Den pro střední školy facebook/urelbrno www.sdelovacka.cz www.urel.feec.vutbr.cz Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz Centrum senzorických, informačních a komunikačních systémů (SIX) Zbyněk Raida raida@feec.vutbr.cz Jiří Dřínovský drino@feec.vutbr.cz
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz S I X
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz S I X
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz S I X
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz
Faculty of Electrical Engineering and Communication Brno University of Technology Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia http://www.six.feec.vutbr.cz
SIX: studium EST 6 = Centrum SIX 5 = Výzkumná oddělení [mikrovlnné technologie, bezdrátové komunikace, konvergované systémy, multimédia, senzory] 4 = Ústavy [radioelektronika, telekomunikací, mikroelektronika, fyzika] 3 = Obory [elektronika a sdělovací technika, teleinformatika, mikroelektronika a technologie] raida@feec.vutbr.cz 9
Kontakt six@feec.vutbr.cz http://www.six.feec.vutbr.cz raida@feec.vutbr.cz 10
Radioelektronická měření, pod taktem počítačů Den pro střední školy Jiří Dřínovský Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Elektrická měření Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 drino@feec.vutbr.cz 12
Výuka měření na URELu Radioelektronická měření (MREM) Laboratoře, důraz na ovládání měřicích přístrojů pomocí PC (MREM) drino@feec.vutbr.cz 13
Výuka měření na URELu Softwarově definované měřicí přístroje (MREM) drino@feec.vutbr.cz 14
Výuka měření na URELu Softwarově definované měřicí přístroje (MREM) drino@feec.vutbr.cz 15
Kontakt Jiří Dřínovský drino@feec.vutbr.cz FEKT VUT v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno Tel.: +420 54114 6599 drino@feec.vutbr.cz 16
Mobilní komunikace Den pro střední školy Martin Slanina Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Bezdrátový a mobilní přenos dat - systémy Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 18
Co ovlivňuje rychlost připojení? Telstar 1 HSPA 7. 5. 1963 2G UMTS 3G LTE 4G Kepler 7. 3. 2009 ISS 20. 11. 1998 Sputnik 1 4. 10. 1957 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 19
GPRS: až 80 kbit/s Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 20
EDGE: až 236 kbit/s Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 21
UMTS: až 1,9 Mbit/s Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 22
HSDPA: až 14 Mbit/s Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 23
Rychlost podle podmínek příjmu Telstar Rychlost 1 až není Kepler vždy 7. 5. 1963 7. 3. 2009 dosažitelná Záleží na podmínkách příjmu Záleží na nastavení sítě Záleží na počtu uživatelů ISS 20. 11. 1998 Sputnik 1 4. 10. 1957 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 BRMK Rádiové a mobilní komunikace MSMK Systémy mobilních komunikací urel@feec.vutbr.cz 24
Kontakt Martin Slanina slaninam@feec.vutbr.cz FEKT VUT v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno Tel.: +420 54114 6541 urel@feec.vutbr.cz 25
Koexistence systému mobilních komunikaci a digitální televize Den pro střední školy Ladislav Polák Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Program prezentace Televize včera, dnes a zítra Mobilní systémy včera, dnes a zítra Koexistence systémů mobilních komunikaci a digitální televize Měření koexistence na Ústavu radioelektroniky Závěr aneb televize a mobily na URELu Klíčová slova digitální televize, mobilní systémy, koexistence a její měření polakl@feec.vutbr.cz page 27
Televize včera, dnes a zítra Stručné dějiny televizní techniky Elektronická analogová a digitální televize Zdrojové kódování MPEG-2 Kódování a modulace DVB-T / T2 Zdroj. kód. program 2 MUX Zabezpečení proti chybám Kódování a modulace DVB-S / S2 Audio Kódování a modulace DVB-C / C2 Data Obr. 1 Zjednodušené schéma systémů digitální televize DVB polakl@feec.vutbr.cz page 28
Mobilní systémy včera, dnes a zítra Stručné dějiny mobilních systémů GSM, UMTS, HSPA, HSPA+, LTE, LTE-A Obr. 2 Zjednodušené schéma moderních mobilních systémů polakl@feec.vutbr.cz page 29
Koexistence mobilů a digitální TV 1/2 Digitální pozemní televize (DVB-T/T2) a nová generace mobilních služeb (LTE) mohou pracovat ve stejném kmitočtovém pásmu Díky společné alokaci frekvenčního spektra tyto služby koexistují a mohou se navzájem rušit Obr.3 Alokace frekvenčního spektra (převzato z Rohde & Schwarz Application Notes) polakl@feec.vutbr.cz page 30
Koexistence mobilů a digitální TV 2/2 Společná buňka pro služby DVB-T2-Lite a LTE Koexistence služeb DVB-T2-Lite a LTE Úroveň signálu [dbm] DVB-T2-Lite 1.4 MHz Koexistence mezi službami DVB-T2-Lite a LTE LTE TV vysílač (DVB-T2-Lite) enodeb (LTE) 10 MHz 8 MHz 20 MHz 794 802.2 808 Frekvence [MHz] a) b) Obr.4 Možný koexistenční scénář: a) mobilní TV DVB-T2-Lite a mobilní služby LTE operují v blízkém či ve stejném kmitočtovém pásmu; b) Koexistence kmitočtových spekter DVB-T2-Lite a LTE polakl@feec.vutbr.cz page 31
Měření koexistence na UREL 1/2 LTE/LTE-A Signal Generator DVB-T/H/T2 Signal Generator Splitter 1 LTE/LTE-A Analyzer Splitter 2 DVB-T/H/T2 Analyzer Spectral Analyzer a) b) Obr. 5 Obecný blokový diagram pro měření koexistence mezi DVB-T/H/T2 a LTE (a)) a realizované měřící pracoviště (b)) polakl@feec.vutbr.cz page 32
Měření koexistence na UREL 2/2 LTE: 64QAM 16QAM+QPSK 16QAM+QPSK QPSK Žádný LTE DVB-T2-Lite Měřené hodnoty Obr. 6 Mapová reprezentace koexistence systémů DVB-T2-Lite a LTE. V prostoru daném šířkou pásma překrytí spekter služeb a poměrem jejich spektrální hustoty jsou barevně vyznačeny stavy LTE (nejvyšší použitelná modulace) a šrafováním oblast použitelnosti DVB-T2 daných parametrů. Šířka pásma LTE signálu je 1,4 MHz. polakl@feec.vutbr.cz page 33
Televize a mobily na URELu Základy televizní techniky (BZTV) Digitální televizní a rozhlasové systémy (MDTV) Videotechnika a multimediální technika (MVDK) Rádiové a mobilní komunikace (BRMK) Systémy mobilních komunikací (MSMK) Bakalářské a diplomové práce studentů polakl@feec.vutbr.cz page 34
Děkuji za pozornost! polakl@feec.vutbr.cz page 35
Kontakt Ladislav Polák polakl@feec.vutbr.cz Vysoké Učení Technické v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno, Česká Republika Tel: + 420 54114 6560 Fax: +420 54114 6597 polakl@feec.vutbr.cz page 36
Mikroprocesory Den pro střední školy Aleš Povalač Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Průlet historií G0 Mark I: USA 1944, elektromechanický, 15m hřídel (4kW) G1 ENIAC: elektronky, studená válka G2 UNIVAC: 1951, tranzistor a sériová výroba G3 integrované obvody, zvyšování integrace a první CPU urel@feec.vutbr.cz 38
Průlet historií G0 Mark I: USA 1944, elektromechanický, 15m hřídel (4kW) G1 ENIAC: elektronky, studená válka G2 UNIVAC: 1951, tranzistor a sériová výroba G3 integrované obvody, zvyšování integrace a první CPU urel@feec.vutbr.cz 39
Průlet historií G0 Mark I: USA 1944, elektromechanický, 15m hřídel (4kW) G1 ENIAC: elektronky, studená válka G2 UNIVAC: 1951, tranzistor a sériová výroba G3 integrované obvody, zvyšování integrace a první CPU urel@feec.vutbr.cz 40
Průlet historií G0 Mark I: USA 1944, elektromechanický, 15m hřídel (4kW) G1 ENIAC: elektronky, studená válka G2 UNIVAC: 1951, tranzistor a sériová výroba G3 integrované obvody, zvyšování integrace a první CPU Intel 4004 (1971) Intel 8080 (1974) $179 MOS 6502 (1975) $25 urel@feec.vutbr.cz 41
Mikrokontroléry Atmel AVR povinně i volitelně programování v assembleru a C kombinace hardwaru a firmwaru prakticky orientovaná výuka (cvika) 42
Jádro ARM Cortex-M spolupráce s firmami vyrábějícími MCU (přednášky, cvičení) Freescale (řada Kinetis) STMicroelectronics (řada STM32) použití výhradně vyšších jazyků (C, C++) individuální projekty, bakalářské a diplomové práce urel@feec.vutbr.cz 43
Využití v praxi, výzkum a vývoj mikrokontroléry najdeme všude kolem nás denně kontakt s cca 150 MCU (5x více než před 10 roky) prakticky ve veškeré moderní elektronice, mnohdy i více kusů slaboproudá elektronika se s programováním prolíná natolik, že už prakticky nejde oddělit urel@feec.vutbr.cz 44
Kontakt Aleš Povalač povalac@feec.vutbr.cz FEKT VUT v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno Tel.: +420 54114 6578 urel@feec.vutbr.cz 45
Optické komunikace Den pro střední školy Juraj Poliak Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Aplikácie optoelektroniky Telstar 1 Komunikácia 7. 5. 1963 Laserové radary Holografia Spektroskopia Interferometria Termokamery Zobrazovanie Zabezpečenie Voyager 1 5. 9. 1977 Kepler 7. 3. 2009 Laser Hubble 24. 4. 1990 Detektor Laserový radar princíp Zabezpečenie Termogramy Cíl ISS 20. 11. 1998 Holografia Sputnik 1 4. 10. 1957 Echo 1 12. 8. 1960 poliak.juraj@phd.feec.vutbr.cz 47
urel@feec.vutbr.cz 48
Li-Fi/VLC Indoor / Outdoor LED komunikácia Wi-Fi pomalá, rušenie Li-Fi: Vysoká hustota účastníkov EMC žiadne rušenie Rýchlosti až 10 Gbps (06/2014) Source: http://www.extremetech.com Boston University poliak.juraj@phd.feec.vutbr.cz 49
Optická komunikácia v atmosfére P2P komunikácia (budovy, družice) Vývoj fotonických bezdrôtových spojov Odpadá O/E a E/O konverzia Spoľahlivá a kompaktná technológia Statické a mobilné (Ground2Train) optické komunikácie Zdroj: DLR.de urel@feec.vutbr.cz 50
Hybridné FSO/RF spoje Duálny optický spoj 850 nm & 1550 nm kombinovaný s rádiovým spojom 122 GHz: hybridný RF/FSO spoj Vyššia dostupnosť Hard vs. Soft Switch Přenosové rychlosti až Gb/s Dostupnosť až 99,999% poliak.juraj@phd.feec.vutbr.cz 51
Kontakt Juraj Poliak poliak.juraj@phd.feec.vutbr.cz FEKT VUT v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno Tel.: +420 54114 6558 poliak.juraj@phd.feec.vutbr.cz 52
Softwarově Definovaná Rádia (SDR) Tomáš Götthans Vysoké učení technické v Brně Ústav Radioelektroniky
Historie rádia 54
[1] www.ntia.doc.gov/spectrum Management Softwarově Definovaná Rádia (SDR) 55
56
57
Co je to SDR? Cílem SDR je odstranit analogové části rádia a nahradit je SW 58
Jak to funguje? 59
Mobilní telefony Iphone 5s Samsung Galaxy S4 60
Vesmírná komunikace 61
62
Přijímač DVB-T (RTL2832U) 63
NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration Přijímač DVB-T (RTL2832U) 64
Přijímač DVB-T (RTL2832U) Automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B) - 1090 MHz 65
Praktické ukázky! Děkuji za Vaši pozornost. Tomáš Götthans (gotthans@feec.vutbr.cz) 66
Družicové spoje Den pro střední školy Filip Záplata Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně 25. 6. 2014 www.urel.feec.vutbr.cz
Od historie až po současnost Telstar 1 7. 5. 1963 Kepler 7. 3. 2009 Sputnik 1 4. 10. 1957 ISS 20. 11. 1998 Echo 1 12. 8. 1960 Hubble 24. 4. 1990 Voyager 1 5. 9. 1977 urel@feec.vutbr.cz 68
Základy satelitní komunikace Umístění družic na oběžných drahách Rozdělení oběžných drah a jejich využití Uvedení Keplerových zákonů do praxe pro přesné určování aktuální polohy družic Rušivé vlivy na pohyb družic Rušený příjem Kmitočty využívané pro satelitní komunikace Polarizační vlivy atmosféry Dopplerův jev vlivem vysokých oběhových rychlostí Rušení tepelným šumem Parametry RRS Návrhy parametrů spojení Parametry antén Minimální výkony pro bezchybný příjem urel@feec.vutbr.cz 69
Práce v laboratořích GNSS Družicové navigační systémy GPS, Glonass, Galileo, Compass Měření reálných parametrů systému GPS Meteorologické družice Geostacionární družice MSG Polární družice NOAA Snímání v rozsahu mikrovln až po viditelné světlo Telekomunikační družice Digitální satelitní televize DVB-S/S2 Satelitní datové přenosy VSAT Satelitní telefony Inmarsat, Iridium, GlobalStar urel@feec.vutbr.cz 70
Výzkumné projekty AMSAT Phase 3-D Povelovací stanice na ÚREL VUT Přijímač L-pásma urel@feec.vutbr.cz 71
Výzkumné projekty PCSAT 2 Úzkopásmový transpondér Kompenzace Dopplerova jevu Spolupráce s americkou Námořní Akademií elisa Měření gravitačních vln Obíhá Slunce v trojúhelníkové sestavě Laserové interferometrické měření změn vzdálenosti AMSAT Phase 3E Přijímač pro pásmo L Projekt pozastaven Příprava projektu AMSAT Phase 5A urel@feec.vutbr.cz 72
Děkuji za pozornost! urel@feec.vutbr.cz 73
Kontakt Filip Záplata xzapla00@stud.feec.vutbr.cz FEKT VUT v Brně Ústav radioelektroniky Technická 12, 616 00 Brno Tel.: +420 54114 6541 urel@feec.vutbr.cz 74
Pěkné prázdniny! urel@feec.vutbr.cz 75