Pengekodan kod Manchester. Tujuan dan format kod Manchester-2. Menyelesaikan Masalah Kekangan

Mekanisme pengekodan

Pemindahan data digital memerlukan beberapa operasi mandatori:

· penyegerakan frekuensi jam pemancar dan penerima;

Menukarkan jujukan bit kepada isyarat elektrik;

· mengurangkan kekerapan spektrum isyarat elektrik menggunakan penapis;

· penghantaran spektrum yang dikurangkan melalui saluran komunikasi;

· penguatan isyarat dan pemulihan bentuknya oleh penerima;

· Menukar isyarat analog kepada isyarat digital.

Mari kita pertimbangkan hubungan antara kekerapan jam dan jujukan bit. Aliran bit dihantar pada kelajuan yang ditentukan oleh bilangan bit per unit masa. Dalam kata lain bit sesaat ialah bilangan perubahan diskret isyarat per unit masa. Kekerapan jam, diukur dalam hertz, ialah bilangan perubahan sinusoidal isyarat per unit masa.

Surat-menyurat yang jelas ini telah menimbulkan salah tanggapan tentang kecukupan nilai hertz dan bit sesaat. Dalam amalan, semuanya lebih rumit. Kadar pemindahan data biasanya lebih tinggi daripada kekerapan jam. Untuk meningkatkan kelajuan penghantaran, isyarat boleh pergi selari pada beberapa pasangan. Data boleh dihantar dalam bit atau bait. Isyarat yang dikodkan boleh mempunyai dua, tiga, lima atau lebih tahap. Sesetengah kaedah pengekodan isyarat memerlukan pengekodan atau penyegerakan data tambahan, yang mengurangkan kelajuan penghantaran isyarat maklumat.

Seperti yang dapat dilihat daripada jadual, tiada korespondensi satu-dengan-satu antara MHz dan Mbit/s.

Jadual 1. Hubungan antara kategori saluran, julat frekuensi dan kadar data maksimum

Setiap protokol memerlukan lebar spektrum tertentu atau, jika anda lebih suka, lebar lebuh raya maklumat . Skim pengekodan menjadi lebih kompleks untuk memanfaatkan lebuh raya maklumat dengan lebih baik. Seperti dalam analogi dengan enjin, sama sekali tidak perlu untuk memutarkannya ke kelajuan maksimum; adalah lebih baik untuk menggunakan gear.

Gear pertama - kod RZ dan Manchester-II

Kod RZ

RZ ialah kod tiga peringkat yang kembali ke tahap sifar selepas setiap bit maklumat dihantar. Ini dipanggil pengekodan Return to Zero. Sifar logik sepadan dengan dorongan positif, yang logik - yang negatif.

Peralihan maklumat dijalankan pada permulaan bit, kembali ke tahap sifar adalah di tengah bit. Ciri khas kod RZ ialah sentiasa terdapat peralihan (positif atau negatif) di tengah bit. Oleh itu, setiap bit dilabelkan. Penerima boleh menyerlahkan nadi penyegerakan (strob), yang mempunyai kadar pengulangan nadi daripada isyarat itu sendiri. Pengikatan dilakukan pada setiap bit, yang memastikan bahawa penerima disegerakkan dengan pemancar. begitu kod yang membawa strob dipanggil penyegerakan kendiri.

Cacat Kod RZ ialah apa dia tidak memberikan sebarang keuntungan dalam kelajuan pemindahan data. Untuk menghantar pada 10 Mbps, frekuensi pembawa 10 MHz diperlukan. Di samping itu, membezakan antara tiga peringkat memerlukan nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih baik pada input kepada penerima berbanding kod dua peringkat.

Penggunaan kod RZ yang paling biasa ialah rangkaian gentian optik. Apabila menghantar cahaya, tiada isyarat positif dan negatif, jadi tiga tahap kuasa denyutan cahaya digunakan.

Kod Manchester-II

Kod Manchester-II atau kod Manchester adalah yang paling banyak digunakan dalam rangkaian tempatan. Ia juga terpakai kepada kod penyegerakan sendiri, tetapi tidak seperti kod RZ, ia tidak mempunyai tiga, tetapi hanya dua tahap, yang memberikan imuniti bunyi yang lebih baik.

Sifar logik sepadan dengan peralihan ke peringkat atas di tengah selang bit, dan yang logik sepadan dengan peralihan ke peringkat bawah. Logik pengekodan jelas kelihatan dalam contoh menghantar urutan satu atau sifar. Apabila menghantar bit berselang-seli, kadar ulangan nadi dikurangkan separuh.

Peralihan maklumat di tengah-tengah bit kekal, tetapi peralihan sempadan (pada sempadan selang bit) tidak hadir apabila berselang seli dan sifar. Ini dilakukan menggunakan urutan denyutan menghalang. Denyutan ini disegerakkan dengan denyutan maklumat dan memastikan peralihan sempadan yang tidak diingini adalah dilarang.

Menukar isyarat di tengah setiap bit memudahkan untuk mengasingkan isyarat jam. Penyegerakan sendiri memungkinkan untuk menghantar paket besar maklumat tanpa kehilangan disebabkan oleh perbezaan dalam frekuensi jam pemancar dan penerima.

Kelebihan besar kod Manchester ialah ketiadaan komponen malar apabila menghantar urutan panjang satu atau sifar. Terima kasih kepada ini, pengasingan isyarat galvanik dilakukan dengan cara yang paling mudah, contohnya, menggunakan pengubah nadi. Imuniti bunyi yang baik. Kriteria ralat ialah "pembekuan" isyarat pada salah satu tahap untuk masa yang melebihi masa penghantaran satu bit maklumat, kerana isyarat sentiasa "berayun" dan tidak pernah "membeku".

Spektrum frekuensi isyarat dengan pengekodan Manchester termasuk sahaja dua frekuensi pembawa. Untuk protokol sepuluh megabit, ini ialah 10 MHz apabila menghantar isyarat yang terdiri daripada semua sifar atau kesemuanya, dan 5 MHz untuk isyarat dengan sifar berselang-seli dan satu. Oleh itu, menggunakan penapis laluan jalur, anda boleh menapis semua frekuensi lain dengan mudah.

Kod Manchester-II telah menemui aplikasi dalam rangkaian gentian optik dan elektrik. Protokol LAN yang paling biasa, 10 Mbit/s Ethernet, menggunakan kod ini.

Saluran menggunakan kod "Manchester II"

Gambar rajah ini menunjukkan pada peringkat mana penjumlahan isyarat bit dan strob dijalankan dan sebaliknya - penguraian Manchester.

Kod RZ

Kod RZ (Kembali ke Sifar - dengan kembali ke sifar) - kod tiga peringkat ini menerima nama ini kerana selepas tahap isyarat yang ketara pada separuh pertama selang bit terdapat kembali ke "sifar" tertentu, tahap purata ( sebagai contoh, kepada potensi sifar). Peralihan kepadanya berlaku di tengah-tengah setiap selang bit. Oleh itu, sifar logik sepadan dengan nadi positif, dan satu logik kepada nadi negatif (atau sebaliknya) pada separuh pertama selang bit.

Sentiasa terdapat peralihan isyarat (positif atau negatif) di tengah-tengah selang bit, oleh itu, penerima boleh dengan mudah mengeluarkan nadi jam (strob) daripada kod ini. Rujukan masa adalah mungkin bukan sahaja pada permulaan paket, seperti dalam kes kod NRZ, tetapi juga untuk setiap bit individu, jadi kehilangan penyegerakan tidak akan berlaku pada sebarang panjang paket.

Satu lagi kelebihan penting kod RZ ialah pemasaan mudah penerimaan, baik ke permulaan jujukan dan ke penghujungnya. Penerima hanya perlu menganalisis sama ada terdapat perubahan dalam tahap isyarat semasa selang bit atau tidak. Selang bit pertama tanpa mengubah tahap isyarat sepadan dengan penghujung jujukan bit yang diterima (Rajah). Oleh itu, kod RZ boleh menggunakan penghantaran jujukan panjang boleh ubah.

Menentukan permulaan dan akhir penerimaan dengan kod RZ

Kelemahan kod RZ ialah ia memerlukan dua kali lebar jalur saluran pada kadar bit yang sama berbanding NRZ (kerana terdapat dua perubahan tahap isyarat setiap selang bit). Sebagai contoh, kadar pemindahan data 10 Mbit/s memerlukan jalur lebar pautan 10 MHz, dan bukan 5 MHz, seperti dengan kod NRZ.

Kadar baud dan daya pemprosesan dengan kod RZ

Satu lagi kelemahan penting ialah kehadiran tiga peringkat, yang sentiasa merumitkan peralatan kedua-dua pemancar dan penerima.

Kod RZ digunakan bukan sahaja dalam rangkaian berdasarkan kabel elektrik, tetapi juga dalam rangkaian gentian optik. Benar, tiada tahap isyarat positif dan negatif di dalamnya, jadi tiga tahap berikut digunakan: tiada cahaya, cahaya "sederhana", cahaya "kuat". Ini sangat mudah: walaupun tiada penghantaran maklumat, cahaya masih ada, yang memudahkan untuk menentukan integriti talian komunikasi gentian optik tanpa langkah tambahan.

Penggunaan kod RZ dalam rangkaian gentian optik

Kod Manchester (atau kod Manchester-II) paling banyak digunakan dalam rangkaian tempatan. Ia juga tergolong dalam kod penyegerakan sendiri, tetapi tidak seperti RZ ia tidak mempunyai tiga, tetapi hanya dua tahap, yang menyumbang kepada imuniti bunyi yang lebih baik dan memudahkan penerimaan dan penghantaran nod. Sifar logik sepadan dengan peralihan positif di tengah-tengah selang bit (iaitu, separuh pertama selang bit adalah rendah, separuh kedua adalah tinggi), dan satu logik sepadan dengan peralihan negatif di tengah-tengah sesuatu. selang bit (atau sebaliknya).

Seperti dalam RZ, kehadiran mandatori peralihan di tengah-tengah bit membolehkan penerima kod Manchester dengan mudah memilih isyarat penyegerakan daripada isyarat masuk dan menghantar maklumat dalam urutan besar yang sewenang-wenangnya tanpa kehilangan akibat penyahsegerakan. Percanggahan yang dibenarkan antara jam penerima dan pemancar boleh mencapai 25%.

Seperti kod RZ, kod Manchester memerlukan dua kali kapasiti talian kod NRZ termudah. Sebagai contoh, kadar penghantaran 10 Mbit/s memerlukan lebar jalur 10 MHz (Rajah 3.15).

Kelajuan pemindahan dan daya pengeluaran dengan kod Manchester

Seperti dengan kod RZ, dalam kes ini penerima boleh dengan mudah menentukan bukan sahaja permulaan urutan bit yang dihantar, tetapi juga penghujungnya. Jika tiada peralihan isyarat semasa selang bit, maka penerimaan tamat. Dalam kod Manchester, adalah mungkin untuk menghantar jujukan bit dengan panjang berubah-ubah (Rajah 3.16). Proses menentukan masa penghantaran juga dipanggil kawalan pembawa, walaupun kekerapan pembawa tidak hadir secara eksplisit dalam kes ini.

Menentukan permulaan dan akhir penerimaan menggunakan kod Manchester

Kod Manchester digunakan dalam kedua-dua kabel elektrik dan gentian optik (dalam kes kedua, satu tahap sepadan dengan ketiadaan cahaya, dan satu lagi dengan kehadirannya).

Kelebihan utama kod Manchester ialah komponen malar dalam isyarat (separuh masa isyarat berada pada tahap tinggi, separuh lagi pada tahap rendah). Komponen DC adalah sama dengan nilai purata antara dua tahap isyarat.

Jika tahap tinggi mempunyai nilai positif dan tahap rendah mempunyai nilai negatif yang sama, maka komponen malar adalah sifar. Ini memungkinkan untuk menggunakan pengubah nadi dengan mudah untuk pengasingan galvanik. Dalam kes ini, tiada sumber kuasa tambahan diperlukan untuk talian komunikasi (seperti, sebagai contoh, dalam kes menggunakan pengasingan galvanik optocoupler), pengaruh gangguan frekuensi rendah yang tidak melalui pengubah dikurangkan dengan mendadak, dan masalah padanan mudah diselesaikan.

Jika salah satu tahap isyarat dalam kod Manchester adalah sifar (seperti, sebagai contoh, dalam rangkaian Ethernet), maka nilai komponen DC semasa penghantaran akan sama dengan kira-kira separuh amplitud isyarat. Ini memudahkan untuk mengesan perlanggaran paket dalam rangkaian (konflik, perlanggaran) dengan sisihan nilai komponen malar melebihi had yang ditetapkan.

Spektrum frekuensi isyarat dengan pengekodan Manchester merangkumi hanya dua frekuensi: pada kelajuan penghantaran 10 Mbit/s ia adalah 10 MHz (sepadan dengan rantaian yang dihantar untuk semua sifar atau kesemuanya) dan 5 MHz (bersamaan dengan urutan berselang-seli. sifar dan satu: 1010101010.. .). Oleh itu, menggunakan penapis laluan jalur yang paling mudah, anda boleh dengan mudah menyingkirkan semua frekuensi lain (gangguan, gangguan, bunyi).

Dua jenis pengekodan fizikal utama digunakan - berdasarkan isyarat pembawa sinusoidal dan berdasarkan jujukan denyutan segi empat tepat. Kaedah pertama sering dipanggil modulasi atau modulasi analog, menekankan fakta bahawa pengekodan dijalankan dengan menukar parameter isyarat analog. Kaedah kedua biasanya dipanggil pengekodan digital. Kaedah ini berbeza dalam lebar spektrum isyarat yang terhasil dan kerumitan peralatan yang diperlukan untuk pelaksanaannya.

Apabila pengekodan digital maklumat diskret, potensi dan kod nadi digunakan. Dalam kod berpotensi, hanya nilai potensi isyarat digunakan untuk mewakili yang logik dan sifar, dan penurunannya, yang membentuk denyutan lengkap, tidak diambil kira. Kod nadi membolehkan anda mewakili data perduaan sama ada sebagai denyutan kekutuban tertentu, atau sebahagian daripada denyutan sebagai perbezaan potensi dalam arah tertentu.

Apabila menggunakan denyutan segi empat tepat untuk menghantar maklumat diskret, adalah perlu untuk memilih kaedah pengekodan yang pada masa yang sama mencapai beberapa matlamat:

mempunyai lebar spektrum terkecil bagi isyarat yang terhasil pada kadar bit yang sama;
menyediakan penyegerakan antara pemancar dan penerima;
mempunyai keupayaan untuk mengenali kesilapan;
mempunyai harga jualan yang rendah.

Spektrum isyarat yang lebih sempit membolehkan satu dan baris yang sama (dengan lebar jalur yang sama) mencapai kadar pemindahan data yang lebih tinggi. Di samping itu, spektrum isyarat selalunya diperlukan untuk tidak mempunyai komponen DC, iaitu, kehadiran arus DC antara pemancar dan penerima. Penyegerakan pemancar dan penerima adalah perlu supaya penerima tahu dengan tepat pada masa yang diperlukan untuk membaca maklumat baharu daripada talian komunikasi. Rangkaian menggunakan apa yang dipanggil kod penyegerakan diri, isyarat yang membawa maklumat untuk pemancar tentang pada masa yang diperlukan untuk mengenali bit seterusnya.

Keperluan untuk kaedah pengekodan adalah saling bercanggah, oleh itu setiap kaedah pengekodan digital yang dibincangkan di bawah mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri berbanding yang lain.

Dalam Rajah. Kaedah pengekodan fizikal yang paling popular diberikan.

Kod berpotensi tanpa kembali kepada sifar (Tidak Kembali ke Sifar, NRZ)

Kaedah NRZ mudah dilaksanakan, mempunyai pengecaman ralat yang baik (disebabkan oleh dua potensi yang sangat berbeza), tetapi tidak mempunyai sifat penyegerakan diri. Apabila menghantar urutan satu atau sifar yang panjang, isyarat pada talian tidak berubah, jadi penerima tidak dapat menentukan daripada isyarat input detik-detik masa apabila data perlu dibaca semula. Untuk menyegerakkan permulaan penerimaan paket, bit perkhidmatan permulaan, sebagai contoh, satu, digunakan. Protokol yang paling biasa, RS232, digunakan untuk sambungan melalui port siri PC, juga menggunakan kod NRZ. Maklumat dihantar dalam bait 8 bit, disertai dengan bit mula dan henti.

Potensi kod NRZI (Tidak Kembali ke Sifar Songsang)

Kod ini mudah digunakan dalam kes di mana penggunaan tahap isyarat ketiga adalah sangat tidak diingini, contohnya dalam kabel optik, di mana dua keadaan isyarat diiktiraf secara konsisten - cahaya dan kegelapan. Kod NRZI tidak mempunyai penyegerakan. Ini adalah kelemahan terbesarnya. Jika frekuensi jam penerima berbeza daripada frekuensi pemancar, penyegerakan hilang, bit ditukar, dan data hilang. Untuk menyegerakkan permulaan penerimaan paket, bit perkhidmatan permulaan, sebagai contoh, satu, digunakan. Aplikasi kod NRZI yang paling terkenal ialah standard ATM155.

Kaedah pengekodan bipolar dengan penyongsangan alternatif ( Penyongsangan Tanda Ganti Bipolar, AMI )

Kaedah ini (Rajah 1, c) menggunakan tiga tahap potensi - negatif, sifar dan positif. Untuk mengekod unit logik, potensi sifar digunakan, dan unit logik dikodkan sama ada oleh potensi positif atau negatif, dengan potensi setiap unit baharu adalah bertentangan dengan potensi yang sebelumnya.

Kod AMI menghapuskan sebahagian DC dan kekurangan masalah penyegerakan diri yang wujud dalam kod NRZ. Ini berlaku apabila menghantar urutan yang panjang. Dalam kes ini, isyarat pada garisan adalah urutan denyutan berbilang kutub dengan spektrum yang sama dengan kod NRZ, menyampaikan sifar berselang-seli dan satu, iaitu, tanpa komponen malar.

Secara umum, untuk kombinasi bit yang berbeza pada baris, menggunakan kod AMI menghasilkan spektrum isyarat yang lebih sempit daripada kod NRZ, dan oleh itu kapasiti talian yang lebih tinggi.

Kod nadi bipolar

Sebagai tambahan kepada kod yang berpotensi, rangkaian juga menggunakan kod nadi, apabila data diwakili oleh nadi penuh atau sebahagian daripadanya - kelebihan. Kes paling mudah bagi pendekatan ini ialah kod nadi bipolar, di mana satu diwakili oleh nadi satu polariti, dan sifar oleh yang lain (Rajah 1, d). Setiap denyutan berlangsung separuh denyutan. Pendekatan ini mempunyai sifat penyegerakan diri yang sangat baik, tetapi komponen malar mungkin ada, sebagai contoh, apabila menghantar urutan panjang satu atau sifar. Selain itu, spektrumnya lebih luas daripada kod yang berpotensi.

Kod Manchester (Manchester II)

Ia digunakan dalam teknologi Ethernet dan Token Ring. Kod Manchester menggunakan beza potensi, iaitu, tepi nadi, untuk mengekod satu dan sifar. Dengan pengekodan Manchester, setiap ukuran dibahagikan kepada dua bahagian. Maklumat dikodkan oleh kemungkinan penurunan yang berlaku di tengah-tengah setiap kitaran jam. Satu dikodkan dengan penurunan dari tahap isyarat rendah kepada tahap tinggi, dan sifar dikodkan oleh penurunan terbalik. Pada permulaan setiap kitaran jam, penurunan isyarat overhed mungkin berlaku jika anda perlu mewakili beberapa kitaran atau sifar berturut-turut. Memandangkan isyarat berubah sekurang-kurangnya sekali setiap kitaran penghantaran satu bit data, kod Manchester mempunyai sifat penyegerakan diri yang baik. Jalur lebar kod Manchester adalah lebih sempit daripada nadi bipolar. Ia juga tidak mempunyai komponen tetap. Dua tahap isyarat digunakan untuk penghantaran. Kod Manchester telah menemui aplikasi dalam rangkaian gentian optik dan elektrik.

Kod MLT-3

Kod penghantaran tiga peringkat MLT-3 (Multi Level Transmission - 3) (e) mempunyai banyak persamaan dengan kod NRZ. Perbezaan yang paling penting ialah tiga tahap isyarat. Satu sepadan dengan peralihan dari satu tahap isyarat ke tahap isyarat yang lain. Tahap isyarat berubah secara berurutan, dengan mengambil kira peralihan sebelumnya. Kekerapan maksimum isyarat sepadan dengan penghantaran urutan satu. Apabila menghantar sifar, isyarat tidak berubah. Peralihan maklumat direkodkan pada sempadan bit. Satu kitaran isyarat mengandungi empat bit. Kelemahan kod MLT-3, serta kod NRZ, adalah kekurangan penyegerakan. Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan transformasi data yang menghapuskan jujukan sifar yang panjang dan kemungkinan penyahsegerakan.

Kod berpotensi 2B1Q (PAM 5)

Rajah 1, g menunjukkan kod lima peringkat yang menggunakan 5 tahap amplitud dan pengekodan dua bit. Ini ialah kod 2B1Q (atau PAM 5), yang namanya mencerminkan intipatinya - setiap dua bit (2B) dihantar dalam satu kitaran jam oleh isyarat yang mempunyai empat keadaan (1Q). Pasangan bit 00 sepadan dengan potensi –2.5 V, pasangan bit 01 sepadan dengan potensi –0.833 V, pasangan 11 sepadan dengan potensi +0.833 V, dan pasangan 10 sepadan dengan potensi +2.5 V. Kaedah pengekodan ini memerlukan langkah tambahan untuk memerangi urutan panjang pasangan bit yang sama, kerana dalam kes ini isyarat bertukar menjadi komponen malar. Dengan interleaving rawak bit, spektrum isyarat adalah dua kali lebih sempit daripada kod NRZ, kerana pada kadar bit yang sama tempoh nadi digandakan. Oleh itu, menggunakan kod 2B1Q, anda boleh memindahkan data melalui baris yang sama dua kali lebih cepat daripada menggunakan kod AMI atau NRZI. Walau bagaimanapun, apabila melaksanakannya, kuasa pemancar mestilah lebih tinggi supaya empat tahap jelas dibezakan oleh penerima dengan latar belakang gangguan. Tahap kelima ditambah untuk membuat lebihan dalam kod yang digunakan untuk membetulkan ralat. Ini memberikan rizab nisbah isyarat-ke-bunyi tambahan sebanyak 6 dB.

Tiada catatan yang serupa...

Mancuniankod merujuk kepada kod nadi yang menyegerak sendiri dan mempunyai dua tahap, yang memberikan imuniti bunyi yang baik. Setiap kitaran jam (selang bit) dibahagikan kepada dua bahagian. Maklumat dikodkan oleh kemungkinan penurunan yang berlaku di tengah-tengah setiap kitaran jam.

Satu dikodkan oleh tepi daripada tahap isyarat tinggi kepada tahap rendah, dan sifar dikodkan oleh tepi terbalik. Pada permulaan kitaran jam, penurunan isyarat perkhidmatan mungkin berlaku (apabila menghantar beberapa satu atau sifar berturut-turut).

Mari kita pertimbangkan kes khas pengekodan, seperti dalam kes sebelumnya.

Pada Manchester pengekodan, perubahan isyarat wajib di tengah-tengah setiap selang bit memudahkan untuk mengasingkan isyarat jam. sebab tu Mancuniankod mempunyai kebaikan menyegerakkan diri harta benda.

Isyarat tidak mengandungi komponen malar, kekerapan harmonik asas isyarat berada dalam julat dari fo=N/2 Hz kepada fo=N Hz, berbeza-beza bergantung pada jenis aliran bit.

Pengekodan Manchester telah digunakan dalam versi awal teknologi Ethernet dengan kadar pemindahan 10 Mbit/s.

Kod Manchester yang berbeza

Nilai logik "0" dan "1" dihantar masing-masing ketersediaan atau kekurangan syif tahap isyarat masuk permulaan selang jam (bit). Di tengah-tengah selang bit terdapat perubahan mandatori dalam nilai isyarat.

Pengekodan Manchester yang berbeza

Kod ini mempunyai kelebihan dan kekurangan yang sama seperti Mancunian.

Daripada semua kod yang telah kami pertimbangkan, pengekodan Manchester mempunyai penyegerakan diri yang terbaik, kerana peralihan isyarat berlaku sekurang-kurangnya sekali setiap kitaran jam.

Kod Manchester digunakan dalam rangkaian Ethernet dengan kelajuan penghantaran 10 Mbit/s (10Base-T). Kod Manchester yang berbeza – dalam rangkaian dengan teknologi Token Ring.

Pada masa ini, pembangun telah membuat kesimpulan bahawa dalam banyak kes adalah lebih rasional untuk menggunakan pengekodan berpotensi, menghapuskan kekurangannya menggunakan apa yang dipanggil logik pengekodan (cm. kemudian dalam bahagian ini).

Kod dengan return to zero rz (Return to Zero)

Bit "1" - nadi satu kekutuban pada separuh pertama selang bit, pada separuh kedua selang bit isyarat mempunyai potensi sifar.

Bit "0" - nadi yang lain kekutuban pada separuh pertama selang bit, pada separuh kedua selang bit isyarat mempunyai potensi sifar. Kod ini mempunyai sifat penyegerakan yang baik.

Untuk kod ini selang bit
.

Kod dengan penyongsangan nilai kod cmi.

Dengan kaedah penghantaran ini, bit 1 diwakili mengikut peraturan kuasi-ternari pengekodan, dan bit 0 - dalam bentuk dua denyutan kekutuban bertentangan dengan perubahan tanda di tengah. Kod ini juga mempunyai sifat penyegerakan yang baik.

Kod potensi 2b1q

Ini ialah kod berpotensi dengan empat tahap isyarat untuk pengekodan data. Nama itu mencerminkan intipati pengekodan - setiap dua bit (2B) dihantar dalam satu kitaran jam oleh isyarat pada tahap tertentu (1Q) . Isyarat linear mempunyai empat keadaan. Dengan kata lain, kadar penghantaran maklumat N dengan kaedah pengekodan ini adalah dua kali ganda kadar modulasi B.

Pengekodan 2B1Q

Isyarat dalam kod 2B1Q

Rajah menunjukkan isyarat yang sepadan dengan jujukan bit: 01 01 10 00. Kekerapan asas isyarat dalam kod 2B1Q tidak melebihi nilai fo=N/4 Hz

Walau bagaimanapun, untuk melaksanakan kaedah pengekodan ini, kuasa pemancar mestilah lebih tinggi supaya empat nilai potensi jelas dibezakan oleh penerima terhadap bunyi latar belakang.

Kod MLT3 (Transmisi Berbilang Aras - 3) .

Tiga tahap penghantaran digunakan: "-1", "0", "+1".

Unit sepadan diperlukan peralihan dari satu tahap isyarat ke yang lain di sempadan selang jam.

Sifar sepadan ketiadaan perubahan dalam tahap isyarat linear.

Apabila menghantar urutan satu, tempoh perubahan tahap isyarat termasuk empat bit. Dalam kes ini fo=N/4 Hz Ini ialah kekerapan asas maksimum isyarat dalam kod MLT-3. Dalam kes urutan sifar dan satu yang berselang-seli, harmonik asas isyarat adalah pada frekuensi fo=N/8 Hz, iaitu dua kali kurang daripada kod NRZI.

Isyarat dalam kod MLT-3

Pengekodan logik

Pengekodan logik dijalankan oleh penghantar sehingga fizikalpengekodan yang dibincangkan di atas menggunakan saluran atau cara lapisan fizikal. Di pentas logikpengekodan berjuang dengan kelemahan kaedah fizikaldigitalpengekodan - ketiadaanpenyegerakan, Ketersediaantetapkomponen. Oleh itu, pertama dengan cara logikpengekodan jujukan bit yang diperbetulkan dibentuk, yang kemudiannya, menggunakan mudah kaedahfizikalpengekodan dihantar melalui talian komunikasi.

Booleanpengekodan melibatkan menggantikan bit jujukan maklumat asal dengan jujukan bit baharu yang membawa maklumat yang sama, tetapi juga mempunyai sifat tambahan, contohnya, keupayaan untuk pihak penerima mengesan ralat dalam data yang diterima atau mengekalkan penyegerakan dengan isyarat masuk dengan pasti. .

Membezakan dua kaedah pengekodan logik:

- pengekodan kod berlebihan;

- berebut-rebut.

Berlebihan kod (kod jadual) adalah berdasarkan membahagikan jujukan bit asal kepada kumpulan dan kemudian menggantikan setiap kumpulan asal dengan perkataan kod mengikut jadual. Kata kod sentiasa mengandungi lebih banyak bit daripada kumpulan asal.

Kod logik 4V/5V menggantikan kumpulan 4-bit asal dengan kata kod 5-bit. Akibatnya, jumlah bilangan gabungan bit yang mungkin untuk mereka (2 5 =32) adalah lebih besar daripada kumpulan asal (2 4 =16). Oleh itu, jadual kod boleh memasukkan 16 kombinasi sedemikian yang tidak mengandungi lebih daripada dua sifar berturut-turut, dan gunakannya untuk memindahkan data. Kod ini menjamin bahawa untuk sebarang gabungan kata kod, tidak lebih daripada tiga sifar berturut-turut boleh muncul pada baris.

Kombinasi kod yang selebihnya digunakan untuk menghantar isyarat perkhidmatan (penyegerakan penghantaran, permulaan blok data, akhir blok data, kawalan penghantaran pada peringkat pautan). Kata kod yang tidak digunakan boleh digunakan oleh penerima untuk mengesan ralat dalam aliran data. Harga untuk faedah yang diperoleh dengan kaedah pengekodan data ini adalah pengurangan kelajuan penghantaran maklumat berguna sebanyak 25%.

Kod linear	Simbol	Kumpulan asal

Pengekodan logik 4V/5V digunakan dalam rangkaian Ethernet dengan kadar pemindahan 100Mbps:

dalam kombinasi dengan kod NRZI (spesifikasi 100Base FX, medium penghantaran - gentian optik);

dalam kombinasi dengan kod MLT-3 (spesifikasi 100Base TX, medium penghantaran UTP Cat 5e).

Terdapat juga kod dengan tiga keadaan isyarat, sebagai contoh, dalam kod 8V/6T Untuk mengekod 8 bit maklumat sumber, perkataan kod kod ternary 6 elemen digunakan. Setiap elemen boleh mengambil satu daripada tiga nilai (+1, 0, -1). Lebihan kod 8V/6T lebih tinggi daripada kod 4V/5V, sejak pada 2 8 = 256 watak sumber diambil kira 3 6 =729 kata kod yang terhasil. Kaedah pengekodan ini digunakan dalam spesifikasi 100Base T4 - apabila mengatur Ethernet 100 Mbit/s melalui kabel UTP Cat3 (spesifikasi lapuk). Di sini, 3 pasangan terpiuh digunakan serentak untuk menghantar aliran bit. Kadar penghantaran maklumat bagi setiap pasangan ialah N=100 Mbit/s / 3 = 33.3 Mbit/s, kadar modulasi isyarat linear ialah 25 M Baud (8:6=1.33; 33.3:1.33=25), membenarkan penggunaan kabel pasangan terpiuh tidak terlindung UTP Cat3.

Dalam kod8B/10V Setiap 8 bit jujukan asal digantikan dengan sepuluh bit kata kod. Dalam kes ini, untuk 256 kombinasi awal terdapat 1024 kombinasi yang terhasil. Apabila menggantikan mengikut jadual kod, peraturan berikut dipatuhi:

tiada gabungan terhasil (kata kod) harus mempunyai lebih daripada 4 bit yang sama berturut-turut;

tiada gabungan yang terhasil mesti mengandungi lebih daripada 6 sifar atau 6 satu;

Kod 8B/10B(+NRZI) digunakan dalam standard Gigabit Ethernet 1000Base-X (apabila gentian optik digunakan sebagai medium penghantaran data).

Penyesuai rangkaian melakukan pengekodan logik. Memandangkan penggunaan jadual carian adalah operasi yang sangat mudah, kaedah pengekodan redundansi logik tidak merumitkan keperluan fungsian untuk peralatan ini.

Untuk memastikan daya pengeluaran yang ditetapkanNPemancar bit/s menggunakan kod redundansi mesti beroperasi pada kelajuan jam yang lebih tinggi. Jadi, untuk menghantar isyarat dalam kod 4V/5V dengan kadar pemindahan maklumat N= 100 Mbit/s, pemancar mesti beroperasi pada frekuensi jam 125 MHz (iaitu.B=125 MBd). Dalam kes ini, spektrum isyarat linear mengembang. Walau bagaimanapun, spektrum isyarat kod potensi berlebihan ternyata lebih sempit daripada spektrum isyarat dalam Manchesterkod, yang mewajarkan peringkat tambahan pengekodan logik, serta operasi penerima dan pemancar pada frekuensi jam yang meningkat.

berebut-rebut mewakili "pencampuran" jujukan bit asal di mana kebarangkalian kemunculan satu dan sifar pada input modul pengekodan fizikal menjadi hampir kepada 0.5. Peranti (atau modul perisian) yang melakukan operasi sedemikian dipanggil pengacau (berebut - buang, perhimpunan tidak teratur).

Skim untuk menyambungkan scrambler ke saluran komunikasi

Scrambler dalam pemancar mengubah struktur aliran digital asal. Decrambler dalam penerima memulihkan jujukan bit asal. Hampir satu-satunya operasi yang digunakan dalam scramblers dan descramblers ialah XOR - "eksklusif bitwise ATAU"(tambahan oleh modul 2).

Bahagian utama scrambler dan descrambler ialah penjana jujukan pseudo-rawak (PSG) dalam bentuk daftar anjakan K-bit dengan maklum balas.

Terdapat 2 jenis utama pasangan scrambler-descrambler:

penyegerakan sendiri;

dengan pemasangan awal (tambahan).

Litar masa kendiri digerakkan oleh urutan bergegar. Skim ini mempunyai kelemahan dalam mendarab ralat. Pengaruh simbol yang salah muncul seberapa banyak kali terdapat sambungan maklum balas dalam litar.

Satu varian untuk melaksanakan perebutan dalam litar penyegerakan sendiri.

Biarkan, sebagai contoh, pengacau melaksanakan hubungan B i =A i +B i -5 +B i -7 .

Di sini Bi ialah digit perduaan kod yang terhasil yang diperoleh pada kitaran jam ke-i pengacak; Ai – digit binari kod sumber, diterima dalam pemancar pada input scrambler pada kitaran jam ke-i; B i -5 dan B i -7 ialah digit perduaan bagi kod yang terhasil yang diperolehi dalam kitaran jam sebelum pengacak, masing-masing, pada kitaran jam "i-5" dan "i-7".

Decrambler dalam penerima memulihkan urutan asal menggunakan hubungan

C i =B i +B i-5 +B i-7 =(A i +B i-5 +B i-7)+B i-5 +B i-7 =A i

Dalam litar tambahan, jujukan scrambler tidak memasuki daftar anjakan, tidak ada penyebaran ralat, tetapi penyegerakan operasi pasangan scrambler-descrambler diperlukan.

Piawaian Pengkabelan Terbuka Piawaian kabel terbuka, mekanisme pengekodan http://www.site/lan/standarti_otkritih_kabeljnih_sistem http://www.site/@@site-logo/logo.png

Piawaian Pengkabelan Terbuka

Piawaian kabel terbuka, mekanisme pengekodan

Konsep asas: kaedah pengekodan, skema penghantaran, spektrum isyarat, isyarat jalur sisi tunggal dan jalur dua sisi

Sistem maklumat rangkaian kawasan setempat kadangkala dibandingkan dengan infrastruktur pengangkutan. Kabel adalah lebuh raya, penyambung adalah persimpangan jalan, kad rangkaian dan peranti adalah terminal. Protokol rangkaian dikaitkan dengan peraturan lalu lintas, yang juga menentukan jenis, reka bentuk dan ciri kenderaan.

Piawaian kabel terbuka, juga dipanggil yang berstruktur, mentakrifkan parameter dan peraturan untuk membina persekitaran penghantaran isyarat. Medium penghantaran ialah kabel elektrik dan gentian optik yang disambungkan ke saluran menggunakan penyambung. Dalam komunikasi tanpa wayar, isyarat dihantar melalui gelombang radio, termasuk inframerah. Walau bagaimanapun, ruang kosong belum lagi dianggap sebagai medium untuk rangkaian tempatan.

Piawaian mentakrifkan kekerapan dan julat dinamik elemen - kabel, penyambung, talian dan saluran.

Satu lagi kumpulan piawaian, yang dibangunkan oleh organisasi piawaian seperti Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik (IEEE) dan organisasi awam seperti Forum ATM dan Perikatan Gigabit Ethernet, mentakrifkan parameter lapisan fizikal protokol rangkaian. Ini termasuk kekerapan jam, kaedah pengekodan, skema penghantaran dan spektrum isyarat.

Sistem pertukaran maklumat terbuka OSI (Open System Interconnect), yang mentakrifkan piawaian untuk komunikasi dan pemindahan data dalam mana-mana rangkaian, membahagikan semua fungsi interaksi sistem kepada tujuh peringkat.

Lapisan bawah atau fizikal menyediakan penukaran data kepada isyarat elektromagnet yang bertujuan untuk medium penghantaran tertentu, dan sebaliknya. Isyarat yang dihantar dari lapisan fizikal ke lapisan kedua atau pautan data adalah bebas daripada medium penghantaran. Protokol rangkaian yang beroperasi pada tahap pertama dan kedua mentakrifkan parameter isyarat yang dihantar di sepanjang lebuh raya.

Beberapa analogi yang diberikan dalam artikel membolehkan kami memahami dengan lebih baik hubungan antara frekuensi jam, spektrum isyarat dan kadar pemindahan data.

Jika anda bayangkan bahawa frekuensi jam adalah kelajuan enjin kereta, maka kelajuan pemindahan data adalah kelajuan pergerakan. Penukaran dari satu ke yang lain dipastikan dengan pengekodan atau kotak gear.

Mekanisme pengekodan

Pemindahan data digital memerlukan beberapa operasi mandatori:

penyegerakan frekuensi jam pemancar dan penerima;
menukar urutan bit menjadi isyarat elektrik;
mengurangkan kekerapan spektrum isyarat elektrik menggunakan penapis;
penghantaran spektrum yang dikurangkan melalui saluran komunikasi;
penguatan isyarat dan pemulihan bentuknya oleh penerima;
Menukar isyarat analog kepada isyarat digital.

Mari kita pertimbangkan hubungan antara kekerapan jam dan jujukan bit. Aliran bit dihantar pada kelajuan yang ditentukan oleh bilangan bit per unit masa. Dalam erti kata lain, bit sesaat ialah bilangan perubahan isyarat diskret setiap unit masa. Kekerapan jam, diukur dalam hertz, ialah bilangan perubahan sinusoidal dalam isyarat per unit masa.

Surat-menyurat yang jelas ini telah menimbulkan salah tanggapan tentang kecukupan nilai hertz dan bit sesaat. Dalam amalan, semuanya lebih rumit. Kadar pemindahan data biasanya lebih tinggi daripada kekerapan jam. Untuk meningkatkan kelajuan penghantaran, isyarat boleh pergi selari pada beberapa pasangan. Data boleh dihantar dalam bit atau bait. Isyarat yang dikodkan boleh mempunyai dua, tiga, lima atau lebih tahap. Sesetengah kaedah pengekodan isyarat memerlukan pengekodan atau penyegerakan data tambahan, yang mengurangkan kelajuan penghantaran isyarat maklumat.

Seperti yang dapat dilihat daripada jadual, tiada korespondensi satu-dengan-satu antara MHz dan Mbit/s.

Jadual 1. Hubungan antara kategori saluran, julat frekuensi dan kadar data maksimum

Setiap protokol memerlukan lebar spektrum tertentu atau, jika anda lebih suka, lebar lebuh raya maklumat. Skim pengekodan menjadi lebih kompleks untuk memanfaatkan lebuh raya maklumat dengan lebih baik. Seperti dalam analogi dengan enjin, sama sekali tidak perlu untuk memutarkannya ke kelajuan maksimum; adalah lebih baik untuk menggunakan gear.

Gear pertama - kod RZ dan Manchester-II

Kod RZ

Peralihan maklumat dijalankan pada permulaan bit, kembali ke tahap sifar adalah di tengah bit. Ciri khas kod RZ ialah sentiasa terdapat peralihan (positif atau negatif) di tengah bit. Oleh itu, setiap bit dilabelkan. Penerima boleh mengekstrak nadi jam (strob), yang mempunyai kadar pengulangan nadi, daripada isyarat itu sendiri. Pengikatan dilakukan pada setiap bit, yang memastikan bahawa penerima disegerakkan dengan pemancar. Kod sedemikian, yang mengandungi strob, dipanggil penyegerakan sendiri.

Kelemahan kod RZ ialah ia tidak memberikan sebarang faedah dalam kelajuan pemindahan data. Untuk menghantar pada 10 Mbps, frekuensi pembawa 10 MHz diperlukan. Di samping itu, membezakan antara tiga peringkat memerlukan nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih baik pada input kepada penerima berbanding kod dua peringkat.

Penggunaan kod RZ yang paling biasa adalah dalam rangkaian gentian optik. Apabila menghantar cahaya, tiada isyarat positif dan negatif, jadi tiga tahap kuasa denyutan cahaya digunakan.

Kod Manchester-II

Kod Manchester-II atau kod Manchester paling meluas dalam rangkaian tempatan. Ia juga tergolong dalam kod penyegerakan sendiri, tetapi tidak seperti kod RZ ia tidak mempunyai tiga, tetapi hanya dua tahap, yang memberikan imuniti bunyi yang lebih baik.

Spektrum frekuensi isyarat dengan pengekodan Manchester merangkumi hanya dua frekuensi pembawa. Untuk protokol sepuluh megabit, ini ialah 10 MHz apabila menghantar isyarat yang terdiri daripada semua sifar atau kesemuanya, dan 5 MHz untuk isyarat dengan sifar berselang-seli dan satu. Oleh itu, menggunakan penapis laluan jalur, anda boleh menapis semua frekuensi lain dengan mudah.

Kod Manchester-II telah menemui aplikasi dalam rangkaian gentian optik dan elektrik. Protokol LAN yang paling biasa, 10 Mbit/s Ethernet, menggunakan kod ini.

Gear kedua - kod NRZ

Kod NRZ (Non Return to Zero) ialah kod dua peringkat yang paling mudah. Sifar sepadan dengan peringkat bawah, satu ke peringkat atas. Peralihan maklumat berlaku pada sempadan bit. Pilihan kod NRZI (Non Return to Zero Inverted) - sepadan dengan kekutuban terbalik.

Kelebihan kod yang tidak diragukan ialah kesederhanaannya. Isyarat tidak perlu dikodkan dan dinyahkod.

Di samping itu, kadar pemindahan data adalah dua kali ganda kekerapan. Kekerapan tertinggi akan direkodkan apabila bergantian satu dan sifar. Pada frekuensi 1 Hz, dua bit dihantar. Untuk kombinasi lain kekerapan akan menjadi lebih rendah. Apabila menghantar urutan bit yang sama, frekuensi perubahan isyarat adalah sifar.

Kod NRZ (NRZI) tidak mempunyai penyegerakan. Ini adalah kelemahan terbesarnya. Jika frekuensi jam penerima berbeza daripada frekuensi pemancar, penyegerakan hilang, bit ditukar, dan data hilang.

Untuk menyegerakkan permulaan penerimaan paket, bit perkhidmatan permulaan, sebagai contoh, satu, digunakan. Aplikasi kod NRZI yang paling terkenal ialah standard ATM155. Protokol yang paling biasa, RS232, digunakan untuk sambungan melalui port siri PC, juga menggunakan kod NRZ. Maklumat dihantar dalam bait 8 bit, disertai dengan bit mula dan henti.

Gear keempat - kod MLT-3

Kod penghantaran tiga peringkat MLT-3 (Multi Level Transmission - 3) mempunyai banyak persamaan dengan kod NRZ. Perbezaan yang paling penting ialah tiga tahap isyarat.

Satu sepadan dengan peralihan dari satu tahap isyarat ke tahap isyarat yang lain. Tahap isyarat berubah secara berurutan, dengan mengambil kira peralihan sebelumnya. Kekerapan maksimum isyarat sepadan dengan penghantaran urutan satu. Apabila menghantar sifar, isyarat tidak berubah. Peralihan maklumat direkodkan pada sempadan bit. Satu kitaran isyarat mengandungi empat bit.

Kelemahan kod MLT-3, serta kod NRZ, adalah kekurangan penyegerakan. Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan transformasi data yang menghapuskan jujukan sifar yang panjang dan kemungkinan penyahsegerakan.

Kotak gear - pengekodan data 4B5B

Protokol yang menggunakan kod NRZ paling kerap ditambah dengan pengekodan data 4B5B. Tidak seperti pengekodan isyarat, yang menggunakan frekuensi jam dan bergerak dari denyutan ke bit dan sebaliknya, pengekodan data menukar satu jujukan bit kepada yang lain.

Kod 4B5B menggunakan asas lima bit untuk menghantar isyarat maklumat empat bit. Skim lima bit menghasilkan 32 (dua hingga kelima) dua digit aksara alfanumerik yang mempunyai nilai perpuluhan dari 00 hingga 31. Empat bit atau 16 (dua hingga keempat) aksara diperuntukkan untuk data.

Isyarat maklumat empat bit dikod semula menjadi isyarat lima bit dalam pengekod pemancar. Isyarat yang ditukar mempunyai 16 nilai untuk menghantar maklumat dan 16 nilai berlebihan. Dalam penyahkod penerima, lima bit dinyahkodkan sebagai isyarat maklumat dan perkhidmatan. Sembilan simbol diperuntukkan untuk isyarat perkhidmatan, tujuh simbol dikecualikan.

Gabungan dengan lebih daripada tiga sifar dikecualikan (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000). Isyarat sedemikian ditafsirkan oleh simbol V dan arahan penerima PELANGGARAN - kegagalan. Perintah menunjukkan ralat disebabkan gangguan tinggi atau kegagalan pemancar. Satu-satunya gabungan lima sifar (00 - 00000) merujuk kepada isyarat perkhidmatan, bermaksud simbol Q dan mempunyai status SENYAP - tiada isyarat pada talian.

Pengekodan data menyelesaikan dua masalah - penyegerakan dan meningkatkan imuniti bunyi. Penyegerakan berlaku dengan menghapuskan jujukan lebih daripada tiga sifar. Imuniti bunyi yang tinggi dicapai dengan memantau data yang diterima dalam selang lima bit.

Kos pengekodan data adalah pengurangan dalam kelajuan penghantaran maklumat berguna. Hasil daripada menambah satu bit berlebihan kepada empat bit maklumat, kecekapan penggunaan kekerapan dalam protokol dengan kod MLT-3 dan pengekodan data 4B5B masing-masing dikurangkan sebanyak 25%.

Apabila menggunakan pengekodan isyarat MLT-3 dan data 4B5B bersama-sama, penghantaran keempat sebenarnya berfungsi seperti yang ketiga - 3 bit maklumat setiap 1 hertz frekuensi pembawa isyarat. Skim ini digunakan dalam protokol TP-PMD.

Gear kelima - kod PAM 5

Skim pengekodan isyarat yang dibincangkan di atas adalah berasaskan bit. Dengan pengekodan bit, setiap bit sepadan dengan nilai isyarat yang ditentukan oleh logik protokol.

Dengan pengekodan bait, tahap isyarat ditentukan oleh dua bit atau lebih.

Kod PAM 5 lima peringkat menggunakan 5 tahap amplitud dan pengekodan dua bit. Bagi setiap gabungan tahap voltan ditetapkan. Dengan pengekodan dua bit, empat tahap diperlukan untuk menghantar maklumat (dua kepada kuasa kedua - 00, 01, 10, 11). Menghantar dua bit pada masa yang sama mengurangkan kekerapan isyarat sebanyak separuh.

Tahap kelima ditambah untuk membuat lebihan dalam kod yang digunakan untuk membetulkan ralat. Ini memberikan rizab nisbah isyarat-ke-bunyi tambahan sebanyak 6 dB.

Kod PAM 5 digunakan dalam protokol 1000 Base T Gigabit Ethernet (lihat gambar rajah penghantaran Gigabit Ethernet). Protokol ini menyediakan penghantaran data pada kelajuan 1000 Mbit/s dengan lebar spektrum isyarat hanya 125 MHz.

Bagaimana ini dicapai? Data dihantar pada keempat-empat pasangan secara serentak. Oleh itu, setiap pasangan mesti menyediakan kelajuan 250 Mbps. Kekerapan maksimum spektrum pembawa apabila menghantar simbol kod PAM 5 dua bit ialah 62.5 MHz. Dengan mengambil kira penghantaran harmonik pertama, protokol 1000 Base T memerlukan jalur frekuensi sehingga 125 MHz. Tetapi pembawa, harmonik dan jalur frekuensi harus dibincangkan secara berasingan.

Lebar batang - jalur frekuensi yang diperlukan

Kelajuan pergerakan bukan sahaja bergantung pada keupayaan kenderaan, tetapi juga pada kualiti lebuh raya. Perkara yang sama berlaku untuk penghantaran data. Mari kita pertimbangkan kemungkinan lebuh raya maklumat.

Pengekodan isyarat ialah kaedah menukar frekuensi jam kepada kadar data. Apakah tujuan transformasi? Untuk meningkatkan kelajuan tanpa mengubah julat frekuensi saluran komunikasi. Pengekodan memerlukan penggunaan peralatan penghantaran dan penerimaan yang lebih kompleks. Ini adalah tolak. Tetapi apabila beralih ke protokol kelajuan lebih tinggi, anda boleh menggunakan kabel yang sama. Dan ini sudah menjadi kelebihan besar.

Contohnya, Fast Ethernet 100 Base T4 menyediakan kelajuan rangkaian 100 Mbps melalui kabel Kategori 3 (16 MHz). Gigabit Ethernet 1000 Base T dilaksanakan dengan cara yang, berdasarkan saluran kategori 5 (100 MHz), yang mempunyai beberapa rizab, ia boleh menghantar 1000 Mbit/s.

Lebar spektrum isyarat

Isyarat yang mempunyai bentuk sinusoidal dipanggil harmonik. Parameternya ditentukan oleh frekuensi dan amplitud. Lebih banyak bentuk isyarat berbeza daripada sinusoid, lebih banyak komponen harmonik yang dibawanya. Frekuensi harmonik ialah gandaan frekuensi pembawa. Piawaian bekalan kuasa, sebagai contoh, memerlukan penilaian kualiti voltan isyarat sehingga harmonik ketiga puluh.

Julat frekuensi isyarat kompleks dipanggil lebar spektrum isyarat. Ia termasuk komponen asas, yang menentukan pembawa, dan komponen harmonik, yang menentukan bentuk denyutan.

Pemulihan bentuk nadi dilakukan pada tahap perkakasan, jadi komponen harmonik dikeluarkan menggunakan penapis.

Lebar spektrum isyarat bergantung pada kekerapan jam, kaedah pengekodan dan ciri penapis pemancar.

Rajah 6 menggambarkan bagaimana kaedah pengekodan boleh mengurangkan kekerapan pembawa. Untuk tiga kaedah pengekodan, situasi yang memerlukan kekerapan pembawa maksimum diberikan. Satu pembawa hertz membawa satu bit (1) dalam pengekodan Manchester, dua bit (01) dalam kod NRZ dan empat bit (1111) dalam kod MLT-3. Faktor pengekodan (penghantaran) masing-masing ialah satu, dua dan empat.

Kombinasi bit lain memerlukan frekuensi yang lebih rendah. Contohnya, apabila sifar berselang-seli dan satu, kekerapan pembawa kod MLT-3 dikurangkan dengan faktor dua lagi; urutan sifar yang panjang mengurangkan kekerapan pembawa kepada sifar.

Lebar spektrum isyarat tidak boleh dikelirukan dengan kekerapan jam. Kekerapan jam ialah metronom yang menetapkan tempo melodi. Dalam Rajah 6, kekerapan jam sepadan dengan kadar bit. Lebar spektrum isyarat dalam analogi ini ialah sampul isyarat, dengan syarat ia membolehkan kita memulihkan isyarat nadi asal.

Dalam penghantaran analog, lebar spektrum ialah melodi yang mempunyai spektrum yang lebih luas. Jika anda cuba menghantar melodi melalui telefon, anda perlu mengorbankan spektrum. Talian komunikasi dengan lebar jalur yang sempit akan "memotong" harmonik atas. Pada masa yang sama, kualiti bunyi melodi pada output saluran komunikasi jalur sempit akan merosot.

Penghantaran digital memerlukan lebih sedikit harmonik untuk memulihkan isyarat asal daripada penghantaran analog. Teknologi menghantar dan menerima isyarat digital membolehkan anda memulihkan isyarat asal menggunakan pembawa spektrum. Walau bagaimanapun, untuk mengurangkan kadar ralat, harmonik pertama mesti ada, yang menggandakan lebar spektrum atau julat frekuensi.

Isyarat satu sisi dan dua sisi

Isyarat yang tidak mempunyai tenaga spektrum frekuensi sifar ialah jalur dua sisi. Dalam jalur dua hala, lebar harmonik pertama adalah dua kali lebih besar daripada jalur satu hala. Spektrum isyarat selepas pengekodan Manchester adalah dua jalur. Pengekodan menggunakan kaedah NRZ, MLT-3 dan PAM 5 menghasilkan isyarat jalur sisi tunggal.

Seperti yang dinyatakan di atas, kod Manchester-II menyediakan dua frekuensi pembawa: 5 MHz dan 10 MHz.

Frekuensi 10 MHz dihantar dengan satu harmonik (pembawa dan harmonik ditunjukkan dengan warna merah dalam Rajah 7). Frekuensi 5 MHz (ditunjukkan dalam warna hijau) mempunyai tiga harmonik dalam julat atas. Harmonik yang tinggal dipotong oleh penapis.

Jadi, apabila menghantar isyarat berkod NRZ jalur sisi tunggal pada 10 Mbit/s, 10 MHz diperlukan. Isyarat dwi-jalur yang dicipta oleh protokol sepuluh megabit Manchester memerlukan lebar jalur 20 MHz.

Spektrum pembawa ATM 155, yang melaksanakan kaedah pengekodan isyarat NRZ dan mempunyai frekuensi jam 155.52 MHz, memerlukan lebar jalur 77.76 MHz. Dengan mengambil kira satu pembawa, lebar jalur isyarat ialah 155.52 MHz.

Saluran Kategori 5 standard dengan panjang maksimum menyediakan lebar jalur 100 MHz dengan margin isyarat kepada hingar sebanyak 3.1 dB. Dalam kes ini, margin sifar untuk kuasa isyarat berlebihan ke atas hingar akan berada pada frekuensi 115 MHz. Oleh itu, analisis spektrum membolehkan kita membuat kesimpulan bahawa lebuh raya maklumat tidak cukup luas.

Selain lebar lebuh raya, kualiti kanvas bergantung kepada ketidaksamaan. Berhubung dengan saluran kabel, ini ialah nisbah isyarat/bunyi, yang bergantung terutamanya pada kualiti sambungan - sambungan boleh tanggal. Sifat gelombang bunyi dan ketidakpatuhan Kategori 5 dengan keperluan protokol Kelas D diliputi secara terperinci dalam artikel Kekurangan Kategori 5.

kesimpulan

Teknik pengekodan dan litar kompleks menggunakan semua pasangan terpiuh memberikan peningkatan kadar data tanpa peningkatan berkadar dalam julat frekuensi medium penghantaran atau lebar lebuh raya maklumat.

Analisis kaedah pengekodan membolehkan kita membuat kesimpulan bahawa sistem Kategori 5 mempunyai kekurangan sumber walaupun untuk aplikasi kelas mereka. Lebuh raya maklumat hari ini memerlukan persediaan yang lebih baik untuk beralih daripada aplikasi sepuluh megabit kepada protokol berkelajuan tinggi.

Mengekstrak pautan kepada imej.

Operasi dengan dokumen