Công nghệ analog và kỹ thuật số. So sánh tín hiệu analog và tín hiệu số. Tín hiệu analog và kỹ thuật số

Mọi người vẫn tranh cãi xem cái nào tốt hơn: công nghệ analog hay kỹ thuật số. Đồng thời, sau này chinh phục thế giới một cách hoàn toàn và không thể thay đổi. Ví dụ, Liên hoan phim Sydney năm nay không có một bộ phim nào ở định dạng 35mm - vì ngành công nghiệp điện ảnh lấy cảm hứng từ các công nghệ mới.

Hãy xem ARIA Top 10 Music Hits (bảng xếp hạng chính thức của Hiệp hội Công nghiệp Ghi âm Úc): máy ghi âm phòng thu, thứ mà cho đến gần đây được coi là không thể thiếu, chưa bao giờ được sử dụng trong quá trình ghi âm loại nhạc này. Cuối cùng, các nhiếp ảnh gia từ lâu đã ưa thích máy ảnh kĩ thuật số tương tự.

Tất cả các ví dụ được liệt kê đều liên quan đến phương tiện lưu trữ được sử dụng để ghi lại kết quả của sự sáng tạo. Trước đây, các tác giả lưu giữ thành quả lao động của mình trên băng từ hoặc phim, nhưng bây giờ họ thích công nghệ số và các phương tiện truyền thông liên quan.

Sự sáng tạo giờ đây chủ yếu là vận dụng các phương tiện truyền thông mới nhất để kể một câu chuyện, gợi lên phản ứng cảm xúc, đặt câu hỏi, giải trí cho khán giả — tất cả những điều mà nghệ thuật phải làm.

Tuy nhiên, trong thời đại kỹ thuật số, ngày càng có nhiều người trẻ hoài niệm về những phương tiện truyền thông tương tự cũ. Đôi khi niềm yêu thích đối với những thứ mà họ chưa bao giờ sử dụng gần như là tôn sùng.

Cách đây không lâu, nhạc sĩ Jack White đã khiến mọi người ngạc nhiên khi thu âm trên chiếc máy ghi âm 8 track cổ điển. Và đây không phải là một trường hợp cá biệt. Sự hồi sinh của các phòng thu “băng” và hãng thu âm phân phối nhạc trên băng cassette đã khiến các ông lớn trong ngành âm nhạc vô cùng ngạc nhiên, những người coi định dạng analog đã chết. Hơn nữa, công nghệ kỹ thuật số đã giúp loại bỏ các tác nhân gây kích ứng trước đó (tiếng vo ve, tiếng tanh tách, méo tiếng, nhấp nháy và các dấu hiệu khác của “âm thanh ống ấm”).

Nỗi nhớ về analog

Phi tuyến tính là một thuật ngữ trong thực tiễn của các phương tiện truyền thông hiện đại, có nghĩa là tín hiệu đầu vào, tín hiệu vào thiết bị không tương đương với tín hiệu đầu ra.

Bất kỳ thiết bị đa phương tiện nào làm biến dạng tín hiệu ở mức độ này hay mức độ khác - nén phạm vi năng độngâm nhạc trong bản ghi âm, đường viền hình ảnh mờ và độ bão hòa quá mức của khung phim màu sắc nhất định- có thể coi là phi tuyến.

Các chuyên gia kỹ thuật luôn cố gắng loại bỏ sai sót và các nhà sản xuất âm nhạc, nhiếp ảnh gia và đạo diễn đã học cách kết hợp chúng vào sản phẩm sáng tạo. Công chúng đón nhận điều đó một cách khá tự nhiên.

Nhiều nhà sản xuất âm nhạc vẫn thu âm trên phim trước khi đưa đi số hóa. Hoặc các nhiếp ảnh gia - đầu tiên họ “nhấp chuột” vào tài liệu, sau đó họ chỉnh sửa hình ảnh trong Photoshop.

Waves và Steven Slate Digital sáng tạo phần mềm, tái tạo hiệu ứng âm thanh của máy ghi âm cũ một cách chính xác nhất có thể.

Tất nhiên, niềm đam mê với định dạng tương tự không làm mất đi lợi thế của công nghệ kỹ thuật số. Nó biện minh cho chất lượng của nó, thậm chí là quá nhiều. Vì sự chiến thắng của “kỹ thuật số”, chúng ta đã chán ngán với hình ảnh “ồn ào”, không rõ ràng và quá bão hòa với màu sắc vốn có của các công nghệ analog. Nhưng đồng thời, không ai tranh cãi về năng suất cao và hiệu quả kinh tế định dạng kỹ thuật số xử lý tín hiệu.

Một số người có sở thích đang cố gắng hết sức để bảo tồn công nghệ tương tự đang trở thành quá khứ chỉ vì ý tưởng. Những người khác chỉ đơn giản là thích sử dụng thiết bị cổ điển, chẳng hạn như máy ảnh Polaroid.

Những bản “ngược dòng” còn lại chỉ mô phỏng hiệu ứng “Polaroid” trên smartphone để thỏa mãn cảm giác hoài niệm.

Sự trỗi dậy của phương tiện truyền thông chậm

Sự quan tâm ngày càng tăng đối với các công nghệ cũ từ những người sinh ra ở thời đại kỹ thuật số, gợi nhớ đến hiện tượng cuối những năm 1980 được gọi là “phong trào truyền thông chậm”.

Doanh số bán hàng ngày càng tăng bản ghi vinyl. Bởi vì mọi người đang tìm lại niềm vui khi xem album của một nhạc sĩ như một thông điệp. Thế còn việc nghe bản ghi âm thì sao? Đó là cả một nghi thức: nhặt một vòng tròn nhựa đen, từ từ bước lên và cẩn thận đặt nó vào máy nghe nhạc.

Các nhạc sĩ có lý do riêng để yêu thích phim. Khi đến trường quay, họ biết rằng mình phải chơi thật hoàn hảo, vì “lừa dối kỹ thuật số” là không có.

Ngược lại, các đạo diễn lại tiến hành từ những hạn chế của phim. Điều này đặt trách nhiệm lên diễn xuất của các diễn viên để tránh những cảnh quay không cần thiết.

Các nhà sản xuất âm nhạc cũng làm việc tốt hơn mà không cần lượng lớn các bản nhạc và khả năng vô hạn để phủ âm thanh. Hãy xem Beatles đã làm gì chỉ trong 4 bài hát. Ngày nay có ít nhất 96 bản nhạc trong số đó, nghe nhạc hiện đại, người ta phải nghi ngờ về tính hữu ích của 92 bản nhạc bổ sung.

Có một lý do đằng sau tình yêu dành cho công nghệ cũ. Điều này không nhằm mục đích kiếm tiền từ thời trang cổ điển mà thiên về thách thức cách vận hành của ngành truyền thông. Trong thế giới tương tự, bạn buộc phải làm việc chậm hơn. Trong thực tế kỹ thuật số, bạn phải thực hiện công việc ngay bây giờ.

Các định dạng phương tiện cũ sẽ không biến mất. Có quá nhiều người quan tâm đến sự tồn tại của họ. Ai đó sẽ cố gắng lấy lại phần lợi nhuận đã mất sau thời trang cổ điển. Ai đó sẽ chìm đắm trong nỗi nhớ và bắt đầu sưu tầm những thiết bị cổ điển.

Một số điều thực sự tuyệt vời. Ví dụ, nhạc cụ hoặc thiết bị ghi âm: 40-50 năm trước, chúng được chế tạo như thể chúng sẽ tồn tại lâu dài, thường từ những vật liệu đắt tiền hơn ngày nay.

08.11.2016

Công nghệ kỹ thuật số đang thay đổi thói quen của chúng ta, nội thất căn hộ, lối sống và ngôn ngữ giao tiếp của chúng ta. Họ sẽ chuyển đổi hoạt động kinh doanh và chính phủ, giải trí và giáo dục, khoa học và y học. Chúng đã làm thay đổi bản thân con người một cách đáng kể, đặc biệt là về mặt kinh tế - xã hội và văn hóa. Mỗi cư dân thứ ba trên hành tinh của chúng ta đều mang theo bên mình điện thoại di động và ở những nơi mà khả năng liên lạc “không tốt lắm”, chúng tôi cần khuếch đại thông tin liên lạc di động và ăng-ten định hướng. Chúng ta dành ngày càng nhiều thời gian “trong không gian kỹ thuật số” của Internet và ngày càng dành ít thời gian hơn cho các phương tiện truyền thông như truyền hình và đài phát thanh. Phương tiện truyền thông giấy đang được thay thế bởi phương tiện điện tử. Ngày càng nhiều hành khách đi tàu điện ngầm không đọc sách truyền thống mà đọc sách điện tử được tải xuống từ Internet.

Công nghệ kỹ thuật số như chúng ta biết ngày nay đã thay đổi hoàn toàn cả hoạt động kinh doanh lẫn cuộc sống cá nhân của chúng ta. Việc lưu trữ và truyền dữ liệu đã trở nên hiệu quả hơn. Internet, đặc biệt kể từ khi WWW ra đời, cho phép nhân loại tạo ra và chia sẻ thông tin cũng như kiến thức trên quy mô toàn cầu.

Kỹ thuật số, vô hình và có mặt khắp nơi

Bước tiếp theo cuộc cách mạng kỹ thuật số sẽ có sự hiện diện khắp nơi của công nghệ kỹ thuật số. Máy ảnh và máy nghe nhạc MP3, thiết bị điện tử của chúng tôi sổ ghi chép Và Điện thoại cầm tay càng ngày càng gợi nhớ máy tính bỏ túi, có được khả năng quay video, ghi âm, truyền tốc độ cao dữ liệu.

Những đổi mới kỹ thuật dựa trên hầu hết công nghệ khác nhau, bao gồm nhận dạng vô tuyến và cảm biến vô tuyến, đang thay đổi mô hình tồn tại của con người trong thời đại kỹ thuật số của chúng ta. Thông tin và khả năng giao tiếp trở nên vô hình và có mặt khắp nơi.

Lý thuyết về tương lai “máy tính có mặt khắp nơi” của Mark Weiser – cựu nhà khoa học trưởng của Trung tâm nghiên cứu Xerox Palo Alto – cho rằng những công nghệ mạnh mẽ, tiên tiến và sâu sắc nhất là “những thứ biến mất, đan xen vào cơ cấu của cuộc sống hàng ngày cho đến khi chúng tan biến trong cô ấy." Theo quan điểm này, tất cả những thứ quen thuộc của chúng ta sẽ sớm biến thành những chiếc máy tính thu nhỏ. Và đây không phải là hư cấu. Người ta chỉ cần chú ý đến xu hướng thay đổi các thế hệ máy tính. Chúng không chỉ nhỏ đi. Họ ngày càng trở nên đông đảo và ngày càng không thể thay thế được. Việc giải quyết nhiều vấn đề sẽ không còn cần đến sự can thiệp của con người nữa và những công nghệ rất đáng chú ý ngày hôm qua sẽ biến mất khỏi tầm mắt của chúng ta vào ngày mai. Đồng thời, ở mọi nơi trong môi trường của chúng ta, những vật dụng hàng ngày nhất sẽ có khả năng xử lý thông tin.

Hai thập kỷ rưỡi trước, máy tính phục vụ hàng chục người là điều phổ biến. Sau đó là máy tính cá nhân, mỗi người một máy, và giờ đây xã hội chúng ta đang trong giai đoạn chuyển tiếp sang điện toán phổ biến, với nhiều thiết bị kỹ thuật số phục vụ một người. Hình 2, lấy từ bài viết “Máy tính thế kỷ 21” của Mark Weiser, minh họa sự ra đời của kỷ nguyên tin học hóa rộng rãi. Nó thể hiện các giai đoạn tăng trưởng, bão hòa và suy tàn của ba thế hệ máy tính.

Các hướng phát triển mạng mới

Sự hội tụ kỹ thuật số được dự đoán từ lâu đang trở thành hiện thực trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Trong hai thập kỷ qua thông tin liên lạc qua điện thoạiđã thay đổi đến mức không thể nhận ra. Điện thoại không dây đã trở nên phổ biến. Đồng thời, điện thoại không còn là phương tiện liên lạc bằng lời nói nữa. Lưu lượng dữ liệu trong mạng truyền thông đang tăng nhanh hơn nhiều so với lưu lượng thoại. Và trong khi nhà khai thác di động cố gắng tận dụng tối đa lợi ích từ liên lạc thoại, các nhà khai thác các dịch vụ khác - giao thức thoại qua Internet (VoIP) - cố gắng giảm thiểu lợi ích này.

Với sự phổ biến ngày càng tăng của nó công nghệ VoIP có nhiều ưu điểm, tổng hợp lại, đối với nhiều đối tượng người dùng - từ các bà nội trợ đến các tập đoàn xuyên lục địa - tạo thành một phương thức liên lạc cực kỳ hấp dẫn. Cuộc gọi VoIP thường miễn phí hoặc ít nhất là rẻ hơn điện thoại thông thường. Người dùng có thể gọi cho người nhận từ bất cứ nơi nào có truy cập Internet và sử dụng nhiều dịch vụ bổ sung, chẳng hạn như chuyển tiếp cuộc gọi, gọi video, gọi hội nghị, chia sẻ tệp, v.v.

Dịch vụ VoIP đã có từ những năm 90. Tuy nhiên, sự phân bố rộng rãi của chúng đã trở nên đáng chú ý gần đây. Trong số các dịch vụ nổi tiếng nhất nhắm đến người tiêu dùng cụ thể là Skype.

Skype là một dịch vụ mà qua đó bạn có thể, thông qua một chương trình máy tính Gọi miễn phí cho những người đăng ký Skype khác trên toàn thế giới. Nếu thuê bao có Webcam của Skype cho phép bạn tổ chức hội nghị video. Bạn cũng có thể gọi điện thoại cố định và điện thoại di động thông thường với mức giá rất thấp. Skype bao gồm các chức năng của hệ thống nhắn tin tức thời, đồng thời cho phép bạn tổ chức các cuộc trò chuyện với tối đa 100 người cùng lúc và lưu thông tin nhận được.

Skype ra mắt vào năm 2003 và vài năm sau đó được eBay, trang đấu giá trực tuyến lớn nhất thế giới, mua lại. Skype gia nhập eBay đã thúc đẩy một số người khác các công ty lớn cho đến khi bắt đầu thử nghiệm điện thoại Internet. Do đó, Microsoft gần đây đã mua lại công ty VoIP Teleo, Yahoo! đã mua lại công ty DialPad, và Google bắt đầu cung cấp dịch vụ Talk. Các nhà cung cấp dịch vụ điện thoại cũng đang thể hiện sự quan tâm đến VoIP. British Telecom và Nokia đang thử nghiệm các thiết bị đầu cuối thuê bao thông minh có khả năng chuyển đổi liền mạch giữa mạng di động và VoIP, cho phép các thuê bao tránh phải mua hai thiết bị đầu cuối khác nhau và thanh toán hóa đơn từ hai nhà khai thác.

Một loại cơ sở hạ tầng mới

Các thiết bị trao đổi dữ liệu qua sóng vô tuyến có thể dễ dàng kết nối vào mạng: không cần đào hào, xây ống dẫn cáp, không cần rải cáp. Tuy nhiên thế giới hiện đại do đó, với các luồng nhiều gigabyte của nó không thể thực hiện được nếu không có cơ sở hạ tầng cố định mạng cố định Họ cũng không đứng yên. Hướng phát triển chính ở đây là tạo ra các mạng quang quy mô đầy đủ được đặc trưng bởi thông lượng khổng lồ. Ở các nước phát triển, mạng đường trục cung cấp đường dài và truyền thông quốc tế- đã hoàn toàn quang học. Mạng kết nối các hộ gia đình và các tòa nhà công nghiệp với mạng đường trục- cái gọi là mạng truy cập ngày nay vẫn sử dụng cáp đồng và công nghệ DSL. Nhưng chắc chắn chúng sẽ được thay thế bằng đường quang, thực hiện khái niệm FTTH (cáp quang đến nhà). Tốt Bước cuối cùng - đường quang thông tin liên lạc bên trong các tòa nhà cũng sẽ không mất nhiều thời gian để đến nơi.

Ý kiến chung của các chuyên gia là ở các nước phát triển mạng quang sẽ tạo thành một cơ sở hạ tầng cố định có mặt khắp nơi. Các mạng này sẽ được bổ sung bởi các mạng vô tuyến, ba vai trò của chúng sẽ thống nhất.

Thứ nhất: đảm bảo kết nối thuận tiện của thiết bị đầu cuối với cơ sở hạ tầng. Tương tự như thuật ngữ “dặm cuối” được sử dụng rộng rãi trong tài liệu viễn thông ngày nay, các mạng truy cập vô tuyến của ngày mai sẽ là mạng “đồng hồ cuối cùng” - khoảng cách từ các máy thu phát cục bộ đến mạng quang.

Thứ hai: giao tiếp cho các đối tượng chuyển động. Vai trò này, giống như vai trò đầu tiên, là một vai trò di động cổ điển.

Vai trò thứ ba là tương đối mới. Nó bao gồm việc kết nối các thiết bị mà không cần sử dụng cơ sở hạ tầng. Điều này có nghĩa không? Vâng, nó có. Ví dụ: đối với tất cả các địa điểm và tình huống mà cơ sở hạ tầng không tồn tại (ví dụ ở các nước đang phát triển) hoặc không thể tiếp cận hoặc bị hư hỏng (ví dụ do tai nạn). Ngoài ra, nếu chúng ta tin vào lý thuyết về sự phổ biến của máy tính, thì một ngày nào đó chúng ta sẽ cần kết nối nhiều thiết bị giá rẻ vào một mạng, điều này có thể sẽ giải quyết được một số vấn đề cục bộ trong văn phòng hoặc ở nhà. Có khả năng sẽ quá tốn kém nếu trang bị giao diện UMTS hoặc WLAN cho những thiết bị như vậy. Đây là lúc chúng ta cần khả năng kết nối các thiết bị mà không cần kết nối chúng với cơ sở hạ tầng mạng. Chính vì những mục đích như vậy mà nó đã được phát minh ra cùng một lúc công nghệ bluetooth, đó là bước đầu tiên theo hướng này.

Phong cách sống mới

Khó có ai có thể tính toán được ngày nay nó lớn đến mức nào Mạng toàn cầu. Yahoo! ước tính kích thước của nó là 40 tỷ trang. Gấp hàng trăm lần - khối lượng dữ liệu đóng được lưu trữ bởi các tổ chức khác nhau.

Chúng ta thường sử dụng Internet mà không hề biết. Đánh máy số điện thoại, chúng tôi không nghĩ rằng một phần cuộc gọi của chúng tôi sẽ đi qua phần VoIP qua Internet. Khi chúng tôi gửi email cho đồng nghiệp ở văn phòng bên cạnh, chúng tôi không quan tâm nó đi qua máy chủ nào. Khi chúng ta nhấp vào nút Tìm kiếm trên Google hoặc Yahoo!, chúng ta chỉ muốn lấy thông tin. Internet, cùng với ảo tưởng về “tính phổ quát” của kiến thức, đã mang lại cho chúng ta một phong cách mới mạng sống. Và cùng với phong cách sống mới - thị trường mới cho dịch vụ.

Thị trường lối sống kỹ thuật số lớn đến mức nào?

Ở một cấp độ nào đó, đây là một phân khúc khổng lồ kết hợp các ngành công nghiệp kỹ thuật số như truyền thông, truyền hình và phát thanh và ngành công nghiệp máy tính. Nhưng mặt khác, đây là thị trường dành cho một người coi trọng cả những gì được trả và dịch vụ miễn phí. Ở đây cần nhớ rằng động lực xã hội chủ yếu của thị trường dịch vụ truyền thông mới là xu hướng xã hội hướng tới cá nhân hóa, mong muốn của khách hàng là lựa chọn sản phẩm và dịch vụ chỉ dựa trên nhu cầu của họ. Do đó, các nhà cung cấp và nhà điều hành sẽ phải mang đến cho người tiêu dùng cơ hội được trực tiếp và cá nhân lựa chọn và tùy chỉnh các dịch vụ mà họ nhận được. Truyền thông đa phương tiện, thương mại điện tử, y học từ xa, học từ xa, sự phổ biến của máy tính - trong nhà, văn phòng, ô tô; mạng vô tuyến trong các quán cà phê và câu lạc bộ thể dục, cửa hàng và khách sạn, sân bay và trường đại học - tất cả những điều này cùng nhau sẽ dẫn đến sự gia tăng đáng kể lưu lượng truy cập toàn cầu được truyền qua Internet.

Như vậy, khá rõ ràng rằng trước mắt chúng ta, ba thành phần của dịch vụ mới - truyền thông, phát thanh truyền hình và công nghiệp máy tính - phải đoàn kết và tạo ra một thị trường mới chưa có tên riêng nhưng sẽ xuất hiện, và có thể rất sớm. .

Những mặt đối lập mới

Dịch vụ Kinh doanh Toàn cầu của IBM đã xuất bản một báo cáo mới, Điều hướng sự gián đoạn truyền thông: Đổi mới và cung cấp các mô hình kinh doanh mới, trong đó mô tả xung đột mà các chủ sở hữu và nhà phân phối nội dung truyền thống phải đối mặt. Đây là điều mà Báo cáo gọi là “khoảng cách truyền thông”, được đặc trưng bởi sự căng thẳng trong mối quan hệ giữa những người tham gia truyền thống trên thị trường truyền thông và những “người mới” đến từ lĩnh vực công nghệ kỹ thuật số. Các chuyên gia của IBM dự đoán rằng trong 4 năm tới, tổng doanh thu từ các loại hình phân phối nội dung truyền thông mới sẽ tăng 23% mỗi năm - cao hơn khoảng 5 lần so với tốc độ tăng trưởng của thị trường truyền thông và giải trí truyền thống. Ngoài ra, theo ước tính của các chuyên gia, với việc chuyển đổi sang công nghệ kỹ thuật số để hình thành, lưu trữ và phân phối nội dung, ngành công nghiệp âm nhạc sẽ thiệt hại khoảng 90–160 tỷ đô la, ngành truyền hình và điện ảnh sẽ còn chịu tổn thất lớn hơn nếu một mức chấp nhận được. không tìm được giải pháp cho tình hình xung đột hiện nay.

Nếu quan sát kỹ, bạn có thể dễ dàng nhận thấy sự phân chia rõ ràng giữa môi trường phân phối nội dung cũ và mới. Môi trường truyền thống tiếp tục bị chi phối bởi nội dung do các chuyên gia tạo ra và phân phối thông qua các nền tảng độc quyền. Nó được bảo vệ bằng hình ảnh ba chiều, được đóng dấu “Mọi quyền được bảo lưu”, tiến trình phân phối của nó được giám sát bởi các luật sư được trả lương cao, các trường hợp sử dụng bất hợp pháp (đọc - không trả phí) nội dung đó sẽ được xem xét tại tòa án trong nhiều trường hợp khác nhau. Trong môi trường mới, nội dung thường được người dùng tạo ra và truy cập thông qua các tài nguyên mở. Những xu hướng cực này xác định rõ ràng sự xung đột giữa những người tham gia thị trường hiện tại và mới.

Một xung đột khác nảy sinh giữa những người tham gia thị trường hiện tại - chủ sở hữu tài nguyên truyền thống (công ty điện ảnh, nhà phát triển trò chơi và phòng thu âm) và nhà phân phối của họ (công ty truyền hình, nhà bán lẻ, nhà phân phối phim, truyền hình cáp và Truyền thông vệ tinh). Sự phân chia hiện tại của môi trường truyền thông khiến các đối tác chống lại nhau trong cuộc đấu tranh tăng trưởng thu nhập.

Sự đối đầu ngày nay giữa các nhà cung cấp tài nguyên đa phương tiện truyền thống và mới đã đạt tới đỉnh điểm. điện áp cao nhất. Vấn đề, ban đầu thuần túy là kỹ thuật và chỉ bao gồm việc thay thế truyền thông tương tự bằng truyền thông kỹ thuật số, đã phát triển thành vấn đề kinh tế, pháp lý và thậm chí cả chính trị. Vì vậy, đã đến lúc thay đổi mô hình kinh doanh, đổi mới và suy nghĩ lại về quan hệ đối tác.

Công ty mới và mối quan hệ mới

Theo truyền thống, thị trường được đo lường theo cung và cầu, trên cơ sở đó các nhà sản xuất và cung cấp dịch vụ quyết định “giá trị” mà người tiêu dùng sẽ trả và cố gắng tạo ra những giá trị đó. Nhưng trong giai đoạn mới ra đời thế giới kỹ thuật số Có vẻ như người tiêu dùng tự tạo ra những giá trị này. Ví dụ điển hình về “tự phục vụ” như vậy là các trò chơi trực tuyến lớn và các trang web công cộng.

Ngay cả các công ty truyền thống như nhà khai thác viễn thông cũng đang bắt đầu đi theo hướng “cá nhân hóa”. Vào thế kỷ 19, tin nhắn điện báo được in và giải mã bởi nhân viên của các công ty điện báo; đến thế kỷ 20, người dùng có thể tự gửi và nhận tin nhắn, nhưng thiết bị mạng thuộc về công ty điện thoại. Vào thế kỷ 19, thiết bị thuộc sở hữu của người dùng ngày càng được sử dụng nhiều hơn để truyền tải thông điệp.

Xu hướng tương tự có thể được quan sát thấy trong lĩnh vực máy tính (ví dụ, việc sử dụng phần mềm miễn phí và phần mềm có mã nguồn mở) và trong lĩnh vực phát thanh truyền hình (trong đó những người bình thường ngày càng tham gia nhiều hơn vào việc sáng tạo nội dung bằng cách xuất hiện trong các chương trình truyền hình thực tế hoặc gọi điện đến trường quay sống chương trình phát thanh hoặc truyền hình).

Xu hướng cá nhân hóa và gia tăng giá trị do chính người dùng tạo ra đang làm thay đổi bộ mặt của thị trường. Các chỉ số chính của điều này là như sau.

Dịch vụ là gì và ai là người tiêu dùng của nó?

Những gì có thể được xem xét ngày hôm nay dịch vụ cơ bản công nghệ thông tin và truyền thông? Hai mươi năm trước nó được định nghĩa là “điện thoại trong mọi nhà”. Ngày nay, dịch vụ cơ bản không chỉ là khả năng tiếp cận dịch vụ cần thiết hoặc thiết bị mà còn cả chất lượng mà chúng cung cấp. Trong cuộc đấu tranh về chất lượng và sản lượng, và cuối cùng là vì khách hàng, những ngọn giáo đã gãy, các công ty hợp nhất và phá sản, nền tảng pháp lý sụp đổ, các khái niệm được viết ra và các dự báo không thành hiện thực.

Vào cuối năm 2006, Liên minh Viễn thông Quốc tế đã công bố báo cáo thường niên lần thứ bảy của một nhóm các nhà phân tích về xu hướng phát triển của Internet. Nó có tựa đề "Digital.life" và nói rằng chúng ta có thể mong đợi bình minh trong những thập kỷ tới kỷ nguyên mới số hóa, trong đó “Internet dữ liệu và con người” ngày nay sẽ nhường chỗ cho “Internet vạn vật” của ngày mai.

Trong báo cáo của mình, các nhà phân tích của ITU nhắc nhở người đọc rằng, ngay từ đầu kỷ nguyên Internet, chúng ta đã rất ngạc nhiên về khả năng liên lạc - không cần đến tổng đài điện thoại và các cuộc gọi đường dài - với những người ở nước ngoài, ở các múi giờ khác, và thậm chí cả ở các bán cầu khác. Thật bất thường khi truy cập thông tin khi ngồi trước màn hình máy tính ở nhà, và không có trong Thư viện Lênin!

Theo các chuyên gia, bước hợp lý tiếp theo trong cuộc cách mạng công nghệ này sẽ là kết nối các vật thể vô tri. Họ sẽ giao tiếp trong thời gian thực và từ đó biến đổi hoàn toàn Internet. Theo báo cáo, hiện trên thế giới có khoảng 875 triệu người dùng mạng toàn cầu. Và con số này có thể tăng gấp đôi nếu mọi người vẫn là người dùng chính trong tương lai. Nhưng các chuyên gia kỳ vọng rằng trong những thập kỷ tới, số lượng thiết bị đầu cuối được kết nối vào mạng sẽ lên tới hàng chục tỷ. Đây là nền tảng của Internet of Things. Các tác giả của báo cáo dự đoán: “Internet of Things sẽ cho phép sử dụng những thứ mới mà chúng ta chưa từng tưởng tượng trước đây”.

Nhưng trong khi có nhiều lý do để lo ngại, có một điều rõ ràng: khoa học và công nghệ tiếp tục phát triển. Internet không còn là một thứ gì đó độc lập nữa; nó bao trùm toàn bộ cuộc sống của chúng ta. Đầu tư hàng tỷ đô la vào công nghệ xử lý và truyền dữ liệu dẫn đến sự xuất hiện ngày càng nhiều dịch vụ và cơ hội mới cho người tiêu dùng, đồng nghĩa với việc ngày càng có nhiều thị trường mới và thu nhập mới. Quá trình này không thể đoán trước được, cũng như dòng suy nghĩ của nhà phát minh không thể đoán trước được.

Hầu như không đáng để cố gắng hiểu những con đường tiến bộ trước khi tiếp tục tiến về phía trước. Với tốc độ chóng mặt mà các công nghệ xuất hiện và thay đổi, một điểm dừng nhân tạo “để hiện thực hóa” có thể khá tốn kém. Và về vấn đề này, tôi sẵn sàng tranh luận với các tác giả của báo cáo ITU mà tôi đã đề cập, những người kêu gọi thu được lợi ích Internet toàn cầu mọi thứ “chỉ sau khi hiểu đầy đủ về tiến trình này, những lợi ích và khó khăn liên quan của nó.”

Thế giới của chúng ta đang dần trở thành kỹ thuật số. Chúng ta hiện đang ở tâm điểm của cuộc cách mạng kỹ thuật số, bắt nguồn từ đầu những năm 1980 và đang dần thay thế các dịch vụ và thiết bị tương tự khỏi cuộc sống và doanh nghiệp của chúng ta, thay thế chúng bằng các dịch vụ và thiết bị kỹ thuật số.

Tương tự và tín hiệu số

Nguyên lý cơ bản của điện tử số.

Giới thiệu.

THIẾT BỊ KỸ THUẬT SỐ

Ghi chú bài giảng

Điện tử kỹ thuật số hiện đang ngày càng thay thế các thiết bị tương tự truyền thống. Các công ty hàng đầu sản xuất nhiều loại thiết bị điện tử đang ngày càng tuyên bố chuyển đổi hoàn toàn sang công nghệ kỹ thuật số.

Những tiến bộ trong công nghệ sản xuất chip điện tửđảm bảo sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và thiết bị số. Việc sử dụng các phương pháp xử lý và truyền tín hiệu kỹ thuật số có thể cải thiện đáng kể chất lượng của đường truyền thông. Phương pháp số xử lý tín hiệu và chuyển mạch trong điện thoại giúp giảm nhiều lần các đặc tính trọng lượng và kích thước của thiết bị chuyển mạch, tăng độ tin cậy liên lạc và giới thiệu các chức năng bổ sung. Sự xuất hiện của bộ vi xử lý và vi mạch tốc độ cao bộ nhớ truy cập tạm thời dung lượng lớn, các thiết bị lưu trữ thông tin cỡ nhỏ trên phương tiện truyền thông cứng dung lượng lớn đã tạo ra khả năng tạo ra các thiết bị điện tử cá nhân phổ thông khá rẻ tiền. máy tính(máy tính), được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống và sản xuất hàng ngày. Công nghệ kỹ thuật số là không thể thiếu trong các hệ thống truyền tín hiệu và điều khiển từ xa được sử dụng trong sản xuất tự động, điều khiển các vật thể ở xa, ví dụ như tàu vũ trụ, trạm bơm khí, v.v. Công nghệ kỹ thuật số cũng đã chiếm lĩnh nơi mạnh mẽ trong các hệ thống đo sóng vô tuyến điện. Thiết bị hiện đại việc ghi và tái tạo tín hiệu cũng là điều không thể tưởng tượng được nếu không sử dụng các thiết bị kỹ thuật số. Các thiết bị kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi để điều khiển các thiết bị gia dụng.

Rất có khả năng các thiết bị số sẽ thống trị thị trường điện tử trong tương lai.

Điều đáng nói là trước tiên chúng tôi sẽ đưa ra một số định nghĩa cơ bản.

Tín hiệu là bất kỳ đại lượng vật lý nào (ví dụ: nhiệt độ, áp suất không khí, cường độ ánh sáng, dòng điện, v.v.) thay đổi theo thời gian. Chính nhờ sự thay đổi về thời gian này mà tín hiệu có thể mang một số thông tin.

Tín hiệu điện là một đại lượng điện (ví dụ: điện áp, dòng điện, công suất) thay đổi theo thời gian. Tất cả các thiết bị điện tử về cơ bản đều hoạt động với tín hiệu điện, mặc dù Gần đâyđang ngày càng được sử dụng các tín hiệu ánh sáng, đại diện cho cường độ ánh sáng thay đổi theo thời gian.

Tín hiệu tương tự là tín hiệu có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong giới hạn nhất định (ví dụ: điện áp có thể thay đổi trơn tru từ 0 đến 10 volt). Các thiết bị chỉ hoạt động với tín hiệu analog được gọi là thiết bị analog.

Tín hiệu kĩ thuật số là tín hiệu chỉ có thể nhận hai giá trị (đôi khi là ba giá trị). Hơn nữa, cho phép một số sai lệch so với các giá trị này (Hình 1.1). Ví dụ: điện áp có thể nhận hai giá trị: từ 0 đến 0,5 V (mức 0) hoặc từ 2,5 đến 5 V (mức đơn vị). Các thiết bị hoạt động độc quyền với tín hiệu số được gọi là thiết bị số.

Về bản chất, hầu hết tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu tương tự, nghĩa là chúng thay đổi liên tục trong những giới hạn nhất định. Đây là lý do tại sao các thiết bị điện tử đầu tiên đều có dạng analog. Οʜᴎ đã biến đổi đại lượng vật lý thành điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ với chúng, thực hiện một số thao tác trên chúng và sau đó thực hiện các phép biến đổi nghịch đảo thành các đại lượng vật lý. Ví dụ: giọng nói của một người (rung động không khí) được chuyển đổi thành rung động điện bằng micrô, sau đó các tín hiệu điện này được khuếch đại bởi bộ khuếch đại điện tử và sử dụng hệ thông loa lại chuyển thành rung động không khí, thành âm thanh to hơn.

Cơm. 1.1. Tín hiệu điện: analog (trái) và kỹ thuật số (phải).

Tất cả các hoạt động được thực hiện bởi các thiết bị điện tử trên tín hiệu có thể được chia thành ba nhóm lớn:

‣‣‣ xử lý (hoặc chuyển đổi);

‣‣‣ quá trình lây truyền;

‣‣‣ kho.

Trong tất cả các trường hợp này, các tín hiệu hữu ích bị bóp méo bởi các tín hiệu ký sinh - nhiễu, nhiễu, nhiễu. Đồng thời, khi xử lý tín hiệu (ví dụ trong quá trình khuếch đại, lọc), hình dạng của chúng cũng bị biến dạng do không hoàn hảo, không lý tưởng. các thiết bị điện tử. Và khi truyền qua khoảng cách xa và trong quá trình lưu trữ, tín hiệu cũng bị suy yếu.

Cơm. 1.2. Biến dạng do nhiễu và nhiễu của tín hiệu analog (trái) và tín hiệu số (phải).

Trong trường hợp tín hiệu tương tự, tất cả điều này làm giảm đáng kể tín hiệu hữu ích, vì tất cả các giá trị của nó đều được cho phép (Hình 1.2). Vì lý do này, mọi chuyển đổi, mọi bộ lưu trữ trung gian, mọi truyền qua cáp hoặc qua mạng đều làm suy giảm tín hiệu analog, thậm chí đôi khi đến mức phá hủy hoàn toàn. Chúng ta cũng phải tính đến rằng về cơ bản, tất cả tiếng ồn, nhiễu và nhiễu đều không thể tính toán chính xác và do đó hoàn toàn không thể mô tả chính xác hoạt động của bất kỳ thiết bị analog nào. Ngoài ra, theo thời gian, các thông số của tất cả các thiết bị analog thay đổi do các phần tử bị lão hóa và do đó đặc tính của các thiết bị này không giữ nguyên.

Không giống như tín hiệu tương tự, tín hiệu số, chỉ có hai giá trị cho phép, được bảo vệ khỏi nhiễu, nhiễu và nhiễu tốt hơn nhiều. Những sai lệch nhỏ so với các giá trị cho phép không làm biến dạng tín hiệu số theo bất kỳ cách nào, vì luôn có các vùng có độ lệch cho phép (Hình 1.2). Về vấn đề này, tín hiệu số cho phép xử lý phức tạp và nhiều giai đoạn hơn, lưu trữ không mất dữ liệu lâu hơn và truyền chất lượng cao hơn nhiều so với tín hiệu tương tự. Ngoài ra, hành vi của các thiết bị kỹ thuật số luôn có thể được tính toán và dự đoán chính xác tuyệt đối. Các thiết bị kỹ thuật số ít bị lão hóa hơn nhiều vì những thay đổi nhỏ trong thông số của chúng không ảnh hưởng đến chức năng của chúng. Đồng thời, các thiết bị kỹ thuật số dễ thiết kế và gỡ lỗi hơn. Rõ ràng là tất cả những lợi thế này đảm bảo cho sự phát triển nhanh chóng của điện tử số.

Tuy nhiên, tín hiệu số cũng có một nhược điểm lớn. Thực tế là tín hiệu số phải duy trì ở mỗi mức cho phép trong ít nhất một khoảng thời gian tối thiểu nào đó, nếu không sẽ không thể nhận ra nó. Và tín hiệu tương tự có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong thời gian vô cùng nhỏ. Chúng ta có thể nói theo cách khác: tín hiệu tương tự được xác định theo thời gian liên tục (nghĩa là tại bất kỳ thời điểm nào) và tín hiệu số được xác định theo thời gian rời rạc (nghĩa là chỉ tại các điểm đã chọn trong thời gian). Vì lý do này, tốc độ tối đa có thể đạt được của các thiết bị analog về cơ bản luôn lớn hơn tốc độ của các thiết bị kỹ thuật số. Thiết bị analog có thể xử lý tín hiệu thay đổi nhanh hơn thiết bị kỹ thuật số. Tốc độ xử lý và truyền tải thông tin của thiết bị analog phải luôn cao hơn tốc độ xử lý và truyền tải của thiết bị kỹ thuật số.

Đồng thời, tín hiệu số chỉ truyền thông tin ở hai cấp độ và thay đổi một trong các cấp độ của nó sang cấp độ khác, trong khi tín hiệu analog cũng truyền thông tin với từng giá trị hiện tại ở cấp độ của nó, nghĩa là nó có khả năng truyền thông tin cao hơn . Vì lý do này, để truyền lượng thông tin hữu ích chứa trong một tín hiệu tương tự, thường cần phải sử dụng nhiều tín hiệu số.

(thường từ 4 đến 16).

Ngoài ra, như đã lưu ý, về bản chất, tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu tương tự, nghĩa là chuyển đổi chúng thành tín hiệu số và để chuyển đổi ngược lại, sử dụng các thiết bị đặc biệt (tương tự sang số và

bộ chuyển đổi số sang tương tự). Vì vậy, không có gì là miễn phí và cái giá phải trả cho những lợi ích của thiết bị kỹ thuật số đôi khi có thể rất cao.

Tín hiệu tương tự và kỹ thuật số - khái niệm và các loại. Phân loại và đặc điểm của danh mục "Tín hiệu tương tự và số" 2017, 2018.

Điện tử kỹ thuật số hiện đang ngày càng thay thế các thiết bị điện tử analog truyền thống. Các công ty hàng đầu sản xuất nhiều loại thiết bị điện tử đang ngày càng tuyên bố chuyển đổi hoàn toàn sang công nghệ kỹ thuật số.

Những tiến bộ trong công nghệ sản xuất chip điện tử đã đảm bảo cho sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và thiết bị số. Việc sử dụng các phương pháp xử lý và truyền tín hiệu kỹ thuật số có thể cải thiện đáng kể chất lượng của đường truyền thông. Các phương pháp kỹ thuật số xử lý tín hiệu và chuyển mạch trong điện thoại giúp giảm nhiều lần các đặc tính trọng lượng và kích thước của thiết bị chuyển mạch, tăng độ tin cậy liên lạc và giới thiệu các chức năng bổ sung.

Sự ra đời của bộ vi xử lý tốc độ cao, chip bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên dung lượng lớn và thiết bị lưu trữ thông tin cỡ nhỏ trên phương tiện cứng dung lượng lớn đã giúp tạo ra các máy tính điện tử cá nhân phổ thông khá rẻ tiền và có ứng dụng rất rộng rãi. trong đời sống và sản xuất hàng ngày.

Công nghệ kỹ thuật số là không thể thiếu trong các hệ thống truyền tín hiệu và điều khiển từ xa được sử dụng trong sản xuất tự động, điều khiển các vật thể ở xa, ví dụ như tàu vũ trụ, trạm bơm khí, v.v. Công nghệ kỹ thuật số cũng đã chiếm một vị trí mạnh mẽ trong các hệ thống đo điện và vô tuyến. Các thiết bị hiện đại để ghi và tái tạo tín hiệu cũng không thể tưởng tượng được nếu không sử dụng các thiết bị kỹ thuật số. Các thiết bị kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi để điều khiển các thiết bị gia dụng.

Rất có khả năng các thiết bị số sẽ thống trị thị trường điện tử trong tương lai.

Đầu tiên, hãy đưa ra một số định nghĩa cơ bản.

Tín hiệu là bất kỳ đại lượng vật lý nào (ví dụ: nhiệt độ, áp suất không khí, cường độ ánh sáng, cường độ dòng điện, v.v.) thay đổi theo thời gian. Chính nhờ sự thay đổi về thời gian này mà tín hiệu có thể mang một số thông tin.

Tín hiệu điện là một đại lượng điện (ví dụ: điện áp, dòng điện, công suất) thay đổi theo thời gian. Tất cả các thiết bị điện tử chủ yếu hoạt động dựa trên tín hiệu điện, mặc dù gần đây tín hiệu ánh sáng, đại diện cho cường độ ánh sáng thay đổi theo thời gian, ngày càng được sử dụng nhiều hơn.

Tín hiệu kĩ thuật số là tín hiệu chỉ có thể nhận hai giá trị (đôi khi là ba giá trị). Hơn nữa, được phép có một số sai lệch so với các giá trị này (Hình 1.1). Ví dụ: điện áp có thể nhận hai giá trị: từ 0 đến 0,5 V (mức 0) hoặc từ 2,5 đến 5 V (mức đơn vị). Các thiết bị chỉ hoạt động với tín hiệu số được gọi là thiết bị số.

Về bản chất, hầu hết tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu tương tự, nghĩa là chúng thay đổi liên tục trong những giới hạn nhất định. Đây là lý do tại sao các thiết bị điện tử đầu tiên đều có dạng analog. Họ chuyển đổi các đại lượng vật lý thành điện áp hoặc dòng điện tỷ lệ với chúng, thực hiện một số thao tác trên chúng và sau đó thực hiện các phép biến đổi nghịch đảo thành đại lượng vật lý. Ví dụ: giọng nói của một người (rung động không khí) được chuyển thành rung động điện bằng micrô, sau đó các tín hiệu điện này được khuếch đại bằng bộ khuếch đại điện tử và sử dụng hệ thống âm thanh, một lần nữa được chuyển thành rung động không khí, thành âm thanh to hơn.

Cơm. 1.1. Tín hiệu điện: analog (trái) và kỹ thuật số (phải).

Tất cả các hoạt động được thực hiện bởi các thiết bị điện tử trên tín hiệu có thể được chia thành ba nhóm lớn:

Xử lý (hoặc chuyển đổi);

Phát tin;

Kho.

Trong tất cả các trường hợp này, các tín hiệu hữu ích bị bóp méo bởi các tín hiệu ký sinh - nhiễu, nhiễu, nhiễu. Ngoài ra, khi xử lý tín hiệu (ví dụ trong quá trình khuếch đại, lọc), hình dạng của chúng cũng bị biến dạng do sự không hoàn hảo và không hoàn hảo của các thiết bị điện tử. Và khi truyền qua khoảng cách xa và trong quá trình lưu trữ, tín hiệu cũng yếu đi.

Cơm. 1.2. Biến dạng do nhiễu và nhiễu của tín hiệu analog (trái) và tín hiệu số (phải).

Trong trường hợp tín hiệu tương tự, tất cả điều này làm giảm đáng kể tín hiệu hữu ích, vì tất cả các giá trị của nó đều được cho phép (Hình 1.2). Do đó, mọi chuyển đổi, mọi bộ lưu trữ trung gian, mọi đường truyền qua cáp hoặc không khí đều làm suy giảm tín hiệu analog, thậm chí đôi khi đến mức phá hủy hoàn toàn. Chúng ta cũng phải lưu ý rằng về cơ bản, tất cả tiếng ồn, nhiễu và nhiễu đều không thể tính toán chính xác, do đó hoàn toàn không thể mô tả chính xác hoạt động của bất kỳ thiết bị analog nào. Ngoài ra, theo thời gian, các thông số của tất cả các thiết bị analog thay đổi do các phần tử bị lão hóa, do đó đặc tính của các thiết bị này không giữ nguyên.

Không giống như tín hiệu analog, tín hiệu số chỉ có hai giá trị cho phép được bảo vệ khỏi nhiễu, nhiễu và nhiễu tốt hơn nhiều. Những sai lệch nhỏ so với các giá trị cho phép không làm biến dạng tín hiệu số theo bất kỳ cách nào, vì luôn có các vùng có độ lệch cho phép (Hình 1.2). Đó là lý do tại sao tín hiệu số cho phép xử lý phức tạp và nhiều giai đoạn hơn, lưu trữ không mất dữ liệu lâu hơn và truyền chất lượng cao hơn nhiều so với tín hiệu analog. Ngoài ra, hành vi của các thiết bị kỹ thuật số luôn có thể được tính toán và dự đoán chính xác tuyệt đối. Các thiết bị kỹ thuật số ít bị lão hóa hơn nhiều vì những thay đổi nhỏ trong thông số của chúng không ảnh hưởng đến chức năng của chúng. Ngoài ra, các thiết bị kỹ thuật số dễ thiết kế và gỡ lỗi hơn. Rõ ràng là tất cả những lợi thế này đảm bảo cho sự phát triển nhanh chóng của điện tử số.

Tuy nhiên, tín hiệu số cũng có một nhược điểm lớn. Thực tế là tín hiệu số phải duy trì ở mỗi mức cho phép trong ít nhất một khoảng thời gian tối thiểu nào đó, nếu không sẽ không thể nhận ra nó. Và tín hiệu tương tự có thể nhận bất kỳ giá trị nào trong thời gian vô cùng nhỏ. Chúng ta có thể nói theo cách khác: tín hiệu tương tự được xác định theo thời gian liên tục (nghĩa là tại bất kỳ thời điểm nào) và tín hiệu số được xác định theo thời gian rời rạc (nghĩa là chỉ tại các điểm đã chọn trong thời gian). Do đó, hiệu suất tối đa có thể đạt được của các thiết bị analog về cơ bản luôn lớn hơn hiệu suất của các thiết bị kỹ thuật số. Các thiết bị analog có thể xử lý các tín hiệu thay đổi nhanh hơn các thiết bị kỹ thuật số. Tốc độ xử lý và truyền thông tin của thiết bị analog luôn có thể cao hơn tốc độ xử lý và truyền thông tin của thiết bị kỹ thuật số.

Ngoài ra, tín hiệu số chỉ truyền thông tin ở hai cấp độ và bằng cách thay đổi một trong các cấp độ của nó sang cấp độ khác, trong khi tín hiệu analog cũng truyền thông tin với từng giá trị hiện tại ở cấp độ của nó, nghĩa là nó có khả năng truyền thông tin cao hơn. Do đó, để truyền lượng thông tin hữu ích chứa trong một tín hiệu tương tự, thường phải sử dụng nhiều tín hiệu số (thường từ 4 đến 16).

Ngoài ra, như đã lưu ý, về bản chất, tất cả các tín hiệu đều là tín hiệu tương tự, nghĩa là để chuyển đổi chúng thành tín hiệu số và để chuyển đổi ngược lại, cần phải sử dụng các thiết bị đặc biệt (bộ chuyển đổi tương tự sang số và kỹ thuật số sang tương tự). . Vì vậy, không có gì là miễn phí và cái giá phải trả cho những lợi ích của thiết bị kỹ thuật số đôi khi có thể cao đến mức không thể chấp nhận được.

Bài giảng 4. Các phương pháp truyền thông mạng.

Phương pháp truyền thông mạng

Tín hiệu

Như đã đề cập trước đó, có nhiều cách để tạo và truyền tín hiệu về mặt vật lý; xung điện có thể truyền qua dây đồng, xung ánh sáng qua sợi thủy tinh hoặc nhựa, tín hiệu vô tuyến được truyền qua không khí và xung laser cũng được truyền trong vùng hồng ngoại hoặc hồng ngoại. Việc chuyển đổi các số 1 và 0 biểu thị dữ liệu trong máy tính thành các xung năng lượng được gọi là mã hóa (điều chế).

Tương tự như việc phân loại mạng máy tính, tín hiệu có thể được phân loại dựa trên các đặc điểm khác nhau của chúng. Các tín hiệu như sau:

analog và kỹ thuật số,

được điều chế và điều chế,

đồng bộ và không đồng bộ,

đơn giản, bán song công, song công hoàn toàn và ghép kênh

Tín hiệu analog và kỹ thuật số

Tùy thuộc vào dạng điện áp (có thể nhìn thấy trên màn hình dao động), tín hiệu được chia thành analog và kỹ thuật số. Rất có thể, bạn đã quen thuộc với các thuật ngữ này vì chúng thường được tìm thấy trong tài liệu của các thiết bị điện tử khác nhau. , chẳng hạn như máy ghi âm, tivi, điện thoại, v.v.

Theo một nghĩa nào đó, thiết bị analog đại diện cho kỷ nguyên cũ của công nghệ điện tử và thiết bị kỹ thuật số đại diện cho kỷ nguyên mới nhất đang thay thế nó. Tuy nhiên, cần nhớ rằng một loại tín hiệu không thể tốt hơn loại tín hiệu khác. Mỗi người trong số họ đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cũng như các lĩnh vực ứng dụng riêng. Mặc dù tín hiệu số ngày càng được sử dụng nhiều nhưng chúng sẽ không bao giờ thay thế được tín hiệu analog.

Thông số tín hiệu tương tự

Tín hiệu analog thay đổi trơn tru và liên tục theo thời gian nên chúng có thể được biểu diễn bằng đồ họa dưới dạng đường cong mượt mà (Hình 4.1).

Về bản chất, phần lớn các quá trình về cơ bản là tương tự. Ví dụ, âm thanh là sự thay đổi áp suất không khí có thể được chuyển đổi thành điện áp bằng micrô. Bằng cách đặt điện áp này vào đầu vào của máy hiện sóng, bạn có thể thấy biểu đồ tương tự như biểu đồ trong Hình 2. 4.1, tức là Bạn có thể thấy áp suất không khí thay đổi như thế nào theo thời gian.

Để hình dung thông tin analog rõ ràng hơn, hãy nghĩ đến đồng hồ tốc độ truyền thống trên ô tô. Khi tốc độ của ô tô tăng lên, kim di chuyển trơn tru dọc theo thang đo từ số này sang số khác. Một ví dụ khác là dò đài trong máy thu radio: khi bạn xoay núm, tần số nhận được sẽ thay đổi trơn tru.

Hầu hết các tín hiệu tương tự có tính chất tuần hoàn hoặc tuần hoàn, chẳng hạn như sóng vô tuyến, là những dao động tần số cao của trường điện từ. Tính chu kỳ như vậy tín hiệu tương tự Người ta thường mô tả nó bằng ba tham số.

Biên độ. Giá trị tối đa hoặc tối thiểu của tín hiệu, tức là. chiều cao sóng.

Tính thường xuyên. Số lần thay đổi tín hiệu theo chu kỳ mỗi giây. Tần số được đo bằng Hertz (Hz); 1 Hz là một chu kỳ mỗi giây.

Giai đoạn. Vị trí của một sóng so với sóng khác hoặc so với một thời điểm nào đó đóng vai trò là điểm tham chiếu. Pha thường được đo bằng độ và người ta tin rằng một chu kỳ đầy đủ bằng 360 độ.

Thông số tín hiệu số

Tín hiệu số còn có tên gọi khác là rời rạc, thuật ngữ trạng thái rời rạc được sử dụng khá thường xuyên, tín hiệu số thay đổi từ trạng thái rời rạc này sang trạng thái rời rạc khác gần như ngay lập tức, không dừng lại ở trạng thái trung gian (Hình 4.2).

Một ví dụ về tín hiệu số là số đọc mới nhất đồng hồ tốc độ kỹ thuật số trong ô tô (so sánh với ví dụ về đồng hồ tốc độ dạng analog ở phần trước). Khi tốc độ xe tăng, các con số biểu thị giá trị tốc độ tính bằng kilômét trên giờ sẽ chuyển đổi không liên tục và giá trị tín hiệu về cơ bản là rời rạc: ví dụ: không có giá trị trung gian giữa các trạng thái rời rạc “125 km/h” và “126 km/h”. Một ví dụ khác về thông tin kỹ thuật số là đài phát thanh mới nhất, trong đó người dùng nhập một con số chính xác bằng tần số của đài phát thanh để dò đến một đài cụ thể.

So sánh tín hiệu analog và tín hiệu số

Máy tính là máy kỹ thuật số. Thông tin họ xử lý được biểu thị bằng số không và số một. Chữ số nhị phân bằng 0 hoặc 1 và không có gì giữa chúng hoặc ngoài chúng. Vì sự rõ ràng này, tín hiệu số rất hữu ích trong việc biểu diễn và truyền dữ liệu máy tính, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng trong phần lớn các mạng.

Do tính đơn giản của công nghệ, tín hiệu số có một số ưu điểm:

Thiết bị kỹ thuật số ở trường hợp chung rẻ hơn so với analog.

Tín hiệu số ít bị nhiễu hơn.

Tuy nhiên, tín hiệu analog cũng có một số ưu điểm:

Chúng rất dễ ghép kênh, tức là. chuyển giao một số lượng lớn tín hiệu trên một kênh.

Chúng ít bị suy giảm (tín hiệu bị suy yếu khi khoảng cách ngày càng tăng), do đó, với cùng công suất của thiết bị phát, chúng có thể được truyền đến khoảng cách xa hơn.

Nói chung, cả tín hiệu analog và tín hiệu số đều hữu ích. Tuy nhiên, trong mạng máy tính Tín hiệu số cho phép mức độ bảo mật, thông lượng và độ tin cậy cao hơn. Ngoài ra, đường truyền kỹ thuật số ít bị lỗi hơn nhiều so với đường truyền tương tự.

Mạng cục bộ hầu như luôn dựa trên việc truyền tín hiệu số qua cáp. Tín hiệu tương tự được sử dụng trong một số mạng diện rộng.

Tín hiệu điều chế và không điều chế

Một đặc tính quan trọng của phương pháp truyền dẫn là dung lượng kênh, liên quan trực tiếp đến việc điều chế tín hiệu. Tín hiệu số được gọi là không điều chế nếu sự chuyển đổi từ trạng thái rời rạc này sang trạng thái rời rạc khác thể hiện sự tăng điện áp trong cáp hoặc môi trường khác. Đồng thời, trong tín hiệu điều chế, sự chuyển đổi giữa các trạng thái rời rạc là sự thay đổi biên độ của cái gọi là tín hiệu sóng mang, tức là sự dao động điện áp tần số cao.

Tín hiệu chưa điều chế chiếm toàn bộ kênh liên lạc. Ngoài nó ra, không có gì khác có thể được truyền qua kênh liên lạc. Một ví dụ về tín hiệu không điều chế là tín hiệu trong cáp Ethernet.

Nếu sử dụng phương pháp điều chế, một số tín hiệu số ở các tần số sóng mang khác nhau có thể được truyền qua một kênh. Ngoài ra, không chỉ tín hiệu số mà cả tín hiệu tương tự cũng có thể được truyền ở các tần số sóng mang khác nhau. Một ví dụ là hệ thống truyền hình cáp trong đó một cáp phục vụ hàng chục kênh truyền hình, mỗi kênh truyền các chương trình khác nhau.

Tín hiệu không điều chế

Tín hiệu không điều chế khá đơn giản: mỗi lần chỉ có một tín hiệu được truyền dọc theo cáp. Tín hiệu chưa điều chế thường là tín hiệu số, mặc dù nó cũng có thể là tín hiệu tương tự.

Công nghệ máy tính và truyền thông chủ yếu sử dụng tín hiệu số chưa điều chế. Ví dụ: một máy tính trao đổi tín hiệu số đã được điều chế với màn hình, máy in, bàn phím, v.v. Một ví dụ về việc sử dụng tín hiệu số được điều chế là hệ thống ISDN (Mạng kỹ thuật số dịch vụ tích hợp), trong đó nhiều tín hiệu được truyền trên các kênh riêng biệt qua một cáp. Tín hiệu không điều chế có thể được truyền theo hai hướng, tức là Ở mỗi đầu cáp, bạn có thể lắp đặt cả bộ phát và bộ thu hoạt động đồng thời.

Tín hiệu điều chế

Bằng cách sử dụng tín hiệu điều chế, có thể tổ chức một số kênh liên lạc trên một cáp và mỗi kênh liên lạc có thể hoạt động ở tần số sóng mang riêng mà không gây nhiễu các kênh khác.

Tín hiệu điều chế là một chiều. Điều này có nghĩa là tín hiệu chỉ được truyền theo một hướng: một máy phát được lắp ở một đầu của cáp và một máy thu được lắp ở đầu kia. Tuy nhiên, một số kênh theo các hướng khác nhau có thể hoạt động đồng thời trên một cáp.

Ngoài truyền hình cáp, tín hiệu điều chế được sử dụng trong hệ thống DSL (Đường dây thuê bao kỹ thuật số), trong đó dữ liệu và giọng nói được truyền đồng thời trên cùng một đường dây, có thể qua sóng vệ tinh hoặc sóng vô tuyến.

Phương pháp ghép kênh được sử dụng để đặt nhiều kênh liên lạc trên một đường truyền.

Ghép kênh

Ghép kênh là việc truyền đồng thời nhiều tín hiệu trên một đường truyền. Ở phía nhận, các tín hiệu ghép kênh được khôi phục, tức là. được tách ra khỏi nhau. Hãy quay lại ví dụ về truyền hình cáp. TV có bộ giải mã tín hiệu tích hợp để chọn một kênh và loại bỏ phần còn lại. Nhờ đó, người xem có thể chọn chương trình mong muốn.

Nhiều nguồn tài liệu nói về các phương pháp ghép kênh chỉ liên quan đến tín hiệu tương tự, nhưng tín hiệu số cũng có thể được ghép kênh. Các phương pháp ghép kênh cơ bản sau đây được sử dụng:

phương pháp phân chia tần số (FDM);

phân kênh theo thời gian (Time Division Method - TDM);

theo bước sóng mật độ cao(Ghép kênh phân chia bước sóng dày đặc - DWDM).

Phân chia tần số

Với sự phân tách tần số của các kênh chiếm cùng một đường truyền, mỗi kênh hoạt động ở tần số riêng (Hình 4.3). Thông thường các tín hiệu tương tự được ghép kênh bằng phương pháp này. Để cho phép giao tiếp hai chiều với phân chia tần số, cần phải cài đặt cả bộ ghép kênh và bộ tách kênh ở mỗi bên.

Phân chia thời gian của các kênh

Thông thường phương pháp này được sử dụng để ghép tín hiệu số. Với sự phân chia thời gian, mỗi kênh được phân bổ các khoảng thời gian riêng. Ở đầu nhận, tín hiệu từ các kênh khác nhau được phân tách bằng bộ tách kênh (Hình 4.4).

Ghép kênh bước sóng mật độ cao

Phương pháp ghép kênh này được sử dụng để truyền tín hiệu qua cáp quang. Tín hiệu của mỗi kênh được truyền đi bằng một chùm ánh sáng có bước sóng riêng. Về mặt vật lý, phương pháp này trùng hợp với sự phân chia tần số của các kênh, vì bước sóng chùm tia ánh sáng rõ ràng có liên quan đến tần số của nó. Tuy nhiên, sự khác biệt trong việc triển khai phần cứng của các phương pháp này lớn đến mức chúng vẫn được coi là các phương pháp riêng biệt. 4.5, nhiều dữ liệu khác nhau có thể được truyền đồng thời qua một sợi quang, sử dụng các phương pháp khác nhau (ví dụ: SONET và ATM).

Truyền không đồng bộ và đồng bộ

Dữ liệu được nhúng trong tín hiệu số thực sự được thể hiện bằng những thay đổi ở trạng thái tín hiệu rời rạc. Chúng ta có thể khôi phục các số 0 và số 1 ban đầu bằng cách đo điện áp bằng vôn kế tại một số thời điểm nhất định. Tuy nhiên, bạn cần biết chính xác thời điểm cần thực hiện phép đo. Đồng bộ hóa, tức là Sự phối hợp thời gian trong công nghệ truyền thông không kém phần quan trọng so với tất cả các lĩnh vực khác trong cuộc sống của chúng ta.

Trong công nghệ mạng, việc phối hợp thời gian như vậy được gọi là đồng bộ hóa bit. Các thiết bị điện tử đồng bộ hóa các bit riêng lẻ bằng phương pháp không đồng bộ hoặc đồng bộ.

Truyền không đồng bộ

Phương pháp này sử dụng bit bắt đầu nằm ở đầu mỗi thông báo để đồng bộ hóa. Khi bit bắt đầu đến thiết bị nhận, tại thời điểm đó, nó sẽ đồng bộ hóa đồng hồ bên trong của nó với đồng hồ của thiết bị gửi.

Truyền đồng bộ

Trong truyền đồng bộ, đồng hồ bên trong của thiết bị gửi và nhận được điều phối bằng cơ chế tích hợp. Ví dụ: thông tin thời gian có thể được nhúng vào tín hiệu dữ liệu. Phương pháp này được gọi là đồng bộ hóa với những thay đổi trạng thái được đảm bảo. Trong số các phương pháp đồng bộ, đây là phương pháp phổ biến nhất.

Một phương pháp đồng bộ khác là đồng bộ hóa bằng cách sử dụng tín hiệu thời gian riêng biệt, trong đó thông tin thời gian được truyền giữa máy phát và máy thu trên một kênh riêng biệt. Một phương pháp đồng bộ khác là gating. Trong trường hợp này, việc đồng bộ hóa được thực hiện bằng các xung nhấp nháy đặc biệt.

Các phương pháp truyền đơn công, bán song công và song công

Các kênh truyền tín hiệu dữ liệu có thể hoạt động ở một trong ba chế độ: đơn giản, bán song công và song công hoàn toàn. Các phương pháp này khác nhau về hướng truyền tín hiệu.

Truyền đơn giản

Đúng như tên gọi, đây là phương thức chuyển đơn giản nhất. Nó đôi khi được gọi là một chiều vì tín hiệu chỉ truyền theo một hướng, giống như ô tô trên đường một chiều (Hình 4.6).

Một ví dụ về giao tiếp đơn giản là truyền hình. Dữ liệu (chương trình TV) được truyền tới TV. Không có tín hiệu nào được truyền từ TV trở lại studio hoặc công ty truyền hình cáp. Vì vậy, TV chỉ bao gồm bộ thu tín hiệu chứ không bao gồm bộ phát.

Hiện nay, hệ thống truyền hình tương tác ngày càng trở nên phổ biến, giúp truyền tín hiệu không chỉ từ trường quay đến TV mà còn hướng ngược lại. Tuy nhiên, hầu hết các hãng cáp vẫn chỉ hỗ trợ đường truyền đơn công. Điều này đã tạo ra một vấn đề nghiêm trọng với sự ra đời của Internet. Hệ thống cáp hiện tại chỉ có khả năng truyền dữ liệu theo một hướng tới người dùng.

Lỗ hổng này khiến người dùng không thể truy cập các trang Web, vì trình duyệt của người dùng phải gửi yêu cầu của nó đến trang Web. Các công ty cáp đưa ra hai cách để giải quyết vấn đề này:

truyền các yêu cầu của người dùng (luôn ngắn hơn nhiều so với trang web) Qua Đường dây điện thoại và các trang Web - qua cáp truyền hình;

lắp đặt mới thiết bị cáp truyền dẫn hai chiều.

Hầu hết các công ty sử dụng phương pháp đầu tiên như một giải pháp thay thế tạm thời cho phương pháp thứ hai, tiên tiến hơn. Nếu để hệ thống truyền dẫn cáp đơn giản thì người dùng sẽ chỉ phải chịu chi phí mua cáp và modem điện thoại (với thông lượng sau này không quá 56 Kbps.) Trong trường hợp này, tài nguyên của cáp tốc độ cao kênh sẽ được sử dụng đầy đủ.

Nhiều công ty truyền hình cáp đang nhanh chóng nâng cấp thiết bị của mình để hỗ trợ liên lạc hai chiều, trong khi một số khác vẫn chỉ cung cấp dữ liệu Internet một chiều qua cáp TV. Ở những khu vực này, khách hàng buộc phải sử dụng cả modem cáp và modem analog kết nối với đường dây điện thoại.

Truyền bán song công

So với truyền đơn công, ưu điểm của truyền bán song công là rõ ràng: tín hiệu có thể được truyền theo cả hai hướng. Tuy nhiên, đáng tiếc là con đường này không đủ rộng để tín hiệu đi qua cả hai hướng cùng một lúc. Trong phương pháp bán song công, tín hiệu chỉ được truyền theo một hướng tại bất kỳ thời điểm nào (Hình 4.7).

Phương pháp bán song công được sử dụng trong nhiều hệ thống thông tin vô tuyến, chẳng hạn như thông tin liên lạc trên xe cảnh sát. Trong những hệ thống này, khi nhấn nút micrô, bạn có thể nói nhưng không thể nghe thấy gì. Nếu người dùng nhấn nút micrô ở cả hai đầu cùng lúc thì sẽ không nghe thấy gì.

Truyền song công

Hoạt động của hệ thống thông tin song công tương tự như đường hai chiều: ô tô có thể di chuyển theo cả hai hướng cùng một lúc (Hình 4.8).

Một ví dụ về giao tiếp song công là thông thường cuộc đối thoại Điện thoại. Cả hai người đăng ký có thể nói chuyện cùng một lúc và mỗi người trong số họ nghe thấy người kia đang nói gì ở đầu dây bên kia (mặc dù không phải lúc nào cũng có thể hiểu được những gì đã nói).

Các vấn đề gặp phải trong quá trình truyền tín hiệu

Các tín hiệu mà máy tính giao tiếp có thể bị nhiễu và bị hạn chế. Các loại khác nhau Cáp và phương pháp truyền dẫn có khả năng bị nhiễu khác nhau.

Nhiễu điện từ

Nhiễu điện từ là sự xâm nhập của tín hiệu điện từ bên ngoài làm gián đoạn hình dạng của tín hiệu mong muốn. Khi nhiễu bên ngoài được thêm vào tín hiệu mong muốn, máy tính nhận không thể giải thích tín hiệu một cách chính xác.

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang lái một chiếc ô tô bên cạnh một cơ sở công nghiệp mạnh mẽ và đồng thời nghe radio. Một tín hiệu rõ ràng và dễ đọc đột nhiên bị bao phủ bởi tiếng ồn và tiếng tanh tách. Điều này xảy ra do tín hiệu của đài phát thanh được bổ sung bởi các tín hiệu mạnh được tạo ra bởi cơ sở lắp đặt ở gần đài phát thanh hơn. Đây là lý do tại sao nhiễu điện từ đôi khi được gọi là nhiễu.

Khá thường xuyên, nhiễu đến từ một nguồn không xác định. Có nhiều Thiết bị trong đó tín hiệu điện không thực hiện chức năng thông tin mà là sản phẩm phụ của các quy trình sản xuất khác nhau. Sự can thiệp mà chúng tạo ra có thể lan rộng trên khoảng cách lên tới vài km.

Nhiễu điện từ gây ra vấn đề không chỉ trong công nghệ truyền thông máy tính. Ở các thành phố có nhiều thiết bị truyền và nhận tín hiệu điện từ: điện thoại di động, thông tin vô tuyến, máy phát và máy thu truyền hình. Nhiễu điện từ có thể gây ra nhiều vấn đề như hình ảnh tivi kém, tai nạn máy bay do không liên lạc được với người điều phối, bệnh nhân tử vong do trục trặc của thiết bị y tế, v.v. Ngoài ra còn có những tác dụng phụ lâu dài của bức xạ điện từ, ví dụ như ung thư hoặc bệnh bạch cầu có thể xảy ra do tiếp xúc lâu dài với bức xạ điện từ. nguồn mạnh mẽđiện trường.

Trong công nghệ truyền thông, dây đồng không được che chắn đặc biệt nhạy cảm với nhiễu điện từ. Lớp vỏ kim loại bên ngoài của cáp đồng trục bảo vệ chúng khỏi bị nhiễu rất nhiều. Chức năng tương tự được thực hiện bởi vỏ kim loại của cặp xoắn được che chắn. Cáp xoắn đôi không được che chắn khá dễ bị nhiễu. Cáp quang hoàn toàn không nhạy cảm với nhiễu điện từ vì tín hiệu trong chúng không phải là xung điện mà là chùm ánh sáng. Vì vậy, trong điều kiện nhiễu điện từ mạnh, các kênh truyền thông cáp quang hoạt động tốt nhất.

Nhiễu tần số vô tuyến

Nhiễu tần số vô tuyến là do tín hiệu từ máy phát vô tuyến và các thiết bị khác tạo ra tín hiệu ở tần số vô tuyến. Chúng cũng bao gồm bộ xử lý máy tính và màn hình. Tần số vô tuyến được coi là bức xạ điện từ ở tần số từ 10 KHz đến 100 GHz. Bức xạ ở tần số từ 2 đến 10 GHz còn được gọi là bức xạ vi sóng.

Ảnh hưởng của nhiễu tần số vô tuyến được loại bỏ bằng cách sử dụng các bộ lọc nhiễu được sử dụng trong nhiều loại khác nhau mạng.

Nhiễu xuyên âm

Loại nhiễu này bao gồm các tín hiệu từ các dây nằm ở khoảng cách vài mm với nhau. Dòng điện chạy qua dây tạo ra một trường điện từ, tạo ra tín hiệu trong một dây khác nằm gần đó. Rất thường xuyên, khi nói chuyện điện thoại, bạn có thể nghe thấy những cuộc trò chuyện bị bóp nghẹt của người khác. Lý do cho điều này là nhiễu xuyên âm.

Nhiễu xuyên âm được giảm đáng kể bằng cách xoắn hai dây lại với nhau, như được thực hiện với cáp xoắn đôi. Càng có nhiều vòng trên một đơn vị chiều dài thì ảnh hưởng của nhiễu càng ít. Việc sử dụng cáp quang sẽ loại bỏ hoàn toàn vấn đề này. Bạn có thể đặt bao nhiêu sợi quang tùy thích vào trong một lớp vỏ và chúng sẽ không gây nhiễu lẫn nhau vì tín hiệu trong chúng không phải là xung điện mà là tia sáng.

Suy giảm tín hiệu

Khi tín hiệu điện đi qua cáp, chúng sẽ trở nên yếu hơn. Khoảng cách đến nguồn càng lớn thì tín hiệu càng yếu. Không khó để tưởng tượng điều này bằng cách tưởng tượng rằng bạn đang cố nói điều gì đó với một người ở xa bạn. Nếu anh ta ở cách xa 5 mét, anh ta sẽ nghe thấy giọng nói (tín hiệu) của bạn rõ ràng và to, nhưng nếu ở cách xa 50 mét, anh ta sẽ khó hiểu bạn đang hét vào điều gì. Sự suy yếu tín hiệu theo khoảng cách này được gọi là sự suy giảm tín hiệu.

Sự suy giảm là lý do tại sao các thông số kỹ thuật kiến trúc mạng khác nhau chỉ định giới hạn về độ dài cáp. Nếu hạn chế này được tuân thủ, hiệu ứng suy giảm sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của kênh liên lạc.

Khi tần số tăng, độ suy giảm cũng tăng vì tần số của tín hiệu càng cao thì sự tiêu tán năng lượng điện từ của nó vào không gian xung quanh càng mạnh. Khi tần số tăng lên, dây sẽ tự chuyển từ vật mang tín hiệu thành ăng-ten, tiêu tán năng lượng của nó vào không gian.

Tín hiệu trong cáp quang cũng có thể bị suy giảm. Hai lý do chính là sự hấp thụ chùm ánh sáng bởi các tạp chất trong thủy tinh và sự tán xạ của chùm tia do những thay đổi nhỏ trong mật độ quang học của thủy tinh hình thành trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, cáp quang có thể truyền tín hiệu ở khoảng cách xa hơn nhiều so với cáp đồng mà không làm giảm công suất đến mức không thể chấp nhận được.

Băng thông

Băng thông truyền thông thường được đo bằng megabit trên giây (Mbps). Băng thông bị ảnh hưởng bởi phạm vi tín hiệu, loại phương tiện và khoảng cách mà tín hiệu được truyền đi.

Các khái niệm về thông lượng cao và thấp rất tương đối. Ví dụ: thông lượng Ethernet lOBaseT 10 Mbps có vẻ rất cao so với thông lượng của modem điện thoại (50 Kbps), đồng thời có vẻ thấp một cách đáng kinh ngạc so với Gigabit Ethernet (1 Gbps) hoặc kết nối tốc độ cao mạng lưới toàn cầu chẳng hạn như SONET và ATM.

Một tiêu chí quan trọng khi chọn loại cáp và kiến trúc mạng là băng thông cần thiết (cả hiện tại và tương lai).

Lập kế hoạch phát triển mạng lưới

Ở giai đoạn quy hoạch mạng, cần nhớ rằng băng thông là tài nguyên luôn không đủ. Mua thiết bị với công suất cao hơn mức cần thiết hiện nay là đầu tư tốt vốn: chi phí bổ sung chắc chắn sẽ được đền đáp.

Công nghệ máy tính và truyền thông đang phát triển với tốc độ nhanh chóng. Vào những năm 1980, các liên kết WAN điển hình có dung lượng 10 Kbps và mạng cục bộ có dung lượng 2,5 Mbps. Hồi đó, thậm chí không ai có thể tưởng tượng rằng một ngày nào đó sẽ cần phải truyền tải bất cứ thứ gì với tốc độ lớn hơn 100 Mbit/s. Suy cho cùng, các công nghệ như hội nghị truyền hình, truyền giọng nói hoặc truyền các tập tin lớn hiện nay đã làm được điều đó. vẫn chưa tồn tại.

Việc đặt cáp có băng thông tăng lên dễ dàng hơn và rẻ hơn nhiều so với việc thay cáp bằng cáp mới. Giả sử bạn đang cài đặt mạng 10BaseT, trong đó cáp Loại 3 có băng thông 10 Mbit/s là đủ. Bằng cách mua cáp Loại 3 thay vì cáp Loại 5, bạn sẽ tiết kiệm được một vài đô la. Tuy nhiên, trong một vài năm tới, khi bạn cần nâng cấp mạng của mình lên 100 Mbps (và điều này gần như chắc chắn sẽ xảy ra), bạn sẽ phải thay thế tất cả các dây cáp. Việc này sẽ đắt hơn đáng kể so với việc bạn mua và lắp đặt hoàn toàn cáp Loại 5.

Phương thức truy cập mạng

Có một số phương pháp truy cập khác nhau để phù hợp với các kiến trúc và cấu trúc liên kết mạng khác nhau. Các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là:

vượt qua điểm đánh dấu (truy cập rơle);

yêu cầu ưu tiên.

Phương pháp CSMA/CD

Hiện nay, phương pháp kiểm soát truy cập mạng LAN phổ biến nhất là CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Development - nhiều quyền truy cập với giám sát phương tiện truyền thông và phát hiện va chạm). Sự phổ biến của phương pháp CSMA/CD phần lớn là do nó được sử dụng trong kiến trúc Ethernet phổ biến nhất hiện nay.

Đây là một phương pháp rất nhanh và hiệu quả để cung cấp quyền truy cập vào cáp Ethernet. Để hiểu cách thức hoạt động của nó, chúng ta hãy xem xét các phần tên của nó một cách riêng biệt.

Kiểm soát phương tiện truyền thông. Khi một máy tính chuẩn bị truyền dữ liệu tới mạng bằng phương pháp CSMA/CD, trước tiên nó phải kiểm tra xem một máy tính khác có đang truyền dữ liệu của nó qua cùng một cáp vào cùng một thời điểm hay không. Nói cách khác, hãy kiểm tra trạng thái của phương tiện: liệu nó có đang bận truyền dữ liệu khác hay không.

Nhiều quyền truy cập. Điều này có nghĩa là một số máy tính có thể bắt đầu truyền dữ liệu vào mạng cùng một lúc.

Phát hiện xung đột. Đây là nhiệm vụ chính của phương pháp CSMA/CD. Khi máy tính sẵn sàng truyền, nó sẽ kiểm tra trạng thái của phương tiện. Nếu cáp bận, máy tính không gửi tín hiệu. Nếu máy tính không nghe thấy tín hiệu của người khác trong cáp, nó sẽ bắt đầu truyền. Tuy nhiên, có thể xảy ra trường hợp hai máy tính nghe cáp và không phát hiện được tín hiệu nên bắt đầu truyền cả hai cùng một lúc. Hiện tượng này được gọi là xung đột tín hiệu.

Khi ở cáp mạng xung đột tín hiệu, gói dữ liệu bị phá hủy. Tuy nhiên, tất cả là không bị mất. Trong phương pháp CSMA/CD, máy tính đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi gửi lại các tín hiệu tương tự. Tại sao khoảng thời gian phải ngẫu nhiên? Nếu cả hai máy tính đều đợi một số mili giây cố định nhất định thì thời gian chờ của chúng có thể trùng nhau và mọi thứ sẽ lặp lại từ đầu. Máy tính nào lặp lại việc truyền gói tin đầu tiên (ngẫu nhiên có khoảng thời gian ngắn hơn) sẽ “thắng” quyền truy cập vào mạng trong trò chơi roulette.

Xác suất xảy ra xung đột là thấp, vì chúng chỉ xảy ra nếu phần đầu của gói trùng khớp, tức là. những khoảng thời gian rất ngắn. Vì tín hiệu được truyền ở tốc độ cao (10 hoặc 100 Mbps trong Ethernet) nên hiệu suất vẫn ở mức cao.

Việc triển khai phương pháp CSMA/CD được xác định theo thông số kỹ thuật của IEEE 802.3.

Phương pháp CSMA/CA

Tên của phương thức này là viết tắt của Carrier Sense Multiple Access with Collision Tránh.

CSMA/CA là một phương pháp "không đáng tin cậy" hơn. Nếu máy tính không tìm thấy tín hiệu nào khác trong cáp, nó không kết luận rằng đường dẫn rõ ràng và bạn có thể gửi dữ liệu quý giá của mình. Thay vào đó, trước tiên máy tính sẽ gửi yêu cầu gửi tín hiệu - RTS (Request to Send). Bằng cách này, anh ta thông báo với các máy tính khác rằng anh ta có ý định bắt đầu truyền dữ liệu. Nếu một máy tính khác làm việc tương tự cùng lúc sẽ xảy ra xung đột tín hiệu chứ không phải xung đột gói dữ liệu. Bằng cách này, các gói dữ liệu không bao giờ có thể xung đột. Điều này được gọi là ngăn ngừa xung đột.

Thoạt nhìn, phương pháp ngăn ngừa xung đột tiên tiến hơn nhiều so với phương pháp phát hiện xung đột. Tuy nhiên, hiệu suất của nó thấp hơn do ngoài dữ liệu còn cần gửi tín hiệu KTS, phần lớn trong số đó là không cần thiết. Trên thực tế, số lượng tín hiệu đến trên cáp gần như tăng gấp đôi.

Phương pháp CSMA/CA được sử dụng trong mạng AppleTalk.

Chuyển mã thông báo

Có phương pháp truy cập nào hoạt động mà không có xung đột tín hiệu không? Phương thức như vậy tồn tại: đó là phương thức chuyển mã thông báo.

Phương thức chuyển mã thông báo không mang tính cạnh tranh. Trong phương thức này, hai máy tính không thể bắt đầu truyền tín hiệu cùng một lúc. Phương pháp này hoạt động giống như một cuộc hội thảo trong đó người tham gia không thể bắt đầu phát biểu cho đến khi được phát biểu. Tương tự như vậy, một máy tính trên mạng chuyển mã thông báo sẽ không truyền cho đến khi mã thông báo chuyển đến nó.