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title: CH2.實體層
tags: 區域網路與高速網路
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## 區域網路與高速網路
### CH2. 實體層
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### 通信線材
#### 雙絞線
- 速率約 1.5 Mbps。100公尺將傳送提高到100Mbps。
- 分為「遮蔽式雙絞線」(Shielded Twisted Pair,STP)及「無遮蔽式雙絞線」(Unshielded Twisted Pair,UTP)
#### 同軸電纜
- 規格：50歐姆、75 歐姆電纜
1. 50歐姆
> - 傳送速率約為10Mbps
> - 「曼徹斯特編碼」(Manchester)
> - 每段電纜約可接上100 部電腦。
2. 75歐姆
> - 傳送寬頻類比訊號 (Broadband Analog Signaling with Frequency Division Multiplexing)
> - 頻寬約為 300 到 400 MHz
> - 每一個頻個使用 6MHz 頻寬
> - 每一個頻道最多可有 20 Mbps 的傳送速率
> - 單頻道 (single-channel) 寬頻方式來傳送，速率可達 50 Mbps
#### 光纖纜線
- 資料傳送 6 到 8 公里而不需要訊號增益器
- 頻寬數個 GHz
- 體積小、重量輕
- 一條光纖連接二個元件，因此較適合點對點的傳送方式而不適合用於廣播式傳送
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### 傳輸媒介的選擇
#### 考量因素
1.網路架構。(光纖適合點對點傳輸)
2.資料傳輸量。(足夠傳輸容量的媒介)
3.可靠度的需求。
4.網路舖設環境。(距離、信號干擾)
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### 基頻傳送技術(Baseband)
- 資料傳送：曼徹斯特編碼
- 每段電纜最長為500公尺
- 每一段電纜最多100個連接栓。
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### 寬頻傳送技術(Broadband)
- 傳送之前調變(Modulation)，收到之後解調(Demodulation)。
- 需要數據機(MODEM)
- 寬頻傳輸系統有二種不同的結構：
1. 單電纜系統
電纜300MHz頻寬切成二半，10-110MHz傳送資料（傳送頻道），175-310 MHz接收資料（接收頻道），中間頻帶緩衝用。
電纜的一端需要有頻率轉換設備 (Central Retransmission Facility, CRF)，將傳送訊號轉換到接收頻道。通訊之間必須經過CRF不能直接通訊。
2. 雙電纜系統
傳送與接收分別為兩條電纜，不須使用CRF，相對需要更高的架設費。
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### 資料編碼技巧
常見四種編碼：
1. RS-232-C編碼
2. Zero-complemented 差動式編碼
3. 曼徹斯特編碼 (Manchester Encoding)
4. 差動式曼徹斯特編碼 (Differential Manchester Encoding)
#### RS-232-C編碼
- 使用時機：低速資料傳送
- 以一個位元組 (byte) 為單位，位元時間 (bit time)為採樣時間
#### Zero-complemented 差動式編碼
- 高效率的通訊協定常使用的編碼技巧
- 有電位轉換則為"0"，反之為"1"，位元時間 (bit time)為採樣時間
#### 曼徹斯特編碼
- 區域網路常採用的編碼技巧
- 優勢：達到同步(synchronization)的效果。一職產生電位變化提供取樣時間參考，避免接收端在取樣時產生時間差導致最後採樣出錯
- 有電位轉換正緣則為"1"，負緣為"0"，位元時間 (bit time)為採樣時間
- clock⊕Data=Manchester code
- 簡單轉換法：'0'->'10', '1'->'01' (Data->Manchester code)
- 線上轉換:https://eleif.net/manchester.html

#### 差動式曼徹斯特編碼
- 位元時間的開始及中間都有電位的轉換為"0"，位元時間的中間有電位的轉換為"1"
- 優勢：除了原本的曼徹斯特編碼優點外，位元時間內沒有發生電位轉換的狀況可作為控制碼使用(代表傳出資料開始或結束)