วิทยุสองทาง

วิทยุสองทาง (อังกฤษ: two-way radio) เป็นสัญญาณวิทยุ (วิทยุที่สามารถส่งและรับคลื่นวิทยุได้) ซึ่งใช้สำหรับการสื่อสารด้วยเสียงแบบบุคคลต่อบุคคลแบบสองทิศทางกับผู้ใช้รายอื่นที่มีวิทยุที่คล้ายกัน ตรงกันข้ามกับเครื่องรับกระจายเสียงซึ่งรับเฉพาะการส่งสัญญาณเท่านั้น

อุปกรณ์ของกองทัพเรือจะสื่อสารกับเครื่องบินผ่านชุดหูฟังวิทยุสองทาง

วิทยุสองทางมือถือแบบพกพาที่หลากหลายสำหรับการใช้งานส่วนบุคคล

วิทยุสองทางมักจะใช้ช่องทางการสื่อสารแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ ซึ่งอนุญาตให้มีการสื่อสารแบบสองทาง แม้ว่าจะมีข้อจำกัดที่ผู้ใช้เพียงรายเดียวเท่านั้นที่สามารถส่งได้ในแต่ละครั้ง (ซึ่งตรงกันข้ามกับ ซึ่งการส่งสัญญาณสามารถส่งได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น และฟูลดูเพล็กซ์ซึ่งอนุญาตให้ส่งสัญญาณในทั้งสองทิศทางพร้อมกัน) ซึ่งกำหนดให้ผู้ใช้ในกลุ่มผลัดกันพูด โดยปกติแล้ววิทยุจะอยู่ในโหมดรับ ดังนั้นผู้ใช้สามารถได้ยินการส่งสัญญาณอื่น ๆ ทั้งหมดบนช่องสัญญาณได้ เมื่อผู้ใช้ต้องการพูด ให้กดปุ่ม "กดเพื่อพูด push-to-talk" ซึ่งจะปิดเครื่องรับและเปิดเครื่องส่ง เมื่อปล่อยปุ่ม เครื่องรับจะถูกเปิดใช้งานอีกครั้ง มีช่องสัญญาณหลายช่องเพื่อให้กลุ่มผู้ใช้ที่แยกจากกันสามารถสื่อสารในพื้นที่เดียวกันได้โดยไม่รบกวนซึ่งกันและกัน และวิทยุบางเครื่องได้รับการออกแบบให้สแกนช่องสัญญาณเพื่อค้นหาการส่งสัญญาณที่ถูกต้อง ระบบวิทยุสองทางอื่น ๆ ทำงานในโหมด ซึ่งทั้งสองฝ่ายสามารถพูดคุยพร้อมกันได้ ซึ่งต้องใช้ช่องวิทยุสองช่องแยกกันหรือวิธีการแชร์ช่องสัญญาณ เช่น ทาม-ดิวิชั่น ดูเพล็กซ์ time-division duplex (TDD) เพื่อดำเนินการสนทนาสองทิศทางพร้อมกันบนความถี่วิทยุเดียว

วิทยุสองทางเครื่องแรกเป็นอุปกรณ์เอเอ็มเท่านั้นที่เปิดตัวโดย กัลวิน แมนูแฟคเจอริ่ง คอร์ปอเรชั่น (Galvin Manufacturing Corporation) ในปี พ.ศ. 2483 เพื่อใช้งานโดยตำรวจและทหารในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง และตามมาด้วยการเปิดตัววอล์คกี้-ทอล์คกี้ในปี พ.ศ. 2486 ซึ่งเป็นตัวอย่างวิทยุที่ดีที่สุดที่เป็นที่รู้จักของวิทยุสองทาง

ประวัติ

วิทยุทางทะเล ย่านความถี่วีเอชเอฟบนเรือ

วิทยุสองทางในรถดับเพลิงที่นักดับเพลิงใช้เพื่อสื่อสารกับผู้มอบหมายงาน

อุปกรณ์วิทยุสื่อสารสองทางเคลื่อนที่อย่างแท้จริงเครื่องแรกได้รับการพัฒนาในออสเตรเลียในปี พ.ศ. 2466 โดยตำรวจอาวุโส เฟรเดอริก วิลเลียม ดาวนี่ แห่งกรมตำรวจวิกตอเรีย ตำรวจวิกตอเรียเป็นตำรวจกลุ่มแรกในโลกที่ใช้การสื่อสารไร้สายในรถยนต์ และสิ้นสุดการรายงานสถานะที่ไม่มีประสิทธิภาพผ่านตู้โทรศัพท์สาธารณะที่เคยใช้มาจนถึงเวลานั้น อุปกรณ์ชุดแรกกินพื้นที่ประมาณครึ่งหนึ่งของพื้นเบาะหลังของรถสายตรวจยี้ห้อ

ในปี พ.ศ. 2476 กรมตำรวจเบย์โอนน์ รัฐนิวเจอร์ซีย์ ประสบความสำเร็จในการใช้งานระบบสองทางระหว่างสถานีประจำที่ส่วนกลางกับเครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุที่ติดตั้งในรถตำรวจ สิ่งนี้ทำให้สามารถสั่งการการตอบสนองของตำรวจได้อย่างรวดเร็วในกรณีฉุกเฉิน

ประเภท

วิทยุสองทางแบบพกพาหลายเครื่องที่ออกแบบมาเพื่อบริการสาธารณะ (ตำรวจ ดับเพลิง กู้ภัย) เข้ากันได้กับมาตรฐานวิทยุดิจิทัล

ในรถบรรทุก

ระบบวิทยุสองทางสามารถจำแนกได้หลายวิธีขึ้นอยู่กับคุณลักษณะ

แบบธรรมดากับแบบทรังค์

ธรรมดา

ในระบบหลายช่องสัญญาณ ช่องสัญญาณจะถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แยกจากกัน

การสแกนในวิทยุธรรมดา

คุณสมบัติการสแกนไม่ได้ใช้หรือรายการสแกนถูกเก็บไว้ให้มีจำนวนน้อยในการใช้งานในกรณีฉุกเฉิน ส่วนหนึ่งของ (APCO Project 16) กำหนดมาตรฐานสำหรับเวลาการเข้าถึงช่องสัญญาณและความล่าช้าที่เกิดจากค่าใช้จ่ายของระบบ คุณสมบัติการสแกนสามารถเพิ่มความล่าช้าเหล่านี้ได้อีก การศึกษาชิ้นหนึ่งกล่าวว่าไม่แนะนำให้ใช้ความล่าช้านานกว่า 0.4 วินาที (400 มิลลิวินาที) ในบริการฉุกเฉิน

ดูเพล็กซ์

คำว่า "ฮาล์ฟดูเพล็กซ์" (half duplex) ใช้กับระบบสื่อสารแบบใช้สายซึ่งวงจรสามารถส่งข้อมูลไปในทิศทางเดียวในแต่ละครั้ง แต่ไม่ใช่ทั้งสองทิศทางในเวลาเดียวกัน

• ข้อได้เปรียบ: ช่องสัญญาณดูเพล็กซ์มักจะอนุญาตให้มีการทำงานของรีพีทเตอร์ซึ่งขยายช่วงของสัญญาณได้ (ในกรณีส่วนใหญ่มาจากกำลังส่งที่เพิ่มขึ้นและตำแหน่ง/ความสูงของสายอากาศที่ดีขึ้น) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้วิทยุมือถือ
• ข้อเสีย: ถ้าวิทยุไม่สามารถเข้าถึงเครื่องทวนสัญญาณได้ ก็ไม่สามารถสื่อสารได้ สิ่งนี้สามารถบรรเทาลงได้ด้วยการตั้งค่า "พูดคุยกับโดยรอบ" (talk around) หรือ "รถยนต์ถึงรถยนต์" (car to car) โดยที่สถานีที่อยู่นอกระยะของฐานสามารถสื่อสารกันโดยตรง สลับบทบาทการส่งและรับในรูปแบบซิมเพล็กซ์บนความถี่เดียว

แอนะล็อก

ระบบแอนะล็อกอาจสื่อสารในเงื่อนไขเดียว เช่น ระดับน้ำในถังน้ำปศุสัตว์ เครื่องส่งที่ที่ตั้งถังจะส่งสัญญาณอย่างต่อเนื่องพร้อมโทนเสียงคงที่ โทนเสียงจะเปลี่ยนระดับเสียงเพื่อระบุถึงระดับน้ำในถัง มิเตอร์ที่ปลายระยะไกลจะแตกต่างกันไปตามระดับเสียง เพื่อระบุปริมาณน้ำที่มีอยู่ในถังน้ำปศุสัตว์ วิธีการที่คล้ายกันนี้สามารถใช้ในการวัดระยะไกลในสภาวะแอนะล็อกใดก็ได้ ระบบวิทยุประเภทนี้มีจุดประสงค์เทียบเท่ากับลูปสี่ถึงยี่สิบมิลลิแอมแปร์ ในสหรัฐมักใช้ช่องสัญญาณความถี่ปานกลาง 72–76 MHz หรือความถี่สูงยิ่ง 450–470 MHz สำหรับระบบเหล่านี้ การวัดระยะไกลแบบมัลติเพล็กซ์ของระบบบางระบบอาจตั้งเงื่อนไขอนาล็อกหลายเงื่อนไข โดยการจำกัดให้แต่ละช่วงของระดับเสียงที่แยกกัน เป็นต้น

ดิจิทัล

ระบบดิจิทัลอาจสื่อสารข้อความจากระบบคอมพิวเตอร์ช่วยจัดส่ง (computer-aided dispatch: CAD) เช่น การแสดงในรถบรรทุกพ่วงอาจระบุตำแหน่งที่เป็นข้อความสำหรับการโทรและรายละเอียดที่เกี่ยวข้อง คนขับรถบรรทุกพ่วงอาจกดปุ่ม รับทราบ (acknowledge) โดยส่งข้อมูลไปในทิศทางตรงกันข้าม และแจ้งสายตามที่คนขับได้รับ สามารถใช้กับระบบการวัดและส่งข้อมูลทางไกลแบบแอนาล็อก เช่น ระดับถังน้ำปศุสัตว์ ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งคือแรงดันน้ำมันหล่อลื่นในเครื่องยนต์รถโดยสารประจำทาง หรือความเร็วปัจจุบันของรถโดยสาร เงื่อนไขแอนะล็อกถูกแปลเป็นคำข้อมูล บางระบบส่งข้อความวิทยุเพจจิ้งซึ่งสามารถ 1) ส่งเสียงบี๊บไปยังตัวรับเพจจิ้ง 2) ส่งข้อความตัวเลข หรือ 3) ส่งข้อความตัวอักษร

ออกแบบกับไม่ออกแบบ

ระบบได้รับการออกแบบให้เป็นระบบที่มีอุปกรณ์ทั้งหมดที่จับคู่กันเพื่อทำงานร่วมกัน ตัวอย่างเช่น ระบบวิทยุสองทางของรัฐบาลท้องถิ่นสมัยใหม่ในสหรัฐ อาจได้รับการออกแบบเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ 95% ในเขตเมือง ผู้ออกแบบระบบใช้แบบจำลองความถี่วิทยุ แบบจำลองภูมิประเทศ และซอฟต์แวร์การสร้างแบบจำลองการแพร่กระจายสัญญาณ เพื่อพยายามประเมินอย่างแม่นยำว่าวิทยุจะทำงานที่ไหนภายในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่กำหนด แบบจำลองเหล่านี้ช่วยให้นักออกแบบเลือกอุปกรณ์ ตำแหน่งอุปกรณ์ เสาอากาศ และประเมินว่าสัญญาณจะทะลุผ่านอาคารได้ดีเพียงใด โมเดลเหล่านี้จะได้รับการสำรองข้อมูลโดยการทดสอบไดรฟ์และการวัดระดับสัญญาณภาคสนามจริง นักออกแบบปรับรูปแบบสายอากาศ เพิ่มหรือย้ายไซต์อุปกรณ์ และออกแบบเครือข่ายสายอากาศในลักษณะที่จะบรรลุผลสำเร็จในการสื่อสารตามระดับที่ต้องการ

ตัวเลือก รอบการทำงาน และการกำหนดค่า

โทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์พกพาจำนวนมากมีรอบการทำงานที่จำกัด รอบการทำงานที่คืออัตราส่วนของเวลาในการฟังต่อเวลาในการส่งสัญญาณ และโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับว่าเครื่องส่งสัญญาณสามารถระบายความร้อนจากแผงระบายความร้อนที่ด้านหลังของวิทยุได้ดีเพียงใด รอบการทำงาน 10% (ทั่วไปในอุปกรณ์พกพา) แปลจากเวลาส่ง 10 วินาทีเป็นเวลา 90 วินาทีของเวลารับ อุปกรณ์เคลื่อนที่และอุปกรณ์พื้นฐานบางชนิดมีการระบุระดับพลังงานที่แตกต่างกัน เช่น รอบการทำงาน 100% ที่ 25 วัตต์ และ 15% ที่ 40 วัตต์

ตัวอย่างการจัดการการควบคุมบนวิทยุมือถือที่รองรับ

โมโตโรลา โมโตโทรโร รีพีทเตอร์ DR3000 พร้อมดูเพล็กซ์เซอร์ที่ติดตั้งในกล่องกันไฟ, รอบการทำงาน 100% กำลังส่งสูงถึง 40 วัตต์

อายุการใช้งานของอุปกรณ์

ในระบบของรัฐบาล อุปกรณ์อาจถูกเปลี่ยนตามงบประมาณมากกว่าแผนหรืออายุการใช้งานที่คาดไว้ เงินงบประมาณในหน่วยงานภาครัฐอาจเป็นวงรอบหรือรายครั้ง ผู้จัดการระบบอาจเปลี่ยนระบบคอมพิวเตอร์ ยานพาหนะ หรือคอมพิวเตอร์ราคาประหยัดและค่าใช้จ่ายในการสนับสนุนยานพาหนะ โดยไม่สนใจอุปกรณ์วิทยุสองทาง อุปกรณ์อาจยังคงใช้งานอยู่แม้ว่าค่าบำรุงรักษาจะไม่สมเหตุสมผลเมื่อมองจากมุมมองด้านประสิทธิภาพ

เอกสารฉบับหนึ่งระบุว่า "7 ปี" นั้นอยู่นอกเหนืออายุการใช้งานที่คาดไว้ของเครื่องส่งรับวิทยุในการให้บริการของตำรวจ มีการอ้างว่าแบตเตอรี่จำเป็นต้องเปลี่ยนบ่อยกว่า แผงควบคุมการสั่งการ (dispatch consoles) อายุสิบสองปีที่กล่าวถึงในเอกสารเดียวกันถูกระบุว่าใช้งานได้ สิ่งเหล่านี้ถูกเปรียบเทียบกับแผงควบคุมอายุ 21 ปีที่มีปัญหาซึ่งใช้ในที่อื่นในระบบเดียวกัน

แหล่งข่าวอีกรายกล่าวว่าอุปกรณ์แกนหลักของระบบ เช่น แผงควบคุมและสถานีฐาน คาดว่าจะมีอายุการใช้งาน 15 ปี วิทยุเคลื่อนที่คาดว่าจะมีอายุการใช้งาน 10 ปี โดยทั่วไปแล้วเครื่องส่งรับวิทยุจะมีอายุใช้งาน 8 ปี ในเอกสารของรัฐแคลิฟอร์เนีย กระทรวงบริการทั่วไปรายงานอายุการใช้งานที่คาดหวังสำหรับแผงควบคุมการสื่อสารที่ใช้ในกระทรวงป่าไม้และป้องกันอัคคีภัยคือ 10 ปี

ความถี่วิทยุสองทาง

วิทยุ GMRS สองเครื่อง ไมโครโฟนแยก และวิทยุ FRS สองเครื่อง

วิทยุสองทางทั่วไปทำงานในช่องความถี่วิทยุคงที่ แม้ว่าบางช่องสามารถสแกนได้หลายช่องเพื่อค้นหาการส่งสัญญาณที่ถูกต้อง ในระบบแอนาล็อกแบบธรรมดา (ระบบประเภทที่ง่ายที่สุด) ความถี่หนึ่ง หรือช่องทางที่ทำหน้าที่เป็นสื่อทางกายภาพหรือลิงก์ที่มีข้อมูลการสื่อสาร ประสิทธิภาพการทำงานของระบบวิทยุส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของย่านความถี่ที่ใช้ การเลือกความถี่สำหรับระบบวิทยุสองทางได้รับผลกระทบบางส่วนจาก:

• ใบอนุญาตและข้อบังคับของรัฐบาล
• ความแออัดในท้องถิ่นหรือความพร้อมของความถี่
• ภูมิประเทศ เนื่องจากสัญญาณวิทยุเดินทางต่างกันในป่าและทัศนวิสัยในเมือง
• การปรากฏของเสียงรบกวน การรบกวน หรือการแทรกแซง
• การรบกวนของคลื่นฟ้าที่ต่ำกว่า 50–60 MHz และการโค้งงอของโทรโพสเฟียร์ที่ความถี่สูงมาก

ยูเอชเอฟเทียบกับวีเอชเอฟ

ระบบวิทยุสองทางทั่วไปทำงานในความถี่สูงมาก (VHF) และความถี่สูงยิ่ง (UHF) ของ เนื่องจากส่วนนี้ของคลื่นความถี่ถูกใช้อย่างมากสำหรับการออกอากาศและการใช้งานที่แข่งขันกันหลายครั้ง การบริหารความถี่วิทยุจึงกลายเป็นกิจกรรมสำคัญของรัฐบาลในการควบคุมผู้ใช้วิทยุเพื่อประโยชน์ของการใช้วิทยุที่มีประสิทธิภาพและไม่รบกวน ทั้งสองย่านความถี่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับผู้ใช้ที่แตกต่างกัน

ช่วง

ช่วงตรงที่มีประโยชน์ของระบบวิทยุสองทางขึ้นอยู่กับเงื่อนไข ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความถี่

มีปัจจัยอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อช่วงของวิทยุสองทาง เช่น สภาพอากาศ ความถี่ที่แน่นอนที่ใช้ และสิ่งกีดขวาง

ดูเพิ่ม

• วิทยุคลื่นความถี่ภาคประชาชนในประเทศไทย

อ้างอิง

1. Graf, Rudolf F. (1999). Modern Dictionary of Electronics, 7th Ed. Elsevier. p. 811. ISBN .
2. Goldsmith, Andrea (8 Aug 2005). Wireless Communications. . ISBN . สืบค้นเมื่อ 20 April 2016.
3. Hall, Mark (October 3, 2022). "Motorola, Inc.". Encyclopædia Britannica (ภาษาอังกฤษ). จากแหล่งเดิมเมื่อ January 18, 2023. สืบค้นเมื่อ January 17, 2022.
4. "A complete guide to Two-way Radios" (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). Crystal Radio Systems Ltd. จากแหล่งเดิมเมื่อ June 26, 2022. สืบค้นเมื่อ January 17, 2023.
5. Haldane, Robert. (1995) The People's Force, A history of the Victoria Police. Melbourne University Press. ISBN , 1995
6. IEEE History Milestones retrieved Oct. 2, 2007
7. One example of purpose-specific channel assignments is described in Ivanov, D. A., V. P. Savelyev, and P. V. Shemanski, "Organization of Communications," Fundamentals of Tactical Command and Control: A Soviet View, Soviet Military Thought Series #18, (Washington, D.C.: Superintendent of Documents, 1977) Library of Congress Control Number: 84602565. This is a US Air Force translation of a Soviet-era, Russian-language book. See also, "Inadequate System Capacity," Special Report: Improving Firefighter Communications, USFA-TR-099/January 1999, (Emmitsburg, Maryland: U.S. Fire Administration, 1999) pp. 18-19 and "5.2 Present System," The Communications Technology Research Project on 800 MHz, 80-C477, (: Department of General Services, Communications Technology Division, 1982,) pp. V-4 - V-6.
8. "3.4.1 User Equipment General Deficiencies," San Rafael Police Radio Committee: Report to Mayor and City Council, (: City of San Rafael, 1995,) pp. 12.
9. "IEEE 100 The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms", Seventh Edition, IEEE Press, 2000, ISBN SBN 0-7381 -2601 -2
10. For an example of talk around use, see "Problem Reporting," Special Report: Improving Firefighter Communications, USFA-TR-099/January 1999, (Emmitsburg, Maryland: U.S. Fire Administration, 1999) pp. 25-26. This article also confirms the definition of the phrase talk around.
11. For examples, see, Mikhailov, K. E. "Communications Facilities on the Volga-Moscow Transmission Line," Long-Distance Electrical Transmission between the V. I. Lenin Hydroelectric Station and Moscow, (Jerusalem: Israeli Program for Scientific Translations, 1965).
12. For an electrocardiogram telemetry example, see Planning Emergency Medical Communications: Volume 2, Local/Regional-Level Planning Guide, (Washington, D.C.: National Highway Traffic Safety Administration, US Department of Transportation, 1995) pp. 48.
13. "Spartan Training Bulletin - Volume One – Issue One". สืบค้นเมื่อ October 18, 2017.
14. For two examples of drive testing and field measurements of received signal levels, see:
    • "Section II: Radio Propagation Studies," The California Highway Patrol Communications Technology Research Project on 800 MHz, 80-C477, (Sacramento, California: Department of General Services, Communications Technology Division, 1982,) pp. II-1 - II-34.
    • Ossanna, Jr., Joseph F., "A Model For Mobile Radio Fading Due to Building Reflections: Theoretical and Experimental Fading Waveform Power Spectra," Technical Journal, November 1964, pp. 2935-2971. 800 MHz trivia: this article shows that signal fades occur at audio frequencies near CTCSS tones, explaining why only DCS was used in Motorola 800 MHz systems in the 1970s.
15. Kenwood TKR-850 specification sheet
16. For one example, see: "Plan Element S-7: Rationalized Funding" and "Plan Element L-2: Permanent Contra Costa Public Safety Radio Authority," Contra Costa County Public Safety Mobile Radio Master Plan, (: Federal Engineering, Inc., 2002,) pp. 45, 49.
17. For one example, see: "3.2.10.1 Current System Problems," Trunked Radio System: Request For Proposals, (Oklahoma City, Oklahoma: Oklahoma City Municipal Facilities Authority, Public Safety Capital Projects Office, 2000) pp. 56.
18. "2.4 Equipment Inventory," San Rafael Police Radio Committee: Report to Mayor and City Council, (: City of San Rafael, 1995,) pp. 8.
19. "8000 Exhibits:Equipment Replacement Costs for a Typical Three Position CDF Command and Control Center," 8000 Telecommunications Manual, (Sacramento, California: State of California, Department of Forestry and Fire Protection, 2006) Adobe PDF file on console costs.
20. See, "Appendix B - FCC Regulations," California EMS Communications Plan: Final Draft, (Sacramento, California: State of California EMS Authority, September 2000) pp.38. and Arizona Phase II Final Report: Statewide Radio Inter-operability Needs Assessment, Macro Corporation and The State of Arizona, 2004.
21. "VHF or UHF... Which Is Better?"
22. Two Way Radio Range
23. "2-Way Radio Range: How Far Can Two-Way Radios Communicate?"