Как я с космонавтами по радио связался
Всем привет! Как и обещал, выкладываю пост про то, как я сеансы радиосвязи с МКС проводил. А началось всё так:
Как-то раз обнаружил в интернете информацию о том, как принять картинку с низкоорбитальных метеорологических спутников NOAA. На следующий день я уже сколхозил кабель, подцепил радейку к компу, дождался появления спутника в зоне радиовидимости и успешно декодировал сигнал. На картинке присутствовало огромное количество помех, но всё же отчетливо были видны горы, озера, реки и облака. Затем после установки других антенн и подключения МШУ качество картинок стало идеальным. И вот наигравшись с метеоспутниками мне захотелось чего-то более крутого. Тут в голову пришла мысль, а почему бы не попробовать принять сигналы с МКС и даже более того, провести полноценную радиосвязь. Специально для этого была начата сборка усилителя мощности для радиостанции и поворотного устройства для моей основной, на то время, УКВ антенны. Но песец подкрался незаметно - было объявлено что 23.02,15 - 24,02,15 космонавты будут передавать по любительскому каналу связи картинки в SSTV режиме, а также работать на общий вызов. У меня паника, через пару дней момент Х, а у меня поворотное устройство даже не на стадии сборки, а усилитель так вообще в виде деталей лежит по шкафам. В общем, так я и не успел допилить оборудование.
И этот день настал. Из радиостанций лишь носимый Icom V8, с комариной мощностью 5,5 ватт.Думаю, подключу к антенне, хоть послушаю их. Далее сижу, наблюдаю орбиту МКС. Постепенно моя приемная станция входит в зону радиовидимости и тут внезапно женский голос на частоте. Это была Елена Олеговна Серова. У меня "мандраж", руки трясутся, мысли в голове путаются. Дожидаюсь окончания её радиообмена с предыдущим оператором, и после вопроса "Кто еще принимает?" нажимаю кнопку передачи на радиостанции.
После пары попыток нажать трясущимися руками кнопку "запись" у меня это получилось. Но записался лишь обрывок - долбаная доисторическая мобила имела крохотную память и перестала снимать в самый неподходящий момент. Но тем не менее, меня услышали и правильно приняли мой позывной. Радовался как ребенок, которому подарили новую игрушку). На тот момент конфигурация моей аппаратуры была следующей: Icom V8 5.5ватт и направленная антенна Кваги с 8 элементами. Так как поворотное устройство было еще не допилено, антенна смотрела в одну точку. Благодаря ярко выраженным боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, меня хоть как-то приняли на МКС.
В июле было вновь объявлено о передаче SSTV картинок с МКС и возможно, работе на общий вызов, которая должна состояться 19,07,15. Активность космонавтов на р/л канале была проведена в честь 40 летия стыковки космических кораблей Союз и Апполон.
На этот раз я основательно подготовился. Приобрел мощный УКВ-трансивер, допилил его выходной каскад и изваял антенну круговой направленности - J-штырь. В пользу этой антенны, было принято решение отказаться от сложных поворотных устройств, поэтому моя направленная 8 элементная Кваги была перенесена пониже и стала использоваться для дальних связей по местности. Для компенсации потерь, из-за "пыления" J-штыря во все стороны, была увеличена мощность радиостанции с 25вт до 50вт. Теперь я был полностью подготовлен!
В день Х я включил радиостанцию, SDR-приемник и проги для отслеживания положения МКС.
Каждый проход МКС над моей станцией я тщательно прослушивался и наконец я услышал "пиликанье" SSTV режима. Первые пару витков были "пропиликаны" сплошняком, зато на середине следующего витка образовалась пауза после окончания передачи картинки. И тут я решил - пора действовать!
Оператором оказался Геннадий Иванович Падалка! Связь прошла идеально! Шумы на минимуме, а там, вверху, меня принимали отлично. К слову, связь была проведена ровно в 3 часа ночи по местному времени.
Также удалось попринимать SSTV картинки. Ниже одна из них. На ней изображен командир космического корабля Союз-19 Алексей Леонов.
Ну вот и всё! Спасибо за внимание! Если интересно, могу запилить посты про прием погодных спутников NOAA, Meteor, а также про прием и декодировку информации со спутников орбитальной группировки Orbcomm.
Пишите пожелания и темы, которые вам интересны - тоже постараюсь изваять посты по ним!
Быть тебе, автор, с медалькой в 1000 подписчиков. Спасибо за очень интересный пост!
Обалдеееть!А какая информация передаётся в момент связи? Обмен позывными? Что-то еще? Есть какой-то регламент или принятые нормы? Есть ли практическое применение у таких сеансов радиосвязи с обычными радиолюбителями? "Оператором оказался Геннадий Иванович Падалка!"И как на МКС это выглядит? Непрерывно дежурят на связи или есть какие-то временные интервалы, когда можно связаться с ними?
ALLO STANCIYA , ETO TI?
Все время, что я читал этот небольшой и очень простенький пост, с моего лица не сходила идиотская счастливая улыбка.
http://www.websdr.org/ Можно послушать радиоэфир по всему миру.Достаточно интересно, так как можно поймать всё что угодно. Ну или купить на али RTL2832U + R820T2 донгл за 500 рублей и слушать радиоэфир своего города. Начиная от различных организаций (такси,гор. службы заканчивая радиолюбителями).Кому интересно, почитайте в интернете про RTL2832U + R820T2.
Было бы интересно на эти картинки взглянуть
как на счет связи с внеземными цивилизациями?
@Beteljuice, обязательно запили пост перед тем, как будешь связываться ещё раз) Если можешь сделать во время этого ещё и трансляцию на Твиче, то будет идеально. Успехов в твоём нелёгком деле!
Из за таких людей и возникает интерес к науке))
Я не хрена не понял из поста, но сам факты связи с космосом из домашних условий впечатляет. Лови плюсенцию, ТС.
Надо же, 5 ватт хватило. Очень крутой опыт.
интересно, а который час на мкс и как они время считают?
Это просто великолепно! ТУСУР чемпион! Расскажу про этот пост нашим преподавателям (к слову, я тоже учусь сейчас в ТУСУРе)
Какой же всё-таки замечательный пост! Спасибо.
"Собака лает? Вы на земле. А я умру сегодня" (фильм Гравитация)
а можно фото антенн ?
Это прям какое то радио обожательство! Завидую белой завистью! Ты большой молодец!
Круто, но ровным счётом ничего не понятно :) И несколько сотен тонн вопросов - к примеру, зачем космонавтам иметь дело с простыми смертными, когда у них дел на орбите и так выше крыши, как вы додумались связаться с ними, зачем вам это, можно ли попробовать принять картинку со спутников не инженеру, законно ли это и почему на мобилу у вас денег нет, а на оборудование - есть? :D
Вы разговариваете, а трясёт меня!) очень круто, просто фантастично
Первый армянин в космосе)
Очень круто! Подписуюсь на тебя. Пили еще!
связываешься с МКС и внезапно.
Прям как в рекламе про маленького нигера)
вспоминается вот этот добрый ролик
афтар да ты мать его крут!
Время идет - не видать пока
На траверзе нашей эры
Лучше занятия для мужика,
Чем ждать и крутить верньеры.
Приобрел на днях штырь где-то 1.70м, 5/8 лямбда, с тремя противовесами по 47см вроде как. На 144-146МГц. На выходных буду ставить ее на крышу 14этажного дома. Дом крайний, дальше поля. Как думаешь, получится принимать спутники и МКС? Из оборудования на УКВ пока Baofeng UV-5R и свисток SDR.
Каким образом можно получить позывной? Экзамены сложные?
Дух захватывает!Автор, спасибо, я увидел ещё одну совершенно новую вещь для себя.
Спасибо! Было познавательно, всегда восхищался гражданскими радиолюбителями.
давай пост про то,как с метеоспутников снимать картинки
Автор, пожалуйста, укажите частоты на которых удалось установить радиосвязь. И если известно, когда у них переход на ночные/дневные частоты. Заранее спасибо.
Пока читал, искренне надеялся, что стоит отметка "моё".Так написан текст, что даже передаётся вся эйфория.
Очень эмоционально, спасибо, поздравляю.
Хочется крикнуть, УРА! :)
пили пили обязательно. очень интересно почитать!
Фантастика. Очень интересно. Буду рад услышать продолжение и подробности.
Аплодирую стоя!! Ты большой молодец, в домашних условиях сделать такой аппарат это реально круто!))
круто! выходи с ними на связь по чаще. это как друг по переписке, только следующий лвл.
правда у меня этот пост ассоциируется с каким-то мировым пиздецом, как-будто радиолюбитель узнал тайну о ближайшем будущем и начинают разворачиваться события глобального пиздеца))
Круто ! Делай еще посты ! Надо популяризовать радиотехнику ))
Бесконечная уважуха)) я за тебя порадовался словно это не ты, а я соорудил эту шайтан-железку и связался с космонавтами. Спасибо :)
Боже. аж дух захватывает) хотелось бы по больше подобых постов от вас)
Чувак, рад за тебя. Когда смотрел видео с ответом от мкс, сам радовался как ребенок!) Молодцом!
Привет! Ты из Семипалатинска? Горжусь тобой, молодец)
Здравствуй, соотечественник! Нереально круто и интересно читать такие посты. Продолжай в том же духе с удовольствием подпишусь и буду ждать новых постов!
Автор поста - молодец.Читал с огромным интересом.Просмотрел некоторые твои посты и сделал вывод - подписываюсь.Даже не знал что такое возможно,про лицензию и прочее.С нетерпением ждем постов.
p.s. если увидишь мой коммент - выложи пост про аппаратуру,как приобрести лицензию,как выходят на связь и все тонкости.Еще раз спасибо тебе
Как у тебя с земными девушками?
Блин, ну как же это круто! им там наверно одиноко, они скорее всего не маятся какими мелкими заботами, у них вся планета перед глазами, масштабы громадные. уверен что им было очень приятно. удачи тебе, ждём ещё постов.
Огонь! Просто молодчина! Слов нет как круто. :))))
Сколхозил в первый раз слышу.Обычно говорят скоммуниздил.
Жуть как интересно. Продолжай. подписался)
Я думал я один такой упоротый) Начинал с метео спутников и планирую тоже с МКС связать - прошлый раз не получилось)
было бы не плохо, если бы Вы более подробно рассказали о оборудовании и как вы все это сделали!
Уж марушки по коже) В космос считай позвонил!)
Вард виктор анна радио дима. Что это за имя такое?
вау, прикольно . давай выше забирайся, лови в радиоэфире зелёных человечков
у меня вопрос ! в чем смысл этой связи ? что важного ты можешь им сказать ? или узнать у них ? или просто только сам факт вызова ? типа привет - привет - я вас слышу - пока , или что то осталось за кадром ? не наказуемо ли это ? ведь несколько любителей могут просто засрать канал и мешать работе .
каждый раз когда читаю что-то подобное становится очень радостно, что такое вообще возможно.
а потом становится грустно, что с 60-70х годов дальше мы не продвинулись
Я расплакалась), спасибо за пост!
Внимание, внимание! Всем радиостанциям, работающим на частотах от 20 тысяч килогерц ровно до 20 тысяч 12 килогерц, вы создаете помехи приему сигналов космического корабля "Восток-5". Просим прекратить работу в этом участке диапазона.
Первый выезд в поле
Хотелось поделиться радостной новостью. Немножко, правда, запоздало.На 30-ти летний юбилей подарили коротковолновый трансивер Kenwood TS 430V. Радости нет предела.Собрал антенну на 40 метровый диапазон из подручный материалов. Которые валяются в лаборатории телевидения) И поехал в поле, под СПб около Московского шоссе. Переволновался жутко, даже немного запутался. Но ощущение непередаваемые. Позывной получил ещё в 2017 году, и в эфир не разу не выходил. Теперь и у меня появилось многогранное хобби, от паяльника в эфир!
Всем хорошего КСВ и 73!)
Возможно в видео есть немного мата.
Всё-таки вид на работе решает
Захватывающие дух кадры из космоса
«Союз—Аполлон»: 47 лет назад состоялось событие, благодаря которому появились новые компьютеры, стыковочные узлы и даже МКС
17 июля в 19:12 мск 1975 года была совершена первая в истории человечества стыковка кораблей разных стран. Хотя совместный полёт пилотируемых кораблей «Союз-19» и «Аполлон» по программе «Союз-Аполлон» (ЭПАС или ASTP) продлился менее двух суток, он стал не только символом. Символом не просто сотрудничества СССР и США в космосе, но и в целом — эпохи политической разрядки середины 1970-х гг. А полученный опыт и найденные технические решения впоследствии были использованы в совместной программе «Мир» — «Шаттл» уже в 1990-е гг. и при строительстве МКС.
В советский экипаж входил Алексей Леонов и Валерий Кубасов, в американский — Томас Стаффорд, Дональд Слейтон и Вэнс Бранд. Во время полёта были выполнены все основные задачи программы: сближение и стыковка кораблей, переходы членов экипажей из корабля в корабль, взаимодействие Центров управления полётом, а также проведены все запланированные совместные научные эксперименты. За этими скупыми строчками ТАСС стояли годы подготовки и поиск решения сложнейших инженерных задач. Сама программа была утверждена 24 мая 1972 года Соглашением между СССР и США о сотрудничестве в исследовании и использовании космического пространства в мирных целях. Оно было подписано в Москве во время визита президента США Ричарда Никсона.
А для совместной проработки технических решений были созданы смешанные советско-американские рабочие группы. Предстояло обеспечить совместимость средств взаимного поиска и сближения космических кораблей, а особенно — стыковочных агрегатов, и систем жизнеобеспечения, средств связи и управления полётом. Кроме того, именно под этот проект в СССР была создана первая международная цифровая сеть передачи данных с США для расчётов траектории КА. ЦУП в Королёве также был модернизирован (в т.ч. с использованием самых современных на тот момент советских компьютеров), приобретя привычный нам сегодня вид.
Для того, чтобы обеспечить переход между кораблями был разработан специальный стыковочно-шлюзовой переходный отсек (в «Аполлоне» было пониженное давление, а астронавты дышали чистым кислородом, в то время как атмосфера «Союза» была сходной с земной по составу и давлению). Ну а для стыковки Владимиром Сыромятниковым (помните, мы писали о его эксперименте «Знамя-2»). был разработан знаменитый андрогинно-периферийный агрегат стыковки (АПАС-75). Его базовые элементы используются до сих пор, позволяя стыковаться к российским стыковочным узлам космическим кораблям других стран.
Развлекаемся как можем
Все мои посты про радио
IARU HF World Championship. 9-10 июля 2022
С 15-00 МСК вчера до 15-00 МСК сегодня проходил
IARU HF World Championship -
чемпионат мира по любительской радиосвязи на коротких волнах (КВ).
Для тех, кто не в курсе о том, кто такие радиолюбители - можно почитать здесь:
А более-менее подробно о соревнованиях по любительской связи на КВ - здесь:
Суть соревнований для ЛЛ: за сутки установить максимальное количество любительских радиосвязей с максимальным количеством стран, используя передатчик ограниченной мощности. За связи начисляются очки. За страны - множитель. Потом очки умножают на множитель. У кого больше - тот и выиграл.
Я тоже принял участие в чемпионате, в статусе "мяса для чемпионов", т.е. без претензии на призовые места. Это не достижение. Принять участие в чемпионате может любой лицензированный радиолюбитель. Так как в этих соревнованиях участвуют тысячи радиолюбителей со всего мира, значительно повышается вероятность установления связи с дальними или редкими странами. Я выступал в категории "низкая мощность, только голосовая связь".
Отчёт. Чемпионат мира глазами "середнячка".
В описание внесены некоторые упрощения. Если будет интерес к подробностям - с удовольствием прокомментирую.
1. Аппаратура
- Приёмопередатчик (трансивер) "Маламут", производство и схемотехника - Россия.
- Усилитель мощности радиосигнала УМ-200. Выходная мощность 100 ватт.
Производство и схемотехника - СССР.
- Антенна "Вилка 40/10", производство и разработка - Россия.
2. "Первый дневной" сеанс
Радиосвязи на "дневных" диапазонах, длина волны 20, 15 и 10 метров. Работа на количество связей. В это время в основном удаются связи на расстояние от 600 до 3000 километров. Набирается количество связей со странами, где много радиолюбителей - Европа, Казахстан, Россия. Проведено более 100 связей.
3. "Вечерний" сеанс
С наступлением темноты открываются диапазоны 160, 80 и 40 метров. На них хорошо слышны совсем ближние станции - Прибалтика, Северо - запад России, страны Скандинавии, Польша. С этими странами проведено около 50 связей.
4. "Ночной" сеанс.
Обычно ночью все проводят связи на диапазонах 160 и 80 метров, но в Санкт-Петербурге распространение радиоволн носит "арктический" характер, и на 160 и 80 метрах дальние станции слышны не очень хорошо, так как нет полной темноты, а вот на типично "дневных" диапазонах можно установить связь с очень дальними странами. Ночью работаю на множитель. То есть сижу на "дневных" диапазонах и выискиваю дальние страны. Проведено около 100 связей, в том числе с Бразилией, Аргентиной, Чили, Парагваем, Коста-Рикой, Китаем, Японией, Марокко, Французской Гвианой, Островами зелёного мыса, Австралией, Индонезией, США, Канадой и многими другими. Ночной сеанс завершил в 02-00 МСК. Множитель наработан хороший (более 100), претензий на призовые места нет, можно и отдохнуть.
5. "Утренний" и "Второй дневной" сеансы.
Утром нарабатывается множитель на азиатские страны. Работа на диапазоне 15 метров. Множитель увеличен до 120. Днём - добиваем количество связей с "простыми" странами.
Всего за трансивером проведено чуть больше 12 часов. Установлено более 400 связей, наработан множитель более 120. Расчётное количество очков - более 100 000. Это такая средняя серединка. Главное достижение - проведены связи с некоторыми "новыми" странами, то есть за много лет радиолюбительского стажа раньше связаться с ними не удавалось.
Политические аспекты:
1. IARU (Международный радиолюбительский союз), в отличие от многих спортивных федераций, не ввёл никаких санкций против российских радиоспортсменов.
2. Некоторые радиолюбители (не все!) из Польши и Прибалтики принципиально не отвечали на вызовы российских радиостанций.
3. Все остальные отвечали с удовольствием, и, не смотря на крайне сокращенный характер радиосвязи в ходе соревнований, находили секунду - другую, чтобы сказать "спасибо". Причём по-русски. И это радует.
Наверное, в век интернета и сотовой связи моё увлечение выглядит несколько архаично.
Но мне нравится. Любительское радио даёт возможность поймать "романтику дальних странствий" не выходя из дома. Всем удачи! 73!
Дни рождения молодых космонавтов: Ивану Вагнеру — 37, а Дмитрию Петелину — 39 лет
Мы уже писали, что сегодня юбилей у первого белоруса в космосе — Петра Климука. Но день богат на космонавтов — сегодня празднуют дни рождения Иван Вагнер и Дмитрий Петелин из молодого поколения.
Ивану Вагнеру исполнилось 37 лет — у него на счету уже есть первый полёт, за который он удостоен Звезды Героя России. 9 апреля 2020 года Вагнер отправился в космос в качестве бортинженера транспортного пилотируемого корабля «Союз МС-16» вместе с коллегами — командиром Анатолием Иванишиным и бортинженером Кристофером Кэссиди. Продолжительность полета составила 196 суток.
Ещё сегодня празднует 39 лет Дмитрий Петелин. Он пока не имеет опыта космических полётов, но входит в состав основного экипажа транспортного пилотируемого корабля «Союз МС-22». Старт запланирован на сентябрь 2022 года.
Желаем обоим крепкого здоровья, успехов и свершений!
PS: Иван Вагнер во время своего полёта сделал множество прекрасных снимков с орбиты, посмотреть их можно вот здесь, мы в прошлом году собрали замечательную галерею.
Об орбите МКС на карте
Если вы видели карту, с нанесённой на неё орбитой МКС, вероятно, вы задавались вопросом, почему она выглядит как синусоида?
В этой анимации наглядно показано, как круговая орбита станции превращается в плавную кривую при её проекции на плоскую карту. Так же гребни этой кривой смещаются с каждым витком, так как во время движения станции Земля под ней проворачивается.
Как "Контур" эфир слушал
Всем добрых выходных! На связи снова клуб любителей электроники "Контур".Давно ничего не выкладывал, поэтому надо это исправить =) Будет пост-популяризация радиолюбительства, поэтому настраивайте свои антенны на эфирное вещание.
Началось все с того, что один из членов клуба прикупил себе один интересный девайс - SDR-приемник Малахит. Про SDR я уже упоминал в предыдущем посте про Радиофест, но вкратце напомню: Software-Defined Radio (переводится как программно-определяемое радио) - это такая технология, когда вы настраиваете радиоприемник не ручкой-покрутулькой, физически смещая емкость переменного конденсатора для изменения параметров приемного тракта, а тыкаете кнопочками по экранчику, _программно_ переопределяя цифровые фильтры на выходе приемной части, что позволяет осуществлять с эфиром любые операции - в частности, сохранить его в том или ином виде или менять вид демодуляции на ходу. Но хватит текста, давайте же посмотрим на него!
Как видим - небольшая коробочка с парой крутилок и экраном, который, кстати, сенсорный. Никаких громоздких контуров и трансформаторов; внутри стоит аккумулятор и мощный АЦП - такой портативный прибор олицетворяет практически самые современные технологии электроники. Частотные характеристики тоже отличные - от 50кГц до 380МГц, от 400МГц до 2 ГГц, виды модуляций: АМ, SSB, DSB, CW, NFM, WFM. Единственное, что кусается - это его цена; однако при ближайшем рассмотрении стоимости набора микросхем внутри становится понятно, что он не может стоить дешевле. На стандартную телескопическую антенну даже в городе получилось принять несколько АМ станций и радиолюбительские переговоры, что уж говорить про FM-радио. Однако для увеличения охвата принимаемых сигналов на средних и коротких волнах нужно было думать над антенной большей длины - и тут на помощь приходит немного смекалки и наша РадиоБуханка.
От предыдущих обитателей клубного помещения нам досталась пятиметровая удочка без обвеса - наконец-то нашлось ей применение. Совокупляем ее вместе с двухметровой канализационной трубой с помощью изоленты, прикрепляем на всю конструкцию провод ПЭВ 0.35мм с заранее припаянным SMА-коннектором для присоединения к приемнику. Получившуюся мачту вставляем в дверь буханки, и вуаля - у нас есть стационарно-портативная РадиоБуханка =) Выезжаем вечером за пределы города, собираем конструкцию и пробуем:
Были приятно удивлены огромному количеству доступных станций. В основном это Китай: у них достаточно много мощных АМ-передатчиков, поэтому до нас спокойно долетает. Так же встречаются и англоязычные, арабские, испанские станции, иногда попадается русский.
И тут Вконтакте попадается объявление о проведении Сеанса памяти фронтовых и партизанских радистов Великой Отечественной Войны, который проводит группа "Радиосвязь и туризм" 22 июня. Начиная с 4 утра, с полевых радиостанций выходят в эфир радиолюбители на диапазонах 40 и 80 метров. Так как в этом году мы получили коллективный наблюдательский позывной (SWL - Short Wave Listener, радионаблюдатель) RK4H-1, а каких-либо серьезных ивентов для участия с ним еще не было - было принято решение встать пораньше 22 июня и послушать эфир. Будильник заведен, приемник заряжен - и вот мы уже на том же самом месте, а именно в квадрате LO43xb48.
Мачта поднята, подключаемся, настраиваемся - и начинаем вслушиваться в эфир. Знание фонетического алфавита пока слабое, поэтому примерно полчаса тренируемся просто правильно записывать позывные. Про морзянку на слух молчу, стандартный декодер то-ли не работает, то-ли у нас лыжи не едут; благо на телефоне есть приложение Morse Decoder: один позывной-таки распознали - R4DD, локатор LO11po.В голосовых каналах попроще; вслушивайся и записывай. Главное, отделить мух от котлет, и записать только тех, кто дает запрос на связь со словами "Памяти фронтовых радистов" и отвечающих им; на самом деле эфир кипит простыми разговорами радиолюбителей со всей России (и не только). Примерный разлет корреспондентов - МО, Уфа, Нижний Новгород, Белгород и так далее. Часть принятых в виде списка вида позывной-локатор-отчет:
R3XCE, KO80dn, 47
UA4NBC, LO48sn, 59
UA4NIA, LO48sn, 59
RA3DAD, KO95ar, 58
UA3CS, KO86vb, 48
R2DUH, KO96dh, 47
R3TKT, LO16xe, 37
Еще парочка фотографий и видео:
Взгляд на часы, время 8.30 утра, а это значит одно - пора сворачиваться и ехать на работу =)
На этом ивент для нас закончен, останется только разобрать свои каракули и написать отчет в группу.
Теперь в планах собрать воздушный шар или змей для поднятия антенны "чем выше - тем лучше", для приема дальних станций (насчет квадрокоптера думали, но полетное время маловато). Но это уже совсем другая история ;)
Как работает Wi-fi. Часть 1. История беспроводных сетей
На фотографиях выше изображены Джордж Антейл и Хеди Ламарр — два деятеля культуры (композитор и актриса) и по совместительству изобретатели. В определенных кругах эта пара известна своей концепцией передачи информации по радио, которая впоследствии нашла применение в Wi-fi, GPS, Bluetooth и… Короче, много где.
Во время Второй мировой войны Хеди и Джордж предложили систему для дистанционного управления торпедами. Как не иронично, основной проблемой управляемых торпед того времени была их система управления. Она работала на одной частоте, и если противник обнаруживал угрозу, то «бил» по слабому месту торпеды: отправлял помехи на несущей частоте.
Идея новаторов заключалась в том, чтобы отправлять сигнал частями на разных частотах.Сейчас эта концепция известна как псевдослучайная перестройка рабочей частоты. Технически синхронизацию частот предлагалось осуществлять с помощью пружинных двигателей. Ребята даже получили патент на свою разработку и предложили её армии США, но идею реализовали только в 60-х годах, уже после окончания действия патента.
Порой Хеди Ламарр называют «изобретательницей Wi-fi». Но, пожалуй, такой титул несколько преуменьшает вклад других, не менее значимых открытий, которые позволяют сидеть в интернете без провода. О том, как создавалась и развивалась технология Wi-fi, читайте под катом.
Исторические предпосылки
Первые технологии беспроводной передачи информации возникли в доисторическую эпоху. Дымовые, световые и огненные сигналы, зеркала, сигнальные выстрелы и флаги — все это появилось задолго до изобретения телеграфа и телефона.
Невидимый свет
В 1880-х годах Генрих Рудольф Герц экспериментально доказал существование электромагнитных колебаний в свободном пространстве, а также сделал первые хорошо задокументированные передачи волн. Изыскания Герца в области радиоволн продолжили Оливер Лодж, Никола Тесла и Джагадиш Чандра Бос.
В 1884 году на публичной демонстрации в ратуше Калькутты Бос эффектно продемонстрировал работу микроволнового излучения. Используя волны миллиметрового диапазона, он сумел поджечь порох и позвонить в звонок на расстоянии. Впоследствии в эссе «Невидимый свет» Бос напишет: «Невидимый свет может легко пройти через кирпичные стены, здания и т. д. Поэтому с его помощью могут быть переданы сообщения без проводов».
Джагадиш Чандра Бос в Лондонском королевском институте
Подобные опыты проводили Александр Попов и Гульельмо Маркони. Последний смог предоставить первый коммерчески пригодный аппарат для беспроводной дальней телеграфии.
Метод изменения частот
В 1903 году Никола Тесла запатентовал систему, в которой передатчик и приёмник синхронно переключались между двумя каналами. Таким образом, Тесла стал автором первого известного метода изменения частот для борьбы с помехами. Новинка нашла практическое применение в 1915 году — немецкие военные начали использовать радиоприемник с изменяющимися частотами, чтобы избежать прослушки со стороны британцев.
Примечательно, что уже в начале 20-го века Тесла смог описать развитие технологии, которая приведет к беспроводному интернету. Он предложил концепцию так называемой «Всемирной Беспроводной Системы» — системы телекоммуникаций и передачи электроэнергии в глобальном масштабе. Тесла писал: «Мы сможем мгновенно связаться друг с другом… видеть и слышать друг друга так же хорошо, как если бы мы находились лицом к лицу… И инструменты, с помощью которых мы будем общаться… человек сможет носить в кармане жилета».
Башня Ворденклиф, задуманная Николой Теслой как телекоммуникационный объект «Всемирной Беспроводной Системы»
Развитие беспроводной связи между ЭВМ
В 1968 ученые Гавайского университета начали работу над проектом THE ALOHA SYSTEM. Основной целью проекта была проверка возможности использования радиосвязи вместо проводных соединений для объединения компьютеров в одну сеть.
Немного о контексте. Сам проект реализовывался на Гавайских островах — архипелаге в центральной части Тихого океана. Первоначально в одну сеть планировалось объединить учебные заведения с островов Кауаи, Оаху, Мауи и Гавайи (да, в Гавайском архипелаге есть остров Гавайи). Вычислительный центр располагался в главном корпусе Гавайского университета неподалеку от Гонолулу. Расстояние до него от других узлов доходило до 300 км. Идея протянуть кабель даже не рассматривалась.
Реализация задумки ученых основывалась на радиосвязи ближнего радиуса. Полученную систему беспроводной связи назвали AlohaNet. Всего было две версии этой сети: чистая и дискретная.
Чистая Aloha
В чистой системе каждый из терминалов отправлял данные, как только они появлялись. Разумеется, такой подход приводил к коллизиям и потерям кадров. Для обнаружения коллизий центральный компьютер, после получения кадра, отправлял его назад отправителям. Если отправитель обнаруживал коллизию, то он выжидал случайный интервал времени и отправлял кадр заново. Центральный компьютер использовал широковещательную антенну, а терминалы — направленную. Так они не получали передачи от других отправителей.
Чистая Aloha заработала в 1971 году, став первой беспроводной сетью между компьютерами. А уже через год система была модернизирована, что позволило удвоить её производительность.
Дискретная Aloha
Метод передачи данных в дискретной системе строился вокруг слотов (или тактов). Каждому терминалу выделялся временной промежуток (соответствующий времени одного кадра) для отправки данных. Для синхронизации использовался специальный синхронизирующий сигнал вначале каждого интервала.
Технологию не удалось продать и она стала общественным достоянием. В 1973 году Alona была подсоединена через спутниковую связь к ARPAnet, а в 1976 году Aloha и вовсе прекратила свою работу.
1985: открытие диапазонов частот в США
В 1980 году инженер Майкл Маркус обратился в федеральную комиссию по связи США (FCC) с предложением открыть диапазоны ISM для нелицензионного использования. И через 5 лет, в 1985 году комиссия всё же открыла диапазоны с частотой 900 МГц, 2.4 ГГЦ и 5.8 ГГЦ. После такого решения в США многие другие страны и регионы последователи примеру FCC и тоже открыли некоторые диапазоны. С этого момента стало возможным развитие коммерческих беспроводных технологий.
В 80-х годах NCR Corporation — это крупная международная компания по продаже компьютеров, банкоматов и кассовых аппаратов. И они хотели, чтобы их кассы работали без проводов. Это дало бы им конкурентное преимущество: розничные магазины могли бы избежать затрат на прокладку кабелей к каждой кассе. К тому же разница между кассовым аппаратом и компьютером постепенно размывалась и NCR стремилась создать стандарт беспроводной связи, которым мог бы использоваться в любом компьютере.
К 1988 году команда под началом Вика Хейса (также известного как батя«отец» Wi-fi) разработала WaveLAN. WaveLAN мог работать на частоте 900 МГц или 2.4 ГГц со скоростью от 1 до 2 Мбит/с. Новый продукт позиционировался как беспроводная альтернатива Ethernet и Token Ring от IBM. Но высокая стоимость адаптеров (сотни долларов) и точек доступа (тысячи долларов) сделали WaveLAN нишевым продуктом, который можно было найти только в крупных компаниях.
Адаптер WaveLAN
Кроме WaveLAN существовали и другие беспроводные продукты и всё это превращалось в конкурирующую мешанину с различными реализациями и решениями. Необходимость в международном стандарте, подобном IEEE 802.3, стала очевидной. Это привело к появлению рабочей группы по стандарту беспроводной связи в IEEE.
IEEE: появление рабочей группы
NCR хотела, чтобы Вик Хейс сделал предложение IEEE от имени компании. Но Вик не согласился на такие условия: он хотел оставаться независимым. Компания согласилась на это, и в 1988 году Вик Хейс обратился в IEEE с просьбой внести свой вклад в создание стандарта беспроводной связи. Оказалось, что существующий комитет бездействовал, а председатель ушел.
Из-за того, что Вик не продвигал уже запатентованное решение от NCR, он смог завоевать доверие и сформировать рабочую группу 802.11. Технологии Ethernet и WaveLAN стали частью технической базы комитета, который начал свою работу в 1990 году. Первый стандарт, известный как 802.11, был сформирован через 7 лет.
CSIRO, OFDM и Джон О’Салливан
Местом рождения Wi-Fi можно считать лабораторию радиоастрономии CSIRO — австралийское федеральное агентство, занимающиеся научными исследованиями. В его стенах разработали множество выдающихся технологий, например атомно-абсорбционную спектроскопию.
В 1977 году исследователь CSIRO доктор Джон О'Салливан занимался поиском небольших черных дыр. Он написал статью о том, как можно использовать быстрое преобразование Фурье для повышения резкости с оптических телескопов. На основе работы Салливана в CSIRO сделали специальный процессор для расшифровки изображений. Хоть это и не помогло найти черные дыры, технология пригодилась позднее. В 1990 году Салливан возглавил группы ученых для разработки высокоскоростной беспроводной сети с пропускной способностью 100 Мбит/c. ALOHAnet и WaveLAN не предоставляли желаемых скоростей.
Джон О'Салливан (второй справа) и другие ученые CSIRO в своей лаборатории
Одной из основных технических проблем, вставших перед группой, была борьба с эффектом многолучевого распространения волн. Суть явления заключается в том, что часть электромагнитных волн отражаются от различных объектов, в результате физическая длина пути сигнала может варьироваться. Результат многолучевого распространения сигнала часто оказывается отрицательным, поскольку сигналы могут прийти в противофазе и подавить основной сигнал (своеобразное эхо). С помощью быстрого преобразования Фурье ученые из CSIRO нашли способ уменьшить эхо. Вместо того, чтобы использовать один быстрый беспроводной канал, они использовали множество более медленных каналов. Такая техника называется модуляцией с несколькими несущими. Этот тип модуляции хорошо подходит для широкополосной связи на короткие расстояния (как в Wi-Fi). Сегодня современные стандарты Wi-Fi используют модуляцию с несколькими несущими в форме мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (OFDM).
Хотя ученые из CSIRO не изобретали основных методов, используемых в их разработках, их заслуга заключалась в том, что путем испытаний сотен техник они нашли нужные — модуляция с несколькими несущими + прямое исправление ошибок + чередование частот для отправки нескольких копий данных. По отдельности этим методы были известны и ранее. В CSIRO же разработали уникальную комбинацию, которая давала высокие скорости. В 1996 году на нее был выдан патент США № 5 487 069.
Стоит отметить, что CSIRO никогда не предоставляла предложений по исходному стандарту IEEE 802.11 1997 года или какой-либо из его редакций. 802.11а и более поздние стандарты используют OFDM и модуляцию с несколькими несущими без лицензионного соглашения, несмотря на то, что во время разработки 802.11а CSIRO предложила IEEE лицензировать свой патент. Спустя годы CSIRO использовала это как основу для судебных исков против крупных сетевых и технологических компаний. CSIRO выиграла урегулирование на сумму 205 миллионов долларов в 2009 году и еще 229 миллионов долларов в 2012 году.
На данный момент существует множество разных стандартов беспроводных локальных сетей 802.11. Некоторые из них пользуются намного большей популярностью, например 802.11n и 802.11an. Кроме того, современные устройства работают сразу в нескольких режимах (802.11 b/g/n).
У стандартов много общего. Самое главное сходство — использование радиоэфира для передачи данных. Интересно, но в самом первом стандарте 802.11 также использовалось инфракрасное излучение. Сегодня такой способ используется в пультах дистанционного управления (например пульт от телевизора). Со второго поколения стандарта используются только радиоволны. Все варианты физического уровня работают с одним и тем же алгоритмом доступа к среде, CSMA/CA. Структуры кадров канального уровня всех стандартов идентичны.
Различия спецификаций заключается в используемом частотном диапазоне, методах кодирование и, как следствие, в скорости передачи данных. Некоторые временные параметры уровня MAC также могут отличаться.
Наиболее популярные стандарты семейства IEEE 802.11
Начиная с 1999 года метод мультиплексирования OFDM пришел на смену методам DSSS и FHSS первых версий. Спустя еще 10 лет стандарт был дополнен поддержкой метода MIMO. Выделим общие свойства стандартов семейства IEEE 802.11:
— Одна и та же топология.
— Все стандарты поддерживают в качестве рабочего диапазона частот либо 2,4 ГГц, либо 5 ГГц, либо оба эти диапазона. 802.11ax может включать дополнительные полосы частот в диапазонах от 1 до 7 ГГц, по мере их появления.
— Один и тот же способ доступа к разделяемой среде CSMA/CA — метод прослушивания несущей частоты с множественным доступом и предотвращением коллизий.
— Одинаковая структура кадра канального уровня.
— Все стандарты имеют адаптивный механизм изменения скорости передачи в зависимости от расстояния до приемника. Адаптация может происходить за счет изменения метода кодирования сигнала — например, для увеличения скорости передачи данных точка доступа может перейти от кодирования 16-QAM к кодированию 64-QAM.
— При использовании техники OFDM точка доступа может, наряду с изменением метода кодирования, увеличить количество частотных подканалов, выделяемых пользователю.
Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные посты!