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第三章

第三章. 資料傳輸. 3.0 導論. 本章將討論在區域網路中傳送數據資料的相關問題，包括數位傳輸和類比傳輸，多工技術 (Multiplexing) 以及一些相關的理論. 3.1 類比與數位訊號. 要在區域網路中將資料從一個設備傳送到另一個設備，我們需要把資料表示成可以被傳輸媒介接受的訊號。 訊號可以分為兩種形式： 數位 類比. 數位訊號. 數位訊號 (digital signal) 是離散或非連續的訊號，它只能具有有限數目的值. 位元區間 (Bit Interval) 和 位元傳輸率 (Bit Rate).

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Presentation Transcript

  1. 第三章 資料傳輸

  2. 3.0 導論 本章將討論在區域網路中傳送數據資料的相關問題，包括數位傳輸和類比傳輸，多工技術(Multiplexing)以及一些相關的理論

  3. 3.1類比與數位訊號 要在區域網路中將資料從一個設備傳送到另一個設備，我們需要把資料表示成可以被傳輸媒介接受的訊號。 訊號可以分為兩種形式： 數位 類比

  4. 數位訊號 數位訊號(digital signal) 是離散或非連續的訊號，它只能具有有限數目的值

  5. 位元區間(Bit Interval) 和位元傳輸率(Bit Rate) 位元區間(bit interval) 是傳送一個位元所需要的時間 位元傳輸率就是一秒鐘所能傳送的位元個數，通常我們 以位元∕秒(bit per second, bps) 來表示 位元傳輸率= 1∕（位元區間） 位元區間= 1∕（位元傳輸率）

  6. 圖3.2位元傳輸率和位元區間

  7. 類比訊號 類比訊號(analog signal) 是連續的訊號，不同於數位訊號， 類比訊號可以用無窮多數量的值來表示 週期性的類比訊號會以固定的型式定期地重覆出現，而 非週期性的類比訊號就沒有固定重覆出現的型式

  8. 一個簡單的週期性訊號：正弦波 正弦波可以用三種特性表達：振幅 (Amplitude)，週期或頻率 (periodorFrequency)，以及相位 (Phase) 根據訊號的類型，振幅可以用伏特 (volts)、安培 (amperes) 或瓦特 (watts) 等單位量測。伏特是指電壓；安培是指電流；而瓦特是指 能量 週期和頻率(Period and frequency)週期指的是訊號完成一個 循環所需要的時間，以秒為單位。頻率是指一秒鐘所包含的訊號 週期數目 相位(Phase)相位描述波形相對於時間零點的位置，相位是以度 或弧度（360 度等於2 π弧度）來量測的

  9. 圖3.4正弦波

  10. 圖3.5振幅

  11. 圖3.6週期和頻率

  12. 圖3.7不同相位的關係

  13. 複合訊號 訊號通常是由許多具有不同振幅、頻率、相位的正弦波組成的複 合訊號(composite signal) 時域圖(time-domain plot) 表明了訊號振幅相對於時間的改變 （它是振幅相對時間的圖式） 頻域圖(frequency-domain plot)表明振幅和頻率的關係

  14. 圖3.8時域和頻域

  15. 圖3.9不同訊號的時域和頻域圖

  16. 圖3.10頻寬

  17. 3.2數位傳輸 數位傳輸的形式： 使用線路編碼將位元編碼成數位訊號 先將連續的量取樣而得到一序列位元，再用線路編碼將 位元編碼成數位訊號 數位傳輸有時稱為基頻傳輸(baseband transmission)，因 為這種傳輸隨時都會使用整個傳輸媒介的容量

  18. 圖3.11線路編碼

  19. 圖3.12訊號位階相對於資料位階

  20. 範例一 一個訊號有兩個資料位階，脈波持續期間為1ms。我們用以下的方法計算脈波率和位元傳輸率：

  21. 範例二 一個訊號有四個資料位階，脈波持續期間為1ms。我們計算脈波率和位元傳輸率如下：

  22. 圖3.13直流成分

  23. 圖3.14缺乏同步

  24. 範例三 在一個數位傳輸中，接收端時脈比傳送端快0.1個百分點。如果資料傳送率是1Kbps，接收端每秒會多收到幾個位元？如果資料傳輸率是1Mbps，會多收到幾個位元？ 解答 1Kbps，傳送端快0.1 %。也就是說每秒它收到1001 個位元，而不是1000 個位元。 1Mbps，傳送端快0.1 %。也就是說每秒它收到100100 個位元，而不是1000000 個位元。

  25. 圖3.15線路編碼機制

  26. 圖3.16單極性編碼

  27. 圖3.17極性編碼的類型

  28. 圖3.18NRZ編碼

  29. 圖3.19歸零編碼

  30. 圖3.20曼徹斯特和差動式曼徹斯特編碼

  31. 區塊編碼 我們依照下列的步驟來進行區塊編碼： 將一串的位元分割成m 位元的區塊。 每個m 位元區塊以n位元區塊代替，n比m大。 每個n位元區塊就是線路編碼，不用考慮同步。

  32. 圖3.21區塊編碼

  33. 圖3.22區塊編碼的代換

  34. 圖3.23取樣

  35. 圖3.24量化

  36. 圖3.25轉換為二進位數字

  37. 圖3.26Nyquist理論

  38. 3.3類比傳輸 在類比傳輸裡，數位訊號或類比訊號會調變高頻的類比訊號（稱 為載波(carrier)） 以數位訊號調變的四種常見機制： 振幅偏移調變(amplitude shift keying, ASK)、頻率偏移調變(frequency shi keying, FSK)，相位偏移調變(phase shift keying, PSK)，以及正交振幅 調變 (quadrature amplitude modulation, QAM)

  39. 圖3.27由數位訊號調變的分類

  40. 圖3.28ASK

  41. 圖3.29FSK

  42. 圖3.30PSK

  43. 圖3.318-QAM訊號的時域圖

  44. 3.4多工 多工(Multiplexing) 指的是將一個連結的可用頻寬分給許多使用者，可以想像成將連結切成許多頻道

  45. 圖3.32多工相對於非多工

  46. 圖3.33多工的分類

  47. 圖3.34FDM

  48. 圖3.35FDM，時域

  49. 圖3.36TDM

  50. 圖3.37同步TDM

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