Сучасний радіозв'язок та його застосування в різних галузях народного господарства та військовій справі
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ
Вищий державний навчальний заклад
«Херсонського державного аграрного університету»
СКАДОВСЬКИЙ ТЕХНІКУМ.
ФАКУЛЬТЕТ АГРАНОМІЯ.
Спеціальність: 5,09010103 «Технологія виробництва і переробки продуктії рослинництва»
РЕФЕРАТ
Сучасний радіозв'язок та його застосування в різних галузях народного господарства та військовій справі
Виконав студент 1-А навчальної групи:
Трифонов В.О.
Перевірив викладач вищої категорії:
Пасічник В.М.
Антонівка 2009
План
1. Радіозв’язок
Радіохвилі
Радіорелейний зв'язок
Радіочастотний ресурс
2. Радіо
3. Радіотелеграфний зв'язок
Азбука Морзе
4. Супутниковий зв'язок
Ku-діапазон та супутникове телебачення
GPS
5. Wi-Fi
6. Bluetooth
7. Цифровий зв'язок
8. Стільниковий зв'язок
3G
2G
GSM
GPRS
EDGE
CSD
9. Третя інформаційна революція
Радіозв’язок — різновид зв'язку, у котрому носієм інформації є радіохвилі.
Радіохви́лі — діапазон електромагнітних хвиль з довжиною хвилі 
м. В експериментах Герца (1888 р.) вперше були одержані хвилі з довжиною кілька десятків сантиметрів. В 1895-99 О. Попов вперше використав радіохвилі для бездротового зв`язку. З розвитком радіотехніки розширявся і частотний діапазон хвиль, що можуть бути зґенеровані чи сприйняті радіоапаратурою. В природі існують і природні джерела радіохвиль у всіх частотних діапазонах. Наприклад таким джерелом може бути будь-яке нагріте тіло. Також радіохвилі можуть генеруватися деякими природними явищами (блискавка) або космічними об`єктами (нейтронні зірки).
Використовуються радіохвилі не лише для власне радіо але й для локації, дослідження космічних об`єктів, дослідження середовища, в якому вони поширюються, і в радіометеорології.
Частотна сітка, використовуєма у радіозв'язку, поділяється на діапазони:
Довгі хвилі (ДХ) — f = 150—450 кГц (λ = 2000—670 м)
Середні хвилі (СХ) — f = 500—1600 кГц (λ = 600—190 м)
Короткі хвилі (КХ) — f = 3-30 МГц (λ = 100-10 м)
Ультракороткі хвилі (УКХ) — f = 30 МГц — 300 МГц (λ = 10-0,01 м)
В залежності від діапозона радіохвилі мають свої особливості та закони росповсюдження:
ДХ сильно поглинаються іоносферою, основне значення мають приземні хвилі, які росповсюджуються, огинаючи землю. Їх інтенсивність по мірі віддалення від передавача зменшується порівняно швидко.
СХ сильно поглинаються іоносферою вдень, район їх дії визначається приземною хвилею, ввечері добре відбиваюються від іоносфери і район дії визначається відбитою хвилею.
КХ розповсюджуються виключно відбиттям від іоносфери, тому навколо передавача існує т. н. мертва зона. Вдень краще розповсюджуються більш короткі хвилі (30 МГц), вночі — більш довгі (3 МГц). Короткі хвилі можуть розповсюджуватися на великі відстані при малій потужності передавача.
УКХ розповсюджуються в ідеальних умовах по прямій як світло. При проходженні УКХ через іонізовані ділянки атмосфери (грозова активність, магнітні бурі на Сонці)вони зазнають менших втрат і радіозвязок може відбуватися на більші відстані.
Росповсюдження радіохвиль від джерела до приймача може відбуватися декількома шляхами одночасно. Таке росповсюдження має назву багатопроміневістю. Як наслідок багатопроміневості та зміни параметрів середовища, виникають завмирання (англ. fading) — зміна рівня отримуємого сигналу у часі. При багатопроміневості зміна рівня сигналу відбувається внаслідок інтерференції, тобто у точці прийому електромагнітне поле є сумою зміщених у часі радіохвиль одного й того ж сигналу.
Класифікація за довжиною
Радіохвилі довжиною 100–10 км (частота 3–30 кГц) та довжиною 10–1 км (частота 30–300 кГц) називаються наддовгими (НДХ) та довгими (ДХ) хвилями, розповсюджуються у вільному просторі вздовж поверхні Землі і вдень і вночі і мало поглинаються водою. Тому їх використовують, наприклад, для зв’язку з підводними човнами (наддовгі хвилі). Однак, вони сильно слабшають по мірі віддалення від передавача, і тому передавачі повинні бути дуже потужними.
Хвилі довжиною 1000–100 м (частота 0,3–3 МГц), так звані середні хвилі (СХ), вдень сильно поглинаються іоносферою (верхнім шаром атмосфери, що має велику концентрацію іонів) та швидко слабшають, коли вночі іоносфера їх відбиває. Середні хвилі використовують для радіомовлення, причому вдень можна чути лише близько розташовані станції, а вночі – ще й дуже віддалені.
Хвилі довжиною 100–10 м (частота 3–30 МГц), так звані короткі (КХ), надходять до антени приймача, відбиваючись від іоносфери, причому вдень краще відбиваються коротші, а вночі – довші з них. Для таких радіохвиль можна створювати антени передавачів, котрі випромінюють електромагнітну енергію направлено, фокусують її у вузький промінь, і таким чином збільшувати потужність сигналу, що надходить до антени приймача. На коротких хвилях працює більшість станцій радіозв’язку – суднових, літакових та ін., а також багато станцій радіомовлення.
Радіохвилі довжиною 10 м–0,3 мм (частота 30 МГц–1 ТГц), що називаються ультракороткими (УКХ), не відбиваються і не поглинаються іоносферою, а на кшталт світлових променів, пронизують її і відходять у космос. Тому зв'язок на УКХ можливий лише на таких відстанях, коли антена приймача «бачить» антену передавача, тобто коли немає нічого між антенами, що могло б заступати шлях цим хвилям (гора, будинок, опуклість Землі та ін.). Тому, УКХ використовують в основному для радіорелейного зв’язку, телебачення, супутникового зв’язку, а також в радіолокації.
Радіорелейний зв’я́зок — радіозв’язок по лінії, утвореною ланцюжком приймально-передавальних (ретрансляційних) радіостанцій. Наземний радіорелейний зв'язок здійснюється звичайно на деци- і сантиметрових хвилях.Антени сусідніх станцій звичайно розташовують у межах прямої видимості, тому що це самий надійний варіант. Для збільшення радіуса видимості антен їх встановлюють як найвище — на мачтах (вежах) висотою 70-100 м (радіус видимості — 40-50 км) і на високих будівлях.
Граничним випадком цього підходу є супутниковий зв’язок — у ній ретранслятор винесений на максимально можливу висоту (десятки тисяч кілометрів!), і в зоні його видимості — майже половина Земної кулі!Довжина наземної лінії радіорелейного зв'язку — до 10000 км, ємність — до декількох тисяч каналів.
Глобальна мережа радіорелейного зв'язку активно розверталася в СРСР в 70-х рр. (оскільки це на багато порядків дешевше, ніж кабельні лінії, особливо в умовах величезних просторів з нерозвиненою інфраструктурою; високої ж швидкості передачі інформації тоді ще не були потрібні), і ретранслятори можна знайти практично де завгодно — на будь-якому висотному будинку або піднесенні й уздовж будь-якої транспортної (особливо — залізничної) магістралі. Пізніше на її основі (як магістральної мережі) будувалася мережа сотового зв’язку, особливо в регіонах.
Радіочасто́тний ресу́рс - це частина радіочастотного спектру, придатна для передавання та/або приймання електромагнітної енергії радіоелектронними засобами і яку можливо використовувати для поширення будь-якої інформації на території України та за її межами відповідно до законів України та міжнародного права, а також на виділених для України частотно-орбітальних позиціях.
Радіочастотний спектр, в свою чергу, визначається як безперервний інтервал радіочастот не вищий за 3 ТГ (3000 ГГц). Радіочастота – це електромагнітна хвиля у просторі без штучного спрямовуючого середовища з певним номіналом частоти у межах радіочастотного спектру.
(Стаття 1 Закону України "Про радіочастотний ресурс України" у редакції від 24 червня 2004 року)
Відповідно до Декларації керівних засад використання мовлення через супутники для вільного поширення інформації, розвитку освіти і розширення культурних обмінів (Париж, 15 листопада 1972 року) і ч. 2 ст. 44 Статуту Міжнародного союзу електрозв’язку, радіочастоти і орбіта геостаціонарних супутників є обмеженими природними ресурсами, що належать усім народам і їх використання регулюється Конвенцією Міжнародного союзу електрозв’язку та її Регламентом радіозв’язку. Статут Міжнародного союзу електрозв’язку і Конвенція Міжнародного союзу електрозв’язку (Женева, 22 грудня 1992 року) ратифіковані Законом України від 15 липня 1994 року.
Положення міжнародно-правових актів відображені у п. 4 Концепції розвитку зв’язку України до 2010 року, затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 9 грудня 1999 року № 2238, згідно з яким, радіочастотний ресурс є обмеженим природним ресурсом, ефективність використання якого впливає на економічне становище країни та на стан довкілля.
Ра́діо — ділянка науки й техніки, пов'язана з передаванням на віддаль електромагнітних коливань високої частоти — радіохвиль, з допомогою якого здійснюється зокрема радіомовлення — передача через радіо сигналів, мови, музики для необмеженої кількості слухачів.
Радіо використовується в Україні для радіотелеграфічного зв'язку з 1902. Початки радіомовлення припадають на 1924, коли у Харкові, через 4 роки після того, як почали діяти 4-кіловатні радіостанції в Москві, Ленінграді й Казані, розпочато радіопересилання через малопотужні передавачі. Перші потужні радіостанції були збудовані у Харкові й Києві 1925 Московським акціонерним товариством для широкого мовлення по радіо. Згодом постали радіостанції в Одесі, Дніпропетровську, Донецьку та інших містах. Введена у дію 1927 Харківська «РВ 4» (Радиовещательная станция 4) була четверта за потужністю в усьому СРСР. 1941 найпотужнішою довгохвильовою радіостанцією УРСР була Київська («РВ 84»), призначена також для пропагандивних пересилань за кордон.
Азбука Морзе (телеграфна азбука) — назване за ім'ям розробника Семюела Морзе відтворення графічних знаків комбінацією крапок і тире.
| Російський алфавіт | Латинський алфавіт | Код |
| А | A | · – |
| Б | B | – · · · |
| В | W | · – – |
| Г | G | – – · |
| Д | D | – · · |
| Е | E | · |
| Ж | V | · · · – |
| З | Z | – – · · |
| И | I | · · |
| Й | J | · – – – |
| К | K | – · – |
| Л | L | · – · · |
| М | M | – – |
| Н | N | – · |
| О | O | – – – |
| П | P | · – – · |
| Р | R | · – · |
| С | S | · · · |
| Т | T | – |
| У | U | · · – |
| Ф | F | · · – · |
| Х | H | · · · · |
| Ц | C | – · – · |
| Ч | – – – · | |
| Ш | – – – – | |
| Щ | Q | – – · – |
| Ы | Y | – · – – |
| Ь | X | – · · – |
| Э | · · – · · | |
| Ю | · · – – | |
| Я | · – · – |
| Цифри та знаки | Код |
| |
| 1 | · – – – – |
| |
| 2 | · · – – – |
| |
| 3 | · · · – – |
| |
| |||
| 5 | · · · · · |
| |
| 6 | – · · · · |
| |
| 7 | – – · · · |
| |
| 8 | – – – · · |
| |
| 9 | – – – – · |
| |
| 0 | – – – – – |
| |
| , | · – · – · – |
| |
| · | · · · · · · |
| |
| ; | – · – · – | ' | · – – – – · |
| : | – – – · · · | ( ) | – · – – · – |
| ? | · · – – · · | ! | – – · · – – |
| – | – · · · · – | ||
| / | – · · – · | ||
Супу́тниковий зв'язо́к — один з видів радіозв'язку, заснований на використанні штучних супутників Землі на яких змонтовані ретранслятори. Супутниковий зв'язок здійснюється між земними станціями, які можуть бути як стаціонарними, так і мобільними.
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).
Мо́лнія-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, Систе́ма глоба́льного позиціонува́ння (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 Blåtann). 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.
Цифрови́й зв'язо́к — область техніки, пов'язана з передачею цифрових даних на відстань.
В да