Transcript 第3 章實體層
資料和訊號
資料通訊的概念下,傳輸的目的是資料的交換,但是
應用程式上的資料無法直接傳輸到網路上;例如圖片,
必須轉為傳輸媒體可接受的傳輸內容及格式,再由傳
輸媒體藉著電磁信號在實體通道上的傳送,達到傳輸
的目的。因此,網路傳輸的資料須轉為訊號才能在媒
體上傳輸
類比與數位資料
就資料的形式而言,可為類比(analog)或數位(digital)
類比資料是一種自然連續的資訊,數位則是人為不連
續的離散資訊。
類比和數位訊號
Y = 振幅
就傳送的訊號而言,也可分為類比或數位。
X = 時間
類比訊號在一段時間內是由無限
多個不同強度的訊號(振幅)所構成
數位訊號可為不連續的任意值,
應用上通常指定為0和1。
Y = 振幅
X = 時間
數位資料轉為數位訊號
在傳送端將一系列位元串流的數位資料編碼為數位訊
號,接收端再將數位訊號解碼為數位資料的過程,稱
為數位對數位的轉換
NRZ 不歸零編碼
振幅
正
1
0
0
1
0
1
時間
曼徹斯特編碼
0
1
正
0
電壓在位元中間改變
0
負
1
0
1
1
0
類比訊號轉為數位訊號
在類比訊號取樣
步驟1:量化
96
74
52
步驟2:編碼
數位資料儲存
0
1
0
0
1
0
1
數位訊號傳送
0
0
1
0
0
1
0
1
0
PCM脈衝調碼
是一種將類比訊號轉為數位訊號的方式
PCM編碼方式需經過類比訊號取樣、數字量化、數位
編碼,再轉成數位訊號。取樣率最小應以類比訊號最
高頻率的2倍時可得到一定的品質。如人類的聲音最高
頻率4KHz,取樣率為8K(即8000)個樣本,每個樣本8
位元,其速率為8位元 x 8000 = 64000 = 64Kbps。在資
料通訊中,PCM技術常使用於T1或E1的電路。
訊號調變
改變類比訊號為另一屬性的類比訊號傳輸,或將數位
資料轉為類比訊號傳輸的行為稱為訊號調變(signal
modulation)
數位資料轉為類比訊號
傳送
調變
媒介
類比資料
數位資料
( 0101010)
數位調變技術
解調變
接收
數位資料
( 0101010)
BFSK
類比訊號轉換為另一種類比訊號
AM
數位傳輸模式
資料傳輸模式
(數位訊號)
序列傳輸模式
平行傳輸模式
同步
非同步
平行傳輸
0
1
0
0
0
0
0
1
序列傳輸
數據機
RS-232
01000001
序列傳輸:非同步
資料(B)
間隔時間
(非固定)
1 01000010 0
開始位元
傳送端
(鍵盤)
1
資料(A)
1000010
0
結束位元
接收端
(主機)
序列傳輸:同步
資料(B)
資料(A)
訊框
01000010
傳送端
10000010
接收端
傳輸能力
頻寬
測量傳送和接收兩端間媒體所能傳輸資料量大小的屬性,
為一個評估網路品質的重要數據,例如每個人或企業向
ISP申請網路連線時(如ADSL),第一個詢問的就是頻寬
的大小。
傳輸量
測量傳送和接收兩端間資料傳輸的速度,它與兩端的設
備和鏈結有關。傳輸量受限於頻寬,其值不能大於頻寬。
傳輸損耗:衰減與放大修正
傳輸損耗:失真
傳輸損耗:雜訊
雜訊形成的原因有二,一是來自內部,另一個來自外
部。內部的雜訊如銅線本身傳輸時產生的熱感應,它
會產生額外的訊號;或兩條導線互相干擾產生的串音,
一條當作傳送端天線另一條當作接收端天線。而外部
的雜訊則來自外在環境,如家電用品或路邊的機車所
產生的磁場。雜訊通常會造成訊號的失真。
導引式媒介
導引式媒介指的是資料通訊有賴實體媒介,將資料從
A端引導傳輸到B端。一般通用的媒介有雙絞線、同軸
線和光纖纜線等三種導引式媒介。
UTP及線序
雙絞線與串音
非預期的訊號因電磁感應的關係,從某一電路或頻道
漏到另一條電路或頻道上,造成雜訊干擾。纏繞的線
路可解決串音的問題,因為在雙絞的線路上一點,A
線較接近雜訊,再下一次的纏繞,變成B較接近雜訊,
於是兩線對於外界的雜訊干擾可得到平衡
UTP類別
EIA/TIA 568A和568B
同軸線
光纖
非導引式媒介
非導引式媒介沒有實體的傳輸線材,利用空氣當媒介,
使用電波做傳輸,所以比較沒有空間或環境的限制。
因為使用開放的空間以廣播的方式傳送,因此任何人
都能接收資料。
目前非導引式媒介所使用的電磁波可分為無線電波、
微波及紅外線。無線電波的頻譜介於3KHz到1GHz之
間,微波介於1GHz到300GHz之間,而紅外線則在
300GHz到400THz之間。
行動通訊
• 1G屬於最早期的行動通訊系統,使用類比訊號,提供
單純語音通訊且沒有漫遊的功能。
• 2G則使用數位蜂巢式系統和語音加密技術。因為使用
了全數位化的資料服務,因此在語音傳輸的基礎上增
加入了簡訊(SMS)和電子郵件服務。
• 3G比前兩代大大的提高了傳輸的頻寬,所以能夠處理
語音、文字、圖形、音樂以及影像等多媒體傳輸,除
了提供影像電話和視訊會議等多種服務外,並與
Internet結合提供網頁瀏覽
WLAN
Ad Hoc mode
Infrastructure mode
WLAN 標準
802.11a
運作的頻帶在5GHz,可提供8種不同傳輸速率,範圍從6Mbps到54Mbps(最
高傳輸速率為54Mbps)。頻道數量為12個,接收通訊範圍約為24公尺。
802.11b
運作的頻帶在2.4GHz,傳輸速率可為1、2、5.5和11 Mbps(最高傳輸速率為
11Mbps)。頻道數量為14個,接收通訊範圍最大約為100公尺。
802.11g
運作的頻帶在2.4GHz,可與802.11b向下相容。傳輸速率可為6、9、12、18、
24、36、48和54 Mbps,而且也可另外使用其他的調變技術轉換為802.11b
的1到11 Mbps。頻道數量為14個,接收通訊最大範圍約為100公尺。
802.11n
為IEEE於2009年推出的最新標準,運作的頻帶與802.11bg相同為2.4GHz,
以使用多支天線的多重輸入多重輸出技術提升頻寬。除了與先前的標準相
容外,傳輸速率最高可達600Mbps,且有更遠的接收距離。
藍芽
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