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第四章

第四章. 資料傳輸與多工的模式. 4.0 導論. 資料傳輸的方法可以被摘要如下： 並列和串列通訊 非同步、同步和等時通訊 單工、半雙工和全雙工通訊. 4.1 並列與串列通訊. 並列通訊 串列通訊. 4.1.1 並列通訊. 並列通訊一次使用一個位元組或字組的長度來傳送資料 因為要從一部電腦到另一部電腦傳遞資料的底層媒介不盡相同，這會產生所謂 不對稱 ( skew ) 問題. 並列通訊. 不對稱的問題. 4.1.2 串列通訊. 使用串列的方式來傳送資料時，字元和位元組必須一個位元一個位元分開來傳送 通常發生在跨越長距離的通訊

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Presentation Transcript

  1. 第四章 資料傳輸與多工的模式

  2. 4.0 導論 資料傳輸的方法可以被摘要如下： • 並列和串列通訊 • 非同步、同步和等時通訊 • 單工、半雙工和全雙工通訊

  3. 4.1 並列與串列通訊 • 並列通訊 • 串列通訊

  4. 4.1.1 並列通訊 • 並列通訊一次使用一個位元組或字組的長度來傳送資料 • 因為要從一部電腦到另一部電腦傳遞資料的底層媒介不盡相同，這會產生所謂不對稱 (skew) 問題

  5. 並列通訊

  6. 不對稱的問題

  7. 4.1.2 串列通訊 • 使用串列的方式來傳送資料時，字元和位元組必須一個位元一個位元分開來傳送 • 通常發生在跨越長距離的通訊 • 在兩端，這兩個指針 A1 和 A2 必須要完美地同步，而且它們必須要以相同的速度旋轉，才能精確地傳送∕接收所有的位元

  8. 串列通訊與同步

  9. 4.2 非同步、同步與等時通訊 • 非同步通訊 • 同步通訊 • 等時 (Isochronous) 通訊

  10. 4.2.1 非同步通訊 非同步通訊的步驟： • 當此字元要被送出，會先送出位元0。這個正電壓被稱為開始的位元 (start bit)。然後才是字元的位元依據所使用的編碼機制 (ASCII/EBCDIC) 被依序的送出，它們每個會是0或1的值 • 如果有同位位元 (parity bit)，則會在字元之後送出 • 而最後會加上1、1.5或 2 個停止的位元 (stop bits)。停止的位元再度對應到閒置 (idle) 的狀態，它是位元1。在本文中的1.5 個位元只是代表以負電壓的訊號來表示1 時，它會用1.5 倍的正常位元區間來產生

  11. 非同步通訊

  12. 4.2.2 同步通訊 • 同步傳輸中，整個區塊的資料位元會被一次傳送出來，而非一次一個字元 • 為了要執行同步，每個資料的區塊會在它的前面放置一種唯一的同步位元樣式。我們使用SYN（同步(synchronize) 的縮寫）作為傳輸控制字元。它會有0010110 的樣式 • 同步通訊：

  13. 錯誤的SYN字元

  14. SYN 字元的處理 • 丟棄非SYN字串，直到收到SYN後才能進行同步

  15. 接收字元

  16. 額外成本（overhead）的計算(1) 假設我們要以9.6 kbps 的傳輸率傳送一個100,000 字元的檔案，對於 非同步和同步通訊的額外成本（overheads、額外的位元）應該是： 非同步通訊 我們假設每個字元為 8 個bits，一個開始位元和一個停止位元的傳 送。因此，每個字元的兩個位元是 overhead，我們必須傳送的 overhead 為： 2 bits/character * 100,000 字元 = 200,000 bits 在每秒9600位元的速率下，它會花 200,000/9600 = 20.83秒的時間來 傳送 overhead 位元

  17. 額外成本（overhead）的計算(2) 同步通訊 我們假設100,000 字元的檔案被分割成1200 個字元的區塊 = 9600 位元。 同時也假設48 個 overhead 位元會隨著每個區塊傳送（它們是 SYN， STX、ETX 以及其他的字元）。現在計算 overhead 如下： 區塊的數目 = 100,000/1200 = 250/3 overhead 位元的數目 = 250/3×48 = 4000個位元 以 9600 bps 的速率傳送 overhead 位元所花的時間為 = 4000/9600秒 = 0.4167秒

  18. 4.2.3 等時 (Isochronous) 通訊 • 等時通訊結合了非同步和同步通訊的作法。在這種方法中，正如非同步的方式一樣，每個字元都有開始和停止的位元。然而在兩個字元之間並不是任意的閒置時間

  19. 4.3 單工、半雙工與全雙工通訊 資料傳輸的分類是基於哪一個通訊設備可以傳送資料，以及在什麼 時間點。基本上有三種方式可以做到： • 單工 (Simplex) • 半雙工 (Half-Duplex) • 全雙工 (Duplex)

  20. 4.3.1 單工通訊 • 單工模式 (simplex mode) 中，通訊是單向的 • 只有一個通訊裝置可以傳送資料，而其他的就只能接收它，比如說收音機或電視

  21. 單工通訊

  22. 4.3.2 半雙工通訊 • 半雙工模式中，兩端的裝置都能傳送資料，不過卻不能同時一起送出。當裝置正在傳送資料時，其他的只能接收它，反之亦然

  23. 半雙工通訊

  24. 4.3.3 全雙工通訊 • 全雙工（或簡單地說就是雙向的）通訊模式，兩端的裝置同時都能傳送資料

  25. 全雙工通訊

  26. 4.4 多工 • 多工將實體的線路或媒介分割成稱為頻道 (channels) 的邏輯區段 • 多工器 (multiplexer)（或簡稱mux）可以從不同的來源端組合（或多路傳送）輸入，並且將它們載入媒介中的不同頻道 • 解多工器 (demultiplexer)（也稱為mux）會將訊號分開（或解多工），並且將它們傳送到個別的目的地

  27. 多工器與解多工器

  28. 4.5 多工的類型 有兩種建立多工∕解多工的方式，它們是： • 分頻多工 (Frequency DivisionMultiplexing, FDM) • 分時多工 (Time Division Multiplexing, TDM)

  29. 4.5.1 分頻多工 (FDM) • 在FDM 中，媒介會被分割成許多的頻道，每個都會有一種頻寬，因此也會有一種資料傳輸率。雖然組成的訊號最終會以類比的形式由媒介遞送，輸入的訊號卻可以是數位或類比

  30. 分時多工 (FDM)

  31. 類比電話階層

  32. 4.5.2 分時多工 • 分時多工 (TDM) 是一種只用來提供數位傳送的技術，我們以傳輸的時間分割成許多時間段。然後將每個時間段配置給不同的來源節點 • 有兩種將時間段配置給不同來源節點的方式。它們就是： 同步 (Synchronous) TDM，也被稱為TDM 統計的 (Statistical) TDM (Statistical TDM)

  33. 同步分時多工

  34. 統計分時多工

  35. 數位電話階層

  36. DS 和 T 線路

  37. 4.6 FDM 與TDM • FDM 用在類比訊號，以及TDM 用在數位訊號上 它們的優缺點： • 在技術上的優點，TDM 的成本大體上會快速地降低，。而 FDM 就不是這樣 • TDM 系統會比 FDM 系統更具彈性 • FDM 是一種比 TDM 還要簡單實現的系統 • 不管使用者會面對什麼樣的選擇，很明顯地TDM會越來越受歡迎

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