Viața umană contemporană, cel puțin cea din aglomerările urbane, a devenit tot mai „conectată”. Și dacă începuturile conectării erau dominate de o adevărată cascadă de cabluri care legau între ele diversele device-uri, ceea ce, da, poate că era oarecum deranjant, dar atenție! era foarte vizibil și controlabil, în ultima perioadă a luat avânt conexiunea „fără fir” (wireless)… Și aceste conexiuni nu mai sunt vizibile… Cât despre control… 😉 ce să mai vorbim…

Având în vedere ponderea tot mai mare a „conectivității fără cabluri” în viața noastră, cred  că ar fi utilă o trecere în revistă a acestor tehnologii…

Tehnologia bluetooth

Bluetooth are la bază folosirea undelor radio, permițând schimbul de informații între două dispozitive.

Cum s-a ajuns la această denumire? Bluetooth = „dinte albastru”, denumire adoptată în memoria regelui danez Harald Bluetooth, cel care, în dorința de a-i face pe oameni să comunice între ei a unit Danemarca cu Norvegia. Se pare că intenția acestuia din secolul X i-a reușit în contemporaneitate, când Bluetooth-ul permite comunicarea la costuri reduse, prin intermediul undelor radio.

Bluetooth.com anunță că în curând va fi lansată versiunea 5.0 a acestei tehnologii…

Istoricul Bluetooth

• 1999 – Bluetooth 1.0 – prima versiune criticată pentru o serie de lipsuri:
  • incompatibilitate între echipamentele produse de firme diferite;
  • interferențe cu alte aparate emițătoare de unde radio.
• februarie, 2001 – Bluetooth 1.1 – rezolvă parțial aceste probleme.
• noiembrie, 2003 – Bluetooth 1.2 – compatibilă cu versiunea 1.1, aduce și alte îmbunătățiri:
  • îmbunătățirea calității semnalului audio;
  • creșterea vitezei de transfer a datelor la 721 kBps;
  • diminuarea interferenței cu alte aparate ce emit unde radio.
• noiembrie, 2004 – Bluetooth 2.0 – compatibilă cu versiunile anterioare, aducând îmbunătățiri:
  • alinierea Bluetooth la sistemele celulare 3G;
  • transport de semnale audio de calitate Wi-Fi, dar și de semnale video;
  • creșterea vitezei de transfer a datelor la 3,2 Mbps;
  • creșterea razei de acțiune până la 100 m (teoretic 😉 );
  • consum mai mic de energie;
  • gestionare îmbunătățită a conexiunilor dintre mai multe dispozitive.
• august, 2007 – Bluetooth 2.1 – compatibilă cu versiunile anterioare, aducând îmbunătățiri:
  • gestionare îmbunătățită a consumului de energie;
  • proceduri de securitate mai bune (inclusiv de criptare);
• aprilie, 2009 – Bluetooth 3.0 – cu următoarele îmbunătățiri (specificațiile pot fi găsite aici):
  • creșterea vitezei de transfer până la 24 Mbps;
  • adăugarea dispozitivului Enhanced Power Control, care reduce riscul deconectării accidentale;
  • durată de viață a bateriei mai mare
    Iată o comparație a vitezelor de transfer ale Bluetooth 3.0 cu Bluetooth 2.1:

• decembrie 2009 – Bluetooth 4.0 – introduce suport pentru colectarea de date de la dispozitive care le generează la o rată foarte scăzută; principala intenție a acestei caracteristici, numită Low Energy (LE), este de a cumula date de la diverși senzori, cum ar fi monitoare de ritm cardiac, termometre etc. De aici provine și denumirea de Bluetooth Smart.
  • Într-un articol din 1 martie 2012, „What is Bluetooth 4.0?”, Kenneth Butler afirmă:
    

    Bluetooth este o tehnologie pe care oamenii o cunosc, dar care nu neapărat le place. Asta deoarece gadget-urile Bluetooth pot fi greu de conectat, și au tendința de a se deconecta prea repede. Bluetooth 4.0 sau Bluetooth Smart oferă standardul unui transplant de creier. Noua specificație utilizează o tehnologie îmbunătățită care ajută gadget-uri de zi cu zi să rămână conectate mai mult timp, simultan cu diminuarea consumului de energie. În plus, Bluetooth 4.0 permite o nouă clasă de gadget-uri, precum fitness trackers-uri, dispozitive medicale, brelocuri pentru mașina ta, și chiar controlere pentru iluminarea casei.

• decembrie 2013 – Bluetooth 4.1 – actualizare evolutivă importantă pentru standardul wireless; această specificație are ca scop îmbunătățirea gradului de utilizare a consumatorilor cu un sprijin sporit de co-existență pentru LTE, ratele eficiente de schimb de date, permițând dispozitivelor mai multe roluri simultan; noua versiune pune, de asemenea, bazele pentru conexiuni bazate pe IP, extinderea rolului tehnologiei Bluetooth pentru ca legătura fără fir să devină esențială pentru internetul obiectelor.

Ce urmează? Deja se vorbește de Bluetooth 5, despre noua versiune afirmându-se că își va:

• împătri gama de aplicare;
• dubla viteza;
• crește capacitatea de emisie de date cu 800%.

Scurtă descriere a tehnologiei Bluetooth

În cadrul acestei tehnologii, comunicația se face în radiofrecvență, folosindu-se o bandă de frecvențe nelicențiată ISM (Industrial Scientific and Medical), între 2.402 GHz și 2.480 GHz, alocată domeniilor industriale, științifice, medicale, putând fi folosită astfel aproape oriunde în lume. Această bandă este divizată în 79 de canale radio, fiecare cu o lărgime de bandă de 1 MHz.

Specific tehnologiei Bluetooth este capacitatea de a transmite și recepționa simultan atât comunicațiile vocale, cât și comunicațiile de date. Se utilizează simultan 3 canale vocale sincrone, sau un canal ce suportă simultan atât transmisia vocală sincronă, cât și transmisia de date asincronă (a se vedea și „Transmisii de date digitale”). Fiecare canal suportă sincron 64 kbps în fiecare sens. Un canal de date asincron poate suporta maxim 723,2 kbps în sens direct în conexiune asimetrică, sau 433,9 kbps în conexiune simetrică.

Securitatea rețelelor Bluetooth

Vorbim despre următoarele nivele de securitate (se poate vedea și această prezentare):

• Nivel 1 – No security (mod nesigur) – dispozitivul permite conectarea oricărui alt dispozitiv, o astfel de configurare neimplicând vreun mecanism de securitate.
• Nivel 2 – Service level security (securitate la nivelul serviciului) – măsurile de securitate sunt inițiate după ce canalul de comunicație a fost stabilit; acest nivel suportă autentificare, criptare și autorizare, fiind cel mai flexibil nivel de securitate, deoarece pentru fiecare aplicație sau serviciu se poate aplica un anumit nivel de securitate; de exemplu, pentru o bază de date importantă, se poate aplica autentificare, criptare și autorizare, iar pentru un anumit document se poate aplica eliminarea securizării.
• Nivel 3 – Link level security (securitate la nivelul conexiunii) – măsurile de securitate sunt inițiate înainte de stabilirea comunicației; suportă autentificare și criptare.

Tehnologia infraroșu

Radiațiile infraroșu (IR) sunt radiații electromagnetice invizibile, având lungimea de undă mai mare decât cea a luminii vizibile, dar mai mică decât a undelor radio.

infra = sub (în limba latină) -> infraroșu = domeniul situat „sub capătul roșu” al spectrului luminii vizibile, ROGVAIV.

• Sursa de informații – pachete de date sub formă de semnale electrice logice.
• Emițătorul – are rolul de a prelucra semnalul de intrare prin filtrare, amplificare, modulare (modulation) și de a transmite acest semnal către un receptor; emițătorul este o diodă emițătoare de lumină – LED (Light Emitting Diodes) ce transformă semnalul electric în radiație luminoasă.
• Canalul de comunicație – este constituit din spectrul infraroșu al radiațiilor electromagnetice.
• Receptorul – are funcția de a extrage cât mai fidel, prin demodulare (demodulation), informațiile din semnalul transmis; receptorul este o fotodiodă care transformă radiația luminoasă în semnal electric.
• Utilizatorul – preia pachetele de date furnizate de receptor.

Tipuri de conexiuni în infraroșu

1. Din punct de vedere al gradului de direcționare dintre emițător și receptor:
   – directe – când emițătorul și receptorul sunt situate pe aceeași direcție;
   – indirecte – când emițătorul și receptorul nu sunt aliniate, dar au un unghi mare de cuprindere;
   – mixte – sunt combinate cele două metode anterioare.
2. Din punct de vedere al căii de vizibilitate optică dintre emițător și receptor:
   – line of sight (linie vizuală) – semnalul e transmis doar dacă între emițător și receptor este o vedere clară, fără blocaje;
   – scatter (împrăștiată) – semnalul e deviat de tavan și pereți prin reflexia luminii infraroșii;
   – reflective (reflexivă) – semnalul e transmis unui transceiver (emițător-receptor) optic și apoi e redirecționat către receptor.

Avantajele tehnologiei IR

• dimensiuni și puteri mici;
• nu generează interferențe electromagnetice (un avantaj major în zonele de lucru cu regim special: centrale nucleare, laboratoare de cercetare);
• asigură o securitate intrinsecă a datelor.

Dezavantajele tehnologiei IR

• viteze mici de transfer;
• distanțe mici de transfer;
• unghi mic de transmitere a datelor.

Tehnologia WAN celulară

WAN (Wide Area Network) – sunt rețele extinse de calculatoare care acoperă arii geografice mari și foarte mari, conectând între ele orașe, țări sau continente. WAN este tehnologia folosită pentru telefoanele mobile, permițând accesarea internetului din orice locație, mai ales în deplasare, prin intermediul unui adaptor WAN (modem sau telefon celular cu modem inclus) sau a unui card WAN, conectat la dispozitivul mobil.

Caracteristici WAN

• conectează între ele mai multe rețele locale (LAN) facilitând comunicarea între persoane și computere situate la distanțe mari unele față de altele;
• folosesc serviciile liniilor telefonice închiriate (dedicate acestui scop) și comunicații prin satelit;
• includ linii de telecomunicații publice cu elementele de legătură și conectare necesare;
• vitezele de transmisie variază între 1,2 kbps și 16 Mbps (a se vedea „Viteză de transfer date”), iar pentru liniile închiriate și sistemele bazate pe ATM (Asynchronous Transfer Mode) pot ajunge la 156 Mbps;
• sunt conexiuni wireless de mare viteză ce funcționează în ambele sensuri;
• includ trei tipuri de tehnologii:
  • tehnologii analogice pentru transport de voce;
  • tehnologii digitale pentru transport de date;
  • tehnologii de mare viteză pentru transport simultan de voce, video și date;
• operează în plaja de frecvențe dintre 800 și 1.900 MHz.

Tehnologia WI-FI

Wi-Fi (Wireless Fidelity) este o tehnologie avansată de conectare într-o rețea WLAN, care folosește undele radio și se bazează pe standardele de comunicație din familia IEEE 802.11. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) – Institutul Inginerilor Electrotehniști și Electroniști este cea mai mare organizație de tehnicieni profesioniști din lume, care sprijină evoluția tehnologiilor bazate pe electricitate, iar 802.11 este un standard de comunicație în rețelele locale, elaborat de IEEE încă din 1990, standard care de-a lungul vremii a fost îmbunătățit prin intermediul mai multor versiuni:

• 802.11 – a apărut în 1997 (standard care azi nu mai e folosit);
• 802.11 a – a apărut în 199 (nu este compatibil cu celelalte de forma 802.11 x, deoarece folosește altă bandă de frecvență);
• 802.11 b – a apărut în 1999;
• 802.11 g – a apărut în 2003, fiind cel mai utilizat standard la acest moment;
• 802.11 n – a fost definitivat în 2009;
• 802.11 ac – apărut în 2013
• … etc. – întreaga evoluție e prezentată aici.

Securitatea Wi-Fi

• Filtrarea adreselor MAC (Media Acces Control)
  Adresa MAC este un număr întreg pe 6 octeți (48 biți), care reprezintă adresa fizică (și unică pentru fiecare dispozitiv de acces la o rețea), prin intermediul căreia orice dispozitiv conectat la o rețea se poate identifica. Prin filtrarea adreselor MAC, un punct de acces în rețea este configurat cu adresele MAC ale clienților cărora le este permis accesul în rețea. Această tehnică este ineficientă, deoarece un intrus poate afla și falsifica adresa MAC a unei stații, apoi se poate conecta la rețea sub identitatea furată.
• Stoparea transmiterii publice a SSID-ului unui punct de acces
  Service Set Identifier (SSID) este un cod ce definește apartenența la un anumit punct de acces wireless. Toate dispozitivele wireless care vor să comunice într-o rețea trebuie să aibă propriul SSID, setat la aceeași valoare cu valoarea SSID-ului punctului de acces, pentru a se putea realiza conectivitatea. În mod normal, un punct de acces își transmite SSID-ul la fiecare câteva secunde. oprirea transmiterii acestui semnal ascunde prezența rețelei față de un atacator superficial, dar permite stațiilor care deja cunosc SSID-ul punctului de acces să se conecteze la acea rețea. Deoarece SSID-ul este inclus în beacon-ul fiecărei secvențe wireless, orice hacker dotat cu echipament de monitorizare poate să-i descopere valoarea și să se conecteze la rețea. Beacon-ul este un mic pachet de date transmis continuu de un punct de acces, pentru a asigura managementul rețelei.
• Folosirea algoritmului WEP (Wired Equivalent Privacy).
  WEP ameliorează transmiterea continuă a SSID-ului prin criptarea traficului dintre clienții wireless și punctul de acces, folosind un cifru secvențial RC4 pentru confidențialitate și un CRC32 pentru integritate în două variante (a se vedea și „What is a WEP Key?”):
  – 64 bit WEP – folosește o cheie de 40 biți, care este concatenată cu un vector de inițializare de 24 biți pentru a forma cheia RC4;
  – 128 bit WEP – folosește o cheie de 104 biți, care este concatenată cu un vector de inițializare de 24 biți, care este introdusă de utilizator ca un șir hexazecimal format din 26 caractere.

Tehnologia satelit

Sateliții artificiali sunt nave robotizate, lansate în spațiu, care orbitează în jurul Pământului sau a altor corpuri din spațiu. Funcție de parametrii lor orbitali, sateliții artificiali pot fi:

• sateliți GEO (Geostationary Earth Orbit) – care au orbita în plan ecuatorial, situați la 36000 km de suprafața Pământului și se rotesc sincron cu acesta.
• sateliți MEO (Medium Earth Orbit) – care au orbită medie, situați la 1.500 – 36.000 km de suprafața Pământului.
• sateliți LEO (Low Earth Orbit) – care au orbită joasă, situați la 500 – 1.500 km de suprafața Pământului.

Funcție de domeniul de utilizare, sateliții artificiali pot fi:

• sateliți de telecomunicații – folosiți pentru transportul undelor radio, TV și a semnalelor telefonice pe distanțe foarte mari; a se vedea și „Comunicarea prin satelit”;
• sateliții de navigare – folosiți de sistemele de navigație prin satelit pentru localizarea navelor și a mijloacelor de transport echipate cu GPS (Global Positioning System);
• sateliți meteorologici – folosiți pentru colectarea datelor folosite la prognoza meteo pe termen lung;
• sateliți militari – folosiți pentru transmiterea datelor codificate între locații militare;
• sateliți științifici – folosiți pentru studierea Pământului și a altor corpuri din spațiu.

Sateliții de telecomunicații

ComSat (Communication Satellite) – fac posibilă realizarea unor canale de telecomunicații, fiind întrebuințați în aproape toate domeniile comunicațiilor, de la telefonie, televiziune, radio, internet, până la transmisii de date, videoconferințe, etc.

Sateliții de telecomunicații pot fi:

• activi – echipați cu aparatură de recepție-emisie, efectuând anumite modificări asupra semnalului primit, procesându-l;
• pasivi – doar retransmit semnalele primite, ca efect al reflexiei acestora de suprafața lor.

Avantajele sateliților de telecomunicații

• acoperire foarte mare a serviciilor, chiar globală;
• comunicații mobile către vase, avioane;
• lipsa obstacolelor în calea undelor transmise sau recepționate.

Internet prin satelit

Este un serviciu utilizat în locațiile terestre în care accesul la internet nu este disponibil altfel, sau în locațiile aflate frecvent în mișcare. În acest scop se folosesc sateliții de telecomunicații. Există trei tipuri de astfel de servicii:

• acces one-way – foarte puțin interactiv, deoarece nu permite răspuns din partea utilizatorului.
• acces one-way cu răspuns terestru – o combinație între serviciile internet via satelit și serviciile internet via cablu, acesta din urmă fiind folosit pentru transmisia datelor spre satelit (uplink) prin intermediul unei linii telefonice închiriate sau dial-up; serviciul internet via satelit e folosit pentru recepționarea datelor transmise de satelit (downlink);
• acces two-way – acces interactiv la internet, direct prin satelit; folosește căi de date cu două direcții.

 Tehnologii recente?

Ca multă lume fără o pregătire specială în domeniu, și eu credeam că acestea sunt tehnologii „tinere”… Ei bine, iată că realitatea e alta. Ca dovadă, am găsit recent un număr al revistei „Wireless Weekly” din (atenție!) 10 decembrie 1924! Iat-o: