→ Принцип роботи мережі. Принцип дії стільникового зв'язку

Принцип роботи мережі. Принцип дії стільникового зв'язку

Телефонний зв'язок – це передача мовної інформації далекі відстані. За допомогою телефонії люди мають можливість спілкуватись у режимі реального часу.

Якщо в момент виникнення технології спосіб передачі даних існував тільки один - аналоговий, то зараз успішно застосовуються різні системи комунікації. Телефонний, супутниковий та мобільний зв'язок, а також IP-телефонія забезпечують надійний контакт між абонентами, навіть у різних кінцях земної кулі. Як працює телефонний зв'язок під час використання кожного з методів?

Стара добра дротова (аналогова) телефонія

Під терміном «телефонний» зв'язок найчастіше розуміють аналоговий зв'язок, спосіб передачі даних, що став звичними за майже півтора століття. При використанні такої інформації інформація передається безперервно, без проміжного кодування.

З'єднання двох абонентів регулюється набором номера, а потім спілкування ведеться за допомогою передачі сигналу від людини до людини по дротах у буквальному значенні цього слова. З'єднують абонентів вже не телефоністки, а роботи, що значно спростило та здешевило процес, проте принцип роботи аналогових мереж зв'язку залишився незмінним.

Мобільний (стільниковий) зв'язок

Абоненти операторів стільникового зв'язку помилково вважають, що «перерізали провід», який з'єднує їх із телефонними станціями. На вигляд все так і є - людина може пересуватися куди завгодно (в рамках покриття сигналом), не перериваючи розмову і не втрачаючи контакт із співрозмовником, та й<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Однак якщо розібратися, як працює мобільний зв'язок, ми виявимо не так багато відмінностей від роботи аналогових мереж. Сигнал насправді «витає в повітрі», ось тільки від телефону він потрапляє на приймач, який, у свою чергу, пов'язується з найближчим до абонента, що викликається, аналогічним обладнанням ... за допомогою оптиковолоконних мереж.

Етап радіопередачі даних охоплює лише шлях сигналу від телефону до найближчої базової станції, що з іншими комунікаційними мережами цілком традиційним способом. Як працює стільниковий зв'язок, зрозуміло. Які ж її плюси та мінуси?

Технологія забезпечує більшу мобільність у порівнянні з аналоговою передачею даних, проте несе в собі ті ж ризики небажаних перешкод і можливості прослуховування ліній.

Шлях стільникового сигналу

Розглянемо докладніше, яким саме способом сигнал досягає абонента, що викликається.

  1. Користувач набирає номер.
  2. Його телефон встановлює радіозв'язок із найближчою базовою станцією. Вони розташовані на висотних будинках, промислових спорудах та вежах. Кожна станція складається з приймально-передаючих антен (від 1 до 12) та блоку управління. Базові станції, що обслуговують одну територію, з'єднані з контролером.
  3. Від блоку управління базової станції сигнал кабелю передається на контролер, а звідти, теж кабелем, - на комутатор. Цей пристрій забезпечує вхід та вихід сигналу на різні лінії зв'язку: міжміський, міський, міжнародний, інших мобільних операторів. Залежно від розмірів мережі, у ній можуть бути задіяні як один, так і кілька комутаторів, з'єднаних між собою за допомогою проводів.
  4. Від «свого» комутатора сигнал високошвидкісними кабелями передається на комутатор іншого оператора, причому останній легко визначає, в зоні дії якого контролера знаходиться абонент, якому адресований дзвінок.
  5. Комутатор викликає потрібний контролер, який пересилає сигнал на базову станцію, яка «опитує» мобільний телефон.
  6. Викликаний абонент надходить вхідний дзвінок.

Така багатошарова структура мережі дозволяє рівномірно розподілити навантаження між її вузлами. Тим самим зменшується ймовірність відмови обладнання та забезпечується безперебійний зв'язок.

Як працює стільниковий зв'язок, зрозуміло. Які ж її плюси та мінуси? Технологія забезпечує більшу мобільність у порівнянні з аналоговою передачею даних, проте несе в собі ті ж ризики небажаних перешкод і можливості прослуховування ліній.

Супутниковий зв'язок

Давайте подивимося, як працює супутниковий зв'язок, вищий на сьогоднішній день рівень розвитку радіорелейного зв'язку. Ретранслятор, поміщений на орбіту, здатний охоплювати величезну площу поверхні планети поодинці. Мережа базових станцій, як у випадку зі стільниковим зв'язком, вже не потрібна.

Абонент-фізична особа отримує можливість подорожувати практично без обмежень, залишаючись на зв'язку навіть у тайзі чи джунглях. Абонент–особа юридична може прив'язати до однієї антени-ретранслятора (це «тарілка», що вже стала звичною) цілу міні-АТС, проте при цьому слід враховувати обсяг вхідних і вихідних, а також розмір файлів, які необхідно переслати.

Мінуси технології:

  • серйозна метеозалежність. Магнітна буря чи інший катаклізм здатні надовго залишити абонента без зв'язку.
  • якщо щось фізично зламалося на супутниковому ретрансляторі, термін, який пройде до відновлення функціональності, розтягнеться дуже надовго.
  • вартість послуг зв'язку без кордонів найчастіше перевищує звичні рахунки. Вибираючи спосіб зв'язку, важливо врахувати, наскільки необхідний саме такий функціональний зв'язок.

Супутниковий зв'язок: за та проти

Головна особливість супутника полягає в тому, що він забезпечує абонентам незалежність від наземних ліній зв'язку. Переваги такого підходу є очевидними. До них відносяться:

  • мобільність обладнання. Його можна розгорнути у дуже короткі терміни;
  • можливість швидко створювати великі мережі, що охоплюють великі території;
  • зв'язок із важкодоступними та віддаленими територіями;
  • резервування каналів, які можна використовувати у разі поломки наземного зв'язку;
  • гнучкість технічних характеристик мережі, що дозволяють адаптувати її під будь-які вимоги.

Мінуси технології:

  • серйозна метеозалежність. Магнітна буря чи інший катаклізм здатні надовго залишити абонента без зв'язку;
  • якщо щось фізично вийшло з ладу на супутниковому ретрансляторі, термін, що пройде до відновлення функціональності системи, розтягнеться надовго;
  • вартість послуг зв'язку без кордонів найчастіше перевищує звичні рахунки.

Вибираючи спосіб зв'язку, важливо врахувати, наскільки необхідний саме такий функціональний зв'язок.

У теоретичній частині ми не заглиблюватимемося в історію створення стільникового зв'язку, про її засновників, хронологію стандартів і т.д. Кому це цікаво – матеріалу достатньо як у друкованих виданнях, так і в Інтернеті.

Розглянемо, що ж собою являє мобільний (стільниковий) телефон.

На малюнку дуже спрощено показаний принцип роботи:

Рис.1 Принцип роботи мобільного телефону

Стільниковий телефон – це прийомо-передавач, що працює на одній із частот у діапазоні 850МГц, 900МГц, 1800МГц, 1900МГц. Причому прийом та передача рознесені за частотами.

Система GSM складається з трьох основних компонентів, таких як:

Підсистема базових станцій (BSS – Base Station Subsystem);

Підсистема перемикання/комутації (NSS - NetworkSwitchingSubsystem);

Центр управління та обслуговування (OMC – Operation and Maintenance Centre);

У двох словах працює це так:

Стільниковий (мобільний) телефон взаємодіє із мережею базових станцій (БС). Вишки БС зазвичай встановлюють або на своїх наземних щоглах, або на дахах будинків або інших споруд, або на орендованих вже існуючих вишках усіляких ретрансляторів радіо/ТВ і т.п., а також на висотних трубах котелень та інших промислових споруд.

Телефон після увімкнення та весь інший час моніторить (прослуховує, сканує) ефір на наявність GSM-сигналу своєї базової станції. Сигнал своєї мережі телефон визначає спеціальним ідентифікатором. Якщо така є (телефон знаходиться в зоні покриття мережі), то телефон вибирає кращу за рівнем сигналу частоту і на цій частоті посилає БС запит на реєстрацію в мережі.

Процес реєстрації насправді є процесом аутентифікації (авторизації). Його суть полягає в тому, що кожна SIM-картка, вставлена ​​в телефон, має свої унікальні ідентифікатори IMSI (International Mobile Subscriber Identity) та Ki (Key for Identification). Ці самі IMSI і Ki заносяться до бази центру аутентифікації (AuC) під час надходження виготовлених SIM-карт оператору зв'язку. Під час реєстрації телефону в мережі ідентифікатори передаються БС, а саме AuC. Далі AuC (центр ідентифікації) передає телефону деяке випадкове число, яке є ключем до виконання обчислень за спеціальним алгоритмом. Це обчислення відбувається одночасно в мобільному телефоні та AuC, після чого обидва результати порівнюються. Якщо вони збігаються, то SIM-картка визнається справжньою та телефон реєструється в мережі.

А для телефону ідентифікатором у мережі є його унікальний номер IMEI (International Mobile Equipment Identity). Цей номер зазвичай складається з 15 цифр у десятковому поданні. Наприклад, 35366300/758647/0. Перші вісім цифр описують модель телефону та його походження. Решта – серійний номер телефону та контрольне число.

Цей номер зберігається в незалежній пам'яті телефону. У застарілих моделях цей номер можна змінити за допомогою спеціального програмного забезпечення (ПЗ) та відповідного програматора (іноді і дата-кабелю), а в сучасних телефонах він дублюється. Один екземпляр номера зберігається в області пам'яті, яку можна програмувати, а дублікат – у зоні пам'яті OTP (One Time Programming), яка програмується один раз виробником і не має можливості перепрограмування.

Так ось, якщо навіть змінити номер у першій області пам'яті, то телефон при включенні порівнює дані обох областей пам'яті, і, якщо виявляються різні номери IMEI - телефон блокується. Навіщо все це міняти, запитаєте ви? Насправді, законодавство більшості країн забороняє це робити. Телефон за номером IMEI відстежується у мережі. Відповідно при крадіжці телефону його можна відстежити та вилучити. А якщо встигнути змінити цей номер на будь-який інший (робочий), шанси знайти телефон зводяться до нуля. Цими питаннями займаються спецслужби за допомогою оператора мережі і т.д. Тому заглиблюватись у цю тему не стану. Нас цікавить суто технічний момент зміни номера IMEI.

Справа в тому, що за певних обставин цей номер може пошкодитися внаслідок збою ПЗ або неправильного його оновлення, і тоді телефон абсолютно не підходить для експлуатації. Ось тут на допомогу і приходять усі засоби, щоб відновити IMEI та працездатність апарату. Докладніше цей момент буде розглянуто у розділі програмного ремонту телефону.

Тепер коротко про передачу голосу від абонента до абонента в стандарті GSM. Насправді це технічно дуже складний процес, який абсолютно відрізняється від звичної передачі голосу аналоговими мережами як, наприклад, домашній дротовий/радіо телефон. Чимось віддалено схожі цифрові DECT-радіотелефони, але реалізація все одно інша.

Справа в тому, що голос абонента, перш ніж буде переданий в ефір, піддається безлічі перетворень. Аналоговий сигнал розбивається на відрізки тривалістю 20мс, після чого перетворюється на цифровий, після чого кодується шляхом застосування алгоритмів шифрування з т.зв. відкритим ключем – система EFR (Enhanced Full Rate – удосконалена система кодування мови, розроблена фінською компанією Nokia).

Усі сигнали кодека обробляються дуже корисним алгоритмом з урахуванням принципу DTX(Discontinuous Transmission) –переривчастої передачі промови. Його корисність полягає в тому, що він керує передавачем телефону, включаючи його тільки в той момент, коли починається вимова мови та відключає у паузах між розмовою. Все це досягається за допомогою включеного до кодеку VAD (Voice Activated Detector) – детектор активності мови.

У абонента, що приймається, всі перетворення відбуваються в зворотному порядку.

Трохи сумно, що переважна більшість людей на запитання: «Як працює стільниковий зв'язок?», відповідають «по повітрю» чи взагалі – «не знаю».

Продовжуючи цю тему, у мене вийшла одна кумедна розмова з другом на тему роботи мобільного зв'язку. Сталося це якраз за пару днів до відзначеного всіма зв'язківцями та телекомщиками свята "Дня радіо".Так уже склалося, що в силу своєї затятої життєвої позиції, мій друг вважав, що мобільний зв'язок працює взагалі без дротів через супутник. Виключно за рахунок радіохвиль. Спочатку мені не вдавалося переконати його. Але після нетривалої розмови все стало на свої місця.

Після цієї дружньої «лекції» з'явилася ідея написати простою мовою про те, як працює стільниковий зв'язок. Все як є.

Коли ви набираєте номер і починаєте дзвонити, ну, або вам хтось дзвонить, то ваш мобільний телефон по радіоканалу зв'язуєтьсяз однією з антен найближчої базової станції. Де ж ці базові станції, запитаєте ви?

Зверніть увагу на промислові будівлі, міські висотки та спеціальні вишки. На них і розташовуються великі сірі прямокутні блоки з антенами різних форм, що стирчать. Але ці антени не телевізійні і не супутникові, а приймально-передаючіоператорів стільникового зв'язку. Вони направлені у різні сторони, щоб забезпечити зв'язком абонентів з усіх боків. Адже ми не знаємо, звідки надходитиме сигнал і куди занесе «горе-абонента» з телефонною трубкою? На професійному жаргоні антени також називають секторами. Як правило, вони встановлюються від однієї до дванадцятої.

Від антени сигнал кабелю передається безпосередньо в керуючий блок станції. Разом вони і утворюють базову станцію [антени та керуючий блок]. Декілька базових станцій, чиї антени обслуговують окрему територію, наприклад, район міста або невеликий населений пункт, приєднано до спеціального блоку - контролеру. До одного контролера зазвичай підключається до 15 базових станцій.

У свою чергу, контролери, яких також може бути кілька, кабелями підключено до «мозкового центру». комутатору. Комутатор забезпечує вихід та вхід сигналів на міські телефонні лінії, на інших операторів стільникового зв'язку, а також операторів міжміського та міжнародного зв'язку.

У невеликих мережах використовується тільки один комутатор, у більших, що обслуговують відразу більше мільйона абонентів, можуть використовуватися два, три і більше комутаторів, об'єднаних між собою знову проводами.

Навіщо така складність? Запитають читачі. Здавалося б, можна антени просто підключити до комутатора і все буде працювати. А тут базові станції, комутатори, купа кабелів… Але не все так просто.

Коли людина пересувається вулицею пішки або йде автомобілем, поїздом і т.д. і при цьому ще й розмовляє телефоном, важливо забезпечити безперервність зв'язку.Зв'язківці процес естафетної передачі обслуговування у мобільних мережах називають терміном "handover".Необхідно вчасно перемикати телефон абонента з однієї базової станції на іншу, від одного контролера до іншого тощо.

Якби базові станції були безпосередньо підключені до комутатора, то всіма цими перемиканнями довелося б керувати комутатору. А йому «бідному» і так є чим зайнятися. Багаторівнева схема мережі дає можливість рівномірно розподілити навантаження на технічні засоби. Це знижує ймовірність відмови обладнання та, як наслідок, втрати зв'язку. Адже всі ми зацікавленіу безперебійному зв'язку, чи не так?

Отже, досягнувши комутатора, наш дзвінок перекладається далеє - на мережу іншого оператора мобільного, міського міжміського та міжнародного зв'язку. Звичайно ж, це відбувається високошвидкісним кабельним каналам зв'язку. Дзвінок надходить на комутаторіншого оператора. При цьому останній знає, на якій території [в області дії, якого контролера] зараз знаходиться потрібний абонент. Комутатор передає телефонний виклик конкретному контролеру, у якому міститься інформація, у зоні дії якої базової станції знаходиться адресат дзвінка. Контролер посилає сигнал цієї єдиної базової станції, а вона своєю чергою «опитує», тобто викликає мобільний телефон. Трубка починає химерно дзвонити.

Весь цей довгий і складний процес насправді займає 2-3 секунди!

Так само відбуваються телефонні дзвінки в різні міста Росії, Європи та світу. Для зв'язку комутаторів різних операторів зв'язку використовуються високошвидкісні оптоволоконні канали зв'язку. Завдяки їм сотні тисяч кілометрів телефонний сигнал долає за лічені секунди.

Дякую великому Олександру Попову за те, що він дав світові радіо!Якби не він, можливо, ми зараз були б позбавлені багатьох благ цивілізації.

Хоча більшість з нас вважають стаціонарний телефон само собою зрозумілим, телефон у вашому будинку - один з найдивовижніших пристроїв, які коли-небудь створені. Якщо ви хочете поговорити з кимось, все, що вам потрібно зробити, це підняти трубку телефону і набрати кілька цифр. Ви будь-якої миті звернетеся до цієї людини і поспілкуєтеся з нею.

Телефонна мережа поширюється в усьому світі, так що ви можете додзвонитися майже до кожного на планеті. Якщо згадати, що всього 100 років тому і навіть менше, посилка письмового повідомлення будь-кому могла займати кілька тижнів.

Дивно, але телефон є одним з найпростіших пристроїв у вашому будинку. Принципи телефонного зв'язку не змінювалися майже сторіччя. Якщо у вас є старовинний телефон, що зберігся з 1930-х років, можна підключити його до телефонної розетки, і він буде працювати нормально!

Внутрішності телефону

Найпростіший телефон складається із трьох частин:

1. Перемикач,телефон, що підключає і відключає від мережі. Цей перемикач зазвичай називають важільним перемикачем. Він підключає телефон до мережі, коли ви піднімаєте слухавку.

2. Дінамік. Це, звичайнісінький динамік розміром з 50 копійчану монету і опором 8 Ом.

3. Мікрофон. У минулому телефонні мікрофони були вкрай прості і складалися з гранул активованого вугілля, затисненого між двома тонкими металевими пластинами. Звукові хвилі від вашого голосу стискали і розтискали гранули, змінюючи їх опір і регулювали струм через мікрофон.

І він працюватиме! Ви можете набрати номер на цьому телефоні, швидко натискаючи на перемикач важеля — всі телефонні комутатори, як і раніше, розпізнають « імпульсний набір номера». Якщо ви піднімете трубку і швидко простучите по перемикачі чотири рази, комутатор телефонної компанії зрозуміє, що ви набрали "4".

Єдина проблема з таким телефоном, що під час розмови ви чутимете свій голос через динамік.

Провід та кабелі

Телефонна мережа починається у вашому будинку. П ара мідних проводів біжить від вашого телефону до товстого кабелю, що містить безліч таких мідних пар. Залежно від того, де ви знаходитесь, цей товстий кабель входитиме безпосередньо в комутатор телефонної станції у вашому районі, або буде підключений до коробки розміром, приблизно, з холодильник, яка виступає в якості цифрового концентратора.

Оцифрування та доставка голосу

Концентратор оцифровує ваш голос з дискретизацією 8000 разів на секунду та 8-бітною роздільною здатністю. Потім він збирає в собі ваш голос і десятки інших, і відправляє їх у один провід (зазвичай коаксіальний кабель або волоконно-оптичний кабель), що веде до телефонної станції. Так чи інакше ваша лінія з'єднується з лінійним роз'єднувачем, і ви можете почути довгий гудок, піднімаючи трубку.

Якщо ви викликаєте когось, пов'язаного з тією ж станцією, то перемикач просто створює замкнутий ланцюг між вашим телефоном і телефоном людини, яку ви набрали. Якщо це міжміський дзвінок, ваш голос оцифровується і поєднується з мільйонами інших голосів. Ваш голос зазвичай йде по волоконно-оптичній лінії в телефонну станцію сторони, що приймає, але він може також бути переданий супутником або вежами зв'язку.

Створення власної телефонної мережі

Не тільки телефон простий пристрій. Зв'язок між вами та телефонною станцією ще простіше. Насправді, ви можете легко створити свою власну телефонну мережу з використанням двох телефонів, 9-вольтовий акумулятор і резистора на 300 Ом, який можна купити на радіоринку. Ви можете зібрати все це обладнання наступним чином: один провід з'єднує обидва телефони безпосередньо, а до другого дроту, що з'єднує телефони, послідовно підключено джерело живлення та резистор. Якщо обидві людини одночасно візьмуть телефонні трубки, то вони зможуть нормально розмовляти один з одним на відстані кількох кілометрів.

Єдине, що ваш маленький домофон не зможе зробити - це зателефонувати на інший телефон, щоб попросити людину на іншому кінці дроту взяти слухавку. Для сигналу дзвінка подається 90 вольт змінного струму частотою 20 герц.

Підключення до телефонної станції складається з двох мідних дротів. По одному з них передається від 6 до 12 вольт постійного струму приблизно 30 мА. Мікрофон модулює звукові хвилі, динамік на іншому кінці відтворює цей модульований сигнал. От і все.

Якщо повернутись до часів ручного комутатора, то легко зрозуміти, як працювала колись велика телефонна мережа. У ті дні було безліч пар мідних дротів, що йдуть від кожного будинку до телефонної станції у центрі міста. Оператор комутатора сидів перед великим щитом з одним гніздом для кожного абонента. Над кожним роз'ємом була маленька лампочка. Великий акумулятор було підключено через резистор для кожної дротової пари. Коли хтось піднімав трубку на своєму телефоні, перемикач важеля замикав ланцюг і пускав струм по проводах між будинком і телефонною станцією. Це запалювало світло лампочки над цим роз'ємом на розподільчому щиті. Оператор поєднував свою гарнітуру з цим роз'ємом і питав, з ким ця людина хотіла б поговорити. Потім оператор відправляв сигнал дзвінка стороні, що отримує, і чекав, щоб там хтось взяв трубку. Після того, як трубка піднімалася, оператор з'єднував двох людей разом, так само, як простий інтерком-зв'язок. Це дуже просто!

Тональний набір

У телефонах сучасної системи, оператори були замінені на електронний перемикач. Коли ви піднімаєте трубку, перемикач відчуває замикання ланцюга та грає звук довгого гудку. Таким чином, ви знаєте, що перемикач та ваш телефон працюють. Звук довгого гудку – це поєднання 350 Герц тону та 440 Герц тону. Набір цифр номера супроводжується звуками різної тональності. Якщо номер зайнятий, ви чуєте переривчастий сигнал «зайнято», який складається з 480 герц і 620 герц тону.

Ширина смуги пропускання

З метою забезпечення більш далеких дзвінків, частоти, що передаються, обмежені смугою пропусканняблизько 3000 герц. Усі частоти у вашому голосі нижче 400 Герц та вище 3400 Герц виключаються. Від цього голос міжміського телефону має характерне звучання.

Тому краще не влаштовувати музичні перформанси телефоном, щоб не стати героєм анекдоту:

Зустрічаються Петько та Василь Іванович. Василь Іванович каже: «Що тільки люди знаходять у цих Бітлз?! Вони ж співають монотонно! Петько запитує: «Василию Івановичу, та де ж ти Бітлов щось слухав?!» Василь Іванович: Як де? Мені вчора Фурманов пару їхніх речей заспівав телефоном...»

Принцип роботи радіозв'язку

Радіо (лат.radio- випромінюю, випускаю промені radius-промінь) - різновид бездротового зв'язку, при якому як носій сигналу використовуються радіохвилі, що вільно розповсюджуються в просторі.

Принцип роботи
Передача відбувається наступним чином: на стороні, що передає, формується сигнал з необхідними характеристиками (частота і амплітуда сигналу). Далі переданий сигнал модулює більш високочастотне коливання (несе). Отриманий модульований сигнал випромінюється антеною у простір. На приймальній стороні радіохвилі наводять модульований сигнал в антені, після чого він демодулюється (детектується) і фільтрується ФНЧ (позбавляючись тим самим високочастотної складової-несучої). Отриманий модульований сигнал випромінюється антеною в простір.
На приймальній стороні радіохвилі наводять модульований сигнал в антені, після чого він демодулюється (детектується) і фільтрується ФНЧ (позбавляючись тим самим високочастотної складової-несучої).). Таким чином, відбувається вилучення корисного сигналу. Отримуваний сигнал може дещо відрізнятися від переданого передавачем (спотворення внаслідок перешкод та наведень).

Частотні діапазони
Частотна сітка, що використовується в радіозв'язку, умовно розбита на діапазони:

  • Довгі хвилі (ДВ) - f = 150-450 кГц (л = 2000-670 м)
  • Середні хвилі (СВ) - f = 500-1600 кГц (л = 600-190 м)
  • Короткі хвилі (КВ) - f = 3-30 МГц (л = 100-10 м)
  • Ультракороткі хвилі (УКХ)-f = 30 МГц-300 МГц (л = 10-1 м)
  • Високі частоти (ВЧ-сантиметровий діапазон) - f = 300 МГц-3 ГГц (л = 1-0,1 м)
  • Вкрай високі частоти (КВЧ-міліметровий діапазон)-f = 3 ГГц-30 ГГц (л = 0,1-0,01 м)
  • Гіпервисокі частоти (ГВЧ-мікрометровий діапазон)-f = 30 ГГц-300 ГГц (л = 0,01-0,001 м)

Залежно від діапазону радіохвилі мають свої особливості та закони розповсюдження:

  • ДВ сильно поглинаються іоносферою, основне значення мають приземні хвилі, які поширюються, огинаючи землю. Їхня інтенсивність у міру віддалення від передавача зменшується порівняно швидко.
  • СВ сильно поглинаються іоносферою вдень, і район дії визначається приземною хвилею, увечері добре відбиваються від іоносфери і район дії визначається відбитою хвилею.
  • КВ поширюються виключно за допомогою відображення іоносфери, тому навколо передавача існує так звана зона радіомовчання. Вдень краще поширюються короткі хвилі (30 МГц), вночі-довші (3 МГц). Короткі хвилі можуть поширюватися на великі відстані за малої потужності передавача.
  • УКХ поширюються прямолінійно і, зазвичай, не відбиваються іоносферою. Легко огинають перешкоди та мають високу проникаючу здатність.
  • ВЧ не огинають перешкоди, поширюються не більше прямої видимості. Використовуються в WiFi, стільникового зв'язку тощо.
  • КВЧ не огинають перешкоди, відбиваються більшістю перешкод, поширюються не більше прямої видимості. Використовуються для супутникового зв'язку.
  • Гіпервисокі частоти не огинають перешкоди, відбиваються подібно до світла, поширюються в межах прямої видимості. Використання обмежене.

Поширення радіохвиль
Радіохвилі поширюються в порожнечі та в атмосфері; земна твердь та вода для них непрозорі. Однак, завдяки ефектам дифракції та відображення, можливий зв'язок між точками земної поверхні, які не мають прямої видимості (зокрема, що знаходяться на великій відстані).
Поширення радіохвиль від джерела до приймача може відбуватися кількома шляхами одночасно. Таке поширення називається багатопроменевістю. Внаслідок багатопроменевості і змін параметрів середовища, виникають завмирання (англ. fading) - зміна рівня сигналу, що приймається в часі. При багатопроменевості зміна рівня сигналу відбувається внаслідок інтерференції, тобто в точці прийому електромагнітне поле є сумою зміщених в часі радіохвиль діапазону.

Радіолокація

Радіолокація- галузь науки і техніки, що поєднує методи та засоби виявлення, вимірювання координат, а також визначення властивостей та характеристик різних об'єктів, заснованих на використанні радіохвиль. Близьким терміном, що частково перекривається, є радіонавігація, проте в радіонавігації більш активну роль грає об'єкт, координати якого вимірюються, найчастіше це визначення власних координат. Основне технічне пристрій радіолокації - станція радіолокації (англ. Radar).

Розрізняють активну, напівактивну, активну з пасивною відповіддю та пасивну РЛ. Поділяються по діапазону радіохвиль, що використовується, по виду зондуючого сигналу, числу застосовуваних каналів, числу і виду вимірюваних координат, місцю установки РЛС.

Принцип дії

Радіолокація ґрунтується на наступних фізичних явищах:

  • Радіохвилі розсіюються на зустрілися по дорозі їх поширення електричних неоднорідностях (об'єктами коїться з іншими електричними властивостями, відмінними від властивостей середовища поширення). При цьому відбита хвиля, як і власне, випромінювання мети, дозволяє виявити ціль.
  • На великих відстанях від джерела випромінювання можна вважати, що радіохвилі поширюються прямолінійно і з постійною швидкістю, завдяки чому є можливість вимірювати дальність і кутові координати мети (відхилення від цих правил, справедливих тільки в першому наближенні, вивчає спеціальна галузь радіотехніки - розповсюдження радіохвиль. ці відхилення призводять до помилок виміру).
  • Частота прийнятого сигналу відрізняється від частоти випромінюваних коливань при взаємному переміщенні точок прийому та випромінювання (ефект Доплера), що дозволяє вимірювати радіальні швидкості руху мети щодо РЛС.
  • Пасивна радіолокація використовує випромінювання електромагнітних хвиль об'єктами, що спостерігаються, це може бути теплове випромінювання, властиве всім об'єктам, активне випромінювання, створюване технічними засобами об'єкта, або побічне випромінювання, створюване будь-якими об'єктами з працюючими електричними пристроями.

стільниковий зв'язок

стільниковий зв'язок, мережа рухомого зв'язку- один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Ключова особливість полягає в тому, що загальна зона покриття ділиться на осередки (стільники), що визначаються зонами покриття окремих базових станцій (БС). Стільники частково перекриваються і разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї БС є коло, тому складена з них мережа має вигляд сот з шестикутними осередками (стільниками).

Мережа складають рознесені в просторі приймачі, що працюють в тому самому частотному діапазоні, і комутуюче обладнання, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухомих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного приймача в зону дії іншого.

Принцип дії стільникового зв'язку

Основні складові мережі - це стільникові телефони і базові станції, які зазвичай розташовують на дахах будівель і вежах. Будучи увімкненим, стільниковий телефон прослуховує ефір, знаходячи сигнал базової станції. Після цього телефон надсилає станції свій унікальний ідентифікаційний код. Телефон та станція підтримують постійний радіоконтакт, періодично обмінюючись пакетами. Зв'язок телефону зі станцією може йти за аналоговим протоколом (AMPS, NAMPS, NMT-450) або цифровим (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Якщо телефон виходить із поля дії базової станції (або якість радіосигналу сервісної стільники погіршується), він налагоджує зв'язок з іншою (англ. handover).

Стільникові мережі можуть складатися з базових станцій різного стандарту, що дозволяє оптимізувати роботу мережі та покращити її покриття.

Стільникові мережі різних операторів з'єднані один з одним, а також зі стаціонарною телефонною мережею. Це дозволяє абонентам одного оператора робити дзвінки абонентам іншого оператора, з мобільних телефонів на стаціонарні та зі стаціонарних на мобільні.

Оператори можуть укладати між собою договори роумінгу. Завдяки таким договорам абонент, перебуваючи поза зоною покриття своєї мережі, може здійснювати та приймати дзвінки через мережу іншого оператора. Як правило, це здійснюється за підвищеними тарифами. Можливість роумінгу з'явилася лише у стандартах 2G і одна із головних відмінностей від мереж 1G.

Оператори можуть спільно використовувати інфраструктуру мережі, скорочуючи витрати на розгортання мережі та поточні витрати.

Послуги стільникового зв'язку

Оператори стільникового зв'язку надають такі послуги:

  • Голосовий дзвінок;
  • Автовідповідач у стільниковому зв'язку (послуга);
  • Роумінг;
  • АВН (Автоматичний визначник номера) та АнтиАОН;
  • Прийом та передача коротких текстових повідомлень (SMS);
  • Прийом та передача мультимедійних повідомлень – зображень, мелодій, відео (MMS-сервіс);
  • Мобільний банк (послуга);
  • Доступ в Інтернет;
  • Відеодзвінок та відеоконференція

Телебачення

Телебачення(грец. τήλε - далеко і лат. video- бачу; від новолатинського televisio- далекогляд) - комплекс пристроїв для передачі зображення, що рухається, і звуку на відстань. В побуті використовується також для позначення організацій, які займаються виробництвом та розповсюдженням телевізійних програм.

Основні принципи

Телебачення засноване на принципі послідовної передачі елементів зображення за допомогою радіосигналу або проводів. Розклад зображення на елементи відбувається за допомогою диска Нипкова, електронно-променевої трубки або напівпровідникової матриці. Кількість елементів зображення вибирається відповідно до смуги пропускання радіоканалу та фізіологічних критеріїв. Для звуження смуги частот, що передаються, і зменшення помітності мерехтіння екрана телевізора застосовують черезрядкову розгортку. Також вона дозволяє збільшити плавність передачі руху.

Телевізійний тракт у загальному вигляді включає наступні пристрої:

  1. Телевізійна камера, що передає. Служить для перетворення зображення, одержуваного за допомогою об'єктива на мішені передаючої трубки або напівпровідникової матриці, телевізійний відеосигнал.
  2. Відеомагнітофон. Записує та в потрібний момент відтворює відеосигнал.
  3. Відеомікшер. Дозволяє перемикатися між кількома джерелами зображення: відеокамерами, відеомагнітофонами та іншими.
  4. Передавач. Сигнал радіочастоти модулюється телевізійним відеосигналом і передається по радіо або проводам.
  5. Приймач – телевізор. За допомогою синхроімпульсів, що містяться у відеосигналі, телевізійне зображення відтворюється на екрані приймача (кінескоп, РК-дисплей, плазмова панель).

Крім того, для створення телевізійної передачі використовується звуковий тракт, аналогічний тракт радіопередачі. Звук передається на окремій частоті зазвичай за допомогою частотної модуляції за технологією, аналогічною FM-радіостанціям. У цифровому телебаченні звуковий супровід, часто багатоканальний, передається загалом із зображенням потоку даних.

©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторства, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2016-04-11

 

 
Це цікаво: