Радиоволны и беспроводные технологии: как работает Wi-Fi, Bluetooth и всё, что передаёт сигнал без проводов

Радиоволны и беспроводные технологии: как работает Wi-Fi, Bluetooth и всё, что передаёт сигнал без проводов

Статья:

Современный мир невозможно представить без беспроводной связи. Мы подключаемся к интернету через Wi-Fi, передаём файлы по Bluetooth, расплачиваемся через NFC и управляем «умным домом» по Zigbee. Всё это стало возможным благодаря радиоволнам — невидимым, но незаменимым «носителям» информации.

Радиоволны — это основа всей современной коммуникации: от смартфона до спутника. Они передают сигнал без проводов на разные расстояния, с разной скоростью и частотой. И хотя работают они по одному физическому принципу, технологии на их основе — сильно различаются.

Глава 1. Что такое радиоволны?

Радиоволны — это электромагнитные волны частотой от 3 Гц до 300 ГГц, способные распространяться через воздух, пространство, даже стены.

📶 Их основные характеристики:

• Частота (Hz) — сколько колебаний в секунду

• Длина волны (м) — чем выше частота, тем короче волна

• Мощность (dBm) — сила сигнала

• Полоса пропускания — сколько данных можно передать

Разные технологии используют разные частоты, мощность и методы модуляции.

Глава 2. Wi-Fi — король беспроводного интернета

Wi-Fi (Wireless Fidelity) — технология для беспроводного доступа в интернет через маршрутизатор.

• Частоты: 2.4 ГГц и 5 ГГц (новый Wi-Fi 6 — до 6 ГГц)

• Радиус действия: до 100 метров в помещении

• Скорость: от 100 Мбит/с до 10 Гбит/с (Wi-Fi 7)

• Преимущества: высокая скорость, доступность

• Недостатки: уязвимость, перегруженность на 2.4 ГГц

🛜 Используется в:

• Домашних сетях

• Кафе, гостиницах

• Офисах и умных домах

Глава 3. Bluetooth — для устройств рядом

Bluetooth — это стандарт короткодействующей беспроводной связи.

• Частота: 2.4 ГГц

• Радиус: от 1 до 100 метров (в зависимости от класса)

• Скорость: до 3 Мбит/с (Bluetooth 5.3 — до 50 Мбит/с на малых расстояниях)

• Особенность: малое энергопотребление (BLE — Bluetooth Low Energy)

🔗 Применяется в:

• Наушниках и гарнитурах

• Умных часах и фитнес-браслетах

• Игровых контроллерах

• Датчиках и маяках

Глава 4. Zigbee и Z-Wave — для умного дома

Эти технологии предназначены для маломощной связи устройств IoT (интернета вещей).

Zigbee:

• Частота: 2.4 ГГц

• Радиус: 10–100 м

• Скорость: до 250 Кбит/с

• Преимущества: работа в сети типа «mesh» — устройства усиливают друг друга

• Применение: освещение, датчики, розетки, системы безопасности

Z-Wave:

• Частота: ~900 МГц (в зависимости от региона)

• Скорость: 100 Кбит/с

• Радиус: до 30 м

• Преимущество: меньше помех, чем у Zigbee

• Популярен в Европе и США

Глава 5. NFC — на сверхблизких расстояниях

NFC (Near Field Communication) — бесконтактная технология на очень короткие расстояния.

• Частота: 13.56 МГц

• Радиус: до 10 см

• Скорость: до 424 Кбит/с

• Преимущество: безопасность и мгновенность

📱 Применение:

• Бесконтактные платежи (Google Pay, Apple Pay)

• Электронные ключи

• Считывание меток и билетов

Глава 6. Радиочастотная идентификация (RFID)

RFID — технология идентификации объектов с помощью радиосигнала.

• Частоты: от 125 кГц до 2.4 ГГц

• Типы: пассивные (без батареек) и активные (с питанием)

• Используется в: складах, логистике, библиотеках, транспорте

Глава 7. 4G / 5G — сотовая радиосвязь

Это не только звонки, но и высокоскоростной интернет.

4G (LTE):

• Частоты: 700–2600 МГц

• Скорость: до 150 Мбит/с

• Радиус: до 10–20 км от вышки

5G:

• Частоты: до 3.5 ГГц (Sub-6) и выше 24 ГГц (mmWave)

• Скорость: до 10 Гбит/с

• Задержка: 1 мс — идеально для VR и автопилотов

Глава 8. Сравнение технологий

Глава 9. Где учат и как начать разбираться

📘 Курсы:

• «Беспроводные технологии» на Stepik, Coursera, Udemy

• Arduino и ESP32-проекты с Wi-Fi и Bluetooth

• Изучение протоколов связи, частотных спектров

📦 Комплекты для экспериментов:

• ESP32 / NodeMCU (Wi-Fi + BT)

• NRF24L01 (радиомодули)

• RFID-модули, NFC-метки

• Zigbee-модули (XBee)

Эпилог: радиоволны — невидимая инфраструктура мира

Каждый день мы пользуемся десятками устройств, которые обмениваются данными по воздуху. Радиоволны связывают нас — от наушников до спутников, от смартфонов до умного дома. Понимание этих технологий — это не только интересно, но и необходимо для жизни в цифровом веке.

1