Data-communication-computer-network-digital-transmission
DCN-デジタル伝送
データまたは情報は、アナログとデジタルの2つの方法で保存できます。 コンピューターがデータを使用するには、離散デジタル形式である必要があります。データと同様に、信号もアナログ形式とデジタル形式にすることができます。 データをデジタルで送信するには、最初にデジタル形式に変換する必要があります。
デジタルからデジタルへの変換
このセクションでは、デジタルデータをデジタル信号に変換する方法について説明します。 これは、ラインコーディングとブロックコーディングの2つの方法で実行できます。 すべての通信では、ラインコーディングが必要ですが、ブロックコーディングはオプションです。
ラインコーディング
デジタルデータをデジタル信号に変換するプロセスは、ラインコーディングと呼ばれます。 デジタルデータはバイナリ形式であり、内部的に一連の1と0として表されます（保存されます）。
デジタル信号は、デジタルデータを表すディスクリート信号で表されます。使用可能なラインコーディング方式には、次の3種類があります。
ユニポーラエンコーディング
ユニポーラエンコーディングスキームは、単一の電圧レベルを使用してデータを表します。 この場合、バイナリ1を表すには高電圧が送信され、0を表すには電圧は送信されません。 休止状態がないため、ユニポーラ非ゼロ復帰とも呼ばれます。 1または0を表します。
極符号化
極符号化スキームは、複数の電圧レベルを使用してバイナリ値を表します。 極符号化には4つのタイプがあります。
- ゼロへの極の非復帰（極NRZ） + 2つの異なる電圧レベルを使用して、バイナリ値を表します。 通常、正の電圧は1を表し、負の値は0を表します。 また、休止状態がないため、NRZです。 + NRZスキームには、NRZ-LとNRZ-Iの2つのバリアントがあります。 + Unipolar NRZ + NRZ-Lは異なるビットに遭遇すると電圧レベルを変化させますが、NRZ-Iは1に遭遇すると電圧を変化させます。
- {ブランク}
ゼロに戻る（RZ）
+ NRZの問題は、送信者と受信者のクロックが同期していない場合、ビットが終了したときと次のビットが開始したときに受信者が終了できないことです。 + Return-to-Zero + RZは3つの電圧レベルを使用します。1は正電圧、1は負電圧、0はゼロ電圧です。 ビット間ではなくビット中に信号が変化します。 * {ブランク}
マンチェスター
+このエンコードスキームは、RZとNRZ-Lの組み合わせです。 ビット時間は2つの半分に分割されます。 ビットの途中で遷移し、異なるビットが検出されるとフェーズを変更します。 * {ブランク}
差動マンチェスター
+このエンコードスキームは、RZとNRZ-Iの組み合わせです。 また、ビットの中央で通過しますが、1が検出された場合にのみフェーズを変更します。
バイポーラエンコーディング
バイポーラエンコーディングは、正、負、ゼロの3つの電圧レベルを使用します。 ゼロ電圧はバイナリ0を表し、ビット1は正と負の電圧を変更することで表されます。
ブロックコーディング
受信データフレームの精度を確保するために、冗長ビットが使用されます。 たとえば、偶数パリティでは、フレーム内の1のカウントを偶数にするために1つのパリティビットが追加されます。 これにより、元のビット数が増加します。 ブロックコーディングと呼ばれます。
ブロックコーディングは、スラッシュ表記、mB/nB.Meansで表されます。mビットブロックは、nビットブロックで置き換えられます（n> m）。 ブロックコーディングには3つの手順が含まれます。
- 分割、
- 置換
- 組み合わせ。
ブロックコーディングが行われた後、伝送のためにラインコーディングされます。
アナログからデジタルへの変換
マイクはアナログ音声を作成し、カメラはアナログビデオを作成します。これらはアナログデータとして扱われます。 このアナログデータをデジタル信号で送信するには、アナログからデジタルへの変換が必要です。
アナログデータは波形のデータの連続ストリームであり、デジタルデータは離散的です。 アナログ波をデジタルデータに変換するには、Pulse Code Modulation（PCM）を使用します。
PCMは、アナログデータをデジタル形式に変換する最も一般的に使用される方法の1つです。 次の3つの手順が含まれます。
- サンプリング
- 量子化
- エンコーディング。
サンプリング
アナログ信号は、T間隔ごとにサンプリングされます。 サンプリングで最も重要な要素は、アナログ信号がサンプリングされるレートです。 ナイキストの定理によると、サンプリングレートは信号の最高周波数の少なくとも2倍でなければなりません。
量子化
サンプリングにより、連続アナログ信号の離散形式が生成されます。 すべての離散パターンは、そのインスタンスでのアナログ信号の振幅を示します。 量子化は、最大振幅値と最小振幅値の間で行われます。 量子化は、瞬間的なアナログ値の近似です。
エンコーディング
エンコードでは、各近似値がバイナリ形式に変換されます。
伝送モード
送信モードは、2台のコンピューター間でデータを送信する方法を決定します。1と0の形式のバイナリデータは、パラレルとシリアルの2つの異なるモードで送信できます。
パラレル伝送
バイナリビットは、固定長のグループにまとめられています。 送信側と受信側の両方が、同じ数のデータ回線で並列に接続されています。 両方のコンピューターは、高次と低次のデータ行を区別します。 送信者はすべての回線で一度にすべてのビットを送信します。データ回線はグループまたはデータフレームのビット数と等しいため、ビットの完全なグループ（データフレーム）が一度に送信されます。 パラレル送信の利点は高速であり、パラレル送信のビット数に等しいため、欠点はワイヤのコストです。
シリアル伝送
シリアル伝送では、ビットはキュー形式で次々に送信されます。 シリアル伝送に必要な通信チャネルは1つだけです。
シリアル伝送は、非同期または同期のいずれかです。
非同期シリアル伝送
タイミングの重要性がないため、そのように命名されています。 データビットには特定のパターンがあり、受信機が開始データビットと終了データビットを認識するのに役立ちます。たとえば、すべてのデータバイトに0が接頭辞として付けられ、最後に1つ以上の1が追加されます。
2つの連続したデータフレーム（バイト）の間にギャップがある場合があります。
同期シリアル伝送
同期送信のタイミングは、開始および終了データビットを認識するためのメカニズムがないため重要です。パターンまたはプレフィックス/サフィックスの方法はありません。 データビットは、バイト間のギャップ（8ビット）を維持せずにバーストモードで送信されます。 データビットの単一バーストには、多数のバイトが含まれる場合があります。 したがって、タイミングが非常に重要になります。
ビットを認識してバイトに分離するのは受信者次第です。同期伝送の利点は高速であり、非同期伝送のように余分なヘッダーおよびフッタービットのオーバーヘッドがありません。
