§ 30. Фізичні основи сучасних бездротових засобів зв’язку та комунікацій

Ви дізнаєтесь

Як забезпечується комунікація в усьому світі

Пригадайте

Принцип радіозв’язку

Дистанційні пульти керування. Кожен з вас користувався дистанційним пультом для телевізора. А чи знаєте ви, як він працює? Можливо, хтось звернув увагу на те, що пульт діє, якщо він спрямований певним чином на телевізор, що керування телевізором здійснюється в моменти натискання кнопок на пульті та що на пульті й телевізорі є червоні світлодіоди.

При натисканні на кнопку пульта спрацьовує мікросхема в ньому, яка визначає код натиснутої кнопки та формує «повідомлення для телевізора» — послідовність електричних імпульсів, що містить код пульта й код кнопки, які подаються на випромінювач (інфрачервоний світлодіод). Випромінювач передає світлові сигнали на фотоприймач, що міститься на відповідному пристрої (телевізорі, музичному центрі або кондиціонері). Прийнявши світловий сигнал, фотоприймач перетворює його в послідовність електричних імпульсів, які надходять на мікросхему блока керування пристроєм. А вона у свою чергу вже формує сигнали для управління функціями відповідного пристрою. Тобто після того, як ви натиснули одну з кнопок пульта дистанційного керування, спочатку електричні імпульси перетворяться на світлові сигнали, а потім знову — в електричні імпульси. Зручність такої системи в тому, що за допомогою послідовності імпульсів (електричного сигналу) можна записати дуже велику кількість інформації. Це дозволяє не тільки дистанційно керувати пристроєм, а й використовувати практично для кожного електронного пристрою свій унікальний код, щоб не відбулося помилкового спрацювання інших електронних пристроїв.

Мал. 189. Технологія Bluetooth

Мережеві бездротові засоби зв’язку. Інфрачервоні засоби зв’язку є досить надійними, проте мають кілька недоліків. По-перше, інфрачервона технологія працює тільки в зоні «прямої видимості» і є тільки «парною» технологією.

Для подолання проблем, що притаманні системам інфрачервоного зв’язку, була розроблена технологія Bluetooth. Ця технологія забезпечує бездротовий зв’язок на відстані 10 або 100 метрів між різноманітними типами електронних пристроїв (мобільні телефони й аксесуари до них, портативні та настільні комп’ютери, принтери, бездротові миші тощо) (мал. 189).

Технологія Bluetooth була розроблена в 1998 р. групою провідних компаній у галузі телекомунікацій. Bluetooth — це можливість об’єднувати в локальні мережі будь-яку техніку: від мобільного телефону й комп’ютера до холодильника.

Інший бездротовий засіб зв’язку — Wi-Fi роутер (мал. 190) — пристрій, що дозволяє об’єднувати в мережу комп’ютери, ноутбуки, телефони, планшети, принтери, телевізори (Smart TV) й користуватися Інтернетом з усіх пристроїв одночасно.

Супутниковий зв’язок. Початком історії систем супутникового зв’язку можна вважати 1958 р., коли в США запустили перший супутник зв’язку. З 1964 р. майже одночасно в СРСР і США почалося створення перших систем супутникового зв’язку. У системі супутникового зв’язку умовно можна виділити чотири основні компоненти (мал. 191): космічний, сигнальний, наземний і користувацький.

Мал. 190. Wi-Fi роутер

Мал. 191. Система супутникового зв’язку

Функції космічного сегмента полягають у проектуванні супутників, розрахунку орбіти й параметрів їх запуску, а також у забезпеченні виведення супутників на орбіту та їх експлуатації. Сигнальна частина визначає спектр частот, на яких буде здійснюватися зв’язок, досліджує вплив відстані на організацію й підтримку зв’язку, затверджує схеми модуляції та протоколи передачі даних. Наземний сегмент забезпечує конструювання й розміщення наземних станцій, визначає типи антен, які використовують для різних додатків, а також забезпечує ефективний доступ до каналів супутника. До користувацького сегмента належить устаткування абонентів.

Супутник — пристрій зв’язку, що приймає сигнали від наземної станції, підсилює та ретранслює їх одночасно на всі наземні станції, що перебувають у зоні його обслуговування. Головними компонентами супутника є ретранслятор (із приймальними та передаючими антенами) і космічна платформа.

Бортовий ретранслятор приймає сигнали земних станцій, підсилює їх і передає на землю. За допомогою бортових антен сигнал, що передається супутником на землю, фокусується в один або кілька променів, що забезпечує формування необхідної зони обслуговування.

Космічна платформа призначена для підтримки роботи супутника зв’язку. Основними функціями космічної платформи є забезпечення бортового ретранслятора електроживленням й утримання супутника на заданій орбіті. До складу космічної платформи можуть входити: центральний процесор; радіоелектронне обладнання; антенні системи; система орієнтації й стабілізації; двигуни; система електроживлення (акумулятори та сонячні батареї). Електроживлення бортової апаратури здійснюється зазвичай від сонячних батарей і резервних акумуляторів.

Стійкість супутника й потрібна орієнтація антен підтримуються системою орієнтації й стабілізації. Її задача — слідкувати за орієнтацією супутника в просторі та параметрами орбіти. У разі потреби корекції положення на супутник (з наземної керуючої станції) передаються відповідні команди. Після надходження команд на супутнику вмикається відповідне обладнання і здійснюється корекція його орбіти. Супутник, залишений людиною напризволяще, через деякий почне рухатися по випадковій орбіті й перетвориться в пристрій, не придатний для забезпечення зв’язку.

Розмір і вага супутника обмежені в основному можливостями транспортних засобів (ракет-носіїв), вимогами до сонячних батарей і обсягами пального. Зазвичай супутник зв’язку придатний до експлуатації протягом десяти років.

Мобільний зв’язок. Одним з видів мобільного радіозв’язку є стільниковий зв’язок. Основним технічним компонентом цього виду зв’язку є стільникова мережа. Зона покриття певного оператора мобільного зв’язку ділиться на «стільники», що визначаються зонами покриття окремих базових станцій. Сусідні стільники частково перекриваються й усі разом утворюють мережу.

Увімкнений стільниковий телефон аналізує радіоефір і визначає сигнал найближчої базової станції. Після цього телефон надсилає на цю станцію свій унікальний ідентифікаційний код. Телефон і станція підтримують постійний радіоконтакт і періодично обмінюються пакетами даних. При переміщенні абонента його телефон постійно аналізує радіоефір й обмінюється даними вже з іншими базовими станціями, які на той момент є найближчими до абонента.

ФОРМУЄМО КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити