Мы принимаем к оплате:

«Подарочный сертификат» от нашего Учебного Центра – это лучший подарок для тех, кто Вам дорог! Оплате обучение и подарите Вашим родным и близким обучение по любому из курсов!!!

«Сертификат на повторное обучение» дает возможность повторно пройти обучение в нашем Учебном Центре со скидкой 1000 рублей!

А также:

Wifi волны как распространяются

Что такое WiFi? Подробно о свойствах WiFi сигнала

на картинке: графическое отображение WiFi волн в городе.

1. Что такое WiFi?

1.1. Связь частоты и длины волны.

2. Свойства WiFi сигнала.

2.1. Поглощение.

2.2. Огибание препятствий.

2.3. Естественное затухание.

2.4. Отражения сигнала.

2.5. Плотность данных.

2.6. Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

3. Диапазоны и частоты WiFi

3.1. Диапазон 2,4 ГГц.

3.2. Диапазон 5 ГГц.

Что такое WiFi?

WiFi - беспроводной способ связи, основанный на всем нам знакомом электромагнитном излучении. Сигнал WiFi относят к радиоволнам, соответственно, он имеет такие же свойства, характеристики и поведение. Радиоволны, в свою очередь, подчиняются практически тем же физическим законам, что и свет: распространяются в пространстве с такой же скоростью (почти 300 000 километров в секунду), подвержены дифракции, поглощению, затуханию, рассеиванию и т. д.

Основные характеристики радиоволны, а значит и сигнала WiFi - это ее длина и частота (частотный диапазон). Последний параметр означает частоту переменного тока, необходимую для получения волны нужной длины и используется для классификации радиоволн. Другое определение частоты - это количество волн, проходящих через определенную точку пространства в секунду.

Существует распределение радиоволн по диапазонам, в зависимости от частоты, утвержденная Международным союзом электросвязи (МСЭ, английская аббревиатура - ITU).

Буквенные обозначения диапазона	Название волн. Название частот.	Диапазон частот	Диапазон длины волны
ОНЧ (VLF)	Мириаметровые. Очень низкие	3—30 кГц	100–10 км
НЧ (LF)	Километровые. Низкие.	30—300 кГц	10–1 км
СЧ (MF)	Гектометровые. Средние.	300—3000 кГц	1–0.1 км
ВЧ (HF)	Декаметровые. Высокие.	3—30 МГц	100–10 м
ОВЧ (VHF)	Метровые. Очень высокие.	30—300 МГц	10–1 м
УВЧ (UHF)	Дециметровые. Ультравысокие.	300—3000 МГц	1–0.1 м
СВЧ (SHF)	Сантиметровые. Сверхвысокие.	3—30 ГГц	10–1 см
КВЧ (EHF)	Миллиметровые. Крайне высокие.	30—300 ГГц	10–1 мм
THF	Дециметровые. Гипервысокие.	300—3000 ГГц	1–0.1 мм

Сфера применения радиоволн зависит от частотного диапазона. Это может быть телевидение, радиосвязь, мобильная связь, радиорелейная связь и т. д. Вообще, радиочастотный эфир занят довольно плотно: использование всех диапазонов буквально расписано:

В том числе это и беспроводная связь WiFi. Для нее используются дециметровые и сантиметровые волны ультравысокой и сверхвысокой частоты (УВЧ и СВЧ) в частотных диапазонах 2,4 ГГц, 5 ГГц и и других редкоиспользуемых: 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц.

Главное преимущество WiFi-связи отражено во втором ее названии - беспроводная связь. Именно отсутствие проводов вкупе со все возрастающей скоростью передачи данных является ключевым моментом при выборе этого способа соединения.

Если речь идет о домашних пользователях - беспроводная связь удобна, она позволяет не привязываться к определенному месту в квартире для входа в интернет.

Если мы говорим о корпоративной связи, о провайдерских услугах, то иногда прокладка кабеля для передачи данных - это дорого, нецелесообразно или вообще невозможно. Например, нужно раздать интернет в частном секторе, прокинуть магистральный канал через ущелье, в удаленный населенный пункт и т. д. В этом случае на выручку приходит WiFi. Проблемная территория преодолевается с помощью беспроводного канала.

Связь частоты сигнала WiFi и длины волны

Характеристики длины волны сравнительно редко используются в параметрах оборудования WiFi. Однако иногда, для понимания физических свойств и поведения сигнала беспроводной связи в различных условиях неплохо разбираться в связи частоты и длины радиоволн.

Общее правило: Чем выше частота, тем короче длина волны. И наоборот.

Формула для расчета длины волны:
Длина волны WiFi сигнала (в метрах)= Скорость света (в м/сек) / Частота сигнала (в герцах).
Скорость света в м/сек = 300 000 000.
После упрощения формулы получаем: Длина волны в метрах = 300/ Частота в МГц.

Свойства WiFi сигнала

Поглощение.

Главное условие для создания беспроводного линка на расстояние большее, чем сотня метров - прямая видимость между точками установки оборудования. Проще говоря, если мы стоим рядом с одной точкой доступа WiFi, то наш взгляд, направленный в сторону второй точки, не должен упираться в стену, лес, многоэтажный дом, холм и т. д. (Это еще не все, нужно также учитывать помехи в Зоне Френеля, но об этом в другой статье.)

Такие объекты просто-напросто отражают и поглощают сигнал WiFi, если не весь, то львиную его часть.

То же самое происходит и в помещении, где сигнал от WiFi роутера или точки доступа проходит через стены в другие комнаты/на другие этажи. Каждая стена или перекрытие "отбирает" у сигнала некоторое количество эффективности.

На небольшом расстоянии, например, от комнатного роутера до ноута, у радиосигнала еще есть шансы, преодолев стену, все-таки добраться до цели. А вот на длинной дистанции в несколько километров любое такое ослабление существенно сказывается на качестве и дальности WiFi связи.

Процент ухудшения сигнала вай-фай при прохождении через препятствия зависит от нескольких факторов:

Длины волны. В теории, чем больше длина волны (и ниже частота вай-фай), тем больше проникающая способность сигнала. Соответственно, WiFi в диапазоне 2,4 ГГц имеет большую проникающую способность, чем в диапазоне 5 ГГц. В реальных условиях выполнение этого правила очень тесно зависит от того, через препятствие какой структуры и состава проходит сигнал.
Материала препятствия, точнее, его диэлектрических свойств.

Преграда	Дополнительные потери при прохождении (dB)	Процент эффективного расстояния*, %
Открытое пространство	0	100
Нетонированное окно (отсутствует металлизированное покрытие)	3	70
Окно с металлизированным покрытием (тонировкой)	5-8	50
Деревянная стена	10	30
Стена 15,2 см (межкомнатная)	15-20	15
Стена 30,5 см (несущая)	20-25	10
Бетонный пол или потолок	15-25	10-15
Цельное железобетонное перекрытие	20-25	10

* Процент эффективного расстояния - эта величина означает, какой процент от первоначально рассчитанной дальности (на открытой местности) сможет пройти сигнал после преодоления препятствия.

Например, если на открытой местности дальность сигнала Wi-Fi - до 200 метров, то после прохождения через нетонированное окно она уменьшится до 140 метров (200 * 70% = 140). Если следующим препятствием для этого же сигнала станет бетонная стена, то после нее дальность составит уже максимум 21 метр (140*15%).

Отметим, что вода и металл - самые эффективные поглотители WiFi, т. к. являются электрическими проводниками и "забирают" на себя большое количество энергии сигнала. Например, если дома на пути вай-фай от роутера до вашего ноута стоит аквариум, то практически наверняка соединения не будет.

Именно поэтому во время дождя и других "влажных" атмосферных осадков наблюдается небольшое снижение качества беспроводного соединения, поскольку капли воды в атмосфере поглощают сигнал.

Частично этот фактор влияет и на затухание WiFi передачи в листве деревьев, т. к. они содержат большой процент воды.

Угла падения луча на препятствие. Помимо материала преграды, через которую проходит сигнал вай-фай, важен также угол падения луча. Так, если сигнал проходит через препятствие под прямым углом, это обеспечит меньшие потери, чем если бы он падал на него под углом 45 градусов. Еще хуже, если сигнал проходит через преграду под очень острым углом. В этом случае, грубо говоря, можно смело умножать толщину стены на 10 и рассчитывать потери WiFi передачи согласно этой величине.

Огибание препятствий.

По-научному это поведение луча WiFi называется дифракцией, хотя на самом деле понятие дифракции гораздо сложнее, чем простое "огибание препятствий".

В общем можно вывести правило - чем короче длина волны (выше частота), тем хуже она огибает препятствия.

Основывается это правило на известном физическом свойстве волны: если размер препятствия меньше, чем длина волны, то она его огибает. В целом отсюда логично проистекает, что чем короче длина волны, тем меньшее остается вариантов препятствий, которые она может в принципе обойти, и поэтому принимается, что ее огибающая способность хуже.

Огибание на практике означает меньшее рассеивание волны как луча энергии вокруг препятствия, меньшее количество потерь сигнала.

Возьмем популярные частоты 2,4 ГГц (длина волны 12,5 см) и 5 ГГц (длина волны 6 см). Мы видим подтверждение правила на примере прохождения лесного массива. Стандартные размеры листьев, стволов, веток деревьев, в среднем будут меньше, чем 12,5 см, но больше, чем 6 см. Поэтому сигнал WiFi 5 ГГц диапазона при прохождении через густую листву “потеряется” практически полностью, в то время как 2,4 ГГц справится лучше.

Поэтому WiFi оборудование, работающее в диапазоне 900 МГц, используется в условиях отсутствия прямой видимости сигнала - его длина волны составляет 33,3 см, что позволяет огибать большее количество преград. Однако надо учитывать размеры предполагаемых препятствий и понимать, что сигнал 900 МГц не сможет “обойти” бетонную стену, расположенную перепендикулярно направлению сигнала. Здесь уже сыграют роль проникающие способности волны, которые, как мы уже говорили у сигналов с низкой частотой довольно неплохие.

Также именно поэтому для нормальной работы беспроводного оборудования, использующего частоту 24ГГц (длина волны 1,25 см) необходима абсолютно чистая видимость, потому что все препятствия больше сантиметра будут отражать и поглощать сигнал.

Как мы уже упоминали, в отношении прохождении сигнала через лесной массив играет роль также содержание воды в листьях, а также длина волны.

Естественное затухание.

Как далеко мог бы передаваться сигнал WiFi, если создать ему идеальные условия прямой видимости? В любом случае не бесконечно, потому что чем больше дальность беспроводного “пролета”, тем больше сигнал затухает сам по себе. Происходит это по 2 причинам:

Земная поверхность поглощает часть энергии сигнала. Чем выше частота WiFi, тем интенсивнее идет поглощение.
Сигнал WiFi даже из самой узконаправленной антенны распространяется не прямой линией, а лучом. Соответственно, чем дальше расстояние, тем шире становится луч, тем меньшая мощность сигнала приходится на единицу площади, и тем меньше энергии сигнала попадает в принимающую антенну.

Отражения сигнала.

Сигнал WiFi, как любая радиоволна, как свет, отражается от поверхностей и ведет себя при этом аналогично. Но тут есть нюансы - какие-то поверхности будут поглощать сигнал (полностью или частично), а какие-то - отражать (полностью или частично). Это зависит от материала поверхности, его структуры, наличия неровностей на поверхности и частоты WiFi.

Неконтролируемые отражения сигнала ухудшают его качество. Частично - из-за потери общей энергии сигнала (до принимающей антенны, упрощенно говоря, “долетает не всё” или долетает после переотражений, с задержками). Частично - из-за интерференции с негативным влиянием, когда волны накладываются в противофазе и ослабляют друг друга.

Интерференция может иметь и положительное влияние, если волны WiFi накладываются друг на друга в одинаковых фазах. Это часто используется для усиления мощности сигнала.

Плотность данных.

Частота WiFi влияет также на еще один важный параметр - объем передаваемых данных. Здесь существует прямая связь - чем выше частота, тем больше данных в единицу времени можно передать. Возможно, именно поэтому первая высокопроизводительная РРЛ от Ubiquiti - AirFiber 24, а также ее более мощная модификация - Airfiber 24HD были выпущены на частоте 24 ГГц.

Почему сложно дать однозначный ответ: на какое расстояние будет передавать сигнал WiFi оборудование?

Физические свойства и поведение радиоволны в окружающем мире довольно сложны. Нельзя взять какой-то один параметр и по нему рассчитать дальность беспроводного сигнала. В каждом конкретном случае на дальность будут оказывать влияние различные факторы окружающей среды:

Поглощение сигнала препятствиями, земной корой, поверхностью водоемов.
Дифракция и рассеивание сигнала из-за преград на пути.
Отражения сигнала от препятствий, земли, воды и возникающие в результате этого интерференции волны.
На больших расстояниях - радиогоризонт, т. е. искривление земной коры.

Зона Френеля и, соответственно - высота расположения оборудования над поверхностью земли.

Именно поэтому реальная дальность оборудования, как, впрочем, и пропускная способность, может очень сильно отличаться в различных условиях.

Диапазоны и частоты WiFi

Как мы уже сказали, для WiFi связи выделено несколько разных частотных диапазонов: 900 МГц, 2,4 ГГц, 3,65 ГГц, 5 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц.

В Украине на данный момент чаще всего применяются точки доступа WiFi и антенны WiFi 2,4 ГГц и 5ГГц.

Основные отличия 2,4 ГГц и 5ГГц:

2,4 ГГц. Длина волны 12,5 см. Относится к дециметровым волнам ультравысокой частоты (УВЧ).

В реальных условиях - меньшая дальность сигнала из-за более широкой зоны Френеля, что чаще всего не компенсируется тем, что сигнал на этой частоте меньше подвержен естественному затуханию.
Лучшее преодоление небольших преград, например, густых лесных массивов, благодаря хорошей проникающей способности и огибанию препятствий.
Меньше относительно неперекрывающихся каналов (всего 3), а значит, “ пробки на дорогах” - теснота в эфире, и как результат - плохая связь.
Дополнительная зашумленность эфира другими устройствами, работающими на этой же частоте, в том числе мобильных телефонов, микроволновок и т. п.

5 ГГц. Длина волны 6 см. Относится к сантиметровым волнам сверхвысокой частоты (СВЧ).

Большее количество относительно неперекрывающихся каналов (19).
Большая емкость данных.
Большая дальность сигнала, в связи с тем, что Зона Френеля меньше.
Такие препятствия, как листва деревьев, стены волны диапазона 5ГГц преодолевают гораздо хуже, чем 2,4.

Диапазоны 900 МГц, 3,6 ГГц, 10 ГГц, 24 ГГц для нас скорее экзотика, однако могут использоваться:

Для работы в условиях, когда стандартные диапазоны плотно заняты.
Если требуется создать беспроводное соединение между двумя точками при отсутствии прямой видимости (лес и другие препятствия). Это касается такой частоты, как 900 МГц (в нашей стране ее нужно использовать с осторожностью, так как на ней работают сотовые операторы).
Если для использования частоты не требуется получать лицензию в контролирующих органах. Такое преимущество часто встречается в презентациях зарубежных производителей, однако для Украины это не совсем актуально, так как условия лицензирования в нашей стране другие.

В IEEE ведутся разработки по принятию новых стандартов и, соответственно, использованию других частот для WiFi. Не исключено, к примеру, что в ближайшее время диапазон 60 ГГц также станет использоваться для беспроводной передачи. Точно также, как и возможна вероятность “отжатия” в будущем некоторых частот, сейчас принадлежащих WiFi, в пользу, например, сотовых операторов.

электромагнитных волн и как они работают | EAGLE

За всем в этом мире стоит энергия, от заряда батарей, поддерживающих работу контроллера Xbox, до силы удара деревянной летучей мыши, которая выбрасывает мяч из парка. Но не все виды энергии равны, и есть один тип, который сформировал наш мир электроники больше, чем любой другой, - электромагнитная (ЭМ) энергия.

Эта сила, которая приходит в виде электромагнитных волн, преодолевает физические препятствия, несется через космический вакуум и открывает мир открытий в наше время, от радио до радаров, спутников и многого другого! Чтобы когда-либо полностью понять, как беспроводная связь работает в современной электронике, вам нужно съездить в игру с мячом и посмотреть, как электромагнитные волны работают в движении.

Сделай волну, все остальные!

Нас обрушивают на нас волны разного типа в любое время дня, каждая из которых бывает разной формы и вкуса. Например, удар бейсбольной битой о мяч создает звуковую волну, которая проходит через физическую среду и достигает ваших ушей. И когда все в толпе встают, чтобы помахать рукой и приветствовать, это снова звуковые волны в движении. Эти звуковые волны, которые относят к категории механических волн, требуют, чтобы через них прошел физический объект или среда, чтобы их можно было услышать.

Лучшая часть игры в мяч, а также основная часть того, как работает беспроводная электроника волна! (Источник изображения)

В отличие от механических волн, электромагнитные волны не требуют присутствия физической среды, и вы обнаружите, что они несутся через пустоту космоса, не задумываясь. Электромагнитные волны уникальны по своему составу, они объединяют вместе электрические и магнитные поля, которые танцуют вместе по идеальной спирали, путешествуя по космосу как поперечная волна.

Поперечные волны имеют как вертикальное волновое движение , так и горизонтальное движение частиц.

Поскольку электромагнитным волнам не нужна физическая среда для прохождения, чтобы добраться из точки A в B, они также являются самой быстрой волной, известной человеку, и могут перемещаться в космическом вакууме со скоростью 3,00 x 10 8 м / с ! Нельзя сказать, что эти волны не могут проходить через физическую среду, просто это работает немного иначе, когда они это делают.Давайте разберемся:

Поглощение . Сначала электромагнитная волна поражает атомы физического материала, который поглощает волну.
Вибрация . Поглощение этой электромагнитной энергии заставляет электроны внутри этого атома начать колебаться.
Выпуск . Атом, поглотивший электромагнитную энергию, испускает еще одну электромагнитную волну, передавая ее следующему по очереди атому.

То, как электромагнитная волна распространяется через физическую среду, сильно отличается от ее движения в вакууме.(Источник изображения)

В физической среде этот процесс поглощения и выброса электромагнитной волны от одного атома к другому приведет к тому, что волна будет двигаться немного медленнее, чем в вакууме. Чем плотнее физический материал, тем с большей задержкой будет двигаться электромагнитная волна.

Электромагнитный спектр

Прежде чем погрузиться во все формы электромагнитных волн, во-первых, мы должны понять, как эти волны измеряются, что также дает вам ключ к пониманию того, как они организованы в спектре.Хотя все волны принимают разные формы, каждая электромагнитная волна, с которой вы столкнетесь, имеет ту же S-образную (синусоидальную) кривую, как показано ниже. Они называются поперечными волнами . Эти поперечные волны можно измерить несколькими способами:

По амплитуде. Измерение поперечной волны по ее высоте даст вам ее амплитуду, которая измеряет волну от нулевой точки на оси x до вершины самой высокой точки волны.
По длине волны. Вы также можете измерить электромагнитную волну по расстоянию между двумя наивысшими точками между двумя волнами, которые называются гребнями. Это дает вам длину волны. Длина волны может быть меньше размера атома и больше диаметра всей нашей планеты!
По частоте. Наконец, вы можете измерить, сколько гребней проходит через данную точку каждую секунду. Сколько гребней проходит за заданное время, называется волной или циклом и измеряется в герцах (Гц). Например, волна, которая имеет четыре цикла, проходящих через заданную точку за секунду, будет иметь частоту 4 Гц.

Здесь вы можете увидеть, как мы получаем амплитуду, длину волны и частоту, наблюдая, как распространяется электромагнитная волна.

Осмыслить? Теперь мы можем вернуться к нашему электромагнитному спектру. Все электромагнитные волны организованы в очень подробную иерархию, основанную на наших измерениях как частоты, так и длины волны. Электромагнитные волны в этом спектре прогрессируют в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны, например:

Электромагнитный спектр, начиная с низкой частоты и низкой длины волны слева.(Источник изображения)

Радиоволны

На минимальном конце электромагнитного спектра находятся радиоволны, которые имеют частоты в диапазоне от 30 гигагерц (ГГц) до 3 килогерц (кГц). Как следует из названия, радиоволны наиболее известны тем, что они используют на радиостанциях, и если вы слушаете AM-радио, вы будете набирать определенную радиочастоту между 520 и 16010. AM-радиостанции измеряются тысячами герц в секунду, называемых килогерцами (кГц).

У вас также есть FM-радиочастоты, которые можно набрать между 87.0 и 107,9 миллиона герц в секунду, называемых мегагерцами (МГц). Помимо традиционного радио, вы также найдете радиоволны, питающие почти все наши беспроводные электронные системы, такие как Wi-Fi, Bluetooth, сигналы сотовых телефонов и даже радары. Радиоволны могут даже измерить, насколько быстро питчер бросает бейсбольный мяч с помощью скоростного ружья или камеры контроля скорости!

Вы можете использовать одно из этих радаров, чтобы измерить скорость бейсбольного мяча, брошенного питчером. Радиоволны в действии! (Источник изображения)

Микроволны

Микроволны создают впечатление посреди радиоволн и инфракрасных волн и имеют частоту от 3 гигагерц (ГГц) до 30 терагерц (ТГц).Однако вы не найдете микроволновых печей, используемых только для разогрева остатков на обед. Микроволны также имеют традиционное применение в других устройствах с высокой пропускной способностью, таких как радары, телевидение и спутники.

Инфракрасные волны

Прежде чем электромагнитные волны станут видимыми, они принимают форму инфракрасных волн. Они имеют частоту от 30 терагерц (ТГц) до 400 ТГц с длиной волны всего 0,00003 дюйма! Как и все другие волны до видимого спектра, инфракрасное излучение совершенно невидимо для человеческого глаза, хотя может ощущаться как тепло.

Инфракрасный порт используется в пультах дистанционного управления телевизором, а также для тепловидения, используемого в очках ночного видения во всех ваших любимых шпионских фильмах. Ваше тело также излучает инфракрасные волны, как солнце!

Даже наши тела испускают тонны инфракрасных волн, как показано на этом снимке. (Источник изображения)

Видимый свет

Наконец, мы подошли к единственной видимой части спектра электромагнитных волн, которую наши человеческие глаза могут видеть видимым светом! Эта форма электромагнитной энергии видна всем нам как спектр цветов радуги.Цвета имеют определенную длину волны в электромагнитном спектре, вот лишь несколько:

Красный имеет самую длинную длину волны - около 700 нанометров.
Желтый идет вторым с длиной волны 600 нанометров.
Фиолетовый идет последним, с самой короткой длиной волны 400 нанометров.

Ультрафиолетовые волны

За пределами видимого спектра света мы попадаем в ультрафиолетовые волны, которые возникают на высоких частотах, посылая более 1000 триллионов циклов каждую секунду с длиной волны от 400 до 1 нанометра.

УФ-волны используются для стерилизации медицинского оборудования, а также для защиты от бактерий и вирусов. Вы также можете использовать УФ-волны для проверки поддельных денег, которые показывают все скрытые символы, которые Федеральная резервная система США печатает на законной долларовой банкноте.

Посветите специальным ультрафиолетовым светом на долларовую купюру, и вы увидите несколько уникальных отметок, которые идентифицируют ее как законную валюту .

Рентген

Затем у нас есть рентген, и если вы когда-нибудь ломали кость или были у дантиста, то вы точно знаете, как используется эта электромагнитная волна.Длины волн в рентгеновских лучах настолько малы, что они пролетят мимо заданной точки со скоростью один миллион триллионов длин волн в секунду. На данном этапе электромагнитного спектра вам нужно быть осторожным с тем, насколько сильно вы подвержены этим волнам. Рентгеновские лучи производят такой мощный всплеск энергии, что они могут убить клетки в вашем теле, если вы прикоснетесь к ним без защиты.

Гамма-лучи

Гамма-лучи - это чудовища электромагнитного спектра, и они обладают достаточной мощностью, чтобы разорвать связи между молекулами! Их частоты превышают 108 Гц, а длины волн - крошечные, всего 100 пикометров (то есть 4 x 10-9 дюймов).Как и следовало ожидать, гамма-лучи могут нанести неприятный вред живым тканям, что делает их идеальными для поражения раковых клеток. Однако, если вы подверглись неконтролируемому воздействию гамма-излучения, например, от ядерной бомбы, то с вами, скорее всего, покончено.

Начало электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют множество разновидностей, и вам может быть интересно, как мы вообще пришли к открытию такой загадочной и в значительной степени невидимой силы, которая питает наш мир. Наш путь к открытиям начинается в 1870-х годах с шотландского ученого Джеймса Клерка Максвелла.Максвелл собрал теорию, когда увидел, что электрическое и магнитное поля могут соединяться вместе, образуя то, что мы теперь знаем как электромагнитные волны. Обнаруженная им связь была названа уравнениями Максвелла.

В 1888 году немецкий ученый Генрих Герц продолжил расширять наблюдения Максвелла, заметив, что, когда он совершал электрический искровой скачок между двумя клеммами, вторая вспышка появлялась одновременно между другим набором клемм в нескольких ярдах. Эта способность проявлять электромагнитные волны в их видимой форме привела к появлению волн Герца.

Познакомьтесь с Генрихом Герцем, немецким ученым и отцом волн Герца. (Источник изображения)

В 1896 году началось изучение электромагнитных волн под руководством итальянского ученого Гульельмо Маркони. Маркони расширил первоначальное открытие Герца и создал самый первый радиопередатчик, который позволил ему посылать радиосигналы на расстояние до мили. Эти волны Герца, которые передавал Маркони, позже стали известны как радиоволны, которые используются до сих пор.

Итальянский ученый Гульельмо Маркони с самым первым радиопередатчиком. (Источник изображения)

Мир за пределами невидимого

Беспроводные технологии и электромагнитные волны, которые делают их возможными, полны тайн и чудес. Поняв их основные строительные блоки, вы можете вовремя играть в высшей лиге, обладая собственной способностью отправлять данные, летящие по комнате, без единого провода! В нашей серии статей «Основы беспроводной электроники» электромагнитные волны станут основой для всех впечатляющих беспроводных технологий.Не забудьте вернуться в ближайшее время, когда мы более подробно рассмотрим, как работают WiFi, Bluetooth, RFID, NFC и другие беспроводные технологии.

Готовы начать свой собственный проект беспроводной электроники? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Как работает WiFi | HowStuffWorks

Если у вас уже есть несколько компьютеров в сети, вы можете создать беспроводную сеть с помощью точки доступа . Если у вас есть несколько компьютеров, не подключенных к сети, или если вы хотите заменить сеть Ethernet, вам понадобится беспроводной маршрутизатор. Это единый блок, который содержит:

Порт для подключения к кабельному или DSL-модему
Маршрутизатор
Концентратор Ethernet
Межсетевой экран
Точка беспроводного доступа

Беспроводной маршрутизатор позволяет использовать беспроводные сигналы или кабели Ethernet для подключения компьютеров и мобильных устройств друг к другу, к принтеру и к Интернету.Большинство маршрутизаторов обеспечивают покрытие на расстоянии около 30,5 метров во всех направлениях, хотя стены и двери могут блокировать сигнал. Если ваш дом очень большой, вы можете купить недорогие расширители диапазона или повторители, чтобы увеличить радиус действия вашего маршрутизатора.

Объявление

Как и в случае с беспроводными адаптерами, многие маршрутизаторы могут использовать более одного стандарта 802.11. Обычно маршрутизаторы 802.11b немного дешевле других, но, поскольку стандарт старше, они также медленнее, чем 802.11a, 802.11g, 802.11n и 802.11ac. Маршрутизаторы 802.11n являются наиболее распространенными.

После подключения маршрутизатора он должен начать работать с настройками по умолчанию. Большинство маршрутизаторов позволяют вам использовать веб-интерфейс для изменения ваших настроек. Вы можете выбрать:

Имя сети, известное как идентификатор ее набора услуг (SSID). - По умолчанию обычно используется имя производителя.
Канал, который использует маршрутизатор. - Большинство маршрутизаторов по умолчанию используют канал 6.Если вы живете в квартире и ваши соседи также используют канал 6, у вас могут возникнуть помехи. Переключение на другой канал должно устранить проблему.
Параметры безопасности вашего маршрутизатора - Многие маршрутизаторы используют стандартный общедоступный вход в систему, поэтому рекомендуется установить собственное имя пользователя и пароль.

Безопасность является важной частью домашней беспроводной сети, а также общедоступных точек доступа Wi-Fi. Если вы настроите маршрутизатор на создание открытой точки доступа, любой, у кого есть карта беспроводной связи, сможет использовать ваш сигнал.Однако большинство людей предпочли бы держать посторонних подальше от своих сетей. Для этого необходимо принять некоторые меры безопасности.

Также важно убедиться, что ваши меры безопасности актуальны. Мера безопасности Wired Equivalency Privacy (WEP) когда-то была стандартом безопасности WAN. Идея WEP заключалась в создании платформы безопасности беспроводной связи, которая сделала бы любую беспроводную сеть такой же безопасной, как традиционная проводная сеть. Но хакеры обнаружили уязвимости в подходе WEP, и сегодня легко найти приложения и программы, которые могут поставить под угрозу WAN, использующую защиту WEP.На смену ему пришла первая версия защищенного доступа WiFi (WPA), в которой используется шифрование Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) и которая является шагом вперед по сравнению с WEP, но также больше не считается безопасным.

Чтобы сохранить конфиденциальность вашей сети, вы можете использовать один или оба из следующих методов:

Защищенный доступ Wi-Fi версии 2 (WPA2) является преемником WEP и WPA и теперь является рекомендуемым стандартом безопасности для сетей Wi-Fi. Он использует шифрование TKIP или Advanced Encryption Standard (AES), в зависимости от того, что вы выберете при настройке.AES считается наиболее безопасным. Как и в случае с WEP и начальным WPA, безопасность WPA2 предполагает вход с паролем. Общедоступные точки доступа либо открыты, либо используют любой из доступных протоколов безопасности, включая WEP, поэтому соблюдайте осторожность при подключении вне дома. Wi-Fi Protected Setup (WPS), функция, которая связывает жестко запрограммированный PIN-код с маршрутизатором и упрощает настройку, по-видимому, создает уязвимость, которая может быть использована хакерами, поэтому вы можете захотеть отключить WPS, если это возможно, или заглянуть в маршрутизаторы которые не имеют функции.
Фильтрация адресов Media Access Control (MAC) немного отличается от WEP, WPA или WPA2. Он не использует пароль для аутентификации пользователей - он использует физическое оборудование компьютера. У каждого компьютера есть свой уникальный MAC-адрес. Фильтрация MAC-адресов позволяет только машинам с определенными MAC-адресами получать доступ к сети. Вы должны указать, какие адреса разрешены при настройке маршрутизатора. Если вы покупаете новый компьютер или посетители вашего дома хотят использовать вашу сеть, вам необходимо добавить MAC-адреса новых компьютеров в список разрешенных адресов.Система не надежна. Умный хакер может подделать MAC-адрес, то есть скопировать известный MAC-адрес, чтобы обмануть сеть, которую компьютер, который он использует, принадлежит к сети.

Вы также можете изменить другие настройки маршрутизатора для повышения безопасности. Например, вы можете настроить блокировку запросов WAN, чтобы маршрутизатор не отвечал на IP-запросы от удаленных пользователей, установить ограничение на количество устройств, которые могут подключаться к вашему маршрутизатору, и даже отключить удаленное администрирование, чтобы только компьютеры были подключены напрямую к ваш маршрутизатор может изменять настройки вашей сети.Вам также следует изменить идентификатор набора служб (SSID), который является вашим сетевым именем, на другое, отличное от значения по умолчанию, чтобы хакеры не могли сразу определить, какой маршрутизатор вы используете. И выбор надежного пароля никогда не помешает.

Беспроводные сети легко и недорого установить, а веб-интерфейсы большинства маршрутизаторов практически не требуют пояснений. Для получения дополнительной информации о настройке и использовании беспроводной сети перейдите по ссылкам на следующей странице.

Страница не найдена · GitHub Pages

Файл не найден

Сайт, настроенный по этому адресу, не содержать запрошенный файл.

Если это ваш сайт, убедитесь, что регистр имени файла соответствует URL-адресу.
Для корневых URL (например, http://example.com/ ) вы должны предоставить index.html файл.

Прочтите полную документацию для получения дополнительной информации об использовании GitHub Pages .

Что такое гравитационные волны? | LIGO Lab

Иллюстрация гравитационных волн, создаваемых двумя вращающимися черными дырами. [Предоставлено: Henze / НАСА]

Двумерная иллюстрация того, как масса во Вселенной искажает пространство-время. [Источник: НАСА]

Гравитационные волны - это «рябь» в пространстве-времени, вызванная некоторыми из самых бурных и энергичных процессов во Вселенной. Альберт Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в 1916 году в своей общей теории относительности.Математика Эйнштейна показала, что массивные ускоряющиеся объекты (такие как нейтронные звезды или черные дыры, вращающиеся друг вокруг друга) будут нарушать пространство-время таким образом, что «волны» волнообразного пространства-времени будут распространяться во всех направлениях от источника. Эти космические волны будут двигаться со скоростью света, неся с собой информацию об их происхождении, а также подсказки о природе самой гравитации.

Самые сильные гравитационные волны возникают в результате катастрофических событий, таких как сталкивающиеся черные дыры, сверхновые звезды (массивные звезды, взрывающиеся в конце своей жизни) и сталкивающиеся нейтронные звезды.Предполагается, что другие волны будут вызваны вращением нейтронных звезд, которые не являются идеальными сферами, и, возможно, даже остатками гравитационного излучения, созданного Большим взрывом.

Анимация ниже показывает, как две нейтронные звезды излучают гравитационные волны, когда они вращаются вокруг друг друга, а затем сливаются (предоставлено НАСА / Центром космических полетов Годдарда). Обратите внимание, что сами гравитационные волны невидимы. Здесь они сделаны видимыми, чтобы проиллюстрировать их распространение вдали от источника.

Ваш браузер не поддерживает этот тег видео.

Хотя Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в 1916 году, первое доказательство их существования появилось только в 1974 году, через 20 лет после его смерти. В том же году два астронома, использующие радиообсерваторию Аресибо в Пуэрто-Рико, обнаружили двойной пульсар - именно тот тип системы, который, как предсказывала общая теория относительности, должен излучать гравитационные волны. Зная, что это открытие можно использовать для проверки смелого предсказания Эйнштейна, астрономы начали измерять, как орбиты звезд меняются с течением времени.После восьми лет наблюдений они определили, что звезды приближаются друг к другу на отметке , точно на скорости, предсказываемой общей теорией относительности, если бы они излучали гравитационные волны. Для более подробного обсуждения этого открытия и работы см. «Посмотрите глубже».

Впечатление художника от двойного пульсара. [Источник: Майкл Крамер, Джодрелл Банк, Манчестерский университет]

С тех пор многие астрономы изучали радиоизлучение пульсаров (пульсары - это нейтронные звезды, излучающие пучки радиоволн) и обнаружили аналогичные эффекты, еще раз подтвердив существование гравитационных волн.Но эти подтверждения всегда приходили косвенно или математически, а не через прямой контакт.

Все изменилось 14 сентября 2015 года, когда LIGO физически ощутил волнообразные колебания в пространстве-времени, вызванные гравитационными волнами, порожденными двумя сталкивающимися черными дырами на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от нас. Открытие LIGO войдет в историю как одно из величайших научных достижений человечества.

Хотя процессы, вызывающие гравитационные волны, могут быть чрезвычайно жестокими и разрушительными, к тому времени, когда волны достигают Земли, они становятся в тысяч миллиардов раз меньше! Фактически, к тому времени, когда гравитационные волны от первого обнаружения LIGO достигли нас, количество генерируемых ими пространственно-временных колебаний было в 1000 раз меньше, чем ядро атома ! LIGO был разработан для таких невероятно малых измерений.Чтобы узнать, как LIGO решает эту, казалось бы, невыполнимую задачу, посетите Интерферометр LIGO.