DCN - Trasmissione digitale

I dati o le informazioni possono essere memorizzati in due modi, analogico e digitale. Affinché un computer possa utilizzare i dati, deve essere in forma digitale discreta. Analogamente ai dati, i segnali possono anche essere in forma analogica e digitale. Per trasmettere i dati digitalmente, è necessario prima convertirli in formato digitale.

Conversione da digitale a digitale

Questa sezione spiega come convertire i dati digitali in segnali digitali. Può essere fatto in due modi, codifica di linea e codifica a blocchi. Per tutte le comunicazioni è necessaria la codifica di linea mentre la codifica a blocchi è opzionale.

Codifica di linea

Si dice che il processo per convertire i dati digitali in segnale digitale sia Line Coding. I dati digitali si trovano in formato binario e sono rappresentati (memorizzati) internamente come serie di 1 e 0.

Il segnale digitale è indicato da un segnale discreto, che rappresenta i dati digitali. Sono disponibili tre tipi di schemi di codifica di linea:

Codifica unipolare

Gli schemi di codifica unipolare utilizzano un singolo livello di tensione per rappresentare i dati. In questo caso, per rappresentare 1 binario, viene trasmessa alta tensione e per rappresentare 0, non viene trasmessa alcuna tensione. È anche chiamato Unipolare-Non ritorno a zero, perché non esiste una condizione di riposo, ovvero rappresenta 1 o 0.

Codifica polare

Lo schema di codifica polare utilizza più livelli di tensione per rappresentare i valori binari. Le codifiche polari sono disponibili in quattro tipi:

  • Polar Non ritorno a zero (Polar NRZ)

    Utilizza due diversi livelli di tensione per rappresentare i valori binari. Generalmente, la tensione positiva rappresenta 1 e il valore negativo rappresenta 0. È anche NRZ perché non esiste una condizione di riposo.

    Lo schema NRZ ha due varianti: NRZ-L e NRZ-I.

    NRZ-L cambia il livello di tensione quando si incontra un bit diverso mentre NRZ-I cambia la tensione quando si incontra un 1.

  • Ritorno a zero (RZ)

    Il problema con NRZ è che il ricevitore non può concludere quando un bit è terminato e quando viene avviato il bit successivo, nel caso in cui l'orologio del mittente e del destinatario non siano sincronizzati.

    RZ utilizza tre livelli di tensione, la tensione positiva per rappresentare 1, la tensione negativa per rappresentare 0 e la tensione zero per nessuno. I segnali cambiano durante i bit non tra i bit.

  • Manchester

    Questo schema di codifica è una combinazione di RZ e NRZ-L. Il tempo bit è diviso in due metà. Transita nel mezzo del bit e cambia fase quando si incontra un bit diverso.

  • Differenziale Manchester

    Questo schema di codifica è una combinazione di RZ e NRZ-I. Transita anche a metà bit ma cambia fase solo quando si incontra 1.

Codifica bipolare

La codifica bipolare utilizza tre livelli di tensione, positivo, negativo e zero. La tensione zero rappresenta lo 0 binario e il bit 1 è rappresentato dall'alterazione delle tensioni positive e negative.

Codifica a blocchi

Per garantire l'accuratezza del frame di dati ricevuto vengono utilizzati bit ridondanti. Ad esempio, in parità pari, viene aggiunto un bit di parità per rendere uniforme il conteggio di 1 nel frame. In questo modo viene aumentato il numero originale di bit. Si chiama Block Coding.

La codifica a blocchi è rappresentata dalla notazione barra, mB / nB. Significa che il blocco m-bit è sostituito con il blocco n-bit dove n> m. La codifica a blocchi prevede tre passaggi:

  • Division,
  • Substitution
  • Combination.

Una volta completata la codifica a blocchi, viene codificata in linea per la trasmissione.

Conversione da analogico a digitale

I microfoni creano la voce analogica e la telecamera crea video analogici, che vengono trattati come dati analogici. Per trasmettere questi dati analogici su segnali digitali, abbiamo bisogno della conversione da analogico a digitale.

I dati analogici sono un flusso continuo di dati in forma d'onda mentre i dati digitali sono discreti. Per convertire le onde analogiche in dati digitali, utilizziamo la Pulse Code Modulation (PCM).

Il PCM è uno dei metodi più comunemente utilizzati per convertire i dati analogici in formato digitale. Comprende tre passaggi:

  • Sampling
  • Quantization
  • Encoding.

Campionamento

Il segnale analogico viene campionato ogni intervallo T. Il fattore più importante nel campionamento è la velocità con cui viene campionato il segnale analogico. Secondo il teorema di Nyquist, la frequenza di campionamento deve essere almeno due volte la frequenza più alta del segnale.

Quantizzazione

Il campionamento produce una forma discreta di segnale analogico continuo. Ogni pattern discreto mostra l'ampiezza del segnale analogico in quel momento. La quantizzazione viene eseguita tra il valore di ampiezza massima e il valore di ampiezza minimo. La quantizzazione è un'approssimazione del valore analogico istantaneo.

Codifica

Nella codifica, ogni valore approssimato viene quindi convertito in formato binario.

Modalità di trasmissione

La modalità di trasmissione decide come i dati vengono trasmessi tra due computer. I dati binari sotto forma di 1 e 0 possono essere inviati in due diverse modalità: Parallela e Seriale.

Trasmissione parallela

I bit binari sono organizzati in gruppi di lunghezza fissa. Sia il mittente che il destinatario sono collegati in parallelo con lo stesso numero di linee dati. Entrambi i computer distinguono tra linee dati di ordine elevato e di ordine inferiore. Il mittente invia tutti i bit contemporaneamente su tutte le linee. Poiché le linee dati sono uguali al numero di bit in un gruppo o frame di dati, viene inviato un gruppo completo di bit (frame di dati) in una volta sola. Il vantaggio della trasmissione parallela è l'alta velocità e lo svantaggio è il costo dei cavi, poiché è uguale al numero di bit inviati in parallelo.

Trasmissione seriale

Nella trasmissione seriale, i bit vengono inviati uno dopo l'altro in coda. La trasmissione seriale richiede un solo canale di comunicazione.

La trasmissione seriale può essere asincrona o sincrona.

Trasmissione seriale asincrona

Si chiama così perché non ha importanza il tempismo. I bit di dati hanno un pattern specifico e aiutano il ricevitore a riconoscere i bit di dati di inizio e fine. Ad esempio, uno 0 è prefisso su ogni byte di dati e uno o più 1 vengono aggiunti alla fine.

Due frame di dati continui (byte) possono avere uno spazio tra di loro.

Trasmissione seriale sincrona

La temporizzazione nella trasmissione sincrona è importante in quanto non viene seguito alcun meccanismo per riconoscere i bit di dati di inizio e fine. Non esiste un metodo di pattern o prefisso / suffisso. I bit di dati vengono inviati in modalità burst senza mantenere lo spazio tra i byte (8 bit). Un singolo burst di bit di dati può contenere un numero di byte. Pertanto, il tempismo diventa molto importante.

Spetta al ricevitore riconoscere e separare i bit in byte. Il vantaggio della trasmissione sincrona è l'alta velocità e non ha alcun sovraccarico di bit di intestazione e piè di pagina aggiuntivi come nella trasmissione asincrona.