第二章 實體層 2-1 傳輸媒介的種類 2-2 數據傳輸的相關技術 2-3 數位資料與數位訊號 2-4 數位資料與類比訊號

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1 第二章 實體層 2-1 傳輸媒介的種類 2-2 數據傳輸的相關技術 2-3 數位資料與數位訊號 2-4 數位資料與類比訊號
2-5 類比資料與數位訊號 2-6 基頻傳輸 2-7 同步傳輸與非同步傳輸 2-8 寬頻傳輸 2-9 傳輸媒介的多工技術 2-10 光纖通訊 2-11 波長分割多工系統

2 2-1 傳輸媒介的種類 (一) 雙絞線 (Twisted Pair) 同軸電纜 (Coaxial Cable) 電流訊號
Cat-3, Cat-5 無遮蔽式雙絞線 (Unshielded Twisted Pair, UTP) 遮蔽式雙絞線 (Shielded Twisted Pair, STP) 同軸電纜 (Coaxial Cable) 電波傳遞訊號 50 歐姆：基頻傳輸 75 歐姆：寬頻傳輸

3 2-1 傳輸媒介的種類 (二) 光纖電纜 無線電傳輸 光訊號傳輸 發光二極體 (LED) 雷射二極體 (Laser) 中空導管 (Pipe)
無線電廣播 (Radio) 微波 (Microwave) 紅外線 (Infrared) 雷射 (Laser)

4 2-1 傳輸媒介的種類 (三) 傳輸媒介的選擇 (考慮的因素) 通訊協定 資料傳輸量 可靠度 舖設環境

5 2-2 數據傳輸的相關技術(一) 資料 (Data) 訊號 (Signal)

6 2-2 數據傳輸的相關技術(二) 訊號方式 (Signaling) 數位資料以數位訊號表示 數位資料以類比訊號表示 類比資料以數位訊號表示
類比資料以類比訊號表示

7 2-2 數據傳輸的相關技術(三) 傳輸技術 基頻傳輸 (Baseband) 寬頻傳輸 (Broadband)

8 2-3 數位資料與數位訊號 (一) 編碼 (Encoding)與編碼器 (Encoder)
解碼 (Decoding) 與解碼器 (Decoder) 編碼解碼器 (Codec)

9 2-3 數位資料與數位訊號 (二) 電報編碼 RS-232C 編碼
高脈衝電壓代表 1；低脈衝電壓代表 0。 RS-232C 編碼 負電壓 (-12 V) 代表 1：正電壓 (+ 12 V) 代表 0。 差動式零補差編碼 (Differential Zero-Complemented Encoding) 0：位元時間內電位由高電位變低電位，或由低電位變為高電位 。 1：位元時間內無電位變化。 曼徹斯特編碼  (Manchester Encoding) 0：位元中間由高電位變化到低電位 (high → low) 1：位元中間由低電位變化到高電位 (low → low) 差動式曼徹斯特編碼  (Differential Manchester Encoding) 在每一個位元時間的中間都有變化(high → low) 或 (low → low) 0：位元時間的起始有變(high → low) 或 (low → low) 1：位元時間的起始沒有變化

10 2-3 數位資料與數位訊號 (三) 各種編碼的訊號圖

11 2-4 數位資料與類比訊號 頻率偏移調變 (Frequency Shift Key Modulation, FSK)
振幅偏移調變 (Amplitude Shift Key Modulation, ASK) 相位偏移調變 (Phase Shift Key Modulation, PSK)

12 2-5 類比資料與數位訊號 脈衝振幅調變 (Pulse Amplitude Modulation, PAM) 以 8KHz 取樣
脈衝編碼調變 (Pulse Code Modulation, PCM) 以 8/16 位元表示電位大小

13 2-6 類比資料與類比訊號 頻率調變 (Frequency Modulation, FM)
振幅調變 (Amplitude Modulation, AM) 相位調變 (Phase Modulation, PM)

14 2-7 基頻傳輸 (一) 傳輸媒介：雙絞線、同軸電纜 (50 歐姆)、或光纖 脈衝訊號 同步問題 訊號重置器 分時多工技巧

15 2-7 基頻傳輸 (二) 同步化 (Synchronization) 使通訊雙方時序達到同步

16 2-8 同步傳輸與非同步傳輸 (一) 非同步傳輸 (Asynchronous Transmission) 傳輸資料內未加入同步訊號
 傳輸資料內未加入同步訊號 以『啟動』和『停止』兩訊號，來達到雙方同步功能 每次傳送 5 ~ 8 位元資料，需再同步一次。

17 2-8 同步傳輸與非同步傳輸 (二) 同步傳輸 (Synchronous Transmission) 傳輸資料當中有加入同步訊號。
利用『前置訊號』(Preamble) 使雙方時序同步 利用傳輸資料中之同步訊號，隨時調整時序，使接收端同步於傳送端。 每次可傳送大量資料 2 ~ 8 Kbits。

18 2-9 寬頻傳輸 (一) 寬頻傳輸 (Broadband) 基本規範 載波頻率 單向傳輸 訊號放大器
傳輸媒介：雙絞線、同軸電纜 (75 歐姆 )、光纖、無線電 分頻多工技巧

19 2-9 寬頻傳輸 (二) 單纜線系統 上行頻道： 10 ~ 110 MHz 下行頻道：175 ~ 310 MHz
頻率轉換設備 (Central Retransmission Facility, CRF)

20 2-9 寬頻傳輸 (三) 雙纜線系統 上行電纜 下行電纜

21 2-9 寬頻傳輸 (四) 數據機 (Modem) 傳輸頻寬
資料傳輸率 (Data Rate)： 10 Mbps (Bit per second) 訊號變化率 (Baud Rate)：25MBaud

22 2-10 傳輸媒介的多工技術 (一) 分頻多工技術 (Frequency Division Multiplexing, FDM)
將傳輸媒介所能承載的頻譜分割成若干個頻道 (Channel)，通訊設備雙方利用某一頻道的頻寬傳輸資料。 虛擬通道 (Virtual Channel)

23 2-10 傳輸媒介的多工技術 (二) 分時多工技術 (Time Division Multiplexing, TMD)
將傳輸媒介的使用時間，分割成若干個時槽 (Time Slot) 虛擬通道 (Virtual Channel)

24 2-11 光纖通訊 (一) 光纖通訊系統 類比 ASK 調變： "1" 以某一頻率之脈衝的光 (亮) "0" 以沒有光代表 (暗)

25 2-11 光纖通訊 (二) 光學纖維 階梯級多模光纖 (Step Index Multi-mode Fiber) 逐級多模光光纖
(Graded Index Multi-mode Fiber) 單模光纖 (Single-mode Fiber)

26 2-11 光纖通訊 (三) 三種光纖之比較

27 2-11 光纖通訊 (四) 光訊號產生器 光訊號接收器 大多採用 850 nm 、1310 nm 及 1550 nm 波長的光訊號。
發光元件： 發光二極體 (Light Emitting Diode, LED) 注入雷射二極體 (Injection Laser Diode, ILD) 光訊號接收器 PIN 二極體。 崩潰光電二極體 (Avalanche Photodiode)

28 2-12 波長分割多工系統 以 1550 nm 光纖系統為例。 波長範圍 1529 nm ~ 1602 nm。 波長劃分為 64 通道。
每一通道傳送 Mbps。 可傳輸 Mbps (= Mbps * 64)