|
|
|
2-4 數位資料與數位訊號
傳送端將數位資料轉換成數位訊號稱之為『編碼』（Encoding），編碼設備稱為『編碼器』（Encoder）。編碼後的訊號透過傳輸媒介送出，接收端於接收到訊號後，再將之『解碼』（Decoding）回原來資料，該設備稱為『解碼器』（Decoder）。一般電腦都具有傳送及接收功能，執行此功能的設備就是『編碼解碼器』（coder-decoder, codec），如圖 2-6 所示。 圖 2-6 編碼/解碼器（Codec） 在數位編碼技巧上有兩大類的表示法，一是直接用脈衝（Pulse）訊號的高電位和低電位來表示二進位的0 和1，例如電報發送方式；另一則是利用脈衝訊號的變化情形（高低電位的變化）來表示二進位的0 和 1，例如曼徹斯特編碼。圖 2-7 為網路上較常用的基本編碼技巧，以下分別述之（其他較特殊的編碼技巧在各章節中介紹）： 圖 2-7 各種編碼技巧範例 2-4-1 電報編碼 最早的編碼方式是應用在電報上的摩斯（Morse）碼。利用高電位來表示二進位中的1；低電位表示0。一般電報編碼除了應用在發送電報外，也使用於較近距離的傳輸，譬如主機電腦內資料的傳送，或機房內各設備之間資料的傳輸都是使用電報編碼。其主要編碼方式如下（如圖 2-7 (a) 所示）： (a) 高脈衝電壓代表 1、低脈衝電壓代表 0。 2-4-2 RS-232C 編碼 在較低速率、傳輸距離不是很遠的時候，最常用的是RS-232C編碼，它是由『電子工業協會』（Electronic Industry Association, EIA）所制定的標準。此法採用最簡單的編碼方式，是以低電位為 1，高電位為 0，但如僅以此格式來編碼，並不利於遠距離傳輸；然而 RS-232C 編碼最大的特點是將 0 和 1 之間的電位加大，以 +12 伏特電壓表示 0；而 –12 伏特電壓表示 1，兩者之間相差 24 伏特。訊號差距（Margin）增加，可減少訊號偵測的誤差，因為傳輸距離越遠，訊號因纜線阻抗所造成的衰減越嚴重，原來訊號高低電位之間的差距就便得越小，可能會造成接收端偵測高低電位時的錯誤。RS-232C 編碼因為加大高低電位的壓差，因此傳輸距離可達100呎，主要應用於主機電腦和終端機之間的連線，如目前個人電腦上的滑鼠、數據機、鍵盤等等，其編碼方式如下（如圖 2-7 (b)）： (a) 正電壓（+12V）代表 0。 (b) 負電壓（-12V）代表 1。 2-4-3 差動式零補差編碼 電報編碼和RS-232C編碼的編碼技巧都是依照本身位元（0 或 1）來決定電位的高低，和二進位字串中的前面任一位元無關，表示每一位元的編碼都是獨立的。而以下要介紹的幾種編碼技巧就不再具有獨立性，反之它的每一位元究竟是 0 是 1，都和前一個位元訊號的電位有關，『差動式零補差編碼』（Differential Zero-Complemented Encoding）便是最好的範例。它是應用在高效率的控制程序線路上，例如IBM的SDLC（Synchronous Data Link Control）；其編碼技巧是任何一個位元時間內只要有電位變化（由高電位轉變至低電位或由低電位變化到高電位），都表示0；而一個位元時間內沒有電位變化，則代表1。編碼方式如下（如圖 2-7 ©）： (a) 0：位元時間內電位由高電位變低電位，或由低電位變為高電位（high → low 或 low → high）。 (b) 1：位元時間內無電位變化。 2-4-4 曼徹斯特編碼 『曼徹斯特編碼』（Manchester Encoding）（為紀念發明者曼徹斯特而命名）的主要特性是無論二進位資料是0或1，在每一個位元時間的中央一定有電位變化（由高電位到低電位，或由低電位到高電位），利用位元中間變化的情形來表示1或 0，其編碼如下：（如圖 2-7 (d)） (1) 0：位元中間由高電位變化到低電位（high → low）。 (2) 1：位元中間由低電位變化到高電位（low → high）。 曼徹斯特編碼的樣板應用是 Ethernet 網路上的訊號編碼，它的特點是每一位元中間都有變化，傳輸雙方可利用這個特性達到同步的功能（下小節介紹）。但該特性也是缺點，因為每個位元都要有變化，表示頻寬必須是傳輸速率的兩倍。在目前的高速網路上，傳輸媒介的頻寬是非常珍貴的，為決定傳輸速率的主要因素之一，不可能再浪費在編碼技術上，因此曼徹斯特編碼並不適合於高速網路上使用。 2-4-5 差動式曼徹斯特編碼 『差動式曼徹斯特編碼』（Differential Manchester Encoding）的主要特性和曼徹斯特相同，在每一位元時間的中間都有變化。但差動式曼徹斯特編碼除了位元中間有電位變化外，還利用位元的起始變化情形來表示二進位元中的1或0，其編碼技巧如下（如圖 2-7 (e)）： (1) 在每一位元時間的中間都有電位變化（high →low 或 low →high）。 (2) 0 ：位元時間的起始有變化，起始時間可能由高電位轉換到低電位，或由低電位變化到高電位（high → low 或 low → high）。 (3) 1 ：位元的時間起始沒有變化。
|
翻轉工作室：粘添壽
電腦網路與連結技術：
翻轉電子書系列：
|
