Бързото развитие на технологиите доведе до широкото използване на уоки-токи в живота ни. Те могат да се използват навсякъде. Днес има два основни вида уоки-токи: аналогови и цифрови.
Трябва да се отбележи, че аналоговите уоки-токита се използват за граждански комуникации от 1933 г., а за военни цели те започват да се използват двадесет години по-рано. Оттогава, разбира се, те са претърпели какви ли не подобрения и подобрения. Сега аналоговите уоки-токита са границата на съвършенството. Появата на цифровите уоки-токита обаче направи голяма революция в радиотехнологиите.
Ако сравним аналоговите и цифровите устройства, те се различават значително не само в метода на сигнализиране, но и в качеството на звука и съотношението цена. Но въпреки очевидните предимства на цифровите устройства, те никога не могат напълно да заменят аналоговите уоки-токита. Те все още се използват в различни области на живота.

Цифров и аналогов сигнал: сравнителна характеристика

По принцип аналоговите уоки-токита използват честотна модулация, тоест FM вълни. Това е вид модулация, при която звуковият сигнал контролира честотата на носещата вълна. Цената на аналогова уоки-токи е ниска поради факта, че е възможно да се интегрира тази системасамо с един чип. Аналоговият сигнал се използва в много съвременни уоки-токита, но появата на цифрови системи намали тяхната популярност.
Цифров сигнал - представен от двоични числа 0 и 1. Цифровите методи за предаване гарантират предаването на всички необходими данни поради корекция на грешки и контролни битове. Алгоритми софтуерперфектно разграничават фоновия шум от полезния сигнал.
Дигитален безжично предаванеданните гарантират същата надеждна доставка на информация като кабелна система.

Уоки-токи - популярно средство за комуникация?

Има мнение, че уоки-токитата са умираща технология. Всъщност е грешно. Уоки-токитата все още са търсени и популярни средства за комуникация, тъй като позволяват:
  • Мигновени съобщения
  • Говорете с няколко души едновременно
  • Издръжлив при работа и работа при всякакви условия
Тези средства за комуникация се използват навсякъде: в индустрията, бизнеса, структурите за сигурност и в правителството, в армията.
Цифровите и аналоговите устройства имат почти еднакви функции, но разликите им са значителни.

Аналогови уоки-токита: предимства и недостатъци

Предимствата на аналоговите уоки-токита могат безопасно да бъдат разгледани:
  • Звукът се предава некриптиран, което е много популярно сред повечето потребители.
  • Голяма гама от различни модели и избор от всякакви аксесоари
  • Лесна работа и потребителско разбиране за използването на честотата
Недостатъците на аналоговите радиостанции включват следното:
  • Можете да имате само един разговор на канал в даден момент.
  • Необходимостта от предавател и приемник, специално настроени на една и съща честота
  • Невъзможност за използване на програми, предназначени за бизнеса

Цифрови уоки-токита: предимства и недостатъци

Предимствата на цифровите радиостанции включват:
  • Отлично потискане на шума
  • Отлично качество на звука на всяко разстояние
  • Възможност за водене на няколко разговора на един канал едновременно
  • Възможност за изпращане на кратки съобщения
  • Висока плътност на канала
  • Сигналите се приемат от стандартни антени
  • Цифровата обработка намалява фоновия шум
  • Наличие на софтуер
  • Дигиталната платформа ви позволява да използвате както аналогови, така и цифрови уоки-токита едновременно
  • Можете да проследявате движението на събеседниците в една и съща мрежа
недостатъци:
  • Висока цена
  • Дългосрочно обучение в употреба
  • RF шумът пречи на цифровия сигнал, може да възникне грешка

От всичко казано по-горе можем да заключим, че цифровите радиостанции се различават от аналоговите по наличието на по-висока оперативна и функционални характеристики. Основното предимство на цифровите устройства е по-високата стабилност на сигнала при наличие на смущения. Ето защо те стават популярни.

Разликата между аналогови и цифрови комуникации.
Когато става дума за радиокомуникации, често се срещат термини като "аналогов сигнал"и "цифров сигнал". За специалистите в тези думи няма никаква мистерия, но за невежите разликата между „цифров” и „аналогов” може да е напълно непозната. И все пак има много съществена разлика.
Така. Радиовръзката винаги е предаване на информация (глас, SMS, телесигнализиране) между двама абонати, източник на сигнал предавател (радиостанция, повторител, базова станция) и приемник.
Когато говорим за сигнал, обикновено имаме предвид електромагнитни трептения, предизвиквайки ЕМП и причинявайки флуктуации на тока в антената на приемника. Освен това приемащото устройство преобразува получените вибрации обратно в сигнал с аудио честота и го извежда към високоговорителя.
Във всеки случай сигналът на предавателя може да бъде представен както в цифрова, така и в аналогова форма. В крайна сметка, например, самият звук е аналогов сигнал. В радиостанцията звукът, възприет от микрофона, се преобразува във вече споменатите електромагнитни трептения. Колкото по-висока е честотата на звука, толкова по-висока е честотата на трептене на изхода и колкото по-високо говори високоговорителят, толкова по-голяма е амплитудата.
Получените електромагнитни трептения или вълни се разпространяват в пространството с помощта на предавателна антена. За да не се запушва въздухът с нискочестотни смущения и за да могат различните радиостанции да работят паралелно, без да си пречат, вибрациите, произтичащи от въздействието на звука, се сумират, т.е. те са „ насложени” върху други вибрации, които имат постоянна честота. Последната честота обикновено се нарича "носеща" и именно по нейното възприемане ние настройваме нашия радиоприемник, за да "хванем" аналоговия сигнал на радиостанцията.
Обратният процес се случва в приемника: носещата честота се отделя и електромагнитните трептения, получени от антената, се преобразуват в звукови трептения и информацията, която подателят иска да предаде, се чува от високоговорителя.
В процес на прехвърляне звуков сигналмогат да възникнат смущения от трета страна от радиостанцията към приемника, честотата и амплитудата може да се променят, което, разбира се, ще се отрази в звуците, излъчвани от радиоприемника. И накрая, както самите предавател, така и приемник въвеждат известна грешка по време на преобразуването на сигнала. Следователно звукът, възпроизвеждан от аналогово радио, винаги има известно изкривяване. Гласът може да бъде перфектно възпроизведен, въпреки промените, но фонът ще бъде съскащ или дори някакъв вид хриптене, причинено от смущения. Колкото по-малко уверено е приемането, толкова по-силни и отчетливи ще бъдат тези външни шумови ефекти.

Освен това наземният аналогов сигнал има много слаба степен на защита срещу неоторизиран достъп. За обществените радиостанции това, разбира се, няма значение. Но по време на използването на първите мобилни телефони имаше един неприятен момент, свързан с факта, че почти всеки външен радиоприемник може лесно да бъде настроен на правилната вълна, за да подслушва вашия телефонен разговор.

За защита срещу това се използва така нареченото „тонизиране“ на сигнала или по друг начин системата CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System), система за намаляване на шума, кодирана от непрекъснат тон или „приятел/враг“ ” система за идентификация на сигнала, предназначена да разделя потребителите, работещи в същия честотен диапазон, на групи. Потребителите (кореспондентите) от една и съща група могат да се чуват благодарение на идентификационен код. Обяснявайки ясно, принципът на работа на тази система е следният. Заедно с предадената информация в ефира се изпраща и допълнителен сигнал (или друг тон). Приемникът, освен носещата, разпознава този тон със съответната настройка и приема сигнала. Ако тонът не е зададен в радиоприемника, тогава сигналът не се приема. Има доста стандарти за криптиране, които варират от производител до производител.
Аналоговото излъчване има такива недостатъци. Заради тях например телевизията обещава да стане напълно дигитална за сравнително кратко време.

Цифровата комуникация и излъчването се считат за по-защитени от смущения и външни влияния. Работата е там, че при използване на "цифрите" аналоговият сигнал от микрофона на предавателната станция се криптира в цифров код. Не, разбира се, потокът от фигури и числа не се разпространява в околното пространство. Просто на звука с определена честота и обем се присвоява код от радиоимпулси. Продължителността и честотата на импулсите се задават предварително - тя е еднаква както за предавателя, така и за приемника. Наличието на пулс отговаря на единица, липсата на нула. Следователно такава връзка се нарича "цифрова".
Нарича се устройство, което преобразува аналогов сигнал в цифров код аналогово-цифров преобразувател (ADC). И устройство, инсталирано в приемника, което преобразува кода в аналогов сигнал, съответстващ на гласа на вашия приятел в високоговорителя мобилен телефон GSM стандарт, наречен цифрово-аналогов преобразувател (DAC).
По време на предаването на цифров сигнал грешките и изкривяванията са практически изключени. Ако импулсът стане малко по-силен, по-дълъг или обратното, тогава той все още ще бъде разпознат от системата като единица. И нулата ще си остане нула, дори ако е някаква случайна слаб сигнал. За ADC и DAC няма други стойности освен 0,2 или 0,9 - само нула и едно. Следователно смущенията върху цифровите комуникации и излъчването нямат почти никакъв ефект.
Освен това „цифрата“ също е по-защитена от неоторизиран достъп. Наистина, за да може DAC на устройството да дешифрира сигнала, е необходимо той да „познае“ кода за декриптиране. ADC, заедно със сигнала, може да предава и цифровия адрес на устройството, избрано като приемник. Така дори радиосигналът да бъде прихванат, той не може да бъде разпознат поради липсата на поне част от кода. Това важи особено за комуникацията.
Така, разлики между цифрови и аналогови сигнали:
1) Аналоговият сигнал може да бъде изкривен от смущения, а цифровият сигнал може или да бъде напълно заглушен от смущения, или да дойде без изкривяване. Цифровият сигнал е или точно там, или напълно липсва (нула или единица).
2) Аналоговият сигнал е достъпен за възприемане от всички устройства, работещи на същия принцип като предавателя. Цифровият сигнал е сигурно кодиран и трудно се прихваща, ако не е предназначен за вас.

В допълнение към чисто аналоговите и чисто цифровите станции има радиостанции, които поддържат както аналогов, така и цифров режим. Те са предназначени за преминаване от аналогови към цифрови комуникации.
Така че, разполагайки с набор от аналогови радиостанции, можете постепенно да преминете към цифров комуникационен стандарт.
Например, първоначално сте изградили комуникационна система в радиостанции Байкал 30.
Напомням, че това е аналогова станция с 16 канала.

Но времето минава и станцията престава да ви подхожда като потребител. Да, надежден е, да мощен, да с добра батериядо 2600 mAh. Но с разширяването на парка от радиостанции с повече от 100 души и особено при групова работа, неговите 16 канала започват да се пропускат.
Не е нужно да бягате и да купувате цифрови стандартни радиостанции веднага. Повечето производители умишлено въвеждат модел с аналогов режим на предаване.
Тоест, можете постепенно да преминете към, например, Baikal-501 или Vertex-EVX531, като същевременно поддържате съществуващата комуникационна система в работно състояние.

Предимствата на такъв преход са неоспорими.
Получавате работна станция
1) по-дълго (в цифров режим, по-малко потребление.)
2) Има повече функции (групово обаждане, самотен работник)
3) 32 канала за памет.
Тоест вие всъщност създавате първоначално 2 канални бази. За закупени нови станции ( цифрови канали) и база от помощни канали със съществуващи станции (аналогови канали). Постепенно, докато купувате оборудване, ще намалите флота от радиостанции на втората банка и ще увеличите първата.
В крайна сметка ще постигнете целта си - напълно да прехвърлите базата си към цифров комуникационен стандарт.
Цифровият повторител Yaesu Fusion DR-1 може да служи като добро допълнение и разширение към всяка база.


Това е двулентов (144/430MHz) повторител, който поддържа аналогова FM комуникация, както и цифров протокол едновременно. Сливане на системата в честотния диапазон от 12,5 kHz. Ние сме уверени, че въвеждането на най-новото DR-1Xще бъде зората на нашата нова и впечатляваща многофункционална система сливане на системата.
Една от ключовите възможности Сливане на системата е функция AMS (автоматичен избор на режим)който незабавно разпознава дали се получава сигнал в режим V/D, гласова комуникацияили режим на данни FR аналогов FM или цифров C4FM и автоматично превключва към съответния. Така, благодарение на нашите цифрови приемо-предаватели FT1DRи FTM-400DRСливане на системата за да поддържате връзка с аналоговите FM радиостанции, вече не е необходимо ръчно да превключвате режимите всеки път.
На повторител DR-1X, AMSможе да се конфигурира така, че входящият цифров C4FM сигнал да се преобразува в аналогов FM и да се преизлъчва, като по този начин позволява комуникация между цифрови и аналогови приемо-предаватели. AMSможе също така да бъде конфигуриран за автоматично предаване на входния режим към изхода, позволявайки на цифровите и аналоговите потребители да споделят един и същ повторител.
Досега FM ретранслаторите се използват само за традиционни FM комуникации, а цифровите ретранслатори само за цифрови. Сега обаче, като просто замените конвенционалния аналогов FM повторител с DR-1X,можете да продължите да използвате нормална FM комуникация и да използвате ретранслатора за по-усъвършенствана цифрова радио комуникация Сливане на системата . Други периферни устройства като дуплексер и усилвател и др. може да продължи да се използва както обикновено.

По-подробни характеристики на оборудването можете да видите на сайта в раздел продукти.

Сигналите са информационни кодове, които хората използват, за да предадат съобщения в информационна система. Сигналът може да бъде подаден, но не е необходимо да бъде получен. Докато съобщението може да се счита само за сигнал (или набор от сигнали), който е получен и декодиран от получателя (аналогов и цифров сигнал).

Един от първите методи за предаване на информация без участието на хора или други живи същества бяха сигнални пожари. При възникване на опасност огньовете се палели последователно от един пост до друг. След това ще разгледаме метода за предаване на информация с помощта на електромагнитни сигнали и ще се спрем подробно на темата. аналогов и цифров сигнал.

Всеки сигнал може да бъде представен като функция, която описва промените в неговите характеристики. Това представяне е удобно за изучаване на устройства и системи на радиотехниката. Освен сигнала в радиотехниката има и шум, който е негова алтернатива. Шумът не носи полезна информация и изкривява сигнала чрез взаимодействие с него.

Самата концепция дава възможност да се абстрахират от специфични физически величини, когато се разглеждат явления, свързани с кодиране и декодиране на информация. Математическият модел на сигнала при изследването позволява да се разчита на параметрите на времевата функция.

Видове сигнали

Сигналите според физическия носител на информационния носител се делят на електрически, оптични, акустични и електромагнитни.

Според метода на настройка сигналът може да бъде редовен и нередовен. Редовният сигнал е представен от детерминирана функция на времето. Неправилен сигнал в радиотехниката се представя чрез хаотична функция на времето и се анализира с помощта на вероятностен подход.

Сигналите, в зависимост от функцията, която описва техните параметри, могат да бъдат аналогови и дискретни. Дискретен сигнал, който е бил квантован, се нарича цифров сигнал.

Обработка на сигнала

Аналоговият и цифровият сигнал се обработват и насочват за предаване и приемане на информацията, кодирана в сигнала. След като информацията бъде извлечена, тя може да се използва в различни цели. В определени случаи информацията се форматира.

Аналоговите сигнали се усилват, филтрират, модулират и демодулират. Цифровият, в допълнение към това, все още може да бъде компресиран, открит и т.н.

аналогов сигнал

Нашите сетивни органи възприемат цялата информация, която постъпва в тях в аналогов вид. Например, ако видим минаваща кола, виждаме нейното движение непрекъснато. Ако нашият мозък можеше да получава информация за позицията си веднъж на всеки 10 секунди, хората постоянно щяха да попадат под колелата. Но ние можем да оценим разстоянието много по-бързо и това разстояние във всеки един момент е ясно определено.

Абсолютно същото се случва и с друга информация, можем да оценим силата на звука във всеки един момент, да усетим какъв натиск оказват пръстите ни върху предмети и т.н. С други думи, почти цялата информация, която може да възникне в природата, има аналогова форма. Най-лесният начин за предаване на такава информация е с аналогови сигнали, които са непрекъснати и дефинирани във всеки един момент.

За да разберете как изглежда аналогов електрически сигнал, можете да си представите графика, показваща амплитудата по вертикалната ос и времето по хоризонталната ос. Ако, например, измерим промяната в температурата, тогава на графиката ще се появи непрекъсната линия, показваща нейната стойност във всеки момент от време. За да изпратите такъв сигнал с електрически ток, трябва да сравним стойността на температурата със стойността на напрежението. Така, например, 35,342 градуса по Целзий могат да бъдат кодирани като напрежение от 3,5342 V.

Аналоговите сигнали се използват във всички видове комуникации. За да се избегнат смущения, такъв сигнал трябва да бъде усилен. Колкото по-високо е нивото на шума, т.е. смущението, толкова по-силен трябва да бъде усилен сигналът, за да може да се приема без изкривяване. Този метод на обработка на сигнала изразходва много енергия за генериране на топлина. При което усилен сигналсам по себе си може да причини смущения на други комуникационни канали.

Сега аналоговите сигнали все още се използват в телевизията и радиото за преобразуване на входния сигнал в микрофоните. Но като цяло този тип сигнал е универсално заменен или заменен от цифрови сигнали.

цифров сигнал

Цифровият сигнал е представен от последователността цифрови стойности. Най-често използваните сега са двоичните цифрови сигнали, тъй като се използват в двоичната електроника и са по-лесни за кодиране.

За разлика от предишния тип сигнал, цифровият сигнал има две стойности "1" и "0". Ако си спомним нашия пример с измерване на температурата, тогава сигналът ще се формира по различен начин. Ако напрежението, подадено от аналоговия сигнал, съответства на стойността на измерената температура, тогава определен брой импулси на напрежение ще бъдат приложени към цифровия сигнал за всяка температурна стойност. Самият импулс на напрежение тук ще бъде равен на "1", а липсата на напрежение - "0". Приемащото оборудване ще декодира импулсите и ще възстанови оригиналните данни.

След като си представим как ще изглежда цифровият сигнал на диаграмата, ще видим, че преходът от нулева стойностдо максимум се прави рязко. Именно тази функция позволява на приемащото оборудване да „вижда“ сигнала по-ясно. Ако възникнат някакви смущения, за приемника е по-лесно да декодира сигнала, отколкото при аналогово предаване.

Въпреки това е невъзможно да се възстанови цифров сигнал с много високо ниво на шум, докато все още е възможно да се „извлече“ информация от аналогов тип с високо изкривяване. Това се дължи на ефекта на изрязване. Същността на ефекта е, че цифровите сигнали могат да се предават на определени разстояния и след това просто да се прекъсват. Този ефект се среща навсякъде и се решава чрез просто регенериране на сигнала. Когато сигналът се счупи, трябва да поставите повторител или да намалите дължината на комуникационната линия. Ретранслаторът не усилва сигнала, но разпознава оригиналната му форма и произвежда точно негово копие и може да се използва произволно във веригата. Такива методи за повторение на сигнала се използват активно в мрежовите технологии.

Освен всичко друго, аналоговите и цифровите сигнали се различават по способността за кодиране и криптиране на информация. Това е една от причините за прехода мобилни комуникациина "номер".

Аналогов и цифров сигнал и цифрово-аналогово преобразуване

Необходимо е да се говори малко повече за това как аналоговата информация се предава по цифрови комуникационни канали. Да се ​​върнем към примерите. Както вече споменахме, звукът е аналогов сигнал.

Какво се случва в мобилни телефоникоито предават информация по цифрови канали

Звукът, влизащ в микрофона, се подлага на аналогово-цифрово преобразуване (ADC). Този процес се състои от 3 стъпки. Отделни стойности на сигнала се вземат на редовни интервали, този процес се нарича вземане на проби. Според теоремата на Котелников за честотна лентаканали, честотата на вземане на тези стойности трябва да бъде два пъти по-висока от най-високата честота на сигнала. Тоест, ако нашият канал има ограничение на честотата от 4 kHz, тогава честотата на семплиране ще бъде 8 kHz. Освен това всички избрани стойности на сигнала са закръглени или, с други думи, квантувани. Колкото повече нива се създават, толкова по-висока е точността на реконструирания сигнал в приемника. След това всички стойности се преобразуват в двоичен код, който се предава на основна станцияи след това достига до другия абонат, който е приемникът. Процесът на цифрово-аналогово преобразуване (DAC) се извършва в телефона на приемника. Това е обратна процедура, чиято цел е изходът да се доближи възможно най-близо до оригиналния сигнал. Освен това аналоговият сигнал излиза под формата на звук от високоговорителя на телефона.

Аналогови комуникационни канали

Аналоговите комуникационни канали са най-често срещаните поради дългата си история на развитие и лекотата на внедряване. Типичен пример за аналогов канал е канал с тонална честота (телефония).

Необходимостта от модулиране на аналогова информация възниква, когато е необходимо да се предаде нискочестотен аналогов сигнал през канал, разположен във високочестотната област на спектъра.

Примери за такава ситуация са предаването на глас по радиото и телевизията. Гласът има спектър с ширина около 10 kHz, докато радиообхватите включват много по-високи честоти, от 30 kHz до 300 MHz. Още по-високи честоти се използват в телевизията. Очевидно гласът не може да се предава директно през такава среда.

модулациянаречена трансформация на сигнала, която се състои в промяна на който и да е от неговите информационни параметри в съответствие с предаденото съобщение.

Предаваната информация е заложена в управляващия (модулиращ) сигнал, а ролята на носител на информация се изпълнява от високочестотно трептене, наречено носител. Следователно модулацията е процес на "приземяване" на информационна вълна върху известен носител.

Аналоговата модулация е метод на физическо кодиране, при който информацията се кодира чрез промяна на амплитудата, честотата или фазата на синусоидален носещ сигнал.

Амплитудна модулация (AM)- модулация, при която амплитудата на носещата вълна се управлява от информационен (модулиращ) сигнал.

Честотна модулация (FM)- модулация, при която честотата на носещата вълна се управлява от информационен (модулиращ) сигнал.

Фазова модулация (PM)- модулация, при която фазата на носещата вълна се управлява от информационен (модулиращ) сигнал.

Цифрови комуникационни канали

Цифровите комуникационни канали включват ISDN, T1/E1 канали.

При предаване на дискретни данни по комуникационни канали се използват два основни вида физическо кодиране - на базата на синусоидален носещ сигнал и на базата на последователност правоъгълни импулси. Първият метод често се нарича аналогова модулация или манипулиране, подчертавайки факта, че кодирането се извършва чрез промяна на параметрите на аналоговия сигнал. Вторият метод обикновено се нарича цифрово кодиране. Тези методи се различават по ширината на спектъра на резултантния сигнал и сложността на оборудването, необходимо за тяхното прилагане.

Модулация на аналогови дискретни данни

Необходимостта от прилагане на аналогова модулация за предаване на дискретни данни възниква, когато е необходимо да се предават компютърни данни по телефонни канали.

Устройство, което изпълнява функциите на модулиране на носеща синусоида на предавателната страна и демодулиране на приемащата страна, се нарича модем (модулатор - демодулатор).

Основните методи за аналогова модулация на дискретни данни:

При амплитудна модулация AM за логическа се избира едно ниво на амплитудата на синусоидата на носещата честота, а за логическа нула - друго. Този метод рядко се използва в чист вид в практиката поради ниската устойчивост на шум, но често се използва в комбинация с друг вид модулация - фазова модулация.

При FM честотна модулация стойностите 0 и 1 на оригиналните данни се предават като синусоиди с различни честоти. Този метод на модулация не изисква сложни схеми в модемите и обикновено се използва в нискоскоростни модеми, работещи при 300 или 1200 bps.
При PM фазова модулация стойностите на данните от 0 и 1 съответстват на сигнали със същата честота, но различна фаза, като 0 и 180 градуса или 0,90,180 и 270 градуса.

Във високоскоростните модеми често се използват комбинирани методи на модулация, като правило, амплитуда, в комбинация с фаза.

Цифрово кодиране на комуникационни канали

При цифрово кодиране на дискретна информация се използват потенциални и импулсни кодове.

В потенциалните кодове за представяне на логически единици и нули се използва само стойността на потенциала на сигнала, а неговите спадове, които образуват пълни импулси, не се вземат предвид. Импулсните кодове ви позволяват да представяте двоични данни или като импулси с определена полярност, или като част от импулс - потенциален спад в определена посока.

Изисквания към методите за цифрово кодиране:

  • имаше при същата битова скорост най-малката ширина на спектъра на получения сигнал;
  • осигурена синхронизация между предавател и приемник;
  • имаше способността да разпознава грешките;
  • имаше ниска цена на изпълнение.

По-тесен диапазон от цифрови сигнали позволява една и съща линия (със същата честотна лента) да постигне повече висока скоростпредаване на данни. В допълнение към спектъра на сигнала често се налага изискването да няма постоянен компонент, тоест наличието на постоянен токмежду предавател и приемник. По-специално, използването на различни трансформаторни вериги галванична изолацияпредотвратява протичането на постоянен ток.

Необходима е синхронизация на предавателя и приемника, така че приемникът да знае точно в кой момент от време е необходимо да прочете нова информация от комуникационната линия. Този проблем е по-труден за решаване в мрежи, отколкото при обмен на данни между близко разположени устройства. На къси разстояниясхема, базирана на отделна тактова комуникационна линия, работи добре.

В мрежите използването на тази схема създава затруднения поради:

  • Хетерогенност на характеристиките на проводниците в кабелите. На дълги разстояния вълните на скоростта на сигнала могат да накарат часовника да пристигне толкова късно или твърде рано за съответния сигнал за данни, че бит данни да бъде пропуснат или прочетен отново.
  • Спестяване на проводници в скъпи кабели.

Поради това в мрежите се използват така наречените самосинхронизиращи се кодове. Всеки остър ръб в сигнала - така нареченият фронт - може да бъде добра индикация за синхронизация на приемника с предавателя.

В исторически план телеграфът на Шилинг (1832) се счита за първия опит за предаване на цифра. Постепенно изобретателят, опитвайки се да намали броя на свързващите линии, въведе техника за кодиране на печатни знаци в две състояния. Морзовата азбука (1840) работи по подобен начин.

Цифровата комуникация е вид телекомуникация, която обикновено използва дискретни сигнали двоична системаразчитане.

История на кодирането на информацията от гледна точка на комуникацията

Смятаме за излишно да споменаваме дима от огъня на пещерните хора, който е отвратителен за читателите. Семафорът на Шапе е също толкова безполезен пример. И тогава Уикипедия съобщи: Лайбниц, основателят на двоичното броене, се интересуваше от китайската Книга на промените ... Днес най-дълбокото древно познание се подценява от невежите, които скръбно отхвърлят неразбраното. Да поемем по тясната пътека.

Древните жители на Малайзия са използвали комбинирана двоично-десетична бройна система. Ритуалните барабани на Африка формират кодов сигнал, който служи за различни цели.

Древен Египет

Уикипедия няма да ви позволи да излъжете - египтяните са знаели как да броят добре. Имаше дори два вида дроби:

  1. Египтяните получиха собствено име. Имаше запис на число като краен сбор от прости дроби. Математиците са доказали, че всяко положително рационално число се разлага по посочения начин. Техниката е възприета от много древни цивилизации.
  2. Окото на Хор (напомнящо на Окото на Ра), знакът дава защита, кралски особи, отлично здраве. Съвременните изследователи дадоха на изображението свои имена, като отбелязаха сходството на отделните елементи с числата.

Очите на Хор

Хор се смята за син на Озирис и Изида. Традиционно надарен с глава на сокол. Дясното око на древните изображения олицетворява бога на слънцето Ра, лявото око - бога на мъдростта Тот. И двете са огледални отражениявзаимно. Йероглифите, обозначаващи окото, имат смисъл: изпълнител; човек, който върши работа. Различните секции на изображението представляват едно, разделено на първите 6 степени на две, напомняйки на съвременен двоичен код:

  1. 1/2. Дясната страна на окото.
  2. 1/4. очна ябълка.
  3. 1/8. Вежди.
  4. 1/16. Лява страна.
  5. 1/32. Огънете, навийте, имитирайки бръчка под окото.
  6. 1/64. Следа от сълзи.

През 2003 г. Джим Ритър най-накрая доказа несъответствието на теорията за сходството на очните елементи с йероглифите, обозначаващи числа. Терминологията обаче се е вкоренила и продължава да се използва активно от математиците. Египтяните използвали делители по степен на две, отчитайки реколтата, обема на течностите. Първите следи от употреба датират от 2400 г. пр.н.е. Процедурата за умножение използва алгоритъм, който включва двоичното представяне на второто число.

Книга на промените

Документ, датиран от IX век. пр.н.е., демонстрира система за гадаене в кватернерната бройна система. Базовата система се формира от:

  1. Двойствената природа на силите: ин, ян.
  2. Осем триграми на Будоа (общо: трета степен на две).
  3. 64 хексаграми Lushisygua (общо: шеста степен на две).

Шао Йонг подрежда хексаграмите във възходящ ред, създавайки набор от числа. Но никога не съм опитвал да използвам снимки, докато правя математика.

Индия

Древният учен Пингала (2 век пр. н. е.) разработва ритмична система на стихосложение, напомняща морзовата азбука - дълги / къси срички. Трактатът Chandas-shastra се превърна в ритуална класика, придружаваща Ведите. Информацията е описана от матрица, която помага да се осигури на стихотворението уникален ритъм. Няма съвременен двоичен аналог.

Средновековна двоична система

През 1605 г. Франсис Бейкън разглежда системата двоично кодиранеписма, предлагане зрителна системаразпознаване на криптирана информация. По пътя той спомена възможността за използване на:

  1. Камбани.
  2. Светлини.
  3. факли.
  4. Мускетен залп.
  5. Мелодии за тромпет.

Джон Напиер (1617) описва система от двоични изчисления. Томас Хариот се интересуваше от въпроса, твърде мързелив, за да публикува резултатите. По-късно документите са открити сред ръкописите на учения. Трудът на Хуан Карамуел и Лобковиц (1670) се счита за първия тематичен ръкопис. Разделът Ru binara arithmetica въвежда концепцията за двоична система:

  • 1 = а.
  • 0 = около.

По пътя теологът споменава възможността за използване на бази над десетичната запетая, като предлага замяна на липсващите числа с букви. 32 = оооо. Все още се използва от съвременните изчислителни системи. Ученият се опита да покаже: бинарното изчисление е предложено от природата. Лобковиц разчита на музикалната структура на инструментите. Вплитайки сложни идеи на философията, той посочи небесния фон на прилагането на тройната система. Четири посоки на света, свързани с четирикратното.

Подобни пътища движеха мислите на Хариот, чиято работа беше загадка за съвременниците му.

Лайбниц

Лайбниц се интересува от проблема през 1979 г. Първото запознаване с китайската рядкост се дължи на член на мисионерската общност Йоахим Буве, който лично посети (1685) страната на коприната. Хексаграмите потвърждават универсалността на собствените християнски мирогледи на Лайбниц. Нека илюстрираме неочевидния ход на мисли на учения:

  1. Христос е създаден от нищото (Ex nihilo) по Божия заповед. В контраст с други хора, създадени от материя. „Не е лесно да се предаде на езичниците концепцията за създаване от нищото чрез силата на Бог. Сега всеки може да изглежда като прекрасна бройна система, където светът е представен от числото 1, нищо от числото 0. Цитат от писмо до херцога на Брунсуик с прикачени хексаграми.
  2. Връзката Битие/Нищо образува дуалистична система.
  3. Двоичното броене е дар от небето.

Двадесет и пет години по-късно е публикувано есе Обяснение на двоичната аритметика с помощта на числата 0 и 1, допълнено с обяснение за полезността и връзката с китайските фигури Фу Си. Семантичното представяне на ценностите е идентично с общоприетото модерно. Ученият си направи труда да изгради хексаграми (виж по-горе), като получи мощно средство за извършване на изчисления.

Двоична аритметика

Джордж Бул (1854) създава известната логика, която по волята на общността на математиците получава уникално име. Логиката се превърна в основа за дизайна на съвременните цифрови устройства. Клод Шанън (1937 г., Масачузетски технологичен институт) формулира ключовите тези за реализацията на електронни компютри, използващи превключватели и релета. До ноември Джордж Стибиц реализира концепцията, като построи модела K. Буквата обозначава кухнята, в която изобретателят работи.

САЩ

Първият калкулатор можеше да събира числа. Bell Labs създаде изследователска програма, ръководена от Stibitz. Завършена на 8 януари 1940 г., машината използва комплексни числа. Демонстрирайки въображението на конференцията на Американското математическо общество в Дартмунския колеж, изобретателят дава команди по телефонна линия, използвайки телетайп. Демонстриране на прототип на съвременна клавиатура – ​​устройство за въвеждане. На демонстрацията присъстваха лично:

  1. Джон фон Нойман.
  2. Норберт Винер.
  3. Джон Мокли.

Германия

Успоредно с това компютърът Z1 (алтернативно име V1 - експериментален модел) е построен от Конрад Цузе. Двоичният калкулатор чете най-простите инструкции от перфорирания филм. Продукт 1935-1936 смятан за първото програмируемо устройство съвременна историячовечеството. Разработката е изцяло платена с частни средства. Компютърът с тегло 1 тон е напълно унищожен при бомбардировките на Берлин през 1943 г. от съюзническите сили. Чертежи изгоряха...

Интересно е! Оригиналното име на V1 повтаря името на известния V-1 (снаряди). Следователно съвременната литература използва Z1.

  1. Блокът за управление е аналог на процесора.
  2. Математическа логика с плаваща запетая.
  3. Памет (четима/изпълнима) с капацитет 64 думи.
  4. Входно-изходни устройства, включително четец на перфоленти 35 мм.

Контролният блок дава възможност да се наблюдава последователността на извършваните операции. Изчислителната единица работеше с 22-битови числа с плаваща запетая. Разширена функционалност на булевите операции. Оригиналният комплект съдържаше 9 инструкции, отнемащи 1-20 "процесорни" цикъла.

Входните/изходните данни са десетични.

Историята на развитието на цифровите комуникации

Исторически първият амплитудна модулациясигнал, въведен от Попов за липса на избор. Честотата е патентована на 26 декември 1933 г. от Едуин Армстронг. Различава се в по-широка лента от честоти, заети от предавания сигнал. Цифровият сигнал използва и двете техники. Разликата се описва от начина на представяне на информацията:

  1. Стойността на физическия свят на аналогов знак става цифра на двоичната бройна система.
  2. Знаците 0, 1 са кодирани по предписания начин.
  3. Получаващата страна дешифрира съобщението.

Исторически телеграфът на Шилинг (1832) се нарича първото устройство, което използва кодиране - изпълнение на идеята на Андре-Мари Ампер. Неправилно е връзката да се нарича цифрова, тъй като буквите също са дискретни обекти. Няма факт на преобразуване на стойността.

Мултиплексиране

Необходимостта от прекъсване на сигнала е причинена от желанието на телеграфните оператори да използват една предавателна линия. Първият трансатлантически кабел не беше евтин. Веднага започна да удвоява канала, учетворява. Науката за дискретизацията върви успоредно с първите опити на моряците да удавят кабела. Американският изобретател Моузес Фармър предложи (1853) мултиплексиране с разделяне по време. Няколко предавателя успяха да споделят една и съща линия.

Двадесет години по-късно Емил Бодо построява автоматичната телеграфна мултиплексна машина Hagis. За дълго времеположението на нещата устройваше обществеността. Липсата на елементна база спря работата. През 1903 г. Майнер създава електромеханичен времеви мултиплексиращ телеграфен превключвател. Последователно технологията беше пренесена в телефонните линии. Честотата на нарязване беше 3,5-4 Hz, оставяйки много да се желае.

Кабелната система за предаване на изображения на Bartlein (1920 г.) изпраща дигитализирани чертежи до получаваща факс машина от другата страна на Атлантическия океан. Използването на двоична аритметика намали времето за предаване, достигайки 3 часа. Първоначално кодирането е направено в пет нюанса на сивото. Постепенно броят им нараства, достигайки (1929) петнадесет. Името на технологията е производно на двамата създатели на концепцията:

  1. Хари Бартоломю.
  2. Мейнхард Макфарлейн.

Идеята е възприета от Пол Рейни, който патентова факсимилна машина, която дигитализира изображение в 5-битов код с помощта на оптико-механичен преобразувател. Опитът за промишлено производство се провали. Британският инженер Алек Рийвс се смята за основател на дигитализацията гласови съобщения. Теоретично, след като разгледа въпроса, изобретателят подаде заявление до френското бюро (на мястото на основната работа). Войната забави решението на комисията. Положителен отговор идва през 1943 г.

Зелен стършел

Историците се затрудняват да посочат първия факт за установяването на цифрова комуникация, объркани от тайните на Втората световна война. Оборудването за криптиране SIGSLAY зарадва съюзниците с предавания, неразбираеми за враговете. Уикипедия недвусмислено нарича алианса пионери. Техниката използва импулсна кодова модулация. Има ентусиасти, които приписват ролята на пионера на Попов. Смятаме, че непоследователността на тълкуването е очевидна.

Интересно е! Прототипът на първото цифрово комуникационно оборудване се нарича програмата Green Hornet. Предавателят сякаш бръмчеше, кодирайки информация. Зеленият стършел помогна за провеждането на 3000 конференции.

Германските шпиони подслушваха скрамблерите за връзка A-3, произведени от Western Electric. Понякога задръстен трафик. Враждуващите страни непрекъснато влизат във взаимна защита. Нападателите са били подпомогнати от спектрален анализатор. Сигзали маскира съобщението, скрито преди това от вокодера, с псевдо шумов сигнал. Разработчиците са задали честота на дискретизация от 25 Hz. Изобретателите са демонстрирали редица нови технологии чрез прилагане на схемата:

  1. Избор от десет канала от линейния диапазон 250..2950 Hz криптиране.
  2. Дигитализация по правилото за присъствие, отсъствие на фонация.
  3. Присъствието се характеризира с височина, скорост на промяна под 25 Hz.

Пробите бяха нарязани с честота 50 Hz, амплитудата беше преобразувана на шест нива (номер 0..5). Мащабът на вземане на проби е нелинеен с големи интервали при силни сигнали. Разработчиците са използвали данните на физиолозите, заявявайки, че нюансите на гласа не се определят от всички вибрации на гласните струни по един и същи начин. Звукът с фонация беше кодиран с двойка числа от 6 нива, постигайки 36 нива.

Криптографският ключ се формира от поредица от произволни стойности на числа от 6 нива. Кодът беше изваден от извадката от гласови проби по модул 6, скривайки съдържанието. Носещата беше подложена на манипулиране с честотно изместване (рязка промяна в стойността на носещата). Получателят прие набор от стойности, формира извадка според приетата система за кодиране. След това сигналът беше декодиран чрез добавяне на модул 6. Вокодерът завърши веригата от трансформации.

  1. Белият шум запълва празнини, лишени от фонация.
  2. Генераторът образува решетка от хармоници, чиято честота се контролира от височината на тона (виж по-горе).
  3. Отделен тонален превключвател контролира вида на звука.
  4. Случаят беше завършен от регулируем усилвател.

Комбинациите за криптиране на шумови ключове първоначално са записани от голям живачен токоизправител на фонограф. Информацията е изпратена до потребителите на системата. Терминалът, съставен от 40 блока, тежал 50 тона, консумирайки 30 kW енергия. Стаята трябваше да бъде с въздушно охлаждане. Първият комплект заемаше помещенията на сградата на Пентагона. Президентът Франклин Рузвелт имаше възможност да общува денонощно, слушайки плановете на премиера Уинстън Чърчил, който имаше свое копие под Оксфорд стрийт. На 15 юли 1943 г. се провежда първата съюзническа пресконференция. Страните определиха необходимия брой комплекти, включително един, който заемаше борда на флагмана, генерал Дъглас Макартър.

постижения

  1. Първата секретна радиокомуникация.
  2. Първи примерен трансфер на данни.
  3. Реализация на концепцията за кодово-импулсен радиоканал.
  4. Използване на Compading.
  5. Първо радио предаване на многостепенна честотна манипулация.
  6. Първата технология за компресиране на спектъра на речта.
  7. Прилагане на метода за честотно разделяне на канали с помощта на манипулация.

Развитие на концепцията за цифрова комуникация

Канадската военноморска система DATAR (1949) започва да излъчва информация. Формированието се смята за първия пример за военна информационна система, реализираща концепцията за единен команден пункт. Канада добре си спомни 1943 г., когато успя да координира действията на съюзническите военноморски сили. Командването реши да опрости процеса. Кръгъл таблет, наподобяващ екран на радарна станция, показваше позицията на участниците в битката. Проектът засегна флота, като по пътя експертите отбелязаха възможното покритие на всички клонове на армията.

Демонстрацията от 1953 г. се провали, което принуди ВВС на САЩ да разработят SAGE. Централната система контролираше действията на NORAD, отразявайки евентуални атаки на вражеския въздушен флот. Околната среда, подправена с справедлив дял от дисплеи, компютри, се превърна в неразделна част от Студената война. Суперкомпютърът AN/FSQ-7, който осигуряваше процесорно време на командните центрове, заемаше 22 000 квадратни фута под, формира основата на производствения капацитет.

Цената, оценена на милиарди долари, надвишава разходите за проекта Манхатън. Тестът на Sky Shield показа прехващането на 25% от бомбардировачите. Днес контролната роля е дадена на микрокомпютри, които дублират функциите на компютърните зали. Ограниченията на технологията се обясняват с необходимостта от използване на вакуумни електрически устройства. Военните дадоха част от технологията на индустрията. 24-каналните машини от 1953 г. бяха далеч от океана, военната авиация. Истинското призвание на технологията RCA е да изпраща аудио съобщения до Broad Street (Ню Йорк), за да поддържа функционирането на линиите Rocky Point - Long Island.

Дигитална революция

Подложката беше готова отдавна. Основите, старателно разработени от учените, са положени от Чарлз Бабидж. Комуникационните технологии са разработени от телеграфистите. Съединените щати са отделили бюджет за дигитални проекти. Статията на Клод Шанън Математическата теория на комуникацията (1948) се превърна в пътеводна светлина за индустрията. Индустрията се втурна да дигитализира аналоговите сигнали. Копията са станали идентични с оригинала, престанали са да остаряват. цифрова информациябез загуба преодоля кабела, въздуха.

1947 г. донесе на света полупроводниковия триод. Военните веднага оцениха предоставените възможности. Вероятно по-рано класифицирана информация е била специално публикувана, оценявайки потенциала на гражданската индустрия на САЩ. В същото време Япония направи голям пробив, като загуби останките от феодалната система. През 50-те и 60-те години военните и правителството остават основните потребители. През 1969г година Intelпуснаха микропроцесора 4004, който подготви основата за бъдеща революция. В същото време Съединените щати поставиха основата за бъдещето на глобалната интернет мрежа, като инициираха проекта ARPANET.

Хронология на развитието на импулсно-кодовата модулация

важно! Залата на славата на националните изобретатели на САЩ награди Бърнард Оливър, Клод Шанън за създаването на импулсна кодова модулация (патент на САЩ 2.801.281, 1957 г.).

Първата трансивърна система (1961 г.) пренасяше 24 телефонни канала с импулсна кодова модулация (CMM) с честота на дискретизация 8 kHz, кодирани с 8-битови числа. Качеството на комуникацията съответства на използваното преди това честотно мултиплексиране. Горното помогна за дигитализиране на:

  1. Връзка. Поколение 2G (1992) клетъчни мрежистана дигитален.
  2. Телевизионно излъчване (началото на 90-те, ХХ век). Женевското споразумение, прието на 17 юни 2015 г., постави краен срок за държавите да премахнат последните признаци на аналогово излъчване. Първият (2006 г.) напусна Холандия, Люксембург. Русия планира да завърши процеса през 2019 г.
  3. Излъчване (края на 80-те, ХХ век). Норвежката корпорация NRK на 1 юни 1995 г. е първата, която започва комерсиално излъчване. До 2017 г. 38 държави са пуснали услугата, включително Русия.

Изобретен от Алек Рийвс (1937 г.), PCM постепенно достига до царството на звукозаписа, като по-късно превзема комерсиалното излъчване. Пионерите са продуктите на японската марка (1971) NHK, Nippon Columbia. Успоредно с това експериментите бяха проведени от военновъздушните сили, които създадоха цифров двуканален рекордер. Година по-късно британците провеждат пробно цифрово излъчване. Развитието на цифровия запис предшества появата на радиоразпръскването.

  • Четвъртото поколение 4ESS комутатори е въведено в системата за телефонни линии на САЩ (1976 г.).
  • Линейна импулсна кодова модулация (1982 г.), включена в Червената книга на стандартите за запис на CD.
  • AES3, основата на бъдещия S/DIF, е въведен (1985 г.).
  • Файловият формат .WAV става стандарт персонални компютри (1991).
  • Световните носители за запис стават цифрови: DVD (1995), Blu-ray (2005).
  • Разработване на протоколи за цифрово предаване (2001) за любителски радиостанции (D-STAR, ICOM).
  • HDMI поддържа импулсна кодова модулация (2002).
  • Контейнерът RF64 включва CMM (2007).

Обобщение на развитието на технологиите

Видове радиолюбителдонесе хилядолетието на HF. Споменавайки развитието на Втората световна война, те също така обсъдиха огромния размер на оборудването (машинни отделения). Минимизирането беше в разгара си, но новите елементи останаха секретни. С изключение на зоните за запис, компютърни мрежи. Разпадането на СССР показа на света чудесата на цифровите технологии: излъчване, лично изчислителни машини, Връзка. Постепенно светът изхвърля аналоговата технология, модернизира оборудването.

Блоковата схема на процеса ви позволява да игнорирате стареенето, метеорологичните условия, смущенията. Модемът на шега върши работата на машинна зала от Втората световна война. Радиолюбителите започнаха да разпределят оборудване, за което виетнамските войски мечтаеха. Процесът скоро ще позволи на хората, които си стоят вкъщи, да проектират системи, докато седят в уютен стол. Нека благодарим на Интернет, който даде на хората възможности, непознати досега на планетата.