Warum verwenden wir immer noch Kabel für viele Formen der Datenübertragung?

Wie viele Menschen ärgere ich mich oft über hässlichen Kabelsalat, besonders wenn es um große Entfernungen geht. Ideal wäre es meiner Meinung nach, wenn man auf Kabel komplett verzichten könnte, so dass man ohne Kabel nur noch zwei entsprechende Stecker hätte, die man an beiden Enden einsteckt und deren Informationen drahtlos überträgt.

Vielleicht wäre das jetzt ein wenig futuristisch, aber was ist mit dem Transport von Daten über ein drahtloses Computernetzwerk (oder zwei gekoppelte Bluetooth-Sender)? Das ist durchaus möglich, und alles, was Sie brauchen, ist eine kleine Box, die Daten in ein Format konvertieren kann, das über ein drahtloses Netzwerk übertragen werden kann, und eine Box, die sie am anderen Ende wieder in das entsprechende Format konvertiert. Im Laufe der Zeit würde diese Technologie sicherlich miniaturisiert werden, bis sie in einen Stecker passt. (Sie könnten dies zum Beispiel für HDMI, Audio oder andere Informationen verwenden)

Warum gibt es diese Technologie noch nicht? Übersehe ich etwas, oder gibt es damit Schwierigkeiten, die erst gelöst werden müssen?

Haben Sie über die Isolierung von Signalen voneinander nachgedacht, wie erwarten Sie, die Enden so zu paaren, dass viele verschiedene Paare möglich sind und dennoch nicht jeder in Ihr Netzwerk gelangt?
Es gibt bereits kommerzielle Lösungen, zB Serial over Bluetooth , CAN over Bluetooth
Bandbreite und Management sind die großen Themen. Vor langer, langer Zeit stellten Leute wie Wang Labs (erinnern Sie sich an sie) (Wang wer?) Breitbandsysteme zur Verfügung, die im Grunde das gesamte MF-Frequenzspektrum in einem Kabel übertragen und Bandpassfilter verwendeten, um auf ausgewählte Teile des Bandes zuzugreifen. Kabel-TV bietet auch eine sehr große Bandbreite. ... (Wang -> DEC -> Compaq -> HP -> ???)
Jeder Computertechniker weiß, dass WLAN beim Aufbau eines Computernetzwerks fast immer unterlegen ist. Das Hauptproblem besteht darin, dass immer nur ein Computer gleichzeitig auf derselben Frequenz senden kann. Wenn zwei Computer gleichzeitig versuchen zu übertragen, halten sie an und warten eine zufällige Zeitspanne, bevor sie versuchen, erneut zu übertragen. Dadurch wird die drahtlose Verbindung mit nur zwei oder drei aktiven Computern extrem langsam, weshalb sie in Cafés und Hotels fast unbrauchbar ist. Außerdem wird das Signal durch Mikrowellen stark beeinträchtigt.
Im Wesentlichen vergleichen wir hier das Flüstern (verkabelt) mit dem Schreien (drahtlos). Wählen Sie, was am besten zur Situation passt ... und wählen Sie mit Bedacht. Schreien ist offenbar eine weitgehend komplizierte Angelegenheit und mit viel Aufwand verbunden. ;-)

Antworten (5)

Drahtlose Technologie ist großartig und kann in allen möglichen Szenarien verwendet werden, aber sie ist komplex und schwer zu entwerfen. Drähte sind tatsächlich in vielerlei Hinsicht überlegen.

(Entnommen aus: Essentials of Short Range Wireless Standards )

Mit Drähten:

  • Die Reichweite ist kein Problem - fügen Sie einfach mehr Kabel hinzu
  • Die Latenz ist ausgezeichnet – was an einem Ende hineingeht, erscheint sofort am anderen
  • Sie sind für Datenprotokolle und -formate transparent
  • Der Durchsatz ist ausgezeichnet
  • Kein Problem mit der Sicherheit – Sie wissen, woran Sie es anschließen
  • Die Interoperabilität ist hervorragend, Sie müssen höchstens den Stecker wechseln
  • Der Stromverbrauch kann höher sein, aber das Kabel kann Strom führen
  • Sie können auf einer einzelnen Seite angegeben werden
  • Die Topologie ist einfach – sie ist typischerweise eins-zu-eins
  • Die Robustheit gegenüber Interferenzen ist im Allgemeinen ein untergeordnetes Thema
  • Abwärtskompatibilität ist normalerweise nicht schwieriger als das Wechseln eines Steckers
  • Es gibt in der Regel keine Lizenzvereinbarung, keine Qualifikationsanforderungen und Exportkontrollen
Tatsächlich sind selbst bei einer Kabelreichweite und Latenz beide Probleme bei hohen Frequenzen - Kabel verhalten sich wie Kondensatoren, und das muss umgangen werden, da das, was an einem Ende geht, den Kondensator (das Kabel) auflädt.
Die Reichweite ist bei Kabeln ein Problem, alle Kabel haben Übertragungsgrenzen, weshalb Langstreckenkabel Repeater haben.
@sharptooth - Die Pioniere des transatlantischen Kabels haben dies erkannt und ein Kabel mit hoher Induktivität hergestellt, das sich eher wie eine ideale Übertragungsleitung verhält.
Sowohl das elektromagnetische Signal in drahtlosen als auch das elektrische Signal in Kabeln bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit; beide sind nicht augenblicklich. Und es ist einfach irreführend zu sagen, dass Kabel für Datenprotokolle transparent sind, Signale, die in Kabeln übertragen werden, auf eine vorbestimmte Weise codiert werden müssen, genau wie Signale in drahtlosen Signalen, und beide Seiten sich auf eine gemeinsame Codierung einigen müssen, sonst Sie' d nur Müll bekommen. Zu sagen, dass jedes Kabel alle elektrischen Signale übertragen kann, ist genauso nützlich wie zu sagen, dass jede Luft jede elektromagnetische Welle übertragen kann; beide verfehlen den Punkt.
Ich bin mir nicht sicher, was sie mit dieser Abwärtskompatibilität gemeint haben, indem sie einfach "einen Stecker wechseln". Sie können eine für Gigabit-Ethernet entwickelte Netzwerkkarte nicht verwenden, um mit der höheren Geschwindigkeit mit einer 10-Gigabit-Ethernet-Netzwerkkarte zu kommunizieren, indem Sie einfach den Stecker wechseln, genauso wie Sie keinen für 802.11g entwickelten Router verwenden können, um mit 802.11n zu kommunizieren höhere Geschwindigkeit. Beide Schemata ermöglichen dem schnelleren NIC/Router, auf die langsamere Geschwindigkeit zurückzufallen.
Vielen Kommentaren hier ist möglicherweise nicht bewusst, dass vieles von dem, was Joby gepostet hat, wesentliche Vereinfachungen der Situation sind und eine Beziehung zu einem drahtlosen Protokoll implizieren.
@Kortuk In der Tat sage ich nicht, dass die Datenübertragung über Kabel einfach ist, nur dass die drahtlose Übertragung schwierig ist.
Diese Antwort singt zu hoch das Lob des Kabels; Der wahre Vorteil von Kabeln läuft auf eines hinaus: Kabelverbindungen bieten von Natur aus eine sehr gute Unterscheidung zwischen Signalen, die von Geräten gesendet werden, die an das Kabel angeschlossen sind, und solchen, die von anderen Geräten gesendet werden. Drahtlose "Verbindungen" bieten im Allgemeinen wenig oder keine solche Unterscheidung auf der physischen Ebene. Folglich ist es notwendig, andere Unterscheidungsmittel einzusetzen, von denen die meisten eher wahrscheinlichkeitstheoretischer Natur sind. Mit einem Kabel ist es möglich, ein Datagramm mit 99,9999999 % Zuverlässigkeit in 1 ms zu senden.
Diese Zuverlässigkeit kann leicht so hoch sein, dass man Dinge mit der Annahme entwerfen kann, dass die Verbindung eine pünktliche und zuverlässige Lieferung garantiert. Drahtlose Verbindungen bieten keine derartigen Garantien. Man kann Pünktlichkeit auf Kosten der Zuverlässigkeit garantieren (was bedeutet, dass ein Paket mit einer Wahrscheinlichkeit von 90 % innerhalb von 1 ms zugestellt wird und mit einer Wahrscheinlichkeit von 10 %, überhaupt nicht zugestellt zu werden), oder man kann zeitlos gegen Zuverlässigkeit eintauschen (z. B. eine Wahrscheinlichkeit von 90 % Lieferung innerhalb von 1 ms, 98 % innerhalb von 2 ms, 99,5 % innerhalb von 3 ms, 99,9 % innerhalb von 4 ms und 0,1 % überhaupt nicht), aber Protokolle, die eine Aktualität erfordern, könnten unbrauchbar werden.

Kabelgebundene Verbindungen haben einige Eigenschaften, die drahtlose Verbindungen nicht haben:

  • Robustheit: Eine drahtlose Verbindung kann verschiedenen Formen von Interferenzen (denken Sie an Mikrowellenherde) und Hindernissen ausgesetzt sein, die die Qualität des empfangenen Signals beeinträchtigen können.

  • Latenz: Drahtlose Verbindungen machen aufgrund ihrer geringeren Zuverlässigkeit einen großen Gebrauch von Bestätigungssignalen und Fehlerprüfcodes. Das bedeutet, dass Sie länger auf gültige Daten warten müssen.

  • Parallelisierung: Während Sie 10 Kabel verlegen können, um 10-fache Signale zu übertragen, ist es bei drahtlosen Verbindungen schwieriger, da Sie Störungen und eine begrenzte Anzahl von Kanälen haben. Dies gilt auch, wenn Sie viele Netzwerke am selben Ort haben.

  • Sicherheit: Mit einem Kabel wissen Sie (fast) immer, wohin Sie das Signal senden, und um in ein kabelgebundenes Netzwerk zu gelangen, müssen Sie zumindest Zugriff auf das Kabel erhalten. Mit drahtloser Verbindung ist die Sache viel schwieriger, weil Signale in die Luft gesendet werden. Verschlüsselungssysteme entwickeln sich weiter, aber mit GPGPUs und parallelisiertem Computing werden Brute-Force-Angriffe viel schneller.

  • Reichweite: Sie kennen die Reichweite einer Kabelverbindung, wenn Sie die Spezifikation und ein ausreichend langes Kabel haben; Bei drahtlosen Netzwerken ist es schwieriger, da sie Reflexionen und all den Hindernissen auf dem Weg ausgesetzt sind und die Schätzung der Reichweite hauptsächlich durch Versuch und Irrtum erfolgt.

  • Sicherheit: Dies ist ein kleiner Punkt, aber es gibt Untersuchungen zu den Auswirkungen von HF auf den menschlichen Körper

Als Randnotiz gibt es einige Anwendungen (denken Sie an Smartphones), die nur mit drahtloser Verbindung möglich sind. Die Chancen stehen also gut, dass beide Kommunikationsmedien auch langfristig überleben werden.

In Bezug auf Robustheit und Latenz ist ein Großteil der Komplexität drahtloser Protokolle darauf ausgelegt, die Unzuverlässigkeit des drahtlosen Datenpfads zu mindern: das Problem der zwei Generäle. en.wikipedia.org/wiki/Two_Generals%27_Problem
@shimofuri richtig, ich habe es im Aufzählungspunkt über Latenz erwähnt :)

Was Sie meinen, benutze ich jeden Tag: Mein PC ist drahtlos mit meinem Router verbunden und kann Daten mit 300 Mbit / s übertragen. Funktioniert gut. Vor zehn Jahren habe ich dafür ein CAT-5-Kabel verwendet (damals etwas niedrigere Geschwindigkeit).

Aber es gibt Kosten. Ein paar Meter Kabel sind wahrscheinlich billiger, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn keine so strengen Anforderungen an das Kabel gestellt werden.

Außerdem hat ein Kabel den Vorteil, dass es die Daten von der bösen Außenwelt isoliert. Daten sind im Kabel, Rauschen bleibt draußen. Wenn Sie drahtlos verwenden, können sich alle Arten von Signalen gegenseitig stören.

Die Dinge gehen allmählich zu Wireless über, aber im Moment sind Kabel in mehrfacher Hinsicht viel besser.

1) Geschwindigkeit

Thunderbolt 10 Gbit/s und USB 3 4,8 Gbit/s gegenüber ~150 Mbit/s für WLAN n. Wenn Sie sich dann Dinge wie HDMI und Displayport ansehen, haben Sie 10,2 Gbit / s und 17,28 Gbit / s Wireless, die Daten einfach nicht so schnell übertragen können.

2) Interferenz: Die Dinge sind jetzt schlimm genug, um Ihren WLAN-Router in Ihrem Haus zum Laufen zu bringen. Stellen Sie sich vor, jeder Fernseher, jede Spielekonsole, jede Tastatur, jede Maus, jedes externe Laufwerk usw. versucht, eine Frequenz zum Chatten zu finden. Sie können versuchen, alles über Ihren Internet-Router zu leiten, aber dann ist alles auf einer Frequenz, die Bandbreitenbeschränkungen hat.

3) Fähigkeit, Energie zu übertragen:

Insbesondere USB-Geräte können Sie mit dem von Ihnen verwendeten Kabel mit Strom versorgen, wenn Sie kein Kabel für die Datenübertragung haben, benötigen Sie wahrscheinlich sowieso eines, um es an die Wand anzuschließen.

4) Reichweite

Bei größeren Entfernungen wie Firmencampus oder Telekommunikationskabeln haben Sie den Vorteil einer großen Reichweite (z. B. 1.000 Kilometer bei Glasfaser mit Repeatern), bei der die Atmosphäre und Interferenzen ein drahtloses Signal schnell dämpfen.

Alle bereits gegebenen Antworten sind aus gestalterischer Sicht großartig. Aber diese Geschichte hat eine politisch regulierende Seite.

In den USA fällt fast alles, was drahtlos ist, in den Zuständigkeitsbereich der FCC (bei anderen Ländern bin ich mir nicht sicher). In der Regel bedeutet dies, dass dies den Designspezifikationen eine zusätzliche Komplexitätsebene hinzufügt, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten. Infolgedessen wird es entweder teurer, wenn Sie sich daran halten, oder wenn Sie erwischt werden, wenn Sie wegen Nichteinhaltung mit einer Geldstrafe belegt werden ...

Ich würde das regulatorisch nennen, nicht politisch.
@stevenvh, leider wenden sich die Instanzen, die regulieren sollten, oft an die Politik, z. B. LTE-Spektrumschlachten.
@stevenvh Fairerweise hast du Recht. Ich neige dazu, beides zusammenzufassen, denn am Ende des Tages sind es die Menschen, die die Regeln festlegen. Thx für den Hinweis, und ich werde entsprechend korrigieren.
Warum verwenden wir immer noch Kabel für viele Formen der Datenübertragung?
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