Por que ainda usamos cabos para muitas formas de transmissão de dados?


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Como muitas pessoas, muitas vezes fico irritado com a bagunça feia dos cabos, especialmente quando é de longa distância. Na minha opinião, seria ideal que os cabos pudessem ser completamente eliminados, para que você tivesse apenas dois plugues correspondentes sem o cabo, que você pluga em cada extremidade e transmite suas informações sem fio.

Talvez isso seja um pouco futurista por enquanto, mas e o transporte de dados por uma rede de computadores sem fio (ou dois transmissores bluetooth emparelhados)? Isso é perfeitamente possível, e tudo o que você precisa é de uma pequena caixa que possa converter dados em um formato que possa ser transmitido por uma rede sem fio e uma caixa que os converta novamente no formato apropriado na outra extremidade. Com o tempo, essa tecnologia certamente seria miniaturizada até encaixar em um plugue. (você pode usar isso para HDMI, áudio ou outras informações, por exemplo)

Por que essa tecnologia já não existe? Estou negligenciando algo, ou há algumas dificuldades com isso que precisam ser resolvidas primeiro?


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Você já pensou sobre o isolamento dos sinais um do outro, como espera emparelhar as extremidades de maneira a permitir muitos pares diferentes, e ainda assim não apenas permitir que alguém entre na sua rede?
Martin

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Existem soluções comerciais já, por exemplo Serial over Bluetooth , CAN através de Bluetooth
Martin

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Largura de banda e gerenciamento são os grandes problemas. Há muito tempo, pessoas como Wang Labs (lembra-se deles) (Wang quem?) Forneciam sistemas de banda larga que basicamente carregavam todo o espectro de frequências MF em um cabo e usavam filtros passa-banda para acessar partes selecionadas da banda. A TV a cabo também oferece largura de banda muito ampla. ... (Wang -> DEC -> Compaq -> HP -> ???)
Russell McMahon

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Todo técnico de informática sabe que, ao configurar uma rede de computadores, o Wi-Fi é quase sempre inferior. O principal problema é que apenas um computador pode transmitir na mesma frequência ao mesmo tempo. Se dois computadores tentam transmitir ao mesmo tempo, eles param e esperam um período aleatório antes de tentar retransmitir. Isso torna a conexão sem fio extremamente lenta com apenas dois ou três computadores ativos, e é por isso que é quase inutilizável em cafeterias e hotéis. Além disso, o sinal é severamente afetado por microondas.
BlueRaja - Danny Pflughoeft

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Basicamente, o que estamos comparando aqui é sussurrar (com fio) vs gritar (sem fio). Escolha qual melhor se encaixa na situação ... e escolha sabiamente. Gritar, aparentemente, é um assunto bastante complicado e envolve muito esforço. ;-)
shimofuri

Respostas:


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A tecnologia sem fio é excelente e pode ser usada em todos os tipos de cenários, mas é complexa e difícil de projetar. De fato, os fios são superiores em muitos aspectos.

(Retirado de: Essentials of Short Range Wireless Standards )

Com fios:

  • O alcance não é um problema - basta adicionar mais cabos
  • A latência é excelente - o que ocorre em uma extremidade aparece imediatamente na outra
  • Eles são transparentes para protocolos e formatos de dados
  • O rendimento é excelente
  • Não há problema com a segurança - você sabe o que está conectado
  • A interoperabilidade é excelente. No máximo, você só precisa trocar o plugue
  • O consumo de energia pode ser maior, mas o cabo pode transportar energia
  • Eles podem ser especificados em uma única página
  • A topologia é simples - geralmente é individual
  • Robustez à interferência é geralmente uma questão menor
  • Normalmente, a compatibilidade com versões anteriores não é mais difícil do que trocar um plugue
  • Geralmente, não há contrato de licença, requisitos de qualificação e controles de exportação

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Na verdade, mesmo com uma faixa de cabos e latência, ambos são problemas em altas frequências - os cabos começam a funcionar como capacitores e precisam ser contornados, porque o que acontece em uma extremidade começa a carregar o capacitor (o cabo).
Sharptooth

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O alcance é um problema com os cabos, todos os cabos têm limites de transmissão e é por isso que os cabos de longa distância possuem repetidores.
25412 ChrisF

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O sinal eletromagnético no sinal sem fio e o elétrico nos fios viajam na velocidade da luz; nem são instantâneos. E é simplesmente enganoso dizer que os cabos são transparentes aos protocolos de dados, os sinais que são transportados nos cabos precisam ser codificados de maneira predeterminada, assim como os sinais sem fio, e ambos os lados precisam concordar com uma codificação comum, caso contrário você ' apenas peguei lixo. Dizer que qualquer cabo pode transmitir qualquer sinal elétrico é tão útil quanto dizer que qualquer ar pode transmitir qualquer onda eletromagnética; ambos estão perdendo o objetivo.
Lie Ryan

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Não sei ao certo o que significavam essa compatibilidade com versões anteriores apenas "trocando um plug". Você não pode usar uma NIC projetada para a Gigabit Ethernet para conversar com a NIC de 10 Gigabit Ethernet na velocidade mais alta, apenas "trocando o plugue", assim como não é possível usar o roteador projetado para o 802.11g para falar com o 802.11n no maior velocidade. Ambos os esquemas permitem que a NIC / roteador de velocidade mais alta retorne à velocidade mais lenta.
Lie Ryan

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Muitos comentários aqui podem não perceber que muito do que Joby postou são grandes simplificações da situação e implica uma relação com um protocolo sem fio.
26412 Kortuk

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As conexões com fio têm algumas propriedades que as conexões sem fio:

  • Robustez: uma conexão sem fio pode estar sujeita a várias formas de interferência (pense em fornos de microondas) e obstáculos que podem afetar a qualidade do sinal recebido.

  • Latência: as conexões sem fio fazem um grande uso de sinais reconhecimento e códigos de verificação de erros, devido à sua menor confiabilidade. Isso significa que você precisa esperar mais por dados válidos.

  • Paralelização: enquanto você pode executar 10 cabos para transferir sinais 10x, com links sem fio é mais difícil porque você terá interferência e uma quantidade limitada de canais. Isso se aplica também quando você tem muitas redes no mesmo local.

  • Segurança: com um fio, você (quase) sempre sabe para onde está enviando o sinal e, para entrar em uma rede com fio, é necessário pelo menos obter acesso ao cabo. Com a conexão sem fio, a coisa é muito mais difícil, porque os sinais são transmitidos no ar. Os sistemas de criptografia estão evoluindo, mas com GPGPUs e computação paralela, está se tornando muito mais rápido fazer ataques de força bruta.

  • Alcance: você conhece o alcance de uma conexão com fio, se tiver a especificação e um cabo longo o suficiente; as redes sem fio são mais difíceis porque estão sujeitas a reflexão e a todos os obstáculos no caminho, e estimar o alcance é principalmente por tentativa e erro.

  • Segurança: esse é um ponto menor, mas há pesquisas sobre os efeitos da RF no corpo humano

Como uma observação lateral, existem alguns aplicativos (pense em smartphones) que só são possíveis com a conexão sem fio. Portanto, as probabilidades são de que ambos os meios de comunicação sobrevivam também a longo prazo.


Sobre robustez e latência, grande parte da complexidade dos protocolos sem fio é projetada para atenuar a falta de confiabilidade do caminho de dados sem fio: o problema dos dois generais. en.wikipedia.org/wiki/Two_Generals%27_Problem
shimofuri

@ shimofuri certo, eu mencionei isso no
tópico

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Do que você está falando, eu uso todos os dias: meu PC está conectado sem fio ao meu roteador e pode transceptar dados a 300 Mbps. Funciona bem. Há dez anos, usei um cabo CAT-5 para isso (velocidade um pouco menor na época).

Mas há custo. Um metro de fio provavelmente será mais barato, especialmente em baixas velocidades, quando não houver requisitos rígidos para o cabo.

Além disso, um cabo tem a vantagem de isolar os dados do mundo médio externo. Os dados estão dentro do cabo, o ruído permanece do lado de fora. Se você usa a conexão sem fio, todos os tipos de sinais podem interferir entre si.


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As coisas estão gradualmente ficando sem fio, mas no momento os cabos estão bem melhores de várias maneiras.

1) velocidade

Thunderbolt 10Gbps e USB 3 4.8Gbps vs ~ 150Mbps para conexão sem fio n. Então, se você olhar para coisas como HDMI e Displayport, você tem 10,2 Gbps e 17,28 Gbps sem fio simplesmente não pode enviar dados tão rapidamente.

2) Interferência: as coisas já estão ruins o suficiente para que seu roteador sem fio funcione bem em sua casa. Imagine todas as TVs, consoles de jogos, teclado, mouse, unidades externas etc. todos tentando encontrar uma frequência para conversar. Você pode tentar rotear tudo através do roteador da Internet, mas tudo está em uma frequência que possui limitações de largura de banda.

3) Capacidade de transmitir energia:

Especialmente para dispositivos USB, você pode alimentá-los com o cabo usado, se você não tiver um cabo para transmissão de dados, provavelmente precisará de um para conectá-lo à parede de qualquer maneira.

4) Gama

Para distâncias mais longas, como campus corporativos ou fios de telecomunicações, tem a vantagem de ter um longo alcance (mil quilômetros de fibra óptica com repetidores, por exemplo), onde a atmosfera e a interferência atenuam rapidamente um sinal sem fio.


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Todas as respostas já são ótimas do ponto de vista do design. Mas há um lado regulador político nessa história.

Nos EUA, quase qualquer coisa sem fio está sob a jurisdição da FCC (não tenho certeza sobre outros países). Normalmente, isso significa que, para manter a conformidade, isso adiciona uma camada extra de complexidade às especificações do projeto. Como resultado, fica mais caro cumprindo ou sendo multado por não cumprir se você for pego ...


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Eu chamaria isso de regulador, não político.
stevenvh

@stevenvh, infelizmente, as entidades que devem regular frequentemente se voltam para a política, por exemplo, batalhas no espectro LTE.
whitequark

@stevenvh Com toda a justiça, você está correto. Eu costumo juntar os dois porque no final das contas, são as pessoas que definem os regulamentos. Obrigado por apontar isso, e vou corrigir em conformidade.
Chad Harrison
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