Spektrüman Teknolojisi

Gürültü spektrumu, herhangi bir anda tam frekansı belirlemek için geniş bir frekans aralığına yayılmış bir radyo iletim tekniğidir.Bu temel özellik, kalabalık ve sık gürültülü ortamlarda çalışan düşük güç kablosuz cihazlar için özellikle değerli olan spektrum sistemleri sunar.

Teknoloji, II. Dünya Savaşı sırasında askeri iletişimde ortaya çıktı, diğer sinyallerin reçelmesine ve sorguya alınmasına karşı direnişinin stratejik bir avantaj sağladı. onlarca yıl boyunca, yay spektrumu sivil kullanım için uyarıldı, Wi-Fi, Bluetooth ve Zigbee gibi modern kablosuz standartların arka kemiği haline geldi.

Spectrum Nasıl Çalışır

Geleneksel bir dar bant sisteminde, verici ve alıcı belirli bir frekansa ayarlanıyor ve tüm sinyal gücü spektrumu daraltarak, aksine, enerjiyi geniş bir grup üzerinden yaymak için iki birincil yöntemden birini kullanıyor: doğrudan sıra aralığı spektrumu (DSSS) veya frekansı umutlu yayıyor

DSSS'de, her bir miktar veri kümesi ile daha yüksek bir pnömatik çip serisi ile bir araya getirilir, bu işlem sinyalin oranını artırır ve gürültü zemininde ortaya çıkan sinyali geniş bir bantla yayabilirsiniz.

FHSS, taşıyıcı frekansının birçok kanal arasında hem de alıcı ve alıcı tarafından bilinen bir sahte-random kalıbına hızla geçiş yaparak çalışır.Her frekansta zaman kısadır, genellikle milisaniyeler siparişindedir.Bu umut verici, sistemi dar bant müdahalesine ve reçetmeye son derece dirençli kılar, çünkü herhangi bir interfering sinyali sadece iletimin küçük bir kısmını etkiler.

Türler Spectrum: DSSS vs FHSS

Her iki DSSS ve FHSS yayılmaya devam ederken, belirli düşük güç uygulamaları için uygunluğunu etkileyen farklı özelliklere sahiptir. DSSS, statik ortamlarda daha yüksek veri oranları ve daha iyi performans sunar, ancak daha karmaşık alıcılar ve senkronizasyon gerektirir. FHSS, diğer yandan, düşük maliyetli, düşük maliyetli transiversiyonlara karşı mükemmel bir direnç sağlar.

Birçok modern sistem her iki elementi birleştirir. Örneğin, Bluetooth Low Energy (sol) ev otomasyon ve sensör ağlarını korumak için uygun verileri elde ederken, giderek daha kalabalık 2.4 GHz ISM bandında güvenilirlik geliştirmek. Zigbee, Ev otomasyon ve sensör ağlarını korumak için DSSS ile çalışır.

Low Power Kablosuz Cihazları için Anahtar Avantajlar

Düşük güç kablosuz cihazların yaygın olarak benimsenmesi tesadüf değildir. Teknik, batarya destekli, uzay destekli cihazlarla karşı karşıya kalan zorlukların doğrudan ele alınması ve maliyete duyarlı cihazlar tarafından karşı karşıya kalan birkaç kritik fayda sağlar.

Azaltılmış Güç Tüketimi

Orta büyüklükteki bir banttan biri, örneğin, gürültü seviyesinin altında 10 ila 20 dB'nin daha az zirve gücünde çalışabilmesi için, işlem, DSSS'de doğal olarak elde edilen bir işlemden biri, örneğin, sinyalin 10 ila 20 dB'ye kadar gürültü seviyesinin altında geri kazanılmasına izin verir.Bu, bir spektrum cihazının aynı bağlantı bütçesini, birkaç kez daha az enerji iletebilmesi anlamına gelir.

Ek olarak, spektrum teknikleri verimli bir görev bisikletini sağlar. Birçok düşük güç protokolleri, örneğin BLE, kısa veri patlamaları, radyoyu zamanında en aza indirmek için frekans umutlarıyla bir araya getirilir.Sadece milisaniyeler için aktif olarak tutarken, bu cihazlar ortalama akım çizer.

Gelişmiş Interference Direnişi

Düşük güç cihazları sıklıkla paylaşılan frekans gruplarının yanı sıra mikrodalga fırınlar, aküsüz telefonlar veya diğer kablosuz ağlar gibi kaynakları sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık, bir kanalda yapılan bir kanal, istenen sinyal üzerinde etkisi kaybedebilir. DSSS sistemleri aracılığıyla, bu da baskı işlemine veya ileri sürülen sinyal düzeltme işlemine izin verebilir.

Bu müdahale direnci, yüksek enerji veya karmaşık filtrelemeyi göze alamaz düşük güç cihazları için önemlidir.Bu özellik, yoğun kentsel ortamlarda veya endüstriyel ortamlarda bile, sensör node sürekli artan güç çıkışı olmadan ağ geçidi ile sağlam bir bağlantı tutabilir. IEEE 802.15.4 (Zeybee ve Thread tarafından kullanılan) bu özelliğin yakın bir şekilde çalışmasını sağlar.

Geliştirilmiş Güvenlik

Gürültü spektrum sinyalleri, dar bant iletimlerinden daha güvenlidir.Gruplama kodu ( DSSS için) veya bu iletişimin yerini (FHSS için), bir eavesdropper kolayca sinyali yok edemez.Bir spektrum analizörü ile, bir yay aralığının hafif bir yükseltilmesi gibi görünür.Bu, iletişimin yerinin bile gerçekleşeceğini tespit etmek zorlaşır, verileri engellemeye izin verir.

Modern şifreleme oturum düzeyinde güvenlik sağlarken, yay spektrumu tarafından sunulan fiziksel katman güvenliği ekstra bir bariyer ekliyor. Her pakette güçlü şifreleme yapmak için işleme gücüne sahip olmayan düşük güç cihazlar için, yerleşik obfuscation of spread spektrumu değerli bir varlık haline gelir. Zigbee ve BLE'de kullanılanlar da dahil olmak üzere, AES-128 şifreleme ile birlikte, eavesdrop ve izinsiz erişime karşı koruma katmanı oluşturmak için bir araya gelir.

Daha İyi Spectrum Utilization

Gürültü spektrumu, aynı frekans grubuyla aynı anda paylaşmanızı sağlar, aynı anda birden çok erişim (CDMA) hücre ağlarında kod bölme olasılığı düşük ve hatta çarpışmadan çok sayıda cihazın aynı zamanda tekrar ortaya çıkmasını sağlar.

Bu verimli paylaşım, Bluetooth gibi sınırsız ISM grupları için önemlidir, her kanalda ve karalistlerin kullandığı çeşitli cihazlar aynı odada çalışabilir.

Dinamik Ortamlarda Robustness

Düşük güç kablosuz cihazlar genellikle radyo kanalının hızla değiştiği ortamlarda dağıtılır. Bir sensör ve temel istasyonu, açılış veya kapanış kapıları veya diğer elektroniklerden gelen müdahaleler, sinyal veya yol kaybı varyasyonlarını azaltır.Grup sistemleri bu dinamik koşulları inceler.In FHSS, sabit bir frekansta, bir sinyalin sadece küçük bir kısmını etkiler ve paketin geri kalanını daha iyi kanallara kadar sürebilir. DSSS sistemleri frekansı çeşitliliğinden faydalanır.

Bu sağlamlık, doğrudan daha yüksek güvenilirlik ve daha düşük yeniden dönüşüm oranlarına dönüşür, bu da kablosuz bina otomasyonu, varlık izleme ve giyilebilir sağlık monitörleri gibi uygulamalar, kullanıcı gün boyunca bir bina veya çevre değişiklikleri aracılığıyla tutarlı veri teslimatını sağlamak için bu istikrara güvenmektedir.

Low Power Cihazlarında Pratik Uygulamalar

Geniş spektrum teknolojisi, neredeyse her modern düşük güç kablosuz protokolün temelidir. Belirli standartlarda nasıl uygulandığını anlamak gerçek dünya faydalarını göstermek yardımcı olur.

Bluetooth ve Bluetooth Low Energy

Classic Bluetooth, FHSS'yi 1 MHz'de 79 kanalla kullanıyor, dinamik olarak saniyede 1600 umutlu bir şekilde umut ediyor. Bluetooth Low Energy (sol) Gaussian frekansından benzer bir frekans umutluyorum, ancak FHSS ile birlikte 3 özel reklam kanalı ve 37 veri kanalıyla birlikte, sabit bir şekilde şarj edilebilir bir frekans, sadece birkaç mil kadar gücü tutarken, yüksek çözünürlükte olan gücü artırmak için sabit bir şekilde şarj edilebilir.

Wi-Fi (IEEE 802.11)

Wi-Fi öncelikle DSSS'yi önceki standartlarda (802.11b) kullanır ve daha sonra benzer müdahale ve işleme avantajları sağlar. Wi-Fi cihazlar hala makul güç tüketimini korurken yüksek veri oranlarında çalışır.

Kablosuz Sensör Ağları ve Zigbee

Zigbee, IEEE 802.15.4'e dayanarak, DSSS'yi dengeleme aşamasının anahtarlanması (O-QPSK) 2.4 GHz bandında, 250 kbps symbols'un bir sembolü ile birlikte, DSSS'yi kullanarak kullanın. DSSS işleme kazancı, Zigbee düğümlerinin 10-20 metre fazla iç mekanını güvenli bir şekilde iletmesine izin verir.

RFID ve IoT

Radyo Frekans Tanımlama (RFID) sistemleri, özellikle pasif bir şekilde RFID, genellikle LoRaWAN gibi bir yayılma spektrumu kullanıyor ve yaylı yaylı yaylı (CSS) gibi farklı hızlarda hızlarda artış gösteriyor.

Ticaret-Resimler ve Tahminler

Birçok avantajına rağmen, yayılma spektrumu ticaret dışı değildir. birincil maliyet bant genişliğidir: yaygın spektrum sinyalleri, düşük veri oranı için spektrumlu bir spektrum için birkaç MHz gerektirir.Bu, alıcı yolda giderek daha yoğun ISM gruplarında, bu işlem kazanç elde etmek için yol açabilir.

Bir başka husus da geç kalıyor. FHSS sistemlerinde, doğru frekansın beklenen zaman, gerçek zamanlı kontrol uygulamaları için sorunlu olan gecikmeleri ortaya çıkarabilir.Gruplama spektrumu da güç verimliliği ve güvenilirlikte faydalarla ilgili daha zorlaştırır.

Low Power Kablosuz'da yayımlanmış olan Spectrum'un Geleceği

Ortam spektrumunun evrimi devam ediyor. ultra geniş bant (UWB) gibi yeni teknikler, gerçek zamanlı kanal koşullarına dayanan, UWB için iyi değişen ve düşük güç işlemi sunmak için son derece kısa pullar kullanıyor.

Nesnelerin interneti milyarlarca cihazın dahil edilmesi için genişliyor, düşük güç, güvenilir ve müdahaleye müdahale eden iletişimin daha kritik hale gelmesi, yarı zamanlı bir teknolojideki ilerlemeler, yeni bir enerji verimliliği ve endüstriyel kablosuz cihazların maliyetinin azaltılması, kablosuz bağlantının tek kullanımlık sensörleri, akıllı paketleme ve tıbbi yamalar yapabilme yeteneği haline getirilmesi için daha da kritik hale geliyor.

Daha fazla okuma için spektrum temelleri ve düşük güç tasarımlarında uygulamaları, [[ŞUYGÜNÜ:0)Wikipedia'nın yayınına giriş), [[Üye Olmayan İletişim Topluluğu kaynakları) ve uygulama notları [DÜye Olmayanlar İçin[DÜye Olmayanlar İçindekiler İçindekiler[DÜye Olmayanlar İçindekiler:0)