ФІЗИЧНІ ОСНОВИ СУЧАСНИХ БЕЗДРОТОВИХ ЗАСОБІВ ЗВ'ЯЗКУ ТА КОМУНІКАЦІЙ
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, і керування телевізором здійснюється в моменти натискання кнопок на пульті, а 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.
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 (мал. 1). Ця технологія забезпечує бездротовий зв’язок на відстані 10 або 100 м між різноманітними типами електронних пристроїв (мобільні телефони й аксесуари до них, портативні та настільні комп’ютери, принтери, бездротові миші тощо).
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.
Мал. 1. Технологія Bluetooth
Мал. 2. Wi-Fi роутер
Інший бездротовий засіб зв’язку — Wi-Fi роутер (мал. 2) — 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. 3): космічний, сигнальний, наземний і користувацький.
Мал. 3. 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, що 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.
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.
- Бездротові засоби зв’язку — це технології зв’язку та технології передачі даних на відстань без використання електричних провідників, або «дротів».
- Вони забезпечують роботу мобільних телефонів, GPS-систем навігації, супутникового телебачення, бездротової комп’ютерної периферії (комп’ютерні миші, клавіатури) табездротових мереж різного рівня.
