Bezprzewodowe przesyłanie danych na dużą odległość

TELEWIZJA SATELITARNA
Wszystkie satelity telewizyjne bezpośredniego odbioru są umieszczone na stacjonarnej orbicie równikowej, na pozycjach przydzielonych im przez organizację międzynarodową, zrzeszającą nadających programy. Na naszym kontynencie jest nią EUROSAT. Pozycje satelitów stacjonarnych określa się w stopniach długości geograficznej wschodniej (E) i zachodniej (W). Telesatelity są wyposażone, w celu precyzyjnej korekty położenia, w małe silniki rakietowe, zdalnie sterowane z Ziemi.
Aparatura nadawczo-odbiorcza satelity telewizyjnego obejmuje kilka (najczęściej dziesięć) przekaźników przesyłanych z Ziemi sygnałów, odrębnych dla każdego z kanałów. Urządzenia retransmitujące programy nazywa się transponderami. Są one zasilane z baterii słonecznych, umieszczonych na charakterystycznych, zwróconych w stronę Słońca, skrzydłach. Podczas przejścia satelity przez cień Ziemi, co trwa około jednej godziny, aparatura jest zasilana z akumulatorów. Gwarantuje to w zasadzie pracę całodobową, choć w okresach cyklicznie powtarzających się „zaćmień” zdarza się zaobserwować niewielkie nieraz zmiany parametrów emitowanego sygnału. Są one spowodowane drastycznymi spadkami temperatury wewnątrz satelity.

Satelity, nadające programy do powszechnego odbioru, są tak skonstruowane, że mogą w tym samym czasie wysyłać odrębne dla różnych krajów wiązki fal. Anteny kierunkowe transponderów są w takim przypadku wycelowane na terytoria krajów lub stref językowych (angielska, francuska, niemiecka, włoska, hiszpańska itd.), korzystających z adresowanych do nich emisji. Zasięgi są jednak znacznie większe niż „napromieniowana” teoretycznie powierzchnia globu – w praktyce zatem widzowie, zamieszkujący tak małą część świata jak Europa, mogą odbierać dowolnie wybrane kanały.
Telewizyjne programy satelitarne dla Europy są nadawane na falach centymetrowych, w zakresie częstotliwości od 10,95 GHz (gigaherców) do 11,70 GHz – zwanym Ku-Band. Sygnałów tych nie można odbierać bezpośrednio za pomocą zwykłych odbiorników telewizyjnych, ani też używając anten stosowanych przy odbiorze fal metrowych i decymetrowych, na których pracują naziemne stacje rozsiewacze. Niezbędne jest tutaj zastosowanie specjalnej instalacji, składającej się z trzech elementów:
a) anteny parabolicznej, charakteryzującej się zdolnością odbierania skupionej wiązki fal o rozbieżności jednego stopnia kątowego;
b) b) konwertera wysokiej częstotliwości, umieszczonego tuż przy antenie zewnętrznej, odpornego na temperatury od -40˚C do +55˚C, przemieniającego odbierane z orbity sygnały przez zmniejszenie ich częstotliwości;
c) c) odbiornika telewizji satelitarnej, pracującego w zakresie 950-1750 MHz (megaherców), w którym mieści się 79 kanałów (numerowanych od 01 do 79), przekazującego odebrane programy na wejście zwykłego kolorowego telewizora systemu PAL/SECAM.
Odbiorniki telewizji satelitarnej mają dwa wyjścia sygnału. Dzięki temu można przyłączyć je do specjalnych gniazd audio-video (A/V), albo też – jeśli telewizor ich nie ma – do wejścia antenowego telewizora. W tym drugim przypadku sygnały są do odbiornika przekazywane na pomocniczej częstotliwości radiowej RF (ang. Radio frequency), do której można już dostroić każdy odbiornik z zakresem UHF (kanały 21-60).
Satelity telekomunikacyjne zajmują stałe miejsca na orbicie równikowej. Parabola anteny nadawczej musi być zatem precyzyjnie skierowana na punkt nieboskłonu, odpowiadający pozycji danego satelity. Jeśli odbiorcę interesują programy nadawane przez kilka satelitów, to musi tak skonstruować antenę, aby było możliwe jej przestawianie ręczne (co jest dość kłopotliwe) lub automatyczne, za pomocą zdalnie sterowanego urządzenia z silnikiem serwo. Sterownik zdalny anteny nosi angielską nazwę antenna positioner and actuator.
Antena odbiorcza telewizji satelitarnej składa się z dwóch elementów – biernego i czynnego. Elementem biernym jest paraboliczna metalizowana czasza, będąca wklęsłym lustrem. Fale radiowe, emitowane przez transponder satelity, odbijają się od tego lustra i skupiają w ognisku reflektora. Czasza anteny powinna być odporna na wpływy atmosferyczne i sztywna, przy czym sposób jej zamocowania na podstawie powinien wykluczać uszkodzenie spowodowane np. silnymi porywami wiatry. Oczywiście, najlepiej „spisują się” anteny umieszczone na wolnej przestrzeni, np. na dachu, balkonie lub w ogrodzie. W wielu jednak przypadkach możliwy jest także odbiór silniejszych sygnałów przez anteny znajdujące się pod dachem.
Średnica czaszy odbiorczej decyduje o czułości anteny. Im większa antena, tym silniejszy odbiór. Do odbioru indywidualnego na terenie Polski stosuje się najczęściej anteny o średnicach od 90 do 180 centymetrów. W zachodniej części kraju mogą być używane mniejsze czasze antenowe (150cm), we wschodniej natomiast – większe (180cm). Jedynie do wyłącznego odbioru satelity ASTRA można stosować najmniejsze anteny, odpowiednio o średnicy 90 i 120 centymetrów. W przyszłości – w miarę wprowadzania na orbitę satelitów następnych generacji o podwyższonej mocy – będzie możliwe korzystanie z jeszcze mniejszych anten, o średnicach od 50 do 80 centymetrów. Instalując anteny, zwłaszcza te o większych średnicach, należy zwrócić baczną uwagę na solidne umocowanie stojaka. Sam ciężar anteny nie ma tu szczególnego znaczenia. Typowe zestawy antenowe nie ważą bowiem więcej niż 50 kg – ważna jest natomiast ich odporność na podmuchy wiatru. Przy częstych wiatrach, wiejących z prędkością 30m/s, czasze o średnicy 180 cm mogą być narażone na nacisk boczny dochodzący do 250kg.
Antena powinna znajdować się w miejscu zapewniającym bezpośrednią widoczność satelity – ponad naturalnymi przeszkodami, jakimi mogą być drzewa i budowle. Powinien być „widoczny” cały wycinek łuku, na którym są rozmieszczone satelity telewizyjne. Sektor ten jest w Polsce ograniczony azymutem od 130˚ do 240˚. Elewacja, tzn. kąt między horyzontem i kierunkiem zwróconej na satelitę anteny, mieści się w granicach od 14˚ na północy kraju do 33˚ na południu. Elementem czynnym anteny jest konwerter, sprzężony z promiennikiem umieszczonym w ognisku reflektora. Konstrukcja konwertera jest wyjątkowo precyzyjna i delikatna; nie toleruje ingerencji we wnętrze tego małego, lecz najważniejszego w zestawie, urządzenia. Próby otwarcia obudowy (przez amatora) kończą się zniszczeniem aparatury.
Fale radiowe, emitowane przez transpondery satelitów telewizyjnych, są spolaryzowane poziomo lub pionowo, względni kołowo – prawo- i lewoskrętnie. Z tego względu przy promienniku anteny odbiorczej umieszcza się odpowiedni polaryzator. Obrotowy polaryzator, ze zdalnym sterowaniem, umożliwia odbiór programów o różnych polaryzacjach fal. W przypadku korzystania wyłącznie z sygnałów i jednej polaryzacji wystarczy zastosowanie prostego stałego polaryzatora pojedynczego. Urządzenie to łączy promiennik anteny z konwerterem. Konwerter zawiera przedwzmacniacz wielkiej częstotliwości (wzmacniacz parametryczny) oraz pierwszy stopień przemiany częstotliwości. Lokalny generator heterodynowy i pierwszy mieszacz przenoszą nadawane przez satelitę sygnały na zakres niższych częstotliwości, przechodząc z pasma gigahercowego na megahercowe. Uzyskana w ten sposób pierwsza częstotliwość pośrednia jest kierowana, po wstępnym wzmocnieniu, do wejścia odbiornika telewizji satelitarnej (patrz uproszczony schemat blokowy rys. 2.3).
Redukcja odbieranych przez antenę częstotliwości z 11-12 GHz na 950-1750MHz ułatwia późniejszą obróbkę sygnałów, które są z satelity przesyłane w modulacji częstotliwościowej. Dopiero w odbiorniku TV SAT przyjmują one właściwą dla odtwarzania formę amplitudową. Konwertery różnią się od siebie zakresami częstotliwości wejściowych i współczynnikiem szumów. Zakres częstotliwości dla Europy wynosi, jak wspomniano wcześniej od 10,95 do 11,75GHz. Jedynie w przypadku odbioru satelitów TDF i TELEX konieczny jest zakres od 11,75 do 12,5GHz. Inne konwertery, przeznaczone do odbioru w innych strefach geograficznych, są na naszym kontynencie nieprzydatne. Wzmocnienie konwerterów może wynosić od 50 do 65 dB. Lepsze są, rzecz jasna, urządzenia o większym wzmocnieniu. Jakość odbioru słabych sygnałów telewizji satelitarnej jest także uwarunkowana przez współczynnik szumów własnych. Dla konwerterów wyższej klasy (i najdroższych) wynosi on 0,9dB – co umożliwia stosowanie anten o małej średnicy. W tańszej aparaturze współczynnik szumów może wzrastać do 2,5dB. Dla typowych anten, o średnicach od 150 do 180 cm, można używać konwerterów ze współczynnikiem szumów 1,8dB. Mniejsze czasze odbiorcze (120 i 90 cm) wymagają niskoszumowych konwerterów o współczynniku 1,5 czy nawet 1,2dB. Jedynie odbiór z satelity ASTRA bywa zadawalający przy poziomie szumów rzędu 2dB.
Antenę łączy się z odbiornikiem satelitarnym przede wszystkim za pomocą specjalnego kabla współosiowego o typowej wprawdzie oporności od 50 do 75 omów, jednakże przenoszącego częstotliwości do 2GHz i wyróżniającego się tłumieniem nie wyższym niż 20dB. Prowadzi się go najkrótszą drogą – od konwertera do wejścia antenowego. W przypadku pojedynczego polaryzatora połączenie to w zupełności wystarczy. Polaryzatory obrotowe wymagają jednak dodatkowego połączenia z odbiornikiem trzema elastycznym przewodami elektrycznymi. Silnik sterownika anteny musi być – zależnie od konstrukcji fabrycznej – zasilany za pośrednictwem dwóch lub czterech przewodów takiego samego typu, jakie wykorzystuje się w domowych instalacjach elektrycznych.
Doprowadzone z konwertera sygnały zostają w tunerze odbiornika zmieszane z częstotliwością drugiej heterodyny, co powoduje przesunięcie ich do pasma 140MHz (patrz schemat blokowy tunera rys. 2.4). Są one jednak nadal modulowane częstotliwościowo, a następnie przechodzą przez ogranicznik oraz demodulator FM (uzupełnione tzw. blokiem deemfazy), skąd są kierowane na wyjście w formie sygnałów małej częstotliwości wizji i fonii, możliwych do przyjęcia przez telewizory.
Strojenie tunera odbywa się przez zmianę częstotliwości drugiej heterodyny. Pomijając charakterystyczną dla telewizji satelitarnej przemianę sygnału wizji z modulacji częstotliwościowej, konstrukcja tunera TV SAT w niczym nie odbiega od budowy klasycznych tunerów telewizyjnych. Na rynku sprzętu elektronicznego znajduje się wiele typów odbiorników telewizji satelitarnej, różniących się nie tyle konstrukcją, ile stopniem automatyzacji obsługi. Najprostsze z nich można regulować jedynie ręcznie. Na ich frontowej ściance znajdują się pokrętła dostrojenia wizji, fonii i regulacji polaryzatora. W konstrukcjach średniej klasy wbudowuje się także wskaźnik poziomu sygnału, przełącznik polaryzatora i przełącznik szerokości pasma fonii.
Najdroższe odbiorniki wysokiej klasy mają cyfrowy syntetyzer częstotliwości, ułatwiający dostrajanie do kanału, oraz pamięć elektroniczną, w której można utrwalić optymalne dostrojenie odbiornika do kilkudziesięciu programów. Mają one zazwyczaj zdalne sterowanie podczerwienią.
W charakterystyce odbiornika najważniejszy jest zakres odbieranych częstotliwości. Należy pamiętać, że większość satelitów europejskich nadaje w paśmie 10,95-11,75 GHz (Ku-Band). Tylko nieliczne satelity pracują (najczęściej tylko na niektórych transponderach) w zakresie 11,75-12,5 GHz (C-Band). Znajomość właściwego zakresu jest niezbędna przy zakupie sprzętu.

TELEWIZJA
Telewizja to dział telekomunikacji zajmujący się nadawaniem, przesyłaniem oraz odtwarzaniem w miejscu odbioru scen ruchomych z natury lub obrazów uprzednio zarejestrowanych na taśmie magnetycznej.; łącznie z obrazem może być nadawany towarzyszący mu dźwięk.

Rozróżnia się:
telewizja programowa (przeznaczoną do nadawania dla szerokiego ogółu odbiorców specjalnie oprac. programów artystycznych., informacyjnych, szkoleniowych i in.),
telewizja użytkowa (przeznaczoną do zdalnej obserwacji zjawisk lub zdalnej kontroli różnych procesów w nauce, przemyśle, gospodarce itp., realizowaną w sieciach zamkniętych, najczęściej przewodowych. Telewizja programowa może być rozsiewcza (najczęstsza) lub przewodowa (kablowa), w której transmisja sygnałów odbieranych z nadajników ziemskich lub satelitarnych odbywa się całkowicie lub częściowo na drodze przewodowej.

Zależnie od rodzaju obrazu rozróżnia się:
telewizja monochromatyczna (czarno-białą), w której nadaje się informacje o przestrzennym rozkładzie luminancji obrazu
telewizja kolorowa, w której nadaje się i odtwarza również informacje o wszystkich cechach kolorymetrycznych obrazu (barwie). Istnieje również — b. rzadko stosowana do specjalnych celów
telewizja stereoskopowa (monochromatyczna lub kolorowa), w której wrażenie głębi odtwarzanego obrazu uzyskuje się przez wykorzystanie właściwości widzenia dwuocznego .

W zależności od metody przesyłania informacji rozróżnia się :
telewizja analogowa, w której sygnał wizyjny jest ciągłą funkcją czasu i zależy od luminancji kolejno wybranych elementów obrazu
telewizja cyfrowa, w której sygnał wizyjny jest określany jedynie w wybranych chwilach i stanowi kombinację 2 stanów log.: „jeden” i „zero”.

Ze względu na jakość odtwarzanego obrazu rozróżnia się:
telewizja standardowa (konwencjonalną), o jakości stosowanej powszechnie w telewizji programowej i stosunku boków obrazu 4:3,
podwyższonej jakości, o stosunku boków 16:9,
bardzo dużej rozdzielczości obrazu, o 2-krotnie większej liczbie linii wybierania obrazu i stosunku boków obrazu 16:9
małej rozdzielczości obrazu, o mniejszej liczbie linii wybierania (np. telewizja użytkowa).

Podstawowe procesy techniki telewizyjnej. to:
analiza obrazu, tj. przekształcenie w ustalonej kolejności rozkładu informacji opt. zawartych w nadawanym obrazie na odpowiadające im sygnały elektr. (za pomocą lampy analizującej lub przetwornika CCD umieszczonych w kamerze telewizyjnej);
synteza, czyli odtwarzanie obrazu, tj. przekształcanie sygnałów elektron., uzyskiwanych w wyniku analizy nadawanego obrazu, na obraz widzialny, stanowiący reprodukcję tego obrazu, za pomocą kineskopu lub ekranu ciekłokrystalicznego umieszczonego w odbiorniku telew.; synchronizacja procesów analizy i syntezy obrazu, tj. uzyskiwanie współbieżności wybierania elementów obrazu (podczas ich analizy) i odtwarzania elementów obrazu (podczas syntezy obrazu), oraz uzyskiwanie prawidłowości odtwarzania kolorów w telewizji kolorowej. W telewizji kolorowej obraz opt. jest rozdzielony na 3 odrębne obrazy w kolorach podstawowych (czerwonym, zielonym i niebieskim), z których każdy jest niezależnie analizowany. W konsekwencji otrzymuje się 3 sygnały wizyjne kolorów podstawowych, które — odpowiednio sumowane — dają sygnał luminancji (w telewizji czarno-białej sygnał luminancji jest jedynym sygnałem obrazu) oraz 2 sygnały różnicowe kolorowości obrazu, tworzące sygnał chrominancji. Sygnały różnicowe kolorowości obrazu powstają przez odjęcie od sygnału wizyjnego koloru podstawowego sygnału wizyjnego luminancji; modulują one w odpowiedni sposób podnośną lub podnośne chrominancji (czyli przebieg nośnej o częstotliwości zawartej w pasmie sygnału wizyjnego przeznaczony do przekazywania informacji o kolorowości obrazu). W zależności od metody modulacji rozróżnia się różne systemy telewizji kolorowej. W eksploatowanych obecnie systemach telewizji analogowej całkowity sygnał wizyjny, składający się z sygnału obrazu (zawiera sygnały luminancji i chrominancji) oraz sygnału wygaszania i synchronizacji, moduluje w amplitudzie sygnał o częstotliwości nośnej wizji i jest przesyłany z częściowo tłumioną wstęgą boczną. Dźwięk towarzyszący obrazowi telew. jest przesyłany na częstotliwości nośnej dźwięku położonej powyżej częstotliwości nośnej wizji w odległości zależnej od przyjętego standardu telewizyjnego. Szerokość kanału zajmowanego przez emitowany sygnał telewizyjny zależy również od przyjętego standardu. W systemach telewizji cyfrowej cyfrowe sygnały wizyjne mogą być przesyłane z modulacją OFDM (ortogonalne zwielokrotnianie z podziałem częstotliwościowym). Wytwarzany w ośrodku studyjnym sygnał wizyjny jest następnie metodą analogową lub ostatnio cyfrową bądź przesyłany do innych ośrodków studyjnych (za pomocą linii kablowych współosiowych lub światłowodowych linii radiowych lub łączy satelitarnych), bądź rozsyłany do abonentów przez ziemskie stacje nadawcze (nadajniki telew.) lub stacje nadawcze umieszczone na satelitach geostacjonarnych (takich jak np. Eutelsat, Intersat, Astra, Kopernikus — telewizje satelitarne). Łącznie z sygnałem telew. mogą być przesyłane sygnały teletekstu (gazety telew.), które są odtwarzane w postaci stron tekstu lub napisów na obrazie na ekranach odbiorników telew. wyposażonych w odpowiedni dekoder. Ziemskie stacje nadawcze mają zwykle bezpośredni zasięg ok. kilkudziesięciu km, przy czym zależy on od mocy nadajnika i od wysokości, na której pracuje antena nadawcza; anteny nadawcze są umieszczane na b. wysokich budynkach (np. Empire State Building w Nowym Jorku — wys. z anteną 448 m) lub specjalnych wieżach telew. (CN w Toronto — wys. z anteną 555 m; Ostankino w Moskwie — 540 m); zwiększenie zasięgu realizuje się za pomocą stacji retransmisyjnych. Znacznie większy zasięg bezpośredni zapewniają stacje satelitarne, mimo stosunkowo niewielkiej mocy ich nadajników. Przy odbiorze sygnałów telewizji kolorowej w odbiorniku telew. odtwarza się sygnały wizyjne kolorów podstawowych lub sygnały różnicowe kolorowości obrazu (w tzw. dekoderze telewizji kolorowej); synteza obrazu kolorowego zachodzi najczęściej w kineskopie kolorowym odbiornika. Bezpośredni odbiór stacji satelitarnych wymaga specjalnej anteny i dodania na wejściu odbiornika tunera satelitarnego. Sygnały telew. odebrane z satelity za pomocą urządzeń odbioru zbiorowego są rozprowadzane do użytkowników za pośrednictwem sieci telewizji kablowej. W przypadku telewizji cyfrowej procesy analizy i syntezy obrazu są przeprowadzane metodą analogową. Wytworzony w kamerze telew. sygnał wizyjny jest zamieniany na jego odpowiednik cyfrowy. Zachodzą tu procesy próbkowania sygnału w określonych odstępach czasu, kwantowania i kodowania. Od przyjętej metody lub metod kodowania zależy prędkość bitowa sygnału cyfrowego. Po stronie odbiorczej następuje proces odwrotny, tzw. dekodowanie. Na ogół są kodowane sygnały składowe telewizji kolorowej, tj. sygnał luminancji i sygnały różnicowe kolorowości obrazu.
Pierwsze sygnały przesyłania obrazu powstały w 2 poł. XIX w., po odkryciu zjawiska fotoelektr.; przy analizie i syntezie obrazu wykorzystywano wówczas wirujące urządzenie mech., np. tarczę Nipkowa, a sam przekaz odbywał się przewodowo. Prace nad telewizją bezprzewodową podjęto w XX w.: jednocześnie prowadzono prace nad 2 systemami telewizji mechaniczno-optycznej (J.L. Baird, Ch.F. Jenkins, D. von Michaly) i całkowicie elektronowym (B. Rosing, A.A. Campbell-Swinton, V.K. Zworykin i inni). Pierwszą stację nadawczą uruchomiono 1929 w USA; 1935 w Berlinie zaczęła nadawać pierwsza całkowicie elektron. stacja telew.; 1936 w W. Brytanii rozpoczęto stałą emisję programu telew.; również w latach 30. prowadzono pierwsze próby laboratoryjne telewizji kolorowej. Szybki rozwój telewizji nastąpił po II wojnie świat.; programy telewizji kolorowej wprowadzono 1956 w USA, 1962 w Japonii, 1967 we Francji, RFN, W. Brytanii, ZSRR; 1962 wprowadzono do transmisji telew. sztuczne satelity (Telstar).
W Polsce eksperymentalną stację telew. uruchomiono w Warszawie; doświadczalną eksploatację telewizji czarno-białej rozpoczęto 1952, a 1956 wprowadzono ją do powszechnego użytku; eksploatację telewizji kolorowej w Polsce rozpoczęto 1970.

RADIOFONIA
Radiofonia to dział radiokomunikacji zajmujący się zorganizowanym rozpowszechnianiem programów dźwiękowych (fonicznych), obejmujących audycje informacyjne, rozrywkowe, dydaktyczne, reklamowe i in., przeznaczone dla słuchaczy posiadających odpowiednie radiowe urządzenia odbiorcze (radiowy odbiornik). Audycje przygotowane w rozgłośniach są nadawane (rozsiewczo) w przyznanych do tego celu zakresach fal (radiofonia długofalowa, radiofonia średniofalowa, radiofonia krótkofalowa, radiofonia ultrakrótkofalowa), albo przesyłane kablami do urządzeń abonenckich sieci zamkniętej. Jedna stacja radiowa o mocy rzędu 1 MW, pracująca na falach długich może zapewnić zadowalającą jakość odbioru na obszarze całej Polski; stacja pracująca na falach średnich o zbliżonych parametrach pokrywa tylko obszar kilku województw, a oprócz tego, warunki odbioru zmieniają się w ciągu doby. Znacznie większą dobową i sezonową zmienność warunków propagacji obserwuje się w zakresie krótkofalowym, jednak ze względu na zjawisko odbicia fal od jonosfery, przy odpowiednim dobraniu częstotliwości pracy i kąta promieniowania, można uzyskiwać zasięg kilkuset km przy mocach znacznie mniejszych niż w zakresie fal długich i średnich. Zasięg stacji pracujących na falach ultrakrótkich (UKF) jest praktycznie ograniczony do zasięgu bezpośredniej widoczności pomiędzy anteną odbiorczą i nadawczą, toteż dla pokrycia powierzchni Polski programami nadawanymi na UKF musi pracować kilkadziesiąt stacji retransmitujących te same programy. Pasmo fal ultrakrótkich ze względu na niski poziom zakłóceń występujących w tym pasmie jest przeznaczone dla sieci nadających programy wysokiej jakości, m.in. stereofoniczne. Dalsze podniesienie jakości, zwł. w dużych ośr. miejskich uzyskuje się w radiofonicznych sieciach kablowych; perspektywiczny wydaje się być system cyfrowej radiofonii naziemnej, opracowywany obecnie w wielu krajach.
Pierwsze próby przesyłania na odległość sygnałów fonicznych przeprowadzono na pocz. XX w. (np. doświadczalna transmisja z występów E. Carusa w Metropolitan Opera w Nowym Jorku). Szybki rozwój radiofonii rozpoczął się w latach 20. XX w.; 1922–33 wszystkie kraje eur. i USA rozpoczęły nadawanie regularnych programów radiofonicznych. Pierwsza doświadczalna stacja radiofoniczna w Polsce rozpoczęła pracę 1925, stała stacja Pol. Radia w Warszawie 1926. W latach 30. XX w. rozwinęła się, gł. w Europie, również radiofonia przewodowa wykorzystywana np. w fabrykach, szpitalach, szkołach.

CB-RADIO
Radio CB, radiowa łączność obywatelska, system amatorskiej radiokomunikacji wykorzystujący tzw. pasmo obywatelskie, w większości krajów pasmo 27 MHz (11 m), podzielone na 40 kanałów o szer. 10 kHz; w Polsce są to częstotliwości od 26,960 MHz do 27,400 MHz; warunkiem uzyskania licencji jest stosowanie zarejestrowanych i mających świadectwo homologacyjne radiotelefonów o maksymalnej mocy nadajnika 4 W. Stosowane mogą być radiotelefony przenośne, przewoźne (samochodowe) lub stacjonarne, pracujące z modulacją amplitudy (AM — najczęściej stosowana, lub SSB — modulacja jednowstęgowa) lub modulacją częstotliwości (FM); w zależności od warunków terenowych i poziomu zakłóceń można uzyskiwać łączność na odległość od kilku do kilkudziesięciu kilometrów; nawiązanie łączności polega na wywołaniu użytkownika CB-radia prowadzącego nasłuch na danym kanale; w łączności (rozmowie) może brać udział dwóch lub większa liczba rozmówców; zwyczajowo kanał 9 jest uważany za tzw. kanał ratunkowy i w wielu miastach policja i pogotowie ratunkowe prowadzą na nim stały nasłuch; CB-radio jest wykorzystywane najczęściej przez kierowców jako ruchomy środek łączności. Od 1947 CB-radio zaczęło rozwijać się w USA; w latach 60. trafiło do Europy; w Polsce objęte przepisami od 1986.

GSM
Zasada działania systemu GSM
Każda sieć GSM posiada jedną lub kilka central telefonicznych, które odgrywają rolę podstawowych węzłów sieci. Na rys.2 pokazano strukturę typowej sieci GSM, dla przypadku czterech central. Poszczególne centrale są połączone ze sobą międzymiastowymi łączami telefonicznymi o wysokiej przepustowości, w sposób "każdy z każdym". Podobnie jak to ma miejsce w stałej sieci telefonicznej, podstawowym zadaniem każdej centrali telefonicznej pracującej w sieci GSM jest realizacja połączeń pomiędzy sygnałami pochodzącymi od różnych abonentów, zarówno z danej sieci GSM jak i z innych sieci telekomunikacyjnych.. Z każdą centralą GSM skojarzona jest komputerowa baza danych, tzw. rejestr stacji obcych. W rejestrach tych przechowywane są, aktualizowane na bieżąco, informacje o abonentach GSM przebywających chwilowo na terenie danej centrali, ale zarejestrowanych na stałe w innej centrali sieci. Dotyczy to zarówno abonentów z danej sieci GSM, ale z innego jej rejonu, jak i abonentów z innych sieci GSM, np. zagranicznych. Dzięki tym rejestrom możliwe jest prawidłowe realizowanie rozmów przychodzących do abonentów będących w podróży. Na rys. 3 pokazano typowy wygląd centrali GSM.
Oprócz połączeń wychodzących w stronę innych central sieci GSM, z każdej centrali GSM wychodzą promieniście połączenia o średniej przepustowości i średnim zasięgu w stronę tzw. sterowników stacji bazowych. Są to urządzenia pomocnicze koncentrujące ruch telefoniczny pomiędzy centralami sieci GSM a stacjami bazowymi zlokalizowanymi w poszczególnych komórkach sieci. Typowa centrala współpracuje z kilkunastoma sterownikami stacji bazowych. Ze sterowników stacji bazowych połączenia rozchodzą się dalej do stacji bazowych sieci komórkowej, z których każda obsługuje pojedynczą komórkę sieci GSM. Istnieje wiele wersji wykonania urządzeń stacji bazowych, zarówno do zamontowania wewnątrz budynków jak i na zewnątrz. Przykładowe stacje bazowe pokazano na rys. 4.
Na rys.2 dla uproszczenia pokazano strukturę promienistą połączeń. W praktyce, ze względów niezawodnościowych, zarówno połączenia pomiędzy centralami a sterownikami stacji bazowych jak i pomiędzy sterownikami a samymi stacjami bazowymi realizowane są często w strukturze pętli, dzięki czemu do każdego elementu sieci GSM istnieją dwie drogi połączeniowe z centralą sieci. W takiej sytuacji, w przypadku przerwania jednego z łączy stałych sieć GSM może nadal działać bez zakłóceń.
W typowej sieci GSM znajduje się jedno wspólne centrum zarządzania siecią, które korzysta z dwóch sprzężonych z nią baz danych. Jedną z nich jest tzw. rejestr stacji własnych, zawierający wszystkie podstawowe informacje o poszczególnych abonentach zarejestrowanych w danej sieci GSM. W rejestrze tym wpisane są m.in. kategoria abonenta, jego uprawnienia do korzystania z usług dodatkowych, informacje pozwalające na jego identyfikację itp. Informacje tego typu w zasadzie wpisywane są jednokrotnie, podczas pierwszego zgłoszenia abonenta do sieci GSM, niekiedy tylko są one modyfikowane w późniejszym okresie. Oprócz tego, w rejestrze stacji własnych przechowywana jest także modyfikowana na bieżąco przybliżona informacja o miejscu pobytu abonenta. Może być to miejsce na obszarze danej sieci lub w innym kraju, czasem na innym kontynencie. Dzięki tej informacji możliwe jest prawidłowe realizowanie połączeń do abonenta znajdującego się poza obszarem swojej macierzystej centrali GSM.
Drugim rejestrem, z którego korzysta centrum zarządzania siecią GSM jest tzw. rejestr identyfikacji terminali sprzętowych. Jest to komputerowa baza danych, w której znajdują się identyfikatory terminali GSM skradzionych lub uszkodzonych. Operator sieci GSM może w ten sposób ograniczyć skutki kradzieży terminali, może on także np. nie dopuścić do stosowania terminali niektórych producentów z uwagi na nieposiadanie przez nich homologacji.
Z centrum zarządzania siecią GSM współpracuje ściśle tzw. centrum identyfikacji. Jest to bardzo pilnie strzeżony system komputerowy, w którym przechowywane są hasła identyfikacyjne umożliwiające podjęcie decyzji, czy terminal żądający dostępu do sieci na koszt abonenta A posiada oryginalną kartę SIM wydaną abonentowi A. Cechą charakterystyczną procedur identyfikacyjnych w standardzie GSM jest to, że hasła identyfikacyjne abonentów nie są nigdy przesyłane do innych modułów sieci GSM. Wykorzystywane są one wy łącznie jako parametr dwóch identycznych procedur kryptograficznych wykonywanych równocześnie w centrum identyfikacji oraz w terminalu abonenta A, a jedynie wyniki obu tych procedur przesyłane są w sieci w celu ich porównania. W ten sposób minimalizuje się prawdopodobieństwo nadużyć w systemie.
Pokazana na rys. 2 ogólna struktura sieci GSM pozostaje w zasadzie niezmieniona podczas całego okresu działania sieci, choć zmieniają się jej parametry. Wraz ze wzrostem liczby abonentów sieci dodawane są dodatkowe centrale, sterowniki stacji bazowych i stacje bazowe. To z kolei pociąga za sobą modyfikacje połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami sieci, zarówno jeśli chodzi o ich konfigurację jak i przepustowość. Operatorzy stopniowo wprowadzają nowe usługi, co wymaga cyklicznej modyfikacji urządzeń, najczęściej w zakresie oprogramowania, a niekiedy także konfiguracji sprzętowej.
Elementy pokazane na rys.2 nazywane są łącznie infrastrukturą stałą sieci GSM. Nakłady finansowe związane z projektowaniem i testowaniem coraz to nowszych wersji urządzeń infrastruktury sieci GSM są tak wielkie, że na świecie jest tylko kilku producentów urządzeń infrastruktury GSM, wśród nich m.in. europejskie firmy: Alcatel, Ericsson, Nokia i Siemens, a z firm amerykańskich: Lucent, Motorola i Nortel. Liczba producentów terminali GSM jest znacznie większa.

Projektanci standardu GSM mieli zamiar tak zdefiniować styki pomiędzy poszczególnymi urządzeniami infrastruktury sieci GSM aby możliwa była współpraca w jednej sieci urządzeń pochodzących od różnych producentów. Niestety, zamiar ten nie w pełni się powiódł, gdyż znajdujące się w standardzie opisy poszczególnych styków okazały się niekompletne. Tak więc, aby możliwa była bezproblemowa współpraca urządzeń pochodzących od różnych dostawców konieczne jest żmudne, kosztowne i czasochłonne usuwanie przez operatorów szeregu rozbieżności. Z drugiej strony, wykorzystywanie przez operatora urządzeń tylko jednego dostawcy stawia go w niekorzystnej pozycji podczas negocjowania warunków cenowych i terminowych kolejnych dostaw sprzętu. Jednym z kompromisowych rozwiązań stosowanych przez niektórych operatorów sieci GSM, m.in. takie w Polsce, jest podział obszaru działania sieci na dwie części i wykorzystywanie w każdej z nich sprzętu tylko jednego dostawcy.

Kodowanie przekazywanej informacji w systemie GSM
Wszyscy operatorzy systemów cyfrowej telefonii komórkowej GSM (zarówno 900 MHz jak i 1800 MHz) w opisach swoich usług (a nie rzadko i w reklamach) deklarują całkowitą poufność przesyłanych za ich pośrednictwem informacji, i to zarówno zwykłych rozmów telefonicznych jak i transmisji danych, czy też faksów lub SMS-ów Od czasu do czasu pojawiają się pytania, czy ta deklaracja jest w pełni prawdziwa. Niektórzy obawiają się, czy prowadzone przez nich rozmowy mogą być podsłuchiwane przez tak zwane "osoby trzecie". Poniżej spróbujemy odpowiedzieć na ich pytania, jednocześnie przybliżając Czytelnikom strukturę transmisji informacji pomiędzy użytkownikiem telefonu komórkowego (GSM), a dowolnym abonentem.
W przemijającym już okresie radiowej łączności bezprzewodowej opartej na analogowej obróbce i transmisji sygnału (modulacja amplitudy lub częstotliwości), problem, oczywiście od strony technicznej, podsłuchiwania przekazywanej informacji, praktycznie nie istniał. Wystarczyło mieć dostęp do odpowiedniej aparatury pomiarowej, takiej jak analizator widma, lub posiadać pewną dozę wiedzy elektronicznej i środki, aby zbudować sobie dowolny odbiornik, a świat eteru był w zasięgu ręki. Oczywiście, i w czasach "analogu" stosowano specjalne metody kodowania czy też szyfrowania przekazywanej informacji za pośrednictwem fal radiowych, lecz były to głównie techniki stosowane przez służby specjalne lub dyplomatyczne.
Rozwój technik cyfrowych pozwolił na stosowanie coraz to bardziej wysublimowanych sposobów utajniania informacji. Praktycznie rzecz biorąc rozwój dziedziny utajniania transmisji stymulowany był przez służby wojskowe, dla których to poufność informacji była (i jest) dziedziną priorytetową. To uczeni pracujący na rzecz rozwoju łączności specjalnej już dosyć dawno temu wynaleźli techniki, utrudniające zapoznanie się osób niepowołanych z treścią przekazywanej informacji.
Z biegiem czasu oferowane systemy ruchomej łączności bezprzewodowej, takie jak CB Radio (pasmo "obywatelskie" .27 MHz dostępne dla wszystkich), systemy dostępowe, systemy trunkingowe oraz telefonia komórkowa systemu analogowego (w Polsce NMT 450), nie mogły sprostać oczekiwaniom, związanym głównie z pojemnością sieci (ilością abonentów mogących jednorazowo korzystać z sieci) oraz z oczekiwaną jakością oferowanej usługi. Przy dużej ilości użytkowników graniczącej z fizyczną pojemnością sieci (czyli zdolnością danej sieci do pełnego obsłużenia danej ilości abonentów), sieć po prostu się "zatyka" i jej możliwości rozwoju są praktycznie rzecz biorąc zamknięte.
Ograniczanie pojemności determinowane jest głównie interfejsem radiowym, łączącym abonenta "z resztą świata". Zakres fal radiowych, dostępnych dla normalnego użytkowania, mieści się w zakresie od kilkudziesięciu kHz (kiloherców) do kilkudziesięciu GHz (gigaherców). Ze względu na fizyczne właściwości propagacji (rozchodzenia się) fal radiowych oraz możliwość korzystania z poszczególnych kanałów (zakresów), dla telefonii komórkowej przeznaczono pasma częstotliwości, mieszczące się w zakresach 450 MHz, 800 - 900 MHz czy 1800 - 1900 MHz. Im przydzielony zakres częstotliwości jest szerszy, tym system ma większą pojemność, lecz właściwości propagacyjne fal radiowych są gorsze, zwłaszcza w terenie o zróżnicowanej morfologii (np. tereny miast lub rejony górzyste).
Utrudnianie lub wręcz uniemożliwianie dostępu osobom trzecim do informacji przekazywanej drogą radiową w systemie GSM ( 900 MHz jak i 1800 MHz ) odbywa się dwoma torami - wykorzystując techniki związane z eliminacją zakłóceń oraz techniki kryptograficzne, przeznaczone do utajnienia informacji.
Ze zwiększaniem ilości działających jednocześnie kanałów radiowych wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń interferencyjnych (nakładania się częstotliwości lub ich harmonicznych). I tutaj znalazły zastosowanie techniki kodowania informacji, praktycznie rzecz biorąc nie po to, aby informację utajnić, lecz również w celu wyeliminowania zakłóceń i zapewnienia jak najbardziej wiernego przekazywania informacji. Twórcy systemu GSM ustalając normy obowiązujące wszystkich operatorów, między innymi w zakresie interfejsu radiowego łączącego abonenta ze stacją bazową, sięgnęli po rozwiązania stosowane w technikach opracowanych m.in. dla służb wojskowych. Coraz to bardziej wysublimowana technologia półprzewodnikowa, umożliwiająca stosowanie skomplikowanych algorytmów kodowania i szyfrowania (technika mikroprocesorowa) spowodowała możliwość stosowania układów wielkiej skali integracji, instalowanych w terminalach (aparatach przenośnych) w celu przemiany sygnału, aby był odporny na wszelkiego rodzaju zakłócenia, a informacja wychodząca od abonenta dotarła do odbiorcy w jak najmniej zniekształconej formie. Kodowanie informacji praktycznie zaczyna się już w torze małej częstotliwości, gdzie sygnał z mikrofonu zostaje poddany procesowi digitalizacji, czyli zamianie przebiegu analogowego na grupy impulsów zero-jedynkowych (cyfrowych). Informacja w postaci cyfrowej ma tę podstawową zaletę, że jest o wiele bardziej odporna na zakłócenia (zmiana np. amplitudy sygnału w dużym zakresie nie powoduje zmiany niesionej informacji), łatwo jest nią manipulować i zachowywać. Informacja w takiej postaci jest następnie poddawana procesowi właściwego kodowania przy zastosowaniu filtru z liniowym prognozowaniem, generalnie polegającym na tym, że generowany na wyjściu filtru (kodera) bit jest wynikiem liniowej kombinacji poprzednich ośmiu bitów, dostarczanych na wejście filtru. Następną czynnością, zmierzającą do maksymalnej eliminacji wpływu zakłóceń, szumów oraz błędów jest operacja kodowania kanałowego oraz przeplot. Dodatkowo ogranicza się prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń poprzez stosowanie wysublimowanych technik modulacji sygnału oraz jego transmisji. Przypadkowość przydzielania przez stację bazową poszczególnych szczelin czasowych oraz fakt, że transmisja sygnału odbywa się tylko w czasie mówienia do mikrofonu aparatu (gdy się słucha rozmówcy, telefon nie emituje sygnału radiowego) dodatkowo utrudnia osobie chcącej podsłuchać rozmowę wstrojenie się do danej częstotliwości nośnej.
Aby wyeliminować możliwość przejęcia informacji przez osoby do tego nie powołane w trakcie prowadzenia rozmowy, operatorzy sieci stosują profesjonalne metody szyfrowania, których szczegóły znane są tylko wąskiej grupie projektantów. Szyfrowanie oparte jest o zasadę wykonywania operacji logicznej ExclusiveOR na dwóch 114-bitowych sekwencjach - szyfrującej i informacyjnej. Sekwencja szyfrująca generowana jest według specjalnego algorytmu i jest różna dla nadawania i odbioru. Algorytm generujący sekwencje szyfrujące wykorzystuje numer ramki TDMA (22 bity)zmieniający się co 4,615 ms - przesyłany przez system oraz klucz szyfrujący (64 bity), generowany w Centrum Identyfikacji systemu. Klucz szyfrujący generowany jest przy każdym połączeniu i ma charakter pseudolosowy, ponieważ do jego ustalania wykorzystywana jest liczba przybierająca przypadkowe wartości z zakresu od (0) do (2128 - 1). Jak widać, prawdopodobieństwo wygenerowania klucza szyfrującego wynosi w przybliżeniu 2,9 x 10-39. Prawdopodobieństwo to jest jeszcze znacząco pomniejszane przez stosowanie specjalnego algorytmu tworzącego klucz (jak wyżej wspomniano, poprzez odpowiednie przetworzenie wygenerowanej liczby z numerem ramki TDMA), a przy prowadzeniu rozmowy klucz zmieniany jest ponad 216 razy na sekundę.
Interfejs radiowy
Komunikacja między siecią a stacją ruchomą odbywa się za pośrednictwem kanału radiowego. Jest to więc tak na prawdę komunikacja między BTS (BSC) a MS. Należy jednak pamiętać , że nadawcą i adresatem większości wiadomości sygnalizacyjnych nie jest podsystem stacji bazowej. Większość komunikatów obsługiwana jest przez dalsze elementy systemu: centralę MSC, czy rejestry HLR, VLR, AuC, EIR. Jedynie sygnalizacja dotycząca pomiarów parametrów kanału fizycznego, kodowania mowy
i przełączania (handover) w obrębie tego samego BSC jest obsługiwana przez podsystem stacji bazowej. Do transmisji w interfejsie radiowym służą kanały fizyczne, w których następnie umieszcza się określone kombinacje kanałów logicznych.
Kanały rozmówne (TCH - Traffic Channels): dwukierunkowe, przeznaczone do transmisji mowy z przepływnością 13kbit/s i danych z przepływnością do 9.6kbit/s lub mowy z przepływnością 7 kbit/s i danych z przepływnością do 4.8 kbit/s (tzw. kanały połówkowe)
Kanały rozsiewcze (BCH - Broadcast Channels): przeznaczone do transmisji informacji sygnalizacyjnych i synchronizacyjnych z BS do MS.
Kanał korekcji częstotliwości FCCH (Frequency Correction Channel) -przenosi pakiet korekcyjny umożliwiający MS zsynchronizowanie się z częstotliwością BS,
Kanał synchronizacyjny SCH (Synchronization Channel) - przenosi pakiet synchronizacyjny, umożliwiający MS synchronizację ramkową,
Kanał kontrolny rozsiewczy BCCH (Broadcast Control Channel) -zawiera informacje identyfikujące stację bazową , operatora, numery kanałów w sąsiednich komórkach oraz inne parametry dostępu.
Wspólne kanały sygnalizacyjne (CCCH - Common Control Channels): wykorzystywane do zestawiania połączeń między MS i BS.
Kanał przywoławczy PCH (Paging Channel) - do przesyłania informacji przywoławczych z BS do MS,
Kanał wielodostępu (dostępowy) RACCH (Random Access Channel) -do przesyłania żądania dostępu ze stacji ruchomej do stacji bazowej,
Kanał przydziału łącza AGCH (Access Grant Channel) - do przesyłania z BS do MS informacji o przydzieleniu wydzielonego kanału sygnalizacyjnego SDCCH (w odpowiedzi na żądanie dostępu).
Specjalne kanały sygnalizacyjne (DCCH - Dedicated Control Channels): wykorzystywane do wymiany informacji sygnalizacyjnych między MS i BS w trakcie obsługi żądania dostępu, identyfikacji abonenta i w czasie trwania połączenia (kanały są dwukierunkowe i łączą stację bazową z jedną , konkretną stacją ruchomą ).
Wydzielony kanał sygnalizacyjny SDCCH (Standalone Dedicated Channel) - wykorzystywany w procedurach zgłoszenia i identyfikacji abonenta,
Wolny pomocniczy kanał sygnalizacyjny SACCH (Slow Associated Control Channel) - do przesyłania informacji systemowych w czasie trwania połączenia (sterowanie mocą stacji, wyprzedzeniem czasowym, przekazywanie wyników pomiarów poziomu sygnału własnej i sąsiednich stacji bazowych),
Szybki pomocniczy kanał sygnalizacyjny FACCH (Fast Associated Control Channel) - wykorzystywany do szybkiego przesyłania informacji sygnalizacyjnych (np. w czasie przenoszenia połączenia między komórkami).
GPRS i HSCSD
Niewątpliwe zalety GPRS - szybkość zestawiania połączeń, łatwość integracji
z sieciami opartymi na IP (Internet Protocol) oraz możliwość uniezależnienia opłaty od czasu trwania sesji - pozwolą na znaczne dynamiczniejszy rozwój usług wykorzystujących przesyłanie danych i stanowią rewolucję w sposobie korzystania z technik transmisji danych w sieciach mobilnych. Cechy te z pewnością wpłyną na upowszechnienie WAP oraz dostępu do takich usług jak poczta elektroniczna.
W przypadku przesyłania dużych plików, połączeń modemowych, a w przyszłości zestawiania videokonferencji niezbędne będzie użycie HSCSD z uwagi na możliwość zarezerwowania stałego pasma w czasie trwania połączenia. Przypominamy, że Plus GSM, jako jedyna sieć mobilna w Polsce, udostępnił swoim abonentom szybką transmisję danych od 1 marca 2000 r. Szybka transmisja danych jest dostępna w usługach Przesyłanie danych i Dane Plus. Opłata za połączenie jest stała i nie jest uzależniona od liczby użytych kanałów.
Porównanie zastosowań technologii GPRS i HSCSD
Zastosowanie HSCSD Zastosowanie GPRS
Szybkie odbieranie poczty elektronicznej (odczytywanie dużych zbiorów) Możliwość ciągłej pracy z pocztą elektroniczną
Videokonferencje Dostęp do intranetu i korzystanie z jego zasobów
Aplikacje czasu rzeczywistego, np. pomiary medyczne Dostęp do Internetu
Połączenia z modemami zainstalowanymi w sieciach telefonicznych Zastosowania telemetryczne i monitoringu
Dostęp do serwisów WAP
Realizacja usług transakcyjnych: uwierzytelnienie kart kredytowych, usługi bankowe, rezerwacje i opłaty.
GPRS umożliwia naliczanie opłat w zależności od liczby przesłanych i odebranych danych. Dzięki temu GPRS pozwala nam na ciągłe podłączenie do sieci bez obawy, że opłata będzie uwzględniać czas połączenia. Opłata uzależniona jest tylko od naszej aktywności, a nie od tego jak długo jesteśmy podłączeni. Dodatkowo nie musimy czekać aż nasz modem uzgodni protokół i warunki transmisji z drugim modemem, GPRS umożliwia nam prawie natychmiastowe podłączenie. Korzystanie z GPRS uwarunkowane jest posiadaniem telefonu komórkowego, który potrafi obsługiwać transmisje pakietową oraz wykorzystywać więcej niż jeden kanał dla zwiększenia prędkość transmisji danych. Taka funkcjonalność będzie możliwa w nowych telefonach, które będą oferowane wraz z wprowadzeniem GPRS. Terminal GPRS posiada wszystkie właściwości zwykłego telefonu komórkowego GSM. Dodatkowo, telefony GPRS umożliwiają przyjmowanie rozmów w czasie korzystania np. z serwisów WAP. Po odebraniu połączenia sesja WAP jest zawieszana na czas trwania rozmowy i możemy powrócić do stron WAP po jej zakończeniu. Jedną z podstawowych usług, jakie są oferowane przy pomocy GPRS jest dostęp do światowej sieci Internet. Użytkownik może posłużyć się przeglądarką WAP umieszczoną w telefonie lub podłączyć telefon do komputera i wykorzystywać go jako modem. Każda z firm może zostać podłączona do sieci GSM i być dostępna tylko dla swoich pracowników przez GPRS. Podłączenie jest całkowicie odseparowane od innych sieci, a w szczególności od sieci Internet.
GPRS teoretycznie oferuje prędkości transmisji zaczynając od 9,05 kb/s, a kończąc na 171,2 kbit/s. Rzeczywiste prędkości uzależnione są od typu posiadanego aparatu (a więc możliwości obsługi określonej liczby kanałów) oraz od warunków propagacyjnych panujących w danej lokalizacji. Obecne telefony umożliwiają transmisję GPRS wykorzystując od 2 do 3 kanałów, co daje maksymalne prędkości transmisji odpowiednio 26,8 kbit/s i 40,2 kbit/s.
WAP
W czerwcu 1999 roku Nokia, Unwired Planet wraz z Ericssonem i Motorolą powołały Wireless Application Protocol (WAP) Forum Jego celem było opracowanie jednolitej, uniwersalnej i ogólnie akceptowalnej specyfikacji, umożliwiającej tworzenie i udostępnianie abonentom sieci komórkowych usług poprzez Internet. Pierwsza, pełna specyfikacja WAP ujrzała światło dzienne zaledwie po 10 miesiącach prac, w kwietniu bieżącego roku. Większość składających się na WAP protokołów i aplikacji powstała bezpośrednio w wyniku modyfikacji bądź adaptacji istniejących protokołów internetowych, takich jak TCP/IP, HTML, HTTP. Niektóre rozwiązania i aplikacje zaczerpnięto z podobnych, istniejących już systemów rozwijanych do tej pory samodzielnie, m.in. przez Nokię (TTML, Smart Messaging) oraz Unwired Planet (HDML, HDTP). WAP jest w pełni niezależny od infrastruktury i rodzaju sieci komórkowych oraz używanych terminali. Dzięki WAP abonenci dowolnego rodzaju sieci komórkowych i pagerowych, używający dowolnego rodzaju terminali, począwszy od najprostszych telefonów czy pagerów, poprzez palmtopy, na notebookach kończąc, będą mieli dostęp do tych samych aplikacji i usług. Niestety zanim będzie to możliwe, najpierw na rynku muszą pojawić się kompatybilne z WAP-em terminale. Według zapowiedzi największych producentów telefonów, pierwsze aparaty zgodne z WAP powinny być dostępne jeszcze w tym roku. Także operatorzy, by udostępnić WAP abonentom, powinni odpowiednio przystosować sieci, np. instalując specjalne gatewaye (WAP Proxy) do/z swojego systemu i Internetu Aby zapewnić możliwie bogatą ofertę usług, powinni znaleźć się też internetowi usługodawcy chcący tworzyć serwisy dedykowane dla przyszłych użytkowników WAP. Duże zainteresowanie tym systemem, przynajmniej ze strony operatorów i producentów terminali oraz duża siła przebicia firm promujących, dobrze mu wróżą. Problemem wciąż pozostaje natomiast przekonanie niezależnych internetowych usługodawców oraz oczywiście ewentualnych użytkowników. Dotychczasowe doświadczenia Nokii ze Smart Messagingiem i Unwired Planet pokazują jak ważna dla odniesienia sukcesu jest akceptacja producentów terminali, operatorów oraz usługodawców i dostawców informacji. Brak poparcia którejkolwiek ze stron oznacza brak akceptacji dla danego rozwiązania na rynku. Dla przykładu: Nokia do tej pory jest praktycznie jedynym producentem telefonów zgodnych ze specyfikacją Smart Messaging, zaś gatewaye dla systemu Unwired Planet (UP.Link) zainstalowało zaledwie kilku amerykańskich operatorów. Wygląda jednak na to, że WAP zdobędzie dużo szersze poparcie, chociażby z tego względu, że inicjatywę tę poparły wszystkie najbardziej liczące się firmy w branży. Ewentualnych usługodawców powinno przekonać z kolei to, że WAP jest bardzo mocno osadzony w środowisku internetowym. W ramach WAP zdefiniowany został specjalny język opisu stron internetowych, WML (Wireless Markup Language). WML jest wzorowany na HTML-u, dzięki temu stworzenie WML-owych wersji, istniejących już HTML-owych stron, nie powinno być zbyt uciążliwe. Użytkownicy WAP będą korzystać ze wszystkich informacji i usług udostępnianych w Internecie podobnie jak pozostali internauci, odwołując się do WML-owych kart (ang. cards) - będących odpowiednikami HTML-owych stron - za pomocą ich adresów URL. Terminale abonenckie (telefony, palmtopy, notebooki) wyposażone zostaną w przeglądarki WML-a, tzw. mikroprzeglądarki (ang. microbrowser), nazwane tak ze względu na niewielką objętość kodu i minimalne zapotrzebowanie na pamięć operacyjną i moc obliczeniową potrzebną do działania. Ze względu na swoje niewielkie wymagania - typowa mikroprzeglądarka WAP powinna zajmować tylko około 128 KB pamięci ROM i dodatkowo kilkanaście kilobajtów pamięci RAM - może być zaimplementowana nawet w tak nieskomplikowanych urządzeniach jak pagery. Nowe protokoły i aplikacje opracowane w ramach WAP uwzględniają specyfikę współczesnych bezprzewodowych systemów łączności, niewielkie przepustowości dla transmisji danych, duże wnoszone opóźnienia, rzędu kilkunastu sekund, różne typy usług transmisji danych (SMS-y, USSD, łącza komutowane) i ograniczenia związane z najczęściej bardzo skąpym interfejsem użytkownika większości terminali (niewielkie, kilkunastoznakowe wyświetlacze tekstowe bądź graficzne wraz z prostymi, telefonicznymi klawiaturami numerycznymi). Pełna architektura WAP przedstawiona została na rysunku 10:

Jej najważniejszym elementem jest WAP Proxy serwer pełniący funkcje gatewaya pomiędzy standardowymi internetowymi protokołami komunikacyjnymi, takimi jak TCP/IP i HTTP, a odpowiadającymi im protokołami WAP dla sieci komórkowych: Wireless Session Layer (WSP), Wireless Transport Layer Security (WTLS) i Wireless Transport Protocol (WTP). Specjalne znaczenie ma opcjonalny serwer rozszerzający możliwości platformy WAP: WML konwerter, który filtruje i transluje HTML na WML i vice versa, dzięki któremu abonenci WAP uzyskują dostęp także do "tradycyjnych", nie tylko WML-owych web serwerów. Ostatnią maszyną uwidocznioną na rysunku jest Wireless Telephony Application (WTA) serwer. WTA jest specjalizowanym serwerem WML-owym dedykowanym do tworzenia usług internetowych wykorzystujących możliwości komunikacyjne telefonów, np. odwołujących się poprzez skrypty WML-owe do książki telefonicznej na karcie SIM bądź przejmujących kontrolę nad przebiegiem połączenia (transfer rozmów, zawieszanie połączeń, obsługa połączeń konferencyjnych, itp.). Jak wcześniej wspomniałem, aplikacje WAP są w pełni przeźroczyste dla rodzaju sieci czy używanych usług transmisji danych. Zapewnia to, tradycyjna we wszystkich systemach telekomunikacyjnych, warstwowa architektura protokołów przedstawiona dla WAP na rys. 11.

Najniższą, "fizyczną" warstwę stanowią tutaj poszczególne usługi transmisji danych występujące w różnych typach sieci komórkowych, np. SMS, USSD, CSD (połączenia komutowane), HSCSD, GPRS dla GSM. Pierwszą, wspólną warstwą WAP jest Wireless Transport Layer (WTP), będący odpowiednikiem internetowego protokołu TCP/IP. Głównym zadaniem WTP jest dostarczenie kanału transmisyjnego niezawodnego i przeźroczystego dla warstw wyższych, niezależnie od używanej usługi transmisji danych. Ze względu na różnorodność i odmienną specyfikę różnych możliwych usług transmisji danych, w ramach WTP zdefiniowane zostały aż trzy protokoły: WTP/D dla usług transmisji danych typu datagram (np. SMS), WTP/T dla usług o charakterze transakcyjnym oraz WTP/C dla usług połączeniowych (tradycyjna usługa transmisji danych po łączach komutowanych). Z usług warstwy transportowej korzysta warstwa Wireless Transport Layer Security (WTLS), odpowiedzialna za zapewnienie bezpieczeństwa, integralności i poufności przesyłanych danych. WTLS jest odpowiednikiem HTTPS, stosowane mechanizmy bezpieczeństwa to szyfrowanie przesyłanych danych oraz autoryzacja użytkowników. Wprowadzenia tej warstwy wymagają m.in. wszystkie aplikacje bankowe i elektronicznego handlu. Za nawiązanie i podtrzymanie sesji komunikacyjnej pomiędzy różnymi aplikacjami, np. mikroprzeglądarką a serwerem internetowym, odpowiada kolejna warstwa, Wireless Session Protocol (WSP). WSP powstała w wyniku modyfikacji internetowego protokołu HTTP. Ostatnią i najistotniejszą, z punktu widzenia użytkownika i uruchamianych przez niego aplikacji, jest warstwa Wireless Application Environment (WAE).
WAE zapewnia wspólne, uniwersalne i otwarte środowisko pracy dla wszystkich istniejących i przyszłych aplikacji opartych na internetowym modelu programowania typu klient-serwer, w postaci stron i skryptów przechowywanych i udostępnianych przez sieciowe serwery WWW (WML) dla przeglądarek klienta. WAE umożliwia tworzenie interaktywnych aplikacji, które powinny funkcjonować tak samo we wszystkich urządzeniach niezależnie od dostępnej pamięci, mocy obliczeniowej oraz zastosowanego interfejsu użytkownika, podobnie jak internetowe serwisy mogą być uruchamiane zarówno na komputerach klasy PC z zainstalowanymi przeglądarkami Netscape'a czy Microsoftu jak i na maszynach unixowych i innych komputerach. W porównaniu do klasycznych aplikacji webowych, WAE otwiera nowe możliwości tworzenia serwisów wykorzystujących możliwości i usługi oferowane przez telefony i sieci komórkowe, takie jak: przesyłanie wiadomości (ang. messaging) czy obsługa połączeń (ang. call control). Po stronie klienta środowisko WAE tworzą dwie podwarstwy: podwarstwa aplikacyjna oraz podwarstwa danych (rysunek 12).

WAE.
Podwarstwa aplikacyjna WAE jest zależna od konkretnej implementacji: typu urządzenia (telefon, palmtop), zastosowanego interfejsu użytkownika (klawiatury, wyświetlacza), itp. Podwarstwa aplikacyjna stanowi środowisko dla wielu różnych tzw. agentów (user agents) umożliwiając im jednoczesną i bezkonfliktową współpracę, zarządza dostępem do wspólnych zasobów np. wyświetlacza, klawiatury czy książki telefonicznej. Typowymi przykładami takich agentów jest agent WML (przeglądarka WML), agent WTA oraz edytor wiadomości SMS i książki telefonicznej. Przeglądarka WML i agent WTA są podstawowymi, zdefiniowanymi w ramach WAP użytkownikami WAE. Ze względu na otwartą architekturę WAP, poszczególni producenci terminali WAP mają wolną rękę przy dodawaniu nowych, specyficznych agentów związanych np. z głosowym systemem sterowania telefonem PAC (Personal Acoustic Control). Agenci podwarstwy aplikacyjnej porozumiewają się ze zdalnymi procesami i aplikacjami poprzez podwarstwę danych za pomocą języków o zdefiniowanym formacie wymiany wiadomości (services and formats). Dla WAP zdefiniowane zostały następujące formaty przesyłania informacji: Wireless Markup Language (WML) oraz skrypty WML (WMLScripts). Tworzenie WAP-owych wersji istniejących usług np. informacyjnych oraz nowych, dedykowanych dla abonentów sieci komórkowych, będzie możliwe przy minimalnym nakładzie kosztów i pracy. Zaangażowanie się w tę nową technologię niesie za to w zamian potencjalnie ogromne zyski i nowe, nieprzeliczone rzesze klientów rekrutujących się z grona użytkowników bezprzewodowych systemów łączności.
WML jest językiem opisu stron wywodzącym się z HTML-a i HDML-a. WML należy do klasy języków XML: Extensible Markup Language. WML-owe strony zorganizowane są w karty (ang. cards), które z kolei grupowane są w talie (ang. decks). Talia stanowi zestaw jednej bądź kilku kart, które przesyłane są podczas jednokrotnego odwołania się do wybranej karty poprzez jej URL. Karta, podobnie jak internetowa strona, może zawierać informacje dla użytkownika, polecenie wprowadzenia danych przez użytkownika, dokonania wyboru z listy dostępnych opcji bądź wymuszenia skoku do innej karty. WML definiuje treść przekazywanej karty, o formie jej prezentacji decyduje zaś przeglądarka WML-a, specyficzna dla każdego urządzenia. W zależności od możliwości terminala, forma prezentacji może zmieniać się od prostego przekazu wyłącznie czystego tekstu, poprzez tekst formatowany (różne rodzaje czcionek, wytłuszczenia, tabulacje), po grafikę czy nawet animacje. WML-owe karty mogą być też wzbogacone o skrypty (WMLScripts) będące binarnymi procedurami napisanymi w języku JavaScript, a dokładniej w języku zgodnym ze standardem ECMA-262. Procedury napisane w WMLScripcie mogą być wykorzystywane np. do autoryzacji użytkownika z poziomu telefonu, bez konieczności komunikowania się z serwerem, do którego użytkownik stara się o dostęp, bądź wstępnego przetworzenia (np. sprawdzenia poprawności) danych wprowadzonych przez użytkownika przed ich przesłaniem do serwera. Rozszerzenie WML-a stanowią także biblioteki usług WTA. Zdefiniowane zostały trzy klasy bibliotek WTA: Common Network Services, Network Specific Services oraz Public Services. Podobnie jak w podwarstwie aplikacyjnej mogą istnieć dodatkowi agenci, nie ujęci specyfikacją WAP, tak w podwarstwie danych mogą dla poszczególnych urządzeń pojawić się dodatkowe, specyficzne dane wykorzystywane przez te urządzenia, jak np. wiadomości w formacie elektronicznej wizytówki (vCard) lub terminarza (vCalendar)
GPS

Globalny System Pozycjonowania GPS (Global Positioning System) – jest to satelitarny system przeznaczony do szybkiego i dokładnego wyznaczania współrzędnych geograficznych określających pozycję anteny odbiornika w przestrzeni. Sygnały odbierane przez dowolny odbiornik GPS dostępne są w sposób ciągły, niezależnie od warunków pogodowych, w dowolnym czasie i miejscu (pod warunkiem że antena "widzi niebo" - może się zdarzyć, że nie będzie można ustalić pozycji np. w tunelu).
Globalny System Pozycjonowania (GPS) składa się z 24 satelitów poruszających się wokół Ziemi po kołowych orbitach o nominalnej wysokości 20183 km nad powierzchnią naszej planety. Satelity rozmieszczone są w sześciu płaszczyznach orbitalnych, nachylonych do równika pod kątem 55 stopni. Każdy satelita okrąża Ziemię w 11 godzin i 58 minut. Parametry orbit są kontrolowane przez stacje naziemne.
Satelity wysyłają sygnały radiowe na częstotliwościach ok. 1,5 GHz pod kontrolą zsynchronizowanych ze sobą wzorców czasu. Na podstawie różnic czasu w jakim docierają do odbiornika sygnały z satelitów i co za tym idzie różnic drogi, mikroprocesor w odbiorniku dokonuje obliczenia pozycji odbiornika.
Warto pamiętać że:
· Sygnały docierające do odbiornika z poszczególnych satelitów są poniżej poziomu szumów i do ich dekodowania stosowane są wyszukane techniki demodulacji.
· Dokładność orbity satelity (odchyłka od teoretycznej) ma bezpośredni wpływ na dokładność określania pozycji odbiornika.
· Do określenia pozycji odbiornika (ściślej: anteny odbiornika) w 2 wymiarach na powierzchni Ziemi potrzeba teoretycznie "widoczności" 3 satelitów (przy stosowanych częstotliwościach sygnały rozchodzą się "optycznie").
· W nawet najprostszym odbiorniku obliczeń pozycji dokonuje specjalizowany mikroprocesor o bardzo dużej mocy obliczeniowej.
· Sygnały odbierane przez odbiorniki "powszechnego użytku" zawierają (zawierały) sztucznie wprowadzany przez Departament Obrony USA sygnał zakłócający (SA), zwiększający błąd określania pozycji. Odbiorniki uprawnione (wojskowe) eliminują ten sygnał zakłócający, może być on także wyłączony w zależności od decyzji Departamentu Obrony.
· System GPS może zostać w dowolnym momencie wyłączony przez rząd USA.
System GPS został udostępniony dla użytkowników cywilnych w 1983 roku. Aby jednak nie doszło do wykorzystania systemu przeciwko jego twórcom wprowadzono dwa różne stopnie dokładności: Standard Positioning Service - dostępny dla wszystkich oraz Precision Positioning Service zarezerwowany jedynie dla zadań specjalnych.

Jako ciekawostkę można podać, że cywilne 12 kanałowe odbiorniki (odbierające sygnały nawet z 12 satelitów jednocześnie), są w stanie poprawnie pracować do prędkości przemieszczania się 1665 km/h i wysokości do 18 km.

Odbiornik GPS służy do odbioru oraz przetwarzania sygnału i dekodowania informacji satelitarnej. Wyznacza on czas jaki upłynął od momentu wysłania sygnału do momentu jego odbioru. Na tej podstawie określa on odległość pomiędzy satelitą, a użytkownikiem, a także położenie satelity w momencie nadawania sygnału. Odległości od satelitów i ich współrzędne są wystarczającymi danymi do wyznaczenia położenia odbiornika.

Do określenia trójwymiarowego położenia (pozycji odbiornika – pojazdu) wystarczają jedynie pomiary z trzech satelitów. Jednakże, ze względu na fakt, iż większość odbiorników nie jest wyposażona w najbardziej zaawansowane zegary (bardzo wysoki koszt) oraz aby wyeliminować powstające z tego względu błędy pomiarowe, potrzebny jest dodatkowy pomiar z czwartego satelity.

WLAN

Technologia Wi-Fi może służyć do łączenia ze sobą dwóch lub więcej komputerów w sieć typu peer-to-peer, jednak najczęściej tworzony jest punkt dostępowy z anteną o większej mocy. Taka stacja bazowa może pełnić funkcję routera, serwera DHCP lub dostarczać inne usługi typowe dla serwerów sieciowych. Komputery wyposażone w kartę Wi-Fi, będące w zasięgu stacji bazowej, mogą korzystać z bezprzewodowej transmisji. Jeżeli zaś stacja pełni funkcję bramki z dostępem do Sieci, całość daje nam zapowiadany od lat bezprzewodowy Internet! Komputery z kartą Wi-Fi mogą łączyć się ze sobą (peer-to-peer) lub z wydzielonym nadajnikiem, zwanym stacją bazową bądź punktem dostępowym. Technologia Wi-Fi w najpopularniejszej wersji umożliwia przesyłanie danych z prędkością do 11 Mbit/s na odległość nawet do kilkudziesięciu kilometrów w przestrzeni otwartej i kilkudziesięciu metrów w przestrzeni ograniczonej. W praktyce dystans ten jest uzależniony od ukształtowania terenu, rodzaju materiałów wykorzystanych w budynkach itp. Do transmisji wykorzystywane jest pasmo 2,4 GHz, które w Polsce od niedawna jest ogólnodostępne. Nowsze odmiany tej technologii to: 802.11a (prędkość do 54 Mbit/s i częstotliwość 5 GHz) i 802.11g (ma być ratyfikowana w połowie 2003 r. - przepustowość 22 Mbit/s i praca w paśmie 2,4 GHz). Sieci wykorzystujące technologię Wi-Fi są narażone na ataki hakerów. Wielu administratorów nie stosuje żadnych poważniejszych zabezpieczeń, o czym można się przekonać, jeżdżąc po ulicach niektórych miast europejskich z odpowiednio wyposażonym notebookiem. Specyfikacja 802.11 pozwala na wykorzystanie numeru SSID (Service Set Identifier) jako formy identyfikacji użytkowników sieci. Aby można podłączyć się do sieci, numery SSID karty radiowej i punktu dostępowego muszą być takie same. W wielu przypadkach jest to jedyne zabezpieczenie przed nieautoryzowanym dostępem. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że SSID jest przekazywany przez punkt dostępowy wiele razy w ciągu sekundy wewnątrz każdej ramki, jest to bardzo słabe zabezpieczenie. Haker z łatwością może je złamać, korzystając z takich narzędzi, jak AirMagnet, Netsstumbler czy AiroPeek. W przypadku Windows XP nie są one konieczne, gdyż sam system przychodzi z pomocą, wykrywając SSID danej sieci i automatycznie konfigurują