Сучасний радіозв'язок та його застосування в різних галузях народного господарства та військовій справ

Оскільки супутниковий зв'язок є радіозв'язком, для передачі через супутник сигнал повинен бути промодульованим. Модуляція відбувається на земній станції. Модульований сигнал переноситься на потрібну частоту, підсилюється та надходить на передавальну антену.

Звичайний (нерегенеративний) супутник, прийнявши сигнал від однієї наземної станції, переносить його на іншу частоту, підсилює й передає іншій наземній станції. У супутнику може бути кілька незалежних каналів, що здійснюють ці операції, кожний з яких працює в певному діапазоні частот (ці канали обробки називаються транспондерами).

Регенеративний супутник демодулює прийнятий сигнал та знову модулює його. Завдяки цьому помилки виправляються два рази: на супутнику та на прийомній земній станції. Недоліком цього методу є складність, висока вартість супутника та наземного обладнання.

Ku-діапазон -- діапазон частот сантиметрових хвиль. Використовується в супутниковому телебаченні. Частоти Ku-діапазону розміщені в межах від 10,7 до 12,75 ГГц. Для супутникового телебачення використовуються два основних діапазона: Ku-діапазон (10.7 -- 12.75ГГц) і C-діапазон (3.5 -- 4.2ГГц). Європейські супутники транслюють переважно в Ku-діапазоні. Російські та азіатські супутники зазвичай транслюють в обох діапазонах.

Ku-діапазон умовно поділений на три піддіапазони:

Перший діапазон (10.7-11.8ГГц) -- FSS-діапазон;

Другий діапазон (11.8-12.5ГГц) -- DBS-діапазон;

Третій діапазон (12.5-12.75ГГц) -- використовується французькою фірмою Telecom.

Супутникове телебачення -- система передачі телевізійного сигналу від передавального центру до споживача через штучний супутник Землі, розташований на геостаціонарній навколоземній орбіті над екватором.

Стандартна система для приймання супутникових каналів складається із супутникової антени, кронштейна (кріплення антени до стіни або даху), конвертера, кабелю й ресивера (супутникового приймача).

Момлнія-1 (рос. Молния-1) -- серія штучних супутників Землі, запущених в СРСР на високу еліптичну орбіту для зв'язку через космос. Перший супутник запущено 23 квітня 1965, другий -- 14 жовтня 1965, третій -- 25 квітня 1966, четвертий -- 20 жовтня 1966, п'ятий -- 25 жовтня 1967. Основна мета запуску -- здійснення передач програм телебачення і далекого двостороннього багатоканального телефонного, фототелеграфного і телеграфного зв'язку.

GPS, Системма глобамльного позиціонувамння (англ. Global Positioning System) -- сукупність супутників, обладнаних радіочастотним приймально-передавальним обладнанням та запущених на замовлення військового відомства -- Управління Оборони США, що використовуються для визначення розташування об'єкта на поверхні Землі під час наведення ракет на ціль та координації пересування підрозділів авіаційного, морського і наземного базування.

Військове відомство США дозволило цивільним користувачам використання системи з меншою точністю. Використовуючи GPS-приймач, можна точно визначити його позицію на поверхні Землі. На сьогодні окрім приймачів спеціального призначення випускаються прилади, вмонтовані в наручні годинники, сотові телефони, ручні радіостанції, за допомогою яких можна орієнтуватись на місцевості. Їх використовують альпіністи, рятівники, туристи.

Рух GPS супутників Землі, наша планета сама обертається. Зауважте, що в різний час кількість видимих супутників для певної точки поверхні різне (для прикладу взято 45° пн.ш.)

Принцип дії

GPS приймач обчислює власне положення вимірюючи час, коли було послано сигнал із GPS супутників. Кожен супутник постійно надсилає повідомлення, в якому міститься інформація про час відправки повідомлення, точку орбіти супутника, з якої було надіслано повідомлення (ефемеріс), та загальний стан системи і приблизні дані орбіт всіх інших супутників угрупування системи GPS(альманах). Ці сигнали розповсюджуються зі швидкістю світла у всесвіті, та із трохи меншою швидкістю через атмосферу. Приймач використовує час отримання повідомлення для обчислення відстані до супутника, виходячи з якої, шляхом застосування геометричних та тригонометричних рівнянь обчислюється положення приймача[1]. Отримані координати перетворюються в більш наочну форму, таку як широта та довгота, або положення на карті, та відображається користувачеві.

Оскільки для обчислення положення необхідно знати час з високою точністю, необхідно отримувати інформацію із 4-х або більше супутників задля усунення необхідності в надточному годиннику. Іншими словами, GPS приймач використовує чотири параметри для обчислення чотирьох невідомих: x, y, z та t.

В деяких окремих випадках може бути необхідною менша кількість супутників. Якщо заздалегідь відома одна змінна (наприклад, висота над рівнем моря човна в океані дорівнює 0), приймач може обчислити положення використовуючи дані з трьох супутників. Також, на практиці, приймачі використовують різну допоміжну інформацію для обчислення положення з меншою точністю в умовах відсутності чотирьох супутників.

Wi-Fi, WiFi (від англ. Wireless Fidelity) - торгова марка, що належить Wi-Fi Alliance. Загальновживана назва для стандарту бездротового (радіо) зв'язку передачі даних, який об'єднує декілька протоколів та ґрунтується на сімействі стандартів IEEE 802.11 (Institute of Electrical and Electronic Engineers - міжнародна організація, що займається розробкою стандартів у сфері електронних технологій). Найбільш відомим та поширеним на сьогоднішній день є протокол IEEE 802.11b, що визначає функціонування бездротових мереж.

Наявність Wi-Fi-зон (точок) дозволяє користувачу підключитися до точки доступу (наприклад, до офісної, домашньої або публічної мережі), а також підтримувати з'єднання декількох комп'ютерів між собою.

Максимальна дальність передачі сигналу у такій мережі складає 100 метрів, однак на відкритій місцевості вона може досягати до 300-400 м.

Окрім 802.11b ще існує бездротовий стандарт 802.11a, який використовує частоту 5 Ггц та забезпечує максимальну швидкість 54 Мбіт/сек., а також 802.11g, що працює на частоті 2,4 Ггц і також забезпечує 54 Мбіт/сек. Крім цього, наразі ведеться розробка стандарту 802.11n, який у майбутньому зможе забезпечити швидкості до 320 Мбіт/сек.

Ядром бездротової мережі WiFi є так звана точка доступу (Access Point), яка підключається до якоїсь наземної мережевої інфраструктури (каналам Інтернет-провайдера) та забезпечує передачу радіосигналу. Зазвичай, точка доступу складається із приймача, передавача, інтерфейсу для підключення до дротової мережі та програмного забезпечення для обробки даних. Навколо точки доступу формується територія радіусом 50-100 метрів (її називають хот-спотом або зоною WiFi), на якій можна користуватися бездротовою мережею.

Для того щоб підключитися до точки доступу та відчути всі переваги бездротової мережі, власник ноутбуку або мобільного пристрою із WiFi адаптером, необхідно просто потрапити в радіус її дії. Усі дії із визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп'ютерів та мобільних пристроїв проводять автоматично. Якщо користувач одночасно потрапляє в декілька WiFi зон, то підключення здійснюється до точки доступу, що забезпечує найсильніший сигнал.

Bluetooth (англ. Bluetooth) -- це технологія бездротового зв'язку, створена у 1998 році групою компаній: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba.

В даний час розробки в області Bluetooth ведуться групою англ. Bluetooth SIG (англ. Special Interest Group), до якої входять також Lucent, Microsoft та інші компанії, чия діяльність пов'язана з мережними технологіями. Основне призначення Bluetooth - забезпечення економного (з точки зору споживаного струму) і дешевого радіозв'язку між різноманітними типами електронних пристроїв, таких як мобільні телефони та аксесуари до них, портативні та настільні комп'ютери, принтери та інші. Причому, велике значення приділяється компактності електронних компонентів, що дає можливість застосовувати Bluetooth у малогабаритних пристроях розміром з наручний годинник.

Інтерфейс Bluetooth дозволяє передавати як голос (зі швидкістю 64 Кбіт/сек), так і дані. Для передачі даних можуть бути використані асиметричний (721 Кбіт/сек в одному напрямку і 57,6 Кбіт/сек в іншому) та симетричний (432,6 Кбіт/сек в обох напрямках) методи. Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-чіп) дозволяє встановлювати зв'язок у межах 10 або 100 метрів. У стандарті Bluetooth передбачене шифрування даних, що передаються з використанням ключа ефективної довжини від 8 до 128 біт і можливістю вибору односторонньої або двосторонньої аутентифікації. Додатково, до шифрування на рівні протоколу, може бути використано шифрування на програмному рівні.

Назва Bluetooth походить від прізвища середньовічного короля Данії Гаральда I Синєзубого (норв. Harald Blatann). Гаральд вмів посадити за стіл переговорів ворогуючі партії, домовляючись з кожною партією окремо, тому назва Bluetooth стала відповідним ім'ям для технології, що дозволяє різним пристроям спілкуватися один з одним. Використовуючи перші літери імені короля (руни B та H) у комбінації, створено й логотип технології.

Цифровимй зв'язомк -- область техніки, пов'язана з передачею цифрових даних на відстань.

В даний час цифровий зв'язок повсюдно використовується також і для передачі аналогових сигналів, які для цієї мети оцифровуються.

Сучасні системи цифрового зв'язку використовують кабельні (у тому числі волоконно-оптичні), супутникові, радіорелейні і інші лінії зв'язку.

Технології цифрового зв'язку:

Модуляція -- перетворення даних в електричний сигнал. Залежно від середовища передачі застосовується імпульсна або смугова модуляція.

Імпульсна модуляція застосовується при передачі сигналу по кабелю (у тому числі волоконно-оптичному) на порівняно невеликі відстані. При цьому символ, як правило, представляється деяким рівнем напруги. Існує декілька кодувань імпульсної модуляції. Обмеження на відстань передачі при використанні імпульсної модуляції при передачі інформації по електричному кабелю пов'язано із звуженням смуги пропускання кабелю при збільшенні його довжини.

Смугова модуляція застосовується як при передачі даних по електричному кабелю, так і при радіозв'язку. При смуговій модуляції символ є відрізком синусоїдального сигналу з деякими параметрами. Модульований сигнал є квазігармонійним і представимо у вигляді

s(t)= А(t)cos(?0t + ?(t))= I(t)cos?0t + Q(t)sin?0t Види смугової модуляції, що часто використовуються: частотна маніпуляція, фазова маніпуляція, амплітудна модуляція квадратури.

Завадостійке кодування

Будь-яка система зв'язку схильна дії шумів і спотворень, які можуть привести до неправильного прийому сигналу. Для боротьби з виникаючими при цьому помилками в сигнал вводиться спеціальним чином сконструйована надмірність що дозволяє приймаючій стороні виправити деяку кількість помилок. Існує велика кількість перешкодостійких кодів, що розрізняються надмірністю і виправляючою здатністю.

Основні класи перешкодостійких кодів: Блокові коди, перетворюючі фіксовані блоки інформації завдовжки до символів (ці символи можуть відрізнятися від тих, що використовуються при модуляції) в блоки завдовжки n символів. При цьому декодування кожного блоку проводиться окремо і незалежно від інших. Приклади блокових кодів: коди Хеммінга, коди БЧХ, коди Рида-Соломона. Сверточниє коди працюють з безперервним потоком даних, кодуючи їх за допомогою регістрів зсуву з лінійним зворотним зв'язком. Декодування сверточных кодів проводиться, як правило, за допомогою алгоритму Вітербі.

Ущільнення

Під ущільненням розуміють метод розділення пропускної здатності каналу для передачі декількох цифрових потоків. Основні види ущільнення: Частотне ущільнення, при якому кожний цифровий потік передається в своєму частотному діапазоні; Тимчасове ущільнення, при якому за кожним цифровому потоком резервується часовий інтервал для передачі даних, званий таймслотом.

Стільниковий телефон

Стільникомвий телефомн -- малогабаритний кишеньковий телефонний апарат стільникового зв'язку.

Стільникомвий телефомн -- мобільний комунікаційний пристрій, що використовує комбінацію радіопередачі і традиційної телефонної комутації для здійснення телефонного зв'язку на території (зони покриття), що складається з «сотів», що оточують базові станції стільникової мережі.

В наш час стільниковий зв'язок -- найпоширеніша зі всіх видів мобільного зв'язку, тому зазвичай мобільним телефоном називають стільниковий телефон, хоча мобільними телефонами крім стільникових є також супутникові телефони, радіотелефони і апарати магістрального зв'язку.

Історія

В 1947 році дослідницька лабораторія Bell Laboratories (що належала компанії AT&T) виступила з пропозицією створити мобільний телефон.

В 1973 році був випущений перший прототип портативного стільникового телефону -- Motorola DynaTAC. Вважається, що перший дзвінок був зроблений 3 квітня 1973 року, коли винахідник, співробітник Motorola Мартін Купер (en:Martin Cooper) подзвонив конкуренту з AT&T Джоєлю Енгелю (en:Joel Engel). DynaTAC важив близько 1.15 кг та мав розміри 22,5х12,5х3,75 см. На його передній панелі було розміщено 12 клавіш, з них 10 цифрових та дві для відправки визову та закінчення розмови. У DynaTAC-а не було дисплею та не було ніяких додаткових функцій. В режимі очікування він міг робити до восьми годин, в режимі размови близько години (по іншим даним 35 хвилин), заряджати його приходилось трохи більше 10 годин. До 1983 року, було створено 5 прототипів DynaTac.

В 1981 в якості єдиного стандарту для Швеції, Фінляндії, Норвегії, Данії, Ісландії та Саудівської Аравії був прийнятий NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) з робочою частотой 450 МГц.

Мартін Купер розробник одного з перших мобільних телефонів

13 червня 1983 року на ринок Америки поступив перший серійний мобільний телефон. Пристрій під назвою Dynatac 8000x виробництва компанії Motorola важив майже 800 г, а йгог довжина складала 33 см. Акумулятор тримав всього півгодини при розмові, а ціна складала майже 4000 доларів. [1]

В 1989 році був випущений мобільний телефон Motorola MicroTAC, мікрофон якого вміщувався у відкидній кришці (фліпі).

В 1990 році в США затверджено новий національний стандарт цифрового зв'язку IS-54 (D-AMPS).

В 1990 році в США Qualcomm початок досліджень нового виду зв'язку, основанного на технології кодового розділення сигналів по частоті, -- CDMA (Code Division Multiple Access).

9 вересня 1991 в Росії зявився перший оператор стільникового зв'язку на базі технології NMT-450 -- ЗАТ «Дельта Телеком». Ціна телефона Mobira - MD 59 NB2 (вагою близько 3 кг) з підключенням складала близько $4000. Хвилина розмови коштувала близько $1. За перші чотири роки роботи «Дельта Телеком» підключило 10 000 абонентів.

В 1992 в Німеччині запущено в коммерційну експлуатацію система зв'язку на основі технології GSM.

В 1992 році в Україні створено зявився перший мобільний оператор ЗАТ «Український Мобільний Зв'язок».

В 1993 створено перший мобільний телефон з вбудованим годинником Benefon Beta.

В 1995 в Китаї зарапрацювала перша в світі система зв'язку стандарту CDMA (IS-95)

В 1996 році був випущений перший мобільний телефон в форм-факторі «розкладушка» -- Motorola StarTAC.

В 1996 випущено Nokia Communicator, що включав в себе широкий спектр функцій, серед яких факс та електронна пошта.

В 1997 випущений мобільний телефон Philips Spark, що міг працювати 350 годин без підзарядки.

В 1997 перший мобільний телефон з кольоровим екраном Siemens S10

В 1998 з'явився перший мобільний телефон з сенсорним дисплеєм -- Sharp PMC-1 Smart-phone.

В 1999 випущено мобільний телефон з підтримкою технології WAP -- Nokia 7110.

В 1999 випущено мобільний телефон з можливістю використання двох SIM-карт Benefon Twin+.

Страницы: 1, 2, 3