Prezentace oboru EST

Den pro střední školy
facebook/URELBrno
www.sdelovacka.cz
Ústav radioelektroniky FEKT VUT v Brně
25. 6. 2014
www.urel.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
Centrum senzorických, informačních
a komunikačních systémů (SIX)
Zbyněk Raida
[email protected]
Jiří Dřínovský
[email protected]
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
Faculty of Electrical Engineering
and Communication
Brno University of Technology
Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia
http://www.six.feec.vutbr.cz
SIX
Faculty of Electrical Engineering
and Communication
Brno University of Technology
Technicka 12, CZ-61600 Brno, Czechia
http://www.six.feec.vutbr.cz
SIX
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]
[email protected]
9
Kontakt
[email protected]
http://www.six.feec.vutbr.cz
[email protected]
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
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
12
Výuka měření na URELu
Radioelektronická měření (MREM)
Laboratoře, důraz na ovládání měřicích přístrojů pomocí PC (MREM)
[email protected]
13
Výuka měření na URELu
Softwarově definované měřicí přístroje (MREM)
[email protected]
14
Výuka měření na URELu
Softwarově definované měřicí přístroje (MREM)
[email protected]
15
Kontakt
Jiří Dřínovský
[email protected]
FEKT VUT v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno
Tel.: +420 54114 6599
[email protected]
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
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
18
Co ovlivňuje rychlost připojení?
Telstar 1
2G
Sputnik 1
Kepler
HSPA
7. 3. 2009
4. 10. 1957
7. 5. 1963
3G
UMTS
LTE
4G
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
19
GPRS: až 80 kbit/s
Telstar 1
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
20
EDGE: až 236 kbit/s
Telstar 1
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
21
UMTS: až 1,9 Mbit/s
Telstar 1
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
22
HSDPA: až 14 Mbit/s
Telstar 1
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
23
Rychlost podle podmínek příjmu
1
Kepler
Telstar
Rychlost
„až …“ není
vždy
7. 5. 1963
7. 3. 2009
dosažitelná
 Záleží na podmínkách příjmu
 Záleží na nastavení sítě
 Záleží na počtu uživatelů
Sputnik 1
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
 BRMK – Rádiové a mobilní komunikace
 MSMK – Systémy mobilních komunikací
[email protected]
24
Kontakt
Martin Slanina
[email protected]
FEKT VUT v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno
Tel.: +420 54114 6541
[email protected]
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
[email protected]
page 27
Televize včera, dnes a zítra
Stručné dějiny televizní techniky
Elektronická analogová a digitální televize
Zdrojové
kódování
MPEG-2
Kódování a
modulace
MUX
Zdroj. kód.
program 2
Audio
Zabezpečení
proti chybám
DVB-T / T2
Kódování a
modulace
DVB-S / S2
Kódování a
modulace
DVB-C / C2
Data
Obr. 1 Zjednodušené schéma systémů digitální televize DVB
[email protected]
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
[email protected]
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)
[email protected]
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]
Koexistence mezi
službami DVB-T2-Lite a LTE
DVB-T2-Lite
1.4 MHz
LTE
10 MHz
TV vysílač
(DVB-T2-Lite)
8 MHz
eNodeB
(LTE)
794
a)
20 MHz
802.2
808
Frekvence
[MHz]
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
[email protected]
page 31
Měření koexistence na UREL
1/2
DVB-T/H/T2
Signal Generator
LTE/LTE-A
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))
[email protected]
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.
[email protected]
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
[email protected]
page 34
Děkuji za pozornost !
[email protected]
page 35
Kontakt
Ladislav Polák
[email protected]
Vysoké Učení Technické v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno, Česká Republika
Tel: + 420 54114 6560
Fax: +420 54114 6597
[email protected]
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
[email protected]
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
[email protected]
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
[email protected]
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
[email protected]
MOS 6502 (1975)
$25
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
[email protected]
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
[email protected]
44
Kontakt
Aleš Povalač
[email protected]
FEKT VUT v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno
Tel.: +420 54114 6578
[email protected]
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
Kepler
Las
er
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
Cíl
• Laserové radary
• Holografia
• Spektroskopia
De
tor
tek
Laserový radar – princíp
ISS
20. 11. 1998
• Interferometria
Echo 1
12. 8. 1960
• Termokamery
• Zobrazovanie
Zabezpečenie
Hubble
24. 4. 1990
Holografia
• Zabezpečenie
Voyager 1
5. 9. 1977
Termogramy
[email protected]
47
[email protected]
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
[email protected]
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
[email protected]
Zdroj: DLR.de
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%
[email protected]
51
Kontakt
Juraj Poliak
[email protected]
FEKT VUT v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno
Tel.: +420 54114 6558
[email protected]
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
Přijímač DVB-T (RTL2832U)
NOAA - National Oceanic and Atmospheric Administration
64
Přijímač DVB-T (RTL2832U)
Automatic dependent surveillance-broadcast (ADS-B)
- 1090 MHz
65
Praktické ukázky!
Děkuji za Vaši pozornost.
Tomáš Götthans ([email protected])
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
Kepler
7. 5. 1963
Sputnik 1
7. 3. 2009
4. 10. 1957
ISS
20. 11. 1998
Echo 1
12. 8. 1960
Hubble
24. 4. 1990
Voyager 1
5. 9. 1977
[email protected]
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
[email protected]
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
[email protected]
70
Výzkumné projekty
AMSAT Phase 3-D
Povelovací stanice na ÚREL VUT
Přijímač L-pásma
[email protected]
71
Výzkumné projekty
PCSAT 2
Úzkopásmový transpondér
Kompenzace Dopplerova jevu
Spolupráce s americkou Námořní
Akademií
AMSAT Phase 3E
Přijímač pro pásmo L
Projekt pozastaven
Příprava projektu AMSAT Phase 5A
eLISA
Měření gravitačních vln
Obíhá Slunce v trojúhelníkové sestavě
Laserové interferometrické měření
změn vzdálenosti
[email protected]
72
Děkuji za pozornost!
[email protected]
73
Kontakt
Filip Záplata
[email protected]
FEKT VUT v Brně
Ústav radioelektroniky
Technická 12, 616 00 Brno
Tel.: +420 54114 6541
[email protected]
74
Pěkné prázdniny!
[email protected]
75