Сергей Мусский - 100 великих чудес техники

• Название: 100 великих чудес техники
• Автор: Сергей Мусский
• Издательство: «Вече»
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2001
• ISBN: 5-7838-1013-4

Лучшие достижения человеческой цивилизации могут вызывать только восхищение могуществом разума человека и искусными деяниями человеческих рук. Перед читателями откроется мир чудес техники, заставляющий усомниться в словах Эйнштейна, что процесс научных открытий – это непрерывное бегство от чудес.

---

«В 1988 году были приняты основные документы и началось освоение производства оборудования для сервисных систем этого стандарта, – пишет в журнале «Радио» А. Голышев. – А в 1991 году первые сети GSM уже стали практически эксплуатироваться. До сих пор процесс создания этого стандарта может считаться образцом совместного решения сложных технических и организационных задач большой группой стран. Разработанные в рамках GSM системные и технические решения широко используются в настоящее время при создании перспективных цифровых систем сотовой связи, в том числе и на базе других технологий. В первую очередь, к таким решениям относится построение сетей GSM на принципах интеллектуальных сетей, применение модели открытых систем, внедрение новых эффективных моделей повторного использования частот и т п.».

В стандарте используется многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), функционирующий в диапазоне частот 890…915 МГц (по линии «вверх») и 935…960 МГц (по линии «вниз») с шириной полосы канала 200 кГц. Помимо каналов трафика присутствуют также каналы управления. Таким образом, в одном физическом радиоканале в GSM реализовано восемь логических каналов связи, каждым из которых может пользоваться отдельный абонент.

Одна базовая станция может поддерживать максимально 16-20 радиоканалов. Максимальная скорость передачи данных в системе – 9,6 Кбит в секунду.

В стандарте GSM применяется так называемая спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Для защиты от ошибок в радиоканалах системы GSM используется сверточное и блочное кодирование с перемежением.

Сверточное кодирование борется с одиночными ошибками, перемежение позволяет преобразовать групповые ошибки в одиночные, а блочное кодирование освобождает от оставшихся нескорректированных ошибок. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения абонентских терминалов достигается медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду.

Для высокой степени безопасности передачи сообщений осуществляется их дополнительное шифрование по алгоритму с открытым ключом.

«Функциональный состав системы вполне традиционный, – отмечает А. Голышев, – она состоит из центра коммутации, центра управления и обслуживания, базовых станций и абонентских терминалов.

Центр коммутации обслуживает группу ячеек (сот), в каждой из которых находится базовая станция (отдельные группы базовых станций управляются специализированным контроллером), обеспечивая все виды соединений, в которых нуждается абонентская подвижная станция, а также "эстафетную передачу" при движении абонента (из соты в соту) и переключение радиоканалов при появлении помех или неисправностей. Центр коммутации непрерывно отслеживает местонахождение подвижных станций, сохраняя эту информацию в специальных защищенных базах данных. Это позволяет осуществлять обслуживание (роуминг) пользователей других сетей данного стандарта (принадлежащих другим операторам)…

…Разработчики позаботились о том, чтобы система GSM обладала собственным внутренним механизмом определения местоположения абонентов и маршрутизации вызовов, не зависящим от конкретной телефонной сети, к которой подключена, и соответственно могла бы достаточно просто сделать то же самое в любой части каждой страны. Все это облегчает организацию автоматического роуминга, что ныне широко используется во всем мире».

Для исключения несанкционированного доступа в сеть GSM производится аутентификация абонента. При этом каждый получает на время пользования сетью стандартный модуль подлинности абонента, который содержит международный идентификационный номер, свой индивидуальный ключ и алгоритм аутентификации. Вставив свою карту в терминал, абонент превращает последний в свой индивидуальный аппарат. Чтобы обеспечить дополнительную защиту своего терминала, абонент может установить такой режим работы, при котором необходимо дополнительно набрать на клавиатуре pin-код.

Еще один важный узел сети GSM, отвечающий за ее надежность, – это центр эксплуатации и технического обслуживания (OMC). Он обеспечивает контроль и управление всеми компонентами сети, а также контролирует качество ее работы. В зависимости от характера неисправности OMC позволяет устранить ее автоматически или с помощью экстренного вмешательства технического персонала.

Сеть GSM имеет центр управления, предназначенный для эксплуатации и технического обслуживания всей сети, которая может содержать несколько региональных OMC.

Система предоставляет своим абонентам широкий спектр услуг передачу вызова, оповещение о тарифных расходах, включение в закрытую группу пользователей. Применение в сети различного оборудования позволяет, кроме осуществления голосовой связи, передавать данные, короткие сообщения, сигналы экстренных служб, в том числе аварийной информации, сигналов охраны квартир, бедствия.

«Умный дом»

Как ни удивительно звучит – автоматизировать свое жилище намного дешевле, чем провести евроремонт. Для этого не требуется никаких видимых изменений: не надо отрывать обои, долбить бетонные стены и т п. – все управление происходит по обычным электрическим проводам. Достаточно, чтобы в вашем доме было электричество.

Самый простой набор для автоматизации состоит из устройств трех основных типов. Это контроллер – «мозг» системы, устройство для включения и выключения чего-либо и устройство для плавного включения-выключения света. Каждое устройство включается в обычную розетку. Контроллер так и остается в ней, а к двум другим типам устройств подключаются настольные лампы, кофеварки, чайники, кондиционеры и т п. В случае с устройствами для управления лампами можно использовать и специальные переходники, вкручиваемые в цоколь лампы.

Достаточно на контроллере задать код дома или квартиры, код устройства, команды для включения-выключения и можно наслаждаться жизнью. Для управления настольными лампами также существуют более «интеллектуальные» устройства, запоминающие уровень освещенности в момент выключения и восстанавливающие его при включении.

Одной из распространенных сегодня технологий автоматизации дома является X10. «Естественно, мы можем подключить музыкальный центр или видеомагнитофон к контроллеру X10, – пишет в журнале «Компьютер-пресс» Алексей Федоров, – только проку от этого будет мало, так как отключенный от сети видеомагнитофон сразу же (или через некоторое время) «забудет» о номерах каналов, а музыкальный центр потеряет настройки на радиостанции. Решение этой проблемы кроется в приобретении устройств, которые могут преобразовывать сигналы X10 в инфракрасные сигналы, схожие с теми, которые посылает обычный пульт дистанционного управления. Таким образом, с обычного контроллера можно будет управлять более «чувствительными» устройствами.

Не менее интересна и возможность управления всеми устройствами с единого дистанционного пульта. Например, вместо того чтобы идти на кухню и выключать свет или включать кофеварку, можно просто нажать пару кнопок. Такая возможность, например, есть в наборе IBM Home Director (HD), позволяющем управлять шестью аудио– или видеоустройствами и десятью устройствами, подключенными к контроллеру X10.

Понятно, что можно добавить к нашему базовому набору датчики освещения, движения, миниатюрные видеокамеры, датчик приближения автомобиля (актуально на даче, но не в городе!) и т п. Это позволит узнавать о том, не подслушивают ли соседи по коммуналке под дверью, не стоит ли кто-то у входной двери, не решаясь нажать на кнопку звонка, и т п.».

Новые возможности открываются, если у вас есть персональный компьютер.

С помощью набора HD можно задавать сценарии включения-выключения освещения и различных устройств, находящихся в доме, автоматически следить за изменением освещенности, создавать последовательности команд X10 и записывать их в виде макросов, управлять устройствами непосредственно с компьютера. При этом команды могут либо посылаться компьютером, либо их можно занести в память контроллера и выключить компьютер – HD будет работать автономно.

Функции, предоставляемые HD, аналогичны функциям X10 ActiveHome и позволяют использовать программное обеспечение и аксессуары, разработанные для ActiveHome. Набор дополнительных модулей может быть расширен практически любым X10-совместимым устройством.

Для расширения функциональности HD можно использовать набор, включающий пять дополнительных модулей X10. Одним из наиболее популярных на сегодняшний день является набор Home Vision, состоящий из блока управления и средств для контроля за устройствами. Этот набор позволяет управлять устройствами как с компьютера, так и с экрана телевизора. Все программирование осуществляется с помощью компьютера, который затем может использоваться для мониторинга и управления в реальном времени. Он может запоминать до 256 команд и позволяет передавать их по полученному сигналу. Управление осуществляется как непосредственно командами X10, так и инфракрасными командами. К устройству могут быть подключены различные сенсоры, активизация которых может приводить к возникновению различных программных «событий». Что должно происходить в результате таких «событий» – решать пользователю.