پاورپوینت کدینگ و اینکدینگ اطلاعات در شبکه های کامپیوتری

عنوان: کدینگ و اینکدینگ اطلاعات در شبکه های کامپیوتری

چکیده
در این کتاب سعی شده است که تمامی مطالب بصورت آسان برای درک بهتر مفاهیم ارائه گردد. در جمع آوری این پایان نامه از کتاب نقل وانتقال اطلاعات (استالینگ) استفاده شده است که تلاش بر این شده مطالبی مفید درباره ی کدینگ و اینکدینگ اطلاعات در شبکه های کامپیوتری ارائه شود. با امید آنکه با مطاله ی این پایان نامه به تمامی اهداف آموزشی از پیش تعیین شده خود برسید.

کدینگ و مدالاسیون
در رسانه سیگنال ها به شکل های مختلف قابل انتقال هستند. اما چگونه پیام به سیگنال تبدیل شود. برای پاسخ این سئوال می بایست نوع پیام و نوع سیگنال مورد نیاز جهت انتقال اطلاعات در روی رسانه در نظر گرفته شود. با در نظر گرفتن آنالوک ودیجیتال بودن پیام و سیگنال چهار امکان تبدیل پیام به سیگنال و یا بالعکس وجود دارد. این چهار امکان در شکل 1-1 کشیده شده است.

انتقال داده های آنالوگ و دیجیتال
واژه آنالوگ و دیجیتال صراحتاً به ترتیب به پیوسته و گسسته اتلاق می شود. این دو واژه به دفعات در تبادل داده حداقل در سه زمینه به کار می رود: داده، سیگنالینگ (سیگنال دهی) و انتقال. به طور خلاصه، داده را عنصری (واحدی) می نامیم که مفهوم یا اطلاعاتی را حمل می کند. سیگنال ها نمایش های الکتریکی یا الکترو مغناطیسی داده هستند.

داده ها و سیگنال ها
سیگنال های آنالوگ برای نمایش داده های آنالوگ و سیگنال های دیجیتال برای نمایش داده های دیجیتال به کار رفتند. عموماً داده های آنالوگ تابعی از زمان بوده و طیف فرکانس محدودی را اشغال می کنند. چنین داده هایی با سیگنال های الکترومغناطیسی نمایش داده شده و طیف یکسانی را اشغال می نمایند. داده های دیجیتال به وسیله ی سیگنال های دیجیتال همراه با سطوح ولتاژ مختلف برای دو رقم دودویی نشان داده می شود.

مدولاسیون
فرآیند کدگذاری داده منبع روی سیگنال حاملی با فرکانس است. همه تکنیک های مدولاسیون شامل عملی روی یک یا سه پارامتر حوزه فرکانس، یعنی دامنه، فرکانس و فاز است.

تبدیل دیجیتال به دیجیتال
کدبندی یا تبدیل دیجیتال به دیجیتال، تبدیل پیام های دیجیتال به سیگنال های دیجیتال است. برای مثال کامپیوتری را در نظر بگیرید که می خواهد اطلاعاتی را به پرینتر ارسال کند. اطلاعات کامپیوتر و نیز سیگنال روی کابل پرینتر بصورت دیجیتال می باشند.
در این مثال کدینگ با تبدیل بیت ها به پالس های دیجیتال انجام می گیرد.در شکل عملیات کد کردن اطلاعات دیجیتال به سیگنال دیجیتال ترسیم شده است.

کدینگ قطبی
جوید. لذا در اغلب فرم های کدینگ قطبی (polar) مولفه یDC پایینی دارند. هر چند انواع مختلفی از کدینگ وجود دارد. اما ما تنها به سه نوع آن می پردازیم.در شکل 2-3 انواع کدینگ قطبی polar ارائه شده است.

دوفازی
مجموعه ی کد کردن دیگری با عنوان دو فاز دسته بندی شده اند که بر محدودیت های کدهای NRZ غلبه می نمایند. دو مورد از آن ها تکنیک های منچستر و منچستر تفاضلی است. که به طور متداول استفاده می شوند.
در کد منچستر، در میانه پریود هر بیت گذری وجود دارد. گذر میان بیتی هم به عنوان یک راهکار ساعت و هم به عنوان داده عمل می نماید.تغییر حالت از پایین به بالا، نشان دهنده 1 و تغییر حالت از بالا به پایین به معنی 0 است. در منچستر تفاضلی، گذر میان بیتی فقط برای تهیه ساعت زنی به کار می رود. کد گذاری یک 0 باگذری در آغاز بازه بیت صورت می گیرد و 1 با عدم رخداد و گذر در آغاز پریود بیت معین می گردد. منچستر تفاضلی این مزیت را هم دارد که از کد گذاری تفاضلی استفاده می کند.

کدینگ دو قطبی
در این روش کدینگ از سه سطح ولتازمثبت،منفی و صفر (مانند RZ) برای ارسال بیت ها استفاده می شود. از سطح صفر برای ارسال بیت صفر واز سطوح مثبت و منفی بطور متوالی جهت ارسال یک استفاده می شود.
سه نوع متداول این نوع کدینگ شامل HDB3,B8ZS,AMI می باشد.کدینگ AMIساده ترین (Alverternate mark inversion) نوع کدینگ دو قطبی(Bipolar) است.بدین ترتیب که برای ارسال بیت صفر از سطح ولتاز صفر و برای ارسال یک ا ز سطوح مثبت و منفی بطور متوالی استفاده می شود.

روش B8ZS تفاوتی با روش AMIندارد. مگر هنگامی که بیش از هشت بیت صفر متوالی در پیام مشاهده شود. در این حالت برای سنکرون کردن سیستم بسته به علامت پالس قبل از ارسال صفر ها،بیت پنجم را هم علامت بیت یک قبل از صفرها و سپس یک پالس معکوس، یک پالس صفر سپس پالس هم علامت پالس قبلی و در نهایت پالس معکوس ارسال می شود.

برای دو حالت هشت صفر از پالس های منفی و مثبت روش HBD3در این روش اگر تعداد صفرهای متوالی چهارعدد یا بیشترباشد پالس های همزمان کننده ارسال می شود که ترتیب و نوع پالس های ارسالی بسته به زوج یا فرد بودن تعداد بیت های یک ارسالی و نیز شکل پالس ارسال دارد.
اگر تعدا پالس های یک ارسالی فرد باشد پالسی هم علامت آخرین پالس بیت یک ارسالی بجای چهارمین صفر ارسال می گردد. اما اگر تعداد پالس های ارسالی یک قبل از ارسال رشته ای از صفرها زوج باشد.دو پالس با علامت مخالف آخرین پالس ارسال می شود که محل قرار گیری آنها نیز در بیت صفر اول و آخر است.

تبدیل سیگنال های دیجیتال به آنالوگ
هنگامی که می خواهید سیگنالهای دیجیتال را در محیط هایی انتقال دهید که توانایی حمل سیگنالهای دیجیتال را ندارند. می بایست آنها را به سیگنال های آنالوگ تبدیل کنید. از جمله این کاربردها انتقال داده های pc ها روی خطوط تلفن است که توسط مودم ها انجام می گیرد. عملیاتی که مودم انجام می دهد تبدیل داده های دیجیتال کامپیو تر به سیگنالهای آنالوگ قابل انتقال روی شبکه های تلفنی می باشد. سیگنالهای دیجیتال در یکی از مولفه های سیگنال آنالوگ قرارداده می شوند بدین معنی که سیگنالهای دیجیتال را روی دامنه و فرکانس و فاز ویا ترکیبی از آنها تاثیر دهیم ودر گیرنده از روی تغییر در آن فاکتورها سیگنال دیجیتال را مجدداً از روی آن استخراج کنیم. روشهای متداول در این تبدیلات

روش FSK
BFSK نسبت به ASK کمتر به خطا حساس است. روی خطوط صوتی معمولاً تا 1200bps کاربرد دارد. همچنین به طور متداول در فرکانس های بالا (3 تا 30MHz) مورد استفاده است. در شبکه های محلی که از کابل کواکسیال استفاده می شود، حتی فرکانس های بالاتر هم به کار می روند.

PSK چهار سطحی
شکل مثالی از کد کردن QPSK را نشان می دهد. هر یک از دو رشته مدوله شده سیگنالی BPSK است که نصف سرعت انتقال رشته بیت اصلی را دارد. بنابراین سیگنال های ترکیبی سرعت نمادینی دارند که نصف سرعت بیت ورودی است. به یک زمان نماد دیگر توجه کنید که یک تغییر فاز 180 درجه امکان پذیر شده است.

تبدیل سیگنال های آنالوگ به دیجیتال
شکل توضیح داده شده است و نشان می دهد که داده صوتی دیجیتالی شده و سپس به سیگنال آنالوگ ASK تبدیل می گردد. این عمل موجب می شود تا انتقال دیجیتال به صورت آن چه که در فصل 3تعریف شد صورت گیرد. چون داده صوتی دیجیتالی شده است علی رغم نیازهای انتقال (مثل استفاده ازماکروویو) که استفاده از سیگنال آنالوگ رادیکته می کند،می توان با آن به صورت داده دیجیتالی برخورد کرد

وسیله به کار رفته در تبدیل داده آنالوگ به دیجیتال برای ارسال و به دنبال آن دریافت داده آنالوگ اصلی از دیجیتال را رمزبردار/رمزگذار (codec) می گویند
با توجه به ماهیت آنالوگ پیام ها گاهی نیاز به تبدیل این پیام ها به صورت دیجیتال است. از جمله مهمترین پیام های آنالو گ می توان بصورت (پیام های تلفنی) اشاره نمود.

مدولاسیون پالس کد شده
روش PCM با استفاده از مکانیزهای پالسهای تولید شده توسط PAM را اصلاح و انها را به سیگنالهای دیجیتال مناسب تبدیل می کند. بطور دقیقتر می توان گفت پالسهای تولیدی در روش PAM ابتدا به اندازههای از پیش تعریف شده کوانتیزه می شود سپس این مقادیر کوانتیزه شده به مقادیر بیتی تبدیل انگاه با استفاده از روشهای تبدیل دیجیتال به سیگنالهای دیجیتال تبدیل می گردد. پایه ی انتقال اطلاعات در سیستمهای انتقال امروزی عموما به روش PCM بنا نهاده شده است.

مدولاسیون کد پالس
شکل مثالی را نشان می دهد که در آن سیگنال اصلی با پهنای باند B محدودیت باندی دارد. نمونه های PAM با سرعت 2B اخذ می شوند، و یا می توان گفت هر یک بار نمونه برداری می گردند. ان گاه می توان هر نمونه را با 4 بیت نشان داد. ولی این مقادیر کوانتیزه فقط تقریبی اند، بازسازی دقیق سیگنال اصلی از آن ها غیر ممکن است. با استفاده از یک نمونه 8 بیت در نمونه برابر با 64kps می باشد که برای یک سیگنال صوتی لازم است.

معمولاً طرح PCM با استفاده از تکنیکی به نام کدگذاری غیرخطی بهینه می شود و به این معنی است که سطوح کوانتیزه کردن هم فاصله نیستند. مشکل فواصل مساوی این است که خطای متوسط مطلق برای هر نمونه جدا از سطح سیگنال، یکسان است. در نتیجه دامنه های کوتاهتر نسبتاً بیشتر اعوجاج پیدا می کنند. با استفاده از تعداد بیشتری از گام های کوانتیزه برای سیگنال های کم دامنه، و تعداد کمتری از گام های کوانتیزه برای سیگنال های بزرگتر، کاهش قابل توجهی در اعوجاج کلی سیگنال به دست می آید

مدولاسیون دامنه

مدولاسیون زاویه