在第 1 层中使用声波

网络工程 第一层 奥西
2021-07-30 17:23:33

从理论上讲,是否可以使用声波作为物理介质通过网络传输数据?

换句话说,您能否使用声波实现 OSI 网络模型的第 1 层,还是我完全误解了物理/网络概念?

4个回答

它已经完成了。我曾经有一个300 波特的声学层 1 设备

这是非常有可能的。即使不包括最终演变成直接连接到电话线的旧式声学耦合调制解调器,也有一些程序可以让您将声卡用作调制解调器(我以前在调试时使用过一些用于带外通信)一个以太网驱动程序,虽然我使用了直接音频电缆而不是实际的声学信号),并且一般概念在物联网设备中变得越来越流行,用于在设置期间与智能手机上的控制应用程序配对(尽管这更接近于 RFID 标签方法)。

但是,这种方法有许多非常显着的缺点:

  • 按照现代标准,它的带宽非常低。即使使用超声波频率,在良好的条件下,您仍然看到每秒不超过几百千比特。除了传递非常少量的数据(例如我上面提到的物联网使用,它通常只传递一个 802.11 硬件地址和一些身份验证信息,以便可以建立 Wi-Fi Direct 连接)之外,这使得它明显没有用.
  • 在非常有限的情况下,即使除了信号频率之外,它也确实很慢。空气中的声速约为 340 m/s(根据温度、压力、湿度和空气质量的不同,大约为几十 m/s),与电信号或电磁波(以大约是光速),这意味着与 Wi-Fi 或以太网相比,信号延迟相当高。这对于非常短距离的通信来说并不重要,但是一旦超过几米,延迟就会开始变得明显(想象一下,如果您的计算机和路由器之间的链接的 RTT 比整个网络的其余部分更长本网站的路径合并)。即使是最好的声音导体也最多只能达到空气中声速的 35-40 倍,这仍然是非常缓慢的。
  • 它对环境极其敏感。以太网足够坚固,如果您有合适的布线,它甚至不需要屏蔽。Wi-Fi 有时会变坏,但至少仍然能够轻松可靠地筛选特定频段,而且 EMI 通常很容易找到并阻止。振动和声音无处不在。同样,这对于远程通信来说更像是一个问题,但与 Wi-Fi 相比,这仍然是一个更大的问题,部分原因在于下一点。
  • 具有高发射功率的声波发射器对环境和人来说都是相当危险的。为了在 SNR 变得如此之高以至于无法恢复信号之前可靠地获得超过几米的任何类型的范围,您需要在足够高的声压下工作以导致永久性听力损失。如此多的能量也很容易损坏精致的物体。

任何可以传输信息的东西都可以用作物理层——声波和鸽子

一些气隙攻击使用(超)声音跨越气隙进行通信。

然而,由于即使是超声波的频率也相当低(一些 kHz),数据速率也会很低(一些 kbit/s)。此外,声波的覆盖范围将使用限制在一个房间内。

是的,这是可能的。事实上,亚马逊 Dash 按钮使用超声波作为媒介。