Dr.Varga Péter János HÍRADÁSTECHNIKA. 2.ea

Átírás

1 Dr.Varga Péter János HÍRADÁSTECHNIKA 2.ea

2 2 Antennák

3 Mi az antenna Az antenna elektromágneses hullámok egy tartományának, a rádióhullámoknak a sugárzására vagy vételére alkalmas elektrotechnikai eszköze. Elvileg bármelyik antenna lehet adó vagy vevő.

4 Adó és vevő Adó: adatot, hangot, képet átalakítja elektromos jellé és ezekkel változtatják az összeköttetést létesítő hullám jellemzőit, amplitúdóját, frekvenciáját, fázisát. Vevő: jeleket leválasztják a rádióhullámról felerősítik és visszaalakítják az eredeti jellé, adattá, hanggá, képpé.

5 Elektromágneses hullámok VLF- Very Low Frequency LF Low Frequency MF- Medium Frequency HF High Frequency VHF Very High Frequency UHF Ultra High Frequency SHF Super High Frequency EHF Extra High Frequency c = 3*10 8 m/s

6

7 7

8 Az elektromágneses hullámok terjedése Az elektromágneses hullámok terjedésében jelentős szerepe van a föld légkörének, az atmoszférának. Az atmoszféra mintegy km magasságig terjed, nitrogénből, oxigénből, szén-dioxidból és vízgőzből áll. Három fő részére szokás osztani: troposzféra, sztratoszféra, ionoszféra.

9 Rádióhullám terjedés a mikrohullámú sugarak levegőben közel egyenesen haladnak a pontszerű sugárzó jele fokozatosan gyengül az adótól távolodva, a távolsággal négyzetes arányban iránya megváltozik különböző tereptárgyak miatt visszaverődés (reflexió): λ-nál jóval nagyobb felület visszaverheti a hullámot elhajlás (diffrakció): λ-hoz hasonló nagyságú élek mögé bekanyarodik a hullám törés (refrakció): közeghatárokon a terjedés iránya megváltozik, ha a két közegben más a terjedési sebesség

10 Rádióhullám terjedés elnyelődés (abszorpció) néhány km adó-vevő távolság felett a Föld görbülete is jelentős (9,7 km felett) D 0 optikai látóhatár r 0 földsugár D0 = 2r0 h

11 Fresnel zóna ellipszoid, fókuszai az antennák Fresnel zóna rmax = 0.5 * ( λ * D) 0.6 * rmax maximális sugarú üres ellipszoid szükséges a jó mikrohullámú átvitelhez AC

12 12

13 Antenna jellemzők izotropikus antenna: hipotetikus ideális gömbsugárzó karakterisztika: sugárzás, érzékenység irányonként más irányított vagy omni nyereség: adott irányba sugárzott teljesítmény (vagy vételi érzékenység) aránya az izotropikus antennához képest dbi: nyereség db-ben az izotropikus antennához képest dbd: nyereség db-ben a dipólus antennához képest (0 dbd = 2.14 dbi)

14 Antenna jellemzők polarizáció: az elektromos tér rezgésének módja lineáris függőleges vagy vízszintes síkban elliptikus, cirkuláris az adó és a vevő polarizációjának egyeznie kell

15 Antenna jellemzők

16 Antenna karakterisztika a valós antennák sugárzása/érzékenysége irányonként változik, ezt írja le az antenna karakterisztika oldalnézet / függőleges minta felülnézet / vízszintes minta

17 Antenna típusok Omni Dipólus co-linear

18 Antenna típusok Irányított Panel, patch Helix Yagi Parabola

19 Antenna típusok Panel, patch Helix

20 Antenna típusok Yagi Parabola

21 WLAN hőtérkép

22 WLAN hőtérkép

23 DIY antennák

24 Reflektor

25 Cantenna

26 Rekordok 124 mile 201 km

27 Hazai mérések kilométeres távot 54 Mbps

28 28 Földkábelezés +

29 29 Szolgáltatók a föld alatt

30 Alépítmények 30 Generációi: Betoncsöves Műanyagcsöves ISDN- alépítmény

31 31 Alépítmény

32 32 Földmunka és csövek fektetése

33 33 Megszakító létesítmények

34 Alépítmény-hálózat csöveinek 34 többszörös kihasználása 100 mm belső átmérőjű csövek alkotják, Kábel átmérője nem lehet nagyobb mint a cső átmérőjének 80%, átmérő különbség >10mm.

35 35 Földkábel-fektetés

36 36 Optikai kábel telepítése

37 Földkábelek lefektetése 37 A földkábeleket két módon lehetséges elhelyezni: kézileg (emberi erővel, különösebb gépi segítség nélkül) vakond-ekés módszerrel (egy eke a kívánt mélységig felszántja a talajt, majd a kábelleeresztő szerkezet behelyezi a kábelt).

38 38 Kézi módszer

39 39 Vakond-ekés módszer

40 40

41 A vakond-ekés módszer jellemzői 41 Előnyei: nem szükséges alépítmény a gép kb. 10 km/nap teljesítményű gyors Hátrányai: köves-sziklás talajban nem alkalmazható nehezebben javítható (nem lehet tartalékból után húzni)

42 Optikai földkábelek behúzása 42 A kábelbehúzás többféleképpen is megvalósítható a már előre lefektetett alépítménybe: kézi, vagy csörlős behúzással átfúvatásos módszerrel beúsztatásos módszerrel

43 Kézi lefektetés (Csörlős behúzás) 43 Legnagyobb egyben behúzható hossz: méter. Napi teljesítmény kb méter. Viszonylag lassú A védőcső megbontása, illetve helyreállítása miatt egyéb járulékos költségek is felmerülnek A kábelre nagyjából 60 Kg tömeg által kifejtett mechanikai erő hat. Ebből kifolyólag és a lehetséges feszülések miatt a kábelek mechanikai sérülései nem zárhatóak ki.

44 44 Kézi, illetve csörlős behúzás

45 45 Átfúvatásos módszer

46 46 Digitális jelek előállítása

47 47 Beúsztatásos módszer

48 48

49 Eszközök 49 Föld alatti hálózatkiépítésnél: kábelbehúzó eszközök csörlők (elektromos) szivattyúk kompresszorok - egyéb (pl. pneumatikus berendezések)

50 50

51 51 Légvezetékes hálózat építése

52 Alkalmazási területei 52 Kertváros, falu Kis sűrűségű terület Az előfizetői pontok távol vannak egymástól Nem kell árkot ásni, járdát bontani, alépítményt betonozni

53 Légvezetékes hálózat összetevői 53 Légkábelek (réz / optikai) Oszlopok Kötődobozok Elosztók Rögzítők, feszítők Csigák, csigasorok

54 Légkábelek fajtái 54 Önhordó Külön tartóelemre nincs szükség, mert a kábelbe a nagy teherbírást biztosító elem be van építve. Nem önhordó Már meglévő acélsodronyra építik rá, megadott távolságonként rögzítik.

55 Légkábel elosztó 55 Réz Optika

56 Oszlopok 56 Fa oszlop Beton oszlop

57 Optikai önhordó légkábel 57 Acélsodrony Polietilén köpeny Központi elem Optikai szálak Pászma Kevlar Vakpászma

58 58 Optikai önhordó légkábel

59 59 Tengeri kábelezés

60 60

61 61

62 62 Műholdas kommunikáció

63 63

64 64 Helymeghatározás

65 65 Alkalmazott műholdpályák, tulajdonságaik

66 66 Alkalmazott műholdpályák, tulajdonságaik A LEO [Low Earth Orbiter ] magába foglalja az IRIDIUM (780 km ), ARIES (1018 km) és a GLOBALSTAR (1389 km ) rendszereket. A MEO [ Medium Earth Orbiter ] magába foglalja a ICO PROJECT 21 ( km), és az ODYSSEY ( km) valamint a ELLIPSO (7800 km) rendszereket. A GEO [Geostationary Earth Orbiter ] a maga km magasan lévő pályájával, magába foglalja a AMSC ( US és CANADA ), AGRANI ( közép ÁZSIA és INDIA ) ACeS ( dél-kelet ÁZSIA ), és az APMT ( KÍNA ) műholdakat.

67 Global Positioning System 67 Globális helymeghatározó rendszer A Földön (és környezetében ) Időjárástól, helyszíntől független Csak látni kell az égboltot Bárki által használható (egyutas) Korlátozható (SA/katonaság)

68 A Global Navigation Satellite 68 System felépítése Űrszegmens Földi követő és vezérlőállomások Felhasználói szegmens

69 NAVSTAR (USA) 69 24/(31)/31 (terv./ker./műk.)műhold ~ km magasságban (átlagos, Föld tömegk.) 6 pályasík (4-6 műhold/pályasík) 55 inklináció (a földi egyenlítőhöz viszonyítva) A pályasíkok 30 -onként az egyenlítő mentén 4 követő és 2 követő/vezérlő állomás (Hawaii, Ascencion, Diego Garcia, Kwayalein, Colorado Springs) 12 sziderikus óra a keringési idő: 11ó58p2,04527s ~ kg, ~6 m nyitott napelem

70 70 NAVSTAR (USA)

71 ГЛОНАСС 71 (CCCP, ma Oroszország) 24 (19keringő)/11 működő műhold ~ km magasságban keringenek 3 pályasík (8+1 műhold/pályasík) 64.8 az egyenlítő síkjával bezárt szög A pályasíkok 120 -onként 11 óra 15 perc keringési idő ~ kg, 3-7 év élettartam

72 72 ГЛОНАСС (CCCP, ma Oroszország)

73 73 Galileo (Európai Unió civil üzemeltetés) 27/30 műhold / 3 pályasík (9+1 műhold/pályasík) 2005.december végén = az 1. műhold már sugároz ~ km, 56 p. inklináció, 14 óra 4 perc ker. ~675 kg, ígért teljes kiépítettség (FDS) ~2008 új frekvenciák L5 (E5A-B) MHz, (E MHz), E2-L1-E MHz!!! Pozitívum: civil, független, pontosság, integritás adatok akár 6 másodpercen belül, ingyenes is Negatívum: civil (pénzforrás), várhatóan 4-8 év mire rendszerbe áll, új GNSS vevők kellenek L1!-L5-L2

74 74 Galileo (Európai Unió civil üzemeltetés)

75 BEIDOU-2 (Pejtou-2) / Compass (5 GEO+30 MEO pályán) műhold november végén = az LBS Beidou-1 működik (3 műhold GEO-n, + 1 műhold MEO-n is sugároz ~ km ígért teljes kiépítettség (FDS) ~ méter, open service Pozitívum: újabb globális helymeghatározó rendsz., még több műhold (műholdszegény helyeken is) Negatívum: új GNSS vevők kellenek, Galileo konkurens, katonai rendszer

76 76 BEIDOU-2 (Pejtou-2) / Compass

77 Helymeghatározás elve 77 1 ismert távolság esetén a helyzetünk R= km Gömbfelületen bárhol

78 Helymeghatározás elve 78 2 ismert távolság R1= km R2= km A két gömbfelület metszésében lévő körön

79 Helymeghatározás elve 79 3 ismert táv, háromszög R1= km R2= km R3= km A három gömbfelület metszésében 2 pont!!!

80 Helymeghatározás elve 80 4 ismert táv = egyértelmű R1= km R2= km R3= km R4= km 1 pont!!!

81 GPS adatok 81 Ismert, hogy a GPS által kisugárzott jelek rendkívül kis teljesítményűek: -130 dbmw (0 dbmw = 1 mw, 50 dbmw = 100W) Mint bármely más rádiójelet, a GPS jeleit is lehet zavarni Egy pikowatt (10-12 W) teljesítményű interferencia forrás is elegendő a GPS jel tönkretételéhez Jelenleg egyetlen civil GPS frekvencia létezik, a civil vevők döntő többsége egyfrekvenciás. A modulált kód jól ismert A GPS jamming technológia nem titkos, egyszerű, házilag összeszerelhető jammer modellek leírása megtalálható az Interneten, komolyabb berendezéseket meg is lehet vásárolni.

82 GPS adatok 82 A GPS műholdak két jelet sugároznak: L1 vivő 1575,42 MHz L2 vivő 1227,60 MHz Mindkét vivő frekvenciája nagypontosságú atomórához szinkronizált. Mindkét vivőt úgynevezett P kóddal modulálják, az L1-et továbbá úgynevezett C/A kóddal.

83 GPS civil felhasználása 83 Közlekedés/Áruszállítás Emberi élet védelme Földmérés/Térinformatika Környezetvédelem Időszinkronizálás Katasztrófa elhárítás Precíz mezőgazdálkodás Távközlés Bankügyletek

84 84 GPS katonai felhasználása

85 GPS sebezhetősége 85 Nem szándékos zavarás Az ionoszféra okozta interferencia Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia Szándékos zavarás Jamming Spoofing Meaconing Emberi tényező GPS vevők tervezési hibái Navigációs rendszerek üzemeltetési hibái Felhasználói ismeretek hiánya

86 Nem szándékos zavarás 86 Az ionoszféra okozta interferencia Rádióforrások okozta nem szándékos interferencia URH adók 23-as, 66-os és 67-es TV csatornák 23-as, 66-os és 67-es TV csatornák Digitális TV adások Ultra szélessávú radar és kommunikációs berendezések Hibásan működő adók Műholdas Mobil Telekommunikációs Szolgáltatások Horizont feletti radar

87 Szándékos zavarás 87 GPS Jamming Elegendően nagy energiájú és megfelelő karakterisztikájú zavaró jel kibocsátása a GPS frekvenciákon interferenciát okoz. Zavaró jel típusa lehet: keskenysávú folyamatos adás a GPS sávban, szélessávú folyamatos adás sáv átfedéssel, szórt spektrumú (spread spectrum) GPS jelhez hasonló GPS Spoofing A gyanútlan GPS felhasználó megtévesztésére valódinak tűnő hamis C/A jelek kisugárzása -> a számított pozíció távolodik a valódi helyzettől GPS Meaconing jelvétel és késleltetett újrasugárzás, amellyel összezavarják a vevőket

88 88 Szándékos zavarás

89 Helymeghatározási példa 89 GPS/GSM modem személy, tehergépjárművekbe telepítve

90 90 Helymeghatározási példa

91 91 Helymeghatározási példa

92 92 VSAT

93 A VSAT hálózat előnyei 93 Rugalmas, gyors telepíthetőség Ország régió teljes lefedése Azonnali kommunikáció lehetősége Földi infrastruktúrától független fejletlen területek kiszolgálása Magas rendelkezésre állás

94 VSAT felhasználási területek 94 Dedikált összeköttetések Földi ADSL jellegű szélessávú, kétirányú Internet elérés VPN hálózatok részleges vagy egységes kiszolgálása Nemzetközi hálózatok kialakítása Teljes értékű backup (földi hálózattól teljesen független összeköttetés biztosítása) Mobil szélessávú megoldások (Express, Mobil IP) Video és képi információk átvitele Trunking (pl. GSM, Tetra hálózatok) Támogatott protokol: TCP/IP Sávszélességek: 1M/256K - 18/4 Mbps (letöltés/feltöltés)

95 Mobil műholdas megoldások 95 1 gombnyomásra üzemképes Automatikus műholdra állás Gyors műholdra állás (kb. 5 perc) Könnyen szállítható Nem kell minden helyszínen összeszerelni szétszerelni Nem igényel szakértelmet Nem igényel fizikai munkát Tömege kompletten: <100kg

96 96

97 Műholdas telefonok 97 Inmarsat globális lefedettség egyidejű hang és szélessávú (max. 492 kbps) adatátvitel garantált sávszélességű adatátvitel (streaming), értéknövelt szolgáltatások. Kézi készülék Iridium globális lefedettség hang, korlátozott sávszélességű adatátvitel

98 Műholdas telefonok 98 Inmarsat Iridium Thuraya Hangátvitel van van van Adatátvitel max. 492 kbps alapszintű max. 444 kbps Garantált adat (Streaming) max. 256 kbps nincs max. 384 kbps GSM lehetőség nincs nincs van Lefedettség teljes Föld (kivéve a sarkok) teljes Föld Afrika, Európa, Ázsia WLAN van nincs nincs ISDN van nincs nincs Menet közbeni megoldás van van van

99 99 Eszközök és lefedettség

100 100 VSAT megoldások

101 101 VSAT megoldások

102 102 VSAT csomagok

103 103