ST-srpen 2013

8/2013 60let Novinová zásilka – povolila ČP, s. p., OZ Praha, č. j. 813/92-NP ze dne 6. 8. 1992. Placeno v hotovosti. CENA 48 Kč/2,40 0 ISSN 0036-9942 SRPEN 2013 HILBERTOVA transformace a telekomunikace ZAČÁTKY digitální televize v Čechách KYBERNETICKÁ bezpečnost je řád a metodika RFID identifikace kovových objektů SPEKTRÁLNÍ analyzátory a mobilní sítě 4G Signálový analyzátor pro všechny technologie LTE FDD/TDD & WCDMA & GSM/EDGE CDMA2000 & WLAN 802.11ac & ...

Vždy jste toužili po lepším osciloskopu? Nový R&S® RTM: Zapněte a měřte. Snadné ovládání, rychlé a spolehlivé měření – přesně to, co se očekává od osciloskopu. Firma Rohde & Schwarz otevírá dveře do nového světa: dvě obrazovky na jednom displeji, rychlý přístup ke všem funkcím. Výsledky měření máte k dispozici dříve, než jsou jiné osciloskopy připraveny měřit. Analyzujte signály, zatímco druzí vidí pouze šum. To je R&S® RTM. Vždy jste si přáli jednodušší způsob měření? Vždy jste si přáli spolehlivější výsledky? Vždy jste si přáli zvládat svou práci rychleji? Navštivte naše stránky: www.scope-of-the-art.com/ad/rtm-video ROHDE & SCHWARZ - Praha, s.r.o. Evropská 2590/33c, 160 00 Praha 6 tel. 224 322 014 office.rscz@rohde-schwarz.com

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 1 EDITORIAL Podle různě optimistických předpovědí by do konce letošního roku mělo více než dvě stovky operátorů z osmi desítek zemí celého světa odstartovat provoz svých sítí 4G LTE. Do konce roku by těchto sítí mělo využívat více než 200 miliónů účastníků, k dispozici by mělo být na tři stovky různých typů koncových zařízení. Rok 2013 však pouze udělí kinetickou energii dalšímu rozvoji sítí LTE, neboť na jeho konci bude drtivá většina majitelů smart telefonů po celém světě používat zařízení 3G a 2.5G. Těch bude podle odhadu 1,9 miliardy. Český telekomunikační úřad na prahu letošního léta zveřejnil vypořádání připomínek z veřejné konzultace týkající se podmínek aukce kmitočtů digitální dividendy a předpokládá, že v pořadí druhou aukci zahájí do konce července letošního roku. Tedy i v ČR, kde je zatím v komerčním provozu pouze síť LTE společnosti Telefónica O2, začínáme rozpačitě pohlížet směrem k obzoru rozvoje služeb 4G. Klíčovou otázkou pro všechny současné i budoucí operátory však zůstává, jak povzbudit poptávku po LTE, a to jak v počátcích, tak dlouhodobě. Hybnými pákami zůstává jako vždy stanovení cen a marketing. Ceny služeb LTE musí provozovatelé sítí na počátku i dlouhodobě stanovit tak, aby motivovali zákazníka využít předností nově vybudované sítě a přitom zajistili návratnost svých investic. Jednou z možností používaných ve světě je, že účastnici platí fixní měsíční poplatek za LTE-přístup k určitému objemu dat, který je sdílen různými zařízeními – smart telefony, tablety a laptopy. Tento přístup se zdá být pro rychlé přijetí zákazníky úspěšný. Dokonce do té míry, že někteří zvažují zrušení předplaceného pevného širokopásmového připojení. S tím, jak se báze uživatelů rozrůstá, je třeba, aby provozovatelé sítí měli plán pro předplacené služby. Na řadě trhů předplacené služby, z hlediska počtu účastníků sítí, dominují, takže nabídka terminálů LTE za ceny odpovídající danému trhu představuje významný rozhodovací faktor úspěchu. Z hlediska marketingu je klíčovou otázkou, jak nejlépe rozlišovat mezi 3G a 4G. Operátoři musí udržet rovnováhu mezi vzbuzováním nadšení a přeceňováním předností, protože jen těžko může existovat nějaká nová senzační aplikace v síti 4G, kterou by nebyla schopna poskytnout síť 3G. Společnosti nabízející obsah jsou vzrušeni možnostmi distribuce prostřednictvím rychlejších sítí LTE. Měli bychom však být realističtí z pohledu toho, co je možné. Síť LTE bude jistě rychlejší než 3G, ale přístup k ní může být pro aplikace náročné na šířku pásma velmi nákladný … a je třeba také mít na paměti, že šířka pásma je konečná. Přenos videa prostřednictvím LTE je tedy technicky možný, ale nemusí být tím nejlepším způsobem využití těchto sítí, zejména, jsou-li k dispozici alternativy jako je WiFi. Závěrem je třeba říci, že LTE nepředstavuje znovuobjevení buňkové sítě. Není to transformace, s níž jsme se setkali při přechodu od základní technologie 2G, umožňující pouze hlasovou komunikaci, k technologii 3G s přenosem hlasu a dat. Nevyžaduje úsilí a náklady, které bylo třeba vložit do vzdělávání zákaznické báze spojené s 3G. Přenáší prostě více dat, rychleji a často i levněji. To je charakteristika, která bude pro mnoho uživatelů atraktivní, bude je motivovat používat mobilní zařízení pro více aplikací s přenosem dat a častěji, než v případě 3G. Jak na 4G? K OBRÁZKU NA OBÁLCE Nejvyspělejší spektrální a signálový analyzátor pro rádiové aplikace. R&S® FSW je nejnovějším spektrálním a signálovým analyzátorem společnosti Rohde & Schwarz, který poskytuje uživateli mnoho možností při měření rádiových sítí a jejich rádiových signálů. S ana- lyzační šířkou pásma 320 MHz je přístroj možné použít pro měření všech dnešních rádiových tech- nologií: LTE FDD/TDD, WCDMA, GSM/EDGE/EDGE Evolution, TD-SCDMA, CDMA2000® , 1xEV-DO a také pro WLAN 802.11ac se šířkou pásma 160 MHz. Velmi zajímavou aplikací je i vyhodnocení tzv. „Multistandard scenario“, umožňující v jeden okamžik analyzovat více technologií přenášených na stejném kmitočtu s šířkou pásma až 320 MHz. Dotyková obrazovka, nabídka měřicích a analyzačních funkcí v přehledném menu na obrazovce a možnost jednoduchého přepínání mezi různými nastaveními jednotlivých analýz, dělá z přístroje R&S® FSW dobrého pomocníka pro každé laboratorní měření.

JEDINEČNÝ NÁSTROJ OD DESIGNSPARK PCB DESIGNSPARK PCB VERZE 5.0 POKRAČUJEME VE ZDOKONALOVÁNÍ Bezplatný software ke stažení na www.designspark.com/pcb N O V IN K A

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 OBSAH 3 Hilbertova transformace a její význam nejen pro telekomunikace David Hilbert patřil k nejvýznamnějším matematikům konce 19. a počátku 20. století. Do fyziky zasáhl vytvořením tzv. Hilbertových prostorů. Hilbertova transformace je časová lineární transformace, která k reálnému signálu přiřazuje imaginární složku a umožní tím vytvořit komplexní signál. K lepšímu pochopení jejího významu musíme definovat pojem pásmově omezeného signálu. Vzpomínky na začátky digitální televize v Čechách Ing. Dušan Líška, CSc., vzpomíná na svoji účast v procesu digitalizace televizního a rozhlasového vysílání v ČR, která měla své kořeny v pražském Výzkumném ústavu rozhlasu a televize. Najdeme zde informace o jednom z prvních seminářů o digitálním televizním vysílání v České televizi v roce 1994, o představení experimentálního digitálního televizního vysílání společnosti České Radiokomunikace na veletrhu ComNet v Praze v květnu 2000 i o magickém datu 11. 11. 2011, kdy v celé České republice analogové televizní vysílání skončilo. Shannonovo schéma a kapacita rádiových kanálů Dokončení rozsáhlého odborného článku zaměřeného na klasické Shannonovo schéma rádiového komunikačního systému a jeho postupné zdokonalování. Pozornost je zaměřena zejména na rádiový kanál, který se rozhodujícím způsobem podílí na výsledných vlastnostech radiokomunikačních systémů. Výklad je doplněn konkrétním řešením praktických příkladů. Obranou proti kybernetickým útokům je řád a metodika Rozhovor s Hananem Armonim, bývalým vládním expertem státu Izrael na kybernetickou bezpečnost, který v Praze představil nový systém Cross-Sector C2 určený pro monitorování a správu zabezpečení kritických služeb a systémů, jehož největší předností je schopnost pokrýt složitá, multidimenzionální a mezisektorová témata kybernetických a fyzických hrozeb. Na prahu Smart Life? Vtipný polemický článek reagující na problematiku implementace technologií Smart Grid v energetických sítích upozorňuje na rizika opojení z jednoznačně pozitivně chápaného významu slova „smart“, které může v oblasti očekávaných úspor přinést zklamání, kdy náklady na instalace mohou převýšit přínosy. Identifikace kovových objektů a nádob obsahujících kapaliny za pomoci UHF RFID Nasazení technologie UHF RFID pro zajištění vysledovatelnosti logistických zásilek není v současné době již žádnou zvláštností. Podstatná část úspěšně realizovaných řešení se zabývá identifikací a sledováním toku produktů přepravovaných v kartonových krabicích, dřevěných nebo plastových bednách. Mnohé, v současné době používané logistické obaly, jsou však tvořeny materiálem, jehož negativní vliv na čitelnost UHF RFID tagů představuje významnou výzvu. CONTENTS Significance of Hilbert transformation not only for telecommunications 5 Memories on digital TV start in Bohemia 8 Shannon‘s scheme and channel capacity 11 Cyber defence is a game of order and methodology 21 On the Smart Life threshold? 22 UHF RFID of metal objects and water-filled vessels 24 INHALTSŰBERSICHT Die Bedeutung der Hilbert-Transformation nicht nur für die Nachrichtentechnik 5 Zurückdenken auf den Anfang des digitalen Fernsehens in Böhmen 8 Das Shannon-Schema und die Kanalkapazität 11 Die Kybernetische Sicherheit ist eine Geschichte der Ordnung und der Methodik 21 An der Schwelle Smart Life? 22 UHF RFID der Metalolbjekte und die Gefässe mit der Wasserfüllung 24 8 11 24 22 21 5

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 ZPRÁVY 4 Český telekomunikační úřad (ČTÚ) zveřej‑ nil na svých webových stránkách podrob‑ né vypořádání připomínek z veřejné kon‑ zultace týkající se podmínek aukce kmito‑ čtů digitální dividendy. Připomínky k pod‑ mínkám aukce podalo celkem 17 subjektů, mezi nimi občané, občanské iniciativy, po‑ slanci, státní instituce, profesní sdružení, mobilní operátoři a společnosti působící na českém telekomunikačním trhu. Obdr‑ žené připomínky se týkaly zejména podmí‑ nek, jimiž hodlá ČTÚ podpořit vstup nové‑ ho mobilního operátora na trh, struktury nabídky kmitočtů, podmínek pro rychlý roz‑ voj nových sítí a nabídku služeb mobilního širokopásmového připojení a v neposlední řadě i možných interferencí (rušení) zem‑ ského digitálního televizního vysílání. „ČTÚ při vypořádání připomínek vychá- zel z deklarovaných cílů aukce, jak je svým usnesením č. 450 ze dne 12. června pod- pořila i vláda České republiky. Mezi hlavní cíle připravovaného výběrového řízení patří především podpora hospodářské soutěže, rozvoj nových služeb mobilního vysoko- rychlostního broadbandu a zajištění efek- tivního využívání přidělených kmitočtů,“ při‑ pomíná v této souvislosti Jaromír Novák, předseda Rady ČTÚ. Na přípravě vypořádání připomínek úřad spolupracoval s poradenskými společnost‑ mi Grant Thornton Advisors a Pierstone. Východiska, o která opírá vypořádání při‑ pomínek, ČTÚ představil připomínkujícím subjektům na semináři, který se uskutečnil v pátek 21. června 2013. Na základě zmíněných cílů aukce se ČTÚ rozhodl nevyhovět návrhům na zru‑ šení vyhrazení dvou bloků o velikosti 2 × 10 MHz v pásmu 800 MHz pro nové zájemce o vstup na trh, stejně jako nevyho‑ věl omezení možnosti stávajících operá‑ torů soutěžit o ucelený blok o velikosti 2 × 15,8 MHz v pásmu 1 800 MHz. Naopak akceptoval připomínky týkající se navrže‑ ného spektrálního limitu pro nabídky v pás‑ mu 800 MHz a snížil ho tak, aby podpořil vznik nejméně tří 4G sítí. ČTÚ v zájmu zvýšení motivace nových zájemců o vstup na trh ponechal v návrhu možnost využití služeb národního roamingu v sítích 2G a 3G stávajících operátorů. Avšak rozhodl se zkrátit dobu jejich posky‑ tování tak, aby byla přiměřená očekávané‑ mu rozvoji nových sítí. Úřad dále akcepto‑ val některé z připomínek směřujících k úpravě aukčních pravidel při zachování principu potřebné anonymity a objektivity postupu této fáze výběrového řízení. Úřad rovněž vyhověl návrhům na dílčí úpravy rozvojových kritérií s ohledem na skutečnost, že zde předpokládá dosta‑ tečný efekt soutěže mezi operátory, kteří získají kmitočty v připravovaném výběro‑ vém řízení. V zájmu větší kontroly nad roz‑ vojem nových sítí doplnil nový termín pro další vyhodnocení. ČTÚ dále vyhověl řadě dílčích procedu‑ rálních a technických připomínek. ČTÚ nyní připraví konečný návrh podmí‑ nek aukce a projedná ho s Úřadem na ochranu hospodářské soutěže, předpo‑ kládá se, že výběrové řízení (aukci) bude zahájeno do konce července tohoto roku. Dokumentace a podmínky aukce budou současně zveřejněny na elektronické úřed‑ ní desce ČTÚ a v Telekomunikačním věst‑ níku. ■ Jihokorejská společnost SK Telecom jako první mobilní operátor na světě zahájila poskytování komerčních služeb prostřed‑ nictvím LTE‑Advanced. Součástí nových vylepšení je již možnost sdružení rádiových kanálů (Carrier Aggregation, CA) a koordi‑ nované vícebodové vysílání (Coordinated Multi Point, CoMP). V plánu na rok 2014 je i zdokonalená koordinace rušení mezi buň‑ kami (Enhanced Inter‑Cell Interference Coordination, eICIC). V současné době jsou služby LTE‑Advanced dostupné po celém Soulu a v některých částech 42 měst v pro‑ vinciích Gyeonggi‑do a Chungcheong‑do. Postupně budou služby rozšiřovány do dal‑ ších 84 měst po celé zemi. Nabízeny jsou přenosové rychlosti až 150 Mb/s a společnost očekává další výraz‑ né zlepšení spokojenosti zákazníků v oblasti mobilních internetových služeb. Podle mluv‑ čího SK Telecom budou platit stávající ceno‑ vé plány LTE i pro služby LTE‑Advanced a společnost má již k dispozici 20 tisíc smart‑ phonů Samsung Galaxy S4 LTE‑A, které jsou optimalizovány pro LTE‑Advanced. SK Telecom zahájil komerční provoz sítě LTE v roce 2011 a v červenci 2012 začal využívat technologii umožňující využití více rádiových kanálů (Multi Carrier, MC). Ná‑ sledovalo rychlé zavádění do 84 měst a v červnu 2013 bylo po celé zemi rozmís‑ těno již přes 20 tisíc základnových stanic. Díky možnosti využití MC může nyní operá‑ tor pomocí jednoduchých softwarových aktualizací snadno modernizovat síť LTE na možnosti LTE‑Advanced. ■ Semiconductor Industry Association (SIA) na základě dat analytické společnosti World Semiconductor Trade (WSTS ozná‑ mila, že tržby z prodeje polovodičových součástek ve světě dosáhly za květen 2013 objemu 24,7 miliard USD. Oproti předchozímu měsíci (23,62 miliard USD) představuje nárůst tržeb 4,6%, což mimo‑ chodem představuje největší měsíční nárůst od března 2010. Meziročně byl objem tržeb za květen 2013 o 1,3 % vyšší, než za květem 2012. Pro srovnání, objem tržeb mezi květnem 2011 a 2012 poklesl o 0,2 %. „Květen byl pro polovodičový průmysl jednoznačně silný měsíc, nárůst tržeb byl zaznamenán ve všech regionech a povzbu- divé je zejména zvýšení objemu prodeje v Severní a Jižní Americe, Asii a Tichomo- ří,“ uvedl Brian Toohey, prezident a výkon‑ ný ředitel Semiconductor Industry Associ‑ ation. „Tržby za rok 2013 jsou zatím vždy vyšší, než za stejné období v roce 2012, což naznačuje rostoucí odolnost trhu.“ Z hlediska regionů byl největší nárůst tržeb zaznamenán v Asii a Tichomoří (5,9 %) a Se‑ verní a Jižní Americe (5,6 %), ovšem i v Japon‑ sku (0,8 %) a Evropě (0,3 %) byl zaznamenán malý nárůst, což je poprvé od září 2012. Pokud jde o meziroční nárůst tržeb za květen 2012 a 2013, nejlépe si vedly regiony Asie a Tichomoří (5,8%) a Severní a Jižní Amerika (3,0 %), region Evropy (0,1%) zůstal v pod‑ statě na svém, ale značně se snížily tržby v Japonsku (–18,4 %), což bylo zapříčiněno především devalvací japonského jenu. ■ První komerční síť LTE-Advanced Prodej polovodičových součástek roste Aukce volných kmitočtů

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TECHNOLOGICKÉ TRENDY 5 Definice pásmově omezeného signálu Pásmově omezený signál je takový signál, jehož spektrum leží v pásmu o šířce B, které je vzdáleno o několika-násobek B od počátku w = 0. Mimo pásmo o šířce B je spektrum nulové nebo zanedbatelně malé. Nosný kmitočet wc (carrier – nosná) leží obvykle ve středu pásma B. V praxi se pásmově omezený signál vyskytuje velmi často nejen v telekomunikacích, ale i v jiných odvětvích. Jednou z aplikací je např. kmitočtový multiplex FDMA, který umožňuje vícenásobné využití kapacity přenosového vede- ní, optického nebo rádiového kanálu. Podobně se kmitočtový mul- tiplex využívá u systémů ADSL pro přenos v základním pásmu telefonního kanálu. Na obr. 1 jsou zobrazeny různé typy pásmově omezeného signálu. Reálný signál má spektrum oboustranné, kde obě zrcadlově položená pásma nesou stejnou informaci. Snažíme se zvýšit efek- tivitu zpracování, a proto zavádíme analytický signál, který má pouze jednostranné spektrum pro kladné kmitočty. Analytický sig- nál je komplexní signál, který vytvoříme z reálného signálu tím, že potlačíme složky na záporných kmitočtech a zdvojnásobíme veli- kost složek pro kladné kmitočty. Reálná část analytického signálu je rovna původnímu reálnému signálu. Imaginární část analytické- ho signálu získáme pomocí Hilbertovy transformace. Nízkofrek- venční (nf) komplexní signál, který nazýváme komplexní obálkou, dostaneme posunutím (modulací) spektra analytického signálu do počátku souřadnic o úhlový kmitočet wc . Analytický spojitý signál s+ (t) získáme z reálného spojitého signálu tím, že vybereme ze spektra reálného signálu S(w) = F{s(t)} pouze část jeho spektra pro kladné kmitočty a jeho velikost zdvojnásobíme: S+ (w) = 2U(w)S(w) = F{s+ (t)}. (1) Symbol F{ } přestavuje provedení Fourierovy transformace. Spek- trum U(w) je funkce jednotkového skoku v kmitočtové oblasti: 1, pro w > 0 U(w) = {1/2, pro w = 0 0, pro w < 0 . (2) V časové oblasti získáme signál s+ (t) pomocí zpětné Fourierovy transformace: (3) s+ (t) = 1 ∫ ∞ S(w)ejwt dw = F–1{2U(w)} * F–1{S(w)} = F–1{2U(w)} * s(t), 2p -∞ kde operátor * značí operaci konvoluce spojitých signálů. První člen v rovnici (3) má tvar: F –1{2U(w)} = d(t) + j 1 , (4) pt kde d(t) je Diracův impulz. Rovnici (4) dosadíme do rovnice (3) a dostaneme: s+ (t) = (d(t) + j 1 )* s(t) = d(t) * s(t) + j 1 * s(t) = s(t) + js(t) . (5) pt ptObr. 1 a) Reálný signál se souměrným spektrem, b) analytický signál s jednostranným spektrem, c) komplexní obálka (analytický signál posunutý do počátku) Hilbertova transformace a její význam nejen pro telekomunikace Prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. Ústav telekomunikací, FEKT, Vysoké učení technické v Brně David Hilbert (1862–1943) patřil k nejvýznamnějším matematikům konce 19. a počátku 20. století. Proslavil se tím, že zformuloval 23 nejpodstatnějších matematických problémů 19. století. Dnes už některé z nich jsou vyřešeny. Pomohl Albertu Einsteinovi vytvořit matematický aparát obecné teorie relativity, který se nazývá Hilbertovy-Einsteinovy rovnice. Hilbert zobecnil neeuklidovskou geometrii vícerozměrných zakřivených prostorů, kterou vytvořil o padesát let dříve Bernard Riemann. Do fyziky také zasáhl vytvořením tzv. Hilbertových prostorů. Jedná se o abstraktní prostory s nekonečným počtem rozměrů, které slouží k zobrazení různých množin matematických operací. Tyto prostory využili později fyzikové pro popis kvantové mechaniky a teorie fyzikálních sil. Hilbertova transformace je časová lineární transformace, která k reálnému signálu přiřazuje imaginární složku a umožní tím vytvořit komplexní signál. K lepšímu pochopení jejího významu musíme definovat pojem pásmově omezeného signálu. ˆ a) b) c)

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TECHNOLOGICKÉ TRENDY 6 Signál s+ (t) představuje analytický signál, jehož reálná část je shodná s reálným signálem s(t). Jeho imaginární část získáme jako konvoluci reálného signálu s(t) s impulzní charakteristikou kmitočtového filtru: h(t) = 1 , – ∞ < t < ∞ . (6) pt Imaginární část analytického signálu tedy získáme z reálné části pomocí Hilbertovy transformace (obr. 2): s(t) = h(t) * s(t) 1 * s(t) = 1 ∫ ∞ s(τ) dτ = H {s(t)} . (7) pt p -∞ t - τ Vztah (5) lze doplnit takto: s+ (t) = s(t) + js(t) = s(t) + j H (s(t)). (8) Hilbertova transformace je lineární transformace, která v časové oblasti zpožďuje vstupní signál o čas t = p/2w (neboli ve fázi o p/2). Jestliže provedeme Fourierovu transformaci impulzní cha- rakteristiky h(n), dostaneme kmitočtový filtr, který se nazývá Hil- bertův transformátor: H(w) = ∫ ∞ h(t) e–jwt dt = 1 ∫ ∞ 1 e–jwt dt = F(h(t)) = IH(w)I ejϕ(w) , (9)– ∞ p – ∞ t –j, pro w > 0 kde H(w) = {0, pro w = 0 j, pro w < 0 . (10) Napíšeme-li vztahy pro modulovou a kmitočtovou charakteristiku, tak obdržíme: p/2, pro w > 0 IH(w)I = 1, ϕ(w) { 0, pro w = 0 –p/2, pro w < 0 . (11) Vidíme, že se vlastně jedná o fázovací článek, který zpožďuje fázi o p/2 a vytváří jednostranné spektrum analytického signálu tím, že k stávající reálné části doplňuje imaginární část. Příklady Hilberto- vy transformace některých základních funkcí např. jsou: H (sinwt) = – coswt; H (coswt) = sinwt a H (ejwt ) = ej(wt – p/2) = –jejwt . Existuje také zpětná Hilbertova transformace: s(t) = H –1 {s(t)} (12) Kvadraturní modulace Převod mezi reálným signálem s(t) a komplexní obálkou snf (t) je realizován pomocí kvadraturní modulace. Na obr. 3a je vidět blo- kové schéma modulátoru pro převod složek komplexní obálky snf (t) = Re{snf (t)} a jIm{snf (t)} na reálný signál s(t). Na obr. 3b je znázorněn převod reálného signálu s(t) na složky komplexní obál- ky Re{snf (t)} a Im{snf (t)}. Souvislost mezi reálným signálem s(t), analytickým signálem s+ (t) a komplexní obálkou snf (t) je možné vyjádřit takto: s+ (t) = s(t) +js(t) = snf (t)ejwct . (13) Rozepsáním a úpravou rovnice (13) dostaneme podmínky vý- počtu reálného signálu s(t) podle obr. 3a: s(t) = Re{snf (t)} coswc t – Im{snf (t)} sinwc t. (14) Podobně lze odvodit rovnice pro výpočet složek komplexní obál- ky z reálného signálu podle obr. 3b: (15) s(t)coswc t = 1 Re{snf (t)} + 1 Re{snf (t)}cos2wc t – 1 Im{snf (t)}sin2wc t. 2 2 2 (16) s(t)sinwc t = 1 Im{snf (t)} + 1 Re{snf (t)}sin2wc t + 1 Im{snf (t)}cos2wc t . 2 2 2 Jak vidíme z rovnice (15) a (16) přebývající složky s kmitočty 2wc musí být odstraněny dolními propustmi. Modulátory nazýváme kva- draturními, protože složky nosného signálu o kmitočtu wc jsou posu- nuty ve fázi o 90° (p/2). Kosinová složka coswc t se nazývá soufázo- vá složka a sinová složka sinwc t se nazývá kvadraturní složka. Vzorkování pásmově omezeného spojitého signálu Je známo, že spojitý signál, jehož spektrum je ohraničeno složkou s nejvyšším kmitočtem fmax , je reprezentován svými vzorky bez ali- asingu (zkreslení) jen v tom případě, že platí vzorkovací poučka: fvz > 2fmax (17) V případě pásmově omezeného spojitého signálu, jehož spekt- rum má šířku B = w2 – w1 a platí w2 >> B, je vzorkovací poučka (17) příliš přísná. Pokud dodržíme podmínky: w1 > kwvz – w1 a w2 < (k + 1) wvz – w2 , kde k je přirozené číslo, (18) nemusí dojít k aliasingu, tj. k případu, kdy se jednotlivé opakující se složky spektra budou překrývat. Z podmínek (18) se dají odvo- dit následující vztahy: 2w2 < wvz < 2w1 , k < w1 , (19) k +1 k w2 – w1 Na obr. 4 je vidět případ, kdy při vzorkování pásmově omezeného spojitého signálu v souladu s podmínkami (19) nedojde k aliasingu. Obr. 2 Blokové schéma Hilbertovy transformace Obr. 3 Kvadraturní modulace: a) výpočet reálného signálu s(t) pomocí složek komplexní obálky Re{snf (t)} a Im{snf (t)}, b) opačný postup výpočtu složek komplexní obálky Re{snf (t)} a Im{snf (t)}z reálného signálu s(t) Obr. 4 Příklad vzorkování pásmově omezeného signálu v souladu s podmínkami (19) a) b) ˆ ˆ ˆ

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TECHNOLOGICKÉ TRENDY 7 Jako příklad mějme spojitý signál, jehož nenulové modulové spektrum se nachází mezi kmitočty f1 = 90 kHz a f2 = 110 kHz. Podle vzorkovací poučky (17) by mělo platit fvz > f2 = 220 kHz. Tento zvolený vzorkovací kmitočet je zbytečně vysoký. Použijeme- li podmínky (19), tak pro k = 4 dostaneme možnost nastavit vzor- kovací kmitočet v rozsahu 44 kHz < fvz < 45 kHz bez výskytu alia- singu. Diskrétní Hilbertův transformátor V případě diskrétních signálů definujeme analytický signál ve tvaru: s+ [n] = s[n] + js[n] , (20) kde s[n] je pásmově omezený reálný diskrétní signál (posloup- nost). Imaginární část analytického signálu s [n] je opět určena pomocí Hilbertovy transformace: s[n] = H {s[n]} . (21) Rozdíl vůči spojitým signálům je v tom, že spektrum diskrétních signálů je periodické s periodou 2p ! Potom platí: 0, pro –p ≤ w < 0 , S+ (ejw ) = {2S (ejw ), pro 0 ≤ w < p . (22) Spektrum reálného signálu s[n] je rovno: ∞ S(ejw ) = Σs[n]e–jwn . (23) n = –∞ Vztah mezi spektry reálné a imaginární částí je roven: S(ejw ) = H(ejw ) S(ejw ) , (24) kde H(ejw ) představuje kmitočtovou charakteristiku diskrétního Hil- bertova transformátoru: –j, pro 0 < w < p , H(ejw ) = { 0, pro w = 0 , (25) j, pro –p < w < 0 . Impulzní charakteristiku diskrétního Hilbertova transformátoru určíme pomocí zpětné Fourierovy transformace diskrétního sig- nálu: p h[n] = ∫ H(ejw ) ejwn dw . (26) –p Po výpočtu integrálu dostaneme tento výsledek: 0, pro n = 0 , h[n] = { 2 sin2 p n (27) p n 2 pro n ≠ 0 . Na obr. 5 vidíme průběh impulzní charakteristiky diskrétního Hil- bertova transformátoru. Jeho konkrétní návrh lze provést např. pomocí Parks-McClellanovy metody (s využitím Remezova algo- ritmu). Definice okamžitého kmitočtu Analytický signál (5) je komplexní signál, který může být také vyjá- dřen v exponenciálním tvaru jako [4]: s+ (t) = s(t) + js(t) = r(t)ejθ(t) , (28) kde r(t) je označováno jako okamžitá amplituda a q(t) je okamžitá fáze. Je známo, že pojem amplituda se používá pouze pro ozna- čení maximální hodnoty harmonického signálu. V tomto případě jde skutečně o amplitudu, protože spektrum S+ (t) jako Fourierova transformace spojitého analytického signálu s+ (t) existuje pouze pro kladné kmitočty a modul tohoto spektra je přímo roven ampli- tudě harmonických složek, které spektrum tvoří. Okamžitá ampli- tuda a okamžitá fáze se vypočítá takto: s(t) r(t) = |s+ (t)| = √ s2 (t) + s2 (t) , θ(t) = arctg s(t) . (29) Kromě těchto veličin je možné také vypočítat okamžitý kmitočet, který je roven: f(t) = 1 · dθ(t) , (30) 2p dt Rovnice (30) není vhodná pro praktický výpočet okamžitého kmito- čtu, protože jsou získány pouze hlavní hodnoty fáze v rozsahu ±p a průběh okamžitého kmitočtu je pak nespojitá funkce. Následně se musí provádět „rozbalení fáze“ (phase unwrapping). Daleko praktičtější vztah pro výpočet okamžitého kmitočtu se dá odvodit z rovnice (30): ds(t) ds(t) f(t) = 1 s(t) dt – dt s(t) , (31) 2p s2 (t) + s2 (t) V případě diskrétního signálu je nutné v rovnici (31) nahradit výpo- čet derivací pomocí výpočtu diferencí. Provádí se různé aproxi- mace pro přibližný výpočet definičního vztahu (31) [4, 5]. Poděkování Článek vznikl prací na projektu OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0062 LITERATURA [1] Papoulis A.: Signal Analysis. McGraw-Hill Book Company, New York, 1977. [2] Oppenheim A. V., Schafer R. W., Buck J. R.: Discrete-Time Signal Processing. Prentice-Hall, New Jersey, 1999. [3] Proakis J. G., Manolakis D. G: Digital Signal Processing-Principles, Algorithms, and Applications. Prentice Hall, New Jersey, 1996. [4] Barnes A. E.: The Calculation of Instantaneous Frequency and Instan- taneous Bandwidth. In Geophysics. Vol. 57, No 1, 1992, pp. 1520– –1524. [5] Gescheidtová E., Bartušek K., Kubásek R, Smékal Z.: Využití bank číslicových filtrů v měření okamžitého kmitočtu v NMR tomografii. Elektrorevue, internetový časopis, č. 42, 2003, www.elektrorevue.cz. Obr. 5 Impulzní charakteristika diskrétního Hilbertova transformátoru v souladu se vztahem (27) ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 8 Mezinárodní rozhlasovou (a později i televizní) organizaci OIR (Organisation Internationale de Radiodiffusion, od roku 1963 OIRT), založenou v červnu 1946, opustily v důsledku studené války zá‑ padoevropské rozhlasové organizace a založily si v únoru 1950 organizaci EBU (European Broadcasting Union). Reprezentanti obou organizací se ale příležitostně nadále scházeli, např. na ne‑ oficiálním zasedání v únoru 1957 v Helsinkách, při přípravě Stock‑ holmské konference v roce 1960, při řešení problematiky barevné televize a spolupráce mezi Eurovizí a Intervizí po roce 1963 a na společném zasedání Technických komisí EBU a OIRT v září 1981 v Helsinkách zaměřeném zejména na spolupráci při přípravě svě‑ tového standardu digitální televize. Po více než 40ti letech od rozdělení došlo v roce 1992 k opětov‑ nému spojení EBU a OIRT a tak byla zahájena nová etapa prací na technických problémech zejména digitální televize ve společ‑ né evropské televizní a rozhlasové organizaci EBU. Televizí se v OIRT zabývala třetí studijní skupina. Předsedou byl v období 1958–71 V. Svoboda, 1972–86 L. Kedzerski (Polsko), 1987–90 J. Beneš a 1991–92 W. Siwicka (Polsko). Předsedou pod‑ skupiny A (standardy, systémy, kvalita obrazu) byl J. Beneš v ob‑ dobí 1972–86, W. Siwicka 1987–90 a D. Líška 1991–92. Ve spolu‑ práci s mezinárodní radiokomunikační organizací CCIR (později ITU‑R, Mezinárodní telekomunikační unie – radiokomunikace) byla OIRT dlouhodobě aktivní. Předsedou televizní studijní skupiny 11 CCIR byl Mark Krivošejev (dříve místopředseda třetí studijní sku‑ piny OIRT), Jiří Beneš byl místopředsedou studijní skupiny 11C. Zásadním krokem k rozvoji digitální televize bylo v roce 1982 schválení světového standardu CCIR/ITU‑R 601 definujícího para‑ metry kódování digitální televize pro TV studia. Standard využívá vzorkovací kmitočet 13,5 MHz pro jasový signál a poloviční vzor‑ kovací kmitočet pro chrominanční signály CB a CR (systém 4:2:2), 720 vzorků na aktivním řádku kódovaných 8mi příp. 10ti bity. Tyto parametry jsou společné pro systémy 625/50 i 525/60 a jsou zá‑ kladem i pro pozdější standardy HDTV. První návrh systému vznikl v únoru 1980. Na zasedání jedné me‑ zinárodní pracovní skupiny, kdy byly již definovány základní para‑ metry kódování, se Ing. Beneš zeptal, co se bude přenášet v řád‑ kových zatemňovacích intervalech. Dostal odpověď, že to ještě není stanoveno a byl požádán, aby na příštím jednání předložil svůj návrh. Po návratu do VÚRT jsme spolu diskutovali, jak pro‑ blém řešit. Zpočátku se zdálo, že by se tam měla přenášet digitál‑ ní hodnota 16 (černá jasového signálu), po důkladnějším studiu parametrů kódování jsme se dohodli na střídání hodnot 128 (refe‑ renční úroveň chrominančních signálů) a 16 vzhledem ke střídání signálů CB YCR Y. Tento náš návrh byl přijat a stal se součástí stan‑ dardu 601. Po sametové revoluci se pracovníkům VÚRT otevřela cesta k mnohem užší spolupráci se západoevropskými televizními orga‑ nizacemi. V letech 1991 až 1993 jsem byl jako vedoucí výzkumné skupiny „Televize“ i vedoucím skupiny expertů, kteří na základě kontraktu s francouzskou společností Thomson vyvinuli pro ni dva výrobky z oblasti digitální televize – převodník mezi formáty obra‑ zu 4:3/16:9 a generátor kontur pro digitální režijní zařízení. Spolu‑ práce byla velmi přínosná, umožnila nám přístup k nejmoderněj‑ ším součástkám i technologii a díky podpisu dohody o pětileté mlčenlivosti také k nejnovějším, v té době ještě utajovaným infor‑ macím, např. o digitálním sériovém rozhraní SDI 270 Mb/s. Na řešení uvedených úkolů se ve VÚRT podíleli Ing. Jiří Doležílek, Ing. Aleš Hlavsa, Ing. Pavel Rybáček, Ing. Jiří Málek, CSc., Ing. František Kubíček, Ing. Miroslav Kasper, Ing. Vladimír Kolomý, Ing. Jan Nižňanský a Ing. Petr Vítek, Ph.D. Nezanedbatelným vý‑ sledkem naší snahy byl čistý zisk 1,755 milionů Kč do pokladny VÚRT a v té době velmi moderní kamera, která později skončila na Střední průmyslové škole sdělovací techniky v Panské. Po opětovném začlenění OIRT do EBU jsme byli s W. Siwickou v roce 1992 kooptováni do řídicího výboru (SC – Steering Committee) skupiny V (Nové systémy a služby), byl jsem členem pracovní skupi‑ ny specialistů V1/HDTV a po reorganizaci EBU v období 1995–98 členem třináctičlenného Správního výboru BMC (Broadcasting Systems Management Committee), který koordinoval činnost EBU v oblasti nových systémů a kmitočtového plánování. Zároveň jsem v té době byl předsedou B/SPT (Secam Pal Transition) a členem B/DTTV (Digital Terrestrial TV). Obrovským přínosem této činnosti byl přístup k nejnovějším poznatkům z oblasti digitální televize a osobní kontakt se špičkovými evropskými specialisty. Jeden z prvních seminářů o digitálním televizním vysílání se usku‑ tečnil v červnu 1994 v České televizi Praha, lektory byli Ing. K. Trpák, Ing. J. Pešek, Ing. F. Fenik, DrSc., RNDr. J. Pelikán a Ing. D. Líška, CSc. V září 1995 se v ČT Praha uskutečnilo Fórum EBU o digitálním televizním vysílání za účasti předních specialistů EBU. Sborník byl přeložen do češtiny. Mezitím v důsledku rozdělení Československa se VÚRT stal divi‑ zí příspěvkové organizace Orbis, kterou její generální ředitel PhDr. Jiří Zoufal úspěšně vedl k zániku. V únoru 1996 jsem v sou‑ Vzpomínky na začátky digitální televize v Čechách Ing. Dušan Líška, CSc. Moje účast na digitalizaci televizního (i rozhlasového) vysílání má kořeny v pražském Výzkumném ústavu rozhlasu a televize (VÚRT), kde byl tradičně některý specialista pověřen účastí na práci významných mezinárodních organizací (OIRT, EBU, CCIR, ITU-R, DVB…), které se zabývají přípravou standardů a jejich zaváděním do praxe. Po legendárním Vlastimilovi Svobodovi, CSc. a Ing. Jiřím Benešovi připadla tato volba na mne. Samozřejmě se v různých pracovních skupinách zapojila celá řada dalších specialistů z VÚRT, z Československé a České televize a rozhlasu i jiných výzkumných ústavů a organizací.

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 9 vislosti s útlumem prací v oblasti televizní techniky přešel do ČT Praha. Na mezinárodní konferenci IBC 1996 v Amsterdamu jsme jako první z východoevropských zemí představili prezentaci „Praž‑ ské TV centrum na cestě od systému PAL/SECAM k digitálnímu vy‑ sílání“ (obr. 1). V prezentaci byl mj. poprvé veřejně publikován pů‑ vodní vzorec (obr. 2), který popisuje závislost bitové rychlosti kom‑ primovaného signálu v systému MPEG 2 na struktuře skupiny obrázků GOP (Group of Pictures), kde N je délka GOP a M je perio‑ dicita obrázků typu P (včetně I). Výsledky pro charakteristické struktury GOP (obr. 3) jsou velmi dobrým číselným vyjádřením ověřené skutečnosti, že při zachování zhruba stejné kvality obra‑ zu při dlouhé skupině GOP postačí podstatně nižší bitová rychlost. Prezentace obsahovala také schéma družicové distribuce čtyř multiplexovaných televizních programů (ČT 1, ČT 2, Kabel Plus, Premiéra) současně pro družicové i terestrické vysílání (obr. 4) a odhad zahájení digitálního zemského vysílání v roce 1999. Expe‑ rimentální vysílání bylo skutečně zahájeno zhruba půl roku po zmí‑ něném termínu. V následujících letech byla již všechna televizní studia v Praze digitalizovaná a v rámci Rady pro rozhlasové a televizní vysílání se za účasti řady specialistů začala připravovat koncepce pro digi‑ tální televizní vysílání v České republice. V roce 1998 po nástupu nejmladšího generálního ředitele ČT Jakuba Puchalského, který předtím vedl pražskou redakci zahraničního rozhlasového vysílání BBC (asi pět pracovníků) a v nástupním pro‑ jevu sliboval podporu digitálnímu vysílání, museli ČT opustit klíčo‑ ví specialisté Ing. Karel Trpák, Ing. Jiří Rajdus, Ing. Josef Pešek i já, takže jsem v listopadu 1998 nastoupil do útvaru technického roz‑ voje (ÚTR) společnosti České Radiokomunikace (ČRa). ÚTR vedl Ing. Karel Navrátil a později Ing. Pavel Berák. Útvar spadal pod technického ředitele Ing. Jana Kodra, později Ing. Mar‑ tina Roztočila. Po nástupu jsme s nejbližším spolupracovníkem Ing. Janem Trnkou, specialistou na televizní a rozhlasové vysílače, začali připravovat experimentální digitální rozhlasové vysílání v systému DAB (Digital Audio Broadcasting). Vysílání bylo zaháje‑ no v březnu 1999 v jednofrekvenční síti (Single Frequency Network, SFN) z vysílačů Praha‑město a Cukrák. Po úspěšném rozjezdu projektu DAB, i když ne s příliš velkým ohlasem veřejnosti, jsme s Ing. Trnkou zahájili přípravu na experi‑ mentální digitální televizní vysílání DVB‑T (Digital Video Broadca‑ sting – Terrestrial) s cílem „do roka a do dne“. Oficiální zahájení experimentálního vysílání jsme po uvedení zařízení do plného provozu stanovili dohodou na 12. května 2000. Kódovací a multi‑ plexovací zařízení Tandberg bylo umístěno v 10. patře výškové budovy ČT na Kavčích Horách, vysílalo se na 25. kanálu opět v síti SFN tvořené zapůjčenými vysílači TESLA umístěnými na stanoviš‑ tích Praha‑město (ERP 5 kW) a Praha‑Cukrák (ERP 2,5 kW). Ze stejných stanovišť se v té době vysílaly na sousedních kanálech 24 a 26 analogově s vysokým výkonem programy Primy a ČT 1, aniž by to ovlivnilo kvalitu příjmu digitálního vysílání. To nás dost překvapilo a potěšilo, protože jsme určité problémy očekávali. Blokové schéma kódovacího zařízení ČRa po doplnění vklada‑ če internetových dat v roce 2001 a reduktoru bitového toku v roce Obr. 1 Originál titulního listu prezentace na konferenci IBC 1996 Obr. 2 Kvalita komprimovaného obrazového signálu Obr. 3 Bitový tok versus GOP Obr. 4 Digitální družicová distribuce Obr. 5 Schéma kódovacího zařízení ČRa při experimentálním vysílání DVB-T

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 10 2002 je na obr. 5. Z dnešního hlediska jsou zajímavé tehdejší ceny set‑top boxů: v roce 2002 bylo např. inzerováno zlevnění modelu Humax z 18 000 na 15 000Kč. Po zahájení bylo experimentální vysílání ČRa technické veřej‑ nosti úspěšně a za velkého zájmu představeno již 23. až 25. května 2000 na veletrhu ComNet v Praze, což bylo hodnoceno v časopisu Telekomunikace 9/2000 (cituji): … Na rozdíl od Českého Telekomu nechyběly společnosti jako Alcatel a hlavně České radiokomuni- kace. Druhá z uvedených společností připravila pro návštěvníky navýsost atraktivní předvádění digitální televize, digitální rozhlas byl v podstatně skromnějších rozměrech představen již loni. Vždy za- plněný prostor prezentace s patřičným technickým zázemím a skvě- lým výkladem patřil k tomu nejzajímavějšímu z celého veletrhu… Další předvádění se uskutečnila v říjnu 2000 na výstavě INVEX v Brně (z měřicího vysílače na stánku ČRa), na veletrhu ComNet 2001 a v říjnu 2002 opět na výstavě INVEX, kdy se multiplex DVB‑T po dobu výstavy vysílal na 40. kanálu vysílačem Tesla ze stanoviš‑ tě Barvičova. Kromě výše jmenovaných se o experimentální digitální vysílání za‑ sloužili zejména Ing. Petr Habán, Ing. Riad Abu Zumar, Ing. Josef Skála, Ing. Miloš Jiřík, Ing. Antonín Zíta, Tomáš Vlach, Milan Železný, Jiří Sixta a Ing. Ivo Procházka z ČT. Dne 31. srpna 2000 zahájila experimentální vysílání DVB‑T také skupina CDG pod technickým vedením Ing. J. Rajduse na 46. ka‑ nálu v SFN tvořené třemi neobsluhovanými vysílači v Praze. Tím se Česká republika dostala v oblasti DVB‑T mezi přední evrop‑ ské země. V té době již pravidelně vysílala Velká Británie (od listo‑ padu 1998) a Švédsko (od ledna 1999). Souběžně s technickým zajištěním se připravovala koncepce a legislativa pravidelného vysílání DVB‑T v ČR. V tomto směru, jako ostatně v celé digitalizaci televizního vysílání, měla značný náskok Velká Británie. Již v srpnu 1995 předložila britská vláda parlamentu dokument Pozemní digitální televizní a rozhlasové vysílání, ve kte‑ rém na 35 stránkách (včetně technického dodatku a slovníku zá‑ kladních pojmů) byla velmi přehledně a jednoduše vysvětlena celá problematika digitálního vysílání. Dokument jsem získal jako člen řídicího výboru BMC EBU, v říjnu 1995 jsem ho přeložil a rozeslal zástupcům všech zainteresovaných institucí: Stálé komise Posla‑ necké sněmovny pro sdělovací techniku, Ministerstva kultury, Rady ČR pro rozhlasové a televizní vysílání (RRTV), Českého telekomuni‑ kačního úřadu (ČTÚ), České televize, TESTCOMu a dalších. Ve Vel‑ ké Británii byl původní dokument na základě konzultací doplněn pravděpodobně na začátku roku 1996, změny byly formou otázek a odpovědí opět předloženy veřejnosti. Tento doplněk jsem přeložil a rozeslal již v České televizi. Ne, že by tato aktivita neměla význam, ale jak je u nás zvykem, nedokážeme převzít a upravit důkladně zpracované zahraniční zákony a dokumenty, ale musíme o tématu dlouze diskutovat a nakonec vytvořit kompromisní „slepenec“. V roce 1999 vznikla Skupina pro digitální vysílání (SDV) složená ze zástupců ministerstev a zainteresovaných organizací, pro kte‑ rou připravovala návrhy skupina expertů. První koncepce přecho‑ du na digitální vysílání v ČR byla v roce 2000 předložena vládě, která ji v roce 2001 pouze vzala na vědomí. V té době se pevně počítalo se zahájením pravidelného vysílání v květnu 2003 při pří‑ ležitosti 50. výročí zahájení televizního vysílání v Československu. K tomu ale nedošlo, nikdo neměl zájem se příliš angažovat, do‑ konce i management ČRa byl docela spokojen s příjmy ze šíření analogového vysílání. Podle již zprofanovaného hesla „za vším hle‑ dej peníze“ se odpovědné instituce vymlouvaly na jejich nedosta‑ tek a ti, kterým to přinášelo zisky, v tichosti digitalizaci nenápadně brzdili. Do toho přišly kompetenční spory mezi RRTV a ČTÚ, ně‑ kolik upravených i nových koncepcí a změn zákonů, takže pravi‑ delné vysílání zahájily České radiokomunikace až 21. října 2005 v síti A v podstatě pouze zvýšením výkonu pražských vysílačů. Česká republika se tak zařadila po Velké Británii, Švédsku, Špa‑ nělsku (2000/2005), Finsku (2001), Německu (2002), Belgii (Vlám‑ sko 2002), Holandsku (2003) a Francii (2005) mezi země s pravi‑ delným vysíláním DVB‑T. V roce 2006 udělila RRTV licenci na digitální vysílání šesti tele‑ vizním společnostem, toto rozhodnutí ale na podnět Novy a Primy (z obavy o konkurenční snížení výnosů z reklam) soud zrušil a situa‑ ce se změnila až novým zákonem na podzim 2007, kdy ale pro ně‑ které zájemce o licenci již bylo pozdě. Tahounem úplného přechodu na digitální vysílání se po přijetí Technického plánu přechodu vládou v dubnu 2008 stala Česká televize, která umožnila získat potřebné kmitočty vypínáním analo‑ gového vysílání programu ČT 2 v roce 2008 postupně na Plzeňsku, v jižních Čechách, v Praze, v západních a severních Čechách a později i jinde. V roce 2009 úplně skončilo analogové vysílání v Praze, ve středních a západních Čechách a k magickému datu 11. 11. 2011 skončilo až na drobné výjimky prakticky v celé České republice. Dnes se v ČR vysílá ve 4 digitálních sítích 19 celostátních televizních a 9 rozhlasových programů a další programy regionální. Důležitou součástí digitalizace bylo šíření technických informací a znalostí formou článků v časopisech Telekomunikace, Sdělovací technika a dalších, na rozsáhlých školeních technických pracovníků Českých radiokomunikací, České televize, Novy, ČTÚ i servisních techniků (přes ostravské Profesní sdružení Elektronika) v Lipníku nad Bečvou, Novém Strašecí, Hradci Králové, Českých Budějovicích a slovenské Žilině. V roce 2000 otevřel Prof. Ing. František Vejražka, CSc. na Elektro‑ technické fakultě ČVUT v Praze povinný předmět Rádiové systémy pro 5. ročník, kde pod patronací Doc. Ing. Václav Žaluda, CSc. před‑ nášeli externí specialisté: Digitální televize DVB a digitální rozhlas DAB – Ing. Dušan Líška, CSc. (11 h), Ing. Karel Trpák (2 h), Doc. Ing. Břetislav Syrovátka, CSc. (2 h); Vysílače pro DAB a DVB – Ing. Miloš Husník (5 h); Digitální rozhlas v pásmech DV, SV, a KV – Ing. Pavel Gregora (5 h); Plánování a provoz rádiových sítí – Ing. Če‑ něk Pavelka (5 h) a další. Předmět byl ukončen v roce 2008 při roz‑ sáhlé přestavbě bakalářského a inženýrského studia. Problematika digitální televize patřila ve sledovaném období k nosným tématům různých konferencí: pražské Teleinformatiky, pardubických Radiokomunikací a dvou každoročních konferencí asociace Abex, konaných střídavě v Mikulově a v Praze. Na kon‑ ferencích Radiokomunikace a Abex se pravidelně prezentují no‑ vinky digitální televize i nadále, týkají se však nejnovějšího kom‑ presního systému MPEG H (HEVC – High Effeciency Video Coding), standardů 2. generace DVB‑T2, S2 a C2, stereoskopické televize 3DTV, televize s vysokou a ultra vysokou rozlišovací schopností HDTV a U‑HDTV (4K a 8K, tj. z hlediska rozlišení 2 × 2, resp. 4 × 4 obrazy HDTV na jednom displeji). Moje působení v Českých radiokomunikacích skončilo v březnu 2003 v rámci 5. etapy propouštění zaměstnanců, kdy jeden z vr‑ cholných manažerů zajišťující obousměrnou komunikaci mezi londýnskými vlastníky a českým vedením prosadil, že jeden ze tří specialistů zabývajících se digitální televizí musí ČRa opustit s humor‑ ným zdůvodněním, že podle zahraničních specialistů (kterých?) je digitální televize neperspektivní. Nedal si to vymluvit a já jsem ani nedostal příležitost mu to vysvětlit, tak jsem po dohodě se svými nadřízenými dobrovolně odešel a nadále se věnoval konzultacím, organizaci školení a lektorské činnosti. Přesto pět let strávených v ČRa s perfektními spolupracovníky užitečnou prací na digitalizaci televizního a rozhlasového vysílání bylo vyvrcholením mé pracov‑ ní kariéry. ■

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 11 Shannonovo schéma a kapacita rádiových kanálů Václav Žalud, ČVUT v Praze, Fakulta elektrotechnická, katedra radioelektroniky Dokončení z čísla 07/2013 Kapacita rádiového kanálu s frekvenčně závislým přenosem a barevným šumem Určitý rádiový kanál může mít, např. v důsledku mnohocestného šíření, frekvenčně závislou (frekvenčně selektivní) amplitudovou charakteristiku (odezvu) lH(f)l a nelineární fázovou frekvenční cha- rakteristikou b(f) a navíc se může na jeho výstupu objevovat barevný šum s nelineárním spektrem N(f), tak jak ukazuje obr. 4b (ST 07/2013, str. 10) [7], [8]. Tento případ je velice častý zejména u širokopásmových systémů v pozemní rádiové komunikaci. Maxi- málně dosažitelnou přenosovou kapacitu potom nelze přímo určit pomocí Shannonova teorému (7), který se totiž může aplikovat jen na ideální kanály s lineárním přenosem a s bílým šumem AWGN. Kanál s nelineárním přenosem je však možné rozdělit na elemen- tární úzké subkanály (bloky) se středy na frekvencích fk, které mají uvnitř svých pásem Dfk téměř konstantní přenosy |H(fk)| = Hk a kon- stantní fáze b(fk). Na vstupu se ke každému elementárnímu sub- kanálu přivádějí konstantní výkonové příspěvky P(fk) = Pk, které mohou být vzájemně odlišné, avšak v souhrnu nesmí přesáhnout určitý maximální vysílací výkon PT a tedy musí splňovat podmínku výkonového omezení ∑kPk ≤ PT. Jim odpovídají na výstupu dílčí výkonové příspěvky Pk|H(fk)|2 . Na výstupu dílčích subkanálů se však objevují také šumové příspěvky N(fk) = Nk. Na tyto úseky lze již po částech aplikovat teorém (7), čímž vznikne zobecněný Shan- nonův teorém pro daný diskretizovaný kanál. Celková kapacita je potom dána sumací kapacit všech elementárních úseků, tedy: . (10) Aproximace (10) (discrete case) se stane exaktním vztahem pře- chodem od konečných intervalů Dfk k infinitesimálním intervalům df a náhradou sumace integrací (continuous case). Potom zobec- něný Shannonův teorém pro kanály se spojitým, frekvenčně závis- lým přenosem a spojitým barevným šumem je vyjádřen relacemi: (11) přičem P(f) je spektrální hustota vysílaného výkonu, |H(f)| je zisk (útlum) rádiového kanálu a N(f) je spektrální výkonová hustota šumu, vše uvažováno na frekvenci f. Veličina GNRch(f) =|H(f)|2 /N(f) představuje spojitou funkci poměru zisku k šumu rádiového kaná- lu (channel Gain to Noise Ratio function). Teorém zaplnění vodou Má-li být u nelineárního kanálu s frekvenčně závislým přenosem dosaženo co největší přenosové kapacity C a tedy maximální bito- vé rychlosti Rb, nemůže mít jeho vstupní výkon ploché spektrum P(f) = konst. Problém optimalizace funkce P(f) pak řeší teorém za- plnění vodou (Water Filling Theorem, WFT, resp. pouring theorem), jehož nedávné nasazení do praxe představuje jeden z největších pokroků v rozvoji pozemní radiokomunikace. Uveďme si tento teo- rém pro případ časově neměnného „diskretizovaného“ kanálu o šíř- ce pásma W, který je rozdělen na více subpásem se stejnými šíř- kami B0. Jeho frekvenční odezva H(f) má v každém subpásmu konstantní hodnoty H1, H2, …, Hk, … Informace o těchto hodnotách CSI, musí být známá nejen v přijímači, ale i ve vysílači. Předpokládejme, že na vstup uvažovaného kanálu je přiváděn určitý celkový výkon s nelineární výkonovou hustotou P(f) tj. s různě velkými příspěvky Pk, který je omezen na zvolenou maximální hod- notu PT. Dále pro zjednodušení předpokládejme, že v tomto kanálu působí bílý šum se spektrální hustotou N0, resp. s dílčími výkony N0B0. Vztah (10) pak přejde do tvaru: Má-li být dosaženo v celém kanálu maximální (Shannonovské) přenosové kapacity C, musí být výkony Pk rozloženy v závislosti na frekvencích fk právě v souladu s následujícími relacemi teorému zaplnění vodou WFT [6], [7]: (12a,b) přičemž gk = Pk|Hk|2 /(N0B0) je poměr signálu k šumu SNR k-tého subkanálu, za předpokladu omezení celkového vysílacího výkonu na hodnotu PT. Z celkové šířky pásma W se však přivádějí na vstup kanálu dílčí výkony Pk jen do těch pásem B0, v nichž je dostateč- ně velký poměr gk ≥ g0, a proto má smysl do nich tyto výkony vklá- dat. Naproti tomu zbývající pásma B0 kde gk < g0, se pro vysílání nevyužívají. Prahová konstanta g0 se určí z podmínky omezení vysílaného výkonu ∑Pk ≤ PT, resp. ∑Pk /PT ≤ 1, kterou lze pomocí relace (12a) vyjádřit ve tvaru (13) Pokud jsou splněny podmínky teorému WFT (12), jsou jednotlivým subkanálům přiděleny rozdílné specifický výkony a tomu odpoví- dající rozdílné rychlosti. Tím se dosáhne celkové optimální kapa- city systému: (14) Teorém zaplnění vodou je ilustrován na obr. 5. Ten znázorňuje optimální nerovnoměrné frekvenční rozložení celkového výkonu PT, vkládaného do frekvenčně selektivního kanálu, které směřuje k maximu kapacity C resp. celkové přenosové bitové rychlosti R. Frekvence s větším ziskem (tj. menším útlumem) kanálu |H(f)|2 a s menším šumem N0B0 a tedy i s větším poměrem SNR mají při- děleny větší elementární výkony Pk a naopak. Celkový vysílací vý- kon PT je potom rozložen podobným způsobem, jakým zaplní voda odpovídající svým objemem jeho velikosti, nádobu s nerov- ným dnem. Z této analogie vzniklo označení „teorém zaplnění vodou“ („water filling“ resp. „water pouring“ theorem). kk

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 12 Relace (12a, b) jsou matematickým vyjádřením teorému zaplně- ní vodou. Jejich exaktní odvození je náročné, podstatu problému je ale možné postihnout také intuitivně. Z názoru vyplývá, že vklá- dat relativně velký dílčí výkon Pk do elementárního úseku kanálu na určité frekvenci fk kde působí velký šum a kanál má malý pře- nos, je málo účinné. Za této situace má totiž i odpovídající příspě- vek na výstupu kanálu malý poměr signál/šum a následkem toho je také jeho přínos k vylepšení celkové kapacity C malý. Naproti tomu na frekvencích s malým šumem a velkým přenosem je „zhodnocení“ vkládaných výkonů mnohem efektivnější, neboť je zde dosaženo větších dílčích příspěvků k celkovému poměru sig- nálu k šumu a tedy i k celkové kapacitě C kanálu. Příklad 7 Časově invariantní, frekvenčně selektivní kanál se skládá ze tří sub- kanálů (bloků) s šířkami pásma B0 = 1 MHz. Tyto subkanály mají rozdílné přenosy H1 = 3, H2 = 4 a H3 = 1. Vysílací výkon je omezen na hodnotu P T = 10 mW a šumová spektrální hustota N0 = 10–9 W/Hz. Určete poměry signálu k šumu u dílčích subkanálů a tomu přísluše- jící kapacitu C, a to pro případ aplikace teorému WFT a při plném využití výkonu PT. Pro porovnání stanovte též Shannonovu kapacitu kompletního kanálu, při stejném rozložení dílčích výkonů ve všech třech subkanálech, tj. bez aplikace teorému WFT. Řešení: Nejprve se stanoví poměry signálu k šumu gk = |Hk|2 PT/ (N0B0) jednotlivých subkanálů. Pro první subkanál g1 = |H1|2 PT/ (N0B0) = 32 · 0,01/10–9 · 106 = 90, podobně se určí poměry g2 = 160 a g3 = 10. Dále je nutné ověřit, zda ve všech subkanálech jsou poměry signálu k šumu gk větší, než je prahové minimum g0. Toto minimum se určí z podmínky (13), tedy: odkud plyne: Všechny tři vypočítané poměry signálu k šumu (g1 =90g2 =160ag3 =10) jsou větší, než minimální hodnota g0 = 2,68, tedy všem třem sub- kanálům je vhodné přidělit příslušné vysílací výkony. Odpovídající celková kapacita Pokud by se neaplikoval na daný kanál teorém WFT a přitom by měla být zachována možnost bezchybého přenosu (tj. měla by být dosažena Shannonova kapacita), musel by se vysílací výkon – a tím i přenosová rychlost – přizpůsobit subkanálu s nejmenším přenosem H3 = 1 a tedy s nejmenším poměrem SNR. Při stejném celkovém vysílacím výkonu PT = 10 mW, šířce pásma 3B0 = 3·106 Hz a šumové spektrální hustotě N0 = 10-9 W/Hz by pak celková kapa- cita nabývala hodnoty: Aplikace teorému WFT tedy přináší pozoruhodné – zhruba dvoj- násobné zvětšení kapacity daného kanálu, které je však zaplace- no složitější implementací techniky WFT (nutnost znalosti informa- ce o stavu kanálu CSI ve vysílači apod.). Výše jsou zkoumány aplikace teorému zaplnění vodou WFT u kanálů, které jsou frekvenčně závislé, avšak časově se nemění. Pokud ale dochází i k jejich časovým změnám, je celý problém teorému WFT podstatně složitější. V tomto případě nelze stanovit přesnou hodnotu jejich kapacity, je však možné určit alespoň hor- ní a dolní limit tohoto parametru [6]. Aplikace předchozích vztahů je velmi aktuální zejména v moder- ních širokopásmových pozemských rádiových kanálech s úni- kem, jejichž přenos i šum je často frekvenčně závislý. Takové kanály jsou využívány např. fixními rozhlasovými a televizní systé- my (DAB a DVB), sítěmi mobilní komunikace (WiMAX, LTE, …) apod., založenými vesměs na mnohouživatelské technice přístu- pu OFDM. U těchto systémů je aktuální rozšířený mnohouživatel- ský teorém zaplnění vodou (multiuser waterfilling theorem), jehož zdokonalené algoritmy optimalizují alokaci subnosných vln OFDM formou důmyslného kanálově závislého rozvrhování (channel dependent scheduling) [5]. To potom může vést k výraznému zvýšení přenosových kapacit uvedených systémů, vůči starším systémům s přístupem TDMA, ale i CDMA. Významné uplatnění nachází teorém WFT také ve spojení s technikou více antén MIMO. Jeho aplikace však nutně vyžaduje, aby ve vysílači byly neustále k dispozici věrné informace o stavu kanálu CSI ve vysí- lacím pásmu. Výkonově a pásmově omezený režim Vztah (7) pro kapacitu kanálu lze zjednodušit pro dvě různé oblas- ti hodnot poměru signál/šum P/N = SNR: Obr. 5 Ilustrace teorému zaplnění vodou pro časově invariantní rádiový kanál, s diskretizovanou frekvenční odezvou H(f): v propustném pásmu B je v každém bloku součet dílčího vysílacího výkonu Pk/PT a reciproké hodnoty poměru zisku k šumu kanálu 1/k konstantní

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 13 (15a) (15b) V prvém případě velmi malého poměru SNR << 1 roste přenoso- vá kapacita kanálu C téměř lineárně s jeho zvyšováním. Proto se takový kanál označuje jako výkonově omezený (power limited channel). K navýšení kapacity může účinně napomoci zvyšování vysílacího výkonu Pt, ale také zvyšování zisku vysílací antény Gt resp. přijímací antény Gr a rovněž zmenšování šumového čísla předmodulační části přijímače. K modulaci se zde hodí formáty s malými počty modulačních stavů (BPSK, QPSK, …), které mají velkou energetickou účinnost a jsou tedy odolné vůči šumu, inter- ferencím a dalším rušivým faktorům; jejich spektrální účinnost je však malá. Ke kanálovému kódování jsou vhodné binární kódy s malou rychlostí a tedy s velkou schopností oprav chyb. Používa- jí se zde např. binární konvoluční kódy s Viterbiho dekódováním, některé Hammingovy kódy a řada dalších. Při velmi velkém poměru SNR >> 1 roste přenosová kapacita C zhruba logaritmicky s jeho dalším zvyšováním – tedy podstatně pomaleji. V tomto případě další zvětšování vysílacího výkonu, zvy- šování zisku antén apod. postupně přestává být výhodné. Zvyšo- vat přenosovou kapacitu C je potom možné zvětšováním šířky pásma B, a proto se kanál tohoto typu označuje jako pásmově omezený (bandwidth limited channel); spektrální účinnost C/W se přitom ale nezvětšuje. Ke zvýšení kapacity C cestou zvyšování spektrální účinnosti C/W však významně napomáhá přechod na modulace vyšších řádů (16QAM, 32QAM, …), které mají zvý- šenou spektrální účinnost. Jako velmi efektivní se potom ukazují techniky více antén MIMO. Ve většině radiokomunikačních aplikací se směřuje k co největ- ší spektrální účinnosti přenosu, kdy je při co nejmenší šířce pásma W dosaženo co nejvyšší přenosové rychlosti Rb. Někdy je však žádoucí minimalizovat energii Eb připadající na 1 informační bit. Při daném výkonu P má energie na jeden bit Eb hodnotu P/Rb, tak- že k její minimalizaci je nutné pracovat v co nejefektivnějším výko- novém režimu, kdy P→ 0 a kapacita C je aproximována vztahem (15a). Odpovídající poměr Eb/N0 je pak dán relaci (16) Tato hraniční hodnota Eb/N0 ≈ –1,6 dB se označuje jako Shanno- nův limit poměru Eb/N0 pro ideální pásmově omezený kanál s šumem AWGN; pod tímto limitem tedy již není možné realizovat bezchybný přenos. U reálných systémů se jako horní mez dosaži- telná v praxi někdy uvažuje mezní rychlost (cutoff rate) R0, odpo- vídající poměru Eb/N0, který leží o 3 dB výše nad Shannonovým limitem. Relativní efektivita radiokomunikačních systémů používa- ných v praxi se potom často posuzuje právě podle toho, jak těsně se při určité bitové chybovosti blíží k uvedenému limitu. Moderní kanálové turbo kódy, nebo kódy LDPC již umožňují dosáhnout vel- mi malých chybovostí BER, okolo 10–6 až 10–8 , a to při poměrech Eb/N0 ležících jen asi o 0,5 až 1 dB nad Shannonovým limitem. Shannonův separační teorém V souvislosti s relací (7) formuloval Shannon separační teorém, podle něhož by měl být proces zdrojového kódování a kanálové- ho kódování striktně oddělen, tak jak je znázorněno ve schématu na obr. 1a. Potom lze dosáhnout maximální kapacity systému C a jeho optimální činnosti bez jakýchkoliv rušivých projevů (v do- slovném znění teorém říká, že „ … the source and channel codes can be designed independently without loss of optimality…“). Separované zdrojové kódování by mělo přinést dokonalé odstra- nění redundance z přenášeného signálu a kanálové kódování zajistit jeho bezchybný přenos. Uvedený Shannonův teorém ale platí jen za určitých předpokladů, jejichž dosažení v praxi je obtíž- né, nebo dokonce nemožné. Téměř dokonalý zdrojový kód by totiž vyžadoval neúnosně dlouhá kódová slova, vedoucí k téměř neomezené latenci přenosu atd. A navíc v praxi nemusí být uve- dený přístup z hlediska jakosti přenosu leckdy optimální. A proto se u moderních radiokomunikačních systémů stále více uplatňuje společné zdrojové a kanálové kódování (Joint Source Channel Coding, JSCC), které netrvá na důsledném oddělení obou procesů a díky tomu může přinést nejen výrazné vylepšení kvality přenosu, ale i dalších parametrů týkajících se spektrální a energetické účin- nosti apod. Technika JSCC je součástí obecnějšího přístupu, označovaného jako návrh napříč vrstvami (Cross Layer Design, CLD), jenž se již prosazuje v radiokomunikačních systémech nových generací. Spektrální a energetická účinnost K posouzení efektivity reálného rádiového komunikačního systé- mu z hlediska využití šířky pásma a z hlediska výkonových pomě- rů slouží jejich spektrální resp. pásmová účinnost (spectrum resp. bandwidth efficiency) a energetická účinnost (power efficiency). Tyto parametry závisejí především na použitém typu modulace a kódování a na konfiguraci anténních systémů vysílače i přijímače. Jejich postupné vylepšování je jedním z hlavních úkolů současné radiokomunikace. – Spektrální (pásmová) účinnost hs je definována jako poměr hrubé bitové rychlosti přenášeného signálu Rb, k potřebné šířce rádiové- ho pásma B, tedy hs = Rb/B; má rozměr [bit/s/Hz]. V této souvis- losti je nutné zdůraznit, že účinnost hs nelze zaměňovat s nor- movanou kapacitou kanálu C/W, určenou relací (7). – Energetická (výkonová) účinnost he je definována jako poměr spektrální výkonové hustoty šumu N0 k energii užitečného sig- nálu Eb, připadající na jeden přenášený bit, a to při specifikova- né chybovosti BER (nejčastěji při BER = 10-5 ); platí tedy relace he = N0/Eb. Reciproká hodnota 1/he = Eb/N0, se někdy označuje jako „normovaný poměr signál/šum”. Obě veličiny se nejčastěji vyjadřují v decibelech. Výše definovaná spektrální účinnost hs charakterizuje výstižně využití spektra zejména u systémů pro jednouživatelské spojení z bodu do bodu (Point to Point, PTP). Naproti tomu u buňkových struktur uvedený parametr neposkytuje dostatečně věrný obraz o skutečnosti, a proto je účelné posuzovat spektrální vlastnosti buňkových standardů právě v jejich vzájemném kontextu (viz Pří- klad 5). Tak například starší standard GSM (2G) s přístupem TDMA disponuje spektrální účinností hs = 1,35 bit/s/Hz (Příklad 4), kdežto novější standard IS-95 s přístupem CDMA má spektrální účinnost hs = 0,98 bit/s/Hz a je tedy z hlediska tohoto parametru zdánlivě horší (Příklad 5). Ve skutečnosti je však využití spektra u systému CDMA podstatně lepší, a to z následujících důvodů. Klasický standard GSM má často čtyři buňky ve svazku, z nichž každá musí mít z důvodů potlačení vzájemných interferencí k dis- pozici svůj individuální soubor kanálů resp. pásmo Bc, tudíž celý svazek obsadí pásmo Btot = 4Bc. Ve standardu IS-95 (a podobně v UMTS, nebo CDMA2000) však všechny buňky jednoho svazku využívají shodné pásmo Bc, a tudíž i celý svazek vystačí s pás- mem Bc. Standard IS-95 má tedy při jinak stejných ostatních para- metrech zřejmě čtyřikrát větší buňkovou spektrální účinnost. S pás-

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 14 my obsazenými jedním svazkem může potom vystačit celá buň- ková síť, bez ohledu na velikost obsluhovaného území. Vysoká spektrální účinnost buňkových systémů na bázi CDMA byla jedním z hlavních důvodů jejich nasazení do většiny buňko- vých sítí 3. generace (evropská sítˇ UMTS, americké sítě cdma2000 apod). Avšak při bitových rychlostech vyšších než několik Mb/s se objevují i u formátů CDMA určité problémy, jako je narůstající rea- lizační složitost, potíže s ekvalizací aj. Proto se u sítí 4. generace používá již bez výjimky mnohonásobný přístup na bázi ortogonál- ního frekvenčního multiplexu OFDM, u něhož jsou uvedené pro- blémy potlačeny. Rádiové kanály s únikem V předchozím textu se uvažují rádiové kanály s přímou trasou šíře- ní rádiových vln od vysílače k přijímači LOS (Line of Sight), které jsou stacionární, tj. střední hodnota a variance jejich přenosu nezávisí na čase. K takovým kanálům se svými vlastnostmi blíží kanály pro kosmickou rádiovou komunikaci, ale např. také kanály pro pozemské radioreléové směrové spoje. V pozemní rádiové komunikaci se však většinou vyskytují kanály, u nichž se mezi vy- sílací a přijímací anténou vyskytují nejrůznější objekty. Takové kanály jsou již zmiňovány v ST 07/2013, str. 5–6, proto jsou na tom- to místě pouze připomenuty jejich základní vlastnosti. Jestliže se na trase mezi vysílačem a přijímačem nacházejí rela- tivně velké překážky, jako jsou terénní nerovnosti, velké budovy apod., dochází k zastínění přímé trasy LOS. Vysílané rádiové vlny potom přicházejí k přijímači po nepřímých trasách NLOS, vznika- jících v důsledku jejich odrazu, ohybu a rozptylu, způsobených nejrůznějšími dalšími objekty v blízkostí přímé trasy. Výsledkem zastínění jsou určité odchylky střední úrovně přijímaného signálu od idealizovaného průběhu bez zastínění, které lze pozorovat a vyhodnocovat na velkých úsecích trasy vysílač – přijímač, řádu stovek až tisíců délek vlny l. Proto se označují jako úniky ve vel- kém měřítku, nebo vzhledem ke svému statistickému rozložení také jako zastínění log-normal. Kolísání amplitudy přijímaného sig- nálu nepřesahuje při těchto únicích poměrně malé hodnoty řádu 6 až 10 dB a nevznikají při nich znatelné změny frekvence signálu. Uvedené efekty jsou důležité hlavně při plánování pokrytí území signálem daného vysílače [9]. Pokud jsou v mnohocestném prostředí všechny objekty partici- pující na šíření v klidu, zůstává přenos od vysílače k přijímači i při mnohacestném šíření neměnný. Jakmile ale začne docházet k malým změnám vzájemné polohy vysílače, přijímače a okolních objektů, vzniká náhodné kolísání intenzity přijímaného signálu s časem. Toto kolísání je pozorovatelné na relativně krátkých délkových úsecích pohybu přijímače, řádu jednotek l. Navíc při porušení podmínek stacionarity se vlivem Dopplerova efektu začne frekvence přijíma- ného signálu odchylovat od frekvence signálu vysílaného. Mnoho- cestné šíření a Dopplerův efekt jsou pak příčinou úniku signálu v malém měřítku, označovaného také jako mnohocestný únik. Ten- to typ úniku se projevuje velmi výraznými změnami amplitudy přijí- maného signálu – řádu 20 až 30 dB a mění se i jeho fáze. Exaktní popis rádiového kanálu se zcela obecným, spojitým únikem je složitý. V praxi se však často vyskytuje jednodušší kanál s tzv. plochým blokovým únikem BF (block fading). U něho je únik během jediného datového bloku, složeného z více modulačních symbolů, prakticky konstantní a nezávislý na frekvenci, avšak blok od bloku se může měnit. V pozemních kanálech se takové změny útlumu vlivem úniku řídí nejčastěji Rayleighovou, nebo Riceano- vou distribucí. Problematika úniků se začala zkoumat již před mnoha desítka- mi let u krátkovlnných spojů. U nich se realizuje komunikace hlav- ně s využitím odrazů rádiových vln od vyšších ionizovaných vrstev atmosféry, které však mají značně nestabilní parametry a právě proto způsobují úniky. Další výrazné oživení zájmu o problematiku úniků přináší v konci min. století rozvíjející se pozemní fixní a zejmé- na mobilní komunikace. Ta je dokonce paradoxně na mnohocest- ném šíření v pozemských kanálech doslova existenčně závislá. Tento efekt, který je v klasické radiotechnice nežádoucí, se totiž stává v této oblasti radiokomunikace jevem svým způsobem pozi- tivním, neboť zajišťuje spojení v častých případech úplného zastí- nění přímé trasy LOS. Základní parametry a typy rádiových kanálů s únikem Základy teoretického studia rádiových kanálů s úniky položil Bello v r. 1963 ve své práci [12]. Zde zavedl koncepci kanálu WSSUS (Wide Sense Stationary Uncorrelated Scattering), což je kanál sta- cionární v širším smyslu, v němž se uplatňuje mnohacestný únik, s nekorelovanými přijímanými složkami. Model WSSUS je velice důmyslný a dodnes se používá. Podle něho při mnohacestném úniku, způsobeném malými změnami ve vzájemné pozici vysílače a přijímače, dochází ke dvěma rozdílným efektům, a to k časové disperzi (rozptylu) přijímaného signálu a k časovým variacím (obměnám) rádiového kanálu. Tyto efekty jsou charakterizovány čtyřmi funkcemi, jejichž význam ilustruje obr. 6 [4], [5]. Časová disperze přijímaného signálu Při mnohocestném úniku se jediný vyslaný impuls objeví na vstu- pu přijímače ve více replikách, tak jak ukazuje obr. 6a, znázorňu- jící mnohacestný intenzitní profil S(t) (multipath intensity profile, power delay profile, channel impulse response CIR). Repliky mají různé amplitudy a jsou vlivem různě dlouhých tras šíření časově rozptýleny, a to v intervalu zvaném rozptyl zpoždění (delay spre- ad); ten se vyjadřuje buď ve formě své maximální hodnoty Tmax, nebo pomoci výstižnější rms hodnoty trms. Rozptyl (disperzi) přijímaného signálu v časové oblasti lze pozo- rovat také ve frekvenční oblasti, kde je kanál popisován pomoci frekvenční přenosové funkce H(f), znázorněné na obr. 6b. Ta se v tomto případě často označuje také jako prostorově – frekvenční korelační funkce |RDf| (spaced-frequency correlation function), neboť vyjadřuje korelaci mezi kanálovými odezvami dvou signálů, jakožto funkci frekvenčního rozdílu mezi nimi (korelaci dvou jevů lze volně definovat jako jejich podobnost, nebo tendenci k sou- hlasným změnám). Z průběhu korelační funkce je možné usuzo- vat na frekvenční závislost úniku, který vzniká v kanálu. Tato závis- lost se charakterizuje koherentní šířkou pásma Bcoh (coherence bandwidth, correlation bandwidth), což je šířka pásma, v jejímž roz- sahu je únik téměř konstantní. Parametry Bcoh a trms jsou vzájemně vázány Fourierovu transformací, přičemž platí relace Bcoh ∝ 1/trms, která naznačuje, že mezi oběma veličinami je vztah nepřímé úměr- nosti; často se však užívá výstižnější relace Bcoh ≈ 1/5trms. Je-li pásmo W zaujímané signálem znatelně širší, než pásmo Bcoh, vzniká frekvenčně selektivní únik (frequency selective fading); tento případ je znázorněn právě na obr. 6b. Ten je akutní zejména u digitálních širokopásmových systémů, mezi něž se řadí televize, systémy mobilní komunikace generací 3G a 4G apod. Při něm se ve spektru přijímaného signálu objevují hluboká minima, v nichž je signál značně potlačen, nebo se i ztrácí. Přenos je přitom zatížen výraznými mezisymbolovými interferencemi (Inter Symbol Interfe- rence, ISI). Obranou proti tomuto typu úniku může být ekvalizace, jejíž technická náročnost však rychle narůstá se zvětšující se rych- lostí přenášených dat. Radikálním řešením je přechod od tradič- ních systémů s jedinou nosnou (Single Carrier, SC) k systémům

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 15 s mnoha nosnými (Multi Carrier, MC), především k formátu OFDM. Tím se frekvenčně selektivní úniky převedou na neselektivní (plo- ché) úniky, jímž lze snáze čelit Pásmo W se často přibližně ztotož- ňuje s frekvencí modulačních impulsů 1/Ts, tedy W ≈ 1/Ts, kde Ts je doba trvání těchto impulsů; tato aproximace však je dosti hrubá, neboť její platnost závisí na typu použité modulace, jí odpovídající frekvenční filtraci apod. Jestliže je pásmo W signálu menší, než pásmo Bcoh, vzniká plo- chý únik (flat fading), při kterém se téměř stejně oslabují všechny složky spektra v pásmu W. Interference ISI zde prakticky nevznika- jí, plochý únik však může být velice hluboký. Lze mu čelit automa- tickým řízením zisku (Automatic Gain Control, AGC) v přijímači, nebo adaptivním řízením vysílacích výkonů (Adaptive Power Con- trol, APC), ale také aplikací diverzitních technik SIMO, MISO apod. Časové variace rádiového kanálu Pokud jsou přijímač a vysílač ve vzájemném pohybu, nebo jsou v pohybu objekty účastnící se mnohacestného šíření (automobily, vlaky apod.), mění se v důsledku Dopplerova jevu frekvence přijí- maného signálu. Na obr. 6c je zobrazena Dopplerova výkonová spektrální hustota (Dopplerovo spektrum) S(n) jako funkce Dop- plerova frekvenčního posuvu n. Je-li vysílán čistě sinusový signál o frekvenci fc, bude přijímaný signál ležet uvnitř Dopplerova spek- tra Bd (Doppler spectrum), jak ukazuje obr. 6c. To je rozloženo v pásmu fc – fd až fc + fd, přičemž fd je maximální Dopplerův posuv frekvence (Doppler shif), označovaný také termíny rychlost úniku (fading rate), šířka pásma úniku (fading bandwidth), nebo spekt- rální rozšíření (spectral broadening). Působení Dopplerova jevu v časové oblasti charakterizuje pro- storově časová korelační funkce |RDt| podle obr. 6d (spaced-time correlation function), což je autokorelační funkce kanálové odezvy na sinusoidu. Z průběhu této funkce lze určit dobu koherence Tcoh (coherence time, correlation time), definovanou jako časový interval, během něhož se vlastnosti kanálu v důsledku Dopplerova jevu téměř nemění. Frekvence fd a doba koherence Tcoh jsou vázány Fourierovu transformací, přičemž platí orientační vztah Tcoh ≈ 1/fd. Při přesnější definici doby Tcoh, jakožto intervalu kdy koeficient korelace mezi odezvami na dvě časově posunuté sinusoidy nabývá hodnoty 0,5, potom platí relace Tcoh ≈ 9/16pfd . Doba koherence Tcoh je aktuálním parametrem pohybujících se přijímačů. U přijímačů, které jsou v klidu, má podobný význam koherentní vzdálenost Dcoh.(coherence distance). Ta je definována jako maximální vzdálenost mezi přijímacími anténami, při níž jsou úniky ještě téměř stejné. V případě Rayleighova všesměrového úniku je koherentní vzdálenost určena vztahem Dcoh ≈ 9l/16p; ori- entačně lze potom položit Dcoh ≈ l/4. U systémů s přijímací prosto- rovou diverzitou je žádoucí, aby úniky dvou sousedních antén byly naopak co nejslaběji korelované, takže jejich vzájemný odstup by měl být podstatně větší než asi l/2. Je-li šířka pásma rádiového kanálu W větší, než Dopplerův posuv frekvence fdmax, dochází k pomalému úniku (slow fading), při němž je efekt dopplerovského rozptylu v přijímači zanedbatel- ný, tj. odezva kanálu je téměř časově invariantní. A naopak při frekvenci fdmax menší, než je pásmo W, vzniká rychlý únik (fast fading), při němž se Dopplerův efekt již nemůže zanedbávat. Funkce R(Dt) a parametr Tcoh tedy zřejmě podávají informaci o rychlosti změn vlastností kanálu, analogicky jako frekvence fd . Příklad 8 Mobilní stanice, přijímající signál s frekvencí 900 MHz, se pohybu- je rychlostí 72 km/h přímým směrem k základnové stanici. Pro při- jímaný signál určete maximální Dopplerův rozptyl frekvence Bd. Dále zjistěte, jaké musí být minimální časové oddělení vzorků při- jímaného signálu, mají-li být tyto vzorky přibližně nezávislé. Řešení: Rychlosti 72 km/h odpovídá rychlost v = 72 000/3 600 = = 20 m/s. Při ní vzniká maximální Dopplerův posuv frekvence Obr. 6 Vztahy mezi funkcemi popisující rádiové kanály s různými typy úniků (kanálovými korelačními funkcemi a funkcemi výkonové hustoty) [5]

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 16 fd = v/l = v/(c0/f) = 20/(300 000.103 /900.106 ) = 60 Hz. Maximální Dopplerův rozptyl Bd = fdmax = 60 Hz. Doba koherence daného kanálu Tcoh ≈ 1/Bd = 1/60 16,66 ms, takže vzorky vzdálené o tuto – a případně o delší dobu, budou již téměř nekorelované. Kombinací čtyřech kategorií úniků uvedených v obr. 6 dole, vznik- nou čtyři možné typy rádiových kanálů, které se objevují v různých radiokomunikačních aplikacích. Tak například kanály, které jsou současně frekvenčně i časově selektivní, jsou aktuální v leteckých službách. U nich totiž odrazy od vzdáleného zemského povrchu způsobují velký rozptyl zpoždění a tedy frekvenční selektivitu a velká rychlost letadel vede ke krátké době koherence a tím i k časové selektivitě. Posledním důležitým kritériem při hodnocení rádiových kanálů je jejich ergodicita. Kanál se projevuje jako ergodický tehdy, jest- liže signál (tj. kódové slovo) je natolik dlouhý, aby prošel všechny jeho únikové stavy. Tato situace nastává při splnění podmínky Ts >> Tcoh (což je také podmínka vzniku rychlých úniků). A naopak platí-li podmínka Ts >> Tcoh, kanál je neergodický. V pozemní komunikaci se často vyskytují ploché nezávislé kanály, u nichž je útlum konstantní během jednoho symbolového intervalu, avšak symbol od symbolu se mění. Běžné jsou také kanály s blokovým únikem BF, které mají konstantní útlum po dobu trvání bloku s více symboly a blok po bloku se mění. Třetí častou kategorii představují kanály pracující v tzv. módu omezeném inter- ferencemi [4], [5]. Rayleighův a Riceanův únik V troposférických a ionosférických spojích a zejména v pozemní komunikaci při mnohocestném šíření, často existuje mezi vysílačem a přijímačem pouze větší počet nepřímých, vzájemně nezávislých tras NLOS. Jejich signály se v přijímači sčítají, čímž vzniká náhodný proces s nulovou střední hodnotou, variancí s 2 a s gaussovským rozložením (distribucí). Obálka amplitud r tohoto procesu (kom- plexní obálka) je statisticky popsána Rayleighovou funkcí hustoty pravděpodobnosti pdf (probability density function) a uvažovaný typ úniku se proto označuje jako Rayleighův (Rayleigh fading). Avšak je-li v mnohocestném signálu navíc přítomna také nezane- dbatelná složka přímého šíření LOS, jedná se o únik Riceanův (Ricean fading). V pozemní mobilní komunikaci se přijímaný sig- nál může alternativně charakterizovat také Nakagamiho distribucí. Pomalé změny střední hodnoty signálu, vyvolané zastíněním pří- mé trasy, se řídí log-normální distribucí. V případě Rayleighovy distribuce je funkce hustoty pravděpo- dobnosti náhodné proměnné r vyjádřena vztahem [4], [5] (17) přičemž s je rms hodnota (standardní odchylka) přijímaného signál- ního napětí a s 2 je variance tj. průměrný celkový výkon přijímaného signálu (obojí před detekcí). Rayleighův únik je typický pro prostře- dí s velkým počtem nepřímých mnohacestných složek NLOS, při absenci přímé složky LOS; takové prostředí využívají buňkové sítě ve vnějším (outdoor) i ve vnitřním (indoor) prostředí, ale i troposféric- ké spoje apod. Je-li v přijímaném signálu kromě nepřímých složek přítomna výrazná dominantní složka přímého šíření LOS – a případ- ně i silná složka vzniklá odrazem od zemského povrchu, obálka úni- ku sleduje Riceanovu distribuci. Za detektorem se potom objevuje vedle náhodných složek také zřetelná stejnosměrná složka. Pokud přímá složka slábne, obálka signálu se blíží k Rayleighově distribu- ci. Riceho distribuce je dána vztahem [4], [5] (18) Parametr A značí špičkovou amplitudu dominantního signálu a I0(•) je modifikovaná Besselova funkce prvního druhu a nultého řádu. Uvažovaná distribuce je kompletně specifikována jediným parametrem K = A2 /s2 , resp. K[dB] = 10 log A2 /s2 dB, zvaným Rici- anův faktor. Pokud A → 0, je faktor K → ∞, dominantní složka klesá k nule a Ricenova distribuce degeneruje v distribuci Rayleighovu. Na obr. 7a je znázorněn typický průběh obálky signálu o frek- venci 900 MHz, s Rayleighovým únikem, zjištěný v přijímači mobilní stanice, pohybující se rychlostí 120 km/h (tj. 33 m/s) [4]. Průběh vykazuje výrazná ostrá minima hlubokého úniku, se vzájemnou ekvivalentní vzdáleností asi l/2 = c0/f = 300·106 /900·106 ≈ 33,3 cm. Pohyb mobilní stanice navíc vyvolává i Dopplerův posuv frekven- ce, který ovšem v tomto znázornění není patrný. Na obr. 7b je zob- razena funkce výkonové hustoty pdf, a to jednak pro Rayleighovu distribuci, jednak pro Riceanovu distribuci, jež se v tomto případě zhruba přibližuje k distribuci gaussovské. Obr. 7 a) Obálka typického Rayleighova úniku signálu o frekvenci nosné vlny 900 MHz, přijímaného mobilním přijímačem (frekvence nosné vlny je ovlivňována Dopplerovým posuvem); b) funkce hustoty pravděpodobnosti pdf pro Rayleighovu distribuci a pro Riceanovu distribuci Poznámky: 1. Efekt časové disperze signálu je z matematického pohledu duál- ní k frekvenční disperzi signálu vlivem Dopplerova jevu. Analogicky je duální i koncepce koherentní šířky pásma a doby koherence. 2. Doba koherence je někdy definována jako počet symbolových period, během nichž se přenos rádiového kanálu (jeho koeficienty šíření) téměř nemění; v následujícím časovém intervalu však mohou mít tyto koeficienty jiné, nezávislé hodnoty (takový kanál lze považovat za kvazistatický). 3. Rádiový kanál, u něhož platí nerovnost trms >> Tcoh, tj. rozptyl zpoždění je mnohem větší, než doba koherence, vykazuje vlast- nosti ergodického procesu, a proto ho lze považovat za ergodický.

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 17 Rychlost průchodů signálu danou úrovní a doba trvání Rayleighových úniků Při systémovém návrhu radiokomunikačních systémů mohou být užitečné dva parametry, související s Rayleighovým únikem. Prv- ním z nich je rychlost NR průchodů obálky signálu, postiženého Rayleighovým únikem, skrze specifickou výkonovou úroveň R, normovanou k lokální hodnotě Rrms této obálky (uvažují se průcho- dy do kladných hodnot). Tato veličina, značená symbolem LCR (level crossing rate), je určena vztahem [4], [5] (19) přičemž fd je maximální Dopplerův posuv frekvence a r = R/Rrms je normovaná specifická výkonová úroveň. Dalším parametrem je průměrná doba trvání úniků (average fade duration), definovaná jako časový úsek, během něhož je sig- nál pod specifikovanou normovanou úrovní r = R/Rrms. Doba je určena vztahem (20) Příklad 9 Na mobilní stanici dochází k maximálnímu Dopplerovskému posuvu frekvence fdmax = 60 Hz. Za předpokladu, že v daném kanálu působí Rayleighův únik, vypočítejte rychlosti NR průchodů obálky přijímaného signálu skrze specifikované normované úrovně r1 = 0,01 a r2 = 0,1. Pro tyto úrovně vypočítejte také průměrné doby úniků . Řešení: Rychlosti NR průchodů obálky signálu specifikovanými normovanými úrovněmi se určí ze vztahu (19): pro r1 = 0,01: pro r1 = 0,1: Průměrné doby trvání úniků jsou určeny vztahem (20), tedy pro r1 = 0,01: pro r2 = 0,1: Příklad 10 V kanálu s Rayleighovým únikem je pro specifikovanou normo- vanou úroveň průchodů signálu r = 0,1 a Dopplerův posun frek- vence fdmax = 60 Hz průměrná doba trvání úniků = 668,19 ms (Příklad 9). Zjistěte, zda pro binární modulační signál o datové rychlosti Rb = 1 kb/s je Rayleighův únik pomalý, nebo rychlý. Pro tento kanál určete dále rychlost NR průchodů obálky signálu skrze specifickou normovanou výkonovou úroveň r = 0,1. Na základě toho potom stanovte výslednou bitovou chybovost BER přenosu. Řešení: Bitové datové rychlosti Rb = 1 kb/s odpovídá bitová perioda Tb = 1/Rb = 1/1000 = 1 000 ms. Tato perioda je větší než průměrná doba trvání úniků = 668,19 ms, takže v daném kaná- lu dochází k rychlému úniku. Ze vztahu (19) se dále určí rychlost NR = 15,19 průchodů za sekundu (viz Příklad 9). Jelikož bitová chyba vzniká i tehdy, je-li jenom část bitu postižena únikem, je v daném případě z jednoho tisíce datových bitů za sekundu v prů- měru 15,19 ≈ 16 bitů chybných, vzniká zde tedy chybovost BER = = (16/1000) = 1,6·10–4 . Závěr V tomto článku je popisováno Shannonovo schéma rádiového komunikačního systému. Dále jsou zde charakterizovány některé základní typy rádiových kanálů a uvedeny vztahy pro jejich kapa- citu. Pozornost je věnována rovněž problematice úniků. V následujících článcích se budou podrobněji probírat přede- vším techniky více antén MIMO, které mají pro další rozvoj rádio- vé komunikace mimořádný význam. LITERATURA [1] Shannon, C. E.: A mathematical theory of communication, Bell Syst. Tech. J., vol. 27, pp. 379–423 and pp. 623–656, July and October 1948. [2] Shannon, C. E.: Communication in the presence of noise, Proc. IRE, vol. 37, pp. 10–21, 1949. [3] Hoffner, V.: Úvod do teorie signálu. SNTL, Praha 1978. [4] Rappaport, T. S.: Wireless Communications - Principles and Practice. Second Edition, Prentice Hall PTR, 2002. [5] Sklar, B.: Digital Communications – Fundamentals and Applications. Second Edition, University of California, Los Angeles, 2002. [6] Goldsmith, A.: Wireless Communications. Stanford University Press, 2004. [7] Forney, D., Ungerboeck, G.: Modulation and Coding for Linear Gaus- sian Channels. IEEE Transaction on Inform. Theory, No. 6, Oct. 1998. [8] Tse, D., Viswanath, P.: Fundamentals of Wireless Communications. Cambridge University Press, 2005. [9] Pechač, P.: Základy šíření vln. BEN, Vydavatelství tech. literatury, Pra- ha, 2007. [10] Pechač, P.: Šíření vln v zástavbě. BEN, Vydavatelství tech. literatury, Praha, 2005. [11] Žalud, V.: Moderní radioelektronika. BEN, Vydavatelství tech. literatu- ry, Praha, 2000. [12] Bello, P.A.: Characterization of Randomly Time-Variant Linear Chan- nels, IEEE Transactions on Communication Systems, December 1963, pp. 360–93. OMLUVA: V čísle 7/2013 v článku Shannonovo schéma a kapacita rádiových kanálů autora Doc. Ing. Václava Žaluda, CSc., z Fakulty elektrotech- nické ČVUT v Praze, došlo na straně 6 k chybnému zobrazení znaků. Autorovi se tímto omlouváme. Podrobný rozbor uvedených a řady dalších aktuálních problémů soudobé rádiové komunikace je hlavní náplní kurzů Katedry radioelektroniky FEL ČVUT „Moderní rádiová komunikace“. Jejich obecná část je zaměřena na moderní radiokomunikační techniky, jako jsou anténní systémy MIMO, nové typy modulací a kódování, zelené systémy apod. V aplikační části se probírají nové systémy digitálního rozhlasu a televize a systémy mobilní komunikace 4. generace (LTE-A, WiMAX-A, WiFi a, c…)

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TELEKOMUNIKACE/MULTIMÉDIA 18 Centrum mobilní zábavy Lenovo IdeaTab S6000 Pro všechny, kdo hledají zábavného spo- lečníka na cesty připravila společnost Le- novo nový tablet IdeaTab S6000. Tablet na- bízí velmi tenký profil, velký a jasný displej a rozšířené možnosti připojení. Díky svému elegantnímu vzhledu tak zaujme i uživate- le, kteří kladou zvýšený důraz na stylovost. Tablet IdeaTab S6000 je vybaven čtyřjá- drovým procesorem MTK 8389/8125 s tak- tem 1,2 GHz, 1GB RAM, 10palcovým HD IPS displejem s rozlišením 1 280 × 800 pixe- lů, 5megapixelovým fotoaparátem, a ope- račním systémem Android 4.2 JellyBean. Díky tomu je perfektní volbou pro uživatele, kteří požadují kvalitní multimediální mobilní zařízení. Bez problémů zvládá hraní her, sledování filmů nebo chatování, stejně tak jako pracovní činnosti v podobě vyřizování e-mailové korespondence či procházení fi- remních prezentací. Lenovo IdeaTab S6000 se pyšní elegant- ním černým tělem o rozměrech 260 × 180 × × 8,6mm a hmotnosti 560g. Výkonná Li-Pol baterie s kapacitou 6 350 mAh umožňuje více než 8 hodin nepřetržitého provozu při současném připojení k síti WiFi (802.11 b/g/n). Příznivci sociálních sítí ocení také možnos- ti připojení 3G HSPA+ a Bluetooth 4.0. microUSB 2.0. Ke konektorové výbavě tabletu patří také microUSB On The Go, který umožňuje komunikaci IdeaTab S6000 s dalším periferním zařízením bez využití počítače, microHDMI výstup a slot pro microSD kartu. Uživatelé mají možnost po- řizovat snímky a videa přímo pomocí table- tu a využít tak paměťové karty rozšiřitelné až na 64 GB. Tablet Lenovo IdeaTab S6000 bude dostupný již od srpna za cenu od 7 000Kč s DPH. ■ Rádiové směrovače podle IEEE 802.11ac Společnost D-Link představila čtyři výkonné směrovače podle standardu IEEE 802.11ac, které umožňují připojení WiFi rychlostí pře- nosu gigabit za sekundu. nabídka zahrnu- je modely DIR-810L, DIR-850L, DIR-860L a nejvyšší model DIR-868L, z nichž si uži- vatel určittě vybere ten ideální model pro svoji domácí síť. Uvedení profesionálních zařízení s podporou standardu 802.11ac pro WLAN, včetně přístupových bodů, je plánováno pro druhé pololetí tohoto roku. Dosažitelné přenosové rychlosti se pohy- bují v rozsahu od 433 Mb/s do 1,3 Gb/s podle specifikace konkrétního modelu. Všechna zařízení samozřejmě nadále zů- stávají kompatibilní se současnými a široce používanými standardy 802.11a/b/g/n. Směrovač DIR-810L nabízí nejlepší se- známení s novou rádiovou technologií. Do- káže přenášet data v místní rádiové síti rychlostí až 433 Mb/s a jeho dva rádiové moduly mu umožňují pracovat na frekvenci 2,4 GHz i 5 GHz. Pro připojení dalších zaří- zení domácí sítě slouží čtyři 10/100 etherne- tové porty LAN; pátý pak slouží pro připoje- ní k internetu. Směrovač DIR-850L má im- plementován rozšířenou verzi standardu 802.11ac (draft). Přístroj proto dosahuje přenosové rychlosti až 867 Mb/s. Rovněž je vybaven dvěma bezdrátovými moduly, které mu umožňují pracovat na frekvenci 2,4 GHz i 5 GHz. Navíc DIR-850L nabízí čtyři gigabi- tové porty pro připojení zařízení a pátý pro připojení k internetu. Díky USB portu je možné připojit a sdílet v síti například tiskár- nu nebo externí úložiště. Mobilní aplikace SharePort Mobile umožňuje prostřednictvím DIR-850L kontinuálně přenášet (streamo- vat) hudbu, fotografie nebo videa do které- hokoliv zařízení s OS Android nebo iOS. Špičkový model DIR-868L umožňuje pře- nášet data rychlostí 450 Mb/s v pásmu 2,4 GHz ve standardu 802.11n, a zároveň přenos dat rychlostí 1,3 Gb/s v pásmu 5 GHz ve standardu 802.11ac. Díky tomu dosahuje toto zařízení ve výsledku rychlosti až 1,75 Gb/s. K vysokému výkonu rychlé rádiové sítě dále přispívají optimalizační nástroje, jako je např. AC SmartBeam, který usměrňuje rádiové vlny tím nejpreciznějším možným způso- bem. DIR-860L dosahuje přenosové rych- losti až 867 Mb/s ve standardu 802.11ac, avšak disponuje stejnými funkcemi, jako DIR-868L, a to včetně portu USB 3.0. Maxi- mální rychlosti obou těchto modelů jsou rov- něž zajištěny u kabelového připojení, a to pomocí čtyř gigabitových portů LAN a jed- ním gigabitovým portem WAN, které posky- tují dostatek vstupů pro stacionární zařízení a internet. Port USB může sloužit k připojení sdílené tiskárny či externího úložiště. Zařízení jsou v ČR a na Slovensku dostup- né od 2. poloviny června za tyto doporuče- né ceny: DIR-810L – 2 200Kč, DIR-850L – 2 875Kč, DIR-860L – 3 550Kč, DIR-868L – 5 650Kč. ■ Monitor LG 27EA83R ColorPrime Společnost LG Electronics uvedla na trh monitor LG 27EA83R ColorPrime, který ná- leží do nové modelové řady monitorů s vy- lepšenou technologií IPS. Ta se vyznačuje vynikající kvalitou obrazu, živými barvami a specializovanými funkcemi. Součástí mo- nitorů jsou moderní panely LG In-Plane Switching (IPS) zajišťující nejvyšší možnou kvalitu obrazu. Technologie IPS se vyzna- čuje živými barvami, ostrým obrazem a mi- nimalizací námahy pro oči v důsledku po- hybového rozostření obrazu. Monitor LG 27EA83R ColorPrime předsta- vuje komplexní řešení pro filmaře, fotogra- fy, návrháře a odborníky na grafiku, kteří striktně vyžadují špičkový obraz a dokona- lé barvy. Vysoké rozlišení 2 560 × 1 440 pi- xelů (Wide Quad High Definition, WQHD) a doba odezvy 5 ms činí z monitoru ideál- ní přístroj pro profesionální použití. Monitor věrně reprodukuje širokou paletu barev, která pokrývá 100% barevného prostoru sRGB. Díky tomu si LG ColorPrime odnesl ocenění „Nejlepší fotografický monitor“ roku 2013 od asociace TIPA (Technical Image Press Association). Výhodou mo- nitoru je i jeho schopnost otáčet se až o 90 stupňů. Možnosti připojení zahrnují DVI-D, HDMI, DisplayPort, USB 3.0 a Audio pro sluchátka. Tento model bude k dostání v ČR a na Slovensku od července 2013 za do- poručenou maloobchodní cenu 13 000 Kč s DPH. ■

Start-up Region Zpravodaj o inovacích v jihomoravském regionu 26 JIC oslavil desáté narozeniny Před deseti lety podepsali zástupci Masarykovy univerzity, Mendelovy univerzity, Vysokého učení technického, Veterinární a farmaceutické univerzity, Jihomoravského kraje a Statutárního města Brna zakládací smlouvu, poslední podpis této smlouvy z 16. července 2003 dal vzniknout JIC. Centrem prošlo 150 firem Za 10 let fungování prošlo centrem okolo 150 firem, které získaly klíčovou pomoc při startu podnikání. Kromě prostor se jedná hlavně o služby Innovation parku – konzultace, networkingové akce, workshopy i mentoring od zkušených podnikatelů. Z generace prvních firem, které centrum podpo- rovalo, vyrostly úspěšné společnosti Y soft či Webnode. Nyní na ně navazují další rychle rostoucí firmy: Safetica, Invea- tech, Phonexia nebo ADM. V současnosti sídlí v Innovation parku 55 firem především z IT, biotechnologií či strojírenství. Zavedené podniky získaly 1 500 nových kontaktů Na networkingových akcích určených i pro zavedené spo- lečnosti např. na akci 120 vteřin pro inovativní firmy zpro- středkoval JIC okolo 1 500 nových kontaktů mezi firmami i výzkumnými institucemi, ze kterých vzniklo více než 650 nových spoluprací. Z jedné koruny pro vědce je pět V rámci napojování podnikatelů na vědce a výzkumná centra v regionu spustil JIC ve spolupráci s městem Brnem jako první v ČR inovační vouchery. Letos oslavil projekt pět let, o voucher požádalo dosud 911 firem, 229 z nich voucher získalo. Brno tak podpořilo spolupráci firem a vědců více než 28 miliony korun. Podle vyhodnocení z roku 2012 se každá koruna, kterou Brno do projektu vloží, vrátí pětkrát ve formě výzkumu, který si firmy návazně zadají ze svých vlastních prostředků. Z 53 nápadů vzniklo 22 společností S cílem podporovat podnikavost lidí v regionu uskutečnil JIC již pět běhů podnikatelského akcelerátoru StarCube, do kterého se přihlásilo více než 600 zájemců. Z nich bylo Globálně úspěšná společnost Y soft začínala se svým podnikáním na JIC. Nyní má v brněnském Technologickém parku vlastní budovu, jejíž plášť zdobí originální grafika a interiér designové prvky. JIC oslavil desáté narozeniny Karel Plotěný prezentuje svoji firmu Asio účastníkům česko-ruských 120 vteřin pro inovativní firmy, akce se konala v rámci Mezinárodního strojírenského veletrhu na BVV.

přijato 53 projektů, za tři měsíce intenzivního programu z nich vzniklo 22 firem. Společnosti jako GINA, Celebrio, Videoflot, SkyPicker, Reservio, Servis na klik nebo Caversoft začínaly své podnikání právě ve StarCube. Technologiemi Microsoftu proškoleno přes 10 000 lidí V rámci JIC funguje i Microsoft inovační centrum (MIC), které nabízí začínajícím firmám přístup k nejnovějším tech- nologiím, zprostředkovává přednášky a workshopy o tech- nologických trendech a nabízí i zapůjčení telefonů a tabletů pro testování či vývoj aplikací. Za pět let fungování MIC prošlo technologickými školeními více než 10 000 lidí. Získali jsme cenu pro třetí nejlépe mezinárodně zapojené centrum JIC získal na poli podpory inovačního podnikání řadu cen, nejvýznamnější z nich je úspěch v soutěži Technopo- licy Network v roce 2011, centrum získalo ocenění za třetí nejlépe mezinárodně zapojený inkubátor na světě, v těsném závěsu za centry z Austrálie a Nového Zélandu. Co bude dál? Do roku 2020 má JIC před sebou ambiciózní vizi, a to při- nést Jihomoravskému kraji jednu novou firmu s miliardovým ročním obratem, tři regionální společnosti s celosvětovým dosahem, péči o 300 mezinárodně konkurenceschopných firem a 2020 vysoce kvalifikovaných pracovních míst. „Ať už budou konkrétní projekty či akce směřující k této vizi jakékoliv, vždy je bude provázet naše mise – pomáhat lidem tvořit firmy, které mění svět,“ uvedl ředitel JIC Jiří Hudeček. Společnost Filmochod získala inovační voucher na vývoj prototypu kamerového jeřábu na VUT v Brně Posledního běhu StarCube na jaře 2013 se mohly zúčastnit i týmy ze zahraničí. Na snímku Jordánec Abdulah Lababidi, jehož projekt Braci získal na závěrečné StarCube show v květnu 2013 třetí místo. Microsoft inovační centrum při JIC pořádá MIC Minutes. Účastníci prezentují svůj podnikatelský nápad panelu odborníků a dostanou rychlou zpětnou vazbu, která jim pomůže nasměrovat se vhodnou cestou. Tým JIC

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE 21 Státy a korporace jsou stále intenzivněji závislé na informačních a komunikačních systémech. S možností provést anonymní vzdálený kybernetický útok s využitím komunikačních sítí a falešných identit pře- stávají být fyzické hranice relevantní. Protože všechny systémy jsou vzájemně propojeny, může hacking poškodit nejen počí- tače a data, ale také rozvrátit fyzické obranné systémy tím, že umožní neautorizovaným stra- nám proniknout do těchto zařízení. Může poškodit poskytované služby, narušit kontinuitu výrobních procesů. Fyzické obranné systémy se totiž podstatně změnily a jsou dnes multidimenzionální, obsahují množství prvků, složité komunikační sítě a jsou zcela závislé na počítačových systémech. Navíc teleko- munikační systémy jsou také plně komputerizované, IP síť je pří- stupná a představuje tak sama o sobě slabý článek. Cross-Sector C2 je systém vizualizovaného ovládání a řízení (Command and Control) určený pro monitorování a správu zabez- pečení kritických služeb a systémů, jak proti fyzickým, tak kyber- netickým hrozbám. Systém je dislokován na různých organizačních úrovních a hierarchicky propojen. Každá nadřízená úroveň (senior level) má k dispozici širší pohled a současně je možné zaostření na detaily nižší úrovně. Poruchy jako nesouhlas se standardy, incidenty, neočekávaná událost nebo defekt v monitorovaném systému, jsou vizuálně ilu- strovány způsobem, který usnadňuje rychlé porozumění přísluš- nému zdroji problému, jeho důsledku a odpovědnosti za problém. Největší výhodou systému Cross-Sector C2 je schopnost pokrýt složitá, multidimenzionální a mezisektorová témata kybernetických a fyzických hrozeb. Systém současně vytváří úplný a snadno analy- zovatelný obraz povědomí aktuální situace. Je to vynikající podpůr- ný nástroj, který umožňuje vedoucím pracovníkům činit časově kritická rozhodnutí. Na závěr prezentace vznikl následující krátký rozhovor, který při- spěl, mimo jiné, k myšlence zorganizovat odbornou misi předních zástupců českého sektoru IT na 3. mezinárodní konferenci o kyber- netické bezpečnosti na Univerzitě Tel Aviv v letošním roce s podti- tulem Creating Cyber Ecosystems. Jaký je účel Vaší návštěvy v ČR? Jsme právě ve fázi uvádění našeho produktu na trh a hledáme marketingové partnery, hlavně velké systémové integrátory. V České republice? Celosvětově i v České republice. Navštívil jsem Velvyslanectví ČR v Izraeli a setkal jsem se s jeho obchodním radou v souvislosti se vznikem nového vládního výboru pro kybernetickou bezpečnost. Znamená to, že vaše země bere vážně aktivity v této oblasti. Obchod- ním rada v Tel Avivu navrhl setkání se zástupci Rady pro kybernetic- kou bezpečnost v ČR a já jsem využil příležitosti konání konference ISS World Europe pro hledání marketingových kontaktů. Je to Vaše první návštěva v ČR? Ne, byl jsem zde mnohokrát na dovolené a také z důvodu spolu- práce se státní správou. Představme Vaší společnost, jaké služby a produkty nabízíte? CyberBond je zaměřena na systém péče o management obrany proti kybernetickým útokům. Vlastníci společnosti, společně se mnou jako bývalým vládním expertem na kybernetickou bezpeč- nost, IT a elektronické komunikace a také management, řídili vel- ké vládní IT divize. Všichni jsme velmi dobře obeznámeni s cyber- arénou, oblastí IT a elektronických komunikací i managementem a rozumíme tomu, jak věci skutečně řídit. Představil jste zde nový produkt Cross-Sector C2. Je to nástroj, který je velmi komplexní z pohledu zajištění kybernetické bez- pečnosti, jaká je historie jeho vzniku? Tento produkt jsme vyvíjeli v posledních dvou až čtyřech letech se šesti experty a nyní se blížíme k další vývojové fázi, a to, na co se zaměřujeme, je určitý automatický nástroj, který poběží nezávisle v rámci podnikové sítě. Postupovali jsme od manuálního přes polo- automatický nástroj a za rok budeme mít k dispozici již jeho plně automatickou verzi. To je návrh mého postupu. Můžete srovnat tento systém s jinými podobnými systémy? Jsem obeznámen s ostatními produkty tohoto typu. Obvykle vznikly v aréně IT. U všech těchto nástrojů, které připadají v úvahu, aktivity v oblasti incidentů jsou na straně IT, ne na fyzické straně telekomu- nikací. A to je velký problém, protože když dovolíte některé osobě konat určitou aktivitu v oblasti IT, například přístup ke specifickým datům, pokud to nebudete kombinovat s hlediskem fyzické bezpeč- nosti, nikdy nebudete vědět, zda tato osoba není náhodou lokali- zována se souhlasem doma a někdo jiný nepoužívá její identity. A tento problém řeší Cross-Sector C2. Děkuji za rozhovor a těším se na setkání v Izraeli. Obranou proti kybernetickým útokům jsou řád a metodika RNDr. Petr Beneš Začátkem června se v Clarion Congress Hotel v Praze konala konference ISS World Europe 2013. Konference ISS (Intelligence Support Systems) představuje nejrozsáhlejší setkání evropských odborníků zabývajících se systémy pro zákonné odposlechy, vyšetřování kriminálních činů a zpravodajství. Hanan Armoni ze společnosti CyberBond z Izraele využil své účasti na konferenci v Praze a pro vybranou skupinu českých odborníků zabývajících kybernetickou bezpečností připravil ve spolupráci s Česko-izraelskou smíšenou obchodní komorou prezentaci nového produktu Cross-Sector C2. Hanan Armoni

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE 22 O inteligenci sítí „Řešení Smart Grid (SG) a vize Smart Life představují cestu směrem k flexibilní a inteligentní elektrické síti“ – sděluje úvodní odstavec sdělení. Znamená to, že dosavadní síť (přesnější by bylo hovořit o soustavě) byla málo, nebo vůbec flexibilní a inteligentní? Podívej- me se v této souvislosti do minulosti, dávnější i poměrně nedávné. Energetická věda a ve vazbě na ni praxe provozování a rozvíjení elektrizačních soustav už v hloubce minulého století usilovaly o vel- mi podobné, ne-li totožné mety. V souvislosti s postupem propojová- ní malých lokálních soustav elektrárna – lokální sítě – spotřebitelé, vznikem rozsáhlejších celků s několika elektrárnami různých typů, energetická věda rozvinula metody racionální (optimální) spoluprá- ce elektráren několika typů i sítí několika úrovní napětí. Praktické nasazení matematických metod optimalizace provozu elektrizač- ních soustav, denní uplatnění principů hospodárného rozdělování zatížení soustavy jako celku na spolupracující elektrárny už v polo- vině minulého století nebyly ničím jiným, než příchodem kusu inteli- gence do elektroenergetiky, do elektrizačních soustav, chcete-li! Pokrok jejich užití byl postupně účinně podpořen vývojem výpo- četní techniky, nejprve počítačů analogových, později strojů děr- noštítkových pro zpracování hromadných dat a v průběhu šede- sátých let (!) už nasazením prvních generací samočinných počítačů. S cílem flexibility soustavy, neustálého (inteligentního) přizpůso- bování výroby elektráren několika typů rozmarům spotřebitelů. Mohli bychom podrobně popsat další a další etapy vybavování sítí dalšími prvky inteligence: – Vznik rozsáhlejších propojení byl doprovázen respektováním ztrát v přenosových sítích (odpověď na otázku: vyrábět elektři- nu v určitém okamžiku ve vzdálenějších hospodárných velko- elektrárnách, nebo raději v místě spotřeby v méně hospodár- ných zdrojích?). – Jak a kdy optimálně využít energii akumulovanou v akumulač- ních nádržích velkých vodních elektráren. – Jak průběžně zajišťovat nepřetržitou a spolehlivou dodávku elektřiny i při poruchách výrobního zařízení a přenosových vede- ní a mimořádných náhodných odchylkách zatížení (jak tuto spo- lehlivost definovat a vypočítat). – Jak provozovat nové a nové prvky soustavy jako velké přečer- pávací vodní elektrárny, elektrárny jaderné… Inteligentní aktivní zapojení spotřebitelů má v české (českoslo- venské) soustavě rovněž dlouhou tradici, významným jeho nástro- jem se stalo hromadné dálkové ovládání (HDO), které už po několik desetiletí dovoluje spotřebiteli aktivně se podílet na regulaci odběru v době nízkého zatížení soustavy, zlepšit tak využití výrobní zá- kladny a v důsledku ušetřit nezanedbatelnou část nákladů na vy- tápění (akumulační), přípravu teplé užitkové vody apod. Intenzivní komunikace, využívání informačních sítí, jednoduchý „energetický internet“ patří mnoho desetiletí k výzbroji elektrizač- ních soustav. Energetika si vytvořila své vlastní specifické pro- středky přenosu informací, a to využitím svých elektrických vedení, přenosu informací pomocí přiložených vf proudů. Na toky silové elektřiny jsou superponovány vf proudy, jejichž pomocí energetika už od poloviny minulého století intenzívně šíří a sděluje významné provozní informace, vytvořila si vlastní síť dálkového měření pro- vozních parametrů elektřiny, elektráren, významných přenosových vedení, dálkovou signalizaci stavu důležitých vypínačů, a to pro potřeby operativního řízení provozu pomocí středisek dispečer- ského řízení několika úrovní. Vícenásobné využití telefonních vedení bylo v šedesátých letech minulého století určitou kuriozi- tou, nicméně např. k přenosu měření parametrů výkonu předáva- ného v rámci první mezinárodní spolupráce Východu a Západu, vedení Sokolnice – Bisamberg, se už tehdy využívalo tzv. zařízení pro vloženou telegrafii (Einlagerungsteleraphiegerät), které upro- střed vymezeného přenosového pásma telefonního hovoru přená- šelo signály impulsního dálkového měření. Ještě jeden zajímavý prvek inteligence elektrizační soustavy: samočinná regulace kmitočtu a výkonu předávaného spolupracují- cím zahraničním soustavám. Na základě průběžného měření pře- dávaných výkonů přeshraničních vedení a kmitočtu soustavy nejenže plynule reaguje výkony elektráren tak, aby byly pečlivě dodržovány mezinárodní smlouvy o prodeji, nákupu a výměně elektrické energie, ale také spolehlivě rozezná, zda zjištěné odchyl- ky předávaných výkonů vznikly uvnitř soustavy nebo v zahraničí, a tedy potřebu nebo naopak zbytečnost intervence do výroby našich zdrojů. Budoucnost energetiky opravdu začala? „Budoucnost energetiky již začala“ – tvrdí jedna z kapitol. Nevím, jak nástup této „budoucnosti“ vnímat. Do tradiční elektrizační sou- stavy neorganicky vnikl nový element: obnovitelný zdroj (OZ), větrná elektrárna a fotovoltaický zdroj. Nic proti tomu, kdyby jim tvůrci energetické politiky nepřiznali zcela výsadní postavení, naprosto rozdílné od minulosti: právo nepřetržitě dodávat svoji celkem nevyzpytatelnou a přerývanou výrobu do soustavy, bez ohledu na to, zda tato tuto energii v daném okamžiku někdo potře- buje nebo ne, a to dokonce za jedinečné vysoce dotované ceny – o nějakých tržních principech a inteligencí přístupu tu nelze vůbec uvažovat. Důsledky nese spotřebitel. Pro ilustraci: průměrný spo- třebitel jednoho z dodavatelů v maloobchodní ceně elektřiny 4 670 Kč/MWh roku 2013 zaplatí jako příspěvek na „přítomnost i budoucnost SG“ plných 705Kč, neboli 15%! V této souvislosti musím připomenout další nezanedbatelný rys inteligence vnášené po mnohá desetiletí do elektroenergetiky: tato se týkala nejen provozu soustavy, ale i jejího rozvoje. Už v po- lovině minulého století skončil do té doby více méně živelný rozvoj elektrizačních soustav. Struktura výrobní základny, jak se oblibou Na prahu Smart Life? Ing. Imrich Lencz, DrSc. Je jen dobře, že i Sdělovací technika se zajímá, neváhám říci, o „ústřední problém“ společnosti (nebo alespoň jeden z nich), o energetiku. Pochopitelně, dnešní energetika by bez sdělovacích sítí sotva mohla existovat. Nicméně nedávný článek ST „Na cestě ke Smart Life“ o jistě zajímavé konferenci budí u zkušeného energetika určité rozpaky. A to přesto, že energetika byla mezi aktivními účastníky do jisté míry zastoupena.

říká, „energetický mix“ se stal předmětem optimalizace. V elektrá- renství došlo k výrazné specializaci, rozvíjely se elektrárny vhod- né pro krytí základní, tedy v podstatě nepřetržité složky zatížení, např. velké tepelné a později jaderné elektrárny, pro krytí špičko- vého zatížení, např. vodní elektrárny a jednotky se spalovacími turbínami a zdroje schopné operativně reagovat na prostor mezi uvedenými složkami zatížení, pro výrobu pološpičkové energie. Matematické modely dovolily vyhledávat mezi „přípustnými řeše- ními“ energetického mixu, to je řešeními, schopnými zajistit před- pokládané nároky, vyplývající z neustálených změn zatížení, řeše- ní ekonomicky nejvhodnější. S rozvojem nároků a vývojem ener- getického mixu přibyly zdroje schopné plnit tzv. dynamické funk- ce – elektroenergetika se vyvíjela jako promyšlený komplex. Tento vývoj byl narušen nástupem větrných elektráren a fotovoltaiky, struktura soustavy nebyla modifikována s ohledem na jejich nežá- doucí vlastnosti. Ano, zásadou bylo: neustálé, pružné přizpůsobování výroby průběhům spotřeby. Budoucností energetiky, jejíž nástup asi za- znamenávám podstatně jinak, než zmíněná konference, má být pružné přizpůsobování spotřeby výrobě, především výrobě OZ. Dnes, v okamžiku „nástupu budoucnosti“ se to ale jeví jinak: jde o neustálé přizpůsobování výroby jedněch zdrojů (klasických), novým (OZ), o provozní režimy, na které soustava nebyla dimenzo- vána ani připravena. Spotřeba dnes není, ani zítra nebude schop- na sledovat neustále proměnnou, chaoticky přerývanou výrobu větrných elektráren a fotovoltaiky. Ano, elektrizační soustava se dostala do zcela nové situace, mám-li ji charakterizovat, použil bych větu Amina Masmouda, kte- rý asi poprvé přišel s názvem „inteligentní sítě“: „Sítě (USA) čelí mnoha výzvám, pro které nebyly vytvořeny a dimenzovány“. Řekne-li se však A (nekontrolovaný nástup OZ), mělo by se a mělo říci i B: nástup OZ měl být v zájmu vyváženého energetic- kému mixu jednoznačně doprovázen souběžným rozvíjením aku- mulačních prostředků. V široké paletě dokumentů evropských institucí, zabývajících se touto problematikou se podobná doporu- čení cudně skrývají, lze však je přece jen najít. Například v Strate- gickém dokumentu Evropské platformy SG lze najít důležitou, žel, málo zdůrazněnou větu: „For dispersed generation, dispersed storage is indispensable”. Smart nemusí být vždy smart… Opojení z dnes jednoznačně chápaného významu „smart“ jako něčeho chytrého, apartního, vtipného, inteligentního je značné. Rád bych však upozornil na další významy tohoto termínu: palčivý, bolestivý, trýznivý. Tato jeho dvojznačnost je pro tuto etapu Smart Life související s přítomným stavem Smart Grids je více než případ- ná a varující. Velká očekávání může vystřídat velké zklamání, jako např. v oblasti Palo Alto (USA). S příslibem znatelných úspor ener- gie a odpovídajících nákladů společnost PG&E tu po tři roky insta- lovala inteligentní (smart) elektroměry. Navazující průzkum přinesl zklamání, prokázal u domácností úspory na úrovni pouze 1%, u komerčních spotřebitelů dokonce jen 0,5%. Náklady na instalace převyšovaly přínosy! V důsledku instalace tohoto základního člán- ku SG byla do roku 2015 v oblasti zakázána (viz http://paloalto. patch.com/articles/no-smart-meters-for-palo-alto-before-2015 ). Pro úplnost: Smart má ještě jeden význam, je to pouhá zkratka S.M.A.R.T. Je to mnemotechnická pomůcka používaná v projekto- vém řízení ve fázi stanovení cílů projektu. Má sice několik výkladů, ale patří k nim např. S –Significant – Významný, M – Motivotional – Motivující, A – Achievable – Dosažitelný, R – Realistic – Realistický, T – Tangible – Hmatatelný. Zbývá si přát, aby projekt SG a jejich rozvoj jednou skutečně vykazoval všechny tyto vlastnosti. ■ ifa-berlin.com The global innovations show. Stay in touch IFA-Contact: Czech-German Chamber of Industry and Commerce Tel. +420 221 490 310 · messe1@dtihk.cz

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE 24 Úvod Vyskytne-li se nejpoužívanější druh antény UHF RFID tagu (dipó- lová anténa – nejčastěji modifikovaný půlvlnný dipól) v blízkosti reflexní kovové plochy, dochází k efektu „zrcadlení dipólu“ (obr. 1). V takovém případě je ve virtuální polorovině vytvořen obraz dipó- lu s převrácenou orientací. Virtuální dipól pak svou obrácenou polaritou interaguje s původním dipólem. V těsné blízkosti kovové plochy pak dochází k vyrušení elektromagnetických vln emitova- ných dipólem v důsledku jejich interference v protifázi. Zajímavá je určitě i možnost posílení signálu dipólu na obr. 2, ze kterého vyplývá, že maximalizace síly signálu dochází u UHF pásma, potažmo normy ETSI pro Evropu a Asii 865–868 MHz (λ ≈ 34,5 cm) ve vzdálenosti asi 8,6 cm od odrazivého povrchu. Dobrých výsled- ků bylo však možno dosáhnout ještě ve vzdálenosti asi 3 cm od plo- chy. Dodržení této vzdálenosti by se dalo zabezpečit např. aplikací tagu na vrstvu pěnového polystyrenu či jiného vhodného podkladové- ho materiálu s nízkou permitivitou (blízkou permitivitě vzduchu). Jak již bylo uvedeno, je problematické, avšak teoreticky možné, umístit UHF tagy i do bezprostřední blízkosti kovových povrchů či nádob s vodou. Jako jedno z možných řešení se nabízí využití patchové antény. Ač je patchovou anténu pro masovou produkci tagů ve srovná- ní s dipólem relativně obtížné vyrobit levně, umožňuje konstrukci tagu, který lze umístit přímo na povrch kovového materiálu tak, že tento povrch využívá jako součást zemní roviny antény. Je-li však tag s patchovou anténou naladěn pro umístění na takový povrch, má v případě oddělení od místa aplikace v daném frekvenčním pásmu slabší výkon. Někdy se proto takové tagy osazují i tenkou vrstvou kovu ve funkci zemní roviny, která se pro správnou funkci může, ale také nemusí, připojit k dalšímu kovovému materiálu. Takové tagy lze pak označit za univerzální z pohledu materiálu objektu, na který jsou aplikovány. Možným řešením označování kovových objektů je také aplikace RFID tagů upravených tak, aby využívaly diskontinuit v těchto kovových objektech (zářezy, díry, výstupky, …). Zmíněné diskonti- nuity mohou následně vést k nerovnoměrnému rozložení náboje na povrchu objektu a při správném naladění systému mohou poskytnout i dostatek energie k funkci RFID čipu. Takové aplikace však vyžadují poměrně složitý vývoj a zdlouhavé experimentální ověřování navržených konfigurací určených pouze pro konkrétní objekt a masové nasazení vyvinutého řešení je spojeno s vysoký- mi počátečními náklady. Na naši laboratoř ILAB RFID se také často obrací společnosti s potřebou označovat nádoby s kapalinami, převážně vodnými roztoky. Na základně laboratorních experimentů lze stejně jako u kovových povrchů odvodit periodický vliv vzdálenosti dipólové- ho tagu od odrazivé plochy v podobě hladiny kapaliny či stěny nádoby naplněné vodou a nejmenšího čtecího výkonu nutného k načtení tagu. Jako příklad uvádíme měření prováděné s tagem WL Si4016 s anténou typu půlvlnného dipólu s rameny modifiko- vanými metodou meandrování. Při měření byla využita běžně pou- žívaná UHF čtečka Impinj Speedway R420 a jedna cirkulárně pola- rizovaná UHF RFID anténa RFA01 od společnosti Metra Blansko. Statické měření využívající Margin power test bylo provedeno tak, že RFID tag byl umístěn v konstantní vzdálenosti jednoho met- ru od antény RFID čtečky. Na prodloužené spojnici středu antény čtečky a tagu byla umístěna reflexní plocha tvořená nádobou napl- Obr. 1 Efekt zrcadlení dipólů v blízkosti kovové plochy Obr. 2 Kolísání výkonu tagu s dipólovou anténou v závislosti na jeho vzdálenosti od kovové plochy Identifikace kovových objektů a nádob obsahujících kapaliny za pomoci UHF RFID Jiří Švub, Miroslav Štolba, ILAB RFID,VŠB – Technická univerzita Ostrava Ačkoliv zatím nedošlo k masivnímu rozšíření technologie UHF RFID pro zajištění vysledovatelnosti logistických zásilek, jejich nasazení v dnešní době již není žádnou velkou zvláštností. Podstatná část úspěšně realizovaných řešení se zabývá identifikací a sledováním toku produktů přepravovaných v kartonových krabicích, či v dřevěných nebo plastových bednách. Mnohé v současné době používané logistické obaly jsou však tvořeny daleko zajímavějším materiálem, jehož negativní vliv na čitelnost běžných UHF RFID tagů představuje významnou výzvu. Výzva tkví v označování kovových objektů či nádob obsahujících vodu a vodné roztoky. pozice [λ] relativnívýkon[dB] rozhraní

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE 25 něnou vodou. Tato nádoba byla v průběhu experimentu přibližo- vána k soustavě tagu a čtecí antény a v každé poloze bylo zjišťo- váno, jaký výkon je zapotřebí k načtení tagu. Na základě průměr- ných hodnot byl vykreslen graf uvedený na obr. 3 Jak v grafu vidíme, vztah má charakter tlumené goniometrické funkce, což je způsobeno vzájemným útlumem vlnění v opačné fázi s lokálními maximy ve vzdálenostech půlvln a absolutním maximem v poloze, kdy je tak těsně přimknut k reflexní ploše. Příklady UHF RFID tagů vhodných pro použití na kovovém materiálu Jedním z výrobců tagů navržených speciálně pro kovové povrchy je společnost Xerafy. V portfóliu výrobků vynikají kromě tagů apli- kovatelných na kovový povrch i tagy, které jsou určeny k aplikaci do otvorů, tedy pod úroveň povrchu jako řada iN. Na tomto řešení je zajímavá především možnost mechanické ochrany tagu jeho zapuštěním (u většiny modelů doporučováno asi 0,3 mm). V řadě iN (obr. 4) mají své místo tagy o různých veli- kostech a výkonu od „velikána“ Micro-iN s rozměry 30 × 30 × 3 mm se čtecí vzdáleností (při ERP čtečky 2 W) okolo 6 m až po minia- turní kruhový Dot-iN XS o průměru 6mm a tloušťce 2,5 mm se čtecí vzdáleností 1,5 m. Obdobný sortiment tagů na kov však nabízí také český výrob- ce společnost RFID SOLUTIONS. Nabízen je např. UHF RFID Transport Tag s rozměry 152 × 49 × 27 mm a čtecí vzdáleností okolo 6 m, výjimečně tenký UHF Label on Metal s rozměry 152 × × 8 × 1,1 mm či miniaturní H86-In-Fe1515 – Ladybird s rozměry 15 × 15 × 1,5 mm. Závěr Trh s RFID tagy v současné době nabízí velké množství UHF tagů vhodných i pro většinu komplikovanějších aplikací, které byly dří- ve jen nesnadno realizovatelné. Pokud si se složitějšími případy použití RFID technologie nebudete vědět rady, neváhejte kontak- tovat mezinárodní laboratoř ILAB RFID na VŠB – Technické univer- zitě Ostrava, rádi se budeme podílet na společném řešení zajíma- vých technologických problémů. ■ Obr. 3 Graf závislosti výkonu nutného k načtení tagu na vzdálenosti od reflexní plochy Obr. 4 Tagy řady iN společnosti Xerafy Společnost Alcatel-Lucent a rakouský telekomunikační operátor Telekom Aus- tria oznámili zkušební provoz 2. genera- ce vektorované technologie DSL (G.fast), která umožňuje poskytovat po metalické přístupové sítí přenosové rychlosti až 1 Gb/s. První generaci popisují doporu- čení ITU-T G.993.2 a G.993.5. Nová tech- nologie G.fast využívá velmi široké kmito- čtové pásmo na velmi krátké vzdálenosti. Počítá se profily do 70 MHz, do 140 MHz a do 280 MHz, přičemž spektrální výkonová hustota se předpo- kládá na úrovni –60 dBm/Hz. Technologie G.fast je typicky určena pro poskytování přeno- sové rychlosti 500 Mb/s na přípojce s průměrem jader 0,5 mm a délce do 100 m. Tato technologie přestavuje cenově zajímavou alternativu k zavádění optického vlákna přímo až k uživatelům v domácnostech. G.fast řeší problémy s přeslechy, které způso- bují rušení mezi jednotlivými účastnickými vedeními v kabelech a jsou nejvíce omezujícím faktorem výsledných přenosových rych- lostí. Vektorování problém s přeslechy odstraňuje a umožňuje sta- bilizovat přenosovou charakteristiku účastnického vedení a dovo- luje dosáhnout tak jejího plného po- tenciálu. Ten je pak určován vložným útlumem účastnického vedení. V rámci zkušebního provozu Telekom Austria je využíván prototyp zařízení vytvořený Bell Labs. Na jednom kva- litním účastnickém vedení bylo dosa- ženo přenosové rychlosti 1,1 Gb/s na 70 m a 800 Mb/s na 100m. V případě starších nestíněných kabelů, které jsou typické pro většinu budov v Rakousku, bylo dosaženo po jednom účastnickém vedení rychlosti 500 Mb/s na 100 m. Když bylo zařízení nasazeno i na druhé účastnické vedení v kabelu, tak bez využití vektorování klesla přenosová rychlost na 60 Mb/s. Po zapnutí vektorování se přenosová rych- lost vrátila zpět na 500 Mb/s. G.fast je neschválená technická specifikace ITU-T, kterou připravuje a zpracovává studijní skupi- na 15. Schválení v podobě nového doporučení ITU-T se očeká- vá v 1. polovině roku 2014. Nicméně podle společnosti Alcatel komerčně nebude tato technologie pravděpodobně dostupná ještě několik let. První čipsety se očekávají v roce 2015 a první komerční zařízení v roce 2016. ■ První zkušební provoz technologie G.fast na světě

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 VELETRHY/VÝSTAVY/KONFERENCE 26 Seminář „Spektrální analyzátory R&S 2013“ uspořádala v červnu společnost ROHDE & SCHWARZ – Praha, s.r.o. Dopolední část se- mináře byla rozdělena do dvou základních bloků. V prvním bloku posluchači vyslechli informace o novinkách z oblasti spektrální analýzy. Prezentace byla provázena praktickými ukázkami měře- ní. První ukázkou bylo měření DTF (Distance-To-Fault) pomocí ruč- ního spektrálního analyzátoru R&S FSH. Dále pak účastníci viděli, jak snadno nalézt rušivé signály v rámci komunikačního kanálu pomocí Real-Time spektrálního analyzátoru R&S FSVR. Poslední ukázka první části byla věnována analýze pulzního signálu s vnit- ropulzní modulací pomocí analyzátoru R&S FSW, který je vlajkovou lodí mezi spektrálními analyzátory Rohde & Schwarz (obr. 1). Jeho frekvenční rozsah sahá podle typu od 2 Hz do 8; 13,6; 26,5 nebo 50 GHz. Obsluha ocení širokoúhlý dotykový displej (úhlopříčka 31cm) a intuitivní uživatelské rozhraní nabízející systém záložek pro jednotlivá měření. Špičkový přístroj se může rovněž pochlubit nízkou úrovní fázového šumu (–137 dBc/Hz). Šířka pásma pro de- modulaci signálů je (opět podle typu) 28, 40, 80 nebo 160 MHz. Funkce MSRA (Multi Standard Radio Analyzer) umožňuje prová- dět při měření více analýz na jednom vstupním signálu. K hlavním oblastem aplikací analyzátoru FSW patří výroba a vývoj radarů a komunikačních zařízení pro WLAN a sítě LTE. V druhém dopoledním bloku přítomní vyslechli přednášku pana Ing. Milana Příhody z FEL ČVUT na téma měření fázového šumu a šumového čísla. Celá přednáška byla koncipována jako ukázka aplikace spektrálního analyzátoru FSW. Teoretické zákla- dy této problematiky měření byly v zápětí ilustrovány praktickými ukázkami a doplněny vlastními zkušenostmi a doporučeními přednášejícího. Odpolední část byla věnována komunikačnímu standardu LTE, jeho základům a možnostem nejrůznějším měření. Přednášel dipl. Ing. Martin Smaehling, aplikační inženýr Rohde & Schwarz GmbH & Co.KG. Úvod své prezentace věnoval přehledu trhu a vývoji technologií sítí LTE, do kterých investovalo již 424 operátorů ve 126 zemích po celém světě. Komerčně již odstartoval provoz 175 sítí LTE v 70 zemích včetně ČR (obr. 2). Podle předpovědi asociace GSA (Global Mobile Suppliers Association) by se do konce letošního roku počet komerčně provozovaných sítí LTE měl zvýšit na 248, počet zemí, kde bude technologie LTE v pro- vozu, by měl dosáhnout čísla 87. Co se týká použitých technolo- gií, 43 % z komerčně provozovaných sítí používá LTE 1 800, včet- ně sítě Telefonica O2 v České republice. Celosvětově dosud za- hájilo provoz pouze 16 sítí s technologií LTE TDD. Vytvořil se rov- něž rozsáhlý ekosystém nabídky zařízení pro komunikaci v sítích LTE. Asociace GSA evidovala v březnu letošního roku 821 uživa- telských zařízení od 97 výrobců. Smart telefony a další zařízení nabízejí nové služby a aplikace, které vyžadují stále vyšší datové rychlosti. Ty si vyžádají zdokonalování technologií a další inova- ce. Mobilní datový provoz mezi roky 2011 a 2016 vzroste, vyjád- řeno v CAGR (Compound Annual Growth Rate), o 78 %. Celosvě- tově vzroste mobilní datová komunikace mezi roky 2011 a 2016 osmnáctinásobně a země Asie a Tichomoří a západní Evropy se na tomto provozu budou podílet více než z poloviny. Do roku 2016 podíl přenášených dat souvisejících s přenosem obrazové infor- mace v mobilních sítích dosáhne 70 %. Mobilní přístup k interne- tu se bude podílet 20 % a na třetím místě najde svoje místo komu- nikace M2M (4,7 %). Za světové tahouny mobilní komunikace jsou považovány společnosti Verizon Wireless, NTT DoCoMo a China Mobile. Rostoucí požadavky a objem přenášených dat se odráží v roz- voji nových technologií umožňujících efektivnější využití kmitočto- vého spektra. Využívají se nová kmitočtová pásma (600, 700, 800, 1 400, 2 300 a 2 600 MHz), buňky se zmenšují (Femto, Pico, DAS, 6 Sector, HetNet) a dochází k přerozdělování (refarming) tradič- ních kmitočtových pásem v oblasti sítí 2G a 3G. Vývoj v oblasti mobilních sítí shrnuje obr. 3. Operátoři mobilních sítí provozují v jednom pásmu více technologií (např. GSM a LTE na 1 800 MHz nebo GSM a WCDMA na 900 MHz) a v sítích jsou tak využívány základnové stanice MSR (MultiStandard Radio), jejichž přijímače a vysílače jsou schopny ve společných vf prvcích současně zpra- covat dva nebo více rádiových kanálů. Technologický vývoj probíhá také v oblasti anténních systémů základnových stanic (obr. 4). Jestliže v minulosti byly používány pasivní antény s koaxiálními přívody od BTS (Base Transceiver Obr. 1 K hlavním oblastem aplikací analyzátoru FSW patří výroba a vývoj komunikačních zařízení pro sítě LTE, také díky funkci MSRA Obr. 2 Komerčně již odstartoval provoz 175 sítí LTE v 70 zemích včetně ČR Spektrální analyzátory a trendy v mobilních sítích Podle materiálů ROHDE & SCHWARZ zpracoval RNDr. Petr Beneš

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 VELETRHY/VÝSTAVY/KONFERENCE 27 Station), dnes jsou pro propojení BBU (Base Band Unit) a RRU (Remote Radio Unit) používány optické kabely a RRU může být integrována přímo do antény. V budoucnosti lze očekávat přechod k aktivním anténním systémům, které umožní formování svazku a elektronické naklánění svazku, oddělený náklon vysílaného TX a přijímaného RX svazku, odlišné naklánění svazku pro jednotlivé nosné standardů GSM, WCDMA, LTE a vertikální sektorizaci svazků. A jaké požadavky přinesou tyto technologické trendy v oblasti mě- ření? Laboratorní testování jednotek BBU a RRU si vyžádá navíc vektorový generátor I-Q signálů, požadavky na spektrální generátor se nemění, předností je funkce MSRA. V terénu při instalaci systé- mů a ověření souladu s požadavky regulátora se uplatní přenosné spektrální analyzátory. Požadavkem je měření činitele stojatých vln (Voltage Standing Wave Ratio, VSWR), měření kmitočtového spektra, činitele průsaku energie signálu vysílače do sousedního kanálu (Adjacent Channel Leakage Ratio, ACLR) a další dosud požado- vaná měření. Podmínkou je přístup ke konektoru antény. Měření parametrů DTF (Distance-To-Fault) v nových sítích již není nezbyt- né, mnohdy není ani možné. Příkladem univerzálního přístroje pro měření základnových stanic a antén v terénu je ruční all-in-one spektrální analyzátor R&S FSH (obr. 5) obsahující rovněž analyzátor rušení, dvouportový plně vektorový obvodový analyzátor, anténní a kabelový tester, analyzátor digitálních modulací pro signály ve směru k uživatelům (downlink) LTE, 3GPP WCDMA, GSM, CDMA2000, 1xEV-Do a TD-SCDMA, měřicí přijímač EMC a skener kanálů, měřič síly pole, tester intenzity elektromagnetického pole (EMF) a měřič výkonu. Prezentace vývojových trendů v oblasti mobilních komunikací byla na semináři provázena praktickými ukázkami měření s po- užitím spektrálního analyzátoru FSW a jeho funkce MSRA, vekto- rového signálového generátoru SMW a osciloskopu (pro měření LTE MIMO). ■ Obr. 3 Přehled vývoje v oblasti mobilních sítí Obr. 5 Ruční all-in-one spektrální analyzátor R&S FSH při měření v terénuObr. 4 Technologický vývoj anténních systémů základnových stanic

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 VELETRHY/VÝSTAVY/KONFERENCE 28 ARCH_13_185x130_New.indd 1 18.7.13 15:18 INTELIGENTNÍ DIGITÁLNÍ DOMÁCNOST Konference o systémové integraci v moderní domácnosti. Doprovodný program veletrhu FOR ARCH 2013 Inteligentní digitální domácnost sdružuje do jednotného systému postupně všechny funkce, aplikace a koncová zařízení moderní domácnosti. Spotřební elektronika i domácí spotřebiče, komunikační a ovládací terminály, výpočetní technika i zabezpečovací zařízení v inteligentní digitální domácnosti pracují v jednom systému a většinu aplikací i funkcí je možné řídit dálkově – regulovat vytápění a klimatizaci, zjišťovat stav zásob v ledničce, rozsvěcet a zhasínat osvětlení či řídit hospodaření s energií. Vysokorychlostní přístup k internetu se stává nezbytnou součástí našeho života a síťové propojení domovních a bytových funkcí a systémů znamená velkou potenciální flexibilitu. Nakladatelství Sdělovací technika srdečně zve na svou tradiční konferenci středa 18. září od 9 hodin, Výstaviště Praha Letňany Informace o programu a podmínkách účasti získáte na www.stech.cz nebo na konference@stech.cz 60let

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 29 Společnost STMicroelectronics představila jako první na světě chytrý elektroměr (smart meter) jako integrovaný obvod s vestavě- nou podporou otevřeného komunikačního standardu asociace METERS AND MORE, který umožňuje rozsáhlou interoperabilitu chytrých elektroměrů díky možnosti komu- nikace prostřednictvím přípojky elektrické energie (Power Line Communication, PLC). To umožní maximalizovat výhody smart grid z ohledem na životní prostředí spotřebitele i poskytovatele veřejných služeb. ST75MM je prvním integrovaným obvodem, který podporuje komunikační protokol asoci- ace METERS AND MORE, což výrazně zjed- nodušuje a urychluje návrh, snižuje náklady a zvyšuje spolehlivost koncového produktu. Komunikační protokol je založen na otevřené specifikaci neziskové organizace METERS AND MORE, která sdružuje technologické společnosti a poskytovatele veřejných slu- žeb z Ameriky, Evropy i Asie. „ST75MM představuje konkrétní odpověď na otázky spojené s podporou standardizace a interoperability, které zajišťují široké přijetí této vyspělé technologie do milionů chytrých elektroměrů,“ uvedl Giuseppe Michele Salaris, předseda představenstva asociace METERS AND MORE. „Energetické společnosti po celém světě, od technologických firem až po poskytovatele veřejných služeb, mohou využít náš osvědčený otevřený standard METERS AND MOR k naplnění ekologických cílů, např. souboru opatření 20/20/20 v rámci politiky EU.“ Pokud chtějí výrobci využívající ve svých produktech obvod ST75MM, aby jejich zaří- zení široce využívali poskytovatelé veřejných služeb, mohou se spojit s asociací METERS AND MORE a získat pro své výrobky přísluš- né certifikace. Společnost STMicroelectro- nics zakomponovala do obvodu ST75MM možnosti protokolu METERS AND MORE, protože chytré elektroměry a aplikace pro řízení dodávek elektrické energie a automa- tický odečet vyžadují robustní komunikační protokol, který bude zahrnovat vysílání krát- kých zpráv, robustní šifrování, autentifikační funkci a podporu pro konfiguraci a řízení sítě. První vzorky obvodu ST75MM v pouzdru QFN 48 (7 × 7mm) budou vybraným zákazní- kům k dispozici v říjnu 2013. ■ Společnost CISSOID uvedla na trh duální operační zesilovač s vysokou přesností CHT-OPAL, který byl speciálně navržen tak, aby splňoval i ty nejpřísnější požadav- ky na okolní prostředí. Uplatnění nalezne především v oblasti průmyslových a auto- mobilových senzorů a obecně u všech aplikací, které vyžadují vysokou spolehli- vost. Mezi typické aplikace patří plynové senzory, kotle, detektory plamene, tenzo- metrické zesilovače, stejně jako teplotní, tlakové a polohové senzory. Oba zesilovače mohou být konfigurovány jako diferenciální zesilovač nebo měřicí zesilovač (v kombi- naci s třetím vnějším zesilovačem a exter- ními odpory). CHT-OPAL se vyznačuje zejména nízkým (vnitřně kompenzovaným) vstupním ofsetem (typicky 50 μV), nízkým šumem 5 μVšš a vel- mi širokým provozním rozsahem, kdy se zaručuje spolehlivé fungování v teplotním rozsahu –55 °C až +225 °C. Další vlastnosti zahrnují napájení 5 V ±10 %, vstupy a výstu- py typu rail-to-rail, klidový proud 1,2 mA, proud v pohotovostním režimu max. 7 μA, CMRR minimálně 85 dB a rychlost přebě- hu 2,7 V/μs. Obvod je prozatím dodáván v 16pinovém hermeticky uzavřeném kera- mickém pouzdru TDFP (5 × 5,5 mm) určeném pro povrchovou montáž. Během několika týdnů bude k dispozici i verze v 16pinovém plastovém pouzdru SOIC, ovšem provozní rozsah je omezen do 175 °C. ■ Vědci z Massachusetts Institute of Technolo- gy (MIT) přišli se zajímavým řešením, které by mohlo mít dalekosáhlý dopad. Navrhli nový systém, který kombinuje feroelektrické materiály obvykle využívané pro ukládání dat s grafenem, tj. dvojrozměrnou formou uhlíku známou pro své mimořádné elektrické a me- chanické vlastnosti. Výsledná hybridní tech- nologie by mohla vést k počítačovým a paměťovým čipům, které budou umožňovat až desetinásobně vyšší hustotu součástek na čipu, budou rychlejší a budou mít nižší spotřebu. Vědci se inspirovali pamětí a tranzisto- rem s feromagnetickým hradlem, ke kterým, kvůli zlepšení výkonnosti, přidali grafen. Výsledný hybridní systém funguje na zákla- dě řízení vln nazvaných povrchové plasmo- ny. Tyto vlny představují oscilace elektronů, které se nacházejí na rozhraní mezi mate- riály a dosahují terahertzových kmitočtů, a to při velmi malých ztrátách. Tyto kmito- čty leží mezi pásmem infračerveného záře- ní a pásmem mikrovln a jsou považovány za ideální pro příští generaci výpočetních zařízení. Hybridní systém by mohl poskytnout nový způsob, jak propojovat zařízení, která využí- vají světelné vlny jako např. optická vlákna nebo fotonické čipy s elektrickými vodiči a elektronickými zařízeními. V současné době představuje toto propojení úzké hrdlo, které zpomaluje přenos dat a zvyšuje počet potřebných součástek. První zkušební vzo- rek využívá grafenový plátek s vysokou elek- trickou vodivostí umístěný mezi dvě vrstvy feromagnetického materiálu, což vytváří jed- noduché přepínatelné plasmonické vlnovo- dy. Světlo může být místo volným prostorem soustředěno přes tyto vlnovody, což přináší řádové zlepšení. Jako feromagnetický mate- riál byl použit niobičnan lithný (LiNbO3 ), ale podle vědcům mohou být bez problému použity i jiné feromagnetické materiály. Tento nový přístup otevírá nové možnosti pro přenos a zpracování optických signálů a rovněž může poskytnout zajímavý způsob jak číst a zapisovat elektronická data do fero- elektrických paměťových zařízení při velmi vysoké rychlosti. ■ Chytrý elektroměr s komunikačním protokolem v jednom obvodu Duální operační zesilovač CHT-OPAL Vědci vytvořili terahertzové grafenové čipy

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 30 Potřeba přesného času v sítích LAN je velmi důležitá, protože mno‑ ho malých ethernetových zařízení nemá vlastní obvod reálného času, nebo se občas synchronizuje z určeného časového zdroje. GPSNTP (obr. 1) je miniaturní kompaktní SNTP časový server, kte‑ rý je vhodný zejména pro synchronizaci času v míst‑ ních počítačových sítích, např. v technologických sítích bez vazby na inter‑ net. Pomůže i v případech, kdy je spojení na internet nestabilní nebo se uživatel nechce spoléhat na veřej‑ né časové servery. Čas ze systému GPS Přesnou časovou informa‑ ci získává GPSNTP server z družicového systému GPS, jehož systémový čas je navázán na mezinárod‑ ní atomový čas (Temps Atomique International, TAI). Tento čas představuje v současné době nejpřesnější dosažitelnou časovou stupnici. Pro synchronizaci klientů je pak použit běžný protokol SNTP (Simple Network Time Protocol). Pokud dojde ke ztrátě družicového signálu, pokračuje SNTP server v generování časové informace podle svého vnitřního časového generátoru. Koaxiální kabel standardní aktivní antény GPS o dél‑ ce 5 m může být prodloužen až na 15 m, případně může být po‑ užita výkonnější anténa s kabelem dlouhým až 25 m. Přepínačem pod horní hranou čelního panelu lze zvolit hodnotu napájecího napětí antény 3 V nebo 5 V. GPSNTP podporuje protokol SNTP v4 pro distribuci časové informace a protokoly HTTP a Telnet pro dálkový dohled a nasta‑ vení parametrů serveru. Kontrolky na čelním panelu GPSNTP informují o připojení napáje‑ cího napětí a stavu synchronizace času serveru. Pro podrobnější přehled stavu serveru stačí otevřít interní webovou stránku. Přes webové stránky se provádí i nastavení. Vlastnosti – Podporované protokoly: SNTP v4, HTTP, Telnet. – Rozhraní Ethernet 10/100 BaseT. – Dálkový dohled a nastavení přes Ethernet. – Snadná aktualizace vnitřního firmwaru. – Přesnost časové informace serveru: <2 ms. – Max. počet NTP požadavků za 1 ms: 16. – Vestavěný přijímač GPS – L1, C/A kód. – Aktivní anténa GPS součástí dodávky. – Napájení 6 a 30 VDC, max. 1,5 W. – Provedení určené k montáži na lištu DIN. – Rozměry (š × v × h) 71 × 93 × 50 mm. Čas po sběrnici Modbus RTU Někdy je třeba získat přesný čas i v jiných systémech, např. pro skupinu zařízení, které komunikují prostřednictvím protokolu Mod‑ bus RTU. Příkladem mohou být řídicí systémy založené na PLC, které potřebují přesný čas pro vzájemnou synchronizaci. Připravo‑ vaný modul s označením GPSRS (obr. 2) přijímá přesný čas z dru‑ žicového systému GPS. Tento čas je pak možné číst z paměťových míst obvyklými instrukcemi protokolu Modbus RTU. Komunikace s modulem GPSRS je možná po sběrnici RS485, nebo RS232. K příjmu GPS slouží externí anténa. Modul může být napájen napětím v rozsahu 8 až 30 V, komunikační sběrnice jsou galvanicky odděleny. Stav napájení, GPS signálu a komunikace je signalizován kontrolkami, takže zapojení a uvedení do chodu je jednoduché. Časoměrný modul GPSRS je dodáván v robustní kovové krabičce s možností uchycení na lištu DIN. GPSNTP časový server dodává a modul GPSRS vyrábí společ‑ nost Papouch s.r.o. (viz inzerát na této straně). Oba produkty lze zapůjčit k vyzkoušení a technici dodavatele jsou připraveni poradit s jejich aplikací. www.papouch.com ■ Obr. 1 Malý SNTP server v automatizačním rozvaděči Obr. 2 Modul GPSRS umožňuje číst přesný čas protokolem Modbus RTU GPSNTP a GPSRS – SNTP server a modul pro Modbus RTU řízený GPS

Distribution is today.Tomorrow is EBV! THE QUINTESSENCE OF SENSOR TECHNOLOGYThe Knowledge Magazine from EBV Elektronik Issue 12 | 2013 IN CONVERSATION WITHJOY CRISP, NASA | 8Searching for traces on Mars With all the senses | 14Sensor types and measurement principles Basis for the Smart Factory | 32More information for moreefficient production ROUND-TABLE DISCUSSION | 74Growing market with great innovative power Highlights amongst others are: • In conversation with Joy Crisp, NASA: Searching for traces on Mars • With all the senses: Sensor types and measurement principles • Basis for the Smart Factory: More information for more efficient production • Round-table discussion: Growing market with great innovative power Interested? You can order your own personal hard copy or an eco-friendly eBrochure of ‘The Quintessence’ at www.ebv.com/tq. Interested in more product highlights and market updates from EBV Elektronik? Subscribe for our newsletter at www.ebv.com/newsletter. ‘The Quintessence’ of SensorTechnology EBV Elektronik Presents the twelfth Edition of the Knowledge Magazine ‘The Quintessence’ www.ebv.com Now available as a tablet app TQ by EBV

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 32 Přestože se v době, kdy je snad každá aplikace řízena mikrokon- trolérem, jež dokáže generovat reálný čas, najdou se případy, kdy použití specializovaných obvodů RTC je lepší variantou, a to i pře- sto, že to znamená použití více součástek. Aplikacemi, kde se vyplatí uvažovat o nasazení samostatných RTC jsou zejména bateriově napájené aplikace, které potřebují mít ke své činnosti k dispozici, pokud možno, přesný čas. Mezi tako- véto aplikace patří např. měřiče průtoku vody či plynu. Uvedené aplikace mají bateriové napájení a z tohoto důvodu je důležitým kritériem spotřeba, která u specializovaného obvodu bude nižší než u RTC realizovaného pomocí MCU, i když některé MCU jsou velmi dobře připraveny na tento požadavek. Velkým problémem je však teplotní stabilita řešení, protože ta určuje přesnost výsledného řešení. Přičteme-li k tomuto faktu i urči- tou výrobní toleranci všech použitých součástek, zjistíme, že vytvo- řený obvod musíme kalibrovat, abychom kompenzovali jednak toleranci, jednak teplotní závislost. Abychom mohli kompenzovat teplotní závislost, musíme měřit okolní teplotu a složitost zapojení tím narůstá. Tyto problémy daly vzniknout kvalitním obvodům RTC, které nabízí jednoduché řešení typu „vše v jednom”. K moderním obvodům, které dokážou splnit i náročné požadav- ky týkající se nepatrné spotřeby i teplotní kompenzace, patří nový obvod M41TC8025, který je představitelem řešení „vše v jednom“. Obvod totiž obsahuje jak vlastní obvod, tak krystal i veškeré potřebné součásti umožňující teplotní kalibraci. Výsledkem kvalit- ní práce návrhářů je pak celek, který dokáže splnit i náročné poža- davky moderních aplikací. Přestože obvod M41TC8025 obsahuje i obvody pro teplotní kom- penzaci, je jeho typický odběr velmi nízký, pouhých 800 nA při napájecím napětí 3 V. Napájecí napětí se může pohybovat v rozsa- hu 1,6 V až 5,5 V, takže obvod je vhodný jak pro moderní aplikace napájené většinou 3,3 V, tak i pro starší aplikace s napájecím napě- tím 5 V. Při návrhu zařízení s tímto obvodem si musíme dát pozor na fakt, že ačkoliv je obvod schopen při napájecím napětí 1,6 V udržet oscilátor v chodu, takže „čas běží“, není obvod schopen při této velikosti napájecího napětí komunikovat přes rozhraní I2 C. Co je však horší, při tomto minimálním napájecím napětí taktéž nepra- cují části obvodu zodpovědné za teplotní kompenzaci. V reálné aplikaci by napájení mělo být tedy vyšší, neboť obvody pro teplot- ní kompenzaci pracují až od napájecího napětí 2,2 V. Minimální napájecí napětí, při kterém může obvod M41TC8025 ještě komuni- kovat s okolím, je 1,8 V. Na rozdíl mezi 2,2 V a 1,8 V lze pohlížet jako na rezervu, která může být využita v krajních případech. Je-li napájecí napětí vyšší než zmiňované 2,2 V, dokáže obvod M41TC8025 kompenzovat změny kmitočtu oscilátoru tak, že výsledná stabilita je ±3,8 ppm v teplotním rozsahu 0 °C až 50 °C. I při rozšířeném teplotním rozsahu –40 °C až +85 °C je stabilita stá- le na výborných ±5 ppm! A to vše při již zmíněném proudovém odběru 800 nA a napájecím napětí 3 V. Pokud bychom stejné sta- bility chtěli dosáhnout použitím nízkopříkonového oscilátoru, který bývá součástí řady moderních mikrokontrolérů, musíme ke spotře- bě připočítat ještě spotřebu vlastního mikrokontroléru během měření a následného výpočtu korekce. Obvod měřící teplotu tak- též bude mít nezanedbatelnou spotřebu. Pokud k tomu ještě při- počítáme nutnost kalibrace alespoň při dvou teplotách, zjistíme, že řešení s novým obvodem RTC M41TC8025 bude s největší pravděpodobností lacinější, i když se na první pohled může zdát dražší. Přesto, že obvod obsahuje i vlastní krystal, je zapouzdřen do pouzdra SOIC se 14 vývody. Hodí se tedy i do moderních apli- kací, kde je potřeba šetřit každým mm3 . Aktuální informace o novinkách od firmy STMicroelectronics nejen z této, ale i mnoha dalších oblastí, můžete najít na webových stránkách www.st.com. Cenové nabídky je pak možné vyžádat u distributorů. www.st.com ■ Špičkový obvod RTC od STMicroelectronics

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 33 Vstupní napětí je v rozsahu 4,5–60 V a výstupní proud je buď 0,5 A (MAX17501) nebo 1 A (MAX17502). V blízké budoucnosti by měl přibýt i obvod pro 2 A (MAX17503). Výstupní napětí je buď pevně dané a to 3,3 V (MAX1750xA/E) nebo 5 V (MAX1750xB/F), případ- ně nastavitelné odporovým děličem v rozsahu 0,9–92 % vstupního napětí (MAX1750xG/H). Napěťový výstup má přesnost ±1,7 % v teplotním rozsahu od –40 °C do +125 °C. Spínací frekvence je buď 600 kHz (MAX1750xA/B/E/F/G) nebo 300 kHz (MAX1750xH). Obvod má volbu měkkého startu, který omezuje vstupní nárazo- vý proud. Časová prodleva měkkého startu je nastavitelná kapaci- tou kondenzátoru. Další funkcí je aktivace výstupní podpěťové ochrany (EN/UVLO), která umožňuje zapnutí zařízení při požado- vané vstupní napěťové úrovni.Ta se nastavuje pomocí odporového děliče. Výstup má ochranu proti zkratu a překročení maximálního odebíraného proudu. Obvod je také chráněn vnitřní tepelnou po- jistkou, která při překročení +165 °C obvod vypne a k opětovnému zapnutí dojde při ochlazení o 10 °C. Velkou výhodou této řady je redukce nutných externích kompo- nentů. V nejúspornějším zapojení jsou potřeba pouze čtyři kon- denzátory a jedna cívka. Oproti konkurenčním řešením tak ušet- ří náklady za další použité součástky a zároveň i o více jak 50% zmenší pro ně nutný prostor.Tyto obvody naleznou své uplatnění hlavně v aplikacích pro řízení průmyslových procesů, zařízeních napájených bateriemi, VoIP, telekomunikacích a automobilovém průmyslu. Podrobnější informace získáte u distributora, společnosti HT-Eurep Electronic, případně na http://www.maximintegrated.com/. HT-Eurep Electronic, spol. s r.o. Světova 1041/9, 180 00 Praha 8 Tel.: +420 / 266 313 053 Fax: +420 / 284 810 202 Nové DC-DC měniče s vysokou účinností V poslední době řada výrobců zvyšuje tlak na energetickou úspornost svých zařízení a zároveň se snaží snížit výrobní náklady. Společnost Maxim Integrated uvedla na trh novou řadu synchronních snižujících DC-DC měničů s vysokou účinností, která jim v těchto krocích může pomoci. Hlavní technologická inovace je náhrada vstupního zapojení MOSFETu a Schottky diody za dvojici MOSFETů. Jejich nízkým odporem v sepnutém stavu se o zhruba 10% zvýší účinnost při plném zatížení. Při spínací frekvenci 600 kHz je tak celková účinnost obvodu až 91%. Této hodnoty v současné době žádné jiné konkurenční řešení nedosahuje. Společnost Rohde & Schwarz zdvojnásobila šířku pásma u svého špičkového FSW signálového a spektrálního analyzátoru ze 160 MHz na 320 MHz. R&S FSW je v současné době jediný signá‑ lový a spektrální analyzátor na trhu, který je schopen zpracovávat signály v takové šířce pásma. Pro uživatele, kteří potřebují analyzovat rada‑ rové signály s velmi krátkými pulsy (kratšími než 10 ns) nebo širokopásmové signály v ra‑ darových systémech, je analyzátor ideálním nástrojem. Například analýza radarových sig‑ nálů v automobilovém průmyslu (FM CW radar nebo pulzní radar) vyžaduje nejméně 200 MHz. Přístroj je také ide‑ ální pro provádění interferenční analýzy radarových sig‑nálů a digi‑ tálních komunikačních signálů a pro testování vícekanálových radi‑ ostanic. Kromě toho může být analyzátor použit pro provádění modulační analýzy rádiových spojů s šířkou pásma 250 MHz. Při měřeních pro stanovení digitálního zkreslení potřebného pro linea‑ rizaci zesilovače musí být zachyceny signály s větší šířkou pásma, než má aktuální signál. R&S FSW nyní umož‑ ňuje, aby byly v analýze zahrnuty oba sou‑ sední 80MHz rádiové kanály WiFi. Měření takových širokopásmových sig‑ nálů v minulosti vyžadovalo složitou testo‑ vací sestavu skládající se např. z digitálního osciloskopu a sestupného měniče kmitočtu. R&S FSW zjednodušuje nejen nastavení testu, ale nabízí také významně větší dynamický rozsah a usnad‑ ňuje kalibraci. Uživatelé mohou modernizovat své R&S FSW ze 160 MHz na 320 MHz zadáním klíčového kódu. Není potřeba jakékoliv hardwarové úpravy. ■ První signálový a spektrální analyzátor s šířkou pásma 320 MHz Vnitřní zapojení MAX17501

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 34 Efektivní optimalizovaná výroba je stále více závislá na spolehlivých a vyladěných podpůrných technologiích. Rychlé počítače, důmysl- né informační systémy pro zajištění přísunu potřebného materiálu a surovin, spolehlivá automatizace výrobních procesů. Dnes již téměř všudypřítomná zařízení, o která se opírá moderní průmyslo- vá výroba i přenos a distribuce elektrické energie. Základním před- pokladem je jejich dobrý technický stav. Důležitou nadstavbou pak je kybernetická bezpečnost (Cyber Security). Doba, kdy se kybernetické hrozby netýkaly průmyslového prostře- dí, je nenávratně pryč. To není pouhé konstatování, jde o logické vyhodnocení událostí, které se díky vyspělé IT technologii dnešní doby dějí blízko nás všech. Hrozba se logicky zvyšuje v důsledku zvyšujícího se počtu propojení dříve samostatných systémů s okol- ním IT světem. Největší hrozbou je však vždy lidský faktor. Zde se nejedná pouze o promyšlené útoky např. z internetu, ale i o hrozby vnitřní. Vždyť obsluha má daleko jednodušší přístup ke kritickým čás- tem řídicích systémů, kde může způsobit škody i neúmyslně např. nahráním škodlivého kódu z přenosných paměťových zařízení apod. Již delší dobu je zřejmé, že škodlivý kód, jako jsou viry, červy, troj- ské koně apod. dokáže ochromit počítače nasazené v podnikání a jejich nefunkčnost nebo ztráta dat má nezanedbatelný vliv na chod podniku. V případě odstavení počítačů v kancelářích a obchodech je výsledkem takové odstávky většinou jen finanční újma. Pokud však řídicí systém pracuje v oblasti „kritické výroby“ jako např. v chemii, plynárenství, těžkém strojírenství, papírenském průmyslu nebo ener- getice je zřejmé, že takové ovlivnění zvenčí může způsobit nejenom ztráty finanční, ale také ztráty materiální a ztráty na lidských životech. Průmyslové řídicí systémy a automaty dlouhou dobu nebyly stře- dem pozornosti útočníků, protože měly svou vlastní hardwarovou a softwarovou platformu, která nesouvisela s rozšířeným a tedy dob- ře známým IT prostředím s MS Windows, používaly specifické komunikační protokoly a většinou nebyly ani součástí širší sítě. Prů- lomová byla informace o infiltraci v průmyslu červem Stuxnet v roce 2010, který byl naprogramován tak, aby vyhledával konkrétní řídicí systém nasazený ve výrobě a dokázal ovlivnit jeho činnost. Nechceme zacházet do detailů, bližší informace o Stuxnetu a jeho následovnících jsou veřejně dostupné na internetu. Našim cílem je upozornit, že: – řídicí systémy v průmyslu se již staly terčem kybernetického útoku, – průmyslové řídicí systémy stále mají svá specifika, která stan- dardní dodavatelé bezpečnostních IT řešení bez hlubokých zna- lostí výrobce řídicího systému dokážou jen stěží podchytit. Spolu se Stuxnet se objevily i další škodlivé softwary zaměřené právě na průmyslové a technologické systémy. Jedná se např. o Duqu nebo Flame, které se šíří sítěmi technologických systémů, sbírají informace použitelné ke kybernetickým útokům a monitorují aktivity uživatelů. Na rostoucí riziko kybernetického napadení reaguje i státní sprá- va v různých zemích (od USA přes EU po ČR) formou zákonných norem zavazujících i soukromé firmy působící v oblastech „kritic- kých“ pro chod státu ke spolupráci se státními orgány a k zajištění určité úrovně kybernetické bezpečnosti. I v ČR má Národní bezpeč- nostní úřad (NBÚ) vybudovat do roku 2015 Národní centrum kyber- netické bezpečnosti. Ve vládě ČR již prošel připomínkovým řízením zákon o Kybernetické bezpečnosti připravený právě NBÚ. V těchto souvislostech se společnost ABB otázkami kybernetic- ké bezpečnosti průběžně zabývá a pro vylepšení kybernetické bezpečnosti nabízí novou generaci pokročilých servisních služeb a řešení. Hlavním spojovacím článkem těchto aktivit je chápání kybernetické bezpečnosti jako kontinuálního procesu. Kybernetic- ká bezpečnost z pohledu společnosti ABB proto není jednorázo- vý produkt. Je to proces, který zahrnuje různé aktivity opakované v různých časových cyklech, jak ukazuje obr. 1. Důvodem pro zavedení cyklického procesu je nutnost udržení bez- pečnostního potenciálu systému na požadované úrovni. Jako v kaž- dém oboru i zde dochází časem k postupnému snižování tohoto potenciálu (viz obr. 2), ať už z důvodu zastarávání opatření přijatých před určitým časem, tak z důvodu možného výskytu nových hrozeb. V rámci tohoto cyklu nabízí společnost ABB svým partnerům spolu- práci zahrnující různé služby a řešení případných problémů v oblasti kybernetické bezpečnosti. O jaké služby a řešení se konkrétně jedná? Základním kamenem je služba ABB Cyber Security Fingerprint. Je to neinvazivní služba aplikovatelná na jakýkoliv řídicí systém, kte- rá odhaluje nedostatky a tím snižuje bezpečnostní rizika, která by mohla ohrozit zaměstnance, majetek, provozuschopnost zařízení nebo kompromitovat cenná data; přístup ABB je založen na porov- nání vaší bezpečnostní politiky s průmyslovými standardy, stanovuje hranice a zajistí, že vaše procesní řídicí systémy budou zabezpe- čeny několika vrstvami ochrany. Stav Cyber Security můžeme monitorovat průběžně, jde o servis Cyber Security Monitoring Service na platformě zařízení ABB Ser- Obr. 1 Cyklus procesu kybernetické bezpečnosti Obr. 2 Vývoj úrovně kybernetické bezpečnosti systému v čase Kybernetická bezpečnost ochrana proti sílící hrozbě

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 SOUČÁSTKY A SYSTÉMY 35 vicePort™, který rozpoznává, třídí a pomáhá určit prioritu příležitos- tí ke zvýšení bezpečnosti vašeho řídicího systému; tato služba v rámci dohledu nad kybernetickou bezpečností řídicího systému shromažďuje data, která porovnává s normami a nejlepší průmys- lovou praxí a takto detekuje slabá místa obrany v rámci systému. Na základě informací získaných pomocí služeb Cyber Security Fingerprint popř. Cyber Security Monitoring je společnost ABB schopna nabídnout svým zákazníkům a partnerům celou škálu řešení, která jim pomohou odstranit zjištěné nedostatky nebo hrozby. Tato řešení pokrývají kompletní skupinu hrozeb a zabýva- jí se všemi vrstvami kybernetické bezpečnosti (viz obr. 3). Samotná kybernetická bezpečnost z pohledu společnosti ABB neznamená pouze ochranu různých technologických systémů. Neméně důležitou součástí tohoto konceptu je i monitorování bez- pečnostních událostí a incidentů a správa bezpečnostně kritických aktivit v systémech (viz obr. 4). Zmíněná řešení se zabývají jak technickými prostředky (antivirové programy, ochrany sítí atd.) tak i firemními bezpečnostními politikami, předpisy a jejich dodržováním (pravidelné školení pracovníků, jasná pravidla pro přidělování oprávnění uživatelů atd.). Pro většinu zařízení a softwarů od společnosti ABB jsou k dispozici popisy a návody, jak zajistit kybernetickou bezpečnost dané komponenty. Řešení zabezpe- čení dalších technologických prvků (operační systémy, komunikační sítě) vycházejí z doporučených služeb a řešení různých renomovaných dodavatelů (např. Microsoft, aj.). Významným prvkem kybernetické bezpečnosti je dodávka řešení založená na platformě ABB a partner- ské společnosti Industrial Defender® , s více než desetiletou zkušeností v oblasti kybernetické bezpečnosti procesních řídicích systémů. Rádi Vám poskytneme bližší informace k daným službám. V pří- padě zájmu navštivte naše webové stránky www.abb.cz a kontak- tujte zástupce ABB s.r.o. www.abb.cz ■ Obr. 3 Strategie obrany do hloubky společnosti ABB zajišťuje různé hloubky ochrany Obr. 4 Základní okruhy činností vedoucích ke zvýšení odolnosti zařízení a systémů Kompletní energetické a automatizační řešení od ABB pomohlo největšímu evropskému závodu na zpracování hliníku zvýšit energetickou efektivnost o 25 % při současném zvýšení produktivity. Naše výzkumná a vývojová činnost se zaměřuje na současné zvýšení výkonu a zachovávání zdrojů. Neustále se snažíme šetřit energii i peníze. A také životní prostředí. www.abb.cz Rozhodně. Využít energii o 25 % efektivněji? 7538 - ABB - Inzerce Rafinerie - 185x130 ZR.indd 1 22.7.2013 13:24:16

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 36 Společnost Tektronix, přední světový výrobce osciloskopů, ozná‑ mila řadu vylepšení svého řešení pro USB 3.0, včetně prvního řeše‑ ní pro automatizované testy shody pro implementace SuperSpe‑ edPlus s rychlostí přenosu dat 10 Gb/s. Další vylepšení nalezne‑ me v dekódovacích možnostech na sběrnici USB. Automatizova‑ né řešení pro SuperSpeed USB zvyšuje propustnost testovací pro‑ cedury až o 60 %. S rychlostí přenosu dat 10 Gb/s pro USB 3.0 přichází nové problé‑ my, především navýšení ztrát kanálu a snížení poměru signál/šum, stejně jako komplexnější požadavky na časování. Odpovědí je soft‑ warové rozšíření SSP osciloskopů Tektronix (SuperSpeedPlus). Stejně jako ostatní významné průmyslové standardy se i USB 3.0 v průběhu času vyvíjí, a je důležité, aby se měřicí a testovací ná‑ stroje tomuto vývoji přizpůsobily. Společnost Tektronix tak nabízí v čase příchodu rychlosti 10 Gb/s nástroj pro testování shody s nejnovějšími implementacemi standardu USB. Dekódovací software Tektronix USB 3.0 zjednodušuje vývoj a ladění díky možnosti protokolově orientovanému spouštění, snadnému vyhledávání a navigaci v dlouhém záznamu dat. To uži‑ vatelům umožňuje snadno procházet obsah protokolu USB v časo‑ vé korelaci s analogovými průběhy signálu na jedné obrazovce. Nový automatizační software TekExpress USB (Opt. USB‑TX) využívá dlouholeté zkušenosti Tektronix s testováním shody a záro‑ veň obsahuje novou softwarovou architekturu, která poskytuje výrazně vyšší výkon. Zákazníci budou moci zkrátit dobu testování až o 60 %. Například dříve testy USB 3.0 Tx trvaly přibližně dva‑ náct minut, s novou architekturou softwaru TekExpress jsou dokon‑ čeny během pěti minut. Nové softwary TekExpress USB 3.0 option USB‑TX, SuperSpeed‑ Plus USB option SSP i vylepšený software pro dekódování na USB 3.0 jsou k dispozici od července 2013. Uvedené softwary jsou určeny pro osciloskopy řady DPO/MSO/DSA70000, a zapotřebí je samozřejmě dostatečný frekvenční rozsah. Zákazníkům, kteří mají opt. SR‑USB (decoding USB) již zakoupený, je jeho nová verze k dispozici zdarma. Bližší informace naleznete na www.tek.com nebo u společnosti TESTOVACÍ TECHNIKA s.r.o. www.teste.cz ■ Obr. 1 Grafické rozhraní softwaru pro USB 3.0 SuperSpeed USB 10 Gb/s

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 37 Předplatné časopisu Sdělovací technika si můžete objednat na adrese redakce: Uhříněveská 40, 100 00 Praha 10 % 274 819 625, redakce@stech.cz Nepřehlédněte nabídku knih z nakladatelství Sdělovací technika. Objednávky knih můžete zasílat na: knihy@stech.cz

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 38 Společnost Quantum Composers uvedla na trh nový univerzální pulzní generátor řady 9200 Sapphire Plus (obr. 1), který umožňuje generovat přesně definované pulzy s opakovací frekvencí až 20 MHz. Tento generátor nabízí při malých pořizovacích nákladech velice zajímavé vlastnosti, poskytuje řešení pro generování a synchronizaci více pulzů a triggerů pro širokou škálu aplikací, od jed- noduchých až po složité. Generátor uživate- lům umožňuje vzdálené ovládání laseru, fotoaparátů nebo jiného zařízení, aniž by byli omezování délkou kabelu USB. Ředitel prodeje a marketingu společnosti Quantum Composer Will Bomar o novém generátoru řekl: „Naše společnost je hrdá na to být první, kdo nabízí bezdrátové technologie v sektoru pulzních generátorů. Nemůžeme se dočkat, až uvidíme, jaké aplikace budou mít prospěch ze schop- nosti být ovládány vzdáleně.“ Základní vlastnosti řady Sapphire Plus: – zpoždění a přesnost rozlišení šířky pulzu 5 ns, – RMS jitter < 50 ps, – rychlá doba náběhu < 2 ns, – tolerance oscilátoru 1 ppm. Řada Sapphire Plus vylepšuje vlastnosti řady Sapphire, nabízí vyšší výkon i více možností. Přístroje řady Sapphire je možné modernizovat na verzi Plus. Nová verze bude mít k dispozici časo- vací systém s čítáním period, což umožní průměrovat příchozí periody s větší přesností. Sapphire Plus nabízí další „virtuální“ kanály, což efektivně zdvojnásobuje počet čítačů, které může jednotka využít. Další unikátní vlastností je syn- chronní režim aktualizace, který umožňuje upravit šířku a zpož- dění kanálu a následně provést aktualizaci najednou pomocí jediného příkazu. Přístroj nabízí kompletní sadu provozních režimů kanálů včetně kontinuálního, single shot, burstového a pulzního (duty cycle). Tyto režimy v kombinaci s externím spouštěcím pulsem a hradlová- ním umožňují celou řadu komplexních výstupních průběhů. Bližší informace o produktech společnosti Quantum Composers naleznete na internetových stránkách www.quantumcomposers. com nebo u firmy TESTOVACÍ TECHNIKA s.r.o. www.teste.cz ■ Obr. 1 Universální pulzní generátor řady 9200+ Sapphire Plus Bezdrátový pulzní generátor od společnosti Quantum Composers NETWAVE: Nově s měřicí deskou Multifunkční napájecí zdroj AC/DC řady NetWave s řídícím softwarem je: ❱ uživatelsky přívětivý ❱ rychlý ❱ nově umožňuje měřit proud, napětí, harmonické a nárazový proud, reprodukovatelné testy Pro testování podle IEC/EN 61000-4-13, -14, -17,-27, -28, Airbus, Boeing, DO-160, MIL-STD-704 TESTOVACÍ TECHNIKA s.r.o. Hakenova 1423, 290 01 Poděbrady tel: 325 610 123, fax: 325 610 134 e-mail: teste@teste.cz, www.teste.cz

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 39 Rušení je typickým jevem, který se vyskytuje v rádiových sítích od jejich vzniku. Ve středně velkém městě s několika sty tisíci oby- vatel bývá typicky 600 až 800 základnových stanic mobilních sítí, nejméně stejný počet přímých rádiových pojítek a možná ke stov- ce rozhlasových a televizních vysílačů. K tomu lze připočíst smě- sici vojenských a policejních služeb, radarů, letištních rádiových zařízení a v neposlední řadě velké množství soukromých zařízení krátkého dosahu, jako jsou WiFi zařízení nebo rádiové kamerové systémy. Celý tento systém se samozřejmě mění: sítě rostou, zaří- zení stárnou nebo mění firmware. Je zcela mimo pochybnost, že takové prostředí jistě implikuje přítomnost různých druhů rušení. Prvními klasickými indikátory přítomnosti rušení jsou zašuměné ana- logové linky. Nejčastěji je známe z přijímačů rozhlasových AM a FM stanic a projevují se jako hvízdání, brum a někdy i přeslech komuni- kace. U digitálních systémů jako jsou mobilní sítě nebo HDTV se ruše- ní projevuje snížením oblasti pokrytí, spadáváním hovorů a snížením datové přenosové kapacity. Dalším průvodním jevem je zvýšený práh šumu v přijímacím kanálu. Je přirozené, že rušení se nejdříve projeví v té části systému, kde je signál nejslabší, tedy na přijímací straně. Jakmile shledáme vyšší úroveň šumu v přijímací cestě, přichází čas použít vhodný nástroj pro detekci a lokalizaci rušení, a tím je spektrální analyzátor. Pokud je přijímač vybaven vstupním filtrem, začneme měřit právě za filtrem – obr. 1. Naším záměrem je zjistit úroveň šumu a také přítomnost všech signálů (jak užitečných tak rušivých) na vstupu přijímače. Je dobře znát vizuální tvar průběhu závislosti výkonu na frekvenci v rozsahu vstupního filtru. Čím více o jednotlivých signálech víme, tím lépe – pokud lze bezpečně pro- hlásit: „toto je signál z místního FM vysílače“, pak jej můžeme vyloučit z okruhu podezřelých. Vždy je také nutné si uvědomit, co hledáme a co lze očekávat: pokud je problémem vysoká úroveň šumu na vstupu základnové stanice, pak pátráme v rozsahu frek- vencí UL kanálů (směr vysílání od koncových zařízení do sítě). Pokud má v dané oblasti více koncových zařízení problém s pří- jmem, pátráme naopak v rozsahu kanálů DL (směr vysílání ze sítě ke koncovým zařízením). Je přitom podstatné, že rušící signál se nemusí krýt s frekvencí signálu užitečného. Stačí, když spadá do rozsahu vstupního filtru – obr. 2. Snížený poměr amplitudy nos- ného kmitočtu k rušení (Carrier to Interference, C/I) vede přímo ke snížení citlivosti přijímače. Samotná úroveň užitečného signálu může být vysoká, přesto však dochází k efektům snížení datové rychlosti a padání hovorů. Lze to přirovnat k obtížnosti komuniko- vat izolovaně a srozumitelně uprostřed hlučné zábavy. Rušení při- tom nemusí mít trvalou konstantní úroveň, nemusí být dokonce ani trvale přítomno a může vykazovat i skokové změny. Své o tom vědí operátoři pátrající bez dokumentace po přístupových bodech (AP) vysílajících technikou rozprostřeného spektra s kmitočtovým ská- káním (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). V takových případech přijde ke cti dvojí zobrazení – jedna stopa ukazuje sig- nál v reálném čase, zatímco druhá v režimu Max. Hold podrží nej- vyšší zaznamenanou hodnotu. Velmi účelné je zobrazení pomocí spektrogramu, kde vidíme závislost úrovně na frekvenci i v čase – obr. 3. Unikátní pomůckou je pak funkce Save on Event. Pokud víme, jak má v daném místě užitečný signál vypadat, uložíme si tento průběh jako masku a opatříme příslušným ofsetem. Pak lze spustit měření a zobrazovat nebo ukládat pouze takové události, které koincidují s uloženou maskou – obr. 4. Chceme li být úspěšní při pátrání po zdroji nebo příčině rušení, musíme dodržovat určitou strategii. Klíčové je zvážit, jakou pova- hu hledané rušení má. V úvahu připadají tyto kategorie: – rušení přímo v kanálu, – rušení v měřeném pásmu, – impulsní šumy, – vyšší harmonické, – pasivní intermodulace, Obr. 1 Připojení analyzátoru za vstupním filtrem Obr. 2 Původ rušivého signálu se zkoumá v aktivním pásmu přijímače Obr. 3 Spektrogram závislosti úrovně signálu na frekvenci a čase Spektrální analyzátor jako nástroj pro zjištění a odstranění rušení v rádiových sítích

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 40 nou umístěnou na stožáru, je dalším úkolem jeho zjištění v úrovni země. Nemusí to být snadné: signál bývá silnější na vrcholu sto- žáru než u jeho základny. Pokud rušící signál není u paty stožáru měřitelný, přidržíme se následujícího postupu: – Prohledáme všechny zbývající sektory. Napoví to mnohé o smě- ru, odkud rušení přichází. – Pokusíme se dostat na střechu nebo do nejvyššího podlaží sou- sedních budov. V městských aglomeracích je to nejrychlejší způsob jak zjistit směr rušení. Jde o to dostat se nad úroveň vf odrazů od okolní zástavby. – Pokud nejsme ve městě, poslouží jakákoli vyvýšenina. – Někdy je naopak třeba prozkoumat úzká údolí. Pokud je zdroj rušení tam, bude jeho směr šíření formován orientací údolí. – A nakonec – pokud vše předchozí selže – uchýlíme se k exten- zivním drive-testům s využitím integrovaných map do spektrál- ního analyzátoru (GoogleEarth nebo MapInfo), všesměrovou anténou na magnetickém stojanu na střeše vozu a zanesenými GPS souřadnicemi do mapy v analy- zátoru. Jakmile je signál zjištěn v úrovni země, je již definitivně ten správ- ný čas pro použití směrové antény a integrovaných mapových pod- kladů ve spektrálním analyzátoru. Většinu přenosných spektrálních analyzátorů lze pořídit s integro- vaným GPS přijímačem a záznam jednotlivých měření se tedy uklá- – překrytí signálem vzdáleného vysílače, – záměrné rušení. Příčin rušení přímo v kanálu může být více. Radioamatéři znají efekt příjmu velmi vzdáleného AM vysílače díky odrazům v ionosfé- ře. Velké množství problémů této skupiny se objevuje v prostředí radiové sítě mobilních operátorů a příčinou jsou nejčastěji nespráv- ně nastavený sklon antény, hluboká údolí, instalace na střechách vysokých budov, lepší šíření nad vodní hladinou, ale také chyba v nastavení frekvence a vícecestné šíření u CDMA systémů. Jak již bylo zmíněno, rušení se projeví v plném rozsahu již v pří- padě, kdy frekvenčně spadá do rozsahu vstupního filtru přijímače. Výsledkem je snížení jeho citlivosti a příčinou pak nosného kmito- čtu jiných služeb, produkty pasivních intermodulací nebo harmo- nické složky jiných signálů. Efekty impulsního šumu jsou obecně známé a jejich hlavní příčinou bývá rychlé spínání zdrojů vysokého výkonu. Jsou to zejména elek- trické svářečky, velké pece, motory výtahů, starší zářivky, elektrické ohradníky, ale i poškozené bleskojistky. Efekty této skupiny většinou frekvenčně spadají do nižšího pásma, nejčastěji pod 500 MHz. Jedi- nou výjimkou jsou impulsní šumy vznikající jako sršení na nesprávně instalovaných vf konektorech. Může se to stát příliš silným utažením DIN 7/16 konektoru, kdy středový vodič zajede nepatrně zpět do kabelu a obecně kdykoli při nepříliš kvalitním spojení konektorů. Vyšší harmonické kmitočty i jejich příčiny jsou velmi zřejmým problémem. Obecně platí, že liché harmonické jsou silnější než sudé. Sledovat úroveň harmonických signálů velkých vysílačů bývá úkolem národního regulátora v každé zemi a za přijatelný se považuje odstup 60 dB, což při výkonu vysílače 1 MW představuje úroveň 3. harmonické 1 W. Pokud hledáme ve stejné frekvenční oblasti signál s úrovní 1 mW, máme zřejmý problém. Takové situa- ce mohou reálně nastat např. u vysílačů zemské digitální televize, které pracují v okolí bývalého analogového 60. kanálu UHF, kde 3. harmonická může ležet v pásmu 1 850 až 1 910 MHz. Samostatnou kapitolou mohou být pasivní intermodulace vznika- jící smíšením dvou silných signálů na nelinearitě podle vzorce 2 × (F1 – F2). Společnost Anritsu považuje tento problém za tak častý a závažný, že současně s nástupem 4. generace mobilních sítí (LTE) uvádí na trh samostatnou skupinu měřicích přístrojů s paten- tovaným principem lokalizace původu PIM. Analyzátor pasivních intermodulací byl na tomto místě představen právě před rokem. Rovněž kolize signálů blízkého a vzdáleného zdroje a zejména aktivní rušičky nepotřebují bližší výklad. Zjištění zdroje či původu rušení pomocí spektrálního analyzáto- ru má svůj stabilní scénář. Pokud je rušivý signál zachycen anté- Obr. 4 Příklad měření signálu v koincidenci s přednastavenou maskou Obr. 5 Záznam měření lze ukládat přímo do mapových podkladů podle souřadnic Obr. 6 Měřicí Yagi-anténa s dobrou směrovostí a velkým předo-zadním koeficientem Obr. 7 Příklad logaritmicko-periodické antény s větší šířkou pásma

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 MĚŘICÍ/TESTOVACÍ TECHNIKA 41 dá přímo do mapových podkladů podle zeměpisných souřadnic (viz obr. 5). Při směrových měřeních se tradičně používá Yagi-anténa (viz obr. 6), která vyniká dobrou směrovostí, velkým předo-zadním koeficientem a malými postranními laloky. Největší nevýhodou Yagi antény je poměrně úzké pásmo okolo 100 MHz. Při vyhledávání rušení na definovaném kmitočtu tento problém odpadá. Logarit- micko-periodická anténa (viz obr. 7) pracuje v širším frekvenčním rozsahu, dvěma až třemi modely lze pokrýt pásmo do 6 GHz, smě- rovost je však horší. Vynikající pomůckou v příslušenství Anritsu je držák antény MA2700 s integrovaným kompasem a GPS přijíma- čem (viz obr. 8). Praktická „kuchařka“ postupu nastavení spektrálního analyzáto- ru je jednoduchá: – Usadíme si zájmovou frekvenci na střed displeje. – Snížíme rozsah rozmítání (SPAN) abychom nezobrazovali i jiné signály. – Zapneme předzesilovač a nastavíme referenci tak, aby maxi- mum zájmového signálu bylo 20 až 30 dB pod horním okrajem displeje. – Upravíme SPAN tak, aby zájmový signál využil polovinu šířky displeje. – Nastavíme rychlý režim rozmítání (SWEEP – FAST) s cílem rych- lé odezvy při změně orientace antény. – Případně upravíme RBW filtr s cílem potlačit šum (za cenu poma- lejšího rozmítání). – Trace A necháme v režimu zobrazení Normal, Trace B pak v režimu Max-Hold. Vzájemným porovnáním obou zobrazení okamžitě vidíme, zda změna polohy antény vede správným směrem. – Pomocí aplikace Interference Analysis/Mapping a s využitím anténního GPS držáku MA2700 lokalizujeme přesně zdroj rušení. Důležitá je samozřejmě volba samotného přístroje a z podstaty úkolu plyne, že vhodné jsou přenosné bateriové analyzátory, kte- ré ovšem musí mít parametry blízké stolním laboratorním zaříze- ním. Kromě požadovaného frekvenčního rozsahu se soustředíme i na hodnotu šumového prahu (Displayed Avarage Noise Level, DANL), použitelný vstupní filtr RBW pro zajištění potřebné selekti- vity, velký dynamický rozsah, rychlé rozmítání a dostupnost inte- grovaného předzesilovače. Dobré spektrální analyzátory zvládnou projít třikrát za vteřinu frekvenční rozsah 1 MHz s rozlišovacím filt- rem 1 kHz, což zajistí práh šumového pozadí –126 dBm (viz obr. 9). Komfort práce usnadní možnost záznamu, editace a uložení masek, charakterizace (ID) známých signálů pomocí knihovny všech komu- nikačních standardů, již zmíněné funkce spektrogramu, práce s více stopami v překryvu. Důležitá je doba práce v režimu bateriového provozu. Společnost Anritsu nabízí celou řadu takových ručních bateriových přístrojů s odstupňovaným horním mezním kmitočtem do 9, 13, 20, 32 nebo 43 GHz. Nová řada MS2720T umožňuje pří- stroj vybavit i tracking generátorem do 6 nebo 20 GHz. Pokud se kromě analýzy interferencí setkáváte často i s měřením anténních a kabelových systémů, nastavením filtrů nebo obecně s měřením S-parametrů, pak je ideálním řešením kombinace spektrálního a vektorového analyzátoru při zachování rozměrů, hmotnosti, bate- riového napájení a škálovatelnosti kmitočtového rozsahu pro spek- trální i vektorovou část. Bližší informace lze získat a předvedení či zápůjčku domluvit na zastoupení koncernu Anritsu v České republice u společnosti HKE. www.hke.cz ■ Obr. 8 Držák antény MA2700 s integrovaným kompasem a přijímačem GPS Obr. 9 Výsledek skenování pásma 1 MHz s rozlišením 1 kHz a prahem pozadí 126 dBm

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 ANGLICKÉ LISTY 42 A social network is a group of people who communicate with each other through some service, be it a get together, or via an internet based forum. In today’s world, social networks are most common- ly established using sites such as Facebook. A major part of Inter- net users have Facebook accounts but Facebook is not the only social internet based network in the world. Other social networks are for example Google+, Twitter, or Qzone. In Fig. 1, you find a comparison of the world’s biggest social networks. In Fig. 1, we can see that although Facebook widely spread, it is not the most commonly used social network in Russia, China, Vietnam or Lithuania. In Fig. 1, social networks that dominate in a particular country are shown. Facebook is number one in 126 of 137 countries measured by Google Trends. Second to fourth pla- ces are held by Twitter, Linkedin and Badoo. It is interesting that in Google Trends, there are no data about Google+. So we do not have any comparison between Google+ and Facebook. On the Table 1, we can see the first, second and third most used social networks in Europe. In the Internet world, almost everybody knows about Facebook and an interesting fact is that 38% of Internet based Social network users are using smartphones and most of them have their social network application installed as an App, consequently social networks start to be an important part of our lives. Facebook was created by Mark Zuckerberg as a student pro- ject at Harvard University. In the beginning it was a small project assigned only to Harvard’s students. Then the project started to extend, since 11. 8. 2006, everyone older than 13 years were able to create their own Facebook account and the value of company was estimated to USD 100 million in 2006. The first thing to do when you intend to use Facebook is to cre- ate an account, you then fill in all the information you like to share on Facebook. Using the search function enables you to find almost everyone you know, Facebook have functions that allow you to add friends and share photos. You can communicate with other users by messages, forums or by the application called Wall. Additional functions are provided by Facebook itself or by exter- nal applications. You can as well create your own Facebook appli- cation using an API provided by Facebook. Facebook is now so popular that other websites are connected to it as an example you can log in another system using your Facebook account. Facebook is a global web site primarily used to create social networks, communication between users, data sharing and keeping in touch with friends. Currently, Facebook has over one billion active users and that is why it is one of the biggest social networks in the world. It is available in sixty-eight languages. The name of the site was created from paper newsletters called Facebooks which were given to junior students at the university. These newsletters served to introduce students into activities at their university. Fig. 1 comparison of the world’s biggest social networks [7] Table 1 Comparison of the Europe’s biggest social networks [7] Forecast of Facebook’s Progression by the Year 2016 Jiří Šebek.

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 ANGLICKÉ LISTY 43 The basic of Facebook was developed on LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP). Today it is really common combination of technolo- gies for web based applications. For developers, a new mark-up language FBML (Facebook Mark-up Language) was developed, is an extension of HTML with better data consistency and better safety of application. Some interesting information about Facebook: – Active users: over one billion. – Average of new users joining every day: 250 000. – Pages viewed: 65 billion per month. – Searching: Over 500 million per month. – Rank in the most visited web applications in world: 3. (1. Google, 2. Yahoo). In this forecast, I have chosen active users divided by gender as index, forecast is made until the year 2016, data used origina- te from the Czech Statistical Office, in Table 2, there are data from 2010 to 2012. The method used is the least square method, the goal is to inter- weave data with function so that diversion point of data from point of function is as small as it can be, in our project I chose three func- tions: – Linear, mathematical description: – Parabola, mathematical description: – Hyperbolictangent,mathematicaldescription: All our calculations were made using the program Matlab. In Fig. 2, there is a graphical illustration of the forecast for active female users, on axis x, there are months from 1. 1. 2010 to 1. 4. 2016. Blue circles represent real data, blue line is linear func- tion, red colour has a parabola and green is the hyperbolic tangent that considers Facebook’s saturation of users. In Fig. 3 there is a graphical illustration of the forecast for active male users, you can see that the progress is the same as in the Fig. 2. Facebook has influenced every branch of human life and has an important impact as a telecommunication media all over the world. Every big company has its own Facebook account where they post their news and information to the public. For people using Face- book is very easy and they communicate more via Facebook than by phones. Nowadays the term Facebook is well-known and is the dominate social network. The most probable development for the future is shown in the graphs and is represented by the hyperbo- lic tangent function. Linear function is really optimistic and the parabola represent the other side of the spectrum. Reviewers: Alexandra Strelcova, Bohumir Stedron REFERENCES [1] http://zpravy.ihned.cz/svet/c1-37818660-facebook-ma-dalsi-problem- uz-i-kanada-ho-obvinuje-z-porusovani-zakonu. [2] http://www.jaknafacebook.eu/. [3] http://venturebeat.com. [4] http://cs.wikipedia.org/wiki/Facebook. [5] http://newsroom.fb.com. [6] http://www.czso.cz/csu/redakce.nsf/i/uzivatele_facebooku. [7] http://vincos.it/world-map-of-social-networks/. [8] Štědroň, B., Potůček, M., Knápek, J., Mazouch, P. a Kol.: Prognostické metody a jejich aplikace, C. H. BECK Praha 2012.Fig. 2 Forecast of female Facebook users Fig. 3 Forecast of Facebooks users (men) Table 2 Data from the Czech Statistical Office [6]

Sdělovací technika • www.stech.cz • 8/2013 TIRÁŽ 44 Příští čísla přinesouPříští čísla přinesou n SDĚLOVACÍ TECHNIKA telekomunikace – elektronika – multimédia Vydává RNDr. Petr Beneš v nakladatelství Sdělovací technika, s. r. o. ŠÉFREDAKTOR RNDr. Petr Beneš OBCHODNÍ ZASTOUPENÍ Ing. Petr Vondrák (tel.: 733 182 923) ODBORNÍ REDAKTOŘI Jaroslav Hrstka Ing. Jiří Kříž GRAFICKÁ ÚPRAVA, DTP Ivana Svobodová KONFERENČNÍ PROJEKTY, Daniela Enström MARKETING (tel.: 734 201 212) INTERNETOVÁ VERZE Vratislav Horák SENIOR ÚČETNÍ Věra Jurasová (tel.: 597 407 716) ODBYT Olga Vachová EXTERNÍ SPOLUPRACOVNÍCI Pavel Winkler Ing. Martin Roztočil Ing. Václav Udatný REDAKČNÍ RADA: Prof. Ing. Petr Moos, CSc., prorektor ČVUT, předseda redakční rady; RNDr. Bohumír Štědroň, Ph.D., katedra ekonomiky,managementu a humanitních věd ČVUT; Ing. Petr Solil, CzechInvest; Ing. Jaroslav Chýlek, ELVAC a.s., Ostrava; Doc. Ing. Jiří Koziorek, CSc., VŠB-TU Ostrava; Ing.IvoFerkl,Českátelevize;Doc.Ing.TomášKubálek,CSc., Fakulta mezinárodních vztahů VŠE v Praze; Doc. Ing. Václav Jirovský, CSc., Ústav bezpečnostních technologií a inženýr- ství, Fakulta dopravní ČVUT. Odborný recenzovaný časopis. Otisk povolen jen s uvede- ním původu. Za původnost, věcnou správnost nebo závaz- ky ručí autoři příspěvků. Předplatné zajišťuje jménem vydavatele firma SEND Předplatné, spol. s r.o. Ve Žlíbku 1800/77, Hala A3, 193 00 Praha Horní Počernice, tel.: 225 985 225, 777 333 370, fax: 225 341 425, send@send.cz. Smluvní vztah mezi vydavatelem a předplatitelem se řídí všeobecnými obchod- ními podmínkami pro předplatitele. Informace o předplat- ném podá a objednávky z ČR přijímá redakce, každá administrace ÚDS, a. s., doručovatel tisku a předpla- titelské středisko. Předplatné na Slovensku zajišťuje Slovenská pošta, SPT, Nám. slobody 27, 810 05 Bratislava. Objednávky přijímá každá pošta a poštovní doručova- tel; MEDIAPRINT – KAPA PRESSEGROSSO, a. s., odd. inej formy predaja, P. O. BOX 183, Vajnorská 137, 830 00 Bratislava 3, tel.: 02/44458821, 44458816, 44442773, fax: 02/44458819, predplatne@abompkapa.sk a MAGNET--PRESS SLOVAKIA, s. r. o., Šustekova 10, 851 04 Bratislava, tel.: 02/67201931-33, predplatne@press.sk. Objednávky do zahraničí vyřizuje MediaCall, s. r. o. – Vídeňská 995/63, 639 63 Brno, tel: 532 165 165, fax: 541 616 160, export@mediaservis.cz. Cena časopisu na Slovensku: 2,40 EUR. Sazba na redakčním systému Apple, tiskne PRINTO, s. r. o., Generála Sochora 1379, 708 00 Ostrava--Poruba. Povoleno MK ČR E 4211. 61. ročník. Do tisku 22. 7. 2013, expedice 2. 8. 2013. Objednávky inzerce přijímá redakce. Číslo 9/2013 vyjde 2. ZÁŘÍ ADRESA REDAKCE: Uhříněveská 40, 100 00 Praha 10, tel.: 274 819 625, fax: 274 816 490, http://www.stech.cz, e-mail: redakce@stech.cz SEZNAM INZERENTŮ ABB 35 ABF 28 EBV Elektronik 31 ELEX Brno 37 ELNEC 37 HKE IV. obálka HT-Eurep Electronic 33 Mascotte III. obálka Messe Berlin 23 Papouch 30 ROHDE & SCHWARZ I. a II. obálka RS Components 2 STMicroelectronics 32 TESTOVACÍ TECHNIKA 36, 38 n n nn Vstupní část kvadraturního přijímače pro pásmo UHF n Tantalové hybridní kondenzátory n Návrh algoritmů pro platební telematické systémy n Doprava a radary

FIRE&SECURITY IT PROTECTION SAFE TRAFFIC RESCUE PRAGUE Souběžně s 24. mezinárodním stavebním veletrhem ZvemeVásna 5. ročník prestižního mezinárodního veletrhu nejnovějších trendů v oboru protipožární a zabezpečovací techniky, systémů a služeb 17.–21.9.2013 I PVAEXPOPRAHA Vše o bezpečnosti ! - high-tech technologie v oboru zabezpečovací techniky - elektrické a mechanické zabezpečovací systémy - protipožární systémy - inteligentní bydlení a digitální domácnost - bezpečnostní složky státu Téma: „DIGITÁLNÍ BEZPEČNOST“ ODBORNÉ KONFERENCE 17.9. – Zajištění bezpečnosti v inteligentních budovách 18.9. – Úloha facility managementu v bezpečnosti budov Organizátor Záštita Hlavní partner Odborní partneři Partneři Spolupráce Mediální partner www.fsdays.cz 60let

48