DCN - цифровая передача

Данные или информация могут храниться двумя способами: аналоговым и цифровым. Чтобы компьютер мог использовать данные, они должны быть в дискретной цифровой форме. Подобно данным, сигналы также могут быть в аналоговой и цифровой форме. Для передачи данных в цифровом виде их необходимо сначала преобразовать в цифровую форму.

Цифро-цифровое преобразование

В этом разделе объясняется, как преобразовать цифровые данные в цифровые сигналы. Это можно сделать двумя способами: линейным кодированием и блочным кодированием. Для всех видов связи необходимо линейное кодирование, тогда как блочное кодирование необязательно.

Линейное кодирование

Процесс преобразования цифровых данных в цифровой сигнал называется линейным кодированием. Цифровые данные находятся в двоичном формате и представляются (хранятся) внутри в виде последовательностей единиц и нулей.

Цифровой сигнал обозначается дискретным сигналом, который представляет собой цифровые данные. Доступны три типа схем кодирования строк:

Однополярное кодирование

В однополярных схемах кодирования для представления данных используется один уровень напряжения. В этом случае для представления двоичной 1 передается высокое напряжение, а для представления 0 напряжение не передается. Его также называют униполярным-невозвратным-нулевым, потому что здесь нет состояния покоя, то есть он представляет либо 1, либо 0.

Полярное кодирование

Схема полярного кодирования использует несколько уровней напряжения для представления двоичных значений. Доступны четыре типа полярных кодировок:

• Полярный невозврат к нулю (Polar NRZ)

  Он использует два разных уровня напряжения для представления двоичных значений. Как правило, положительное напряжение соответствует 1, а отрицательное значение - 0. Это также NRZ, потому что нет состояния покоя.

  Схема NRZ имеет два варианта: NRZ-L и NRZ-I.

  

  NRZ-L изменяет уровень напряжения, когда встречается другой бит, тогда как NRZ-I изменяет напряжение, когда встречается 1.

• Вернуться к нулю (RZ)

  Проблема с NRZ заключается в том, что получатель не может заключить, когда закончился бит и когда начался следующий бит, в случае, когда часы отправителя и получателя не синхронизированы.

  

  RZ использует три уровня напряжения: положительное напряжение означает 1, отрицательное напряжение - 0, а нулевое - нет. Сигналы меняются во время битов, а не между битами.

• Манчестер

  Эта схема кодирования представляет собой комбинацию RZ и NRZ-L. Битовое время делится на две половины. Он проходит в середине бита и меняет фазу, когда встречается другой бит.

• Дифференциальный Манчестер

  Эта схема кодирования представляет собой комбинацию RZ и NRZ-I. Он также проходит в середине бита, но меняет фазу только при встрече 1.

Биполярное кодирование

Биполярное кодирование использует три уровня напряжения: положительный, отрицательный и нулевой. Нулевое напряжение представляет собой двоичный 0, а бит 1 представлен изменением положительного и отрицательного напряжения.

Блочное кодирование

Для обеспечения точности принятого кадра данных используются избыточные биты. Например, при проверке четности добавляется один бит четности, чтобы сделать счетчик единиц в кадре четным. Таким образом увеличивается исходное количество бит. Это называется блочным кодированием.

Блочное кодирование представлено наклонной чертой mB / nB. Это означает, что m-битовый блок заменяется n-битным блоком, где n> m. Блочное кодирование включает три этапа:

• Division,
• Substitution
• Combination.

После того, как блочное кодирование выполнено, оно кодируется строкой для передачи.

Аналого-цифровое преобразование

Микрофоны создают аналоговый голос, а камера создает аналоговые видео, которые обрабатываются как аналоговые данные. Чтобы передавать эти аналоговые данные по цифровым сигналам, нам необходимо аналого-цифровое преобразование.

Аналоговые данные - это непрерывный поток данных в форме волны, тогда как цифровые данные дискретны. Для преобразования аналоговой волны в цифровые данные мы используем импульсную кодовую модуляцию (PCM).

PCM - один из наиболее часто используемых методов преобразования аналоговых данных в цифровую форму. Он состоит из трех этапов:

• Sampling
• Quantization
• Encoding.

Отбор проб

Аналоговый сигнал дискретизируется каждый интервал T. Наиболее важным фактором при дискретизации является частота дискретизации аналогового сигнала. Согласно теореме Найквиста, частота дискретизации должна быть как минимум в два раза больше максимальной частоты сигнала.

Квантование

Выборка дает дискретную форму непрерывного аналогового сигнала. Каждый дискретный шаблон показывает амплитуду аналогового сигнала в этом случае. Квантование выполняется между максимальным значением амплитуды и минимальным значением амплитуды. Квантование - это приближение мгновенного аналогового значения.

Кодирование

При кодировании каждое приближенное значение затем преобразуется в двоичный формат.

Режимы передачи

Режим передачи определяет способ передачи данных между двумя компьютерами. Двоичные данные в виде единиц и нулей могут быть отправлены в двух различных режимах: параллельном и последовательном.

Параллельная передача

Двоичные биты организованы в группы фиксированной длины. И отправитель, и получатель подключены параллельно с равным количеством линий данных. Оба компьютера различают линии данных высокого и низкого порядка. Отправитель отправляет все биты сразу по всем линиям. Поскольку количество строк данных равно количеству битов в группе или фрейме данных, полная группа битов (фрейм данных) отправляется за один раз. Преимуществом параллельной передачи является высокая скорость, а недостатком - стоимость проводов, поскольку она равна количеству битов, отправляемых параллельно.

Последовательная передача

При последовательной передаче биты отправляются один за другим в порядке очереди. Для последовательной передачи требуется только один канал связи.

Последовательная передача может быть асинхронной или синхронной.

Асинхронная последовательная передача

Он назван так потому, что время не имеет значения. Биты данных имеют определенный шаблон, и они помогают получателю распознать начальные и конечные биты данных. Например, к каждому байту данных добавляется префикс 0, а в конце добавляется одна или несколько единиц.

Между двумя непрерывными кадрами данных (байтами) может быть промежуток.

Синхронная последовательная передача

Синхронизация при синхронной передаче имеет важное значение, так как не существует механизма распознавания начальных и конечных битов данных. Не существует шаблона или метода префикса / суффикса. Биты данных отправляются в пакетном режиме без сохранения промежутка между байтами (8 бит). Отдельный пакет битов данных может содержать несколько байтов. Таким образом, время становится очень важным.

Получатель должен распознать и разделить биты на байты. Преимущество синхронной передачи заключается в высокой скорости и отсутствии накладных расходов на дополнительные биты заголовка и нижнего колонтитула, как при асинхронной передаче.