Технологии беспроводных устройств в современном мире

В нашем современном мире бизнес активно и динамично требует развития беспроводных технологий, обеспечивая непрерывность доступа к данным вне зависимости от географического местоположения.

Пользователи с возможностью подключения «на лету» демонстрируют значительно большую продуктивность по сравнению с теми, чьи рабочие инструменты ограничены проводными соединениями.

В этом контексте беспроводные сетевые решения делятся на три основных категории:

1. Персональные сети (PAN) – это ближние радиосвязи с диапазоном не более 10 метров, объединяющие персональный компьютер и другие гаджеты: КПК, мобильный телефоны, периферийные устройства. Основная функция таких сетей – упрощение синхронизации данных между различными девайсами, минимизация кабельного хаоса в рабочих зонах и оптимизация обмена информацией внутри небольших команд. Наиболее перспективным стандартом для PAN является Bluetooth.
2. Беспроводной модуль (модулификация или шлюзовые системы) – это многофункциональный адаптер данных, применяемый для обмена информацией через сети мобильной связи без использования физических кабелей. Стандартное функционирование такого устройства обеспечивается вставленной SIM-картой – ключом к сотовым сетям.

Эти беспроводные модули широко внедряются:

• В телеметрические решения;
• Диспетчерские комплексы;
• Охранно-предохранительные системы, а также в множество других специализированных устройств.

В отличие от классических телефонных модемов, подобные беспроводные модули активно интегрируются:

• В банковское оборудование (банкоматы);
• Торговые автоматы и POS терминалы;
• Системы безопасности;
• Дистанционные управления различного назначения;
• В сложные программно-аппаратные конфигурации.

3. Wi-Fi (расшифровка аббревиатуры «Wireless Fidelity») – технологический прорыв, представляющий собой радиотехническую систему передачи данных. Созданная изначально как решение для систем кассового обслуживания под маркой WaveLAN с первоначальной скоростью от 1 до 2 Мбит/с. Сегодня Wi-Fi – это глобальный стандарт беспроводной связи.

Преимущества Wi-Fi:

• Беспроводная инфраструктура: экономия на прокладке кабеля, особенно в исторических зданиях и открытых пространствах;
• Мобильность устройств: подключение смартфонов, планшетов и других портативных гаджетов;
• Широкое распространение оборудования благодаря стандартизации (Wi-Fi Certified);
• Высокая скорость передачи данных;
• Универсальность применения: от мобильных устройств до стационарной техники, включая IP-телефонию и видеосвязь.

Особенности регулирования Wi-Fi. В разных странах существуют уникальные частотные ограничения:

• В Европе доступны дополнительные каналы;
• Япония использует расширенный диапазон;
• Испания запрещает низкочастотное использование;
• Россия, Белоруссия и Италия требуют регистрации внепомещных сетей.

В России действуют строгие нормы: обязательная регистрация точек доступа с ЭИИМ свыше 100мВт (20 дБм)

Уязвимости Wi-Fi:

Несанкционированный доступ к беспроводным сетям существенно упрощен, так как для подключения не требуется физический контакт. Это делает защиту данных и информационной безопасности особо актуальной задачей в современных условиях.

Безопасность и риски беспроводных сетей:

Беспроводные сети Wi-Fi предоставляют собой зону повышенной угрозы информационной безопасности:

• Снижение барьеров: доступ к сетевым ресурсам становится существенно проще, так как для подключения не требуется физический доступ к кабелям. Определение в зоне приема сигнала открывает двери для потенциальных злоумышленников.
• Особенности архитектуры: на уровне Physical (Phy) и частично на канальном (Data Link, MAC) уровнях семислойной модели OSI беспроводные сети существенно отличаются от кабельных. Высокие уровни протоколов остаются схожи с проволочными сетями.,

Различия в безопасности:

• Физический уровень (Phy). В проводных сетях физическая изоляция обеспечивает дополнительный барьер, отсутствующий у беспроводных.
• Уязвимость к перехвату и подделке сигнала.
• Канальный уровень (MAC). Отличия в протоколах MAC-уровня также влияют на безопасность.

Влияние Wi-Fi на здоровье:

Отсутствие доказательств вреда: ученые выявили убедительных свидетельств негативного воздействия Wi-Fi излучения на здоровье человека;

Сравнение уровней излучения: излучение от среднего Wi-Fi устройства в три раза выше, чем у мобильного телефона, при этом уровень значительно ниже предельно допустимых значений по нормам правительства.

Беспроводные сетевые технологии можно поделить на три основных типа: мобильная связь, беспроводная связь между зданиями и связь внутри них. Проанализируя достоинства и недостатки технологии каждого типа, можно дать информацию о ценах на соответствующее коммуникационное оборудование и рассмотреть возможные приложения беспроводной связи.

Мобильные связи. Беспроводные сетевые технологии для мобильных пользователей широко распространены и недороги в реализации. Хотя эти технологии обеспечивают наименьшую скорость передачи данных (по сравнению с другими беспроводными сетевыми технологиями), однако реализующие их системы действуют по всему миру.

Достоинства:

• Широко распространена: за счет развития сотовых сетей покрытие мобильной связи охватывает практически все территории и страны;
• Доступность и недороговизна;
• Мобильность: подключение в движении без ограничений по геолокации (в пределах покрытия сети);
• Универсальность: совместимость с различными устройствами – от мобильных телефонов до ноутбуков и станционных компьютеров.

Недостатки:

• Низкая скорость по сравнению с другими беспроводными технологиями;
• Зависимость от покрытия;
• Потенциальные задержки;
• Ограничения по пропускной способности.

Сотовая связь с коммутацией каналов. Использует существующие аналоговые сотовые сети. Отличие состоит в том, что в данном случае вместо коммутации пакетов данных используется обычная коммутация каналов сотовой связи. Для передачи данных пользователь подключает сотовый модем к своему ПК и сотовому телефону, поддерживающему передачу данных, и устанавливает коммутируемое соединение точно так же, как и при работе со старым добрым аналоговым модемом.

Достоинства:

• Использование существующей инфраструктуры: экономия затрат на развертывание;
• Простая интеграция: подключение через обычные сотовые телефоны или модемы.

Недостатки:

• Низка скорость передачи данных;
• Зависимость от качества голосового канала;
• Ограниченная пропускная способность;
• Техническая устарелость.

Список литературы

1. «Будущее интернета вещей: технологии и стратегии» (2017) - Druker, K. «The Future of the Internet of Things: Technologies and Strategies for a Connected World». O'Reilly Media.
2. «Беспроводная связь для IoT» (2018) - Paul Carrars, «Wireless Connectivity in IoT», Packt Publishing.
3. «Беспроводные технологии для Интернета вещей: от Wi-Fi до LPWAN» (2019) - *Burns D.* «Wireless Technologies for the Internet of Things: From WiFi to LPWAN», Elsevier.
4. «Разработка устройств Интернета вещей: от идеи к реализации» (2017) - *Gibson C.J., Mollegan M.* «Developing IoT Devices from Concept to Reality», Apress.
5. «Беспроводные сети и технологии для IoT» (2018) - David Cooper, «Wireless Networks and Technologies for IoT», Springer.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Технологии беспроводных устройств в современном мире