Tipos de protocolos inalámbricos
Las señales inalámbricas son una de las opciones de comunicación más utilizadas, desde sus estaciones de radio y televisión locales favoritas hasta su teléfono celular. Algunas de las tecnologías inalámbricas más cruciales, las que hacen funcionar el Internet de su hogar y la cantidad cada vez mayor de dispositivos inteligentes en Internet de las cosas o IoT están reguladas por una variedad de protocolos inalámbricos. Dependiendo de su uso, su alcance puede ser tanto como varias millas o tan solo unas pocas pulgadas .
Opciones de Internet de área amplia
Si no vive en un área atendida por proveedores de Internet convencionales, sus opciones tradicionalmente se han limitado a acceso telefónico o satelital, ninguno de los cuales es especialmente bueno para contenido de Internet rico y moderno. La tecnología inalámbrica puede cerrar esta brecha de diferentes maneras, brindando servicio donde de otro modo no estaría disponible.
Servicio Domiciliario a través de LTE
En áreas donde el cable e Internet de fibra no son económicos, el mismo LTE La tecnología que brinda cobertura de Internet en su teléfono celular también se puede aprovechar para brindar Internet inalámbrico a los usuarios domésticos. Puede ser entregado a través de la red celular existente por los principales operadores o por proveedores de servicios independientes que opten por instalar sus propias torres. Las velocidades varían entre los proveedores, con la tecnología actual de cuarta generación, 4G , brindando velocidades de hasta unos respetables 100 Mbps , mientras que el próximo 5G la tecnología podría teóricamente alcanzar los 10 Gbps .
Línea de visión de Internet
Servicios de Internet con visibilidad directa use lo que se reduce a una versión de alta potencia de Wi-Fi convencional, que transfiere su señal de un punto a otro usando antenas altamente direccionales . Debido a que transmite sus señales a un punto bien enfocado, es menos probable que este tipo de servicio interfiera con otros dispositivos y puede usar una señal de mayor potencia que, de otro modo, sería ilegal según las regulaciones de la FCC. Las velocidades suelen ser de hasta 25 Mbps, lo que es aceptable para la mayoría de los usos, si no ideal.
Internet para dispositivos en áreas amplias
Con el auge del Internet de las cosas y su horda de dispositivos inteligentes y semiinteligentes, también existe la necesidad de una tecnología inalámbrica que pueda funcionar con una gran cantidad de esos dispositivos de bajo consumo en grandes áreas urbanas y suburbanas. La tecnología LTE también puede funcionar para ellos, aunque su consumo de energía es relativamente alto. Una tecnología competitiva es el protocolo de red de área amplia de largo alcance o LoRaWAN con un alcance de un par de millas en entornos urbanos y hasta tres veces mayor en áreas suburbanas menos densas.
IEEE y el protocolo Wi-Fi
Como muchas cosas eléctricas, la tecnología inalámbrica que usa en su casa se basa en especificaciones de diseño establecidas por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, o IEEE. En este caso, la especificación real se denomina 802.11. y se ha actualizado a lo largo de los años para reflejar, y fomentar, las mejoras en la tecnología. Esos cambios se describen agregando letras, como g , n o ac después del número. Para mayor comodidad, esas variaciones en la especificación se denominan g inalámbrico , inalámbrico n , ac inalámbrica y así sucesivamente.
Una guía rápida de redes inalámbricas
El Wi-Fi de su hogar se conoce correctamente como red de área local inalámbrica o WLAN, pero la mayoría de la gente simplemente lo llama Wi-Fi y lo deja así. Una red Wi-Fi gira en torno a un dispositivo de red central, llamado punto de acceso, que proporciona comunicaciones bidireccionales con todos los dispositivos que están conectados a la red. Cada dispositivo, a su vez, debe tener una tarjeta de interfaz de red inalámbrica, o NIC, para comunicarse con el punto de acceso. Los protocolos inalámbricos que utilizan varían ampliamente en alcance y rendimiento y están mejorando con cada generación.
Banda de 2,4 GHz frente a banda de 5 GHz
La mayor parte de la comunicación Wi-Fi tiene lugar en dos bandas distintas de frecuencias de radio, la banda de 2,4 GHz y la banda de 5 GHz. Estas bandas están mínimamente reguladas y se utilizan para una variedad de dispositivos de consumo, desde monitores para bebés hasta teléfonos inalámbricos. Son buenos en diferentes cosas. Las frecuencias en la banda de 5 GHz pueden transportar más datos con mayor rapidez, pero las de la banda de 2,4 GHz tienen un mayor alcance y son mejores para atravesar paredes. Históricamente, 2,4 GHz se ha utilizado en más dispositivos, pero eso significa que las frecuencias de 2,4 GHz están más saturadas y son propensas a sufrir interferencias .
Early Wi-Fi con Wireless A y B
Las primeras versiones de la especificación Wi-Fi 802.11 que llegaron al mercado fueron inalámbrico y b , que se estandarizaron a finales de los 90 y se convirtieron en productos reales a principios de la década de 2000. Cada uno usaba una banda diferente. B inalámbrico utilizaba la banda de 2,4 GHz y era capaz de conectarse en red a velocidades de hasta 11 megabits por segundo y un alcance de hasta 150 pies. Inalámbrico un usaba la banda de 5 GHz y tenía un rendimiento de hasta 54 Mbps, pero su alcance era de solo 25 a 75 pies. B inalámbrico mejor alcance y costo relativamente bajo lo hizo el más popular de los dos.
Wi-Fi convencional con Wireless G
El primer protocolo Wi-Fi que tuvo un gran éxito en el mercado de consumo fue 802.11g o g inalámbrico . Utilizaba la misma banda de 2,4 GHz que wireless b , por lo que era compatible con equipos más antiguos que usaban ese estándar, pero a 54 Mbps ahora ofrecía un rendimiento comparable al de las redes inalámbricas. Eso fue lo suficientemente bueno para la mayoría de los usuarios domésticos, y la conexión inalámbrica g fue muy popular durante la primera década de los 2000.
Rendimiento mejorado con Wireless N
A medida que Wi-Fi se hizo más útil y popular, los usuarios necesitaban un mejor rendimiento para manejar la transmisión de video y otras aplicaciones exigentes. El 802.11n La especificación, que apareció en 2009, abordó eso con algunos ajustes técnicos importantes, en su mayoría relacionados con antenas de múltiples entradas y múltiples salidas o MIMO , que permitía velocidades de hasta 300 Mbps. También ofrecía vinculación de canales, la opción de usar canales separados para el tráfico ascendente y descendente, lo que impulsó el rendimiento potencial, al menos en teoría, a 600 Mbps. . Usaba frecuencias de 2,4 y 5 GHz, por lo que era compatible con versiones anteriores de dispositivos que usaban a inalámbrico. , b y g .
Wireless AC sube la apuesta
La ac inalámbrica especificación, que data de 2014, refinó aún más esa tecnología mediante el uso de la tecnología MIMO multiusuario o MU-MIMO . Esto proporciona velocidades base de hasta 433 Mbps por canal y, con la vinculación de canales, es teóricamente posible tener velocidades de red inalámbrica muy por encima de los gigabits. , o miles de Mbps. CA inalámbrica opera únicamente en la banda de 5 GHz, pero muchos fabricantes incluyen n inalámbrica circuitos para mantener sus enrutadores compatibles con wireless b , g y n .
Protocolos inalámbricos de propósito especial
Hay un par de protocolos 802.11 que no se usan para redes Wi-Fi de uso general, sino para comunicaciones específicas de dispositivo a dispositivo. . Anuncio inalámbrico, por ejemplo, usa la banda de 60 GHz y es muy rápido, potencialmente hasta 6,7 GHz, pero dentro de un rango de solo 10 u 11 pies. Se utiliza mejor en situaciones que requieren un alto rendimiento entre dispositivos cercanos entre sí. Inalámbrico ah , también conocido como Wi-Fi HaLow , utiliza la banda inferior de 900 MHz para proporcionar un rango extendido con un rendimiento limitado a un máximo de 347 Mbps. Su objetivo es proporcionar señales de mayor alcance para dispositivos de bajo consumo, como electrodomésticos inteligentes y otras aplicaciones de IoT.
Wireless AX está a la vuelta de la esquina
La demanda de un mejor rendimiento de la red Wi-Fi no desaparecerá en el corto plazo, sino todo lo contrario, por lo que está llegando al mercado una especificación IEEE más nueva. Se llama hacha inalámbrica , y utiliza algunos juegos de manos digitales para aumentar el rendimiento. Duplica el ancho de cada canal inalámbrico disponible y permite que las señales usen solo las partes de cada canal que necesita, lo que hace que todo el sistema sea más eficiente. Ofrece hasta cuatro veces el alcance y seis veces el rendimiento de la CA inalámbrica , al menos en teoría, y, lo que es importante para IoT, admite muchos más dispositivos al mismo tiempo.
Un cambio en la marca Wi-Fi
Aunque las especificaciones utilizadas para Wi-Fi están definidas por los ingenieros de IEEE, el término "Wi-Fi" en sí mismo y el logotipo de Wi-Fi pertenecen a un consorcio de fabricantes conocido como Wi-Fi Alliance . Los ingenieros pueden estar perfectamente felices identificando estándares con letras y números, pero a los fabricantes y sus departamentos de marketing les gusta mantener las cosas simples y memorables. Es por eso que Wi-Fi Alliance ha anunciado una nueva marca, renombrando wireless n como Wireless 4, ac como Wireless 5 y ax como Wireless 6 . Ese tipo de sistema de numeración se usa para todo, desde teléfonos celulares hasta franquicias de películas, por lo que debería ser más fácil de recordar para los consumidores.
Protocolos inalámbricos orientados a dispositivos
No todos los protocolos inalámbricos están destinados a cubrir grandes áreas o proporcionar una capacidad de comunicación de amplio alcance. Algunos de los más útiles son los estándares de corto alcance destinado a ayudar a los dispositivos de bajo consumo a interactuar entre sí. Estos pueden afectar la forma en que interactúa con una computadora, teléfono u otros dispositivos, o cómo los dispositivos se comunican entre sí directamente.
Comunicaciones directas por radiofrecuencia
Algunas de las formas más simples de tecnología inalámbrica, incluidos un mouse y un teclado inalámbricos estándar, no utilizan ningún protocolo inalámbrico formal. En cambio, transmiten directamente a través de una frecuencia de radio preestablecida. Los dispositivos más antiguos usan la frecuencia de 27 MHz, también utilizada para juguetes controlados por radio. Tiene un alcance pobre pero está perfectamente bien para dispositivos que comparten un escritorio. Las versiones más nuevas usan la banda de 2,4 GHz y se pueden usar más lejos, lo cual es genial si estás sentado lejos de un monitor gigante.
Bluetooth es más versátil
Los dispositivos RF necesitan su propio receptor para funcionar, pero Bluetooth no, por lo que tecnología Bluetooth es más versátil. Bluetooth se basa en otra especificación inalámbrica IEEE, 802.15.1, que se describe como para redes de área personal . Las redes de área personal están diseñadas para reemplazar alambres y cables dentro y alrededor de una sola persona o espacio de trabajo . Bluetooth es una tecnología utilizada en este tipo de red porque se conecta de manera confiable, usa relativamente poca energía y puede admitir hasta ocho dispositivos simultáneamente.
Cómo funciona Bluetooth
Bluetooth conecta dispositivos en una porción de la banda de 2,4 GHz. Cuando los dispositivos se conectan o emparejan por primera vez a través de Bluetooth, crean un código de seguridad único como una especie de apretón de manos secreto entre ellos. Una vez emparejados, se vuelven a conectar automáticamente en el futuro y no requieren ninguna configuración adicional. El rendimiento de datos de Bluetooth es relativamente bajo, por lo que se utiliza principalmente para dispositivos de entrada y salida, como ratones y teclados, altavoces, micrófonos y auriculares.
Bluetooth de bajo consumo
El bajo consumo de energía siempre fue parte de la especificación de Bluetooth porque los dispositivos inalámbricos funcionan con batería por necesidad, pero incluso el Bluetooth estándar usa demasiada energía de la batería para algunas aplicaciones. Una versión revisada, Bluetooth Low Energy o BLE , atiende a ese segmento del mercado al reducir el ancho de banda y el alcance para reducir el consumo de energía . Se usa con frecuencia en pulseras de fitness y relojes inteligentes, por ejemplo, y también tiene el potencial para usarse con dispositivos IoT.
Comunicaciones de campo cercano
Comunicaciones de campo cercano o NFC , es el de menor alcance de todos los protocolos inalámbricos. Funciona a una distancia de apenas unas pocas pulgadas , usando chips de muy baja potencia. Lo conoce como la tecnología utilizada en las aplicaciones de pago con toque para su teléfono, incluidas Apple Pay, Google Pay y Samsung Pay. También se usa mucho en tarjetas de seguridad y aplicaciones similares.
Protocolos inalámbricos para el IoT
Están surgiendo otros protocolos inalámbricos para satisfacer las necesidades de los dispositivos inteligentes individuales y el Internet de las cosas en conjunto. Estos no están orientados al consumidor como tales, aunque los productos que permiten ciertamente lo están. Algunos de los más destacados incluyen:
- Hilo: Este protocolo inalámbrico pasó a formar parte de la cartera de Google cuando compró el líder en automatización del hogar, Nest. Basado en el estándar inalámbrico 802.15.4 de IEEE, se utiliza en los detectores de humo y dispositivos de automatización de Nest. Otros proveedores pueden optar por usar Thread si quieren ser compatibles con los productos del ecosistema de Nest.
- Zigbee y Zigbee Pro: Zigbee y Zigbee Pro funcionan en las bandas de 2,4 GHz y 900 MHz y pueden admitir potencialmente miles de dispositivos a la vez en un sitio determinado. A diferencia de Thread, Zigbee está respaldado por un consorcio de cientos de fabricantes.
- ZWave y ZWave Plus: Otro protocolo importante para el uso de IoT es ZWave, que es similar a Zigbee pero está diseñado para ser más simple y menos costoso de implementar. Opera en las bandas de 800 y 900 MHz, que ofrecen un buen alcance y menos interferencias que la banda de 2,4 GHz. Fue creado por la empresa danesa Zensys, pero ahora cuenta con un amplio apoyo de los fabricantes.
- MQTT: Message Queue Telemetry Transport está diseñado para dispositivos de baja potencia y bajo rendimiento, como sensores relativamente "tontos", que no necesitan el tipo de rendimiento de datos requerido para dispositivos IoT interactivos "inteligentes".