Tín hiệu analog và kỹ thuật số. Các loại tín hiệu và cách chúng hoạt động. Tại sao công nghệ analog vẫn tồn tại trong thế giới kỹ thuật số

Tín hiệu analog và kỹ thuật 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 phát triển nhanh công nghệ kỹ thuật số và các thiết bị. 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 đặc tính trọng lượng và kích thước của thiết bị chuyển mạch, tăng độ tin cậy liên lạc và giới thiệu thêm các tính năng bổ sung. chức năng. Sự xuất hiện của bộ vi xử lý và vi mạch tốc độ cao bộ nhớ truy cập tạm thời khối lượng lớn, các thiết bị cỡ nhỏ để lưu trữ thông tin trên phương tiện cứng dung lượng lớn đã giúp tạo ra các máy tính điện tử cá nhân (máy tính) phổ thông khá rẻ tiền, 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 tưởng nếu không sử dụng 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 chuyển sang khoảng cách xa và trong quá trình lưu trữ các 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 analog, tín hiệu số chỉ có hai giá trị cho phép được bảo vệ khỏi nhiễu, nhiễu và nhiễu tốt hơn nhiều. Độ lệch nhỏ so với giá trị cho phép không bị biến dạng theo bất kỳ cách nào tín hiệu kĩ thuật số, vì luôn có các vùng sai lệch cho phép(Hình 1.2). Về mặt 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 tải lượng thông tin hữu ích có trong một tín hiệu tương tự, thông thường bạn phải sử dụng một số 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.

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 nhìn vào Top 10 hit âm nhạc ARIA (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; bây giờ họ thích công nghệ kỹ thuật số và các phương tiện liên quan hơn.

Sự sáng tạo hiện nay phần lớn phụ thuộc vào việc vận dụng các phương tiện truyền thông mới nhất để kể một câu chuyện, gợi lên phản hồi có cảm xúc, đặt câu hỏi, giải trí cho khán giả - nghĩa là làm mọi thứ mà nghệ thuật nên 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 chính xác nhất có thể hiệu ứng âm thanh máy ghi âm cũ.

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 hiệu suất cao Và hiệu quả kinh tế các dạng xử lý tín hiệu số.

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 cổ.

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, bởi vì “ lừa dối kỹ thuật số" Không có sẵn.

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. Tất cả số lớn hơn Chúng ta dành hàng giờ “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 của cuộc cách mạng kỹ thuật số sẽ là sự phổ biến 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 di động 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, tự dệt thành tấm vải”. Cuộc sống hàng ngày cho đến khi chúng tan biến trong đó.” 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 đến những máy tính cá nhân- mỗi người một máy, xã hội của chúng ta hiện đang trong giai đoạn chuyển đổi 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 siết chặt lợi ích tối đa Từ liên lạc bằng giọng nói, 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 cho người khác miễn phí Người đăng ký Skype 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 nào chúng tôi giao hàng e-mailđồng nghiệp ở văn phòng bên cạnh, chúng tôi không quan tâm đến việc nó sẽ di chuyển 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 lối sống mới - thị trường mới 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 tạo cho người tiêu dùng cơ hội tiếp cận trực tiếp và lựa chọn cá nhân và “điều chỉnh” các dịch vụ 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.

Vì vậy, khá rõ ràng rằng trước mắt chúng ta, ba thành phần của dịch vụ mới - thông tin liên lạc, phát thanh truyền hình và công nghiệp máy tính - phải đoàn kết và tạo ra một thị trường mới chưa có. tên chính xác, nhưng nó sẽ xuất hiện và có lẽ 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, trong quá trình chuyển đổi sang công nghệ số Trong quá trình 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 thiệt hại lớn hơn nếu không tìm ra giải pháp chấp nhận được 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 studio ghi âm) và nhà phân phối của họ (công ty truyền hình, doanh nghiệp). bán lẻ, nhà phân phối phim, nhà cung cấp dịch vụ 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 thế giới kỹ thuật số mới nổi, người tiêu dùng dường như đang tự mình tạo ra những giá trị đó. 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”. Hôm nay dịch vụ cơ bản- không chỉ khả năng tiếp cận dịch vụ cần thiết hoặc thiết bị mà còn cả chất lượng mà chúng cung cấp. Trong cuộc chiến vì chất lượng và thông lượng, và cuối cùng - ngọn giáo bị gãy đối với khách hàng, các công ty hợp nhất và phá sản, nền tảng pháp lý sụp đổ, các khái niệm được viết ra và 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!

Bước hợp lý tiếp theo trong việc này cuộc cách mạng công nghệ Theo các chuyên gia, sẽ có một mạng lưới các đồ vật vô tri. Họ sẽ giao tiếp trong thời gian thực và từ đó biến đổi hoàn toàn Internet. Theo báo cáo, hiện có khoảng 875 triệu người dùng trên toàn thế giới mạng lưới 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.

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, 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 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.