资料通讯-传输媒介与讯号ppt课件

1、第 2 章資料通訊傳輸媒介與訊號w 資料需轉成訊號在傳輸媒介(media)上傳輸w 銅線承載電的訊號、光纖承載光的訊號傳輸媒介與訊號w 空間適合承載某些電磁波資料的數位與類比w 數位：可數的資訊，依序陈列成鋸齒狀不連續性分佈w 類比：不可數資訊，依序陈列成較平滑的連續性分佈訊號的數位與類比w 訊號的數位與類比w 類比訊號：大小為連續值之訊號w 例：電話，聲音之類比震動產生類比電流變動w 數位訊號：有限個不連續值之訊號w 例二階基頻訊號：兩種電位代表0及1w 因有分階所以抗雜訊力較強，如1 V所組成之二階基頻訊號，假设以0為判斷分界，則可忍受近1 V之雜訊(Noise)數位化w 資料的數位化(d

2、igitize)：將類比資料經取樣(sampling)、量化(quantizing)、編碼(coding)，變成數位資料w 數位化時代的來臨w 為了資訊處理上的方便，類比資料數位化是時勢所趨，且透過數位傳輸技術傳送基頻傳輸與寬頻傳輸w 訊號的傳輸方式分為兩大類：w 基頻 (Baseband) 傳輸：直接控制訊號狀態的傳輸技術。w 寬頻 (Broadband) 傳輸：控制載波 (Carrier) 訊號狀態的傳輸技術。w 寬頻上網所用寬頻與寬頻傳輸之意義不同，寬頻上網與載波無關，純指傳輸頻寬較寬，實則指傳輸速率較高基頻訊號的發送與接纳w 以銅線為例：直接改變電位狀態來傳輸資料載波訊號的調變與解調(

3、1/2)w 載波Carrier：載送資料的訊號w 資料會改變載波的特性，能够振幅、頻率、相位(角度，與起始時間之差距)載波訊號的調變與解調(2/2)w 將資料放上載波的動作稱為調變 (Modulation) 。w 執行調變動作的裝置或程式稱為調變器 (Modulator) 。w 而將資料與載波分離的動作稱為解調 (Demodulation) 。w 執行解調變動作的裝置或程式稱為解調器 (Demodulator) 。w 普通調變與解調做在一同，即所謂的數據機(Modem魔電)載波傳輸(1/2)w 不等於類比傳輸w 早期AM/FM無線電廣播、電話或電視是類比傳輸w 隨數位資料的普遍，亦使得數位傳輸

4、普及w 數位傳輸vs.類比傳輸：前者在傳輸的中介系統會判斷原資料內容，還原後再傳送載波傳輸(2/2)w 不等於單向傳輸w 早期用同軸電纜之乙太網路，10Base2运用基頻訊號而且向兩個方向傳輸，10Broad36則运用寬頻訊號，但只向一固定方向傳輸w 但並非基頻寬頻傳輸皆需如此二階基頻訊號的編碼方式(1/5)w 即訊號只需兩種邏輯狀態w Nonreturn-To-Zero (NRZ, 不回歸零)w 1 = 高電位。 0 = 低電位w 這是最原始的基頻傳輸方式w 100VG-AnyLAN 網路便採用這種傳輸方式。二階基頻訊號的編碼方式(2/5)w Return-To-Zero (RZ, 回歸零)

5、w 1 = 在位元的前半段坚持高電位，後半段則恢復到低電位狀態。0 = 低電位w 10Mbps ARCNET 網路採用這種傳輸方式。二階基頻訊號的編碼方式(3/5)w Nonreturn-To-Zero-Inverted (NRZI,不回歸零反轉)w 1 = 變換電位狀態。 0 = 不變換電位狀態w 10BASE-F 網路採用這種傳輸方式w 假設前一個位元是低電位之表示圖二階基頻訊號的編碼方式(4/5)w Manchester (曼徹斯特) w 固定在每個位元中變換電位狀態w 1 = 由低電位轉變到高電位w 0 = 由高電位轉變到低電位w 10BASE-T 網路採用這種傳輸方式二階基頻訊號的編

6、碼方式(5/5)w Differential Manchester (差動式曼徹斯特)w 位元中間仍有電位變化w 1 =顛倒上一個位元的電位狀態變化方式即位元開始無電位變化w 0 =沿用上一個位元的電位狀態變化方式即位元開始有電位變化w Token Ring 網路採用這種傳輸方式w 以前一個位元由低電升到高電位為例多階基頻訊號的編碼方式(1/2)w 以三階的電流脈衝為例w 訊號通常區分成三種電位狀態，正電位、零電位、負電位w 运用三階的基頻傳輸方式有w Bipolar Alternate Mark Inversion (Bipolar-AMI, 雙極交替記號反轉)：早期 T-Carrier 網

7、路採用這種傳輸方式。w Bipolar-8-Zero Substitution (B8ZS, 雙極訊號八零替換)：新式 T-Carrier 網路採用這種傳輸方式。w High density bipolar 3 (HDB3, 高密度雙極訊號 3)：E-Carrier 網路採用這種傳輸方式。w Multilevel Transmission 3 (MLT-3, 多階傳輸 3)：100BASE-TX 網路採用這種傳輸方式。多階基頻訊號的編碼方式(2/2)w 後來可以區分出五種邏輯狀態的脈衝振幅調變 5 (PAM5) 基頻傳輸也問世了, 100BASE-T2 與 1000BASE-T 皆採用這種五階

8、基頻傳輸方式。MLT-3 編碼方式w 據說是Mario Mazzola, Luca Cafiero, and Tazio De Nicolo三人所開發，因此命名w MLT-3 的運作方式w 0 = 不變化電位狀態w 1 = 按照正弦波電位順序 (0、+、0、-) 變換電位狀態MLT-3 表示圖(1/2)w 前一位元是正電位w 前一位元是負電位MLT-3 表示圖(2/2)w 前一位元是零電位且此位元前一相異電位為負電位w 前一位元是零電位且此位元前一相異電位為正電位振幅調變技術w 在類比运用調幅(振幅調變Amplitude Modulation, AM)w 在數位运用鍵控幅移(振幅偏移鍵制Amp

9、litude Shift Keying, ASK)w 普通以較弱訊號代表0，較強訊號代表1頻率調變技術w 在類比运用調頻(頻率調變Frequency Modulation, FM)w 在數位运用鍵控頻移(頻率偏移鍵制Frequency Shift Keying, FSK)w 以較低頻率訊號代表0，較高頻率訊號代表1為例相位調變技術w 在類比运用調相(相位調變Phase Modulation, PM)w 在數位运用鍵控相移(相位偏移鍵制Phase Shift Keying, PSK)w 差動式鍵控相移(差動式相位偏移鍵制Differential Phase Shift Keying, DPSK)

10、w 相位不變代表0，相位改變代表1正交振幅調變技術w QAM (Quadrature Amplitude Modulation)是一種結合 ASK 與 PSK 的綜合型調變技術, 同時控制載波的振幅強度與相位偏移量, 讓同一個載波訊號得以呈現出更多的邏輯狀態。同步化(Synchronization)w 接纳端需知兩件事，才干順利轉換訊號回資料w 訊號從那裡開始w 定義不送資料時之閒置(idle)狀態，當開始不在閒置狀態時，即表示訊號開始w 一個位元時間為多久w 參考同一時脈(clock)，而時脈訊號可藉由另一條線路傳給接纳端，或隱含在訊號內，如曼徹斯特與差動式曼徹斯特w 同步化：將時脈傳給接纳

11、端以隨時修正時脈。w 假设有誤差則在數個位元之後會誤讀位元資料，如誤差1%，則在50或100位元後會誤讀單工 (Simplex)w 發送端與接纳端角色分得很清楚。發送端只能發送訊息出去, 不能接纳訊息；接纳端只能接纳訊息, 不能發送訊息出去。如生活上之電視機及收音機半雙工 (Half Duplex)w 通訊端可以接纳與發送資料，不能同時收發。如無線對講機(香腸、火腿)全雙工 (Full Duplex)w 通訊端可以同時執行資料的接纳與發送動作。頻寬的由來w 頻寬 (Bandwidth) ：類比通訊時代指訊號波段的頻帶寬度 (Signal Bandwidth), 也就是訊號頻寬。w 線路頻寬：在數位時代，常用來代表線路的傳輸(位元)速率(bit rate, bps, bits per secon