Використання звукових хвиль у шарі 1

11

Чи можливо теоретично використовувати звукові хвилі як фізичне середовище для передачі даних по мережі?

Іншими словами, чи могли б ви реалізувати рівень 1 моделі мережі OSI, використовуючи звукові хвилі, чи я абсолютно не розумію поняття фізики / мережі?

layer1  osi 
— дряпати
джерело
9
Ну, модеми використовували акустичні з’єднувачі, які використовували звукові хвилі для передачі даних.
— Рон
5
Хіба це не відбувається кожного разу, коли ви говорите слова?
— користувач1686
7
Що ж, ви можете використовувати голубів як шар 1, тому звукові хвилі повинні бути цілком здійсненними.
— дим втратив віру в SE
4
На відміну від цього, оригінальний хак, який перебуває у джейлбрейці оригінального iPod / iPhone, відтворював виконуваний файл ОС у вигляді аудіо через навушники та зворотно модулював це, щоб з'ясувати / здогадатися, що таке приватний ключ шифрування даних. Система була заблокована цифровим шляхом, і будь-яка спроба передачі даних (включаючи mp3-файли) отримувала лише зашифровані дані. Але звукова підсистема (внаслідок необхідності інтерфейсу до незашифрованого людського вуха) не була зашифрована (помилка можливості відтворення випадкових файлів з тих пір виправлена)
— slebetman
Багато шару можна використати для шару 1. Чи є у вас причина, щоб думати, що ви не могли?
— Щогла

Відповіді:

10

Це дуже можливо. Навіть виключаючи старі акустично з'єднані модеми, які з часом перетворилися на пряме з'єднання з телефонною лінією, є також програми, які дозволять вам використовувати звукову карту як модем (я використовував деякі раніше для позадіапазонного зв'язку при налагодженні драйвер Ethernet, хоча я використовував пряме аудіокабель замість фактичної акустичної сигналізації), і загальна концепція стає досить популярною у пристроях IoT для сполучення з керуючим додатком на смартфоні під час налаштування (хоча це ближче до підходу тегів RFID ).

Цей підхід має ряд досить значних недоліків:

  • Це дуже низька пропускна здатність за сучасними мірками. Навіть з ультразвуковими частотами ви все ще при хороших умовах дивитесь не більше кількох сотень кілобітів на секунду. Це робить його значно меншим, ніж корисним, за винятком передачі дуже малих обсягів даних (наприклад, про використання IoT, про яке я згадував вище, де він зазвичай просто передає апаратну адресу 802.11 та деяку інформацію про автентифікацію, щоб встановити з’єднання Wi-Fi Direct) .
  • За межами дуже обмежених ситуацій, це дуже повільно, навіть окрім частоти сигналу. Швидкість звуку в повітрі становить близько 340 м / с (дайте або прийміть кілька десятків м / с на основі температури, тиску, вологості та якості повітря), яка шалено повільна порівняно з електричними сигналами або електромагнітними хвилями (які поширюються в приблизно швидкість світла), що означає, що в порівнянні з Wi-Fi або Ethernet, затримка сигналу досить висока. Це не дуже важливо для комунікацій дуже короткого діапазону, але, коли ви пройдете кілька метрів, затримка починає помічатись (уявіть, якщо зв’язок між вашим комп'ютером та маршрутизатором мав довший RTT, ніж весь решта мережі шлях до цього веб-сайту комбіновано). Навіть найкращі провідники звуку можуть отримати лише в кращому випадку 35-40 разів швидкість звуку в повітрі, яка все ще шалено повільна.
  • Він надзвичайно чутливий до навколишнього середовища. Ethernet достатньо міцний, що він навіть не потребує екранування, якщо у вас є гідні кабелі. Час від часу Wi-Fi може погіршитися, але він, як мінімум, здатний легко надійно екранувати певні смуги частот, і EMI, як правило, досить легко знайти та зупинити. Однак вібрації та звук є скрізь . Знову ж таки, це питання більше для комунікацій на великій відстані, але це все ж більше проблеми, ніж для Wi-Fi, частково через наступну точку.
  • Сонічні передавачі з високою потужністю передачі є досить небезпечними як для навколишнього середовища, так і для людей. Щоб надійно отримати будь-який діапазон за межі приблизно декількох метрів до того, як SNR стане настільки високим, що у вас немає сигналу, який можна відновити, вам потрібно працювати при досить високих звукових тисках, щоб викликати постійну втрату слуху. Ця велика кількість енергії також може досить легко пошкодити делікатні предмети.
— Остін Хеммельгарн
джерело
"кілька метрів" в останньому абзаці здається перебільшенням. Я можу поговорити з кимось за кілька метрів без того, щоб кричати так голосно, що пошкоджую власний слух.
— користувач253751
@immibis, якщо говорити з кимось за кілька метрів, дуже низька швидкість передачі даних та величезна кількість виправлень помилок.
— Марк
@Mark так, але це робить «надійно отримати будь-який вид діапазону за близько декількох метрів до SNR стає настільки високою , що у вас немає відновлюваного сигналу» без «працює при досить високих звукових тисків , щоб привести до втрати слуху».
— користувач253751
@immibis Ви дуже потребуєте використання ультразвукових частот для такого типу речей, щоб мінімізувати перешкоди від людей, що розмовляють, пересуваються та просто існують у найближчій близькості. Частота впливає на розповсюдження звуку, а вищі потребують підвищеного звукового тиску біля джерела, щоб надійно збуджувати датчик на заданій відстані. Спробуйте використовувати акустичне сполучення на пристрої IoT з відстані кількох метрів, і ви помітите, що воно не працює надійно, і це низьке використання пропускної здатності.
— Остін Хеммельгарн
8

Все, що може транспортувати інформацію, може використовуватися як фізичний шар - звукові хвилі, так і голуби .

Деякі атаки повітряного зазору використовують (ультра) звук для зв'язку через повітряний проміжок.

Однак, оскільки частоти навіть для УЗД є досить низькими (деякі кГц), швидкість передачі даних також буде низькою (деякий кбіт / с). Також охоплення звукових хвиль обмежує використання в одній кімнаті.

— Zac67
джерело
Про "одномісний номер". Не обов'язково вірно, тому що звукові хвилі (як майже будь-який інший хвилі в принципі) може бути посилена - подивіться на сазер
— Agnius Васіліаускас
@AgniusVasiliauskas Так, звичайно - але практично охоплення дуже обмежене, як і корисна пропускна здатність. Ви можете зробити багато для покращення якості передачі, але знову ж таки, чому б не просто використовувати в першу чергу RF, мідь або волокно?
— Zac67
Я не кажу, що ми повинні використовувати звукові хвилі для передачі інформації. Звичайно, при електромагнітному випромінюванні нічого не буде бити швидкість світла. Однак можуть бути випадки, коли інші варіанти погано підходять - наприклад, у сильних зовнішніх ЕМ-полях (сонячний вітер тощо), так що екранування також може бути недоцільним для роботи ЕМ-зв'язку. Можливо, у цьому сценарії ми могли б спробувати використати передачу інформації на основі звукових хвиль? (Подумайте про те, щоб голуби були на незаселеному острові, коли якийсь корабель переправляється)
— Агній Василіяускас
5

Так, це можливо. Насправді кнопки Amazon Dash використовують ультразвук як засіб.

— Рон Трунк
джерело
AFAIK, кнопки тире використовують Wi-Fi.
— Zac67
3
Ось пояснення того, як працюють кнопки тире . Вони просто використовують аудіо для налаштування з пристроїв iOS; нормальна робота над wi-fi.
— Зак Ліптон
1

Звичайно. Деякі варіанти, не обговорювані в інших відповідях, але ближче я думаю до основи вашого питання:

  • Мікроприймач рушниці та подібний передавач. Використовує повітря як середовище.
  • П'єзо-приймач і подібний зумер. В якості середовища використовується стрижень (скажімо) деревини, вуглецевого волокна або берилієвого стрижня.

В обох випадках електричний імпульс, що надається передавачу, виробляє механічний імпульс через носій, який повинен бути виявлений приймачем, де він перетворюється назад в електричний імпульс.

В обох цих прикладах ми не використовували електроенергію для представлення звуку, але насправді використовували звукові хвилі, що рухаються через різні носії інформації.

0

Один з перших комп’ютерів використовував звукові хвилі в середовищі ртуті для зберігання даних, тому, хоча це не був мережевий носій, він все ще був методом збереження даних і та сама концепція може бути використана для передачі та мереж

— Фі
джерело
0

Я робив це раніше не тому, що це мало сенс, а тому, що я відчував це як. Радіо Хам має для цього всілякі речі, зокрема AX.25. Все, що ви надсилаєте через нецифрове радіо, - це аудіо, кодоване в радіохвилі та назад приймачем. Візьміть радіо з рівняння, і ви отримаєте те, що шукаєте.

Погляньте на AX.25, а також на інші цифрові модеми, такі як MT63 та PSK. fldigi здатний до багатьох, хоча він створений для тексту, тому вам потрібно буде базувати64 будь-яких двійкових даних.

— Дункан X Сімпсон
джерело
AX.25 не передає, використовуючи звукові хвилі, якщо тільки ви десь не використовуєте акустичну зв'язок сигналу. Це все ще передача ЕМ (правильніше, AX.25 - це протокол кодування цифрової інформації на аналоговий сигнал, звук не потрібен і не задіяний).
— Остін Хеммельгарн
@Austin Hemmelgarn Кодується таким чином, що надсилається аудіопристрій. Тому, хоча часто не надсилаються динаміки, є сенс вважати це звуком.
— Дункан X Сімпсон
Але це все ще не звучить, поки він насправді не відтворюється через колонки, п'єзоелемент, котушку tesla або якийсь інший пристрій, який перетворює електронний сигнал у вібрації в повітрі.
— Остін Хеммельгарн
@Austin Так. І це можливо. І я це зробив. Що не так у моїй відповіді?
— Дункан X Сімпсон
1
AX.25 не є фізичним шаром, і це не звукові хвилі. Сигнал, який він видає, може бути перетворений у звукові хвилі як фізичний рівень, але ваша відповідь насправді не дає цього зрозуміти.
— Остін Хеммельгарн
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.