Rozdíl mezi analogovou a digitální komunikací.
Při řešení radiokomunikací se často setkáte s pojmy jako např “analogový signál” и “digitální signál”. Pro specialisty v těchto slovech není žádná záhada, ale pro neznalé lidi může být rozdíl mezi „digitálním“ a „analogovým“ zcela neznámý. Mezitím je zde velmi významný rozdíl.
Tak. Rádiová komunikace je vždy přenos informací (hlas, SMS, telesignalizace) mezi dvěma účastníky – zdrojem signálu – vysílačem (rozhlasová stanice, opakovač, základnová stanice) a přijímačem.
Když mluvíme o signálu, máme na mysli obvykle elektromagnetické oscilace, které indukují EMF a způsobují kolísání proudu v anténě přijímače. Dále přijímací zařízení převádí přijímané vibrace zpět na audio frekvenční signál a vysílá jej do reproduktoru.
V každém případě může být signál vysílače reprezentován v digitální i analogové podobě. Koneckonců, například zvuk sám o sobě je analogový signál. U rozhlasové stanice se zvuk přijímaný mikrofonem převádí na již zmíněné elektromagnetické vlny. Čím vyšší je frekvence zvuku, tím vyšší je výstupní frekvence oscilací a čím hlasitěji reproduktor mluví, tím větší je amplituda.
Vzniklé elektromagnetické kmity neboli vlny se šíří prostorem pomocí vysílací antény. Aby se vzduchové vlny nezanášely nízkofrekvenčním rušením a aby různé rozhlasové stanice měly možnost pracovat paralelně, aniž by se navzájem rušily, vibrace vzniklé vlivem zvuku se sčítají, tedy „překrývají“ na jiné vibrace, které mají konstantní frekvenci. Poslední frekvence se obvykle nazývá „nosná“ a její vnímání znamená, že ladíme náš rádiový přijímač, abychom „chytili“ analogový signál rádiové stanice.
V přijímači dochází k opačnému procesu: nosná frekvence se oddělí a elektromagnetické kmity přijímané anténou se převádějí na zvukové kmity a z reproduktoru se ozývají informace, které osoba vysílající zprávu chtěla předat.
Během přenosu zvukového signálu z radiostanice do přijímače může docházet k rušení cizími osobami, může se měnit frekvence a amplituda, což samozřejmě ovlivní zvuky produkované rozhlasovým přijímačem. A konečně, jak vysílač, tak přijímač samotný zavádějí určitou chybu během konverze signálu. Proto zvuk reprodukovaný analogovým rádiem má vždy určité zkreslení. Hlas může být navzdory změnám plně reprodukován, ale na pozadí se bude ozývat syčení nebo dokonce sípání způsobené rušením. Čím méně spolehlivý je příjem, tím hlasitější a zřetelnější budou tyto vnější hlukové efekty.
Pozemní analogový signál má navíc velmi slabý stupeň ochrany před neoprávněným přístupem. Pro veřejnoprávní rozhlasové stanice na tom samozřejmě nezáleží. Při používání prvních mobilních telefonů ale došlo k jednomu nepříjemnému momentu spojenému s tím, že téměř každý rádiový přijímač třetí strany se dal snadno naladit na požadovanou vlnovou délku, aby mohl odposlouchávat váš telefonní rozhovor.
K ochraně proti tomu využívají tzv. „tónování“ signálu nebo jinými slovy systém CTCSS (Continuous Tone-Coded Squelch System), systém redukce šumu kódovaný spojitým tónem, neboli „přítel/ „nepřítel“ systém identifikace signálu, navržený k rozdělení uživatelů pracujících ve stejném frekvenčním rozsahu do skupin. Uživatelé (korespondenti) ze stejné skupiny se navzájem slyší díky identifikačnímu kódu. Jasně vysvětleno, princip fungování tohoto systému je následující. Spolu s přenášenou informací je vzduchem vysílán i dodatečný signál (nebo jiný tón). Přijímač kromě nosné tento tón s příslušným nastavením rozpozná a signál přijme. Pokud není nakonfigurován tón v rádiovém přijímači, signál není přijímán. Existuje poměrně velké množství standardů šifrování, které se u různých výrobců liší.
Analogové vysílání má takové nevýhody. Kvůli nim například televize slibuje, že se v relativně krátké době zcela zdigitalizuje.
Digitální komunikace a vysílání jsou považovány za více chráněné před rušením a vnějšími vlivy. Jde o to, že při použití „digitálu“ je analogový signál z mikrofonu na vysílací stanici zašifrován do digitálního kódu. Ne, proud postav a čísel se samozřejmě nešíří do okolního prostoru. Jednoduše, ke zvuku určité frekvence a hlasitosti je přiřazen kód rádiových pulsů. Doba trvání a frekvence pulsů jsou předem dané – jsou stejné pro vysílač i přijímač. Přítomnost impulsu odpovídá jedničce, nepřítomnosti – nule. Proto se taková komunikace nazývá „digitální“.
Zařízení, které převádí analogový signál na digitální kód, se nazývá analogově-digitální převodník (ADC). A zařízení nainstalované v přijímači, které převádí kód na analogový signál odpovídající hlasu vašeho přítele v reproduktoru mobilního telefonu GSM, nazývaný digitálně-analogový převodník (DAC).
Při digitálním přenosu signálu jsou chyby a zkreslení prakticky vyloučeny. Pokud se impuls trochu zesílí, prodlouží nebo naopak, systém jej stále rozpozná jako jednotku. A nula zůstane nulou, i když se na jejím místě objeví nějaký náhodný slabý signál. Pro ADC a DAC neexistují žádné jiné hodnoty, jako je 0,2 nebo 0,9 – pouze nula a jedna. Proto rušení nemá téměř žádný vliv na digitální komunikaci a vysílání.
Kromě toho je „digitální“ také lépe chráněn před neoprávněným přístupem. Koneckonců, aby DAC zařízení dešifrovalo signál, musí „znat“ dešifrovací kód. ADC spolu se signálem může také přenášet digitální adresu zařízení vybraného jako přijímač. I když je tedy rádiový signál zachycen, nelze jej rozpoznat kvůli absenci alespoň části kódu. To platí zejména pro komunikaci.
To znamená, rozdíly mezi digitálními a analogovými signály:
1) Analogový signál může být zkreslen rušením a digitální signál může být buď zcela ucpaný rušením, nebo může přijít bez zkreslení. Digitální signál je buď rozhodně přítomen, nebo zcela chybí (buď nula, nebo jednička).
2) Analogový signál je přístupný všem zařízením pracujícím na stejném principu jako vysílač. Digitální signál je bezpečně chráněn kódem a je obtížné jej zachytit, pokud není určen pro vás.
Kromě čistě analogových a čistě digitálních stanic existují také rozhlasové stanice, které podporují analogový i digitální režim. Jsou určeny pro přechod z analogové na digitální komunikaci.
Máte-li tedy k dispozici flotilu analogových rádiových stanic, můžete postupně přejít na digitální komunikační standard.
Například jste zpočátku vybudovali komunikační systém na Radio Stations Baikal 30.
Dovolte mi připomenout, že se jedná o analogovou stanici s 16 kanály.
/tovar_baikal_30b5
Jenže čas plyne a stanice vám jako uživateli přestává vyhovovat. Ano, je spolehlivý, ano, výkonný a s dobrou baterií až 2600 mAh. Při rozšiřování flotily rádií o více než 100 lidí a zejména při práci ve skupinách však jeho 16 kanálů začíná být nedostačujících.
Nemusíte hned vybíhat a kupovat digitální rozhlasové stanice. Většina výrobců záměrně uvádí model s analogovým přenosovým režimem.
To znamená, že můžete postupně přejít například na Baikal-35 nebo Motorola DP-1400 a přitom udržovat stávající komunikační systém v provozuschopném stavu.
Výhody takového přechodu jsou nepopiratelné.
Získáte pracovní stanici
1) déle (v digitálním režimu je menší spotřeba.)
2) Mít více funkcí (skupinový hovor, osamělý pracovník)
3) 32 paměťových kanálů.
To znamená, že ve skutečnosti vytvoříte zpočátku 2 databáze kanálů. Pro nově zakoupené stanice (digitální kanály) a základnu asistenčních kanálů se stávajícími stanicemi (analogové kanály). Postupně, jak budete nakupovat vybavení, budete snižovat flotilu radiostanic druhého břehu a zvětšovat flotilu prvního.
Nakonec dosáhnete svého cíle – převedení celé vaší základny na digitální komunikační standard.
Dobrým doplňkem a rozšířením jakékoli základny může být digitální opakovač Yaesu Fusion DR-1
/tovar_dr1
Jedná se o dvoupásmový (144/430 MHz) opakovač, který podporuje analogovou FM komunikaci a zároveň digitální protokol Systém Fusion ve frekvenčním rozsahu 12.5 kHz. Jsme přesvědčeni, že zavedení nejnovější DR-1X bude úsvitem našeho nového a působivého multifunkčního systému Systém Fusion.
Jedna z klíčových vlastností Systém Fusion je funkce AMS (automatický výběr režimu), který okamžitě rozpozná, zda je přijímán signál v režimu V/D, hlasovém režimu nebo datovém režimu FR analog FM nebo digitální C4FM, a automaticky se přepne na vhodný. Tedy díky našim digitálním transceiverům FT1DR и FTM-400DRSystém FusionPro udržení komunikace s analogovými FM rozhlasovými stanicemi již není nutné pokaždé ručně přepínat režimy.
Na opakovači DR-1X, AMS lze nakonfigurovat tak, aby se příchozí digitální signál C4FM převedl na analogový FM a znovu vysílal, což umožňuje komunikaci mezi digitálními a analogovými transceivery. AMS lze také nakonfigurovat tak, aby automaticky předával příchozí režim na výstup, což umožňuje digitálním a analogovým uživatelům sdílet jeden opakovač.
Doposud byly FM opakovače používány pouze pro tradiční FM komunikaci a digitální opakovače pouze pro digitální komunikaci. Nyní však jednoduše nahrazením konvenčního analogového FM opakovače DR-1X, můžete nadále používat běžnou FM komunikaci, ale také používat opakovač pro pokročilejší digitální rádiovou komunikaci Systém Fusion. Další periferie, jako je duplexer a zesilovač atd. můžete jej nadále používat jako obvykle.
Všechny signály používané v telekomunikacích lze rozdělit do 2 hlavních typů: analogové a digitální. Oba tyto typy se aktivně používají, ale rozdíly mezi nimi jsou obrovské a důležité. Hlavním rysem tohoto rozdělení je způsob prezentace informací: analogový nebo digitální.
Zpočátku se v přírodě všechny informace objevují a jsou vnímány v analogové formě, tzn. spojité a definované pro jakýkoli okamžik v čase. Zrak nevnímá předměty každou sekundu nebo minutu, ale nepřetržitě, a podle toho bude změna předmětu také vnímána člověkem nepřetržitě. Totéž lze říci o zvucích, chuti a hmatových vjemech atd. Pro přenos takových informací je nejvýhodnější použít analogové signály, tzn. specifické pro každý okamžik v čase.
Nejjednodušší způsob, jak pochopit, co je analogový signál, je představit si na grafu souvislou čáru odrážející změnu nějaké fyzikální veličiny: teploty nebo tlaku. Porovnáme-li hodnoty napětí na grafu, získáme analogový signál, jehož amplituda nese informaci o hodnotě měřené veličiny.
Analogový signál
Analogové signály se již dlouhou dobu používají ve všech typech komunikací: telefonní sítě, televizní a rozhlasové vysílání, vojenské komunikace atd. Pro boj s rušením při přenosu tohoto typu signálu se obvykle používá zvýšení výkonu, protože Čím vyšší je rušivý vliv, tím vyšší musí být výkon signálu, aby mohl být přijímán bez zkreslení. Navíc tento způsob boje přinese výsledky, dokud zesílený signál nezačne ovlivňovat další komunikační kanály. Navíc je tento způsob boje velmi energeticky neefektivní, protože velmi velká energie signálu je rozptýlena do tepla.
Analogové signály však mají také výhody. Zejména pokud je analogový signál (například řeč) přenášen digitálním kanálem, bude nutné provést analogově-digitální konverzi, v důsledku čehož bude kvalita signálu snížena. Na přijímací straně bude vyžadován opačný postup (digitální převod na analogový), což také mírně sníží kvalitu signálu. Pokud přenášíte analogové informace přes analogový kanál, lze se tomu vyhnout.
Digitální signál
Digitální informace je soubor dat, tzn. je diskrétní. Podle toho je digitální signál definován pouze pro jednotlivé časové okamžiky. Digitální informace jsou obvykle zakódovány v binárním kódu, například „0“ a „1“. V souladu s tím digitální signál zpravidla nabývá jedné ze dvou možných hodnot (méně běžně se používají 3 nebo více hodnot, například pro zvýšení odolnosti proti šumu nebo informační kapacity signálových prvků). Digitální signál je tedy sledem ostře se měnících hodnot. Navíc, čím ostřejší bude přechod mezi úrovněmi signálu, tím přesněji bude možné zdrojový signál dekódovat.
Digitální signál má mnoho výhod. Za prvé je odolnější proti hluku. K ochraně proti chybám se do digitálního toku obvykle zavádí určitá redundance, která umožňuje identifikovat chyby, které se mohly vyskytnout během přenosu, nebo je dokonce odstranit. Digitální signál je navíc energeticky účinný, protože zavedená redundance umožňuje použití menšího zdroje energie během přenosu než při přenosu analogového signálu. Digitální signál také využívá komunikační zdroje přidělené pro přenos efektivněji.
Jak již bylo zmíněno dříve, většina zdrojových informací je spojitá v čase a často nastává situace, kdy je třeba takovou informaci přenést prostřednictvím digitálního komunikačního kanálu. K dosažení tohoto cíle se provádí postup analogově-digitální konverze (ADC), který poněkud snižuje kvalitu původního signálu. Na přijímací straně je třeba provést opačný postup: digitálně-analogový převod (DAC). Digitální přenos řeči, naměřených dat nebo jakýchkoli jiných analogových informací bude mít za následek určitou ztrátu kvality. Díky vysokému výkonu digitálních signálních procesorů (DSP) a nástupu širokopásmových digitálních kanálů jsou však škody způsobené postupy ADC/DAC minimalizovány.
Výběr typu signálu (analogový nebo digitální) je samostatný úkol pro každý konkrétní problém. Pozornost je věnována mnoha faktorům, včetně odolnosti proti šumu a šířky pásma komunikačního kanálu, nutnosti přenášet kvalitu původního signálu atd. Mobilní komunikace primárně využívá digitální signály. Hlavním typem informací přenášených celulárními komunikačními systémy je řeč. ADC a DAC, stejně jako další nezbytné postupy pro převod zdrojového signálu, jsou prováděny v mobilním telefonu a následně přenášeny digitálně prostřednictvím komunikačního systému.
Volba digitálního způsobu přenosu informací v celulárních komunikačních systémech je dána možností jejich kódování a šifrování pomocí moderních metod, možností přenosu heterogenních informací (signalizace, hlas, data) stejnými kanály v důsledku časového rozdělení kanálů a také vysokou odolností digitálních signálů proti šumu.
