Hva synes jeg om et spesialisert kurs i informatikk: emnet "Koding". Hvorfor analog teknologi fortsatt er levende i den digitale verden

Analoge og digitale signaler

Grunnleggende prinsipper for digital elektronikk.

Introduksjon.

DIGITALE ENHETER

Forelesningsnotater

Digital elektronikk erstatter nå i økende grad tradisjonell analog elektronikk. Ledende selskaper som produserer et bredt utvalg av elektronisk utstyr annonserer i økende grad en fullstendig overgang til digital teknologi.

Fremskritt innen elektronisk brikkeproduksjonsteknologi har sikret den raske utviklingen av digital teknologi og enheter. Bruk av digitale metoder for signalbehandling og overføring kan forbedre kvaliteten på kommunikasjonslinjer betydelig. Digitale metoder for signalbehandling og svitsjing i telefoni gjør det mulig å redusere vekten og størrelsesegenskapene til svitsjeenheter flere ganger, øke kommunikasjonspåliteligheten og introdusere ytterligere funksjonalitet. Fremkomsten av høyhastighetsmikroprosessorer, stor kapasitet tilfeldig tilgang minnebrikker og små informasjonslagringsenheter på store volum harde medier gjorde det mulig å lage ganske rimelige universelle personlige elektroniske datamaskiner (datamaskiner), som har funnet svært bred anvendelse i hverdagen og produksjonen. Digital teknologi er uunnværlig i telesignal- og fjernkontrollsystemer som brukes i automatisert produksjon, kontroll av fjerntliggende objekter, for eksempel romskip, gasspumpestasjoner osv. Digital teknologi har også tatt en sterk plass i elektriske og radiomålesystemer. Moderne enheter for opptak og reprodusering av signaler er også utenkelig uten bruk av digitale enheter. Digitale enheter er mye brukt til å kontrollere husholdningsapparater.

Det er svært sannsynlig at digitale enheter vil dominere elektronikkmarkedet i fremtiden.

Det er verdt å si at vi først vil gi noen grunnleggende definisjoner.

Signal- dette er hvilken som helst fysisk mengde(for eksempel temperatur, lufttrykk, lysintensitet, strøm osv.), endres over tid. Det er takket være denne endringen i tid at signalet kan bære noe informasjon.

Elektrisk signal er en elektrisk størrelse (for eksempel spenning, strøm, effekt) som endres over tid. All elektronikk fungerer i utgangspunktet med elektriske signaler, men I det siste blir stadig mer brukt lys signaler, som representerer den tidsvarierende lysintensiteten.

Analogt signal er et signal som kan ta hvilken som helst verdi innenfor visse grenser (for eksempel kan spenningen variere jevnt fra null til ti volt). Enheter som kun fungerer med analoge signaler kalles analoge enheter.

Digitalt signal er et signal som bare kan ta to verdier (noen ganger tre verdier). Dessuten er noen avvik fra disse verdiene tillatt (fig. 1.1). For eksempel kan spenningen ha to verdier: fra 0 til 0,5 V (nullnivå) eller fra 2,5 til 5 V (enhetsnivå). Enheter som utelukkende opererer med digitale signaler kalles digitale enheter.

I naturen er nesten alle signaler analoge, det vil si at de endres kontinuerlig innenfor visse grenser. Dette er grunnen til at de første elektroniske enhetene var analoge. De konverterte fysiske størrelser til spenning eller strøm proporsjonal med dem, utførte noen operasjoner på dem, og utførte deretter inverse transformasjoner til fysiske mengder. For eksempel blir en persons stemme (luftvibrasjoner) omdannet til elektriske vibrasjoner ved hjelp av en mikrofon, deretter blir disse elektriske signalene forsterket av en elektronisk forsterker og vha. høyttalersystem igjen omdannet til luftvibrasjoner, til en høyere lyd.

Ris. 1.1. Elektriske signaler: analoge (venstre) og digitale (høyre).

Alle operasjoner utført av elektroniske enheter på signaler kan deles inn i tre: store grupper:

‣‣‣ behandling (eller transformasjon);

‣‣‣ overføring;

‣‣‣ Oppbevaring.

I alle disse tilfellene blir nyttige signaler forvrengt av parasittiske signaler - støy, interferens, interferens. Samtidig, når du behandler signaler (for eksempel under forsterkning, filtrering), blir deres form også forvrengt på grunn av ufullkommenhet og ufullkommenhet til elektroniske enheter. Og ved overføring over lange avstander og under lagring svekkes også signalene.

Ris. 1.2. Forvrengning ved støy og interferens av et analogt signal (venstre) og et digitalt signal (høyre).

Når det gjelder analoge signaler, forringer alt dette det nyttige signalet betydelig, siden alle verdiene er tillatt (fig. 1.2). Av denne grunn forringer hver konvertering, hver mellomlagring, hver overføring over kabel eller over luften det analoge signalet, noen ganger til og med til det fullstendig ødelegges. Vi må også ta i betraktning at all støy, interferens og interferens er fundamentalt umulig å beregne nøyaktig, og derfor er det absolutt umulig å nøyaktig beskrive oppførselen til noen analoge enheter. I tillegg, over tid, endres parametrene til alle analoge enheter på grunn av aldring av elementer, og derfor forblir ikke egenskapene til disse enhetene konstante.

I motsetning til analoge signaler er digitale signaler, som kun har to tillatte verdier, mye bedre beskyttet mot støy, forstyrrelser og forstyrrelser. Små avvik fra tillatte verdier forvrenger ikke på noen måte digitalt signal, siden det alltid er soner med tillatte avvik (fig. 1.2). Det er i denne forbindelse at digitale signaler tillater mye mer kompleks og flertrinns behandling, mye lengre tapsfri lagring og mye høyere overføringskvalitet enn analoge. I tillegg kan oppførselen til digitale enheter alltid beregnes og forutsies helt nøyaktig. Digitale enheter er mye mindre utsatt for aldring, siden små endringer i parameterne deres ikke påvirker funksjonen deres på noen måte. Samtidig er digitale enheter lettere å designe og feilsøke. Det er klart at alle disse fordelene sikrer den raske utviklingen av digital elektronikk.

Digitale signaler har imidlertid også en stor ulempe. Faktum er at et digitalt signal må forbli på hvert av dets tillatte nivåer i minst et minimumstidsintervall, ellers vil det være umulig å gjenkjenne det. Og et analogt signal kan få hvilken som helst verdi på uendelig liten tid. Vi kan si det på en annen måte: et analogt signal er definert i kontinuerlig tid (det vil si til enhver tid), og et digitalt signal er definert i diskret tid (det vil si bare på utvalgte tidspunkter). Av denne grunn er den maksimalt oppnåelige hastigheten til analoge enheter alltid grunnleggende høyere enn for digitale enheter. Analoge enheter kan håndtere raskere skiftende signaler enn digitale enheter. Hastigheten for behandling og overføring av informasjon av en analog enhet må alltid gjøres høyere enn hastigheten på behandlingen og overføringen av den av en digital enhet.

Samtidig overfører et digitalt signal informasjon bare i to nivåer og endrer ett av nivåene til et annet, mens et analogt signal også overfører informasjon med hver gjeldende verdi av nivået, det vil si at det er mer romslig når det gjelder informasjonsoverføring . Av denne grunn, for å overføre mengden nyttig informasjon som finnes i ett analogt signal, er det oftest nødvendig å bruke flere digitale signaler

(vanligvis fra 4 til 16).

I tillegg, som allerede nevnt, er alle signaler i naturen analoge, det vil si for å konvertere dem til digitale signaler og for omvendt konvertering, bruk av spesialutstyr (analog-til-digital og

digital-til-analog-omformere). Så ingenting kommer gratis, og prisen å betale for fordelene med digitale enheter kan noen ganger være uoverkommelig.

Analoge og digitale signaler - konsept og typer. Klassifisering og funksjoner i kategorien "Analoge og digitale signaler" 2017, 2018.

Forelesning 4. Nettverkskommunikasjonsmetoder.

Nettverkskommunikasjonsmetoder

Signaler

Som nevnt tidligere er det mange måter å fysisk lage og overføre et signal på; elektriske pulser kan bevege seg gjennom kobbertråd, lyspulser gjennom glass eller plastfiber, radiosignaler sendes gjennom luften, og laserpulser sendes også i infrarød eller synlig rekkevidde Konvertering av enere og nuller som representerer data i en datamaskin til energipulser kalles koding (modulasjon).

I likhet med klassifiseringen av datanettverk, kan signaler klassifiseres basert på deres ulike egenskaper. Signalene er som følger:

analog og digital,

modulert og modulert,

synkron og asynkron,

simpleks, halv dupleks, full dupleks og multipleks

Analoge og digitale signaler

Avhengig av formen på elektrisk spenning (som kan sees på oscilloskopskjermen), deles signaler inn i analoge og digitale. Mest sannsynlig er du allerede kjent med disse begrepene, siden de ganske ofte finnes i dokumentasjonen til diverse elektronisk utstyr , som båndopptakere, fjernsyn, telefoner og så videre.

På en måte representerer analogt utstyr den utgående epoken av elektronisk teknologi, og digitalt utstyr representerer den nyeste epoken som erstatter den. Imidlertid bør det huskes at en type signal ikke kan være bedre enn en annen. Hver av dem har sine egne fordeler og ulemper, så vel som sine egne bruksområder. Selv om digitale signaler blir stadig mer brukt, vil de aldri erstatte analoge signaler.

Analoge signalparametre

Analoge signaler endres jevnt og kontinuerlig over tid, slik at de kan representeres grafisk som en jevn kurve (fig. 4.1).

I naturen er de aller fleste prosessene fundamentalt analoge. For eksempel er lyd en endring i lufttrykket som kan konverteres til elektrisk spenning ved hjelp av en mikrofon. Ved å bruke denne spenningen til inngangen til oscilloskopet, kan du se en graf som ligner på den som er vist i fig. 4.1, dvs. Du kan se hvordan lufttrykket endres over tid.

For å visualisere analog informasjon klarere, tenk på det tradisjonelle speedometeret i en bil. Når bilens hastighet øker, beveger nålen seg jevnt langs skalaen fra ett tall til et annet. Et annet eksempel er å stille inn en stasjon i en radiomottaker: når du dreier på knappen, endres den mottatte frekvensen jevnt.

De fleste analoge signaler er sykliske, eller periodiske, i naturen, for eksempel radiobølger, som er høyfrekvente oscillasjoner av et elektromagnetisk felt. Slike sykliske analoge signaler er vanligvis preget av tre parametere.

Amplitude. Maksimum eller minimumsverdi signal, dvs. bølgehøyde.

Frekvens. Antallet sykliske signalendringer per sekund. Frekvens måles i hertz (Hz); 1 Hz er en syklus per sekund.

Fase. Posisjonen til en bølge i forhold til en annen bølge eller i forhold til et tidspunkt som fungerer som et referansepunkt. Fasen måles vanligvis i grader, og det antas at en full syklus er lik 360 grader.

Digitale signalparametre

Et annet navn på digitale signaler er diskrete Begrepet diskrete tilstander brukes ganske ofte Digitale signaler endres fra en diskret tilstand til en annen nesten øyeblikkelig, uten å stoppe i mellomtilstander (fig. 4.2).

Et eksempel på et digitalt signal kan være det nyeste digitale speedometeret i en bil (sammenlign med eksempelet på et analogt speedometer i forrige avsnitt). Når kjøretøyets hastighet øker, skifter tallene som indikerer hastighetsverdien i kilometer i timen med jevne mellomrom, og signalverdien er fundamentalt diskret: for eksempel er det ingen diskret tilstand mellom "125 km/t" og "126 km/t" mellomverdier. Et annet eksempel på digital informasjon er den nyeste radiomottakeren som du kan stille inn på spesifikk stasjon brukeren legger inn et nøyaktig tall som tilsvarer frekvensen til radiostasjonen.

Sammenligning av analoge og digitale signaler

Datamaskiner er digitale maskiner. Informasjonen de behandler er representert med nuller og enere. Et binært siffer er enten 0 eller 1, med ingenting mellom eller utenfor dem. På grunn av denne klarheten er digitale signaler svært nyttige for å representere og overføre datadata, og det er derfor de brukes i de aller fleste nettverk.

På grunn av teknologiens enkelhet har digitale signaler en rekke fordeler:

Digitalt utstyr er generelt billigere enn analogt utstyr.

Digitale signaler er mindre utsatt for forstyrrelser.

Analoge signaler har imidlertid også noen fordeler:

De er enkle å multipleksere, dvs. overføre et stort nummer av signaler på én kanal.

De er mindre utsatt for dempning (svekkelsen av signalet med økende avstand), derfor kan de overføres med samme kraft som sendeenheten til lengre avstand.

Generelt er både analoge og digitale signaler nyttige. Men i datanettverk tillater digitale signaler høyere nivåer av sikkerhet, gjennomstrømning og pålitelighet. I tillegg er digitale linjer mye mindre utsatt for feil enn analoge linjer.

Lokale nettverk er nesten alltid basert på overføring av digitale signaler via kabel. Analoge signaler brukes i noen wide area-nettverk.

Modulerte og umodulerte signaler

Et viktig kjennetegn ved overføringsmetoden er kanalkapasiteten, som er direkte relatert til signalmodulasjon. Et digitalt signal kalles umodulert hvis overganger fra en diskret tilstand til en annen representerer spenningsstøt i en kabel eller et annet medium. Samtidig, i et modulert signal, er overgangen mellom diskrete tilstander en endring i amplituden til det såkalte bæresignalet, som er høyfrekvente spenningsfluktuasjoner.

Det umodulerte signalet opptar hele kommunikasjonskanalen. Utenom det kan ingenting annet overføres over kommunikasjonskanalen. Et eksempel på umodulerte signaler er signalene i en Ethernet-kabel.

Ved bruk av modulasjon kan flere digitale signaler ved forskjellige bærefrekvenser sendes over én kanal. I tillegg kan ikke bare digitale, men også analoge signaler overføres ved forskjellige bærefrekvenser. Et eksempel kan være et kabel-TV-system der én kabel betjener dusinvis av TV-kanaler, som hver har forskjellige overføringer.

Umodulerte signaler

Umodulerte signaler er ganske enkle: bare ett signal sendes langs kabelen om gangen. Et umodulert signal er oftest et digitalt signal, selv om det også kan være analogt.

Data- og kommunikasjonsteknologi bruker primært umodulerte digitale signaler. For eksempel utveksler en datamaskin modulerte digitale signaler med skjermer, skrivere, tastaturer osv. Et eksempel på bruk av modulerte digitale signaler er ISDN-systemet (Integrated Services Digital Network), der mange signaler overføres på separate kanaler over en enkelt kabel. Umodulerte signaler kan overføres i to retninger, dvs. I hver ende av kabelen kan du installere både en sender og en mottaker som opererer samtidig.

Modulerte signaler

Ved å bruke modulerte signaler er det mulig å organisere flere kommunikasjonskanaler over en kabel, og hver kommunikasjonskanal kan operere på sin egen bærefrekvens uten å forstyrre andre kanaler.

Modulerte signaler er ensrettet. Dette betyr at signalet bare sendes i én retning: en sender er installert i den ene enden av kabelen, og en mottaker er installert i den andre. Imidlertid kan flere kanaler i forskjellige retninger operere samtidig på en kabel.

I tillegg til kabel-tv, brukes modulerte signaler i DSL-systemet (Digital Subscriber Line), der data og tale overføres samtidig over samme linje, eventuelt via satellitt- eller radiobølger.

Multipleksingsmetoder brukes til å plassere flere kommunikasjonskanaler på en linje.

Multipleksing

Multipleksing er samtidig overføring av mange signaler over en linje. På mottakersiden blir de multipleksede signalene gjenopprettet, dvs. er skilt fra hverandre. La oss gå tilbake til eksemplet med kabel-TV. TV-en har en innebygd signaldekoder som velger én kanal og forkaster resten. Takket være dette kan seeren velge ønsket program.

Mange litteraturkilder snakker om multipleksingsmetoder kun i forhold til analoge signaler, men digitale signaler kan også multiplekses. Følgende grunnleggende multipleksingsmetoder brukes:

frekvensdelingsmetode (FDM);

tidsinndeling av kanaler (Time Division Method - TDM);

ved høydensitetsbølgelengde (Dense Wavelength Division Multiplexing - DWDM).

Frekvensinndeling

Med frekvensseparasjon av kanaler som opptar samme linje, opererer hver kanal på sin egen frekvens (fig. 4.3). Vanligvis multiplekses analoge signaler ved å bruke denne metoden. For å muliggjøre toveiskommunikasjon med frekvensdeling, er det nødvendig å installere både en multiplekser og en demultiplekser på hver side.

Tidsinndeling av kanaler

Vanligvis brukes denne metoden til å multiplekse digitale signaler. Med tidsinndeling tildeles hver kanal sine egne tidsintervaller. I mottakerenden separeres signalene fra forskjellige kanaler med en demultiplekser (fig. 4.4).

Høy tetthet bølgelengde multipleksing

Denne multipleksingsmetoden brukes til å overføre signaler over fiberoptiske kabler. Signalene til hver kanal overføres av en lysstråle med sin egen bølgelengde. Fysisk faller denne metoden sammen med frekvensdeling av kanaler, siden bølgelengden til en lysstråle er unikt relatert til dens frekvens. Imidlertid er forskjellene i maskinvareimplementeringer av disse metodene så store at de fortsatt betraktes som separate metoder. Som vist i fig. 4.5 kan forskjellige data overføres samtidig over en optisk fiber, ved hjelp av forskjellige metoder (for eksempel SONET og ATM).

Asynkron og synkron overføring

Dataene som er innebygd i et digitalt signal er faktisk representert av endringer i diskrete signaltilstander. Vi kan gjenopprette våre opprinnelige nuller og enere ved å måle spenningen med et voltmeter på bestemte tidspunkter. Du må imidlertid vite nøyaktig på hvilke tidspunkt målingene skal tas. Synkronisering, dvs. Tidskoordinering innen kommunikasjonsteknologi er ikke mindre viktig enn på alle andre områder av livet vårt.

I nettverksteknologier kalles slik tidskoordinering bitsynkronisering. Elektroniske enheter synkroniserer individuelle biter ved å bruke asynkrone eller synkrone metoder.

Asynkron overføring

Denne metoden bruker en startbit plassert i begynnelsen av hver melding for synkronisering. Når startbiten når mottakerenheten, synkroniserer den i det øyeblikket sin interne klokke med klokken til senderenheten.

Synkron overføring

Ved synkron overføring koordineres de interne klokkene til sende- og mottaksenhetene av innebygde mekanismer. For eksempel kan tidsinformasjon være innebygd i datasignaler. Denne metoden kalles synkronisering med garanterte tilstandsendringer. Blant synkrone metoder er dette den vanligste.

En annen synkron metode er synkronisering ved hjelp av et eget tidssignal, hvor tidsinformasjon overføres mellom sender og mottaker på en egen kanal. En annen synkron metode er gating. I dette tilfellet utføres synkronisering ved hjelp av spesielle strobe-pulser.

Enkelte, halv-dupleks og full-dupleks overføringsmetoder

Kanalene som datasignaler overføres gjennom kan operere i en av tre moduser: simpleks, halv-dupleks og full-dupleks. Disse metodene er forskjellige i retningene signalene sendes i.

Enkel overføring

Som navnet antyder, er dette den enkleste overføringsmetoden. Det kalles noen ganger enveis fordi signaler går i bare én retning, som biler på en enveiskjørt gate (Figur 4.6).

Et eksempel på simplekskommunikasjon er TV. Data (TV-programmer) overføres til TV-en. Ingen signaler overføres fra TV-en tilbake til studioet eller kabelselskapet. Derfor inkluderer TV-en kun en signalmottaker, men ikke en sender.

For tiden blir interaktive TV-systemer stadig mer utbredt, slik at signaler kan overføres ikke bare fra studio til TV, men også i motsatt retning. Imidlertid støtter de fleste kabelselskaper fortsatt bare simpleksoverføring. Dette skapte et alvorlig problem med fremkomsten av Internett. Det eksisterende kabelsystemet var kun i stand til å overføre data i én retning, til brukeren.

Denne feilen gjør det for eksempel umulig for en bruker å få tilgang til websider, fordi brukerens nettleser må sende sin forespørsel til nettstedet. Kabelselskaper tilbyr to måter å løse dette problemet på:

overføre brukerforespørsler (som alltid er mye kortere enn nettsider) over telefonlinjer, og websider - via TV-kabler;

installere nytt kabelutstyr med toveis overføring.

De fleste bedrifter brukte den første metoden som et midlertidig alternativ til den andre, mer avanserte. Hvis du forlater kabeloverføringssystemet simplex, vil brukeren bare måtte bære kostnadene ved å kjøpe kabel- og telefonmodem (med sistnevntes gjennomstrømning på ikke mer enn 56 Kbps.) I dette tilfellet, ressursene til høyhastighetskabelen kanalen vil bli brukt fullt ut.

Mange kabelselskaper oppgraderer raskt utstyret sitt for å støtte toveiskommunikasjon, mens andre fortsatt bare gir enveis Internett-data over TV-kabel. I disse områdene er kundene tvunget til å bruke både kabel- og analogmodem koblet til telefonlinjen.

Halv dupleks overføring

Sammenlignet med simpleks er fordelene med halv-dupleks overføring åpenbare: signaler kan overføres i begge retninger. Dessverre er imidlertid ikke denne veien bred nok til at signaler passerer i begge retninger samtidig. I halv-dupleksmetoden sendes signaler kun i én retning til enhver tid (fig. 4.7).

Halvdupleksmetoden brukes i mange radiokommunikasjonssystemer, for eksempel kommunikasjon med politibiler. I disse systemene, mens mikrofonknappen er trykket, kan du snakke, men du kan ikke høre noe. Hvis brukere trykker på mikrofonknappene i begge ender samtidig, vil ingen av dem høre noe.

Dupleks overføring

Driften av et dupleks kommunikasjonssystem ligner på en toveis gate: biler kan bevege seg i begge retninger samtidig (Figur 4.8).

Et eksempel på duplekskommunikasjon er en vanlig telefonsamtale. Begge abonnentene kan snakke samtidig, og hver av dem hører hva den andre sier i den andre enden av linjen (selv om det ikke alltid er mulig å skjønne hva som ble sagt).

Problemer som oppstår under signaloverføring

Signalene som datamaskiner kommuniserer gjennom er underlagt ulike forstyrrelser og begrensninger. Forskjellige typer Kabler og overføringsmetoder har forskjellig mottakelighet for interferens.

Elektromagnetisk interferens

Elektromagnetisk interferens er inntrenging av et eksternt elektromagnetisk signal som forstyrrer formen til det ønskede signalet. Når ekstern støy legges til det ønskede signalet, kan den mottakende datamaskinen ikke tolke signalet riktig.

Tenk deg at du kjører i en bil ved siden av en kraftig industriinstallasjon og hører på radio samtidig. Et tydelig og leselig signal dekkes plutselig av støy og knitring. Dette skjer fordi radiostasjonens signal er supplert med sterke signaler generert av en installasjon som er plassert nærmere enn radiostasjonen. Dette er grunnen til at elektromagnetisk interferens noen ganger kalles støy.

Ganske ofte kommer forstyrrelser fra en ukjent kilde. Det er mange enheter der elektriske signaler ikke utfører informasjonsfunksjoner, men er et biprodukt av ulike produksjonsprosesser. Interferensen de skaper kan spre seg over avstander på opptil flere kilometer.

Elektromagnetisk interferens forårsaker problemer ikke bare i datakommunikasjonsteknologi. I byer er det mange enheter som sender og mottar elektromagnetiske signaler: mobiltelefoner, radiokommunikasjon, fjernsynssendere og mottakere. Elektromagnetisk interferens kan forårsake mange problemer, for eksempel dårlige TV-bilder, flyulykker på grunn av kommunikasjonsfeil med ekspeditøren, død av en pasient på grunn av funksjonsfeil i medisinsk utstyr, etc. Det er også langsiktige bivirkninger av elektromagnetisk stråling, for eksempel kan kreft eller leukemi være forårsaket av langvarig eksponering for en sterk kilde til elektromagnetiske felt.

Innen kommunikasjonsteknologi er uskjermede kobbertråder spesielt følsomme for elektromagnetisk interferens. Den ytre metallmantelen til koaksialkabler beskytter dem sterkt mot forstyrrelser. Den samme funksjonen utføres av metallskallet til det skjermede tvunnede paret. Uskjermet tvunnet parkabel er ganske utsatt for interferens. Fiberoptiske kabler er fullstendig ufølsomme for elektromagnetisk interferens fordi signalene i dem ikke er elektriske impulser, men en lysstråle. Derfor, under forhold med sterk elektromagnetisk interferens, fungerer fiberoptiske kommunikasjonskanaler best.

Radiofrekvensinterferens

Radiofrekvensinterferens er forårsaket av signaler fra radiosendere og andre enheter som genererer signaler ved radiofrekvenser. Disse inkluderer også dataprosessorer og skjermer. Radiofrekvens anses å være elektromagnetisk stråling ved frekvenser fra 10 KHz til 100 GHz. Stråling ved frekvenser fra 2 til 10 GHz kalles også mikrobølgestråling.

Påvirkningen av radiofrekvensinterferens elimineres ved å bruke støyfiltre som brukes i forskjellige typer nettverk.

Crosstalk

Denne typen interferens inkluderer signaler fra ledninger plassert i en avstand på flere millimeter fra hverandre. Elektrisk strøm som flyter gjennom en ledning skaper et elektromagnetisk felt, som genererer signaler i en annen ledning som ligger i nærheten. Ganske ofte, når du snakker i telefon, kan du høre andres dempet samtaler. Årsaken til dette er krysstale.

Crosstalk reduseres kraftig ved å tvinne de to ledningene sammen, slik det gjøres med tvunnet par kabler. Jo flere svinger det er per lengdeenhet, jo mindre påvirkning av interferens. Bruken av fiberoptisk kabel eliminerer dette problemet fullstendig. Du kan plassere så mange optiske fibre du vil inne i ett skall, og de vil ikke forstyrre hverandre, fordi signalene i dem ikke er elektriske impulser, men lysstråler.

Signaldemping

Når elektriske signaler passerer gjennom kabelen, blir de svakere. Jo større avstand til kilden, jo svakere er signalet. Det er ikke vanskelig å forestille seg dette ved å forestille seg at du prøver å si noe til en person som er et stykke unna deg. Hvis han er 5 meter unna, så vil han høre stemmen din (signal) tydelig og høyt, men er han 50 meter unna vil han ha vanskeligheter med å forstå hva du roper til ham om. Denne svekkelsen av signalet med avstand kalles signaldempning.

Dempning er grunnen til at ulike nespesifiserer en grense for kabellengde. Hvis denne begrensningen overholdes, vil ikke dempningseffekten påvirke den normale driften av kommunikasjonskanalen.

Når frekvensen øker, øker dempningen fordi jo høyere frekvensen til signalet er, desto mer intens blir spredningen av dens elektromagnetiske energi til det omkringliggende rommet. Når frekvensen øker, blir selve ledningen fra en signalbærer til en antenne, og sprer energien ut i rommet.

Signaler i en fiberoptisk kabel er også utsatt for demping. De to hovedårsakene er absorpsjon av lysstrålen av urenheter i glasset og spredning av strålen på grunn av små endringer i den optiske tettheten til glasset som dannes under produksjonen. Imidlertid kan fiberoptiske kabler overføre et signal over en mye større avstand enn kobberkabler uten å redusere kraften til uakseptable nivåer.

Båndbredde

Kommunikasjonsbåndbredde måles vanligvis i megabit per sekund (Mbps). På gjennomstrømning påvirkes av rekkevidden til signalet, typen medium og avstanden som signalet sendes over.

Begrepene høy og lav gjennomstrømning er veldig relative. For eksempel virker lOBaseT Ethernet-gjennomstrømningen på 10 Mbps veldig høy sammenlignet med gjennomstrømningen til et telefonmodem (50 Kbps), samtidig som den virker dystert lav sammenlignet med Gigabit Ethernet (1 Gbps) eller høyhastighets wide area-nettverk tilkoblinger som SONET og ATM.

Et viktig kriterium ved valg av kabeltype og nettverksarkitektur er nødvendig (både nå og i fremtiden) båndbredde.

Nettverksvekstplanlegging

På nettverksplanleggingsstadiet er det nødvendig å huske at båndbredde er en ressurs som alltid er utilstrekkelig. Innkjøp av utstyr med høyere gjennomstrømming enn det er behov for i dag god investering kapital: tilleggskostnader vil definitivt betale seg.

Data- og kommunikasjonsteknologi utvikler seg i et raskt tempo. På 1980-tallet hadde typiske WAN-koblinger en kapasitet på 10 Kbps, og lokale nettverk hadde en kapasitet på 2,5 Mbps. Den gang var det ingen som forestilte seg at det en dag ville være nødvendig å overføre noe med en hastighet høyere enn 100 Mbit/s. Tross alt gjorde teknologier som videokonferanser, taleoverføring eller overføring av store filer som nå er utbredt. ikke eksisterer ennå.

Å legge en kabel med økt båndbredde er mye enklere og billigere enn å bytte ut kabelen med en ny. La oss si at du installerer et 10BaseT-nettverk, som det er tilstrekkelig med en Kategori 3-kabel med en båndbredde på 10 Mbit/s. Ved å kjøpe en kategori 3-kabel i stedet for en kategori 5-kabel sparer du noen få dollar. Men om noen år, når du trenger å oppgradere nettverket til 100 Mbps (og dette vil nesten helt sikkert skje), må du bytte ut alle kablene. Dette vil koste betydelig mer enn om du kjøpte og installerte Kategori 5-kabel direkte.

Nettverkstilgangsmetoder

Det finnes flere forskjellige tilgangsmetoder som passer til forskjellige nettverksarkitekturer og topologier. De mest brukte metodene er:

passerer markøren (relétilgang);

be om prioriteringer.

CSMA/CD-metoden

For øyeblikket er den vanligste metoden for LAN-tilgangskontroll CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Populariteten til CSMA/CD-metoden skyldes i stor grad at den brukes i den for tiden mest vanlige Ethernet-arkitekturen.

Dette er en veldig rask og effektiv metode for å gi tilgang til en Ethernet-kabel. For å forstå hvordan det fungerer, la oss se på fragmentene av navnet separat.

Mediekontroll. Når en datamaskin er i ferd med å overføre data til et nettverk ved hjelp av CSMA/CD-metoden, må den først sjekke om en annen datamaskin sender sine data over samme kabel samtidig. Med andre ord, sjekk statusen til mediet: om det er opptatt med å overføre andre data.

Flere tilgang. Dette betyr at flere datamaskiner kan begynne å overføre data til nettverket samtidig.

Konfliktdeteksjon. Dette er hovedoppgaven til CSMA/CD-metoden. Når datamaskinen er klar til å sende, sjekker den statusen til mediet. Hvis kabelen er opptatt, sender ikke datamaskinen signaler. Hvis datamaskinen ikke hører andres signaler i kabelen, begynner den å sende. Det kan imidlertid skje at to datamaskiner lytter til kabelen og, uten å oppdage signaler, begynner å overføre begge samtidig. Dette fenomenet kalles signalkollisjon.

Når du er inne nettverkskabel signaler konflikt, datapakker blir ødelagt. Men alt er ikke tapt. I CSMA/CD-metoden venter datamaskiner i en tilfeldig periode og sender deretter de samme signalene igjen. Hvorfor må tidsperioden være tilfeldig? Hvis begge datamaskinene venter et visst fast antall millisekunder, kan ventetidene deres falle sammen og alt vil gjenta seg om igjen. Datamaskinen som er den første som gjentar overføringen av pakken (som tilfeldig har en kortere tidsperiode) "vinner" tilgang til nettverket i et rulettspill.

Sannsynligheten for konflikter er lav, siden de bare oppstår hvis begynnelsen av pakkene stemmer overens, dvs. svært korte perioder. Fordi signaler overføres med høye hastigheter (10 eller 100 Mbps i Ethernet), forblir ytelsen høy.

Implementeringen av CSMA/CD-metoden er definert av IEEE 802.3-spesifikasjonene.

CSMA/CA-metoden

Navnet på metoden står for Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance.

CSMA/CA er en mer "trustless" metode. Hvis datamaskinen ikke finner andre signaler i kabelen, konkluderer den ikke med at banen er fri, og du kan sende dine dyrebare data. I stedet sender datamaskinen først en forespørsel om å sende signal - RTS (Request to Send). Ved å gjøre dette kunngjør han til andre datamaskiner at han har til hensikt å begynne å overføre data. Hvis en annen datamaskin gjør det samme samtidig, vil det være en konflikt av signaler, ikke datapakker. På denne måten kan datapakker aldri kollidere. Dette kalles konfliktforebygging.

Ved første øyekast er den konfliktforebyggende metoden mye mer avansert enn konfliktdeteksjonsmetoden. Imidlertid er ytelsen lavere på grunn av det faktum at det i tillegg til dataene er nødvendig å sende KTS-signaler, hvorav de aller fleste er unødvendige. Faktisk dobles antallet signaler som kommer på kabelen nesten.

CSMA/CA-metoden brukes i AppleTalk-nettverk.

Sender et token

Finnes det en tilgangsmetode som fungerer uten signalkollisjoner i det hele tatt? En slik metode finnes: det er en token-pass-metode.

Token-overføringsmetoden er ikke-konkurransedyktig. I denne metoden kan ikke to datamaskiner begynne å sende et signal samtidig. Metoden fungerer som et seminar der en deltaker ikke kan begynne å snakke før han får ordet. På samme måte sender ikke en datamaskin på et token-passerende nettverk før tokenet går til den.

Introduksjon

Hensikten med dette arbeidet er å vurdere fordelene med digital teknologi og årsakene til dem.

Digitale teknologier, som sådan, er basert på å representere signaler i diskrete striper av analoge nivåer, snarere enn som kontinuerlig spektrum. Alle nivåer innenfor et bånd representerer samme signaltilstand.

Siden slutten av 90-tallet av forrige århundre har det vært allment akseptert at fremtiden ligger med digitale teknologier. I dette arbeidet vil jeg forsøke å fremheve hovedårsakene og tesene til dette synspunktet.

1. Analogt signal

Et analogt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en funksjon av tid og et kontinuerlig sett med mulige verdier. Slike signaler er beskrevet kontinuerlige funksjoner tid, og det er derfor et analogt signal noen ganger kalles et kontinuerlig signal.

Egenskapene til analoge signaler gjenspeiler i stor grad deres kontinuitet:

· Fraværet av klart skiltbare diskrete signalnivåer gjør det umulig å anvende begrepet informasjon i formen slik det forstås i digitale teknologier for å beskrive det. "Informasjonsmengden" i én avlesning vil kun begrenses av det dynamiske området til måleinstrumentet.

· Ingen redundans. Fra kontinuiteten til verdirommet følger det at enhver støy som introduseres i signalet ikke kan skilles fra selve signalet, og derfor kan den opprinnelige amplituden ikke gjenopprettes. I virkeligheten er filtrering mulig, for eksempel ved bruk av frekvensmetoder, hvis noen Tilleggsinformasjon om egenskapene til dette signalet (spesielt frekvensbåndet).

La oss vurdere denne typen signal ved å bruke et enkelt eksempel. Under en samtale avgir stemmebåndene våre en viss vibrasjon med varierende tonalitet (frekvens) og volum (lydsignalnivå). Denne vibrasjonen, etter å ha reist en viss avstand, kommer inn i det menneskelige øret, og påvirker der den såkalte auditive membranen. Denne membranen begynner å vibrere med samme frekvens og styrke av vibrasjon som lydledningene våre sendte ut, med den eneste forskjellen at vibrasjonsstyrken svekkes noe på grunn av å overvinne avstanden.

Så overføring av taletale fra en person til en annen kan trygt kalles analog signaloverføring, og det er derfor.

Poenget her er at stemmebåndene våre sender ut den samme lydvibrasjonen som det menneskelige øret selv oppfatter (det vi sier er det vi hører), det vil si overført og mottatt lydsignal, har en lignende pulsform, og det samme frekvensspekteret av lydvibrasjoner, eller med andre ord "lignende" lydvibrasjoner.

La oss nå se på et mer komplekst eksempel. Og for dette eksemplet, la oss ta et forenklet diagram av en telefon, det vil si telefonen som folk brukte lenge før bruken av mobilkommunikasjon.

Under en samtale overføres talelydvibrasjoner til den følsomme membranen på håndsettet (mikrofonen). Deretter, i mikrofonen, konverteres lydsignalet til elektriske impulser, og går deretter gjennom ledninger til den andre håndsett, der det elektriske signalet konverteres tilbake til et lydsignal ved hjelp av en elektromagnetisk transduser (høyttaler eller øretelefon).

I eksemplet ovenfor, igjen, " analog» signalkonvertering. Det vil si at lydvibrasjon har samme frekvens som frekvensen til den elektriske impulsen i kommunikasjonslinjen, og også lyd og elektriske impulser har en lignende form (det vil si lignende).

I programmet TV-signal, det analoge radiofjernsynssignalet i seg selv har nok kompleks form puls, samt en ganske høy frekvens på denne pulsen, fordi den overfører både lydinformasjon og video over lange avstander.

2. Digitalt signal

Et digitalt signal er et datasignal der hver av de representerende parameterne er beskrevet av en diskret tidsfunksjon og et begrenset sett med mulige verdier.

Signalene er diskrete elektriske eller lyspulser. Med denne metoden brukes hele kapasiteten til kommunikasjonskanalen til å sende ett signal. Det digitale signalet bruker hele kabelbåndbredden. Båndbreddeer forskjellen mellom maksimum og minimum frekvens som kan overføres over kabelen. Hver enhet på slike nettverk sender data i begge retninger, og noen kan motta og sende samtidig. Smalbåndssystemer overfører data som et digitalt signal med en enkelt frekvens.

Et diskret digitalt signal er vanskeligere å overføre over lange avstander enn et analogt signal, så det må det først være modulerepå sendersiden, og demoduler på informasjonsmottakersiden. Bruk av algoritmer for å sjekke og gjenopprette digital informasjon i digitale systemer kan øke påliteligheten av informasjonsoverføring betydelig.

Det bør huskes at et ekte digitalt signal er analogt i sin fysiske natur. På grunn av støy og endringer i parametrene til overføringslinjer, har den svingninger i amplitude, fase/frekvens av polarisering. Men dette analoge signalet (puls og diskret) er utstyrt med egenskapene til et tall. Som et resultat blir det mulig å bruke numeriske metoder (databehandling) for å behandle den.

For eksempel, "digitalt signal", la oss ta prinsippet om å overføre informasjon ved å bruke den ganske velkjente "morsekoden". For de som ikke er kjent med denne typen overføring av tekstinformasjon, vil jeg kort forklare det grunnleggende prinsippet nedenfor.

Tidligere, da signaloverføring over luften (ved hjelp av et radiosignal) bare utviklet seg, tillot ikke de tekniske egenskapene til å sende og motta utstyr å sende et talesignal over lange avstander. Derfor ble tekstinformasjon brukt i stedet for taleinformasjon. Siden teksten består av bokstaver, ble disse bokstavene overført ved hjelp av korte og lange pulser av et tonalt elektrisk signal.

Denne overføringen av tekstinformasjon ble kalt overføring av informasjon ved bruk av morsekode.

Tonesignalet hadde på grunn av dets elektriske egenskaper en større gjennomstrømning enn talesignalet, og som et resultat økte rekkevidden til sende- og mottaksutstyret.

Informasjonsenhetene i slik signaloverføring ble konvensjonelt kalt "punkt" og "strek". Kort da nytt signal betydde en prikk, og en lang tone betydde en strek. Her bestod hver bokstav i alfabetet av et spesifikt sett med prikker og streker. For eksempel brevet ENble utpekt av kombinasjonen" .- " (punktstrek), og bokstaven B " - … "(dash-dot-dot-dot) og så videre.

Det vil si at den overførte teksten ble kodet ved hjelp av prikker og streker i form av korte og lange segmenter av et tonesignal. Hvis ordene "MORSE CODE" uttrykkes ved hjelp av prikker og bindestreker, vil det se slik ut:

Det digitale signalet er basert på et veldig likt prinsipp for koding av informasjon, bare informasjonsenhetene i seg selv er forskjellige.

Ethvert digitalt signal består av den såkalte " binær kode" Her brukes logisk 0 (null) og logisk 1 (én) som informasjonsenheter.

Hvis vi tar en vanlig lommelykt som eksempel, så hvis du slår den på, vil det se ut til å bety en logisk, og hvis du slår den av, vil det bety en logisk null.

I digitale elektroniske kretser er logiske enheter 1 og 0 tatt for å være et visst nivå elektrisk spenning i volt. Så for eksempel vil en logisk en bety 4,5 volt, og en logisk null vil bety 0,5 volt. Naturligvis, for hver type digital mikrokrets, er spenningsverdiene til logisk null og en forskjellige.

Enhver bokstav i alfabetet, som i eksempelet med morsekoden beskrevet ovenfor, i digital form, vil bestå av et visst beløp nuller og enere, plassert i en bestemt sekvens, som igjen er inkludert i pakker med logiske pulser. Så, for eksempel, vil bokstaven A være en pakke med impulser, og bokstaven B vil være en annen pakke, men i bokstaven B vil sekvensen av nuller og enere være annerledes enn i bokstaven A (det vil si en annen kombinasjon av arrangementet av nuller og enere).

I en digital kode kan du kode nesten alle typer overført elektrisk signal (inkludert analogt), og det spiller ingen rolle om det er et bilde, videosignal, lydsignal eller tekstinformasjon, og du kan overføre denne typen signaler nesten samtidig (i en enkelt digital strøm).

3. Analoge enheter

Med inntoget av elektrisitet fikk folk muligheten til å bruke utstyr drevet av strøm. Hver dag dukket det opp flere og flere nye enheter, vitenskapen utviklet seg, teknologien ble forbedret. Den gang ble alle oppfinnelser ansett som analoge. Ordet "analog" betydde at enheten fungerer analogt med noe. For å gjøre det klarere, la oss vurdere en måleenhet. La oss si at du må bygge en graf over målinger; selve måledataene er kjent. Instrumentet vil først utlede en ligning fra de kjente dataene som beskriver oppførselen til grafen, og deretter forsøke å konstruere grafen. Det fungerer i analogi med en ligning og følger strengt lovene. Og hvor nøyaktig ligningen beskriver grafen er ikke viktig for enheten. Således er analoge elektroniske enheter enheter for å forsterke og behandle analoge elektriske signaler, laget på grunnlag av elektroniske enheter. Det er to store grupper som analoge elektroniske enheter kan klassifiseres i:

· Forsterkere er enheter som ved hjelp av energien fra en strømkilde danner et nytt signal som er i form en mer eller mindre nøyaktig kopi av det gitte, men overskrider det i strøm, spenning eller effekt.

· Forsterkerbaserte enheter er hovedsakelig omformere av elektriske signaler og motstander.

Elektriske signalomformere (aktive analoge signalbehandlingsenheter) er laget på grunnlag av forsterkere, enten ved direkte å bruke sistnevnte med spesielle tilbakemeldingskretser, eller ved å modifisere dem på en eller annen måte. Disse inkluderer enheter for å summere, subtrahere, logaritme, antilogaritme, filtrering, detektering, multiplisering, divisjon, sammenligning osv. Motstandsomformere er basert på forsterkere med tilbakemelding. De kan transformere størrelsen, typen og arten av motstand. De brukes i noen signalbehandlingsenheter. En spesialklasse består av alle slags generatorer og relaterte enheter.

4. Digitale enheter

Digitale er måleinstrumenter som automatisk genererer diskrete signaler av måleinformasjon og gir avlesninger i digital form. Under diskretforstå signaler hvis verdier uttrykkes ved antall N pulser. Et system med regler for å representere informasjon ved bruk av diskrete signaler kalles en kode. Diskrete signaler, i motsetning til kontinuerlige, har bare et begrenset antall verdier, bestemt av den valgte koden.

De viktigste og obligatoriske funksjonsenhetene til elektroniske digitale måleinstrumenter er analog-til-digital-omformere, der den målte analogen, dvs. kontinuerlig i tid konverteres den fysiske mengden X automatisk til en ekvivalent digital kode, samt digitale utlesningsenheter der de mottatte kodesignalene N konverteres til digitale symboler desimalsystem notasjoner som er praktiske for visuell persepsjon. Den digitale presentasjonsformen av måleresultatet, sammenlignet med den analoge, setter fart på avlesningen og reduserer sannsynligheten for subjektive feil betraktelig. Siden de fleste digitale måleinstrumenter inneholder foreløpige analoge omformere designet for å endre skalaen til den målte inngangsverdien x eller konvertere den til en annen verdi Y = f(x), mer praktisk for den valgte kodingsmetoden, vil i det generelle tilfellet blokkdiagrammet for enheten er presentert i form av fig.

Strukturopplegg digitalt måleinstrument

Moderne digitale instrumenter inneholder analog-til-digital-omformere som er i stand til å produsere hundrevis eller flere konverteringer per sekund, noe som gjør det mulig å registrere raskt forekommende fysiske prosesser og enkelt koble forskningsobjekter til en datamaskin. Digitale enheter er et nytt stadium i utviklingen av teknologi som fungerer ved hjelp av digitale data.

For klarhet, la oss vurdere det samme tilfellet - du må bygge en graf basert på gitte målinger. Enheten vil ikke lage en ligning, den vil dele grafen i små biter, og basert på kjente data beregne koordinatene for hver brikke. Deretter vil enheten plotte hvert stykke i henhold til de oppnådde koordinatene, og på grunn av det faktum at det er et stort antall slike stykker, vil de representere en kontinuerlig graf. Slik fungerer det digital teknologi.

5. De viktigste fordelene med digitale instrumenter fremfor analoge

Et digitalt signal har på grunn av dets elektriske egenskaper (som i eksemplet med et tonesignal) en større informasjonsoverføringskapasitet enn et analogt signal. Et digitalt signal kan også overføres over en større avstand enn et analogt, uten å redusere kvaliteten på det overførte signalet. For eksempel kan et kontinuerlig lydsignal som sendes som en sekvens av 1-er og 0-er rekonstrueres uten feil, forutsatt at overføringsstøyen ikke var tilstrekkelig til å forhindre identifikasjon av 1-er og 0-er. En time med musikk kan lagres på en CD ved bruk av ca. 6 milliarder binære sifre. Dette gjelder spesielt nylig, gitt den enorme veksten overført informasjon(økning i antall TV- og radiokanaler, økning i antall telefonabonnenter, økning i antall internettbrukere og hastighet på internettlinjer).

Lagring av informasjon i digitale systemer er enklere enn i analoge. Støyimmuniteten til digitale systemer gjør at data kan lagres og hentes uten korrupsjon. I et analogt system kan aldring og slitasje forringe den registrerte informasjonen. I digitalt, så lenge den totale interferensen ikke overstiger et visst nivå, kan informasjon gjenopprettes helt nøyaktig.

Digitale systemer med datamaskinstyrt kan styres via programvare, og legger til nye funksjoner uten å erstatte maskinvare. Ofte kan dette gjøres uten involvering av produsenten gjennom en enkel oppdatering programvareprodukt. Denne funksjonen lar deg raskt tilpasse deg endrede krav. I tillegg er det mulig å bruke komplekse algoritmer som er umulige i analoge systemer eller gjennomførbare, men kun til svært høye kostnader.

Ved overføring av et digitalt fjernsynssignal vil seeren ikke lenger se en feil som "bildet er snødekt", slik tilfellet var i det analoge signalet med dårlig mottakelse. I digital overføring av TV-kanaler kan bildekvaliteten bare være god, eller det blir ikke noe bilde i det hele tatt hvis mottaket er dårlig (det vil si enten ja eller nei).

Angående digital overføring telefonsamtaler, så her, med god kvalitet Både en hvisking og et skrik, både lave toner og høye toner kan overføres, og det spiller ingen rolle i hvilken avstand telefonabonnentene befinner seg.

Digital teknologi har alltid vært analog teknologi overlegen når det gjelder nøyaktighet. La oss for eksempel sammenligne analoge og digitale taleopptakere. Hvis du trenger å ta opp taleinformasjon, vil en digital enhet takle oppgaven bedre enn en analog. Dette vil merkes i opptakskvaliteten. Faktum er at en analog opptaker ikke gjengir informasjon så nøyaktig, støy vil bli blandet inn i opptaket, mens en digital opptaker vil filtrere bort unødvendig støy, og dermed blir lyden mer troverdig.

Digital teknologi er mindre. Enhetene er bygget på mikrokretser som er i stand til å utføre addisjons- og subtraksjonsoperasjoner på tall, derav deres lille størrelse. Data moderne enheter I motsetning til analoge, kan de raskt behandles av datamaskiner. Selvfølgelig kan analoge data også plasseres i en datamaskin, men den må først oversette dem til "sitt" digitale språk.

Digital teknologi er mer økonomisk og varer lenger. Mikrokretser bruker mindre energi og kan fungere skikkelig i lang tid, mens mekanisk utstyr raskt vil svikte.

Digitale enheter kan også skryte av:

· Liten feil. Nøyaktigheten til analoge instrumenter er begrenset av feilene til måletransduserne, selve målemekanismen, skalafeil, etc.

· Høy ytelse (antall målinger per tidsenhet);
Ved måling av tidsvarierende mengder spiller ytelse en viktig rolle. Hvis indikering av forut ikke krever høy hastighet, siden evnene til operatøren som jobber med dem er begrenset, blir kravet om hastighet tvert imot viktig når du behandler informasjon ved hjelp av datamaskiner, som digitale enheter ofte er koblet til.
· Fraværet av en subjektiv feil i avlesninger av måleresultatet - subjektive feil knyttet til egenskapene til menneskelig syn, på grunn av parallakse, på grunn av oppløsningen av øyet.

6. Digitalt filter

Digitalt filter - i elektronikk, ethvert filter som behandler et digitalt signal for å fremheve og/eller undertrykke visse frekvenser av dette signalet. I motsetning til et digitalt filter, håndterer et analogt filter et analogt signal, dets egenskaper ikke-diskretoverføringsfunksjonen avhenger følgelig av de interne egenskapene til dets bestanddeler.

Fordelene med digitale filtre fremfor analoge er:

· Høy nøyaktighet (nøyaktigheten til analoge filtre er begrenset av elementtoleranser).

· Stabilitet (i motsetning til et analogt filter, er ikke overføringsfunksjonen avhengig av driften av elementenes egenskaper).

· Fleksibilitet i konfigurasjonen, enkel endring.

· Kompakthet - et analogt filter med svært lav frekvens (for eksempel brøkdeler av en hertz) vil kreve ekstremt store kondensatorer eller induktorer.

Men det er også ulemper:

· Vanskeligheter med å jobbe med høyfrekvente signaler. Frekvensbåndet er begrenset av Nyquist-frekvensen, som er lik halvparten av signalsamplingsfrekvensen. Derfor brukes analoge filtre for høyfrekvente signaler, eller hvis høye frekvenser det er ikke noe nyttig signal, først undertrykker de høyfrekvente komponenter ved hjelp av et analogt filter, og behandler deretter signalet med et digitalt filter.

· Vanskeligheter med å jobbe i sanntid - beregninger må gjennomføres innen prøvetakingsperioden.

· Høy nøyaktighet og høyhastighets signalbehandling krever ikke bare en kraftig prosessor, men også ekstra, muligens kostbar, maskinvare i form av høypresisjon og raske analog-til-digital-omformere.

7. Analog-til-digital-omformer

Som oftest, analog-til-digital omformer - elektronisk apparat, konvertering av spenning til binær digital kode. Noen ikke-elektroniske enheter med digital utgang bør imidlertid også klassifiseres som denne typen, for eksempel noen typer vinkel-til-kode-omformere. Den enkleste enkeltbits binære omformeren er en komparator.

ADC-oppløsning- minimumsendringen i størrelsen på det analoge signalet som kan konverteres av denne enheten er assosiert med bitkapasiteten. Ved en enkelt måling uten å ta hensyn til støy, bestemmes oppløsningen direkte av omformerens bitkapasitet.

ADC-kapasitetkarakteriserer antall diskrete verdier som omformeren kan produsere ved utgangen. I binære enheter måles det i biter, i ternære enheter måles det i trits. For eksempel er en binær 8-bits omformer i stand til å produsere 256 diskrete verdier (0...255), siden . Ternær 8-bit er i stand til å produsere 6561 diskret verdi, fordi det .

Konverteringsfrekvensvanligvis uttrykt i antall per sekund. Moderne ADC-er kan ha en kapasitet på opptil 24 biter og en konverteringshastighet på opptil en milliard operasjoner per sekund (selvfølgelig ikke samtidig). Jo høyere hastighet og bitkapasitet, jo vanskeligere er det å oppnå de nødvendige egenskapene, jo dyrere og mer kompleks blir omformeren. Konverteringshastighet og bitdybde er relatert til hverandre på en bestemt måte, og vi kan øke den effektive konverteringsbitdybden ved å ofre hastighet.

Kvantiseringsstøy- feil som oppstår ved digitalisering av et analogt signal. Avhengig av type analog-til-digital konvertering kan oppstå på grunn av avrunding (til et visst siffer) av signalet eller trunkering (forkaste lavordenssiffer) av signalet.

For å sikre sampling av et 100 kHz sinusformet signal med en feil på 1 %, må ADC-konverteringstiden være 25 ns. Samtidig, ved å bruke en slik høyhastighets ADC, er det fundamentalt mulig å sample signaler med en spektrumbredde på omtrent 20 MHz. Således fører prøvetaking ved bruk av selve enheten til et merkbart avvik mellom kravene mellom ADC-hastigheten og prøvetakingsperioden. Dette avviket kan nå 2...3 størrelsesordener og øker kostnadene og kompleksiteten til samplingsprosessen betraktelig, siden selv for smalbåndssignaler krever den ganske høyhastighets omformere. For en relativt bred klasse av raskt skiftende signaler løses dette problemet ved å bruke sample-and-hold-enheter som har kort blenderåpningstid.

8. Digital og analog kopiering

Siden slutten av 90-tallet har markedet for storformat kopimaskiner og ingeniørsystemer Det er en klar trend med overgang fra analog til digital teknologi. I dag har de fleste produsenter endret sin produktlinje. Mange av dem har helt forlatt produksjonen av analoge kopimaskiner.

Trenden mot digital teknologi er fullt forståelig. For det første løser mange virksomheter som ønsker å følge med tiden og være konkurransedyktige problemet med å konvertere dokumentflyt til elektronisk form. For det andre øker kravene til kvaliteten på dokumenter, noe som bestemmer bildet av bedriften i øynene til partnere og kunder.

I denne forbindelse har multifunksjonell digital teknologi betydelige fordeler fremfor analog teknologi, først og fremst på grunn av selve prinsippene for digital og analog kopiering.

Fordeler:

· Mulighet for tilkobling til datamaskin

· Digital teknologi kan ikke bare kopiere dokumenter, men også skrive ut filer fra en datamaskin, samt skanne originaler og konvertere dem til elektronisk form, for eksempel for lagring i et elektronisk arkiv. Analoge enheter kan bare kopiere.

· Kopikvalitet

· Digital teknologi lar deg få kopier av høyere kvalitet, siden filen som skannes inn i enhetens minne kan behandles digitalt. Den mest nyttige bruken av denne funksjonen er å fjerne bakgrunnen når du kopierer tegninger. I tillegg støtter digitale kameraer fotomodus og gjengir gråtoner og halvtoner mye bedre. Når du kopierer fargebilder, kan digitale maskiner skille mellom forskjellige farger ved å skrive dem ut i forskjellige gråtoner.

· I tillegg til dette bruker ikke digital teknologi optikk som overfører lys reflektert fra originalen til fototrommelen. Denne optikken for analoge enheter krever regelmessig vedlikehold da den samler støv, noe som også påvirker kvaliteten på utskriftene.

· Bred funksjonalitet

· Digital behandling av originalen gjør det ikke bare mulig å forbedre kvaliteten på kopier, men også å transformere originalen, for eksempel skalering, bruk av inversjon, negativ, etc.

· Pålitelighet

· Den høyere påliteligheten til digital teknologi er assosiert ikke bare med fraværet av optikk og en bakgrunnsbelysningslampe, som må endres regelmessig, men også med en annen metode for replikering. Ved utskrift på en analog maskin må originalen ikke bare trekkes i skanneretningen, men også returneres til start posisjon før neste eksemplar. Den digitale maskinen mater originalen én gang, lagrer den og produserer deretter kopier, skriver ut kopier fra minnet.

9. Digitalt og analogt musikkutstyr

I lang tid nå, i vår tid med digital teknologi, har vi sluttet å tenke på hvor mer praktiske digitale maskinvareressurser er sammenlignet med analoge. I prinsippet, da overgangen fra analogt til digitalt utstyr så vidt begynte, var det mye debatt om temaet brukervennlighet, tekniske fordeler og omvendt ulemper ved digital fremfor analog. Men nå, fra tid til annen, dukker dette spørsmålet fortsatt opp i ulike situasjoner, både i ulike platestudioer og i klubber. Hva er fordelene? digitalt utstyr før analog og hvordan er digitalt dårligere enn eldre design?

Først, la oss kort snakke om prinsippene som lyddigitalisering er basert på.

For å konvertere analog lyd til digital, er det analog-til-digital-omformere; det er disse enhetene som er i stand til å konvertere et kontinuerlig analogt signal til en sekvens av individuelle tall, det vil si å gjøre det diskret. Konverteringen skjer som følger: en digital enhet måler amplituden til det analoge signalet mange ganger per sekund og sender ut resultatene av disse målingene direkte i form av tall. Samtidig er ikke måleresultatet en eksakt analog til et kontinuerlig elektrisk signal. Fullstendigheten av kampen avhenger av antall målinger og deres nøyaktighet. Frekvensen som målingene utføres med kalles samplingshastigheten, og presisjonen til amplitudemålinger indikerer antall biter som brukes for å indikere måleresultatet. Denne parameteren er bitdybden.

Så, konvertering av et analogt signal til et digitalt signal består av to trinn: miskreditereetter tid og kvantisering(utjevning) i amplitude. Diskreditering etter tid betyr at signalet er representert av en serie av avlesningene (prøver), tatt med like tidsintervaller. For eksempel, når vi sier at samplingsfrekvensen (ofte kalt samplingshastigheten) er 44,1 kHz, betyr dette at signalet samples 44 100 ganger per sekund. Som regel er hovedspørsmålet i det første trinnet med å konvertere et analogt signal til et digitalt (digitalisering) å velge frekvensen til det analoge signalet, siden kvaliteten på konverteringsresultatet avhenger direkte av dette. Det antas at frekvensområdet som en person hører er fra 20 til 20 000 Hz, og for at et analogt signal skal kunne rekonstrueres nøyaktig fra prøvene, må frekvensen av miskreditering være minst to ganger den maksimale lydfrekvensen. Således, hvis et virkelig analogt signal, som senere vil bli konvertert til digital form, inneholder frekvenskomponenter fra 0 kHz til 20 kHz, må samplingsfrekvensen til et slikt signal ikke være mindre enn 40 kHz. Under prosessen med å diskreditere, gjennomgår frekvensspekteret til analog lyd svært betydelige endringer. Når det først er miskreditert, er det relativt lavfrekvente originale analoge signalet en sekvensiell tidsserie med svært smale pulser med varierende amplituder og med et veldig bredt spekter på opptil flere megahertz. Derfor er spekteret til det diskrediterte signalet mye bredere enn spekteret til det originale analoge signalet. Derav konklusjonen: den mest hensiktsmessige digitaliseringen skjer med en økt frekvens av miskreditering og med høy bitdybde.

Driftsprinsippene for analogt utstyr er basert på kontinuiteten til signalet i den elektriske kretsen. Årsaken til overgangen av produksjonsteknologier fra analog til digital var først og fremst behovet for å forbedre lydkvalitet, lagring og automatisering av arbeidsprosessen. Men på samme tid, på grunn av komprimeringen av originalsignalet etter digitaliseringsprosessen, er CD-en dårligere i total lydkvalitet enn vinyl, siden frekvensområdet til originalsignalet under analogt opptak gjennomgår praktisk talt ingen endringer (som for støyreduksjon , dette avhenger også av nålene på spillerne). Det er derfor fagfolk foretrekker lyden av vinyl fremfor CD-er.

10. Ulemper med digitale enheter

Jeg vil gjerne vie noen flere ord til ulempene ved digital teknologi, som kan være svært viktig i masseproduksjon.

I noen tilfeller bruker digitale kretser mer strøm enn analoge kretser for å utføre den samme oppgaven, og genererer mer varme, noe som øker kompleksiteten til kretsene, for eksempel ved å legge til en kjøler. Dette kan begrense deres bruk i mobile enheter drevet av batterier.

For eksempel bruker mobiltelefoner ofte et laveffekts analogt grensesnitt for å forsterke og stille inn radiosignaler fra en basestasjon. Basestasjonen kan imidlertid bruke et strømkrevende, men svært fleksibelt programvaredefinert radiosystem. Slik basestasjoner kan enkelt omprogrammeres til å behandle signaler som brukes i nye mobilkommunikasjonsstandarder.

Digitale kretser er noen ganger dyrere enn analoge.

Det er også mulig å miste informasjon når du konverterer et analogt signal til et digitalt. Matematisk kan dette fenomenet beskrives som en avrundingsfeil.

I noen systemer kan tap eller korrupsjon av ett stykke digital data fullstendig endre betydningen av store datablokker.

Bibliografi

analog digital signalenhet

1. Horowitz P., Hill W. The Art of Circuit Design. I 3 bind: T. 2. Trans. fra engelsk - 4. utgave, revidert. og tillegg - M.: Mir, 1993. - 371 s.

Hanzel G.E. Håndbok for beregning av filtre. USA, 1969. / Overs. fra engelsk, red. A.E. Znamensky. M.: Sov. radio, 1974. - 288 s.

. "Digital signalbehandling". L.M. Goldenberg, B.D. Matyushkin - M.: Radio og kommunikasjon, 1985

Biryukov S.A. Digitale enheter på MOS integrerte kretser / Biryukov S.A.-M.: Radio og kommunikasjon, 2007.-129 s.: ill. - (Masseradiobiblioteket; Utgave 1132).

Gorbatsjov G.N. Chaplygin E.E. Industriell elektronikk / Ed. prof. V.A. Labuntsova. - M.: Energoatomizdat, 1988.

Shkritek P. Hjelpeveiledning på lydkretser: Pr. fra German-M. Mir, 1991. - 446 s.: ill.

Shilo V.L. Populær digitale brikker: Directory / Shilo V.L.-M.: Metallurgy, 2008.-349 s. - (Masseradiobiblioteket; Utgave 1111).

Goldenberg L.M. Puls og digitale enheter: Lærebok for universiteter / Goldenberg L.M.-M.: Kommunikasjon, 2009.-495 s.: ill..-Bibliografi: s. 494-495.

Bukreev I.N. Mikroelektroniske kretser av digitale enheter / Bukreev I.N., Mansurov B.M., Goryachev V.I. - 2. utgave, revidert. og tillegg..-M.: Sov. radio, 2008.-368 s.

Folk krangler fortsatt om hva som er bedre: analog eller digital teknologi. Samtidig erobrer sistnevnte verden fullstendig og ugjenkallelig. For eksempel inneholdt ikke årets filmfestival i Sydney en eneste film i 35 mm-format – ettersom filmindustrien henter inspirasjon fra nye teknologier.

Ta en titt på topp 10 musikalske hits ARIA (den offisielle oversikten til Australian Recording Industry Association): studiobåndopptakere, som inntil nylig ble ansett som uunnværlige, ble aldri brukt i innspillingsprosessen til denne musikken. Endelig har fotografer lenge foretrukket digitale kameraer fremfor analoge.

Alle eksemplene som er oppført er relatert til lagringsmedier som brukes til å registrere resultatene av kreativitet. Tidligere lagret forfattere fruktene av arbeidet sitt på magnetbånd eller film; nå foretrekker de digital teknologi og relaterte medier.

Kreativitet handler nå i stor grad om å manipulere de siste mediene til å fortelle en historie, fremkalle en følelsesmessig respons, stille spørsmål, underholde et publikum – alle tingene kunst skal gjøre.

Men i den digitale tidsalderen er det stadig flere unge mennesker som er nostalgiske etter gamle analoge medier. Noen ganger grenser en slik forkjærlighet for ting de aldri har brukt til fetisjisme.

For ikke lenge siden overrasket musikeren Jack White alle ved å spille inn på en vintage 8-spors båndopptaker. Og dette er langt fra et isolert tilfelle. Gjenoppstandelsen av "tape" innspillingsstudioer og plateselskaper som distribuerte musikk på kassetter overrasket stort sett store musikkindustrier, som anså det analoge formatet som dødt. Dessuten har digital teknologi gjort det mulig å bli kvitt tidligere irriterende stoffer (brumming, knitring, forvrengning, blink og andre tegn på "varm rørlyd").

Nostalgi for analoge

Ikke-linearitet er et moderne mediebegrep som betyr at inngangssignalet som kommer inn i en enhet ikke er ekvivalent med utgangssignalet.

Eventuelle medieenheter som forvrenger signalet i en eller annen grad - komprimering av det dynamiske spekteret av musikk i lydopptak, uskarpe konturer av bilder og overdreven metning av filmrammen visse farger- kan betraktes som ikke-lineær.

Tekniske spesialister har alltid forsøkt å bli kvitt feil, og musikkprodusenter, fotografer og regissører har lært å inkorporere dem i det kreative produktet. Publikum tok det ganske naturlig.

Mange musikkprodusenter spiller fortsatt inn på film før de overleverer til digitalisering. Eller fotografer - først "klikker" de på materialet, og deretter redigerer de bildene i Photoshop.

Waves og Steven Slate Digital skaper programvare, gjenskape så nøyaktig som mulig lydeffekter gamle båndopptakere.

Fascinasjonen med det analoge formatet forringer selvsagt ikke på noen måte fordelene med digital teknologi. Det rettferdiggjør kvaliteten, til og med for mye. På grunn av triumfen til "digital", er vi allerede lei av det "støyende", uklare og overmettede med fargebilder som er iboende i analoge teknologier. Men samtidig er det ingen som bestrider høy produktivitet og økonomisk effektivitet digitale formater Signal Prosessering.

Noen hobbyister prøver sitt beste for å bevare analog teknologi som er i ferd med å bli en saga blott bare for ideens skyld. Andre liker ganske enkelt å bruke gammelt utstyr, for eksempel et polaroidkamera.

Resten av "retrogradene" simulerer ganske enkelt "Polaroid"-effekter på smarttelefoner for å tilfredsstille følelsen av nostalgi.

The Rise of Slow Media

Økningen av interesse for gammel teknologi blant digitale innfødte minner om fenomenet på slutten av 1980-tallet kalt "sakte mediebevegelser."

Salget av vinylplater vokser. Fordi folk gjenoppdager gleden ved å se albumet til en musiker som et budskap. Hva med å høre på selve plata? Det er et helt ritual: ta opp en sirkel av svart plast, gå sakte opp og plasser den forsiktig i spilleren.

Musikere har sin egen grunn til å elske film. Når de kommer til studio, vet de at de må spille perfekt, fordi «digitalt bedrag» ikke er tilgjengelig.

Regissører går på sin side ut fra begrensningene til filmen. Dette legger ansvar på skuespillernes prestasjoner for å unngå unødvendige opptak.

Musikkprodusenter fungerer også bedre uten stor mengde spor og ubegrensede muligheter for overliggende lyd. Se hva Beatles gjorde på bare 4 spor. I dag er det minst 96. Når man lytter til moderne musikk, må man tvile på nytten av ytterligere 92 spor.

Det er én grunn bak kjærligheten til gammel teknologi. Dette handler mindre om å tjene penger på retromote og mer om å utfordre måten mediebransjen opererer på. I den analoge verdenen er du tvunget til å jobbe saktere. I den digitale virkeligheten må du gjøre jobben nå.

Gamle medieformater forsvinner ikke. Altfor mange mennesker er interessert i deres eksistens. Noen vil prøve å ta tilbake den tapte delen av overskuddet i kjølvannet av retromoten. Noen vil kaste seg ut i nostalgi og begynne å samle vintageutstyr.

Noen ting er virkelig fantastiske. For eksempel musikkinstrumenter eller opptaksutstyr: For 40-50 år siden ble de laget som om de skulle vare, ofte av dyrere materialer enn i dag.

08.11.2016

Digitale teknologier endrer våre vaner, interiøret i leilighetene våre, livsstilen vår og kommunikasjonsspråket vårt. De vil transformere næringsliv og myndigheter, underholdning og utdanning, vitenskap og medisin. De har betydelig forandret mennesket selv, spesielt i sosioøkonomiske og kulturelle aspekter. Hver tredje innbygger på planeten vår har med seg mobiltelefon og på steder der kommunikasjonen er "ikke veldig god" trenger vi forsterkning av mobilkommunikasjon og retningsantenner. Alle større antall Vi tilbringer timer «i det digitale rom» på Internett og bruker mindre og mindre tid til medier som TV og radio. Papirmedier blir erstattet av elektroniske. Et økende antall metropassasjerer leser ikke tradisjonelle bøker, men elektroniske versjoner lastet ned fra Internett.

Digital teknologi slik vi kjenner den i dag har radikalt endret både vår virksomhet og våre personlige liv. Datalagring og overføring har blitt mer effektiv. Internett, spesielt siden etableringen av WWW, lar menneskeheten skape og dele informasjon og kunnskap på global skala.

Digital, usynlig og allestedsnærværende

Det neste trinnet i den digitale revolusjonen vil være den allestedsnærværende digital teknologi. Våre kameraer og MP3-spillere, elektroniske notatbøker og mobiltelefoner minner stadig mer om lommedatamaskiner, og får muligheten til videoopptak, lydopptak og høyhastighets dataoverføring.

Tekniske innovasjoner basert på det meste ulike teknologier, inkludert radioidentifikasjon og radiosensorer, endrer mønstrene for menneskelig eksistens i vår digitale tidsalder. Informasjon og kommunikasjonsevner bli usynlig og allestedsnærværende.

Teorien om fremtidens "allestedsnærvær av datamaskiner" av Mark Weiser - tidligere sjefforsker ved Xerox Palo Alto Research Center - sier at de kraftigste, avanserte og dyptgripende teknologiene er "de som forsvinner, vever seg inn i hverdagslivet til kl. de løses opp i henne." I følge denne oppfatningen vil alle våre kjente ting snart bli til miniatyrdatamaskiner. Og dette er ikke fiksjon. Man trenger bare å ta hensyn til trendene i skiftende generasjoner av datamaskiner. De blir ikke bare mindre. De blir flere og flere og mer og mer uerstattelige. Å løse mange problemer vil ikke lenger kreve menneskelig inngripen, og teknologier som var så merkbare i går vil forsvinne fra vårt syn i morgen. Samtidig, overalt i miljøet vårt, vil de mest dagligdagse tingene ha evnen til å behandle informasjon.

For to og et halvt tiår siden var datamaskiner som betjener dusinvis av mennesker vanlig. Så kom den personlige datamaskinen, én maskin per person, og nå er samfunnet vårt i overgangsfasen til allestedsnærværende databehandling, med flere digitale enheter som betjener én person. Figur 2, hentet fra Mark Weisers artikkel «The 21st Century Computer», illustrerer fremveksten av epoken med utbredt databehandling. Den viser stadiene av vekst, metning og nedgang for tre generasjoner datamaskiner.

Nye vektorer for nettverksutvikling

Den lenge forutsagte digitale konvergensen er i ferd med å bli en realitet på mange områder av livet. I løpet av de siste to tiårene har telefonkommunikasjon endret seg til det ugjenkjennelige. Trådløs telefoni har blitt utbredt. Samtidig slutter telefonen å kun være et middel for talekommunikasjon. Datatrafikk i kommunikasjonsnettverk vokser mye raskere enn taletrafikk. Og mens mobiloperatører streber etter å klemme maksimal nytte Fra talekommunikasjon prøver operatører av andre tjenester - Voice over Internet Protocol (VoIP) - å minimere denne fordelen.

VoIP-teknologien skylder sin økende popularitet til mange fordeler, som til sammen utgjør en ekstremt attraktiv kommunikasjonsmetode for mange kategorier brukere - fra husmødre til transkontinentale selskaper. VoIP-samtaler er ofte gratis eller i det minste billigere enn vanlig telefoni. Brukere kan ringe mottakeren fra hvor som helst med Internett-tilgang, og bruke en rekke tilleggstjenester, for eksempel viderekobling, videosamtaler, konferansesamtaler, fildeling osv.

VoIP-tjenester har eksistert siden 90-tallet. Imidlertid har deres utbredte distribusjon blitt merkbar relativt nylig. Blant de mest kjente tjenestene rettet mot spesifikke forbrukere er Skype.

Skype er en tjeneste der du kan bruke et spesielt dataprogram til å ringe gratis til andre Skype-abonnenter rundt om i verden. Hvis abonnenter har Skype webkameraer lar deg organisere videokonferanser. Du kan også ringe vanlige fasttelefoner og mobiltelefoner til svært lave priser. Skype inkluderer funksjonene til direktemeldingssystemer, samtidig som du kan organisere chatter med opptil 100 personer samtidig og lagre informasjonen som mottas.

Skype ble lansert i 2003 og ble et par år senere kjøpt opp av eBay, verdens største nettauksjonsside. Tillegget av Skype til eBay fikk flere andre store selskaper til å begynne å eksperimentere med Internett-telefoni. Dermed kjøpte Microsoft nylig VoIP-selskapet Teleo, Yahoo! kjøpte DialPad-selskapet, og Google begynte å tilby Snakketjeneste. Tilbydere av telefonitjenester viser også interesse for VoIP. British Telecom og Nokia tester smarte abonnentterminaler som sømløst bytter mellom mobil- og VoIP-nettverk, slik at abonnenter slipper å kjøpe to forskjellige terminaler og betale regninger fra to operatører.

En ny type infrastruktur

Enheter som utveksler data via radio kan enkelt kobles til et nettverk: ingen behov for å grave grøfter eller bygge kabelkanaler, ingen behov for å legge kabler. derimot moderne verden med sine multi-gigabyte flyter, kan den ikke klare seg uten en fast infrastruktur, så faste nettverk står heller ikke stille. Hovedretningen for utviklingen her er opprettelsen av fullskala optiske nettverk preget av enorm gjennomstrømning. I utviklede land er ryggradsnettverk som gir langdistanse og internasjonal kommunikasjon allerede helt optiske. Nettverk som kobler hjem og industribygg til stamnettet – de såkalte aksessnettene – bruker i dag fortsatt kobberkabler og DSL-teknologier. Men de vil utvilsomt bli erstattet av optiske linjer, som implementerer FTTH-konseptet (fiber-til-hjemmet). Vel, det siste trinnet - optiske kommunikasjonslinjer inne i bygninger - vil heller ikke ta lang tid å komme frem.

Den generelle konsensus blant eksperter er at i den utviklede verden vil optiske nettverk danne den allestedsnærværende faste infrastrukturen. Disse nettverkene vil bli supplert med radionettverk, hvis rolle vil være treenig.

Først: å sikre praktisk tilkobling av terminalenheter til infrastrukturen. I likhet med begrepet «last mile» som er mye brukt i dagens telekommunikasjonslitteratur, vil morgendagens radioaksessnettverk være «last meter»-nettverk – avstanden fra lokale transceivere til optiske nettverk.

For det andre: kommunikasjon for bevegelige objekter. Denne rollen, som den første, er en klassisk mobilrolle.

Den tredje rollen er relativt ny. Den består av å koble sammen enheter uten å bruke infrastruktur. gir dette mening? Ja det har det. For eksempel for alle steder og situasjoner der infrastruktur rett og slett ikke eksisterer (for eksempel i utviklingsland) eller er utilgjengelig eller skadet (for eksempel på grunn av en ulykke). I tillegg, hvis vi tror på teorien om datamaskiners allestedsnærvær, må vi en dag koble mange billige enheter til ett nettverk, noe som sannsynligvis vil løse noen lokale problemer på kontoret eller hjemme. Det er sannsynlig at det vil bli for dyrt å utstyre slike enheter med UMTS- eller WLAN-grensesnitt. Det er her vi trenger muligheten til å koble til enheter uten å koble dem til nettverksinfrastrukturen. Det var for slike formål at det ble oppfunnet på en gang bluetooth-teknologi, som var det første skrittet i denne retningen.

Ny livsstil

Det er usannsynlig at noen er i stand til å beregne hvor stort World Wide Web er i dag. Yahoo! anslår størrelsen til 40 milliarder sider. Hundrevis av ganger mer - volumet av lukkede data lagret av ulike organisasjoner.

Vi bruker ofte Internett uten å vite det. Skriving telefonnummer, tror vi ikke at en del av samtalen vår vil gå gjennom en VoIP-seksjon over Internett. Når vi sender en e-post til en kollega på neste kontor, bryr vi oss ikke om hvilke servere den går gjennom. Når vi klikker på Søk-knappen på Google eller Yahoo!, ønsker vi bare å få informasjon. Internett, sammen med illusjonen om kunnskapens "universalitet", har brakt oss en ny stil liv. Og sammen med den nye livsstilen - nytt marked tjenester.

Hvor stort er det digitale livsstilsmarkedet?

På ett nivå er dette stort segment, som kombinerer digitale næringer som kommunikasjon, TV- og radiokringkasting og dataindustrien. Men på den annen side er dette et marked for én person som verdsetter både betalte og gratis tjenester like mye. Det bør huskes her at den sentrale sosiale kraften til markedet for nye kommunikasjonstjenester er samfunnets tendens til individualisering, kundens ønske om å velge produkter og tjenester, kun styrt av deres behov. Leverandører og operatører vil derfor måtte tilby forbrukere muligheten til direkte og personlig å velge og tilpasse tjenestene de mottar. Multimediakommunikasjon, e-handel, telemedisin, fjernundervisning, allestedsnærværende datamaskiner - i hjem, kontorer, biler; radionettverk i kafeer og treningsklubber, butikker og hoteller, flyplasser og universiteter - alt dette vil til sammen føre til en betydelig økning i global trafikk som sendes over Internett.

Dermed er det helt åpenbart at foran våre øyne må tre komponenter av nye tjenester - kommunikasjon, fjernsyns- og radiokringkasting og dataindustrien - forenes og skape et nytt marked som ennå ikke har riktig navn, men det vil dukke opp og sannsynligvis veldig snart.

Nye motsetninger

IBM Global Business Services har publisert en ny rapport, Navigating the Media Disruption: Innovation and Deliving New Business Models, som beskriver konflikten som tradisjonelle innholdseiere og distributører står overfor. Det er dette rapporten kaller «mediegapet», som er preget av spenningen i forholdet mellom tradisjonelle aktører i mediemarkedet og «nykommere» fra feltet digitale teknologier. IBM-eksperter spår at i løpet av de neste fire årene vil totale inntekter fra nye typer medieinnholdsdistribusjon vokse med 23 % per år – omtrent fem ganger høyere enn veksten i det tradisjonelle medie- og underholdningsmarkedet. I tillegg, iht ekspertvurderinger, med overgangen til digitale teknologier for dannelse, lagring og distribusjon av innhold, vil musikkindustrien tape ca. 90–160 milliarder dollar, og TV- og filmindustrien vil lide enda større tap dersom en akseptabel løsning på dagens konfliktsituasjon er. ikke funnet.

Hvis du ser nøye etter, kan du enkelt se et klart skille mellom det gamle og det nye innholdsdistribusjonsmiljøet. Det tradisjonelle miljøet fortsetter å være dominert av innhold som er skapt av spesialister og distribuert gjennom proprietære plattformer. Det er beskyttet av hologrammer, stemplet "Alle rettigheter forbeholdt", fremdriften av distribusjonen overvåkes av høyt betalte advokater, tilfeller av ulovlig (lest - ubetalt) bruk av slikt innhold vurderes i domstoler i forskjellige instanser. I nytt miljø innhold er ofte laget av brukere og tilgang til gjennom åpne ressurser. Disse polare trendene definerer tydelig konflikten mellom eksisterende og nye markedsaktører.

En annen konflikt oppstår mellom eksisterende markedsaktører - tradisjonelle eiere av ressurser (filmselskaper, spillutviklere og innspillingsstudioer) og deres distributører (TV-selskaper, bedrifter) detaljhandel, filmdistributører, kabel- og satellitttjenesteleverandører). Den eksisterende oppdelingen av mediemiljøet setter partnere opp mot hverandre i kampen for inntektsvekst.

Dagens konfrontasjon mellom tradisjonelle og nye multimedieressursleverandører har nådd sitt høyeste punkt. Problemet, som i utgangspunktet var rent teknisk og kun bestod i å erstatte analog kommunikasjon med digital, har vokst til et økonomisk, juridisk og til og med politisk. Så det er på tide å endre forretningsmodeller, innovere og tenke nytt om partnerskap.

Nye selskaper og nye relasjoner

Tradisjonelt måles markeder i form av tilbud og etterspørsel, på grunnlag av hvilke produsenter og tjenesteleverandører bestemmer hvilke «verdier» forbrukerne skal betale for og prøver å skape disse verdiene. Men i den nye digitale verdenen ser det ut til at forbrukerne skaper disse verdiene selv. Klassiske eksempler Slike "selvbetjening" er massive nettspill og offentlige nettsteder.

Selv tradisjonelle firmaer som telekomoperatører begynner å bevege seg i retning av "personalisering." På 1800-tallet ble telegrafmeldinger skrevet ut og dekodet av ansatte i telegrafselskaper, på 1900-tallet kunne brukerne sende og motta meldinger selv, men nettverksutstyret tilhørte telefonselskapet. På 1800-tallet ble utstyr eid av brukeren i økende grad brukt til å overføre meldinger.

Lignende trender kan sees i databehandling (for eksempel bruk av gratis og åpen kildekode-programvare) og i kringkasting (hvor vanlige mennesker i økende grad deltar i innholdsskaping ved å vises på reality-tv eller ringe inn direktesendte TV- eller radiosendinger).

Bevegelsen mot personalisering og økt verdi skapt av brukerne selv endrer markedets ansikt. Hovedindikatorene på dette er følgende.

Hva er en tjeneste og hvem er dens forbruker?

Hva kan vurderes i dag grunnleggende tjeneste informasjons- og kommunikasjonsteknologi? For tjue år siden ble det definert som "en telefon i hvert hjem." I dag grunnleggende tjeneste- ikke bare tilgjengeligheten av nødvendige tjenester eller utstyr, men også kvaliteten de gir. I kampen om kvalitet og gjennomstrømming, og til syvende og sist for oppdragsgiver, brytes spydene, selskaper slår seg sammen og går konkurs, regulatoriske grunnlag kollapser, konsepter skrives og prognoser går ikke i oppfyllelse.

På slutten av 2006 publiserte International Telecommunication Union sin syvende årsrapport fra en gruppe analytikere om trender i utviklingen av Internett. Den har tittelen "Digital.life" og sier at vi i løpet av de kommende tiårene kan forvente begynnelsen av en ny æra av digitalisering, der dagens "Internett av data og mennesker" vil vike for morgendagens "Internet of Things."

I rapporten sin minner ITU-analytikere leseren på hvordan vi helt i begynnelsen av Internett-æraen ble overrasket over muligheten for kontakt - uten telefonoperatører og langdistansesamtaler - med folk som befinner seg i utlandet, i andre tidssoner, og til og med i andre halvkuler. Hvor uvanlig det var å få tilgang til informasjon mens du var foran en hjemmedataskjerm, og ikke i Lenin-biblioteket!

Det neste logiske trinnet i denne teknologiske revolusjonen, ifølge eksperter, vil være nettverksbygging av livløse gjenstander. De vil kommunisere i sanntid og dermed radikalt transformere Internett. Ifølge rapporten er det for tiden rundt 875 millioner globale nettverksbrukere i verden. Og dette tallet kan rett og slett dobles hvis folk forblir fremtidens primære brukere. Men eksperter forventer at antallet terminaler koblet til nettverket i løpet av de neste tiårene vil utgjøre titalls milliarder. Dette er grunnlaget for tingenes internett. "Tingenes internett vil muliggjøre ny bruk av ting som vi aldri har forestilt oss før," spår forfatterne av rapporten.

Men selv om det er mange grunner til bekymring, er én ting klar: vitenskap og teknologi fortsetter å bevege seg fremover. Internett slutter å være noe uavhengig, det dekker hele livet vårt. Investeringer på flere milliarder dollar i databehandlings- og overføringsteknologier fører til fremveksten av flere og flere nye tjenester og muligheter for forbrukerne, noe som betyr flere og flere nye markeder og nye inntekter. Denne prosessen er uforutsigbar, akkurat som forløpet til oppfinnerens tanker er uforutsigbart.

Det er neppe verdt å prøve å forstå veiene til fremskritt før du fortsetter å gå videre. Gitt den svimlende hastigheten som teknologier dukker opp og endrer seg med, kan et kunstig stopp "å realisere" være ganske dyrt. Og i dette er jeg klar til å argumentere med forfatterne av ITU-rapporten jeg allerede har nevnt, som ber om å høste fordelene av tingenes globale internett "bare etter å ha full forståelse for denne fremgangen, fordelene og vanskelighetene forbundet med den."

Verden vår blir gradvis digital. Vi er nå i selve episenteret av den digitale revolusjonen, som oppsto tidlig på 1980-tallet og gradvis fortrenger analoge tjenester og enheter fra våre liv og virksomheter, og erstatter dem med digitale.