DCN - transmisja cyfrowa

Dane lub informacje można przechowywać na dwa sposoby, analogowo i cyfrowo. Aby komputer mógł wykorzystać dane, musi mieć dyskretną postać cyfrową. Podobnie jak dane, sygnały mogą mieć również postać analogową i cyfrową. Aby przesyłać dane cyfrowo, należy je najpierw przekonwertować na postać cyfrową.

Konwersja cyfrowo-cyfrowa

W tej sekcji wyjaśniono, jak konwertować dane cyfrowe na sygnały cyfrowe. Można to zrobić na dwa sposoby: kodowanie liniowe i kodowanie blokowe. Dla całej komunikacji konieczne jest kodowanie liniowe, natomiast kodowanie blokowe jest opcjonalne.

Kodowanie linii

Proces konwersji danych cyfrowych na sygnał cyfrowy nazywa się kodowaniem liniowym. Dane cyfrowe znajdują się w formacie binarnym i są wewnętrznie reprezentowane (przechowywane) jako serie jedynek i zer.

Sygnał cyfrowy jest oznaczony dyskretnym sygnałem, który reprezentuje dane cyfrowe Dostępne są trzy rodzaje schematów kodowania linii:

Kodowanie jednobiegunowe

Schematy kodowania unipolarnego wykorzystują pojedynczy poziom napięcia do reprezentacji danych. W tym przypadku, aby reprezentować binarne 1, przesyłane jest wysokie napięcie, a aby reprezentować 0, nie jest przesyłane żadne napięcie. Nazywa się go również jednobiegunowym - bez powrotu do zera, ponieważ nie ma warunku spoczynku, tj. Reprezentuje 1 lub 0.

Kodowanie biegunowe

Schemat kodowania Polar wykorzystuje wiele poziomów napięcia do reprezentowania wartości binarnych. Kodowania polarne są dostępne w czterech typach:

• Polar Non-Return to Zero (Polar NRZ)

  Wykorzystuje dwa różne poziomy napięcia do reprezentowania wartości binarnych. Generalnie, dodatnie napięcie reprezentuje 1, a ujemna wartość 0. Jest to również NRZ, ponieważ nie ma stanu spoczynku.

  Schemat NRZ ma dwa warianty: NRZ-L i NRZ-I.

  

  NRZ-L zmienia poziom napięcia, gdy napotkany jest inny bit, podczas gdy NRZ-I zmienia napięcie, gdy napotka się 1.

• Powrót do zera (RZ)

  Problem z NRZ polega na tym, że odbiornik nie może zakończyć, kiedy bit się skończył i kiedy następny bit jest uruchamiany, w przypadku, gdy zegar nadawcy i odbiorcy nie są zsynchronizowane.

  

  RZ wykorzystuje trzy poziomy napięcia: dodatnie napięcie reprezentuje 1, ujemne napięcie reprezentuje 0 i zerowe napięcie dla żadnego. Sygnały zmieniają się podczas bitów, a nie między bitami.

• Manchester

  Ten schemat kodowania jest połączeniem RZ i NRZ-L. Czas bitowy jest podzielony na dwie połowy. Przechodzi w środku bitu i zmienia fazę, gdy napotkany zostanie inny bit.

• Różnicowy Manchester

  Ten schemat kodowania jest połączeniem RZ i NRZ-I. Przechodzi również w środku bitu, ale zmienia fazę dopiero po napotkaniu 1.

Kodowanie bipolarne

Kodowanie bipolarne wykorzystuje trzy poziomy napięcia: dodatni, ujemny i zerowy. Napięcie zerowe reprezentuje binarne 0, a bit 1 jest reprezentowany przez zmianę napięcia dodatniego i ujemnego.

Kodowanie blokowe

Aby zapewnić dokładność odbieranych ramek danych, używane są nadmiarowe bity. Na przykład, w parzystości parzystości jeden bit parzystości jest dodawany, aby wyrównać liczbę jedynek w ramce. W ten sposób zwiększa się pierwotna liczba bitów. Nazywa się to kodowaniem blokowym.

Kodowanie blokowe jest reprezentowane przez notację ukośną, mB / nB Znaczy, blok m-bitowy jest zastępowany blokiem n-bitowym, gdzie n> m. Kodowanie blokowe obejmuje trzy kroki:

• Division,
• Substitution
• Combination.

Po zakończeniu kodowania blokowego jest kodowany liniowo do transmisji.

Konwersja analogowo-cyfrowa

Mikrofony tworzą analogowy głos, a kamera tworzy analogowe wideo, które są traktowane jako dane analogowe. Aby przesłać te dane analogowe za pomocą sygnałów cyfrowych, potrzebujemy konwersji analogowej na cyfrową.

Dane analogowe to ciągły strumień danych w postaci fali, podczas gdy dane cyfrowe są dyskretne. Aby przekształcić falę analogową w dane cyfrowe, używamy modulacji impulsowej (PCM).

PCM to jedna z najczęściej stosowanych metod konwersji danych analogowych na postać cyfrową. Obejmuje trzy kroki:

• Sampling
• Quantization
• Encoding.

Próbowanie

Sygnał analogowy jest próbkowany co interwał T. Najważniejszym czynnikiem w próbkowaniu jest szybkość próbkowania sygnału analogowego. Zgodnie z twierdzeniem Nyquista, częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwukrotnie większa od najwyższej częstotliwości sygnału.

Kwantyzacja

Próbkowanie daje dyskretną postać ciągłego sygnału analogowego. Każdy dyskretny wzorzec pokazuje w tym przypadku amplitudę sygnału analogowego. Kwantyzacja jest wykonywana między maksymalną wartością amplitudy a minimalną wartością amplitudy. Kwantyzacja jest aproksymacją chwilowej wartości analogowej.

Kodowanie

Podczas kodowania każda przybliżona wartość jest następnie konwertowana na format binarny.

Tryby transmisji

Tryb transmisji decyduje o sposobie przesyłania danych między dwoma komputerami. Dane binarne w postaci jedynek i zer mogą być przesyłane w dwóch różnych trybach: równoległym i szeregowym.

Transmisja równoległa

Bity binarne są zorganizowane w grupy o stałej długości. Zarówno nadawca, jak i odbiorca są połączeni równolegle z taką samą liczbą linii danych. Oba komputery rozróżniają linie danych wysokiego i niskiego rzędu. Nadawca wysyła wszystkie bity na raz we wszystkich liniach. Ponieważ linie danych są równe liczbie bitów w grupie lub ramce danych, cała grupa bitów (ramka danych) jest wysyłana za jednym razem. Zaletą transmisji równoległej jest duża prędkość, a wadą koszt przewodów, ponieważ jest równy liczbie bitów przesyłanych równolegle.

Transmisja szeregowa

W transmisji szeregowej bity są przesyłane jeden po drugim w kolejce. Transmisja szeregowa wymaga tylko jednego kanału komunikacyjnego.

Transmisja szeregowa może być asynchroniczna lub synchroniczna.

Asynchroniczna transmisja szeregowa

Nazywa się tak, ponieważ nie ma znaczenia wyczucie czasu. Bity danych mają określony wzorzec i pomagają odbiorcy rozpoznać początkowy i końcowy bit danych. Na przykład 0 jest poprzedzone przedrostkiem na każdym bajcie danych, a jedna lub więcej jedynek jest dodawana na końcu.

Dwie ciągłe ramki danych (bajty) mogą mieć przerwę między nimi.

Synchroniczna transmisja szeregowa

Czas w transmisji synchronicznej ma znaczenie, ponieważ nie stosuje się mechanizmu rozpoznawania bitów danych początkowych i końcowych, nie ma wzoru ani metody przedrostka / sufiksu. Bity danych są wysyłane w trybie seryjnym bez zachowania odstępu między bajtami (8-bitów). Pojedyncza seria bitów danych może zawierać pewną liczbę bajtów. Dlatego czas staje się bardzo ważny.

Odbiornik rozpoznaje i rozdziela bity na bajty. Zaletą transmisji synchronicznej jest duża prędkość i nie ma narzutu dodatkowych bitów nagłówka i stopki, jak w przypadku transmisji asynchronicznej.