Starcie na bezprzewodową skalę. Alternatywy dla Wi-Fi i Bluetooth
Wymienione produkty należą do Huawei i to ta firma właśnie jest głównym promotorem Nearlinka (1) jako podobno znacznie szybszego, skuteczniejszego niż Bluetooth jak też Wi-Fi standardu. Według komunikatów publikowanych przez Chińczyków, pozwala na 60 proc. mniejsze zużycie energii, sześciokrotnie większą prędkość transmisji danych i około dziesięciokrotnie większą liczbę połączeń z urządzeniami niż znane standardy, oferuje też maksymalne opóźnienia na poziomie 1/30 milisekundy i wysoką przepustowość.
Huawei przewodzi konsorcjum trzystu firm technologicznych, głównie chińskich, wspierających nowy standard. W grupie tej są firmy z różnych branż, motoryzacyjne, produkujące sprzęt i oprogramowanie audio-wideo, producenci sprzętu AGD i elektroniki użytkowej, m.in, oprócz Huawei, Lenovo, Hisense, Honor i wiele innych. Nie ma w tym gronie żadnych dużych amerykańskich firm, ani Intela, Qualcomma, AMD, ani też NVIDIA. Wszystko wskazuje na to, że Nearlink jest na razie techniką endemiczną dla Chin i teraz trudno przewidzieć, czy znajdzie szerszy oddźwięk na świecie.
Jeśli chodzi o Nearlink, to jak wspominaliśmy, należałoby akurat to rozwiązanie rozpatrywać w kategoriach globalnej rywalizacji technologicznej Chin ze światem zdominowanym przez rozwiązania rodem z USA. Są jednak inne alternatywne wobec protokołów Wi-Fi i Bluetooth propozycje technik bezprzewodowych, które z tym geopolitycznym sosem mają mniej wspólnego.
Należy do nich np. UWB (ang. Ultra WideBand), którą Apple opracowuje dla swoich urządzeń (2), w tym nowej serii iPhone’ów 15. To rozwiązanie bazujące na szybkim wysyłaniu krótkotrwałych impulsów, gdzie czas trwania pojedynczego impulsu jest rzędu kilkudziesięciu pikosekund, a to pozwala uzyskać bardzo szerokie widmo emisji. System pracuje w paśmie 3,1…4,85 GHz oraz 6,2…9,7 GHz (Direct Spread UWB) lub 3,1…10,6 GHz (Mutli Band OFDM). Charakteryzuje się wysoką szybkością przesyłania danych (do 2 Gb/s) na niewielkich odległościach rzędu 10 metrów. Pracuje na niskim poziomie mocy, co eliminuje interferencje z innymi systemami radiokomunikacyjnymi oraz pozwala budować urządzenia o niskim poborze mocy.
Zdjęcie: stock.adobe.com
Jest wiele innych protokołów i standardów alternatywnych dla sieci bezprzewodowych, z których większość to techniki o niskich poborach mocy przeznaczone do urządzeń Internetu Rzeczy (IoT), o którym piszemy poniżej.
Rodziły się wraz ze współczesnym internetem
Chociaż pierwsze eksperymentalne instalacje powstały jeszcze w latach 70. XX wieku, to historia sieci bezprzewodowych nazywanych dziś w skrócie Wi-Fi zaczyna się na dobre dopiero w 1997 roku. Wtedy pojawił się stan-dard 802.11, pozwalający na uzyskanie przepustowości do 2 MB/s. Dla ścisłości jednak za pierwszy standard o nazwie Wi-Fi uznano wdrożony dwa lata później 802.11b.
Do 2012 roku jedna czwarta gospodarstw domowych na świecie była podłączona do sieci Wi-Fi. W 2019 roku pojawia się Wi-Fi 6, które osiąga prędkość do 5 GB/s i opiera się na tych samych technikach bazowych, co sieć 5G.
Bluetooth ma malowniczą genezę swojej nazwy (od skandynawskiego króla Haralda Sinozębego) i historię niemal równoległą do protokołów Wi-Fi. W 1994 roku firma L. M. Ericsson rozpoczęła prace nad możliwością łączenia telefonów komórkowych z innymi urządzeniami bez użycia kabla. Wspólnie z czterema innymi firmami (IBM, Intel, Nokia i Toshiba) uformowała SIG (ang. Special Interest Group) celem standaryzacji bezprzewodowego standardu cechującego się niewielkim zasięgiem, małym poborem prądu, niskim poziomem mocy promieniowanej oraz niską ceną. Pierwotny zamiar wyeliminowania kabli połączeniowych szybko przekształcił się w prace na obszarze bezprzewodowych sieci LAN. Dzięki temu standard stał się bardziej praktyczny i stał się konkurencją dla standardu 802.11.
W 1999 r. Bluetooth SIG opublikowało specyfikację pierwszej wersji standardu Bluetooth (Bluetooth V1.0). Wkrótce potem grupa standaryzacyjna IEEE zajmująca się bezprzewodowymi sieciami osobistymi 802.15 przyjęła dokument organizacji SIG jako podstawę dalszych prac. IEEE zatwierdziło pierwszy standard PAN (ang. personal area network), 802.15.1, w 2002 roku. Standard jest wciąż doskonalany.
Coś za coś
Jak piszemy powyżej, rozwiązań alternatywnych dla tych królujących obecnie standardów transmisji bezprzewodowych jest znacznie więcej niż Apple UWB oraz sieć 5G, którą opisywaliśmy w MT już wielokrotnie, ostatnio również w kontekście rozczarowania, jakie przynosi jej entuzjastom po kilku pierwszych latach wdrażania.
Niektóre z tych alternatyw wydają się, jak by to powiedzieć, nieco egzotyczne i odległe w czasie, np. technika nazywana Li-Fi, która jako nośnik, zamiast fal radiowych, wykorzystuje światło. Sygnał Li-Fi może być przesyłany za pomocą lamp LED w zakresie widzialnym, a także w ultrafiolecie i podczerwieni.
Rozwiązanie ma swoje mocne i słabe strony. Na przykład, Li-Fi nie może przesyłać danych przez ściany, więc każde pomieszczenie potrzebuje własnego routera. Oznacza to jednak, że dostęp do sieci Li-Fi może być staranniej kontrolowany.
Jest też alternatywa nieodbiegająca daleko od tego, co dobrze znamy, jednak działająca na nieco innej zasadzie. To tzw. pasywne Wi-Fi, technika, która została opracowana przez zespół z Uniwersytetu Waszyngtońskiego, dzięki czemu dane są przesyłane z dziesięć tysięcy razy mniejszą mocą niż Wi-Fi i tysiąc razy mniejszą niż Bluetooth LE. Pasywne Wi-Fi wykorzystuje do komunikacji technikę podobną do chipów RFID. Uważa się, że w przyszłości znajdzie zastosowanie zamiast łączności 5G lub Wi-Fi 6 w czujnikach dymu, temperatury i kamerach bezpieczeństwa oraz w innych aplikacjach Internetu Rzeczy. Jednak, ponieważ oferuje stosunkowo niskie prędkości - do 11 Mb/s, jest mało prawdopodobne, aby wyszło poza niezbyt wymagające zastosowania.
Innym, nieco mniej znanym pomysłem na transmisje bezprzewodowe zamiast znanych protokołów jest Low Power Wide Area Network (LPWAN) głównie dla sieci IoT. To standard zaprojektowany, by umożliwić komunikację na duże odległości z niską szybkością transmisji między urządzeniami takimi jak czujniki zasilane z baterii. Typowe przepustowości w tym systemie wahają się między 0,3 kb/s a 1 Mb/s na kanał. Wyróżnia się takie odmiany LPWAN jak LTE-M, czyli niestandardowe połączenie LTE zaprojektowane z myślą o niewielkim zużyciu energii, NB-IoT (wąskopasmowy IoT) i LoRa, która umożliwia transmisję na duże odległości (ponad 10 km na obszarach wiejskich) przy niskim zużyciu energii.
W świecie IoT kolejną alternatywą jest technika nosząca nazwę ZigBee, działająca w strukturze sieci kratowej (mesh), łącząc wiele czujników lub urządzeń w taki sposób, by płynnie współpracowały ze sobą w celu dystrybucji danych do wybranego urządzenia. Dzięki sieci mesh wszystkie urządzenia IoT w systemie są w stanie dystrybuować sygnały i informacje w całej sieci. Zaprojektowany specjalnie dla IoT, ZigBee może łączyć ponad sześćdziesiąt tysięcy urządzeń w swojej siatce i jest już obsługiwany przez niektóre popularne urządzenia IoT, choćby Amazon Echo. ZigBee oferuje niewielki zasięg - urządzenia muszą znajdować się w odległości do kilkunastu metrów od siebie oraz stosunkowo niski transfer danych (około 250 kB/s).
Podobnie jak ZigBee, inny aspirujący standard, znany pod nazwą Z-Wave, działa z wykorzystaniem fal radiowych (RF). Jednak w przeciwieństwie do ZigBee, Z-Wave zwykle musi działać za pośrednictwem centralnego koncentratora, co może oznaczać, że połączenie jest przerywane, występują opóźnienia a i zasięg jest relatywnie ograniczony, choć większy niż w technice Zigbee. Jednak znów ma wolniejszy transfer, więc zawsze jest coś za coś. Z-Wave wykorzystuje do działania pasmo 908 MHz, co umożliwia zwiększenie zasięgu, a także zmniejsza prawdopodobieństwo zakłóceń. Z-Wave jest oceniany przez ekspertów jako zazwyczaj bardziej niezawodny niż ZigBee, ale jest obsługiwany przez znacznie mniejszą liczbę urządzeń.
Z przeglądu technik bezprzewodowych (3), tych dominujących i tych alternatywnych, wynika, że chyba nie ma co liczyć na globalne ujednolicenie standardów. Z jednej strony z powodów technicznych - okazuje się bowiem, że gdy jakiś standard świetnie sprawdza się w jednym zastosowaniu, to gorzej w innych, tak jak Wi-Fi, które wcale nie jest najlepszych rozwiązaniem dla np. internetu drobnych rzeczy. Z drugiej strony unifikacji nie sprzyja potężna konkurencja na rynku i rywalizacja potęg w skali globalnej.
Zdjęcie: stock.adobe.com
Mirosław Usidus
