<二>曼徹斯特編碼
曼徹斯特（Manchester）編碼是目前應用最廣泛的編碼方法之一。曼徹斯特編碼的特點是在每個位時間內（一般在中間）有一次信號跳變，使接收端可以利用這一跳變信號作為提取一位數據的依據，這就是所謂的自同步信號。典型的曼徹特編碼波形如圖2-7（b）所示。在本例中，曼徹斯特編碼在每一位的中間產生一次跳變，從1→0的跳變表示"1"，以0→1的跳變表示"0"。由於這一跳變在每位的中心產生，因此這一跳變同時表示了數據和發送時鍾。
曼徹斯特編碼的優點是：①由於每一位的中間都有一次電平跳變，因此提取電平跳變可以作為收發雙方的同步信號，發送曼徹斯特編碼時無需另發同步信號。這是自同步信號得到廣泛應用的主要原因。②曼徹斯特編碼信號不含直流分量。
但曼徹斯特編碼的缺點是傳輸效率低，因為每一位要占用兩個波形。
<三>差分曼徹斯特編碼
差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進，它與曼徹斯特編碼的不同之處主要表現在：
（1）每一位中間的跳變隻作提取時鍾之用；
（2）每一位數據的值根據起始處有無跳變來決定。
典型差分曼徹斯特編碼的波形如圖2-7（c）所示，在圖中，每位開始時有跳變表示數據"0"，每位開始時無跳變表示數據"1"。
二、數字數據的模擬編碼
上麵所說的數字信號傳輸屬於基帶傳輸，信道中傳輸的信號仍然是數字形式的脈衝信號，但現在世界上還存在另一種傳輸信道，其上隻能傳輸模擬信號。典型的模擬信道就是我們所熟知的電話通信信道，它是目前世界上覆蓋麵最廣、應用最普遍的一類通信信道。無論網絡與通信技術如何發展，電
話信道仍然是一種基本的通信手段。大量計算機之間的通信（特別是遠程通信）在今後很長一段時間內需要要借助於電話通信信道。但傳統的電話信道是為傳輸語音信號而設計的，隻適用於傳輸音頻範圍（300-3400Hz）的模擬信號，無法直接傳輸計算機發出的數字信號。為了利用傳輸話音的電話網傳輸計算機數據，必須首先將數字信號轉換成模擬信號。我們將數字信號變換成模擬信號的過程稱為調製（modulation），將模擬信號還原為數字信號的過程稱為解調（demodulation）。一般調製功能和解調功能是做在一個設備中的，這種同時具備調製與解調功能的設備稱為調製解調器（Modem）。
數字數據的模擬化是借助於載波實現的。載波是頻率、幅度都固定的周期信號，通常是正弦信號。用數字數據對周期信號的參數進行控製，或者說將數字數據與周期信號進行疊加，然後將疊加後周期信號發送出去。接收方再從收到的周期信號中去掉載波就可以得到數字信號了。周期信號正好起到了載體的作用，因此稱為載波。采用這種方式，我們就可以利用模擬信道傳輸數字數據了。
我們知道，頻率、幅值和相位是同周期函數的三個重要特征，把一個數字數據調製成模擬信號，就是用一個數字數據控製周期信號的幅度、頻率或相位。根據數字信號對幅度、頻率或是相位進行控製。數字數據的模擬編碼分為：幅移鍵控法；頻移鍵控法；相移鍵控法。下麵分別進行介紹。
<一>幅移鍵控法
幅移鍵控法（Amplitude－Shiftkeying，ASK）或稱調幅法，它用載波信號的振幅表示數字信號的"1"和"0"。用載波幅度為1表示1，用載波幅度為0表示數字0的ASK信號圖形如圖2-8（a）所示。
幅移鍵控法簡單易行，但抗幹擾能力差（有直流信號），傳輸效率低，是一種低效率的編碼方法，一般隻用於數據傳輸速率不高於1200bps的情況。
<二>頻移鍵控法
頻移鍵控法（Frequency－Shiftkeying，FSK）或稱調頻法，它通過改變載流信號的頻率表示數字信號1和0。在圖2-8（b）中，用頻率f1表示數字1，用頻率f2表示數字0。圖2-9可以幫助我們進一步理解FSK的工作原理及用法。該圖是貝爾係統108係列調製解調器的設計說明。電話線上可以傳輸300～3400HZ的聲音信號。為了進行全雙工傳輸，帶寬在1700HZ處分成兩部分。一個傳輸方向的中心頻率為1700HZ，從中心頻率處向左、右兩邊分別移1000HZ，則代表數字信號1和0，即1和0的頻率分別為1270HZ和1070HZ。另一個傳輸方向的中心頻率為2125HZ，各向左、右移動100HZ後的兩個頻率分別為2225HZ和2025HZ，分別代表1和0。
圖2-8數字數據模擬信號編碼
頻移鍵控法實現容易，技術簡單，抗幹擾能力強，是目前最常用調製方法之一，普遍用於中速線路中。
<三>相移鍵控法
相移鍵控法（Phase－Shife keying，PSK）又稱調相法，它利用載波的相位變化表示數據0和1。最簡單的調相法是二相調製，其波形如圖2-8（c）所示。
在圖例中，用起始相位有無變化表示數字1和0。起始相位無變化，表示數字0。而在每位1信號的前沿，載波信號的相位突變180°。
除了二相調製外，還經常用到四相調製、八相調製。所謂二相調製，指傳輸係統可以傳輸兩種信號即'0'和'1'兩
種狀態，對應的相位變化分別為0和180°。而四相調製，數字數據單元為兩位二進製數，共有00，01，10和11四種狀態，對應的相位偏移為0、90°和180°和270°。在四相調製中，一個波形就可以表示兩位二進製數，四相調製的波形如圖2-10所示。同樣的道理，八相調製法一個波形可以表示三位二進製數（000，001，010，011，100，101，110，111中的一個組合），對應的相位偏移為0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°。
相位調製法抗幹擾能力強，而且比頻率調製法效率更高，因此是目前數字信號模擬化中最常用的方式，特別是在高速調製解調器中，幾乎全都采用調相法。
上述三種調製方法還可以組合起來使用，最常見的是PSK與ASK的結合。例如，某種Modem采用八個相位調製，同時還具有兩種幅值，結合起來就可以表示四位二進製的16種狀態。
三、模擬數據的數據編碼
與模擬信號傳輸相比，數字信號傳輸失真小，誤碼率低，數據傳輸速率高。因此除數字信號直接在數字信道上傳輸外，聲音、圖象等模擬信號的數字化也成為發展的必然趨勢。模擬數據的數字化就是要把連續信號分別割成若幹個離散信號，再將這些離散信號定量化，用數字數據表示。脈衝碼調製PCM和DM調製是最常用的兩種模擬數據數字化的編碼方法。
<一>PCM技術
模擬數據的數字化包括三個步驟：即采樣、電平量化和編碼。所謂采樣就是每隔一定的時間對模擬數據進行取樣。采樣所得到的值就代表采樣間隔內模擬信號的值，如圖2-11表示。在采樣時間間隔為T的情況下，我們順序采樣得該模擬信號的幅值分別為：4.6，5.2，1.9，1.0，3.6，6.1，5.2，3.2，3.6，4.8，4.2，2.8和2.0。得到的采樣值要經過一定的措施（比如四舍五入）變成整數，亦即進行電平量化，得到幅值5，5，2，1，4，6，5，3，4，5，4，3，2。
顯然，采樣頻率越高（或者說采樣時間間隔越小），根據采樣值恢複原始模擬信號的準確性就越高。理論研究指出，如果以等於或大於通信道帶寬2倍的速率定時對信號進行采樣，就可以足夠準確地重現原始信號。
對采樣值進行取整、量化後，下一步就是進行編碼了。編碼是用若幹位二進製數來表示采樣並取整得到的量化幅度。在圖2-11中，用三位二進製編碼表示采樣得到的幅值，因此共有八個量化級，這些采樣值的編碼分別是101，101，010，001，100，110，101，011，100，101，100，011，010。經過這樣三個步驟後就把一個連續信號數字化為二進製編碼的數字信號了。
PCM技術的典型應用是語音數字化。實際編碼時，將聲音分為128個量化級，每個采樣值采用7位二進製編碼表示。由於采樣速率為8000次/秒，因此利用數字信道傳輸聲音時，要求信道的傳輸速率要達到7×8000bit/s=5bkbps。
<二>DM調製
PCM的缺點是使用二進製位數較多，因此傳輸效率比較低。研究表明，許多模擬信號（比如音頻信號）一般是一種舒緩的信號，很少有尖脈衝出現，因此可以通過比較相鄰兩次采樣的方法來實現，這就是DM調製。
這種調製技術用一個數字化的階梯函數近似代替原始輸入的模擬信號。采樣時將當前信號值與前一次采樣值比較，如果當前值大於前麵的值，DM編碼為1，階梯函數的幅值增加一個單位幅度。如果當前值小於前一個值，DM編碼為0，階梯函數幅值下降一個單位。每次采樣值隻需要用一位二進製（0或1）表示，與PCM方式相比，采樣頻率相同時，DM方式輸出信號的位數要少得多。而在保持數據信道上數據傳輸率不變的前提下，DM方式可以采用更高的采樣頻率，因此恢複原始信號的準確度更高。
圖2-12 DM調製
第四章 數據在通信子網中的交換方式
我們在上一章給大家介紹網絡的組成時已經知道，要求通信的雙方有可能有直接線路相連，也有可能沒有直接相連的線路，而是通個多個節點的中轉才能建立起聯係。那麼信息是通過什麼樣的傳輸渠道從發送方到達接收方呢？通信係統中存在兩種截然不同的方式：線路交換和存儲轉發交換。
一、線路交換
交換（Switching）這一概念最早來自於電話係統。電話網中使用線路交換方式，它以在收發雙方建立起電路連接為目的。當用戶打電話時，首先要摘機撥號。撥號完畢，當地交換機就可以作出決定，該用戶是要和本局的用戶通信或是和別局的用戶通信還是和外地的用戶通信。交換機將會根據具體情況分別進行處理。以長途通話為例，當地交換機將與通信地的交換局建立起聯係，通信地的交換機將與通話號碼指定的用戶建立起聯係。這樣，發話方和受話方經過雙方所在地的交換機（實際情況有可能經曆的交換機數不止這兩個）建立起一個線路連接，即獨占這條路，開始通話。通話結束，交換機將雙方的線路斷開，為雙方各自開始一次新的通話作好準備。因此，線路交換就是通信時在通信雙方建立起一條直通線路，通信完畢斷開。
我們可以利用圖2-13說明線路交換的過程。
假定主機A與主機B要進行通信，那麼在通信子網中，節點1是源節點，節點6是目的節點。通信開始時，主機A向節點1發出通信請求（比如電話通信中的撥號），要求連接到主機B。節點1根據通信線路的負載、費用等情況選擇一條可通向節點6的空閑線路，比如選擇到節點3。節點3依據同樣的原則選擇節點5，節點5選擇節點6。節點6已有專線連到主機B。至此，一條從A至B的通路就建立了起來。A與B通過A→①→③→⑤→⑥→B的專用線路執行數據傳輸。
在傳輸過程中，任何別的站都不能再使用A→1，1→3，3→5，5→6及6→B這幾段線路。
數據傳輸完畢，由任一主機主動發出拆線指令（電話通信時掛機），沿通路各個線路段將予以拆除，使各個線路段成為可用資源。
線路交換方式的優點是：①傳輸延遲小。通路建立起來後，唯一的延遲就是電信號的傳輸時間。②通路一旦建立起來就不會再有競爭者競爭線路。因此，線路交換非常適合話音等實時性傳輸業務。
線路交換的缺點是：①建立通路所需的時間比較長，經常需要10秒甚至更長時間。這個時間對於人來講可以忍受，但對於快速運行的計算機來講就是極大的浪費。②線路的利用率很低。因為通信雙方之間的通路一旦建立，即使雙方不傳送信息，整個通路上的任何一個線路段也不能為其他用戶使用，直到線路拆除為止。
二、報文交換
在電話通信中，由於講話雙方總是一個在講，一個在聽，因此線路空閑時間占大約50％。如果考慮到講話過程中的停頓，那麼還要多一些。不過，這樣的情況被認為還是可以容忍的。在計算機通信中，由於人機交互（比如敲鍵盤，讀屏幕）的時間比計算機進行通信的時間要多得多，如采用線路交換方式，線路空閑時間可高達90％以上。這一方麵浪費了寶貴的通信資源，另一方麵使用戶承擔了許多無謂的通信費用。因此，計算機通信采用線路交換被認為是行不通的。計算機數據交換一般采用另一種數據交換方式，即存儲轉發方式或稱報文交換。
存儲轉發方式不要求交換網為通信的雙方預先建立一條專用的數據通道。仍用圖2-13來說明，如果主機A想發送一條信息（在數據交換網中稱為一份報文）給主機B。可在待發的報文前麵附上B的地址，發送給節點1。報文從A發到節點後，A→①之間的線路段就變成空的。節點1先將報文完整地接收並存儲起來，然後根據各路徑的負載、代價及空閑情況等選擇合適的線路段發送給下一個節點，比如節點3。每個節點都對報文進行這樣的"存儲-轉發"，最終到達主機B。因此稱為存儲轉發交換。可見，報文在交換網中完全是按照接力的方式傳送的，任一時間報文隻占用一個線路段。通信的雙方事先並不知道報文所要經過的傳輸路徑，每個報文隻是經過了一條邏輯上存在的通路。比如本例中A站的報文經過"A→節點①→節點③→節點⑤→節點⑥→B"的通路。
在存儲轉發方式中，任何時刻一份報文隻在一個線路段上傳輸，每一個線路段對報文的可靠性負責。這樣帶來的好處是：①不必要求每段線路傳輸速率相同，因而也就不必要求兩端計算機工作於相同的速度；②由於接力式工作，任何時刻一份報文隻占有一條線路段，不必占用整個通路。而且，通信雙方即使一直保持著用戶之間的聯接，隻要不傳輸數據，就不占用任何通信資源，大大提高了通信資源的利用率。
目前計算機通信網幾乎無一例外全都采用存儲轉發方式，因此有時也把數據通信子網稱為交換網。