Oi Habr.
Já é o século 21, e parece que você pode transferir dados em qualidade HD, mesmo para Marte. No entanto, muitos dispositivos interessantes ainda funcionam no rádio e você pode ouvir muitos sinais interessantes.
Não é realista considerar todos eles, tentaremos escolher os mais interessantes, aqueles que podem ser recebidos e decodificados independentemente usando um computador. Para receber sinais, usaremos o receptor holandês
WebSDR online, o decodificador
MultiPSK e o cabo de áudio virtual.
Por conveniência, citaremos os sinais em frequência crescente. Não considero estações de transmissão, é chato e banal, qualquer um pode ouvir a Rádio China por AM por conta própria. E passaremos a sinais mais interessantes.
Sinais de tempo
A uma frequência de 77,5 KHz (longo alcance de onda), os sinais de hora exata da estação alemã DCF77 são transmitidos. Já havia um
artigo separado sobre eles , então podemos apenas repetir brevemente que este é um sinal de estrutura simples na modulação de amplitude - "1" e "0" são codificados com diferentes durações, como resultado, um código de 58 bits é recebido em um minuto.
130-140KHz - telemetria de rede de energia
Nessas frequências, de acordo com
o site do radioscanner , os sinais de controle da rede elétrica alemã são transmitidos.
O sinal é forte o suficiente e, de acordo com as avaliações, é aceito até na Austrália. Você pode decodificá-lo no MultiPSK se definir os parâmetros conforme mostrado na captura de tela.
Na saída, obtemos pacotes de dados, sua estrutura é, obviamente, desconhecida, aqueles que desejam podem experimentar e fazer análises à vontade. Tecnicamente, o sinal em si é muito simples, o método é chamado FSK (Frequency Shift Keying) e consiste na formação de uma sequência de bits alterando a frequência de transmissão. O mesmo sinal, na forma de espectro - bits podem ser contados mesmo manualmente.
Meteoteletype
No espectro acima, muito próximo, a uma frequência de 147 KHz, outro sinal é visível. Esta estação (também alemã) DWD (Deutscher Wetterdienst) transmite boletins meteorológicos para navios. Além dessa frequência, os sinais também são transmitidos em 11039 e 14467KHz.
O resultado da decodificação é mostrado na captura de tela.
O princípio da codificação de teletipo é o mesmo, FSK, do qual a codificação de texto é interessante. É de 5 bits usando
o código Bodo e tem uma história de quase 100 anos.
Parece que um código semelhante foi usado em fitas perfuradas, mas os teletipos do tempo foram enviados para algum lugar desde os anos 60 e, como você pode ver, eles ainda funcionam. Obviamente, em um navio real, o sinal não é decodificado usando um computador - existem receptores especiais que gravam o sinal e o exibem na tela.
Em geral, mesmo com as comunicações via satélite e a Internet, a transmissão de dados continua sendo um meio simples, confiável e barato. Embora, é claro, possamos supor que em algum momento esses sistemas entrem na história e sejam substituídos por serviços totalmente digitais. Portanto, aqueles que desejam receber esse sinal não devem demorar muito.
Meteofax
Outro sinal legado com aproximadamente a mesma história antiga. Nesse sinal, a imagem é transmitida em
forma analógica a uma velocidade de 120 linhas por minuto (existem outros valores, por exemplo, 60 ou 240 LPM); a modulação de frequência é usada para codificar o brilho - o brilho de cada ponto da imagem é proporcional à mudança de frequência. Um esquema tão simples tornou possível transmitir imagens naqueles dias em que poucas pessoas ouviam falar de "sinais digitais".
Popular na parte européia e conveniente para recepção, a estação alemã DWD (Deutche Wetterdienst), já mencionada, transmite mensagens nas frequências 3855, 7880 e 13882KHz. Outra organização cujos faxes são fáceis de receber é o Centro Britânico de Meteorologia Operacional e Oceanografia, eles transmitem sinais nas frequências de 2618, 4610, 6834, 8040, 11086, 12390 e 18261 kHz.
Para receber sinais de fax HF, você precisa usar o modo receptor USB, para decodificar pode usar o MultiPSK. O resultado do recebimento pelo receptor websdr é mostrado na figura:
Esta foto foi tirada no momento da redação do texto. Isso pode ser visto pela maneira como as linhas verticais se mudaram - o protocolo é analógico e a precisão da sincronização é crítica aqui, mesmo pequenos atrasos na transmissão de som online causam mudança de imagem. Ao usar um receptor "real", esse efeito não será.
Obviamente, como no caso da previsão do tempo, ninguém decodifica faxes usando computadores em navios - existem receptores especializados (um exemplo de uma foto do início do artigo) que fazem todo o trabalho automaticamente.
Editar: conforme sugerido nos comentários, não apenas as previsões meteorológicas, mas também os
jornais são transmitidos por fax. Frequências e horários de transmissão de diferentes países e regiões podem ser encontrados
em pdf .
STANAG 4285
Considere agora um padrão mais moderno para transmissão de dados de ondas curtas - o modem Stanag 4285. Esse formato foi desenvolvido para a OTAN e existe em várias versões. É baseado na modulação de fase, os parâmetros do sinal podem variar, como pode ser visto na tabela, a velocidade pode ser de 75 a 2400bit / s. Isso pode parecer um pouco, mas, devido à transmissão média - ondas curtas, com desbotamento e interferência, esse é um resultado muito bom.
O MultiPSK pode decodificar STANAG, mas em 95% dos casos o resultado da decodificação será apenas "lixo" - o próprio formato fornece apenas um protocolo de nível de bit do nível inferior, e os dados em si podem ser criptografados ou ter seu próprio formato. No entanto, alguns sinais podem ser decodificados, por exemplo, a gravação abaixo a uma frequência de 8453KHz. Não consegui decodificar pelo menos algum sinal através do receptor websdr; aparentemente, a transmissão on-line viola a estrutura de dados. Aqueles que desejarem podem baixar o arquivo de um receptor real no link
cloud.mail.ru/public/JRZs/gH581X71s . Os resultados da decodificação no MultiPSK são mostrados na captura de tela abaixo. Como você pode ver, a velocidade dessa gravação é de 600bps, aparentemente, o arquivo de texto é transferido como o conteúdo.
Curiosamente, como você pode ver no panorama, existem realmente muitos desses sinais no ar:
Obviamente, nem todos eles pertencem à STANAG - existem outros protocolos baseados em princípios semelhantes. Por exemplo, a análise do sinal do
modem Thales HF pode ser fornecida.
Como no caso dos outros sinais considerados, dispositivos especializados são usados para recepção e transmissão reais. Por exemplo, para o modem
NSGDatacom 4539 mostrado na foto, a velocidade é declarada de 75 a 9600bps com uma largura de banda de sinal de 3KHz.
A velocidade de 9600, é claro, não é muito impressionante, mas, como os sinais podem ser transmitidos até da selva ou de um navio no oceano, e sem pagar nada ao operador de trânsito, isso não é tão ruim.
Vamos dar uma olhada, com mais atenção no panorama acima. À esquerda, vemos ... à direita, o bom e velho código Morse. Então, passe para o próximo sinal.
Código Morse (CW)
A uma frequência de 8423KHz, ouvimos. A arte de ouvir o código Morse está quase perdida agora, então usaremos o MultiPSK (no entanto, decodifica, o CW Skimmer se sai muito melhor).
Como você pode ver, o texto repetido DE SVO é transmitido, de acordo com
o site do radioscanner , a estação está localizada na Grécia.
Claro, já existem poucos sinais desse tipo, mas eles ainda existem. Como exemplo, podemos citar uma estação de longa duração a 4331KHz, transmitindo sinais repetidos “VVV DE E4X4XZ”. Conforme solicitado pelo Google, a estação pertence à Marinha de Israel. Há mais alguma coisa sendo transmitida nessa frequência? A resposta é desconhecida, qualquer um pode ouvir e verificar por conta própria.
A campainha (UVB-76)
O mais provavelmente conhecido completa nosso desfile, o sinal é conhecido na Rússia e no exterior, o sinal na frequência de 4625KHz.
O sinal é usado para alertar as tropas e consiste em bipes repetidos, entre os quais as frases de código do bloco cifrado às vezes são transmitidas (palavras abstratas como "Bunny" ou "Bramirka"). Alguns escrevem que viram esses receptores nos escritórios de alistamento militar, outros dizem que isso faz parte do sistema "mão morta"; em geral, o sinal é uma meca para os amantes de Stalker, teorias da conspiração, Guerra Fria e outras coisas. Quem quiser pode digitar "UVB-76" na pesquisa e tenho certeza de que a leitura divertida para a noite é garantida (no entanto, não leve tudo a sério). Ao mesmo tempo, o sistema é bastante interessante, mesmo que ainda esteja funcionando desde a Guerra Fria, embora seja difícil dizer se alguém precisa dele agora.
Conclusão
Esta lista está longe de estar completa. Usando um rádio, você pode ouvir (ou melhor, ver) sinais de comunicação com submarinos e radares no horizonte, além de mudar rapidamente os sinais de salto de frequência e muito mais.
Aqui está um exemplo de foto tirada agora a uma frequência de 8 MHz, nela você pode contar pelo menos 5 sinais de vários tipos.
O que eles são geralmente desconhecido, pelo menos nem todos podem ser encontrados em fontes abertas (embora existam sites como
www.sigidwiki.com/wiki/Signal_Identification_Guide e
www.radioscanner.ru/base ). O estudo de tais sinais é bastante interessante, tanto do ponto de vista da matemática, da programação e do DSP, quanto simplesmente como uma maneira de aprender algo novo sobre o mundo ao nosso redor.
Também é interessante notar que, apesar do desenvolvimento da Internet e das comunicações, o rádio não apenas perde terreno, mas, talvez pelo contrário - processadores modernos e ADCs permitem codificar e decodificar sinais de qualquer complexidade em quase um chip. Finalmente, a capacidade de transferir dados diretamente do remetente para o destinatário, sem censura, controle de tráfego e rastreamento de pacotes, pode se tornar (embora esperamos que isso não ocorra) se tornar relevante novamente ...