частот часто также используется понятие магнитная индукция В, единица Тл (Тесла),

одна миллионная часть Тл соответствует 1,25 А/м.

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи,

посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле Е порождает магнитное поле H, а изменяющееся Н - вихревое электрическое поле: обе компоненты

Е и Н, непрерывно изменяясь, возбуждают друг друга. ЭМП неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами.

При ускоренном движении заряженных частиц, ЭМП "отрывается" от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника

(например, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).

Электромагнитные волны характеризуются длиной волны, обозначение – λ (лямбда). Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются частотой, обозначение - f.

Важная особенность ЭМП – это деление его на так называемую "ближнюю" и "дальнюю" зоны. В "ближней" зоне, или зоне индукции, на расстоянии от источника r<1 ЭМП можно считать квазистатическим. Здесь оно быстро убывает с расстоянием,

обратно пропорционально квадрату r -2 или кубу r -3 расстояния. В "ближней" зоне излучения электромагнитная волна еще не сформирована. "Дальняя" зона - это зона сформировавшейся электромагнитной волны, начинается с расстояния r>3λ. В "дальней" зоне интенсивность поля убывает обратно пропорционально расстоянию до источника r -1 (Кудряшов, 2008).

1.4. Радиосвязь

(лат. radio — излучаю, испускаю лучи ← radius — луч) — разновидность беспроводной связи, при которой в качестве носителя сигнала используются радиоволны, свободно распространяемые в пространстве.

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне формируется радиоволна (сигнал) с требуемой частотой и мощностью. Далее передаваемый сигнал модулирует более высокочастотное колебание (несущую).

Полученный модулированный сигнал излучается антенной в пространство. На приѐмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в антенне, после чего он фильтруется и демодулируется. После демодуляции получается сигнал, с

23

некоторыми (возможно допустимыми) различиями с сигналом, который мы передавали передатчиком.

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в

частности, находящимися на большом расстоянии).

Распространение радиоволн от источника к приѐмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучѐвостью. Вследствие многолучѐвости и изменений параметров среды,

возникают замирания (англ. fading) — изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучѐвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приѐма электромагнитное поле представляет собой сумму смещѐнных во времени радиоволн диапазона.

Радиоволны (радиочастоты), используемые в радиотехнике, занимают область,

или более научно – спектр от 10 000 м (30 кГц) до 0.1 мм (3 000 ГГц), их деление подробно приведено ниже (таблица 4). Но и эти диапазоны весьма обширны и, в свою очередь, разбиты на участки, куда входят так называемые радиовещательные и телевизионные диапазоны, диапазоны для наземной и авиационной, космической и морской связи, для передачи данных и медицины, для радиолокации и радионавигации и т.д. Каждой радиослужбе выделен свой участок диапазона или фиксированные частоты (рис. 4).

Рис. 4 Бытовые диапазоны радиочастот

Радиосвязь является технологической основой мобильной связи между абонентами, местоположение которых может меняться. Мобильный телефон — переносное средство связи, предназначенное преимущественно для голосового

общения. Мобильными телефонами являются также спутниковые телефоны,

24

радиотелефоны и аппараты магистральной связи. Наибольшую популярность и распространение среди видов мобильной связи получила сотовая связь, поэтому часто мобильным телефоном называют сотовым телефон (Wikipedia: Радиосвязь, Мобильный телефон, Мобильная связь).

Таблица 4 Диапазоны радиочастот, применяемых в радиосвязи

Существует несколько видов радиосвязи.

Среди них можно выделить следующие:

радиорелейную связь (п. 1.4.1), cпутниковую связь (п. 1.4.2),

cотовую связь (п. 1.4.3), – о каждой подробнее ниже.

1.4.1. Радиорелейная связь

Радиосвязь по линии (радиорелейная линия, РРЛ), образованной цепочкой приѐмо-передающих (ретрансляционных) радиостанций. Наземная радиорелейная связь осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах (от сотен мегагерц до десятков гигагерц) (Wiki-Радиорелейная связь).

1.4.2. Спутниковая связь

Один из видов радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников Земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая связь осуществляется между наземными станциями, которые могут быть как стационарными, так и подвижными.

Спутниковая связь является развитием традиционной радиорелейной связи путем вынесения ретранслятора на очень большую высоту (от сотен до десятков тысяч км). Так как зона его видимости в этом случае — почти половина Земного шара, то необходимость в цепочке ретрансляторов отпадает — в большинстве случаев достаточно и одного.

25

Для передачи через спутник сигнал должен быть модулирован. Модуляция производится на земной станции. Модулированный сигнал усиливается, переносится на нужную частоту и поступает на передающую антенну (Wiki-Спутниковая связь).

1.4.3. Сотовая связь

Один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.

Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки

(соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной поверхности, ровной и без застройки, зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесѐнные в пространстве приѐмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приѐмопередатчика в зону действия другого.

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции. Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включѐнным, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции.

После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код.

Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции, он налаживает связь с другой (англ. handover).

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить еѐ покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы могут заключать между собой договоры роуминга. Благодаря таким договорам абонент, находясь вне зоны покрытия своей сети, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора. Как правило, это осуществляется по повышенным тарифам и в настоящее время (2010-2011 года) ведутся переговоры между

26