Dlaczego pasmo 2,4 GHz?

33

Bluetooth, WiFi, Zigbee, piloty, alarmy, telefony bezprzewodowe itp.

Dlaczego wszystkie te protokoły, urządzenia itp. Używają pasma 2,4 GHz zamiast 3,14 GHz. Co jest takiego specjalnego w tym?

— cbr
źródło

18

Możemy również dodać kuchenki mikrofalowe do listy urządzeń 2,4 GHz.

— Nick Alexeev

7

Ponieważ trudno jest uzyskać stabilną oscylację przy dokładnie π GHz?

— CVn

2

@ MichaelKjörling Dla π GHz użyj cyrkulatora! ;)

— Phil

1

@NickAlexeev - Co ciekawe, kuchenki mikrofalowe są najwyraźniej jednym z pierwotnych powodów, dla których 2,45 GHz stało się pasmem ISM. (str. 466)

— Compro01

40

2,4 GHz jest jednym z pasm radiowych dla przemysłu, nauki i medycyny (ISM) . Pasma ISM są nielicencjonowane, co ułatwia certyfikację sprzętu z FCC (lub odpowiednikami w innych krajach).

Jednak co specjalnego w 2,4 GHz? Istnieje około tuzina pasm ISM. Niektóre mają wyższą częstotliwość, inne mają niższą częstotliwość. Nie wszystkie pasma ISM są międzynarodowe. Ale 2,4 GHz to pasmo międzynarodowe.

aktualizacja:

Kuchenki mikrofalowe działają również na częstotliwości 2,4 GHz, co nie jest przypadkiem.
Krótka wersja w formacie pytań i odpowiedzi:

P: Dlaczego tak dużo komunikacji bezprzewodowej działa w paśmie 2,4 GHz?
Odp .: Ponieważ jest to zespół ISM, jest nielicencjonowany i międzynarodowy.

P: Dlaczego 2,4 GHz to pasmo nielicencjonowane?
Odp .: FCC pierwotnie odłożył tę opaskę na kuchenki mikrofalowe (kuchenki, piekarniki). W rezultacie od samego początku pasmo to jest zanieczyszczone przez kuchenki mikrofalowe.

P: Dlaczego 2,4 GHz dla kuchenek mikrofalowych? Kuchenki mikrofalowe mogą pracować na prawie każdej częstotliwości od 1 do 20 GHz. Nie ma nic specjalnego (jak rezonans), jeśli chodzi o absorpcję mikrofal przez wodę o częstotliwości 2,4 GHz (patrz również tutaj ).

Odp .: Wybór częstotliwości oparto na kombinacji empirycznych pomiarów przenikania ciepła dla różnych artykułów spożywczych, rozważań projektowych dotyczących wielkości magnetronu i rozważań częstotliwości dla wszelkich powstałych częstotliwości harmonicznych.

[Te rozważania zostały zaproponowane przez Raytheona i GE FCC w 1946 r., Kiedy podjęto decyzję o częstotliwości 2,4 GHz.]

Długie wersje można znaleźć tutaj . [Ten link prowadzi do Indiegogo, ponieważ ten kawałek badań historycznych był finansowany przez tłum.]
Również ten dokument FCC (54 MB) z 1947 roku może być interesujący. Dzięki, @ Compro01 za znalezienie tego odniesienia.

— Nick Alexeev
źródło

8

Nielicencjonowana część to biggie. Pozwala przeciętnemu eksperymentatorowi na eksperymentowanie bez licencji. +1

— Enemy Of the State Machine

26

„Specjalną” cechą 2,4 GHz jest to, że kiedy widmo przydzielano na różne potrzeby w latach 60. i 70., nikt tego nie chciał, ponieważ uważano, że absorpcja wody z atmosfery czyni go bezużytecznym.

— Lior Bilia
źródło

5

Kiedy eksperymentowaliśmy z łączami bezprzewodowymi opartymi na 802.11 w latach 90. (wtedy tylko dwie firmy dostarczyły sprzęt - BreezeCom i Western Radio), użyliśmy anteny kierunkowej, aby strzelić sygnał od 3 do 5 mil. Drzewa sprawiały nam wiele problemów latem z powodu wody w liściach. Jeden rodzaj drzewa był szczególnie problematyczny, ale nie pamiętam, który to był. Skutecznie stworzył propagację „linii wzroku”.

— jww

3

Ding ding ding ding ding ding! Prawie (9/10) poprawna odpowiedź. Absorpcja wody przez atmosferę sprawia, że nie jest ona „bezużyteczna”, ale znacznie mniej przydatna niż wiele innych pasm mikrofalowych do pracy na duże odległości . Ale jak powiedział wcześniej „deweloper EE”, jest to faktycznie korzyść dla „sieci lokalnych”. Zwróć uwagę, że szaleńczo dalekie kontakty WiFi, które są nawiązywane każdego roku w okolicach czasu DefCon, są wykonywane na pustyni Nevada, gdzie jest bardzo mało wody w powietrzu (i, oczywiście, duże anteny antenowe o dużym zysku).

— Jamie Hanrahan,

Spójrz na spektrum absorpcji wody , zaczyna on wspinać się wokół 1 GHz i kontynuuje wspinanie się i wspinanie przez 2,4 GHz, 5,7 GHz i dalej.

— Nick Alexeev

1

Nawiasem mówiąc, to (absorpcja wody) właśnie dlatego kuchenki mikrofalowe działają na tej częstotliwości - moc sprzęga się dobrze z wodą w żywności. I chociaż sprawia to, że nie jest tak świetny do transmisji na duże odległości, jest to zaleta dla operacji WiFi / Bluetooth itp., A nie przeszkoda.

— Floris,

2

@Floris Aby wyjaśnić, nic niezwykłego (jak rezonans) nie dzieje się z wodą o częstotliwości 2,4 GHz. Kuchenki mikrofalowe mogą pracować na prawie każdej częstotliwości od 1 do 20 GHz. Najwyraźniej nie znamy konkretnych powodów, dla których wybrano 2,4 GHz. Być może inne zespoły były już zajęte. (Są nawet ludzie, którzy zbierają fundusze na badania historyczne na temat 2,4 GHz.)

— Nick Alexeev

13

Jest „wyjątkowy”, ponieważ nie posuwa się bardzo daleko.

O dziwo, okazuje się to ważną zaletą, ponieważ wiele urządzeń i ludzi może korzystać z tego samego pasma w pobliżu obszaru bez zakłóceń.

Gęstość tele jest terminem używanym w branży telefonicznej jako liczba telefonów bezprzewodowych na milę kwadratową. Wczesne generacje (25 lat temu) telefony bezrdzeniowe używają kilku MHz i dziesiątek MHz i idą za daleko. Nowoczesne (obecnie rok 2014) telefony bezprzewodowe wykorzystują częstotliwość GHz (niektóre nie są w paśmie 2,4 GHz) dla krótkiego zasięgu i dużej gęstości tele.

Istnieje społeczne vs historia technicznej i wymiaru za to. Moja pierwsza praca, 30 lat temu, to telefon bezrdzeniowy pierwszej generacji z częstotliwością 1 MHz i 50 MHz, zasięgiem kilku mil, doskonały dla rolnika i domu w kraju.

Telefon komórkowy właśnie wychodził w cenie 5% domu, zbyt kosztowny, aby go używać w tym kontekście społecznym, więc bezrozumny odpowiada zapotrzebowaniu społecznemu.

Ponieważ coraz więcej osób korzysta z nich, duże zakłócenia, telefon czasami ma 10 migających diod LED pokazujących wyszukiwanie nieużywanego kanału, ponieważ stają się zbyt zatłoczone. Następnie przejdź na wyższą częstotliwość, 900 MHz i tym podobne.

Potem przychodzi Spread Spectrum. Na konferencji technologicznej IEEE nadszedł czas, aby sesja Spread Spectrum była niedostępna dla osób cywilnych. To się zmieniło. Technologia SS przeniesiona do artykułów konsumpcyjnych, WLAN, GPS, telefonu bezrdzeniowego, telefonu komórkowego 3G, modelu zdalnego sterowania, Bluetooth.

Następny wyższy krok do 2.4G polegał na zrównoważeniu potrzeb społecznych, krótkiego zasięgu (BT to kilka metrów, kilkadziesiąt metrów WLAN), rozproszonego spektrum, przeciwzakłóceniowego, automatycznego wyszukiwania kanałów (stara flaga RC modelera latać na antenie, żeby powiedzieć inne, aby pozostać poza kanałem).

Jak zauważył inny respondent, koszty odegrały pewną rolę. Moja pierwsza sieć WLAN 2,4 GHz to karta PC 4 na 10 cali w cenie 2000 USD. Teraz mamy wtyczkę USB z gwoździem na palec po cenie rzędu rząd wielkości niższej.

2,4 GHz było „specjalne”, ponieważ nie posuwa się bardzo daleko.

Również SS i popyt społeczny w tamtych czasach ukształtowały obecną sytuację, jak opisano w oryginalnym plakacie, że wiele urządzeń korzysta z częstotliwości 2,4 GHz

— EEd
źródło

1

co dziwne, pamiętam posiadanie telefonu bezprzewodowego 2,4 Ghz i 5 Ghz, a ten pierwszy miał znacznie lepszy zasięg.

— Michael,

Utrata ścieżki jest proporcjonalna do kwadratu częstotliwości sygnału radiowego. Wyższa częstotliwość oznacza znacznie wyższą utratę ścieżki. 2,4 GHz wybrano między innymi dlatego, że ma znacznie większą stratę niż telefon bezprzewodowy pierwszej generacji, który wykorzystuje dziesiątki MHz. en.wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss

— EEd

pl.wikipedia.org/wiki/Cordless_phone, w jaki sposób, gdy telefon bezprzewodowy porusza się w górę częstotliwości i przechodzi na system cyfrowy, aby zmniejszyć odległość roboczą do potrzeb i nie więcej. Cyfrowe uniemożliwiają innym podsłuchiwanie i używanie linii telefonicznej do połączeń na duże odległości, co było czasami bardzo drogie.

— EED

Jest coś takiego jak nowoczesny telefon bezprzewodowy?

— Matti Virkkunen,

W kontekście częstotliwości i krótkiego zasięgu Modern jest obecny w paśmie GHz w porównaniu z urządzeniem pierwszej generacji, około 20–25 lat temu, w paśmie 1 MHz i 50 MHz. Niektóre do 900 MHz w punkcie środkowym do tej pory.

— EED

5

Jedną z przyczyn są koszty (zarówno budżetowe, jak i budżetowe wraz z odległością), inne dlatego, że częstotliwości są zarezerwowane dla innych typów urządzeń / komunikacji i zakłóceń spowodowanych takimi odchyleniami od tych częstotliwości.

Kiedy częstotliwość jest wybierana do powszechnego użytku, taniej jest korzystać z gotowych części w projekcie, niż trzeba zaczynać od zera, aby użyć określonej częstotliwości. Możesz kupić gotowy transiwer, z którego korzystają miliony urządzeń za niższy koszt jednostkowy niż przy użyciu niestandardowego transiwera.

http://en.wikipedia.org/wiki/ISM_band

i

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_interference_at_2.4_GHz

mieć informacje dotyczące oznaczeń częstotliwości.

— Wróg maszyny państwowej
źródło

3

As others have said, it's an ISM band, and all of the other listed reasons are totally valid, but I think another part of of the reason it's more popular than other ISM bands is that it is available in almost all countries whereas some ISM bands are only ISM in certain regions, and it is also fairly wide compared to other ISM bands. As you go up in frequency the ISM bands get wider it seems.

In fact, 5GHz WiFi is getting more common all the time as 2.4 gets more crowded. The 5.8 band has 150MHz whereas 2.4 only has 100MHz. 5GHz can't go through walls quite as well but they say it can go through smaller holes like under doors.

— EternityForest
źródło