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第二章 實體層
2-1 傳輸媒介的種類
2-7 同步傳輸與非同步傳輸
2-2 數據傳輸的相關技術
2-8 寬頻傳輸
2-3 數位資料與數位訊號
2-9 傳輸媒介的多工技術
2-4 數位資料與類比訊號
2-10 光纖通訊
2-5 類比資料與數位訊號
2-11 波長分割多工系統
2-6 基頻傳輸
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2-1 傳輸媒介的種類 (一)
• 雙絞線 (Twisted Pair)
– 電流訊號
– Cat-3, Cat-5 無遮蔽式雙絞線 (Unshielded Twisted Pair, UTP)
– 遮蔽式雙絞線 (Shielded Twisted Pair, STP)
• 同軸電纜 (Coaxial Cable)
– 電波傳遞訊號
– 50 歐姆：基頻傳輸
– 75 歐姆：寬頻傳輸
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2-1 傳輸媒介的種類 (二)
光纖電纜
光訊號傳輸
發光二極體 (LED)
雷射二極體 (Laser)
中空導管 (Pipe)
• 無線電傳輸
無線電廣播 (Radio)
微波 (Microwave)
紅外線 (Infrared)
雷射 (Laser)
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2-1 傳輸媒介的種類 (三)
傳輸媒介的選擇 (考慮的因素)
通訊協定
資料傳輸量
可靠度
舖設環境
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2-2 數據傳輸的相關技術(一)
資料 (Data)
訊號 (Signal)
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2-2 數據傳輸的相關技術(二)
訊號方式 (Signaling)
數位資料以數位訊號表示
數位資料以類比訊號表示
類比資料以數位訊號表示
類比資料以類比訊號表示
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2-2 數據傳輸的相關技術(三)
傳輸技術
基頻傳輸 (Baseband)
寬頻傳輸 (Broadband)
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2-3 數位資料與數位訊號 (一)
編碼 (Encoding)與編碼器 (Encoder)
解碼 (Decoding) 與解碼器 (Decoder)
編碼解碼器 (Codec)
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2-3 數位資料與數位訊號 (二)
 電報編碼
– 高脈衝電壓代表 1；低脈衝電壓代表 0。
 RS-232C 編碼
– 負電壓 (-12 V) 代表 1：正電壓 (+ 12 V) 代表 0。
 差動式零補差編碼 (Differential Zero-Complemented Encoding)
– 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 。
– 1：位元時間內無電位變化。
 曼徹斯特編碼 (Manchester Encoding)
– 0：位元中間由高電位變化到低電位 (high → low)
– 1：位元中間由低電位變化到高電位 (low → low)
 差動式曼徹斯特編碼 (Differential Manchester Encoding)
– 在每一個位元時間的中間都有變化(high → low) 或 (low → low)
– 0：位元時間的起始有變(high → low) 或 (low → low)
– 1：位元時間的起始沒有變化
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2-3 數位資料與數位訊號 (三)
各種編碼的訊號圖
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2-4 數位資料與類比訊號
頻率偏移調變 (Frequency Shift Key Modulation, FSK)
振幅偏移調變 (Amplitude Shift Key Modulation, ASK)
相位偏移調變 (Phase Shift Key Modulation, PSK)
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2-5 類比資料與數位訊號
脈衝振幅調變 (Pulse Amplitude Modulation, PAM)
以 8KHz 取樣
脈衝編碼調變 (Pulse Code Modulation, PCM)
以 8/16 位元表示電位大小
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2-6 類比資料與類比訊號
頻率調變 (Frequency Modulation, FM)
振幅調變 (Amplitude Modulation, AM)
相位調變 (Phase Modulation, PM)
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2-7 基頻傳輸 (一)
傳輸媒介：雙絞線、同軸電纜 (50 歐姆)、或光纖
脈衝訊號
同步問題
訊號重置器
分時多工技巧
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2-7 基頻傳輸 (二)
同步化 (Synchronization)
使通訊雙方時序達到同步
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2-8 同步傳輸與非同步傳輸 (一)
非同步傳輸 (Asynchronous Transmission)
傳輸資料內未加入同步訊號
以『啟動』和『停止』兩訊號，來達到雙方同步功能
每次傳送 5 ~ 8 位元資料，需再同步一次。
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2-8 同步傳輸與非同步傳輸 (二)
同步傳輸 (Synchronous Transmission)
傳輸資料當中有加入同步訊號。
利用『前置訊號』(Preamble) 使雙方時序同步
利用傳輸資料中之同步訊號，隨時調整時序，使接收端同步於傳送端。
每次可傳送大量資料 2 ~ 8 Kbits。
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2-9 寬頻傳輸 (一)
寬頻傳輸 (Broadband) 基本規範
載波頻率
單向傳輸
訊號放大器
傳輸媒介：雙絞線、同軸電纜 (75 歐姆 )、光纖、無線電
分頻多工技巧
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2-9 寬頻傳輸 (二)
單纜線系統
上行頻道： 10 ~ 110 MHz
下行頻道：175 ~ 310 MHz
頻率轉換設備 (Central Retransmission Facility, CRF)
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2-9 寬頻傳輸 (三)
雙纜線系統
上行電纜
下行電纜
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2-9 寬頻傳輸 (四)
數據機 (Modem)
傳輸頻寬
資料傳輸率 (Data Rate)： 10 Mbps (Bit per second)
訊號變化率 (Baud Rate)：25MBaud
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2-10 傳輸媒介的多工技術 (一)
分頻多工技術
(Frequency Division Multiplexing, FDM)
將傳輸媒介所能承載的頻譜分割成若干個頻道 (Channel)，通訊設備雙方利用
某一頻道的頻寬傳輸資料。
虛擬通道 (Virtual Channel)
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2-10 傳輸媒介的多工技術 (二)
分時多工技術 (Time Division Multiplexing, TMD)
將傳輸媒介的使用時間，分割成若干個時槽 (Time Slot)
虛擬通道 (Virtual Channel)
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2-11 光纖通訊 (一)
光纖通訊系統
類比 ASK 調變：
"1" 以某一頻率之脈衝的光 (亮)
"0" 以沒有光代表 (暗)
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2-11 光纖通訊 (二)
光學纖維
階梯級多模光纖
(Step Index Multi-mode Fiber)
逐級多模光光纖
(Graded Index Multi-mode Fiber)
單模光纖
(Single-mode Fiber)
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2-11 光纖通訊 (三)
三種光纖之比較
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2-11 光纖通訊 (四)
光訊號產生器
大多採用 850 nm 、1310 nm 及 1550 nm 波長的光訊號。
發光元件：
發光二極體 (Light Emitting Diode, LED)
注入雷射二極體 (Injection Laser Diode, ILD)
光訊號接收器
PIN 二極體。
崩潰光電二極體 (Avalanche Photodiode)
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2-12 波長分割多工系統
以 1550 nm 光纖系統為例。
波長範圍 1529 nm ~ 1602 nm。
波長劃分為 64 通道。
每一通道傳送 2.048 Mbps。
可傳輸 131.072 Mbps (= 2.048 Mbps * 64)
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