计算机网络中的数字传输
数据或信息可以以两种方式存储:模拟和数字。计算机要使用数据，数据必须为离散数字形式。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。
数数转换
本节介绍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:线路编码和块编码。对于所有通信，线路编码是必需的，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。数字数据采用二进制格式。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，它表示数字数据。有三种类型的线路编码方案可用:
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，要表示二进制 1，则传输高电压，要表示 0，则不传输电压。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。
极地编码
极地编码方案使用多个电压电平来表示二进制值。极地编码有四种类型:
极地不归零 (Polar NRZ)
它使用两个不同的电压电平来表示二进制值。通常，正电压代表 1，负电压代表 0。由于没有静止条件，因此它也是 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。
归零 (RZ)
NRZ 的问题是，如果发送方和接收方的时钟不同步，接收方无法确定一个位何时结束以及下一个位何时开始。
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。信号在位期间变化，而不是在位之间变化。
曼彻斯特
此编码方案是 RZ 和 NRZ-L 的组合。位时间分为两半。它在位的中间转换，并在遇到不同的位时改变相位。
差分曼彻斯特
此编码方案是 RZ 和 NRZ-I 的组合。它也在位的中间转换，但仅在遇到 1 时改变相位。
双极编码
双极编码使用三个电压电平，即正、负和零。零电压表示二进制 0，而位 1 则通过改变正负电压来表示。
块编码
为了确保接收数据帧的准确性，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的 1 计数为偶数。这样，原始位数就增加了。这称为块编码。
块编码用斜线符号表示，mB/nB。意思是，m 位块被 n 位块替换，其中 n > m。块编码涉及三个步骤:
- 除法
- 代换
- 组合。
块编码完成后，进行线路编码以进行传输。
模数转换
麦克风产生模拟语音，摄像头产生模拟视频，这些视频被视为模拟数据。要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。要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:
- 采样
- 量化
- 编码。
采样
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
采样产生连续模拟信号的离散形式。每个离散模式都显示该时刻模拟信号的幅度。量化是在最大振幅值和最小振幅值之间进行的。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为二进制格式。
传输模式
传输模式决定了两台计算机之间如何传输数据。二进制数据以 1 和 0 的形式发送，有两种不同的模式:并行和串行。
并行传输
二进制位被组织成固定长度的组。发送方和接收方都以相同数量的数据线并行连接。两种计算机都区分高位和低位数据线。发送方在所有线路上一次发送所有位。由于数据线等于组或数据帧中的位数，因此一次发送完整的位组(数据帧)。并行传输的优点是速度快，缺点是线路成本高，因为它等于并行发送的位数。
串行传输
在串行传输中，位以队列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，是因为没有时间的重要性。数据位具有特定的模式，它们可帮助接收器识别起始和结束数据位。例如，每个数据字节前面都加一个 0，末尾添加一个或多个 1。
两个连续的数据帧(字节)之间可能存在间隙。
同步串行传输
同步传输中的时序非常重要，因为没有遵循任何机制来识别起始和结束数据位。没有模式或前缀/后缀方法。数据位以突发模式发送，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，时序变得非常重要。
接收器负责识别并将位分离为字节。同步传输的优点是速度快，并且没有异步传输中额外的报头和脚注位的开销。
