5.6. Дигиталне телекомуникације

GPS пријемник је уређај који прорачунава своју позицију на основу мерења удаљености од три или више GPS сателита. Сваки сателит емитује микроталасну секвенцу радио сигнала која је позната пријемнику. Док пријемник прима тај сигнал, у стању је да одреди време које протекне од емитовања радио сигнала са сателита до пријема на својој позицији. Удаљеност пријемника од сателита се прорачунава на основу тог времена, будући да радио сигнал путује познатом брзином.Сигнал такође носи информацију о тренутном положају сателита са ког се емитује. Ако се зна удаљеност пријемника од сателита и позиција сателита, познато је да се пријемник налази негде на сфери одређене димензије у чијем је центру сателит.

Пошто су познате позиције три сателита и удаљеност пријемника од сваког од њих, поступком трилатерације се може одредити позиција пријемника. Трилатерација се базира на чињеници да се три сфере секу у највише две тачке (од којих једна обично нема смисла).

Овај принцип рада подразумева да су часовници на свим сателитима, као и на пријемнику потпуно синхронизовани, да би се временски размак између познате секвенце сигнала са сателита и на пријемнику тачно измерио.

На сателитима се налазе атомски часовници, веома прецизни и скупи. Међутим, пријемник има далеко мање прецизан часовник, кристални осцилатор. Недостатак прецизности се решава увођењем мерења удаљености од још једног сателита.Сат на пријемнику уводи исту временску и просторну грешку када прорачунава удаљеност од сва четири сателита. Може се израчунати за колико треба кориговати сат да би се четири сфере секле у једној истој тачки. На тај начин се сат на пријемнику непрекидно коригује.

Једна од примена GPS-а је веома прецизно рачунање времена и синхронизација часовника.

GPS се користи и у многе друге намене, за одређивање позиције, за одређивање брзине кретања, пређеног пута, навођење возила на циљ (и војних ракета), контолу и управљење саобраћајним системима свих врста, премеравању замљишта, пројектовање путева, тунела, пруга и других објеката нискоградње, прибављање података (шпијунирање- извиђање положаја и снаге непријатеља), теренску орјентацију војних јединица, итд.

Технички опис система

GPS систем се састоји од три компоненте, компоненте у васиони, контролне компоненте и корисничке компоненте.

GPS компоненте у васиони

Компоненте у васиони чине GPS сателити у орбити Земље. Број и распоред сателита се мењао током времена, како се GPS систем развијао.Блок I сателити су пуштани у рад од 1978. до 1985. године и до данас су сви ван функције.

Оригинални концепт Блок II сателита представљају 24 GPS сателита који се крећу у 6 орбиталних равни, равномерно распоређених у односу на Земљу, које су нагнуте под углом од 55° у односу на екваторијалну раван.

Орбиталне равни не ротирају у односу на удаљење звезде. У свакој орбиталној равни се крећу по 4 сателита, по орбитама које су скоро кружне (ексцентричност елипсе 1°), међусобно правилно распоређени по кружници орбите, под углом од 90°.

Пречник орбита је око четири пута већи од пречника Земље и сваки од сателита једном обиђе своју орбиту за 12 часова, тако да у односу на површину Земље сваки сателит сваког дана обиђе исту путању.

Овај број и правилан распоред сателита гарантује да се са сваке тачке на Земљи у сваком тренутку на хоризонту налази бар четири сателита.

То су четири сателита потребна за одређивање позиције GPS пријемника. Пошто сателити излазе из функције због одржавања, кварова или истека радног века, око Земље кружи више сателита и често их је активно више од 24.

Контролне компоненте GPS-а

Контролну компоненту чине станице за праћење сателита, контролна станице и земљишне антене.

Станице за праћење сателита се налазе на Хавајима, Квајлин острву, Акнезијском острву, острву Дијего Гарсија и Колорадо Спрингсу, у Колораду.

Улога ових станица је да прате кретање сателита и податке шаљу главној контролној станици у Колорадо Спрингсу.

Ту се врше прорачуни и преко земљишних антена које се налазе на Квајлин острву, Акнезијском острву, и острву Дијего Гарсија , сателитима се шаљу ажурирани подаци о њиховој тачној позицији и времену. Ажурирање се врши два пута дневно, чиме се врше фина подешавања система.

Новија генерација сателита је у стању да међусобно комуницира и синхронизује податке, па прецизност одређивања позиције не би била битно нарушена ни кад би сателити данима радили независно од контролне компоненете на Земљи.

Корисничке компоненте GPS-а

Корисничку компонену чине GPS пријемници на Земљи.

Пријемници могу бити компоненте укључене у друге уређаје, као нпр. мобилни телефон, часовник и слично, или самостални уређаји. На пример, GPS пријемник базиран на SiRF STAR III чипу има димензије само 12 x 15 mm.

Други, самостални уређаји, имају дисплеј за приказивање позиције, брзине и/или времена и могу имати интерфејсе са другим уређајима.

Основне компоненте GPS пријемника су антена подешена на фреквенције GPS сателита, кристални осцилатор који служи као часовник и микропроцесор који обрађује сигнале. Пријемници се често описују према томе колико канала имају. Сваки канал прати по један сателит. Старији модели су имали четири до пет канала, а данашњи углавном 12 до 20 канала.

GPS пријемници могу имати у саставу компоненту која прима диференцијалне сигнале.

Диференцијални сигнал се добија преко стандардног RS-232 порта или преко интерне антене.

Од 2006. године чак и јефтини пријемници укључују и пријемнике за обласне системе аугментације.

Неки GPS пријемници комуницирају са другим уређајима преко серијских интерфејса као што су USB или Bluetooth, користећи стандардне протоколе (NMEA 0183 и NMEA 2000 су широко распрострањени протоколи).

Мобилна телефонија

Захваљујући NMEA-у корисник може набавити телефон и јављати се са било ког места. Овакав телефон називамо мобилним телефоном.

Мобилним телефоном може се остварити веза са фиксним телефоном, са другим мобилним телефоном и са Интернетом. Да би веза била могућа корисник мора бити повезан са базном станицом-мобилним оператером, који регулише његове позиве.

На овај начин је омогућена веза малтене са сваког места на земаљској кугли, јер су базне станице размештене широм света тако да дометом ектромагнетних таласа прекривају скоро цео простор Земље.

Мобилни телефон у себи садржи уређаје који омогућавају слање порука у дигиталном облику, као и оне које врше демодулацију послатих дигиталних порука.

Када прими информације у дигиталном облику телефон их демодулише, претвара у анологни сигнал, а онда га шаље на звучник.

Такође, протоколом WAP, може се њиме приступити Интернету, и преко displey-а крстарити по њему.

Садржај страна је потпуно исти као када користимо компјутер, сем што изглед стране варира у односу на величину dospley-а, a у зависности од типа телефона можемо га и користити као компјутер, односно скидати музику, слике и сл.

Како је већина медија на Интернету ипак намењена компјутерима, и како је небројено пута скупље користити мобилни за крстарење интернетом, крстарње интернетом мобилним телефоном свакако није препоручљиво за џеп корисника.

Основне функције мобилних телефона

Лекција о могућностима примене и алатима мобилних телефона је врло незахвална за писање, јер се ниједан светски производ не мења том брзином, као мобилни телефон.

Најмодернији мобилни телефон који је купљен данас, већ сутра постаје застарео, а за неколико месеци нови модел има и нове алате, и нове могућности.

Но, како је ова лекција ученицима најдража, јер обично о функцијама и алатима мобилних телефона знају више од наставника, стога што им је телефон углавном скупљи и модернији него наставнички, врло је битно имати и овакву лекцију, коју ће ученик одговарати за петицу и без учења.

Главни мени већине мобилних телефона има следеће опције:

1. Именик-Phone book (за меморисање разних бројева телефона, којим се може приступити бројевима замеморисаним у меморији телефона или Sim картици),

2. Порука-Messages (алат за примање и слање порука),

3. Листа позива-Call Register ( која мемори{е све позиве),

4. Подешавање телефона- Settings,

5. Преусмеравање позива- Call Divert,

6. Игрице- Games,

7. Аларм,

8. Подсетник,

9. Календар,

10. Камера,

7. итд...

На слици je приказан начин повезивања корисника мобилног телефона на телекомуникациону мрежу преко базне станице-провајдера.

Базна станица има двосмерну бежичну везу са сателитима и жичну са поштом.

У зависности од жеље корисника, базна станица му омогућава везу са Интернетом, другим мобилним или фиксним телефоном, односно другим базним станицама широм света.

Интернет и кабловска телевизија

На слици 5-доле приказана је повезаност хардверског дела интернета на телекомуникационе системе. Сервер је сателитом бежично повезан на Интернет, а телефонском линијом на пошту, преко које је повезан и са корисником.

Све комуникационе везе се остварују у оба смера.

На слици је приказан упрошћен начин повезивања телевизора на телекомуникациони систем, преко телевизијског центра, који има везу са сателитима.

Код дигиталног ТВ преноса, за разлику од Интернета и мобилне телефоније комуникација је једносмерна, односно одвија се само од центра ка кориснику.

Преузми или одштампај лекцију ради припреме часа или учења