Цифровой сигнал это в компьютерных сетях

Туториал по компьютерным сетям. Часть 8. Цифровая передача

Данные могут быть представлены в аналоговой или цифровой форме. Компьютеры используют цифровую форму для хранения информации. Поэтому данные должны быть преобразованы в цифровую форму, чтобы их можно было использовать на компьютере.

Цифро-цифровое кодирование

Цифро-цифровое кодирование — это представление цифровой информации цифровым сигналом. Когда двоичные 1 и 0, генерируемые компьютером, преобразуются в последовательность импульсов напряжения, которые могут распространяться по проводам, этот процесс называется цифро-цифровым кодированием.

Цифро-цифровое кодирование делится на три категории:

Униполярный

• Цифровая система передачи посылает импульсы напряжения по средней линии связи, такой как провод или кабель.
• В большинстве типов кодирования один уровень напряжения представляет 0, а другой уровень напряжения представляет 1.
• Полярность каждого импульса определяет, является ли он положительным или отрицательным.
• Этот тип кодирования известен как униполярное кодирование, поскольку он использует только одну полярность.
• В униполярном кодировании полярность назначается двоичному состоянию 1.
• В этом 1 представлены как положительное значение, а 0 представлены как нулевое значение.
• В униполярном кодировании «1» рассматривается как высокое напряжение, а «0» — как нулевое напряжение.
• Униполярное кодирование проще и дешевле в реализации.

У униполярного кодирования есть две проблемы, которые делают эту схему менее желательной:

Полярное

• Полярное кодирование — это схема кодирования, которая использует два уровня напряжения: один положительный, а другой отрицательный.
• Используя два уровня напряжения, средний уровень напряжения уменьшается, и проблема компонента постоянного тока схемы униполярного кодирования облегчается.

NRZ

NRZ означает невозвратный ноль.

В кодировании NRZ уровень сигнала может быть представлен как положительным, так и отрицательным.

Два наиболее распространенных метода, используемых в NRZ:

NRZ-L: в кодировании NRZ-L уровень сигнала зависит от типа бита, который он представляет. Если бит равен 0 или 1, то их напряжения будут положительными и отрицательными соответственно. Следовательно, можно сказать, что уровень сигнала зависит от состояния бита.

NRZ-I: NRZ-I является инверсией уровня напряжения, который представляет 1 бит. В схеме кодирования NRZ-I происходит переход между положительным и отрицательным напряжением, которое представляет 1 бит. В этой схеме 0 бит представляет отсутствие изменений, а 1 бит представляет изменение уровня напряжения.

RZ

RZ расшифровывается как Return to zero.

Для достижения синхронизации должно быть изменение сигнала для каждого бита. Однако для изменения каждого бита нам нужно иметь три значения: положительное, отрицательное и ноль.

RZ — это схема кодирования, которая предоставляет три значения, положительное напряжение представляет 1, отрицательное напряжение представляет 0, а нулевое напряжение не представляет ничего.

В схеме RZ, в середине каждого интервала, сигнал возвращается к нулю.

В схеме RZ 1 бит представлен положительным нулем, а 0 бит представлен отрицательным нулем.

Он выполняет два изменения сигнала для кодирования одного бита, который получает большую полосу пропускания.

Двухфазный

Это схема кодирования, в которой сигнал изменяется в середине битового интервала, но не возвращается к нулю.

Двухфазное кодирование реализуется двумя различными способами:

• Он изменяет сигнал в середине битового интервала, но не возвращается к нулю для синхронизации.
• В манчестерском кодировании переход с отрицательного на положительный представляет двоичный 1, а с положительного на отрицательный — 0.
• Манчестер имеет тот же уровень синхронизации, что и схема RZ, за исключением того, что он имеет два уровня амплитуды.

Дифференциальный Манчестер

• Он изменяет сигнал в середине интервала битов для синхронизации, но наличие или отсутствие перехода в начале интервала определяет бит. Переход означает двоичный 0, а не переход означает двоичный 1.
• В схеме манчестерского кодирования два изменения сигнала представляют 0, а одно изменение сигнала представляет 1.

Биполярный

Схема биполярного кодирования представляет три уровня напряжения: положительный, отрицательный и нулевой.

В данной схеме нулевой уровень представляет двоичный 0, а двоичный 1 представлен переменным положительным и отрицательным напряжениями.

Если первый 1 бит представлен положительной амплитудой, то второй 1 бит представлен отрицательным напряжением, третий 1 бит представлен положительной амплитудой и так далее. Это чередование также может происходить, даже если 1 бит не является последовательным.

Биполярный может быть классифицирован как:

AMI

AMI означает альтернативную инверсию метки, где работа с метками происходит из телеграфии, что означает 1. Таким образом, она может быть переопределена как альтернативная инверсия 1 .

В схеме биполярного кодирования AMI, 0 бит представлен нулевым уровнем, а 1 бит представлен переменным положительным и отрицательным напряжениями.

Эта схема кодирования не обеспечивает синхронизацию длинной строки битов 0 с.

B8ZS

B8ZS означает биполярное 8-нулевое замещение .

Данный метод принят в Северной Америке для обеспечения синхронизации длинной последовательности битов 0 с.

В большинстве случаев функциональность B8ZS аналогична биполярному AMI, но единственное отличие состоит в том, что он обеспечивает синхронизацию, когда возникает длинная последовательность битов 0 с.

B8ZS обеспечивает синхронизацию длинной строки 0 с помощью принудительного искусственного изменения сигнала, называемого нарушениями, в пределах последовательности 0 строк.

Когда приходит сигнал восьми 0, тогда B8ZS реализует некоторые изменения в строковом шаблоне 0 с, основываясь на полярности предыдущего 1 бита.

Если полярность предыдущего 1 бита положительна, восемь 0 будут закодированы как ноль, ноль, ноль, положительный, отрицательный, ноль, отрицательный, положительный.

Источник

Сравнение аналоговых и цифровых сигналов

Компьютеры являются цифровыми машинами. Обрабатываемая ими информация представлена нулями и единицами. Двоичная цифра равна или 0, или 1, причем меж­ду ними или за их пределами нет ничего. Благодаря такой четкой определенности цифровые сигналы очень удобны для представления и передачи компьютерных дан­ных, поэтому они используются в подавляющем большинстве сетей.

Благодаря простоте технологии цифровые сигналы имеют ряд преимуществ:

• Цифровое оборудование в общем случае дешевле аналогового.
• Цифровые сигналы менее чувствительны к помехам.

• Их легко мультиплексировать, т.е. передавать большое количество сигналов по одному каналу.
• Они меньше подвержены затуханию (ослаблению сигнала с увеличением рас­стояния), поэтому при той же мощности передающего устройства их можно пе­редавать на большее расстояние.

Модулированные и немодулированные сигналы

Важной характеристикой метода передачи является пропускная способность кана­ла, непосредственно связанная с модулированием сигнала. Цифровой сигнал называ­ется немодулированнымесли переходы из одного дискретного состояния в другое представляют собой скачки напряжения в кабеле или другом носителе. В то же время в модулированном сигнале переход между дискретными состояниями — это изменение амплитуды так называемого несущего сигнала, представляющего собой высокочастот­ные колебания напряжения. Немодулированный сигнал занимает весь канал связи. Кроме него, по каналу свя­зи нельзя передать больше ничего. Примером немодулированных сигналов являются сигналы в кабеле Ethernet. Если используется модулирование, то по одному каналу можно передать несколько цифровых сигналов на разных несущих частотах. Кроме того, на разных несущих час­тотах можно передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Примером может служить система кабельного телевидения, в которой один кабель обслуживает десятки телевизионных каналов, по каждому из которых идут разные передачи.

Немодулированные сигналы

Немодулированные сигналы довольно просты: по кабелю в один момент времени передается только один сигнал. Немодулированным чаще всего является цифровой сигнал, хотя может быть и аналоговый. В компьютерной и коммуникационной технике применяются главным образом немодулированные цифровые сигналы. Например, компьютер обменивается смоду­лированными цифровыми сигналами с мониторами, принтерами, клавиатурой и т.д. Примером применения модулированных цифровых сигналов является система ISDN (Integrated Services Digital Network), в которой многие сигналы передаются на разде­ленных каналах по одному кабелю. Немодулированные сигналы могут передаваться в двух направлениях, т.е. на каждом конце кабеля можно установить как передатчик, так и приемник, работающие одновременно.

Источник