Источник: pttcn.net



Говоря о радио, многие люди могут подумать, что это очень старая концепция. На самом деле, радио занимает очень важную позицию в нашей жизни. В настоящее время радио уже давно стало средствами массовой информации с самой широкой аудиторией. Согласно данным Министерства промышленности и информационных технологий, 95% населения мира может получать радиосигналы. В нашей жизни радио вездесущему. Использование мобильных телефонов, соединений Wi-Fi и невидимого и нематериального радио приводит много удобств в повседневную жизнь людей. Однако из -за сложности радиотехнологии общественность до сих пор мало знает о знаниях радио. Давайте сегодня вместе пойдем в мир радио.


 

Рождение радио

Теоретическая основа радиостанции исходит от теории электромагнитного поля британского физика Максвелла. Немецкий физик Герц сначала обнаружил существование электромагнитных волн посредством экспериментов в 1887 году. Все объекты в мировом испускании электромагнитных волн. Например, свет - это электромагнитные волны, высвобождаемые солнцем. Инфракрасные лучи, излучаемые человеческим организмом, и мелкими животными, также являются электромагнитными волнами. Хотя эта электромагнитная волна не наблюдается человеческим глазом, у змей обладают такую ​​способность и полагаются на свою острую и уникальную способность восприятия захватывать добычу ночью. Эти электромагнитные волны, распространяющиеся в свободном пространстве, являются радиоприемниками, упомянутыми в физике. Это радио существует не только в воздухе, но и существует в вакууме. Технология, которую люди используют для распространения сигналов через радиоволны, является радиотехнологией.

Итальянский изобретатель Маркони называется «отцом радиосвязи», потому что он был вдохновлен экспериментом Герца и начал экспериментировать с радиопередачей и в 1894 году получил расстояние передачи в несколько метров. Действительно культовое событие появилось 12 декабря 1901 года. В этот день, после многих испытаний и долгосрочных исследований, Маркони завершил первую трансатлантическую радиосвязь и смог получить коммуникации от Соединенного Королевства в Соединенных Штатах. Эта новость шокировала людей в то время. В истории человечества это всегда было долговеченным желанием и сложной проблемой, чтобы быстро доставить новости. От древней китайской «башни маяка» до современного путешествия, в погоне за большим количеством обменов, люди приложили много усилий. Со времени изобретения Маркони человеческое общение вошло в новую эру. Больше не нужно полагаться на доставку власти животных и доставку букв. С тех пор радио может позволить новостям передаваться в мир в любое время.

Вскоре беспроводной телеграф, изобретенный Маркони, широко использовался во всем мире. В реальной жизни самым ранним применением радиотехнологии была навигация. В то время люди использовали Morse Telegraph для передачи информации между кораблями и землей. Радиостанции в стиле Маркони были созданы на побережье и крепостях во многих странах. Но у него все еще есть много недостатков. Прежде всего, схема колебаний и антенна передатчика Marconi объединяются, что делает мощность передатчика очень низкой; Во -вторых, беспроводная связь, используемая Marconi, не может быть настроена, что заставляет его излучать, что радиоволны подвержены помехи друг другу; Что более раздражает, так это отсутствие надежных телеграфных приемников в радиотелеграфной системе Маркони.

В ответ на недостатки телеграфного объекта Marconi, немецкий физик Карл Фердинанд Браун внес улучшения. Начиная с 1902 года, он изобрел новую технологию настройки, основанную на настроенном детекторе порошка британского инженера Джозефа Рокки. Это позволило отправить и полученную беспроводную телеграфию в разных полосах частот, уменьшая помехи. Эта технология также является радиотехнологией. База. Он также изобрел антенну с магнитной связью, которая независимо разработала колеблющуюся цепь и антенну и соединил их вместе. Этот новый дизайн значительно улучшил мощность передачи беспроводного телеграфа. В 1909 году комитет по обзору Нобелевской премии в этом году присудил Маркони и Брауна Нобелевскую премию по физике, чтобы поблагодарить их за вклад в дело человеческой радиоинженерии.


 

Начало радиотехнологии

Когда радиотехнологии только начались, код Морзе, который мы часто видели в старых фильмах, был большим «убийцей», и каждый радиосвязь должен был освоить его. Это связано с тем, что самые ранние беспроводные телеграммы могут передавать очень ограниченные сообщения, поэтому люди пытаются заменить сообщения на сигнальные коды, которые всегда включены и выключены, и знаменитый код Морса возник. В коде Морзе есть два вида сигналов: короткие «・» и задержка » -». Люди могут выражать различные значения с помощью различных комбинаций сигналов, таких как «· - -» для буквы A, - ·· «означает букву d. Таким образом, с благословением кода Морса, простые символы также могут передать абзац с контентом и интересным текстом. Хотя с разработкой технологий, код Морзе исчез из повседневной жизни. Однако, поскольку этот метод отправки сообщений может работать в очень жестких условиях связи, а плотность информации высока, многие радио -энтузиасты и военные вещатели все еще используют его.

Появление радио также непосредственно привело к рождению вещательной индустрии, и в значительной степени оно обогатило жизнь людей. В 1920 году первое в мире официальное вещание началось в Соединенных Штатах, и радиовещание во многих других странах также процветало.


 

Как работает радиотехнологии

Почему радиотехнологии могут распространять информацию? Для описания этого процесса есть очень типичная метафора: когда вы бросаете камень, как спокойное озеро, водяные волны будут проходить далеко. Если эти водные волны могут записывать информацию, то по мере рассеяния Ribples, информация также может пройти далеко. Радиоволны могут распространяться в свободном пространстве (например, воздух и вакуум), так как до тех пор, пока люди загружают информацию о радиоволнах определенной частоты, может быть достигнута цель передачи информации. В частности, принцип работы этой технологии заключается в том, что когда сила тока в изменении проводника генерируется радиоволны. Радиоволность генерируется изменением тока в проводнике, а затем информация может быть загружена на радиоволн с помощью модуляции. Когда электрическая волна, распространяющаяся через пространство, достигает приемного конца, изменение электромагнитного поля, вызванное электрической волной в это время, будет генерировать электрический ток в проводнике. В настоящее время информация извлекается из изменения электрического тока путем демодуляции, чтобы реализовать передачу информации.


 

Дорога развития радиотехнологии

Хотя в начале радиоволны могут передавать лишь некоторые простые звуки «di», но с непрерывным развитием технологий люди постепенно углубили исследование по радио. Радио широко использовалось в связи, навигации, радаре, нагревании, мощности и дистанционном управлении. , Астрономия и многие другие области. Среди них применение радио в области связи является наиболее известным, и приложения в жизни людей, такие как вещание, телефон, телевидение, аварийные службы (местоположение) и передача данных, были очень распространены. Благодаря непрерывной разработке компьютерных технологий и информационных технологий различные беспроводные сети, основанные на технологии беспроводной передачи, все чаще становятся важной частью жизни людей.

История развития радио является в значительной степени историей исследований людей и применения различных групп. Разработка людей и применение радио, вероятно, прошли два этапа: программное радио и когнитивное радио. Программное радио-это радиосвязанная коммуникационная технология, которая была официально предложена учеными в начале 1990-х годов. Одна из основных функций заключается в том, что он основан на программном протоколе беспроводной связи, а не с помощью жесткой реализации. Полосы частот, протоколы и функции воздушного интерфейса могут быть обновлены с помощью загрузки и обновлений программного обеспечения без необходимости полностью заменить аппаратное обеспечение.

После десятилетий продвижения и углубленных исследований по всему миру концепция программного радио не только была общепризнана, но и широко использовалась. 3G, 4G, многополосные многомодовые радиостанции и совместные тактические радиосистемы разработаны и разработаны с концепцией программного радио, а даже GPS, который выполняет одну функцию, должен быть программным обеспечением для удовлетворения потребностей в разработке навигационных технологий.

Когнитивное радио относится к технологии беспроводной коммуникации, которая включает в себя умный трансивер. Ученые предложили ученые в начале 21 -го века для улучшения использования непрерывного спектра. Умный трансивер в когнитивном радио может обнаружить, какие полосы не заняты, а какие полосы используются. Когда определенные полосы обнаруживаются как простоя, система CR может временно использовать эту полосу для связи. Когнитивное радио может воспринимать окружающую электромагнитную среду, разумно общаться с сетью связи с помощью языка описания радиосвязи (RKRL) и корректировать параметры передачи (частота связи, мощность передачи, метод модуляции, система кодирования и т. Д.) Использование спектра независимо от того, когда и где.

По сравнению с программным радио и когнитивным радио, первый фокусируется на использовании программного обеспечения для реализации обработки сигналов радиосистемы; В то время как последнее подчеркивает, что беспроводная система может воспринимать изменения в среде распространения и соответствующим образом настроить параметры системы, чтобы достичь наилучшей адаптации. В этом смысле когнитивное радио является концепцией более высокого уровня, которая не только включает обработку сигналов, но также включает в себя действия высокого уровня для рассуждений и планирования, основанных на соответствующих задачах, политике, правилах и целях.


 

Реализация радиосвязи

На протяжении более 100 лет коммуникационная технология быстро развивалась. Применение телеграфа, телефона, радио, телевидения и других коммуникационных технологий значительно ускорило темп современной жизни и воплотило в жизнь мечту древних «успешных ушей» и «ясновидения».

Для радиосвязь необходимо отправлять и получать радиоволны. Антенны являются необходимым оборудованием для передачи и получения радиоволн. Мы часто можем видеть различные антенны. Для радиосвязи радиоволны должны сначала испускаться. В радиоволновом передатчике есть важный компонент, называемый генератором, который может генерировать высокочастотный чередовый ток. Когда высокочастотный переменный ток протекает через антенну, высокочастотное электромагнитное поле генерируется в пространстве. Поскольку это электромагнитное поле переживает периодические изменения, вокруг возникает новое электромагнитное поле ... так электромагнитные волны испускаются.

Радиовещание передает звуковое, а телевизионное вещание передает не только звук, но и изображения. Высокочастотный чередовый ток, генерируемый генератором, используется для переноса информации, такой как звук и изображение, которое называется волной несущей. Информация, которая должна быть передана, добавляется в волну носителя и передается, и информация может быть передана в отдаленное место. Добавление информации в носитель - это изменить носитель с помощью сигнала. Эта техника называется модуляцией. Есть два метода модуляции. Одним из распространенных методов является изменение амплитуды высокочастотного носителя с помощью сигнала. Этот метод называется амплитудной модуляцией (AM). Радиовещание в средней волне и коротковолновых полосах использует амплитудную модуляцию. В микроволновой полосе сигнал изображения телевизионного вещания также использует амплитудную модуляцию. Другим методом модуляции является изменение частоты высокочастотного носителя с помощью сигнала. Этот метод модуляции называется частотной модуляцией (FM).

Амплитуда частотной модуляции не изменилась, способность противоинтерференции относительно сильна, а искажение в процессе передачи относительно невелико. Однако структура приемника FM более сложна, чем у приемника AM, а радиус обслуживания относительно невелик. Многие радиостанции, с которыми мы знакомы,-это радиостанции FM, которые могут транслировать высококачественные музыкальные и языковые программы.

В мире много радио и телевизионных станций, и они все время излучают электромагнитные волны. Поэтому вокруг нас много электромагнитных волн. При получении радиопередачи вы должны сначала выбрать тот, который вам нужен, от многих электромагнитных волн. Когда мы поворачиваем ручку радио, чтобы выбрать станцию, мы на самом деле выбираем электромагнитные волны, которые нам нужны. Это технически называется настройкой. После настройки получатель получает высокочастотный ток с информационными знаками. Этот высокочастотный ток сигнала еще не является самим требуемым сигналом. Чтобы получить необходимую информацию о звуке и изображениях, они должны быть «сняты» из высокочастотного тока сигнала. Этот процесс называется демодуляцией. Сигнал, полученный демодуляцией, должен быть усилен. Если трансмиссия является звуковой информацией, вы можете заставить динамик излучать звук; Если трансмиссия является информацией об изображении, вы можете сделать трубку с изображением отображать изображение.
 

Применение радиотехнологии

Сегодня наша жизнь неразделима от радио, и применение радио становится все более диверсифицированным, включая не только беспроводные сети данных, но и различные типы мобильных коммуникаций и радиовещания.

Самое раннее применение радио находится в области связи, где люди могут использовать радио для передачи информации на большем расстоянии в первый раз. Однажды, в огромном море, было трудно передать информацию между кораблями. Когда вышла радиотехнологии, она быстро применялась в области навигации. Военные корабли будут использовать его для выдачи и получения инструкций и информировать ситуацию; Гражданские корабли также будут использовать его, чтобы попросить о помощи. , Или передавать другую информацию. Мобильные телефоны в настоящее время являются наиболее часто используемым беспроводным коммуникационным оборудованием. Люди могут свободно говорить, пока они находятся в области, покрытой сигналом. Кроме того, такие технологии, как сеть беспроводной локальной области и Bluetooth, используют радиотехнологию для передачи данных на короткие расстояния.

Радиовигация может направить людей к тому, чтобы добраться до места назначения плавно. В этой технологии спутник может использовать радиоволны для определения параметров навигации (таких как азимут и скорость) транспортного средства, и вычислять отклонение от заранее определенного маршрута, чтобы исправить его во времени и поддерживать правильный путь. Если этот процесс продолжается, радио может непрерывно выполнять позиционирование и, наконец, реализовать радиовигацию. Радиовигация не ограничена временем и погодой, а также имеет высокую точность, быструю скорость и легкую работу. Современные технологии беспроводной коммуникации более развиты, а технология космической коммуникации становится все более и более зрелой. В повседневной жизни мобильная связь уже необходима. Мобильная связь прошла через эпоху 1G (аналоговый), 2G (цифровой) и 3G (высокая скорость) и теперь вступила в эру 5G. Начиная с эпохи 3G, мобильные коммуникации действительно привели людей в эру мультимедийных мобильных коммуникаций. Веб -страницы, музыка, картинки, видео и т. Д. Все могут добиться хорошего качества обслуживания клиентов на смартфонах.

Беспроводные сети местных мест широко используются в медицинской помощи, охвате корпоративной сети, управлением складами, питанием и розничной торговлей, видео наблюдения и т. Д. Фактически, Wi -Fi является товарным знаком WLANA (беспроводная местная сеть -альянс). Wi -Fi является одним из технических стандартов WLAN. Радиус покрытия Wi -Fi может достигать около 300 футов (около 90 м), а WLAN (с антенной) может достигать 5 км.

В эпоху быстрого развития информационных технологий Интернет вещей набирает обороты. Эта подключенная сеть вещей подключает все вещи через сеть. Очевидно, что если вы подключаетесь через проводную сеть, этот сценарий невообразим. В Интернете вещей есть широкий спектр использования, охватывающий интеллектуальный транспорт, защиту окружающей среды, государственную работу, общественную безопасность, безопасный дом, интеллектуальный пожарная защита, промышленный мониторинг, мониторинг окружающей среды, уход за пожилыми людьми, личное здоровье, выращивание цветов, мониторинг системы водоснабжения, прослеживаемость продовольствия, разведку врагов и сбор интеллекта и многие другие полки, профиль применения очень широкий.


 

Радиотехнологии сегодня

В реальной жизни присутствие радиотехнологии также очень высокое. Передача звука требует радио, такой как радиотелеграфия, AM вещание, вещание FM и голосовые станции, используемые в навигации и авиации. Телефония, телевидение, аварийные услуги, передача данных, Bluetooth, навигация, радар, отопление, мощность, астрономия и другие области также неотделимы от радиотехнологии.

Таким образом, кто -то подытожил радио, сказав, что для людей можно свободно общаться. Благодаря быстрому развитию технологий радиосвязи, мобильные телефоны не только отвечают потребностям людей, чтобы свободно общаться в любое время и в любом месте, но и становятся личным интеллектуальным мобильным терминалом, который интегрирует коммуникацию, фотографию, развлечения, управление финансовым финансами и покупки. Уже в 2013 году данные показали, что количество пользователей мобильных телефонов в моей стране превысило 1,1 миллиарда, рейтинг первого в мире. Пейджеры, которые когда-то охватили страну, ходьбы для отправки и командования, Bluetooth для краткосрочной беспроводной связи, Wi-Fi для беспроводных местных сетей и спутниковых телефонов и т. Д., Также неотделимы от радио. Общественные мобильные сообщения претерпели 5 поколений эволюции. От простой удовлетворения потребностей людей, чтобы совершать звонки, когда они находятся в движении к высокоскоростной возможности загрузки мобильной связи (5G), радио сыграло важную роль. Радио также является «красочной радугой», которая обогащает культурную жизнь людей. Радио и телевидение полагаются на радиоволны, чтобы представить новости, которые проводятся по всему миру каждый день для нас за тысячи миль. После десятилетий развития сеть радио и телевидения моей страны стала крупнейшей в мире радио и телевизионной сетью. Статистика в 2013 году показала, что более половины домохозяйств в стране смотрят телевизор через беспроводные телевизионные сети, с более чем 15 000 телевизионных станций и более 30 000 телевизионных передатчиков. Можно сказать, что наша удобная жизнь сегодня основана на применении радиотехнологии.


 

Обратите внимание на безопасность радио

В течение долгого времени проблема безопасности радио также вызвала мышление людей. Принимая когнитивное радио в качестве примера, он сталкивается с пятью основными угрозами безопасности. Во -первых, кража информации. Поскольку информационная передача радиосвязи является открытым пространством, это значительно уменьшает сложность незаконного перехвата сигналов связи. Более того, поскольку перехват сигнала является пассивным поведением, труднее найти проблемы с помощью методов обнаружения сигналов. Во -вторых, злонамеренное вмешательство. Антенна, получающая радио, находится в открытом пространстве, и, получая полезные сигналы, она также будет мешать различной бесполезной информации в пространстве. Например, некоторые злонамеренные злоумышленники могут произвольно вставить канал передачи приемника, чтобы уменьшить входное соотношение сигнал / шум приемника и повлиять на эффективность связи. Кроме того, некоторые злонамеренные злоумышленники могут подражать полезным сигналам, чтобы приемник мог получить неправильную информацию. В -третьих, вмешательство когнитивных пользователей с авторизованными пользователями. Из -за факторов окружающей среды, таких как скрытые терминальные эффекты, восприятие когнитивных пользователей первичного пользователя является неточным и несвоевременным, а авторизованные пользователи могут быть нарушены. Вызвать несправедливость среди пользователей. В -четвертых, имитируют авторизованные атаки пользователей. Когда ресурсы спектра в дефиците, ограниченный спектр воспринимается как собственный. В некоторых злонамеренных атаках доступность ресурсов Spectrum также будет уничтожена. В -пятых, отрицание атак на обслуживание. В когнитивной радиосети общий канал управления является физической основой для передачи информации о определении спектра между узлами. Злоумышленник насыщает канал управления, отправляя большое количество бесполезной контрольной информации, делая канал управления недоступным для других когнитивных пользователей. В то же время когнитивное радио также сталкивается с некоторыми другими угрозами безопасности. Например, злоумышленники могут использовать уязвимости безопасности в различных протоколах на уровне приложения, чтобы снизить качество услуг когнитивных радиосвязи с помощью вредоносных программ, таких как вирусы и троянские лошади.

Столкнувшись с этими угрозами безопасности, технологии коммуникации Spread Spectrum - это эффективный способ решить проблему кражи информации и помех. Связь с распространением спектра в основном включает в себя прямое распространение, частотный прыжок и т. Д. Основная идея состоит в том, чтобы повысить способность к сокрытию и противоположность сигнала путем расширения полосы пропускания сигнала связи. Кроме того, более строгий механизм аутентификации также может быть использован для предотвращения утечки информации и данных. Соответствующие криптографические алгоритмы могут сделать перехваченным сигналом связи, но также не могут предоставить подслушитель представляющей интерес интересующей информации. Лучшая идентификация авторизованных пользовательских сигналов является фундаментальным методом защиты от имитации авторизованных атак пользователей. По этой причине физические характеристики, кроме самого сигнала, могут использоваться для многомерной дискриминации.

Чтобы повысить осведомленность людей о важности радио, продвижение радиосвязи в качестве коммуникационного перевозчика играет важную роль в содействии развитию образования, распространению информации и выпуске основной информации в стихийных бедствиях. 3 ноября 2011 года ЮНЕСКО решила назначать 13 февраля каждый год как «Всемирный день радио». Наслаждаясь удобством, принесенным радиотехнологией, мы также должны обратить внимание на ее безопасность. Различные радиосвязи «делают свой путь» на разных частотах. Благодаря научному планированию и управлению этими «дорогами» Агентство по радиосвязи обеспечивает безопасность и порядок заказа радиоволн и сопровождает нормальную работу различных радиостанций. Конечно, создание гармоничной, зеленой и безопасной электромагнитной среды также требует совместных усилий всего общества.