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計算機網路中的數字傳輸
資料或資訊可以以兩種方式儲存：模擬和數字。為了讓計算機使用資料，它必須以離散的數字形式存在。與資料類似，訊號也可以是模擬和數字形式。要以數字方式傳輸資料，需要先將其轉換為數字形式。
數-數轉換
本節說明如何將數字資料轉換為數字訊號。這可以透過兩種方式完成：線路編碼和塊編碼。對於所有通訊，線路編碼都是必要的，而塊編碼是可選的。
線路編碼
將數字資料轉換為數字訊號的過程稱為線路編碼。數字資料以二進位制格式存在。它以一系列 1 和 0 的形式在內部表示（儲存）。
數字訊號用離散訊號表示，它表示數字資料。有三種類型的線路編碼方案可用
單極性編碼
單極性編碼方案使用單個電壓電平來表示資料。在這種情況下，要表示二進位制 1，則傳輸高電壓，要表示 0，則不傳輸電壓。它也稱為單極性-非歸零，因為沒有靜止狀態，即它要麼表示 1 要麼表示 0。
極性編碼
極性編碼方案使用多個電壓電平來表示二進位制值。極性編碼有四種類型
極性非歸零 (Polar NRZ)
它使用兩個不同的電壓電平來表示二進位制值。通常，正電壓表示 1，負電壓表示 0。它也是 NRZ，因為沒有靜止狀態。
NRZ 方案有兩個變體：NRZ-L 和 NRZ-I。
NRZ-L 在遇到不同的位元時改變電壓電平，而 NRZ-I 在遇到 1 時改變電壓。
歸零 (RZ)
NRZ 的問題是，如果傳送方和接收方的時鐘不同步，則接收方無法確定位元何時結束以及下一個位元何時開始。
RZ 使用三個電壓電平，正電壓表示 1，負電壓表示 0，零電壓表示無。訊號在位元期間而不是位元之間發生變化。
曼徹斯特編碼
此編碼方案是 RZ 和 NRZ-L 的組合。位元時間被分成兩半。它在位元的中間進行傳輸，並在遇到不同的位元時改變相位。
差分曼徹斯特編碼
此編碼方案是 RZ 和 NRZ-I 的組合。它也在位元的中間進行傳輸，但僅在遇到 1 時改變相位。
雙極性編碼
雙極性編碼使用三個電壓電平：正、負和零。零電壓表示二進位制 0，位元 1 透過交替正電壓和負電壓來表示。
塊編碼
為了確保接收到的資料幀的準確性，使用冗餘位。例如，在偶校驗中，新增一個校驗位以使幀中 1 的數量為偶數。這樣，原始位元數就會增加。這稱為塊編碼。
塊編碼用斜槓表示法表示，mB/nB。表示將 m 位塊替換為 n 位塊，其中 n > m。塊編碼涉及三個步驟
- 劃分，
- 替換
- 組合。
完成塊編碼後，對其進行線路編碼以進行傳輸。
模-數轉換
麥克風產生模擬語音，攝像機產生模擬影片，這些都被視為模擬資料。要透過數字訊號傳輸此模擬資料，我們需要進行模數轉換。
模擬資料是波形中連續的資料流，而數字資料是離散的。為了將模擬波轉換為數字資料，我們使用脈衝編碼調製 (PCM)。
PCM 是將模擬資料轉換為數字形式最常用的方法之一。它涉及三個步驟
- 取樣
- 量化
- 編碼。
取樣
模擬訊號每隔 T 個時間間隔進行取樣。取樣中最重要的因素是模擬訊號的取樣率。根據奈奎斯特定理，取樣率必須至少為訊號最高頻率的兩倍。
量化
取樣產生連續模擬訊號的離散形式。每個離散模式顯示該時刻模擬訊號的幅度。量化是在最大幅度值和最小幅度值之間進行的。量化是對瞬時模擬值的近似。
編碼
在編碼中，每個近似值然後轉換為二進位制格式。
傳輸模式
傳輸模式決定了如何在兩臺計算機之間傳輸資料。以 1 和 0 形式存在的二進位制資料可以透過兩種不同的模式傳送：並行和序列。
並行傳輸
二進位制位被組織成固定長度的組。傳送方和接收方透過相同數量的資料線並行連線。兩臺計算機都能區分高位和低位資料線。傳送方同時在所有線上傳送所有位。由於資料線的數量等於組或資料幀中位數的數量，因此一組完整的位（資料幀）一次傳送。並行傳輸的優點是速度快，缺點是電線的成本，因為它等於並行傳送的位數。
序列傳輸
在序列傳輸中，位以佇列方式一個接一個地傳送。序列傳輸只需要一個通訊通道。
序列傳輸可以是非同步的或同步的。
非同步序列傳輸
之所以這樣命名，是因為定時並不重要。資料位具有特定的模式，它們幫助接收器識別起始和結束資料位。例如，在每個資料位元組前新增一個 0，並在末尾新增一個或多個 1。
兩個連續的資料幀（位元組）之間可能存在間隙。
同步序列傳輸
同步傳輸中的定時很重要，因為沒有遵循任何機制來識別起始和結束資料位。沒有模式或字首/字尾方法。資料位以突發模式傳送，而不保持位元組（8 位）之間的間隙。單個數據位突發可能包含多個位元組。因此，定時變得非常重要。
接收器負責識別並將位分成位元組。同步傳輸的優點是速度快，並且沒有非同步傳輸中額外的報頭和頁尾位帶來的開銷。