Co takhle magnetické bezdrátové sítě?

Bezdrátová komunikace na krátkou vzdálenost, v malých sítích - lokálních nebo osobních - je v současné době populární, ale začínají se zkoušet i jiné než rádiové či infračervené signály pro komunikaci. Proč nezkusit třeba takovou magnetickou indukci? Nemá velký dosah, ale na druhou stranu nepotřebuje ani velký příkon...

Bezdrátové sítě s malým dosahem do několika metrů se dnes nejčastěji realizují rádiovou bezdrátovou sítí WPAN ™ (Wireless Personal Area Network), založenou na specifikaci Bluetooth. Vedle této specifikace existují i nové typy malých bezdrátových sítí a všechny vznikají pod hlavičkou IEEE 802.15, viz článek Osobní sítě – Bluetooth a IEEE 802.15:

  • 802.15.1 WPAN/Blu­etooth (2002) – norma pro WPAN na základě specifikace Bluetooth 1.1, pracující v pásmu 2,4 GHz rychlostí 1 Mbit/s,
  • 802.15.2 Coexis­tence – zabývá se koexistencí všech bezdrátových technologií vytvořených v rámci IEEE 802, nejen samotných WPAN, ale i WLAN a WMAN (Wireless Metropolitan Area Network),
  • 802.15.3 WPAN High Rate (2003) – norma pro rychlou bezdrátovou osobní síť (11–55 Mbit/s), přezdívaná WiMedia, pracující v pásmu 2,4 GHz, se zabudovanou podporou pro kvalitu služby (QoS) pro náročné domácí multimediální aplikace; práce pokračuje na ještě rychlejší verzi sítě (802.15.3a) s kapacitou od 110 Mbit/s, která bude založena na technologii UWB (UltraWideBand, viz článek Ultra-širokopásmové sítě),
  • 802.15.4 WPAN Low Rate (2003) – norma pro pomalejší osobní rádiové sítě do 250 kbit/s s m­inimálními energetickými potřebami; jako svůj základ používá 802.15.4 také průmyslová specifikace pod označením ZigBee.

O normalizovaných WPAN ale dnes řeč nebude, i když se u nich určitě v souvislosti s jejich nesporně zajímavým vývojem pro různé rychlosti a různé aplikace jistě brzy v budoucnu zastavíme. Výrobci totiž věnují pozornost i jiným řešením komunikace, než je rádiový signál.

O infračervených sítích jsme psali poměrně nedávno v článku Infračervené sítě. Velký ohlas u čtenářů ovšem nesklidily, protože nejsou (a nebudou) zatím nasazeny masově – používají se pouze v okrajovém trhu malých sítí pro vnitřní prostředí. Dnes se podíváme na úplně odlišné řešení: osobní sítě založené na magnetické indukci.

Magnetická indukce může sloužit pro dvoubodovou i vícebodovou komunikaci mezi zařízeními na velmi krátkou vzdálenost, čímž dokáže suplovat aplikace Bluetooth nebo může sloužit pro domácí sítě či jiné sítě s velmi malým dosahem (např. v automobilových telematických systémech). Uvidíme, zda toto řešení zaujme.

Poznámka: Protože se tomuto řešení věnuje jen málo firem a mají svou technologii patentovanou, nevyhnu se uvedení jejich jmen. Nemám s nimi ovšem nic společného a článek nemá být v žádném případě chápán jako reklama, ale jako informace o zajímavé technologii.

Magnetické pole jako přenosový systém

Společnost Aura Communications realizuje přenos dat po elektromagnetických vlnách pole vytvořeného magnetickou indukcí. Elektrický proud procházející magneticko-indukčním systémem vytváří magnetické pole a ASIC (Application Specific Integrated Circuit) pak moduluje signál tak, aby v sobě zakódoval přenášená data. Jedničky a nuly binárních dat reprezentují 90stupňové posuny fáze signálu v jednom ze dvou směrů. Anténa pak zesiluje a vysílá signál.

Signál ovšem podléhá rychlému útlumu, takže dosah komunikace je pouhé dva až tři metry. Malý dosah ale znamená také menší náchylnost na odposlech, přičemž bezpečnost lze ještě zvýšit šifrováním a autentizací. Dosah sítě je ovšem kompenzován minimální spotřebou. Spotřeba energie u magneticko-indukčního systému je pětkrát až desetkrát nižší než u Bluetooth (sluchátka potřebují jen 20 mW na rozdíl od 130 mW u Bluetooth), takže baterie v malých přenosných zařízeních vydrží déle.

Rušení? Žádný problém!

Magneticko-indukční systémy se nepotýkají s rušením, protože v jejich pásmu nepůsobí mnoho dalších systémů. Pracují totiž v pásmu 13,5 MHz určeném pro účely ISM (Industrial, Scientific and Medical), kde žádná jiná komunikační síť zatím neoperuje. To je samozřejmě velká výzva systémům WiFi nebo Bluetooth, které pracují vedle bezšňůrových telefonů a mikrovlnek v přetíženém volném pásmu 2,4 GHz.

Magnetická indukce nemá problém s překážkami (narozdíl od např. infračervené komunikace, která pevnými překážkami neproniká, nebo rádiové komunikace, potýkající se s odrazy od překážek). Díky velmi nízkému vyzařovanému výkonu má magnetická komunikace naději získat bezproblémové schválení regulátora. A díky fyzikálním zákonům je komunikace také velmi bezpečná.

LibertyLink jako komunikační bublina

Magnetické pole je principiálně jednosměrné, takže je potřeba použít elektronické prvky a zpracování signálu pro nasměrování pole potřebným směrem. Společnost Aura Communications, která má na svou technologii několik patentů, dokázala celý systém včetně vysílače a přijímače dostat na jediný procesor. Anténa je ale příliš velká, takže se na čip vejít nemůže. Systém na čipu (SoC, System-on-Chip), LibertyLink, vytváří jakousi trojrozměrnou komunikační bublinu, která obklopuje uživatele a umožňuje mu ve svém rámci bezpečnou a spolehlivou komunikaci, např. s mobilními komunikačními zařízeními nebo přehrávači MP3 (viz obrázek).

Obrázek: magnetická komunikace budoucnosti?
1123

Magneticko-indukční systém pro malé sítě je relativně nový, ale technologii od Aura Communications používají pro svá bezdrátová sluchátka a náhlavní sady společnosti jako foneGEAR a Reason Products.

Komunikace budoucnosti?

O magnetické indukci se samozřejmě ví již hodně dlouho, ale nikdy se jako komunikační technologie neujala. S nedávným pokrokem v miniaturizaci potřebného zařízení by se ale takový systém mohl stát úspěšným konkurentem dosavadní rádiové komunikace na krátkou vzdálenost (near field) pro hlas, data, audio i video, protože technologie je velmi levná a minimálně náročná na napájení. Hlavní výhodou je minimální rušení, hlavní nevýhodou je krátký dosah.

CIF16

Při srovnání s podobnými technologiemi, které na trhu dnes máme nebo které mají na trh dorazit v blízké budoucnosti, není největším konkurentem magneticko-indukční komunikace ani tak dnes široce dostupné, ale pomalé Bluetooth, jako spíše UWB, technologie budoucnosti. UWB je totiž podobně jako magnetická indukce velice bezpečné, nenáchylné k rušení a pracuje také na velmi krátkou vzdálenost několika metrů. Předností UWB je rychlost, která je o mnoho řádů vyšší (100–450 Mbit/s) než u magneticko-indukčních sítí (několik set kbit/s).

Svoji roli u uživatelů při výběru technologie ovšem hraje dnes především cena, dostupnost a spolehlivost technologie, a tedy i dobrá povědomost o ní. Magneticko-indukčním systémům se právě v posledním ohledu hodně nedostává. Nestojí za touto technologií žádné konsorcium ani normalizační výbor, takže se možná ztratí mezi mnoha rádiovými sítěmi, které již ovládly trh. Doufejme ale, že je nepostihne osud rádiové technologie speciálně vyvinuté pro domácí sítě, která měla sice dobrý start, ale pomalý nástup a malou reálnou podporu: HomeRF. Nakonec ji převálcovalo WiFi, které původně ani pro domácí sítě určené nebylo…

Anketa

Co si myslíte o magneticko-indukčních systémech?

17 názorů Vstoupit do diskuse
poslední názor přidán 17. 5. 2004 12:17

Školení: Práce s leady v digitálním prostředí

  •  
    Jaké online kanály používat pro získání leadu
  • Jakým způsobem pracovat s leady
  • Jak vyhodnocovat a optimalizovat efektivitu

Detailní informace o školení Práce s leady v digitálním prostředí »