores, como GSM , CDMA e GPRS , por meio de 3G , para redes 4G , como W-CDMA , EDGE ou CDMA2000 . Em 2018, a próxima geração proposta é 5G .
- Redes de longa distância de baixa potência ( LPWAN ) preenchem a lacuna entre Wi-Fi e celular para aplicativos de Internet das coisas (IoT) de baixa taxa de bits .
- As comunicações móveis por satélite podem ser usadas onde outras conexões sem fio não estão disponíveis, como em áreas rurais ou locais remotos. As comunicações por satélite são especialmente importantes para transporte , aviação , uso marítimo e militar .
- As redes de sensores sem fio são responsáveis por detectar ruído, interferência e atividade em redes de coleta de dados. Isso nos permite detectar quantidades relevantes, monitorar e coletar dados, formular exibições claras para o usuário e realizar funções de tomada de decisão
As comunicações de dados sem fio são usadas para abranger uma distância além das capacidades de cabeamento típico em comunicação ponto a ponto e comunicação ponto a multiponto , para fornecer um link de comunicação de backup em caso de falha normal da rede, para conectar estações de trabalho portáteis ou temporárias, para superar situações em que o cabeamento normal é difícil ou financeiramente impraticável, ou para conectar usuários ou redes móveis remotamente.
Periféricos
Dispositivos periféricos na computação também podem ser conectados sem fio, como parte de uma rede Wi-Fi ou diretamente por meio de uma interface periférica óptica ou de radiofrequência (RF). Originalmente, essas unidades usavam transceptores volumosos e altamente locais para mediar entre um computador, um teclado e um mouse; no entanto, as gerações mais recentes usaram dispositivos menores e de alto desempenho. Interfaces de radiofrequência, como Bluetooth ou USB sem fio , fornecem maior alcance de uso eficiente, geralmente de até 3 metros, mas a distância, obstáculos físicos, sinais concorrentes e até corpos humanos podem degradar a qualidade do sinal. As preocupações com a segurança dos teclados sem fio surgiram no final de 2007, quando foi revelado que a implementação da criptografia da Microsoft em alguns de seus modelos de 27 MHz era altamente insegura.
Transferencia de energia
A transferência de energia sem fio é um processo pelo qual a energia elétrica é transmitida de uma fonte de alimentação para uma carga elétrica que não possui uma fonte de alimentação embutida, sem o uso de fios de interconexão. Existem dois métodos fundamentais diferentes para a transferência de energia sem fio. A energia pode ser transferida usando métodos de campo distante que envolvem o feixe de energia / lasers, transmissões de rádio ou micro-ondas ou campo próximo usando indução eletromagnética. A transferência de energia sem fio pode ser combinada com a transmissão de informações sem fio no que é conhecido como Wireless Powered Communication. Em 2015, pesquisadores da Universidade de Washington demonstraram a transferência de energia de campo distante usando sinais Wi-Fi para alimentar câmeras.
Tecnologias médicas
Novas tecnologias sem fio, como redes móveis de área corporal (MBAN), têm a capacidade de monitorar a pressão arterial, a frequência cardíaca, o nível de oxigênio e a temperatura corporal. O MBAN funciona enviando sinais sem fio de baixa potência para receptores que alimentam as estações de enfermagem ou locais de monitoramento. Essa tecnologia ajuda com o risco intencional e não intencional de infecção ou desconexão que surge de conexões com fio.
Categorias de implementações, dispositivos e padrões
- Redes celulares : 0G , 1G , 2G , 3G , além de 3G (4G) , sem fio do futuro
- Telefonia sem fio : DECT ( Digital Enhanced Cordless Telecommunications )
- Rádio Móvel Terrestre ou Rádio Móvel Profissional : TETRA , P25 , OpenSky , EDACS , DMR , dPMR
- Lista de tecnologias emergentes
- Estação de rádio de acordo com ITU RR (artigo 1.61)
- Serviço de radiocomunicação de acordo com o RR da UIT (artigo 1.19)
- Sistema de comunicação de rádio
- Comunicação ponto a ponto de curto alcance: microfones sem fio , controles remotos , IrDA , RFID (Identificação de radiofrequência) , TransferJet , USB sem fio , DSRC (comunicações dedicadas de curto alcance) , EnOcean , comunicação de campo próximo
- Redes de sensores sem fio : ZigBee , EnOcean ; Redes de área pessoal , Bluetooth , TransferJet , Ultra-wideband (UWB da WiMedia Alliance ).
- Redes sem fio : LAN sem fio (WLAN), ( IEEE 802.11 com a marca Wi-Fi e HiperLAN ), Redes de área metropolitana sem fio (WMAN) e ( LMDS , WiMAX e HiperMAN )
Veja também
- Comparação de padrões de dados sem fio
- Rádio digital
- Hotspot (Wi-Fi)
- Li-Fi
- MiFi
- Móvel (desambiguação)
- Antena de rádio
- Gerenciamento de recursos de rádio (RRM)
- Linha do tempo do rádio
- Sintonizador (rádio)
- Ponto de acesso sem fio
- Segurança sem fio
- Rede de longa distância sem fio (sem fio verdadeiro)
- ISO 15118 (veículo para rede)
Referências
Leitura adicional
- Geier, Jim (2001). LANs sem fio . Sams. ISBN 0-672-32058-4.
- Goldsmith, Andrea (2005). Comunicações sem fio . Cambridge University Press. ISBN 0-521-83716-2.
- Larsson, Erik; Stoica, Petre (2003). Codificação de bloco de espaço-tempo para comunicações sem fio . Cambridge University Press.
- Molisch, Andreas (2005). Comunicações sem fio . Wiley-IEEE Press. ISBN 0-470-84888-X.
- Pahlavan, Kaveh; Levesque, Allen H (1995). Redes de informação sem fio . John Wiley & Sons. ISBN 0-471-10607-0.
- Pahlavan, Kaveh; Krishnamurthy, Prashant (2002). Princípios de redes sem fio - uma abordagem unificada . Prentice Hall. ISBN 0-13-093003-2.
- Rappaport, Theodore (2002). Comunicações sem fio: princípios e prática . Prentice Hall. ISBN 0-13-042232-0.
- Rhoton, John (2001). A Internet sem fio explicada . Digital Press. ISBN 1-55558-257-5.
- Tse, David; Viswanath, Pramod (2005). Fundamentos da comunicação sem fio . Cambridge University Press. ISBN 0-521-84527-0.