计算机网络中的数字传输
数据或信息可以通过模拟和数字两种方式存储。 计算机要使用数据，它必须是离散的数字形式。与数据类似，信号也可以是模拟和数字形式。 要以数字方式传输数据，首先需要将其转换为数字形式。
数字到数字的转换
本节说明如何将数字数据转换为数字信号。 它可以通过两种方式完成，行编码和块编码。 对于所有的通信，线路编码是必要的，而块编码是可选的。
线路编码
将数字数据转换为数字信号的过程称为线路编码。 数字数据以二进制格式找到。它在内部表示（存储）为一系列 1 和 0。
数字信号用离散信号表示，代表数字数据。有三种线路编码方案可供选择:
单极编码
单极编码方案使用单一电压电平来表示数据。 在这种情况下，表示二进制 1，传输高电压，表示 0，不传输电压。 它也被称为单极不归零，因为没有静止条件，即它代表 1 或 0。
极坐标编码
极坐标编码方案使用多个电压电平来表示二进制值。 Polar 编码有四种类型:
Polar Non-Return to Zero (Polar NRZ)
它使用两个不同的电压电平来表示二进制值。 一般情况下，正电压代表1，负值代表0。由于没有休息条件，所以也是NRZ。
NRZ 方案有两种变体:NRZ-L 和 NRZ-I。
NRZ-L 在遇到不同位时改变电压电平，而 NRZ-I 在遇到 1 时改变电压。
Return to Zero (RZ)
NRZ 的问题是接收方无法判断一个比特何时结束以及下一个比特何时开始，以防发送方和接收方的时钟不同步。
RZ 使用三个电压电平，正电压表示 1，负电压表示 0，零电压表示无。 信号在位期间而不是位之间发生变化。
Manchester
此编码方案是 RZ 和 NRZ-L 的组合。 位时间分为两半。 它在位的中间过渡，并在遇到不同的位时改变相位。
Differential Manchester
此编码方案是 RZ 和 NRZ-I 的组合。 它也在位的中间过渡，但只有在遇到 1 时才会改变相位。
双极编码
双极编码使用三个电压电平，正、负和零。 零电压表示二进制0，位1通过改变正负电压来表示。
块编码
为了确保接收到的数据帧的准确性，使用了冗余位。 例如，在偶校验中，添加一个奇偶校验位以使帧中 1 的计数为偶数。 这样就增加了原始位数。 它被称为块编码。
块编码用斜线符号表示，mB/nB。意思是，m-bit块用n-bit块代替，其中n>m。 块编码涉及三个步骤:
- Division,
- Substitution
- Combination.
块编码完成后，进行线路编码传输。
模数转换
麦克风创建模拟语音，摄像头创建模拟视频，这些视频被视为模拟数据。 为了通过数字信号传输这些模拟数据，我们需要进行模数转换。
模拟数据是波形的连续数据流，而数字数据是离散的。 为了将模拟波转换为数字数据，我们使用脉冲编码调制 (PCM)。
PCM 是将模拟数据转换为数字形式的最常用方法之一。 它涉及三个步骤:
- 抽样
- 量化
- 编码。
抽样
模拟信号每 T 间隔采样一次。 采样中最重要的因素是模拟信号的采样率。 根据奈奎斯特定理，采样率必须至少是信号最高频率的两倍。
量化
采样产生离散形式的连续模拟信号。 每个离散模式都显示了该实例的模拟信号幅度。 在最大幅度值和最小幅度值之间进行量化。 量化是瞬时模拟值的近似值。
编码
在编码中，每个近似值随后被转换成二进制格式。
传输模式
传输模式决定了两台计算机之间如何传输数据。1和0形式的二进制数据可以通过两种不同的模式发送:并行和串行。
并行传输
二进制位被组织成固定长度的组。 发送器和接收器都以相同数量的数据线并联。 两台计算机都区分高阶和低阶数据线。 发送方一次在所有线路上发送所有位。由于数据线等于一组或数据帧中的位数，因此一次发送完整的一组位（数据帧）。 并行传输的优点是速度快，缺点是线路成本，因为它等于并行发送的比特数。
串行传输
在串行传输中，比特以队列的方式一个接一个地发送。 串行传输只需要一个通信通道。
串行传输可以是异步的，也可以是同步的。
异步串行传输
之所以这样命名，是因为时间并不重要。 数据位具有特定的模式，它们有助于接收器识别开始和结束数据位。例如，每个数据字节都以 0 为前缀，并在末尾添加一个或多个 1。
两个连续的数据帧（字节）之间可能有间隙。
同步串行传输
同步传输中的时序很重要，因为没有遵循识别开始和结束数据位的机制。没有模式或前缀/后缀方法。 数据位以突发模式发送，而不保持字节之间的间隙（8 位）。 单个数据位突发可能包含多个字节。 因此，时机变得非常重要。
由接收方来识别并将位分割成字节。同步传输的优点是速度快，并且没有异步传输中额外的页眉和页脚位的开销。
