资料通讯-传输媒介与讯号.ppt

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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2傳輸媒介與訊號w空間適合承載某些電磁波3資料的數位與類比w數位：可數的資訊，依序排列成鋸齒狀不連續性分佈w類比：不可數資訊，依序排列成較平滑的連續性分佈4訊號的數位與類比w訊號的數位與類比類比訊號：大小為連續值之訊號例：電話，聲音之類比震動產生類比電流變動數位訊號：有限個不連續值之訊號例二階基頻訊號：兩種電位代表0及1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，若以0為判斷分界，則可忍受近1 V之雜訊(Noise)5數位化w資料的數位化(digitize)：將類比資料

2、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6基頻傳輸與寬頻傳輸w訊號的傳輸方式分為兩大類：基頻(Baseband)傳輸：直接控制訊號狀態的傳輸技術。寬頻(Broadband)傳輸：控制載波(Carrier)訊號狀態的傳輸技術。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7基頻訊號的發送與接收w以銅線為例：直接改變電位狀態來傳輸資料8載波訊號的調變與解調(1/2)w載波Carrier：載送資料的訊號資料會改變載

3、波的特性，可能振幅、頻率、相位(角度，與起始時間之差距)9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一般調變與解調做在一起，即所謂的數據機(Modem魔電)10載波傳輸(1/2)w不等於類比傳輸早期AM/FM無線電廣播、電話或電視是類比傳輸隨數位資料的普遍，亦使得數位傳輸普及數位傳輸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11載波傳輸(

4、2/2)w不等於單向傳輸早期用同軸電纜之乙太網路，10Base2使用基頻訊號而且向兩個方向傳輸，10Broad36則使用寬頻訊號，但只向一固定方向傳輸但並非基頻寬頻傳輸皆需如此12二階基頻訊號的編碼方式(1/5)w即訊號只有兩種邏輯狀態wNonreturn-To-Zero(NRZ,不回歸零)1 =高電位。0 =低電位這是最原始的基頻傳輸方式100VG-AnyLAN 網路便採用這種傳輸方式。13二階基頻訊號的編碼方式(2/5)wReturn-To-Zero(RZ,回歸零)1 =在位元的前半段保持高電位，後半段則恢復到低電位狀態。0 =低電位10Mbps ARCNET 網路採用這種傳輸方式。14二

5、階基頻訊號的編碼方式(3/5)wNonreturn-To-Zero-Inverted(NRZI,不回歸零反轉)1=變換電位狀態。0=不變換電位狀態10BASE-F 網路採用這種傳輸方式假設前一個位元是低電位之示意圖15二階基頻訊號的編碼方式(4/5)wManchester(曼徹斯特)固定在每個位元中變換電位狀態1=由低電位轉變到高電位0=由高電位轉變到低電位10BASE-T 網路採用這種傳輸方式16二階基頻訊號的編碼方式(5/5)wDifferential Manchester(差動式曼徹斯特)位元中間仍有電位變化 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 0=沿用上一個位元的

6、電位狀態變化方式即位元開始有電位變化Token Ring 網路採用這種傳輸方式以前一個位元由低電升到高電位為例17多階基頻訊號的編碼方式(1/2)w以三階的電流脈衝為例訊號通常區分成三種電位狀態，正電位、零電位、負電位使用三階的基頻傳輸方式有Bipolar Alternate Mark Inversion(Bipolar-AMI,雙極交替記號反轉)：早期 T-Carrier 網路採用這種傳輸方式。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。High density bipolar 3(HDB3,高密度雙極

7、訊號 3)：E-Carrier 網路採用這種傳輸方式。Multilevel Transmission 3(MLT-3,多階傳輸 3)：100BASE-TX 網路採用這種傳輸方式。18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 皆採用這種五階基頻傳輸方式。19MLT-3 編碼方式w據說是Mario Mazzola,Luca Cafiero,and Tazio De Nicolo三人所開發，因而命名wMLT-3 的運作方式0=不變化電位狀態1=依照正弦波電位順序(0、+、0、-)變換電位

8、狀態20MLT-3 示意圖(1/2)w前一位元是正電位w前一位元是負電位21MLT-3 示意圖(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22振幅調變技術w在類比使用調幅(振幅調變Amplitude Modulation,AM)w在數位使用鍵控幅移(振幅偏移鍵制Amplitude Shift Keying,ASK)一般以較弱訊號代表0，較強訊號代表123頻率調變技術w在類比使用調頻(頻率調變Frequency Modulation,FM)w在數位使用鍵控頻移(頻率偏移鍵制Frequency Shift Keying,FSK)以較低頻率訊

9、號代表0，較高頻率訊號代表1為例24相位調變技術w在類比使用調相(相位調變Phase Modulation,PM)w在數位使用鍵控相移(相位偏移鍵制Phase Shift Keying,PSK)差動式鍵控相移(差動式相位偏移鍵制Differential Phase Shift Keying,DPSK)相位不變代表0，相位改變代表125正交振幅調變技術wQAM(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。26同步化(Synchronization)w

10、接收端需知兩件事，才能順利轉換訊號回資料訊號從那裡開始定義不送資料時之閒置(idle)狀態，當開始不在閒置狀態時，即表示訊號開始一個位元時間為多久參考同一時脈(clock)，而時脈訊號可藉由另一條線路傳給接收端，或隱含在訊號內，如曼徹斯特與差動式曼徹斯特w同步化：將時脈傳給接收端以隨時修正時脈。若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27單工(Simplex)w發送端與接收端角色分得很清楚。發送端只能發送訊息出去,不能接收訊息；接收端只能接收訊息,不能發送訊息出去。如生活上之電視機及收音機28半雙工(Half Duplex)w通訊端可以接收與發送資料，不

11、能同時收發。如無線對講機(香腸、火腿)29全雙工(Full Duplex)w通訊端可以同時執行資料的接收與發送動作。30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 second)或傳輸量(throughput)如100BaseTx之傳輸速率為100 Mbps較精確的說法，速率應稱為容量(capacity)而頻寬仍應指數位資料轉換成訊號後所佔之頻寬w一般頻寬愈高，所能承載的資料量愈高31訊號頻寬訊號頻率的變動範圍w訊號頻寬指的是訊號頻率的變動範圍，通常由最高頻率減去最低頻率而得，單位為赫茲(Hertz,Hz)。32