เทคนิคการเข้ารหัสข้อมูล

Encoding เป็นกระบวนการแปลงข้อมูลหรือลำดับอักขระสัญลักษณ์ตัวอักษร ฯลฯ ที่กำหนดให้เป็นรูปแบบที่กำหนดสำหรับการส่งข้อมูลอย่างปลอดภัย Decoding เป็นกระบวนการย้อนกลับของการเข้ารหัสซึ่งเป็นการดึงข้อมูลจากรูปแบบที่แปลงแล้ว

การเข้ารหัสข้อมูล

การเข้ารหัสเป็นกระบวนการของการใช้รูปแบบต่างๆของแรงดันไฟฟ้าหรือระดับกระแสเพื่อแสดง 1s และ 0s ของสัญญาณดิจิตอลบนลิงค์การส่ง

ประเภททั่วไปของการเข้ารหัสบรรทัด ได้แก่ Unipolar, Polar, Bipolar และ Manchester

เทคนิคการเข้ารหัส

เทคนิคการเข้ารหัสข้อมูลแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆดังต่อไปนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของการแปลงข้อมูล

  • Analog data to Analog signals - เทคนิคการมอดูเลตเช่น Amplitude Modulation, Frequency Modulation และ Phase Modulation ของสัญญาณอนาล็อกอยู่ในหมวดหมู่นี้

  • Analog data to Digital signals- กระบวนการนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นการแปลงเป็นดิจิทัลซึ่งทำโดย Pulse Code Modulation (PCM) ดังนั้นจึงไม่มีอะไรนอกจากการมอดูเลตแบบดิจิทัล ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วการสุ่มตัวอย่างและการหาปริมาณเป็นปัจจัยสำคัญในเรื่องนี้ Delta Modulation ให้เอาต์พุตที่ดีกว่า PCM

  • Digital data to Analog signals- เทคนิคการมอดูเลตเช่น Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK) เป็นต้นอยู่ในหมวดหมู่นี้ สิ่งเหล่านี้จะกล่าวถึงในบทต่อ ๆ ไป

  • Digital data to Digital signals- อยู่ในส่วนนี้ มีหลายวิธีในการแมปข้อมูลดิจิทัลกับสัญญาณดิจิทัล บางคนเป็น -

ไม่กลับสู่ศูนย์ (NRZ)

มีรหัส NRZ 1 สำหรับระดับไฟฟ้าแรงสูงและ 0สำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำ ลักษณะการทำงานหลักของรหัส NRZ คือระดับแรงดันไฟฟ้าจะคงที่ในช่วงบิต จุดสิ้นสุดหรือจุดเริ่มต้นของบิตจะไม่ถูกระบุและจะคงสถานะแรงดันไฟฟ้าไว้เหมือนเดิมหากค่าของบิตก่อนหน้าและค่าของบิตปัจจุบันเท่ากัน

รูปต่อไปนี้อธิบายแนวคิดของการเข้ารหัส NRZ

หากพิจารณาจากตัวอย่างข้างต้นเนื่องจากมีลำดับระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่เป็นเวลานานและการซิงโครไนซ์นาฬิกาอาจสูญหายเนื่องจากไม่มีช่วงบิตจึงเป็นเรื่องยากสำหรับเครื่องรับที่จะแยกความแตกต่างระหว่าง 0 และ 1

NRZ มีสองรูปแบบ ได้แก่ -

NRZ - L (NRZ - ระดับ)

มีการเปลี่ยนแปลงขั้วของสัญญาณเฉพาะเมื่อสัญญาณขาเข้าเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 หรือจาก 0 เป็น 1 จะเหมือนกับ NRZ อย่างไรก็ตามบิตแรกของสัญญาณอินพุตควรมีการเปลี่ยนขั้ว

NRZ - I (NRZ - สลับ)

ถ้าก 1เกิดขึ้นที่สัญญาณขาเข้าจากนั้นจะเกิดการเปลี่ยนแปลงที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาบิต สำหรับ0 ที่สัญญาณขาเข้าไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาบิต

รหัส NRZ มี disadvantage ว่าการซิงโครไนซ์นาฬิกาเครื่องส่งกับนาฬิกาเครื่องรับจะถูกรบกวนอย่างสมบูรณ์เมื่อมีสายอักขระ 1s และ 0s. ดังนั้นจึงต้องมีสายนาฬิกาแยกต่างหาก

การเข้ารหัสแบบสองเฟส

ระดับสัญญาณจะถูกตรวจสอบสองครั้งสำหรับทุก ๆ บิตทั้งเริ่มต้นและตรงกลาง ดังนั้นอัตรานาฬิกาจึงเป็นสองเท่าของอัตราการถ่ายโอนข้อมูลและอัตราการมอดูเลตจึงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า นาฬิกาถูกนำมาจากสัญญาณนั่นเอง แบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับการเข้ารหัสนี้มีมากกว่า

การเข้ารหัสแบบสองเฟสมีสองประเภท

  • สองเฟสแมนเชสเตอร์
  • ดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์

สองเฟสแมนเชสเตอร์

ในการเข้ารหัสประเภทนี้การเปลี่ยนจะกระทำที่ช่วงกลางของช่วงบิต การเปลี่ยนสำหรับพัลส์ผลลัพธ์คือจากสูงไปต่ำในช่วงกลางของช่วงเวลาสำหรับบิตอินพุต 1 ในขณะที่การเปลี่ยนจากต่ำไปสูงสำหรับบิตอินพุต0.

ดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์

ในการเข้ารหัสประเภทนี้มักจะมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในช่วงกลางของช่วงบิต หากมีการเปลี่ยนแปลงที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาบิตแสดงว่าบิตอินพุตคือ0. หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลาบิตแสดงว่าบิตอินพุตคือ1.

รูปต่อไปนี้แสดงรูปคลื่นของ NRZ-L, NRZ-I, Bi-phase Manchester และ Differential Manchester coding สำหรับอินพุตดิจิทัลที่แตกต่างกัน

บล็อกการเข้ารหัส

ในบรรดาประเภทของการเข้ารหัสบล็อกสิ่งที่มีชื่อเสียง ได้แก่ การเข้ารหัส 4B / 5B และการเข้ารหัส 8B / 6T จำนวนบิตถูกประมวลผลในลักษณะที่แตกต่างกันในกระบวนการทั้งสองนี้

การเข้ารหัส 4B / 5B

ในการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ในการส่งข้อมูลต้องใช้นาฬิกาที่มีความเร็วสองเท่ามากกว่าการเข้ารหัส NRZ ตามชื่อที่มีความหมายโค้ด 4 บิตถูกแมปด้วย 5 บิตโดยมีจำนวนขั้นต่ำของ1 บิตในกลุ่ม

หลีกเลี่ยงปัญหาการซิงโครไนซ์นาฬิกาในการเข้ารหัส NRZ-I โดยกำหนดคำที่เทียบเท่ากัน 5 บิตแทนแต่ละบล็อกที่มี 4 บิตติดต่อกัน คำ 5 บิตเหล่านี้กำหนดไว้ล่วงหน้าในพจนานุกรม

แนวคิดพื้นฐานในการเลือกรหัส 5 บิตคือควรมี one leading 0 และควรมี no more than two trailing 0s. ดังนั้นคำเหล่านี้จึงถูกเลือกเพื่อให้ธุรกรรมสองรายการเกิดขึ้นต่อบล็อกของบิต

การเข้ารหัส 8B / 6T

เราใช้แรงดันไฟฟ้าสองระดับเพื่อส่งบิตเดียวผ่านสัญญาณเดียว แต่ถ้าเราใช้แรงดันไฟฟ้ามากกว่า 3 ระดับเราสามารถส่งบิตต่อสัญญาณได้มากขึ้น

ตัวอย่างเช่นหากใช้ระดับแรงดันไฟฟ้า 6 ระดับเพื่อแสดง 8 บิตบนสัญญาณเดียวการเข้ารหัสดังกล่าวจะเรียกว่าการเข้ารหัส 8B / 6T ดังนั้นในวิธีนี้เราจึงมีชุดค่าผสมสำหรับสัญญาณมากถึง 729 (3 ^ 6) และ 256 (2 ^ 8) สำหรับบิต

เทคนิคเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการแปลงข้อมูลดิจิทัลเป็นสัญญาณดิจิทัลโดยการบีบอัดหรือเข้ารหัสเพื่อการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้