انتقال دیجیتال

داده ها یا اطلاعات را می توان در دو صورت، آنالوگ و دیجیتال ذخیره کرد. یک کامپیوتر برای استفاده از داده، باید آن را به شکل دیجیتال گسسته دریافت کند. مشابه داده ها، سیگنال ها هم می توانند در فرم های دیجیتال یا آنالوگ باشند. برای انتقال داده دیجیتالی، ابتدا باید به صورت دیجیتال تبدیل شود.

تبدیل دیجیتال به دیجیتال

این بخش توضیح می دهد که چگونه داده های دیجیتال به سیگنال های دیجیتال تبدیل می شوند. دو روش کدگذاری خطی و کدگذاری بلوکی برای این کار وجود دارد. برای تمام ارتباطات، کدگذاری خطی لازم است در حالی که کدگذاری بلوکی اختیاری است.

کدگذاری خطی

فرایند تبدیل اطلاعات دیجیتال به سیگنال دیجیتال به عنوان کدگذاری خطی گفته می شود. داده های دیجیتال به فرمت باینری نشان داده می شوند و به صورت مجموعه ای از صفر و یک ها ذخیره می شوند.

سیگنال دیجیتال بصورت مقادیر گسسته بیان می شود که در واقع نشان دهنده داده های دیجیتال است.

 سه نوع طرح برای کدگذاری خطی وجود دارد:

رمزگذاری تک قطبی (Uni-polar)

در این روش از سطح ولتاژ ثابت برای نمایش داده استفاده می شود. برای نمایش عدد یک باینری، ولتاژ بالا منتقل می شود و برای نمایش صفر باینری، هیچ ولتاژی منتقل نمی شود.  این روش به نام تک قطبی-بدون بازگشت به صفر نیز نامیده می شود چرا که همواره صفر یا یک نمایش داده می شود و حالت دیگر ندارد.

رمزگذاری قطبی

کدگذاری قطبی با استفاده از سطوح مختلف ولتاژ، مقادیر دودویی را نشان می دهد. سیستم های کد گذاری قطبی در چهار نوع موجود است:
1- قطبی غیر بازگشت به صفر (NRZقطبی)
با استفاده از دو سطح ولتاژ مختلف، مقادیر دودویی را نشان می دهد. به طور کلی، ولتاژ مثبت نشان دهنده 1 و ارزش منفی نشان دهنده صفر است.  این روش نیز NRZ است چرا که هیچ حالتی غیر از صفر و یک وجود ندارد.
طرح NRZ شامل دو نوع NRZ-L  و NRZ-I می باشد.

روش NRZ-L زمانی ولتاژ را تغییر می دهد که با اختلاف سطح ناچیزی مواجه شود در حالی که روش NRZI  زمانی که با مقدار یک مواجه شود ولتاژ را تغییر می دهد.

2- بازگشت به صفر (RZ)

مشکل روش NRZ این است که گیرنده متوجه نمی شود چه موقع یک بیت به پایان رسیده و یا بیت بعدی آغاز شده است، در این مورد فرستنده و گیرنده هماهنگ نیستند.

روش RZ با استفاده از سه سطح ولتاژ کار می کند، ولتاژ مثبت به نمایش 1، ولتاژ منفی به نمایش 0 و ولتاژ صفر برای هیچکدام. در این حالت سیگنال ها در طول بیت تغییر می کنند نه در بین آنها.

3- منچستر

این روش ترکیبی از روش های RZ و NRZ-L است. یک بیت از نظر زمان به دو نیمه تقسیم شده است. تا وسط بیت انتقال صورت می گیرد و زمانی که با بیت متفاوتی مواجه شود فاز آن تغییر می کند.

4- منچستر تفاضلی

این روش ترکیبی ازRZ  وNRZ-I  است. در این روش نیز انتقال تا وسط بیت انجام شده اما فقط زمانی که با مقدار یک مواجه شود فاز آن تغییر می کند.

رمزگذاری دوقطبی

روش دوقطبی با استفاده از سه سطح ولتاژ، مثبت، منفی و صفر فعالیت می کند. ولتاژ صفر نشان دهنده صفر باینری و بیت 1 با تغییر ولتاژ مثبت و منفی نشان داده می شود.

کد کذاری بلوکی

این روش برای اطمینان از دقت قاب داده های دریافت شده استفاده می شود. برای مثال، در توازن زوج، یک بیت توازن اضافه شده است تا تعداد یکها در قاب های داده زوج باشد. در این روش تعداد بیت های اصلی افزایش می یابد و آن را روش کدکذاری بلوکی می نامند.
کدگذاری بلوکی توسط نماد اسلش نشان داده می شود MB / nB ، بدین معنی که بلوک m بیتی با بلوک n بیتی جایگزین می شود که در آن n>m اسن. کدگذاری بلوکی شامل سه مرحله است:

1. تقسیم
2. جایگزینی
3. ترکیب

پس از اینکه کدگذاری بلوکی انجام شد، کد خطی برای انتقال آماده است.

تبدیل آنالوگ به دیجیتال

میکروفون صدای آنالوگ و دوربین فیلم آنالوگ ایجاد می کند، که داده های آنالوگ هستند. برای انتقال این داده های آنالوگ بر روی سیگنال های دیجیتال، باید آنالوگ به دیجیتال تبدیل شود.
داده های آنالوگ یک جریان پیوسته از داده ها به شکل موج است در حالی که داده های دیجیتال مجزا و گسسته است. برای تبدیل موج های آنالوگ به داده های دیجیتال، از روش های کد مدولاسیون (PCM)  استفاده می شود.
PCM یکی از روش های رایج برای تبدیل داده های آنالوگ به فرم دیجیتال است. این روش شامل سه مرحله است:

1. نمونه گیری
2. تعیین میزان
3. رمزگذاری

1- نمونه گیری

سیگنال آنالوگ در هر فاصله زمانیT  نمونه برداری می شود. مهم ترین عامل نمونه برداری، نرخ سیگنال های آنالوگ نمونه برداری شده است. با توجه به قضیه نایکوئیست، نرخ نمونه برداری باید حداقل دو بار در بالاترین فرکانس سیگنال باشد.

2- تعیین میزان

تولید نمونه، سیگنال آنالوگ پیوسته را تبدیل به گسسته می کند. هر الگوی گسسته، دامنه سیگنال آنالوگ در آن فاصله را نشان می دهد. تعیین میزان بین حداکثر و حداقل مقدار دامنه انجام می شود. تعیین میزان، برآورد تقریبی مقدار آنالوگ بصورت لحظه ای است.

3- رمزگذاری

در رمزگذاری، هر مقدار تقریبی به فرمت باینری تبدیل شده است.

حالت های انتقال

حالت انتقال تصمیم می گیرد چگونه داده ها بین دو کامپیوتر منتقل شوند. داده های باینری در قالب صفر و یک، می توانند در دو حالت مختلف ارسال شوند:

1. موازی
2. سریال

1- انتقال موازی (Parallel Transmission)

بیت های باینری در دو گروه با طول ثابت سازمان یافته اند. فرستنده و گیرنده به صورت موازی با تعداد مساوی از خطوط داده بهم متصل هستند. هر دو کامپیوتر بین سفارشات سطح بالا و پایین در خطوط داده تمایز قائل می شوند. فرستنده تمام بیت ها را یک باره در تمام خطوط می فرستد. از آنجا که خطوط داده ها با تعداد بیت های یک قاب برابر هستند، یک گروه کامل از بیت ها (قاب داده ها) در یک مرحله ارسال می شود. از مزایای انتقال موازی، سرعت بالا و نقطه ضعف آن هم هزینه های خطوط است که برابر با تعداد بیت های ارسالی بصورت موازی است.
2- انتقال سریال
در انتقال سریال، بیت ها یکی پس از دیگری در یک صف مدیریت شده ارسال می شوند. انتقال سریال نیاز به تنها یک کانال ارتباطی دارد.

انتقال سریال بصورت همزمان یا غیر همزمان قابل انجام است.
انتقال سریال غیر همزمان
علت نامگذاری آن به این علت است که هیچ اهمیت زمان بندی وجود ندارد. بیت های داده ای الگوی خاصی را دنبال می کنند و به گیرنده کمک می کنند تا آغاز و پایان بیت های داده را تشخیص دهد. برای مثال، یک مقدار صفر در ابتدای هر بایت داده به عنوان پیشوند قرار می گیرد  و یک یا چند مقدار یک در انتهای بایت اضافه می شود.
دو قاب داده پیوسته (بایت ها) ممکن است دارای یک فاصله باشند.
انتقال سریال همزمان
زمان بندی در انتقال همزمان دارای اهمیت است چنانچه هیچ مکانیزمی برای تشخیص دادن شروع و پایان بیت های داده وجود ندارد. همچنین الگوی پیشوند / پسوند خاصی در این روش تعریف نشده است. بیت های داده ها در حالت پشت سر هم بدون حفظ فاصله بین بایت ها ارسال می شوند. بیت های پشت سر هم از داده ها ممکن است در قالب تعدادی بایت باشد. بنابراین، زمان بندی بسیار مهم است.
در سمت گیرنده کار شناسایی و جدا کردن بیت ها در فرمت بایت صورت می گیرد. مزیت انتقال همزمان داشتن سرعت بالا است و اینکه هیچ سربار اضافی روی سربرگ و دنباله بیت هاوجود ندارد در صورتی که در انتقال ناهمزمان این سربار موجود است.

• قبلی
• بعدی