歷史
光電話
世界上第一次無線電話對話出現在1880年,當時使用的是
光電話,由亞歷山大·格拉漢姆·貝爾及查爾斯·薩姆納·天特發明,並且申請專利。光電話藉由調變的
光束來傳遞語音訊號。在那個年代,還沒有設備可以提供
電力,甚至連
科幻小說中也還沒提到雷射,他們的發明在當時看來並沒有實用價值,而且通話的效果還會受到陽光及天氣的限制。光電話和自由空間光通信系統一様,在傳送器及發射器之間不能有阻隔光束的物體。數十年後,光電話才套用到了
軍事通訊領域。
早期工作
戴維·E·休斯在1878年利用發射器傳送無線電達數百米遠。當時馬克士威的電磁理論還不為世人周知,因而當代的科學家將此發明視為感應的結果。1885年湯瑪斯·愛迪生利用振動器磁鐵來作為感應的傳輸,在1888年時愛迪生布署了哈伊谷鐵路的信號傳輸系統,在1891年獲得使用電感的無線電專利(美國專利 465,971)。
1888年時
海因里希·赫茲展示了
電磁波的存在,這成了後來大部分無線科技的基礎。赫茲證明了電磁波在空間中會沿直線前進,可以被實驗設備所
接收,不過他沒有繼續進行其他相關的實驗。
賈格迪什·錢德拉·博斯當時開發了一個早期的無線電偵測設備,也有助於了解波長在數厘米內的電磁波特性。
無線電
“無線”一開始是指無線電的接收器,或稱為
收發器(可以同時作為傳送及接收用途的設備),早在無線電報時代就已套用過類似設備。現在“無線”一詞是指現代的無線通訊,例如蜂巢式網路以及無線寛頻通訊,無線一詞也泛指任何一種不需要電線即可進行的套用,例如“無線遙控”、“無線能量轉換”,而不去區分實際套用的技術是
無線電、
紅外線或是
超音波。
模式
無線通訊可以用以下的方式進行:
無線電
無線電通訊及
微波通訊用在長距離的通訊,需搭配高方向性的天線,或是短距離的通訊。
自由空間光通信
自由空間光通信系統(FSO)是利用光在自由空間(即空氣、外太空、真空)中行進來傳遞訊號的無線
光通訊技術。自由空間光通信系統會使用可見光或是紅外線,例如
遙控及紅外通訊等。
聲通訊
音波及超音波常用在短距離,利用音波來傳遞訊號的套用。
電磁感應
電磁感應主要是用在低能量及短通訊距離的套用,例如
起搏器及短距離的RFID標籤。
無線網路
無線網路可以符合許多不同的需求,最常見的可以是方便筆記性電腦的用戶在往來不同地方的路途中可以連網,另一個用途是由手機連網。若某一個
網段的實際位置經常會變動,利用無線網路來連線是比較合理的方法。在以下的情形下可以使用無線網路:
網路的距離超過一般有線網路允許的長度。
作為備援網路,在正常網路異常時使用。
連線移動的或是暫時性的節點。
在一般網路布線困難或是費用過高的情形。
行動用戶連線或是連線到行動網路。
在開發射頻無線網路時,設計者需考慮以下的因素:
使用數百至數千MHz或是GHz的頻段。
運作範圍及電池壽命。
靈敏度及資料速率。
電磁波頻譜
光、顏色、AM及FM廣播以及許多電子設備都用到電波波頻譜,可用來通訊的
無線電頻譜頻率中視為是公共財財產,會由國家級的機構管理,例如美國的
美國聯邦通信委員會,英國的Ofcom,這些機構會定義誰可以使用哪一個頻段的頻率,以及其目的為何。若公共頻段像個人使用的電磁波頻譜一様,沒有類似的控制或替代配置措施,可能會出現混亂,例如飛機沒有特別可以用在航管上的頻率,而業餘無線電操作者的訊號干擾航管訊號,使得飛行員無法正常使飛機降落。無線通訊的頻帶由9kHz至300GHz。
無線通訊技術的套用
行動電話
行動電話應該是無線通訊最廣為人知的套用之一,在2010年底時全世界已有超過46億手機。行動電話藉由無線電波,使不同地方的用戶可以互相電話聯絡。用戶可以在行動通信基地台的範圍內使用手機,基地台會接送及接收手機的信號。
無線資料傳輸
無線資料傳輸是行動運算中不可少的一部分。有許多可用的技術,差異是在地區的可用性、覆蓋範圍及性能,在一些情形下,用戶必須可以布署多種連線方式,並在不同模式中切換。為了簡化使用者所花的時間,可以使用連線管理軟體,或者使用
MVPN,將數個連線處理為一個保全的單一
虛擬網路。。以下是一些用在無線資料傳輸的無線通訊:
無線供電
無線供電是指在使用電線的情形下,將電能從電源傳到另一個沒有內建電源的設備中。有二種基礎的無線供電方式,可以用光束/雷射,無線電或是微波傳輸,或是使用近場感應的方式。幾種方式都會用到電磁波磁場。
無線醫療技術
像無線體域網(mobile body area networks,簡稱MBAN)等新技術可以利用無線技術監測血壓、心跳、含氧濃度及體溫。無線體域網會送出低功率的無線信號給接收器,再傳送到監控設備或是護理站。這種技術減少了有意或是無意造成的感染風險,或是因為有線接線斷線而產生的問題。
電腦界面設備
最早的鍵盤、滑鼠等設備都是有線的,後來也慢慢出現了無線的界面設備,多半是利用
Bluetooth技術的設備,其反應可能會略慢於有線的設備,但兩者的差距越來越小。
像鍵盤、滑鼠等電腦的無線界面設備一般是由電池供電,會傳送射頻的訊號到接到電腦USB埠上的接收器。因為使用射頻訊號,使得資料可以用無線的方式傳遞,並且擴展使用的範圍,一般可以到三米。距離、實體的障礙物、其他的無線訊號甚至是人體都可能降低其信號品質。
2007年底時開始討論無線鍵盤保全的問題,當時發現微軟在使用27MHz的系列,其加密的實現方式高度的缺乏保全性。
無線通訊的實現、設備及相關標準
陸地移動無線電系統或專業移動無線電:
地面中繼式無線電、P25、OpensSky、EDACS、
DMR、dPMR。
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