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计算机网络中的数字传输
数据或信息可以以两种方式存储：模拟和数字。为了让计算机使用数据，它必须以离散的数字形式存在。与数据类似，信号也可以是模拟和数字形式。要以数字方式传输数据，需要先将其转换为数字形式。
数-数转换
本节说明如何将数字数据转换为数字信号。这可以通过两种方式完成：线路编码和块编码。对于所有通信，线路编码都是必要的，而块编码是可选的。
线路编码
将数字数据转换为数字信号的过程称为线路编码。数字数据以二进制格式存在。它以一系列 1 和 0 的形式在内部表示（存储）。
数字信号用离散信号表示，它表示数字数据。有三种类型的线路编码方案可用
单极性编码
单极性编码方案使用单个电压电平来表示数据。在这种情况下，要表示二进制 1，则传输高电压，要表示 0，则不传输电压。它也称为单极性-非归零，因为没有静止状态，即它要么表示 1 要么表示 0。
极性编码
极性编码方案使用多个电压电平来表示二进制值。极性编码有四种类型
极性非归零 (Polar NRZ)
它使用两个不同的电压电平来表示二进制值。通常，正电压表示 1，负电压表示 0。它也是 NRZ，因为没有静止状态。
NRZ 方案有两个变体：NRZ-L 和 NRZ-I。
NRZ-L 在遇到不同的比特时改变电压电平，而 NRZ-I 在遇到 1 时改变电压。
归零 (RZ)
NRZ 的问题是，如果发送方和接收方的时钟不同步，则接收方无法确定比特何时结束以及下一个比特何时开始。
RZ 使用三个电压电平，正电压表示 1，负电压表示 0，零电压表示无。信号在比特期间而不是比特之间发生变化。
曼彻斯特编码
此编码方案是 RZ 和 NRZ-L 的组合。比特时间被分成两半。它在比特的中间进行传输，并在遇到不同的比特时改变相位。
差分曼彻斯特编码
此编码方案是 RZ 和 NRZ-I 的组合。它也在比特的中间进行传输，但仅在遇到 1 时改变相位。
双极性编码
双极性编码使用三个电压电平：正、负和零。零电压表示二进制 0，比特 1 通过交替正电压和负电压来表示。
块编码
为了确保接收到的数据帧的准确性，使用冗余位。例如，在偶校验中，添加一个校验位以使帧中 1 的数量为偶数。这样，原始比特数就会增加。这称为块编码。
块编码用斜杠表示法表示，mB/nB。表示将 m 位块替换为 n 位块，其中 n > m。块编码涉及三个步骤
- 划分，
- 替换
- 组合。
完成块编码后，对其进行线路编码以进行传输。
模-数转换
麦克风产生模拟语音，摄像机产生模拟视频，这些都被视为模拟数据。要通过数字信号传输此模拟数据，我们需要进行模数转换。
模拟数据是波形中连续的数据流，而数字数据是离散的。为了将模拟波转换为数字数据，我们使用脉冲编码调制 (PCM)。
PCM 是将模拟数据转换为数字形式最常用的方法之一。它涉及三个步骤
- 采样
- 量化
- 编码。
采样
模拟信号每隔 T 个时间间隔进行采样。采样中最重要的因素是模拟信号的采样率。根据奈奎斯特定理，采样率必须至少为信号最高频率的两倍。
量化
采样产生连续模拟信号的离散形式。每个离散模式显示该时刻模拟信号的幅度。量化是在最大幅度值和最小幅度值之间进行的。量化是对瞬时模拟值的近似。
编码
在编码中，每个近似值然后转换为二进制格式。
传输模式
传输模式决定了如何在两台计算机之间传输数据。以 1 和 0 形式存在的二进制数据可以通过两种不同的模式发送：并行和串行。
并行传输
二进制位被组织成固定长度的组。发送方和接收方通过相同数量的数据线并行连接。两台计算机都能区分高位和低位数据线。发送方同时在所有线上发送所有位。由于数据线的数量等于组或数据帧中位数的数量，因此一组完整的位（数据帧）一次发送。并行传输的优点是速度快，缺点是电线的成本，因为它等于并行发送的位数。
串行传输
在串行传输中，位以队列方式一个接一个地发送。串行传输只需要一个通信通道。
串行传输可以是异步的或同步的。
异步串行传输
之所以这样命名，是因为定时并不重要。数据位具有特定的模式，它们帮助接收器识别起始和结束数据位。例如，在每个数据字节前添加一个 0，并在末尾添加一个或多个 1。
两个连续的数据帧（字节）之间可能存在间隙。
同步串行传输
同步传输中的定时很重要，因为没有遵循任何机制来识别起始和结束数据位。没有模式或前缀/后缀方法。数据位以突发模式发送，而不保持字节（8 位）之间的间隙。单个数据位突发可能包含多个字节。因此，定时变得非常重要。
接收器负责识别并将位分成字节。同步传输的优点是速度快，并且没有异步传输中额外的报头和页脚位带来的开销。