無線

無線通信（文脈が許す場合は単に無線）は、電気導体、光ファイバー、またはその他の連続誘導媒体を使用せずに2点以上の間で情報を転送（電気通信）することです。最も一般的な無線技術は電波を使用します。電波の場合、対象距離はBluetoothの場合は数メートルなどの短いものから、深宇宙無線通信の場合は数百万キロメートルに及ぶものまでさまざまです。これには、双方向ラジオ、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、無線ネットワーキングなど、固定、移動、ポータブルのさまざまなアプリケーションが含まれます。無線技術のその他のアプリケーション例としては、 GPSユニット、ガレージドアオープナー、ワイヤレスコンピュータマウス、キーボードとヘッドセット、ヘッドフォン、ラジオ受信機、衛星テレビ、テレビ放送、コードレス電話などがあります。それほど一般的ではない無線通信を実現する方法として、光と磁場または電場などの他の電磁現象や、音の使用などがあります。

ワイヤレスという用語は、通信の歴史の中で2回使用されていますが、意味がわずかに異なります。最初は1890年頃から、ワイヤレス テレグラフィーなどの最初の無線送受信技術を指すために使用され、1920年頃に新しい単語であるラジオに置き換えられました。英国および英語圏では、ポータブルではないラジオ セットは1960年代までワイヤレス セットと呼ばれ続けました。^{[1] [2]}ワイヤレスという用語は、主に前の段落で挙げた例のようなワイヤなしで通信するデジタル デバイスを、ワイヤやケーブルを必要とするデバイスと区別するために、1980年代と1990年代に復活しました。モバイルブロードバンド、Wi-Fi、Bluetoothなどのテクノロジの出現により、2000年代にこれが主な用法になりました。

無線操作により、モバイル通信や惑星間通信など、有線では実現不可能または非現実的なサービスが可能になります。この用語は、電気通信業界では、何らかの形のエネルギー（電波や音響エネルギーなど）を使用して有線を使用せずに情報を転送する電気通信システム（無線送信機や受信機、リモコンなど）を指すためによく使用されます。^{[3] [4] [5]}この方法で、短距離でも長距離でも情報が転送されます。

最初の無線電話会話は、アレクサンダー・グラハム・ベルとチャールズ・サムナー・テインターが光線で音声を送信する電話であるフォトフォンを発明した1880年に行われました。フォトフォンの動作には太陽光と、送信機と受信機の間の見通し線が必要だったため、フォトフォンの実用性は大幅に低下しました。 ^{[6]フォトフォンの原理が}軍事通信、後に光ファイバー通信で初めて実用化されるまでには、数十年かかりました。

19 世紀後半、実用的な無線システムが利用可能になる前に、静電誘導と電磁誘導を使用して水と地面に電流を送るなど、多数の無線電気信号方式が電信用に研究されました。これには、走行中の列車の電信機を線路と平行に走る電信線に接続できるようにするトーマス エジソンの特許取得誘導システム、水域を越えてメッセージを送信するためのウィリアム プリースの誘導電信システム、およびいくつかの運用中および提案中の電信および音声接地伝導システムが含まれます。

エジソンのシステムは、 1888 年の大吹雪の際に立ち往生した列車で使用され、接地導電システムは第一次世界大戦中に塹壕間で限定的に使用されましたが、これらのシステムは経済的に成功することはありませんでした。

1894年、グリエルモ・マルコーニは、電波を使った無線電信システムの開発を始めた。電波は、1888年にハインリッヒ・ヘルツによって存在が証明されて以来知られていたが、当時は短距離現象と思われていたため、通信形式としては軽視されていた。^{[7]マルコーニはすぐに、誰も予想できなかった距離をはるかに超えて信号を送信するシステムを開発しました（信号が当時は未知だった}電離層で跳ね返るため）。マルコーニとカール・フェルディナント・ブラウンは、この形式の無線電信への貢献により、 1909年のノーベル物理学賞を受賞した。

ミリ波通信は、1894年から1896年にかけてジャガディッシュ・チャンドラ・ボースによって初めて研究され、彼は実験で60GHzという極めて高い周波数に到達しました。 ^[8]彼はまた、 1901年に電波結晶検出器の特許を取得し、半導体接合を使用して電波を検出する方法も導入しました^{。[10] [11]} 

無線革命は1990年代に始まり、^{[12] [13] [14]デジタル}無線ネットワークの出現が社会革命を招き、有線から無線技術へのパラダイムシフトが起こり、^[15]携帯電話、移動電話、ポケベル、無線コンピュータネットワーク、^[12] セルラーネットワーク、無線インターネット、無線接続を備えたラップトップやハンドヘルドコンピュータなどの商用無線技術の普及が起こりました。^{[16]無線革命は、}無線周波数（RF）、マイクロエレクトロニクス、マイクロ波工学の進歩、^[12]アナログからデジタルRF技術への移行によって推進され、^{[15] [16]テキストメッセージ、}画像、ストリーミングメディアなどのデジタルデータの配信とともに音声トラフィックが大幅に増加しました。^[15]

ワイヤレス通信は以下を介して行われます。

無線およびマイクロ波通信は、空間を伝わる電磁波の特性を変調することで情報を伝達します。具体的には、送信機は時間とともに変化する電流をアンテナに流すことで人工的な電磁波を生成します。電磁波はアンテナから遠ざかり、最終的に受信機のアンテナに到達し、受信アンテナに電流を誘導します。この電流を検出して復調することで、送信機から送信された情報を再現できます。

自由空間光通信 (FSO) は、自由空間を伝播する光を使用して、電気通信またはコンピュータ ネットワーク用のワイヤレス データを送信する光通信テクノロジです。「自由空間」とは、光線が大気または宇宙空間を通過することを意味します。これは、光ファイバーや誘電体「ライト パイプ」などの伝送線を通過する光線を使用する他の通信テクノロジとは対照的です。

この技術は、コストが高いなどの理由で物理的な接続が現実的でない場合に便利です。たとえば、自由空間光リンクは、ネットワーク用に配線されていない都市のオフィスビル間で使用されます。この場合、建物内や道路下にケーブルを配線するコストが法外にかかります。広く使用されているもう 1 つの例は、リモコンなどの消費者向け IRデバイスと、 WiFiネットワークの代替として使用されるIrDA (赤外線データ協会) ネットワークです。これは、ラップトップ、PDA、プリンター、デジタル カメラでデータを交換できるようにします。

音波、特に超音波による短距離通信では、音の送受信が行われます。

電磁誘導は短距離通信と電力伝送のみを可能にします。ペースメーカーなどのバイオメディカル分野や短距離RFIDタグに使用されています。

無線機器の一般的な例としては次のようなものがある: ^[17]

• 赤外線および超音波リモートコントロールデバイス
• プロフェッショナル LMR (陸上移動無線) および SMR (特殊移動無線) は、通常、企業、産業、および公共安全機関によって使用されます。
• FRSファミリー無線サービス、GMRS (一般移動無線サービス)、および市民バンド (CB) 無線を含む消費者向け双方向無線。
• アマチュア無線サービス（ハム無線）。
• 消費者向けおよびプロ向けの海洋 VHF 無線。
• 飛行士や航空管制官が使用するエアバンドと無線航法装置
• 携帯電話とポケットベル: 個人用とビジネス用の両方のポータブルおよびモバイル アプリケーションに接続を提供します。
• 全地球測位システム（GPS）：自動車やトラックの運転手、船やボートの船長、航空機のパイロットが地球上のどこにいても自分の位置を確認することができる。^[18]
• コードレスコンピュータ周辺機器: コードレスマウスは一般的な例です。ワイヤレスヘッドフォン、キーボード、プリンターも、ワイヤレス USBやBluetoothなどのテクノロジーを使用してワイヤレスでコンピュータに接続できます。
• コードレス電話機: 範囲が限定されたデバイスです。携帯電話と混同しないでください。
• 衛星テレビ:静止軌道上の衛星から放送されます。一般的なサービスでは、直接放送衛星を使用して視聴者に複数のテレビ チャンネルを提供します。

AM ラジオや FM ラジオ、その他の電子機器は電磁スペクトルを利用している。通信に使用できる無線スペクトルの周波数は公共資源として扱われ、米国連邦通信委員会、英国のOfcom 、国際ITU-R、欧州ETSIなどの組織によって規制されている。これらの規制により、どの周波数範囲を何の目的で誰が使用できるかが決定される。このような管理や、民営化された電磁スペクトルなどの代替措置がなければ、たとえば航空会社が特定の周波数で作業できず、アマチュア無線家がパイロットの着陸能力を妨害した場合など、混乱が生じる可能性がある。無線通信は 9 kHz から 300 GHz のスペクトルに及ぶ。^[要出典]

無線技術の最もよく知られた例の1つは携帯電話（セルラーフォンとも呼ばれる）であり、2010年末現在、世界中で66億を超える携帯電話加入者を抱えている。 ^[19]これらの無線電話は、信号送信塔からの電波を使用して、ユーザーが世界中の多くの場所から電話をかけることを可能にする。これらの機器からの無線信号を送受信するために必要な機器を収容するために使用される携帯電話サイトの範囲内で使用できる。 ^[20]

無線データ通信により、デスクトップ コンピュータ、ラップトップ、タブレット コンピュータ、携帯電話、その他の関連デバイス間の無線ネットワークが可能になります。利用可能なさまざまなテクノロジは、ローカルでの利用可能性、カバレッジ範囲、パフォーマンスが異なり、 ^[21]状況によっては、ユーザーは複数の接続タイプを採用し、接続マネージャ ソフトウェア^{[22] [23]}またはモバイル VPN を使用してそれらを切り替え、複数の接続を安全な単一の仮想ネットワークとして処理します。^[24]サポートされるテクノロジには次のものがあります。

Wi-Fi は、ポータブル コンピューティング デバイスを他のデバイス、周辺機器、インターネットに簡単に接続できるようにする無線ローカル エリア ネットワークです^{。 [要出典]} IEEE 802.11 a、 b、 g、 n、 ac、 axとして標準化されたWi-Fi のリンク速度は、有線イーサネットの古い標準に似ています。Wi-Fi は、個人の家、オフィス内、公共のホットスポットでのアクセスの事実上の標準となっています。 ^[25]一部の企業は顧客にサービスに対して月額料金を請求しますが、他の企業は商品の売上を伸ばすために無料で提供し始めています。 ^[26]

セルラーデータサービスは、最寄りのセルサイトから10〜15マイルの範囲内でカバレッジを提供します。^[21]技術が進化するにつれて、GSM、CDMA、GPRSなどの以前の技術から3G、W-CDMA、EDGE、CDMA2000などの4Gネットワ​​ークへと速度が向上しました。^{[27] [28]} 2018年現在、提案されている次世代は5Gです。

低電力広域ネットワーク( LPWAN ) は、低ビットレートのモノのインターネット(IoT) アプリケーション向けに Wi-Fi とセルラー間のギャップを埋めます。

移動衛星通信は、他の無線接続が利用できない場所、例えば農村地域^[29]や遠隔地^{[21]などで利用されることがあります。} 衛星通信は、特に交通、航空、海上、軍事用途で重要です。 ^[30]

無線センサーネットワークは、データ収集ネットワークにおけるノイズ、干渉、活動を感知する役割を担っています。これにより、関連する量を検出し、データを監視および収集し、明確なユーザーディスプレイを作成し、意思決定機能を実行することができます^[31]

ワイヤレス データ通信は、ポイントツーポイント通信やポイントツーマルチポイント通信において、通常のケーブル配線の能力を超える距離をカバーしたり、通常のネットワーク障害の場合にバックアップ通信リンクを提供したり、ポータブル ワークステーションや一時的なワークステーションをリンクしたり、通常のケーブル配線が困難または経済的に不可能な状況を克服したり、モバイル ユーザーやネットワークをリモートで接続したりするために使用されます。

コンピュータの周辺機器は、Wi-Fi ネットワークの一部として、または光または無線周波数 (RF) 周辺機器インターフェイスを介して直接、ワイヤレスで接続することもできます。もともとこれらのユニットは、コンピューターとキーボードおよびマウスの間を仲介するために、かさばる非常にローカルなトランシーバーを使用していましたが、最近の世代では、より小型で高性能なデバイスが使用されています。Bluetoothやワイヤレス USBなどの無線周波数インターフェイスは、通常最大 10 フィートのより広い範囲で効率的に使用できますが、距離、物理的な障害物、競合する信号、さらには人体によって信号品質が低下する可能性があります。^[32]ワイヤレス キーボードのセキュリティに関する懸念は、2007 年末に Microsoft の 27 MHz モデルの一部に実装された暗号化が非常に安全でないことが明らかになったときに発生しました。^[33]

無線エネルギー伝送は、相互接続線を使用せずに、電源から内蔵電源を持たない電気負荷に電気エネルギーを伝送するプロセスです。無線エネルギー伝送には、2つの異なる基本的な方法があります。エネルギーは、電力/レーザーのビーム、無線またはマイクロ波伝送を含む遠距離場方式、または電磁誘導を使用した近距離場のいずれかを使用して伝送できます。^[34]無線エネルギー伝送は、ワイヤレス電力通信と呼ばれる方法で無線情報伝送と組み合わせることができます。 [35] 2015年、ワシントン大学の研究者は、Wi-Fi信号を使用してカメラに電力を供給する遠距離場エネルギー伝送を実証しました。 [ ^{36 ]}

モバイルボディエリアネットワーク（MBAN）などの新しい無線技術は、血圧、心拍数、酸素レベル、体温を監視する機能を持っています。MBANは、看護ステーションや監視サイトに信号を送る受信機に低出力の無線信号を送信することで機能します。この技術は、有線接続から生じる意図的または偶発的な感染や切断のリスクを軽減するのに役立ちます。^[37]

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