การเข้ารหัสรหัสแมนเชสเตอร์ วัตถุประสงค์และรูปแบบของรหัสแมนเชสเตอร์-2 การแก้ปัญหาข้อจำกัด

กลไกการเข้ารหัส

การถ่ายโอนข้อมูลดิจิทัลจำเป็นต้องมีการดำเนินการบังคับหลายประการ:

·การซิงโครไนซ์ความถี่สัญญาณนาฬิกาของเครื่องส่งและตัวรับสัญญาณ

การแปลงลำดับบิตให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า

· ลดความถี่ของสเปกตรัมสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้ตัวกรอง

· การส่งคลื่นความถี่ลดลงผ่านช่องทางการสื่อสาร

· การขยายสัญญาณและการฟื้นฟูรูปร่างโดยเครื่องรับ

· การแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัล

ลองพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความถี่สัญญาณนาฬิกาและลำดับบิต สตรีมบิตจะถูกส่งด้วยความเร็วที่กำหนดโดยจำนวนบิตต่อหน่วยเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่ง บิตต่อวินาทีคือจำนวนการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต่อเนื่องสัญญาณต่อหน่วยเวลา ความถี่สัญญาณนาฬิกาซึ่งวัดเป็นเฮิรตซ์คือจำนวนการเปลี่ยนแปลงไซน์ซอยด์สัญญาณต่อหน่วยเวลา

การติดต่อที่ชัดเจนนี้ทำให้เกิดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความเพียงพอของค่าเฮิรตซ์และบิตต่อวินาที ในทางปฏิบัติทุกอย่างมีความซับซ้อนมากขึ้น อัตราการถ่ายโอนข้อมูลมักจะสูงกว่าความถี่สัญญาณนาฬิกาเพื่อเพิ่มความเร็วในการส่ง สัญญาณสามารถขนานกันหลายคู่ได้ ข้อมูลสามารถส่งเป็นบิตหรือไบต์ได้ สัญญาณที่เข้ารหัสสามารถมีได้ตั้งแต่ 2, 3, 5 ระดับขึ้นไป วิธีการเข้ารหัสสัญญาณบางวิธีจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสหรือการซิงโครไนซ์ข้อมูลเพิ่มเติม ซึ่งจะลดความเร็วในการส่งสัญญาณข้อมูล

ดังที่เห็นจากตาราง ไม่มีการติดต่อแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่าง MHz และ Mbit/s

ตารางที่ 1. ความสัมพันธ์ระหว่างหมวดหมู่ช่อง ช่วงความถี่ และอัตราข้อมูลสูงสุด

ทั้งหมด โปรโตคอลต้องการความกว้างของสเปกตรัมหรือความกว้างของทางหลวงข้อมูลหากคุณต้องการ - แผนการเข้ารหัสมีความซับซ้อนมากขึ้นเพื่อให้สามารถใช้ทางหลวงข้อมูลได้ดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์แล้ว ไม่จำเป็นต้องหมุนด้วยความเร็วสูงสุดเลย แนะนำให้เข้าเกียร์มากกว่า

เกียร์แรก - รหัส RZ และ Manchester-II

รหัส RZ

RZ เป็นรหัสสามระดับที่จะกลับสู่ระดับศูนย์หลังจากส่งข้อมูลแต่ละบิตแล้ว สิ่งนี้เรียกว่าการเข้ารหัส Return to Zero ศูนย์ตรรกะสอดคล้องกับแรงกระตุ้นเชิงบวก ค่าตรรกะ - ค่าลบ

การเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะดำเนินการที่จุดเริ่มต้นของบิต การกลับสู่ระดับศูนย์จะอยู่ตรงกลางบิต คุณลักษณะพิเศษของโค้ด RZ คือจะมีการเปลี่ยนผ่าน (บวกหรือลบ) อยู่ที่ศูนย์กลางของบิตเสมอ ดังนั้นแต่ละบิตจึงมีป้ายกำกับ ผู้รับสามารถเน้นได้ ซิงค์พัลส์ (แฟลช) ซึ่งมีอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์จากสัญญาณนั้นเองการเชื่อมจะดำเนินการในแต่ละบิต ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าเครื่องรับจะซิงโครไนซ์กับเครื่องส่ง เช่น รหัสที่มีแฟลชเรียกว่าการซิงโครไนซ์ด้วยตนเอง.

ตำหนิ รหัส RZ คือว่าเขา ไม่ได้ให้ความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้น- หากต้องการส่งที่ความเร็ว 10 Mbps ต้องใช้ความถี่คลื่นพาหะที่ 10 MHz นอกจากนี้ การแยกความแตกต่างระหว่างสามระดับต้องใช้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่อินพุตไปยังเครื่องรับที่ดีกว่าโค้ดสองระดับ

การใช้รหัส RZ ที่พบบ่อยที่สุดคือ เครือข่ายใยแก้วนำแสง- เมื่อส่งสัญญาณแสง จะไม่มีสัญญาณบวกหรือลบ ดังนั้นจึงใช้ระดับพลังงานของพัลส์แสงสามระดับ

รหัสแมนเชสเตอร์-II

รหัส Manchester-II หรือรหัส Manchester มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย ในเครือข่ายท้องถิ่น- นอกจากนี้ยังใช้กับ รหัสการซิงโครไนซ์ด้วยตนเองแต่ต่างจากรหัส RZ คือไม่มีสามระดับ แต่มีเพียงสองระดับเท่านั้นซึ่งให้การป้องกันเสียงรบกวนที่ดีกว่า

ศูนย์โลจิคัลสอดคล้องกับการเปลี่ยนไปยังระดับบนที่กึ่งกลางของช่วงบิต และค่าโลจิคัลสอดคล้องกับการเปลี่ยนไปยังระดับล่าง

ตรรกะการเข้ารหัสสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในตัวอย่างการส่งลำดับของค่าหรือศูนย์ เมื่อส่งบิตสลับกัน อัตราการทำซ้ำของพัลส์จะลดลงครึ่งหนึ่ง

การเปลี่ยนข้อมูลในช่วงกลางของบิตยังคงอยู่ แต่การเปลี่ยนขอบเขต (ที่ขอบเขตของช่วงบิต) จะหายไปเมื่อสลับค่าและศูนย์ ซึ่งทำได้โดยใช้ลำดับของพัลส์ยับยั้ง พัลส์เหล่านี้ซิงโครไนซ์กับพัลส์ข้อมูลและรับรองว่าห้ามเปลี่ยนขอบเขตที่ไม่ต้องการ

ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของรหัสแมนเชสเตอร์คือการไม่มีส่วนประกอบคงที่เมื่อส่งลำดับยาวของค่าหนึ่งหรือศูนย์ ด้วยเหตุนี้การแยกสัญญาณไฟฟ้าจึงดำเนินการด้วยวิธีที่ง่ายที่สุดเช่นการใช้หม้อแปลงพัลส์ กันเสียงรบกวนได้ดี เกณฑ์ข้อผิดพลาดคือการ "ค้าง" ของสัญญาณที่ระดับใดระดับหนึ่งเป็นเวลานานเกินเวลาในการส่งของบิตข้อมูลหนึ่งบิต เนื่องจากสัญญาณจะ "สั่น" เสมอและไม่เคย "ค้าง"

คลื่นความถี่ของสัญญาณที่มีการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์จะรวมเฉพาะเท่านั้น ความถี่พาหะสองความถี่สำหรับโปรโตคอลสิบเมกะบิต นี่คือ 10 MHz เมื่อส่งสัญญาณที่ประกอบด้วยศูนย์ทั้งหมดหรือทั้งหมด และ 5 MHz สำหรับสัญญาณที่มีศูนย์และหนึ่งสลับกัน ดังนั้น เมื่อใช้ตัวกรองแบนด์พาส คุณสามารถกรองความถี่อื่นๆ ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย

รหัส Manchester-II พบการใช้งานในเครือข่ายใยแก้วนำแสงและไฟฟ้า โปรโตคอล LAN ที่ใช้กันทั่วไปคืออีเธอร์เน็ต 10 Mbit/s ใช้รหัสนี้

ช่องที่ใช้รหัส "แมนเชสเตอร์ II"

แผนภาพนี้แสดงให้เห็นว่าการรวมสัญญาณบิตและแฟลชจะดำเนินการในขั้นตอนใด และในทางกลับกัน - การสลายตัวของแมนเชสเตอร์

รหัส RZ

รหัส RZ (กลับสู่ศูนย์ - โดยกลับเป็นศูนย์) - รหัสสามระดับนี้ได้รับชื่อนี้เนื่องจากหลังจากระดับสัญญาณที่สำคัญในช่วงครึ่งแรกของช่วงบิตจะมีการกลับสู่ระดับ "ศูนย์" ระดับเฉลี่ย ( เช่น ศักยภาพเป็นศูนย์) การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นในช่วงกลางของแต่ละช่วงบิต ดังนั้นศูนย์ลอจิคัลจึงสอดคล้องกับพัลส์บวก และโลจิคัลหนึ่งสอดคล้องกับพัลส์ลบ (หรือกลับกัน) ในช่วงครึ่งแรกของช่วงบิต

ที่จุดกึ่งกลางของช่วงบิตจะมีการเปลี่ยนสัญญาณ (บวกหรือลบ) อยู่เสมอ ดังนั้นเครื่องรับจึงสามารถแยกพัลส์นาฬิกา (แฟลช) ออกจากโค้ดนี้ได้อย่างง่ายดาย การอ้างอิงเวลาสามารถทำได้ไม่เพียงแต่ที่จุดเริ่มต้นของแพ็กเก็ต เช่น ในกรณีของรหัส NRZ แต่ยังรวมถึงแต่ละบิตด้วย ดังนั้นการสูญเสียการซิงโครไนซ์จะไม่เกิดขึ้นที่ความยาวแพ็กเก็ตใดๆ

ข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งของรหัส RZ คือจังหวะเวลาที่เรียบง่ายของการรับ ทั้งจนถึงจุดเริ่มต้นของลำดับและสิ้นสุด เครื่องรับเพียงแค่ต้องวิเคราะห์ว่ามีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณระหว่างช่วงบิตหรือไม่ ช่วงบิตแรกโดยไม่เปลี่ยนระดับสัญญาณจะสอดคล้องกับจุดสิ้นสุดของลำดับบิตที่ได้รับ (รูปที่) ดังนั้นรหัส RZ สามารถใช้การส่งลำดับความยาวผันแปรได้

การกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการรับด้วยรหัส RZ

ข้อเสียของรหัส RZ คือต้องใช้แบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณเป็นสองเท่าที่อัตราบิตเดียวกันเมื่อเปรียบเทียบกับ NRZ (เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณสองครั้งต่อช่วงบิต) ตัวอย่างเช่น อัตราการถ่ายโอนข้อมูล 10 Mbit/s ต้องใช้แบนด์วิดธ์ลิงก์ 10 MHz ไม่ใช่ 5 MHz เช่นเดียวกับรหัส NRZ

อัตรารับส่งข้อมูลและปริมาณงานด้วยรหัส RZ

ข้อเสียเปรียบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการมีสามระดับซึ่งทำให้อุปกรณ์ของทั้งตัวส่งและตัวรับมีความซับซ้อนเสมอ

รหัส RZ ใช้ไม่เพียงแต่ในเครือข่ายที่ใช้สายไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังใช้ในเครือข่ายใยแก้วนำแสงด้วย จริงอยู่ ไม่มีระดับสัญญาณบวกและลบ ดังนั้นจึงใช้สามระดับต่อไปนี้: ไม่มีแสง, แสง "ปานกลาง", แสง "แรง" สะดวกมาก: แม้ว่าไม่มีการส่งข้อมูล แสงก็ยังคงอยู่ ซึ่งทำให้ง่ายต่อการตรวจสอบความสมบูรณ์ของสายสื่อสารใยแก้วนำแสงโดยไม่ต้องมีมาตรการเพิ่มเติม

การใช้รหัส RZ ในเครือข่ายใยแก้วนำแสง

รหัสแมนเชสเตอร์ (หรือรหัส Manchester-II) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายท้องถิ่น นอกจากนี้ยังเป็นของรหัสที่ซิงโครไนซ์ตัวเอง แต่ต่างจาก RZ ที่ไม่มีสาม แต่มีเพียงสองระดับเท่านั้นซึ่งก่อให้เกิดภูมิคุ้มกันทางเสียงที่ดีขึ้นและลดความซับซ้อนของการรับและส่งสัญญาณโหนด ศูนย์ลอจิคัลสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเชิงบวกที่จุดศูนย์กลางของช่วงบิต (นั่นคือ ครึ่งแรกของช่วงบิตต่ำ ครึ่งหลังสูง) และตรรกะหนึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเชิงลบที่ศูนย์กลางของ ช่วงเวลาบิต (หรือกลับกัน)

เช่นเดียวกับใน RZ การมีอยู่ของการเปลี่ยนแปลงที่ศูนย์กลางของบิตทำให้เครื่องรับโค้ดแมนเชสเตอร์สามารถเลือกสัญญาณการซิงโครไนซ์จากสัญญาณขาเข้าได้อย่างง่ายดาย และส่งข้อมูลในลำดับขนาดใหญ่ตามอำเภอใจโดยไม่สูญเสียเนื่องจากการดีซิงโครไนซ์ ความคลาดเคลื่อนที่อนุญาตระหว่างเครื่องรับและนาฬิกาเครื่องส่งอาจสูงถึง 25%

เช่นเดียวกับรหัส RZ รหัสแมนเชสเตอร์ต้องใช้ความจุของบรรทัดเป็นสองเท่าของรหัส NRZ ที่ง่ายที่สุด ตัวอย่างเช่น อัตราการส่งข้อมูล 10 Mbit/s ต้องใช้แบนด์วิธ 10 MHz (รูปที่ 3.15)

ความเร็วการถ่ายโอนและปริมาณงานด้วยรหัสแมนเชสเตอร์

เช่นเดียวกับรหัส RZ ในกรณีนี้ เครื่องรับสามารถระบุได้อย่างง่ายดายไม่เพียงแต่จุดเริ่มต้นของลำดับบิตที่ส่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจุดสิ้นสุดด้วย หากไม่มีสัญญาณเปลี่ยนระหว่างช่วงบิต การรับสัญญาณจะสิ้นสุดลง ในรหัสแมนเชสเตอร์ สามารถส่งลำดับบิตที่มีความยาวผันแปรได้ (รูปที่ 3.16) กระบวนการกำหนดเวลาการส่งสัญญาณเรียกอีกอย่างว่าการควบคุมพาหะ แม้ว่าความถี่ของพาหะจะไม่ปรากฏอย่างชัดเจนในกรณีนี้

การกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการรับโดยใช้รหัสแมนเชสเตอร์

รหัสแมนเชสเตอร์ใช้ในทั้งสายไฟฟ้าและสายไฟเบอร์ออปติก (ในกรณีหลังนี้ ระดับหนึ่งสอดคล้องกับการไม่มีแสงและอีกระดับหนึ่งเกี่ยวข้องกับการมีอยู่)

ข้อได้เปรียบหลักของรหัสแมนเชสเตอร์คือองค์ประกอบคงที่ในสัญญาณ (ครึ่งหนึ่งของเวลาที่สัญญาณอยู่ในระดับสูง และอีกครึ่งหนึ่งอยู่ที่ระดับต่ำ) ส่วนประกอบ DC เท่ากับค่าเฉลี่ยระหว่างระดับสัญญาณสองระดับ

ถ้าระดับสูงมีค่าบวกและระดับต่ำมีค่าลบเท่ากัน องค์ประกอบคงที่จะเป็นศูนย์ ทำให้สามารถใช้พัลส์หม้อแปลงสำหรับการแยกกัลวานิกได้อย่างง่ายดาย ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานเพิ่มเติมสำหรับสายสื่อสาร (เช่น ในกรณีของการใช้การแยกกัลวานิกออปโตคัปเปลอร์) อิทธิพลของการรบกวนความถี่ต่ำที่ไม่ผ่านหม้อแปลงจะลดลงอย่างรวดเร็ว และ ปัญหาการจับคู่จะแก้ไขได้อย่างง่ายดาย

หากระดับสัญญาณใดระดับหนึ่งในรหัสแมนเชสเตอร์เป็นศูนย์ (เช่น ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต) ค่าของส่วนประกอบ DC ระหว่างการส่งสัญญาณจะเท่ากับประมาณครึ่งหนึ่งของแอมพลิจูดของสัญญาณ ทำให้ง่ายต่อการตรวจจับการชนกันของแพ็กเก็ตในเครือข่าย (ความขัดแย้ง การชนกัน) โดยการเบี่ยงเบนของค่าส่วนประกอบคงที่เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้

สเปกตรัมความถี่ของสัญญาณที่มีการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์มีเพียงสองความถี่เท่านั้น: ที่อัตราการส่งข้อมูล 10 Mbit/s คือ 10 MHz (สอดคล้องกับลูกโซ่ส่งของศูนย์ทั้งหมดหรือทั้งหมด) และ 5 MHz (สอดคล้องกับลำดับของการสลับกัน ศูนย์และหน่วย: 1010101010.. .) ดังนั้นด้วยการใช้ตัวกรองแบนด์พาสที่ง่ายที่สุด คุณสามารถกำจัดความถี่อื่น ๆ ทั้งหมด (การรบกวน การรบกวน เสียงรบกวน) ได้อย่างง่ายดาย

มีการใช้การเข้ารหัสทางกายภาพสองประเภทหลัก - ขึ้นอยู่กับสัญญาณพาหะไซน์และตามลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยม วิธีแรกมักเรียกว่า การปรับหรือ การมอดูเลตแบบอะนาล็อกโดยเน้นย้ำถึงความจริงที่ว่าการเข้ารหัสนั้นดำเนินการโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของสัญญาณอะนาล็อก วิธีที่สองมักเรียกว่า การเข้ารหัสแบบดิจิทัล- วิธีการเหล่านี้แตกต่างกันไปตามความกว้างของสเปกตรัมของสัญญาณผลลัพธ์และความซับซ้อนของอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน

เมื่อเข้ารหัสข้อมูลแบบแยกส่วนแบบดิจิทัล จะใช้รหัสศักย์ไฟฟ้าและรหัสพัลส์ ในรหัสที่เป็นไปได้ จะใช้เฉพาะค่าที่เป็นไปได้ของสัญญาณเพื่อแสดงถึงค่าตรรกะและศูนย์ และหยดของมันซึ่งก่อตัวเป็นพัลส์ที่สมบูรณ์จะไม่ถูกนำมาพิจารณา รหัสพัลส์ช่วยให้คุณสามารถแสดงข้อมูลไบนารี่เป็นพัลส์ของขั้วหนึ่งหรือส่วนหนึ่งของพัลส์เป็นความต่างศักย์ในทิศทางที่แน่นอน

เมื่อใช้พัลส์สี่เหลี่ยมเพื่อส่งข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง จำเป็นต้องเลือกวิธีการเข้ารหัสที่บรรลุเป้าหมายหลายประการพร้อมกัน:

มีความกว้างสเปกตรัมน้อยที่สุดของสัญญาณผลลัพธ์ที่อัตราบิตเท่ากัน
ให้การซิงโครไนซ์ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ
มีความสามารถในการรับรู้ข้อผิดพลาด
มีราคาขายต่ำ

สเปกตรัมของสัญญาณที่แคบกว่าช่วยให้สามารถมีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงขึ้นได้ นอกจากนี้ สเปกตรัมสัญญาณมักจำเป็นต้องไม่มีส่วนประกอบ DC กล่าวคือ การมีอยู่ของกระแส DC ระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ การซิงโครไนซ์ระหว่างตัวส่งและตัวรับเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ตัวรับรู้ได้อย่างแน่ชัดว่าจำเป็นต้องอ่านข้อมูลใหม่จากสายสื่อสาร ณ เวลาใด เครือข่ายใช้สิ่งที่เรียกว่ารหัสการซิงโครไนซ์ตัวเอง ซึ่งเป็นสัญญาณที่ส่งข้อมูลไปยังเครื่องส่งว่า ณ เวลาใดที่จำเป็นในการรับรู้บิตถัดไป

ข้อกำหนดสำหรับวิธีการเข้ารหัสมีความขัดแย้งกัน ดังนั้นแต่ละวิธีการเข้ารหัสดิจิทัลที่กล่าวถึงด้านล่างจึงมีข้อดีและข้อเสียในตัวเองเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่น

ในรูป มีวิธีการเข้ารหัสทางกายภาพที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

รหัสที่เป็นไปได้โดยไม่กลับเป็นศูนย์ (ไม่กลับไปสู่ศูนย์, NRZ)

วิธี NRZ ใช้งานง่าย มีการรับรู้ข้อผิดพลาดที่ดี (เนื่องจากมีศักยภาพที่แตกต่างกันอย่างมากสองประการ) แต่ไม่มีคุณสมบัติในการซิงโครไนซ์ด้วยตนเอง เมื่อส่งสัญญาณลำดับยาวของค่าหนึ่งหรือศูนย์ สัญญาณบนบรรทัดจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นผู้รับจึงไม่สามารถระบุช่วงเวลาที่จำเป็นต้องอ่านข้อมูลอีกครั้งจากสัญญาณอินพุต ในการซิงโครไนซ์การเริ่มต้นการรับแพ็กเก็ต จะมีการใช้บิตบริการเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น บิตหนึ่ง โปรโตคอลที่พบบ่อยที่สุด RS232 ซึ่งใช้สำหรับการเชื่อมต่อผ่านพอร์ตอนุกรมของ PC ก็ใช้รหัส NRZ เช่นกัน ข้อมูลจะถูกส่งเป็นไบต์ขนาด 8 บิต พร้อมด้วยบิตเริ่มต้นและหยุด

ศักยภาพ รหัส NRZI (ไม่กลับเป็นศูนย์กลับด้าน)

รหัสนี้สะดวกในกรณีที่การใช้ระดับสัญญาณที่สามเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์อย่างมาก เช่น ในสายเคเบิลออปติคัลซึ่งมีการรับรู้สถานะสัญญาณสองสถานะอย่างสม่ำเสมอ - แสงสว่างและความมืด รหัส NRZI ไม่มีการซิงโครไนซ์ นี่คือข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุด หากความถี่สัญญาณนาฬิกาของตัวรับแตกต่างจากความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณ การซิงโครไนซ์จะสูญหาย บิตจะถูกแปลง และข้อมูลจะสูญหาย ในการซิงโครไนซ์การเริ่มต้นการรับแพ็กเก็ต จะมีการใช้บิตบริการเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น บิตหนึ่ง การประยุกต์ใช้รหัส NRZI ที่รู้จักกันดีที่สุดคือมาตรฐาน ATM155

วิธีการเข้ารหัสแบบไบโพลาร์พร้อมการผกผันทางเลือก ( การผกผันเครื่องหมายสำรองแบบไบโพลาร์, AMI )

วิธีการนี้ (รูปที่ 1, c) ใช้ระดับที่เป็นไปได้สามระดับ ได้แก่ ลบ ศูนย์ และบวก ในการเข้ารหัสหน่วยลอจิคัล จะใช้ศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ และหน่วยลอจิคัลจะถูกเข้ารหัสด้วยศักย์เชิงบวกหรือเชิงลบ โดยศักยภาพของแต่ละหน่วยใหม่จะอยู่ตรงข้ามกับศักยภาพของหน่วยก่อนหน้า

รหัส AMI กำจัด DC บางส่วนและไม่มีปัญหาการซิงโครไนซ์ในตัวเองซึ่งมีอยู่ในรหัส NRZ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อส่งลำดับที่ยาว ในกรณีเหล่านี้ สัญญาณบนเส้นจะเป็นลำดับของพัลส์หลายขั้วที่มีสเปกตรัมเดียวกันกับรหัส NRZ โดยส่งค่าศูนย์และค่าสลับกัน นั่นคือ โดยไม่มีส่วนประกอบคงที่

โดยทั่วไป สำหรับการรวมบิตต่างๆ บนบรรทัด การใช้รหัส AMI ส่งผลให้สเปกตรัมสัญญาณแคบกว่ารหัส NRZ และทำให้ความจุของสายสูงขึ้น

รหัสชีพจรแบบไบโพลาร์

นอกเหนือจากรหัสที่เป็นไปได้แล้ว รหัสพัลส์ยังใช้ในเครือข่ายด้วย เมื่อข้อมูลถูกแสดงด้วยพัลส์เต็มหรือบางส่วน - ขอบ กรณีที่ง่ายที่สุดของแนวทางนี้คือรหัสพัลส์แบบไบโพลาร์ ซึ่งอันหนึ่งจะแสดงด้วยพัลส์ของขั้วหนึ่งและเป็นศูนย์ด้วยอีกขั้วหนึ่ง (รูปที่ 1, d) แต่ละชีพจรคงอยู่ครึ่งจังหวะ แนวทางนี้มีคุณสมบัติการซิงโครไนซ์ในตัวเองที่ดีเยี่ยม แต่อาจมีส่วนประกอบคงที่อยู่ เช่น เมื่อส่งสัญญาณลำดับยาวของค่าหนึ่งหรือศูนย์ นอกจากนี้สเปกตรัมยังกว้างกว่าโค้ดที่เป็นไปได้อีกด้วย

รหัสแมนเชสเตอร์ (แมนเชสเตอร์ II)

มันถูกใช้ในเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตและโทเค็นริง ในรหัสแมนเชสเตอร์ ค่าความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งก็คือขอบของพัลส์ จะถูกใช้ในการเข้ารหัสค่าหนึ่งและศูนย์ ด้วยการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ แต่ละการวัดจะแบ่งออกเป็นสองส่วน ข้อมูลจะถูกเข้ารหัสโดยการลดลงที่อาจเกิดขึ้นในช่วงกลางของแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา สัญญาณหนึ่งถูกเข้ารหัสโดยการลดลงจากระดับสัญญาณต่ำถึงระดับสูง และศูนย์จะถูกเข้ารหัสโดยสัญญาณย้อนกลับ ในตอนเริ่มต้นของแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา สัญญาณโอเวอร์เฮดอาจลดลงหากคุณต้องการแสดงค่าหลายค่าหรือศูนย์ติดต่อกัน เนื่องจากสัญญาณเปลี่ยนแปลงอย่างน้อยหนึ่งครั้งต่อหนึ่งรอบการส่งข้อมูล รหัสแมนเชสเตอร์จึงมีคุณสมบัติการซิงโครไนซ์ในตัวเองที่ดี แบนด์วิธของรหัสแมนเชสเตอร์นั้นแคบกว่าของพัลส์ไบโพลาร์ มันยังไม่มีองค์ประกอบคงที่ด้วย มีการใช้ระดับสัญญาณสองระดับในการส่งสัญญาณ รหัสแมนเชสเตอร์พบการใช้งานในเครือข่ายใยแก้วนำแสงและไฟฟ้า

รหัส MLT-3

รหัสการส่งสัญญาณสามระดับ MLT-3 (หลายระดับ - 3) (e) มีความเหมือนกันมากกับรหัส NRZ ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือระดับสัญญาณสามระดับ หนึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนจากระดับสัญญาณหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง ระดับสัญญาณเปลี่ยนแปลงตามลำดับโดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งก่อน ความถี่สัญญาณสูงสุดสอดคล้องกับการส่งสัญญาณตามลำดับ เมื่อส่งสัญญาณเป็นศูนย์ สัญญาณจะไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะถูกบันทึกที่ขอบเขตบิต หนึ่งรอบสัญญาณประกอบด้วยสี่บิต ข้อเสียของรหัส MLT-3 เช่นเดียวกับรหัส NRZ คือการขาดการซิงโครไนซ์ ปัญหานี้แก้ไขได้โดยใช้การแปลงข้อมูลที่กำจัดลำดับศูนย์ที่ยาวและความเป็นไปได้ของการซิงโครไนซ์

รหัสที่เป็นไปได้ 2B1Q (PAM 5)

รูปที่ 1, g แสดงโค้ดห้าระดับที่ใช้ 5 ระดับแอมพลิจูดและการเข้ารหัสแบบสองบิต นี่คือรหัส 2B1Q (หรือ PAM 5) ชื่อที่สะท้อนถึงสาระสำคัญของมัน - ทุก ๆ สองบิต (2B) จะถูกส่งในรอบนาฬิกาหนึ่งรอบโดยสัญญาณที่มีสี่สถานะ (1Q) บิตคู่ 00 สอดคล้องกับศักย์ –2.5 V, บิตคู่ 01 สอดคล้องกับศักย์ –0.833 V, คู่ 11 สอดคล้องกับศักย์ที่ +0.833 V และคู่ 10 สอดคล้องกับศักย์ที่ +2.5 V วิธีการเข้ารหัสนี้ จำเป็นต้องมีมาตรการเพิ่มเติมเพื่อต่อสู้กับลำดับคู่บิตที่เหมือนกัน เนื่องจากในกรณีนี้สัญญาณจะเปลี่ยนเป็นส่วนประกอบคงที่ ด้วยการสลับบิตแบบสุ่ม สเปกตรัมของสัญญาณจะแคบเป็นสองเท่าของรหัส NRZ เนื่องจากที่อัตราบิตเท่ากัน ระยะเวลาพัลส์จะเพิ่มเป็นสองเท่า ดังนั้น เมื่อใช้รหัส 2B1Q คุณสามารถถ่ายโอนข้อมูลในบรรทัดเดียวกันได้เร็วกว่าการใช้รหัส AMI หรือ NRZI ถึงสองเท่า อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้งาน กำลังส่งจะต้องสูงขึ้นเพื่อให้เครื่องรับแยกแยะทั้งสี่ระดับได้อย่างชัดเจนกับพื้นหลังของการรบกวน มีการเพิ่มระดับที่ห้าเพื่อสร้างความซ้ำซ้อนในโค้ดที่ใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาด ซึ่งให้การสำรองอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนเพิ่มเติมที่ 6 dB

ไม่มีกระทู้ที่คล้ายกัน...

แมนคูเนียนรหัสหมายถึงรหัสพัลส์ที่ซิงโครไนซ์ตัวเองและมีสองระดับซึ่งให้ภูมิคุ้มกันทางเสียงที่ดี แต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา (ช่วงบิต) แบ่งออกเป็นสองส่วน ข้อมูลจะถูกเข้ารหัสโดยการลดลงที่อาจเกิดขึ้นในช่วงกลางของแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา

หน่วยถูกเข้ารหัสโดยขอบจากระดับสัญญาณสูงไปถึงระดับต่ำ และศูนย์จะถูกเข้ารหัสโดยขอบย้อนกลับ เมื่อเริ่มต้นรอบสัญญาณนาฬิกา สัญญาณบริการอาจลดลง (เมื่อส่งสัญญาณหลายสัญญาณหรือศูนย์ติดต่อกัน)

ลองพิจารณากรณีพิเศษของการเขียนโค้ดเหมือนในกรณีก่อนหน้านี้

ที่ แมนเชสเตอร์การเข้ารหัสการเปลี่ยนแปลงสัญญาณบังคับในช่วงกลางของแต่ละช่วงบิตทำให้ง่ายต่อการแยกสัญญาณนาฬิกา นั่นเป็นเหตุผล แมนคูเนียนรหัสมีดี การซิงโครไนซ์ด้วยตนเองคุณสมบัติ.

สัญญาณไม่มีส่วนประกอบคงที่ ความถี่ของฮาร์มอนิกพื้นฐานของสัญญาณอยู่ในช่วงตั้งแต่ สำหรับ=N/2 เฮิรตซ์ถึง สำหรับ=N Hz แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของบิตสตรีม

การเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ใช้ในเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตเวอร์ชันแรกๆ ด้วยอัตราการถ่ายโอน 10 Mbit/s

รหัสดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์

ค่าตรรกะ "0" และ "1" จะถูกส่งตามลำดับ ความพร้อมใช้งานหรือ ขาด กะระดับสัญญาณเข้า จุดเริ่มต้นช่วงเวลานาฬิกา (บิต) ในช่วงกลางของช่วงบิตจะมีการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นในค่าสัญญาณ

การเข้ารหัสดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์

รหัสนี้มีข้อดีและข้อเสียเช่นเดียวกับ แมนคูเนียน.

จากรหัสทั้งหมดที่เราพิจารณา การเข้ารหัสของแมนเชสเตอร์มีการซิงโครไนซ์ในตัวเองที่ดีที่สุด เนื่องจากการเปลี่ยนสัญญาณเกิดขึ้นอย่างน้อยหนึ่งครั้งต่อรอบสัญญาณนาฬิกา

รหัสแมนเชสเตอร์ใช้ในเครือข่ายอีเธอร์เน็ตด้วยความเร็วในการรับส่งข้อมูล 10 Mbit/s (10Base-T) รหัสดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์ – ในเครือข่ายที่มีเทคโนโลยี Token Ring

ปัจจุบันนักพัฒนาได้ข้อสรุปว่าในหลายกรณีการใช้การเข้ารหัสที่เป็นไปได้นั้นมีเหตุผลมากกว่าโดยขจัดข้อบกพร่องโดยใช้สิ่งที่เรียกว่า ตรรกะ การเข้ารหัส (ซม- ในส่วนนี้ต่อไป)

รหัสพร้อมผลตอบแทนเป็นศูนย์ rz (กลับสู่ศูนย์)

บิต "1" - ชีพจร หนึ่งขั้วในช่วงครึ่งแรกของช่วงบิต ในช่วงครึ่งหลังของช่วงบิต สัญญาณมีศักยภาพเป็นศูนย์

บิต “0” – ชีพจร อื่นขั้วในช่วงครึ่งแรกของช่วงบิต ในช่วงครึ่งหลังของช่วงบิต สัญญาณมีศักยภาพเป็นศูนย์ รหัสมีคุณสมบัติการซิงโครไนซ์ที่ดี

สำหรับโค้ดนี้จะเป็นช่วงบิต
.

รหัสที่มีการผกผันของค่ารหัส cmi

ด้วยวิธีการส่งผ่านนี้ บิต 1 จะถูกแสดงตามกฎ กึ่งไตรภาคการเข้ารหัสและบิต 0 - ในรูปแบบของสองพัลส์ที่มีขั้วตรงข้ามโดยมีการเปลี่ยนแปลงเครื่องหมายตรงกลาง รหัสนี้ยังมีคุณสมบัติการซิงโครไนซ์ที่ดีอีกด้วย

รหัสที่เป็นไปได้ 2b1q

นี่คือโค้ดที่เป็นไปได้ซึ่งมีระดับสัญญาณสี่ระดับสำหรับการเข้ารหัสข้อมูล ชื่อนี้สะท้อนถึงแก่นแท้ของการเข้ารหัส - ทุกๆ สองบิต (2B) ส่งในหนึ่งรอบสัญญาณนาฬิกาด้วยสัญญาณระดับหนึ่ง (1ไตรมาส) - สัญญาณเชิงเส้นมีสี่สถานะ กล่าวอีกนัยหนึ่ง อัตราการส่งข้อมูล N ด้วยวิธีการเข้ารหัสนี้เป็นสองเท่าของอัตราการมอดูเลต B

การเข้ารหัส 2B1Q

สัญญาณในรหัส 2B1Q

รูปแสดงสัญญาณที่สอดคล้องกับลำดับบิต: 01 01 10 00 ความถี่พื้นฐานของสัญญาณในรหัส 2B1Q ไม่เกินค่า สำหรับ=N/4เฮิรตซ์

อย่างไรก็ตาม หากต้องการใช้วิธีการเข้ารหัสนี้ กำลังของเครื่องส่งสัญญาณจะต้องสูงขึ้นเพื่อให้เครื่องรับแยกแยะค่าที่เป็นไปได้ทั้งสี่ค่าได้อย่างชัดเจนเทียบกับสัญญาณรบกวนพื้นหลัง

รหัส MLT3 (เกียร์หลายระดับ - 3) .

มีการใช้ระดับการส่งสัญญาณสามระดับ: "-1", "0", "+1"

หน่วยสอดคล้องกัน ที่จำเป็น การเปลี่ยนแปลงจากระดับสัญญาณหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งที่ขอบของช่วงสัญญาณนาฬิกา

ศูนย์สอดคล้องกัน ขาดการเปลี่ยนแปลงระดับของสัญญาณเชิงเส้น

เมื่อส่งสัญญาณตามลำดับ ระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณจะรวมสี่บิตด้วย ในกรณีนี้ สำหรับ=N/4 เฮิรตซ์ นี่คือความถี่พื้นฐานสูงสุดของสัญญาณในโค้ด MLT-3.ในกรณีของการสลับลำดับระหว่างศูนย์และลำดับ ฮาร์มอนิกพื้นฐานของสัญญาณจะอยู่ที่ความถี่ สำหรับ=N/8 เฮิรตซ์ซึ่งน้อยกว่าโค้ดถึงสองเท่า NRZI.

สัญญาณในรหัส MLT-3

การเข้ารหัสลอจิก

การเข้ารหัสลอจิก ดำเนินการโดยเครื่องส่งจนกระทั่ง ทางกายภาพการเข้ารหัสที่กล่าวถึงข้างต้นโดยใช้ช่องทางหรือชั้นทางกายภาพ- บนเวที ตรรกะการเข้ารหัสต่อสู้กับข้อบกพร่องของวิธีการ ทางกายภาพดิจิตอลการเข้ารหัส - ขาดการซิงโครไนซ์, ความพร้อมใช้งานคงที่ส่วนประกอบ- ดังนั้นก่อนอื่นโดยวิธีการ ตรรกะการเข้ารหัสลำดับบิตที่แก้ไขจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจากนั้นใช้วิธีง่ายๆ วิธีการทางกายภาพการเข้ารหัสส่งผ่านสายสื่อสาร

บูลีนการเข้ารหัสเกี่ยวข้องกับการแทนที่บิตของลำดับข้อมูลเดิมด้วยลำดับบิตใหม่ที่มีข้อมูลเดียวกัน แต่ยังมีคุณสมบัติเพิ่มเติม เช่น ความสามารถของฝ่ายรับในการตรวจจับข้อผิดพลาดในข้อมูลที่ได้รับหรือรักษาการซิงโครไนซ์กับสัญญาณที่เข้ามาได้อย่างน่าเชื่อถือ .

แยกแยะ วิธีการเข้ารหัสแบบลอจิคัลสองวิธี:

- การเข้ารหัส รหัสซ้ำซ้อน;

- การแย่งชิง

ซ้ำซ้อน รหัส (รหัสตาราง) ขึ้นอยู่กับการแบ่งลำดับบิตต้นฉบับออกเป็นกลุ่มๆ แล้วแทนที่แต่ละกลุ่มเดิมด้วยคำรหัสตามตาราง โค้ดเวิร์ดประกอบด้วยบิตมากกว่ากลุ่มดั้งเดิมเสมอ

รหัสลอจิก 4V/5V แทนที่กลุ่ม 4 บิตดั้งเดิมด้วยโค้ดเวิร์ด 5 บิต เป็นผลให้จำนวนรวมของการรวมบิตที่เป็นไปได้สำหรับบิตเหล่านั้น (2 5 =32) มากกว่ากลุ่มดั้งเดิม (2 4 =16) ดังนั้นตารางโค้ดจึงสามารถรวมชุดค่าผสมดังกล่าวได้ 16 ชุดที่ไม่มีอยู่ มากกว่าสองศูนย์ติดต่อกันและใช้ในการถ่ายโอนข้อมูล รหัสรับประกันว่าสำหรับการรวมกันของ codewords จะต้องไม่เกินสามศูนย์ในแถวปรากฏบนบรรทัด

การผสมรหัสที่เหลือจะใช้ในการส่งสัญญาณบริการ (การซิงโครไนซ์การส่งสัญญาณ การเริ่มต้นบล็อกข้อมูล จุดสิ้นสุดของบล็อกข้อมูล การควบคุมการส่งสัญญาณที่ระดับลิงก์) ผู้รับสามารถใช้โค้ดเวิร์ดที่ไม่ได้ใช้เพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดในสตรีมข้อมูล ราคาสำหรับสิทธิประโยชน์ที่ได้รับจากวิธีการเข้ารหัสข้อมูลนี้คือการลดความเร็วในการส่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์ลง 25%

รหัสเชิงเส้น	เครื่องหมาย	กลุ่มเดิม

การเข้ารหัสลอจิก 4V/5V ใช้ในเครือข่ายอีเธอร์เน็ตที่มีอัตราการถ่ายโอน 100Mbps:

ร่วมกับรหัส NRZI (ข้อกำหนด 100Base FX, สื่อการส่งผ่าน - ใยแก้วนำแสง)

ใช้ร่วมกับรหัส MLT-3 (ข้อกำหนด 100Base TX, สื่อส่งสัญญาณ UTP Cat 5e)

นอกจากนี้ยังมีโค้ดที่มีสถานะสัญญาณสามสถานะ เช่น ในโค้ด 8V/6T ในการเข้ารหัสข้อมูลต้นฉบับ 8 บิต จะใช้คำรหัสของโค้ดแบบไตรภาคที่มี 6 องค์ประกอบ แต่ละองค์ประกอบสามารถรับหนึ่งในสามค่า (+1, 0, -1) ความซ้ำซ้อนของรหัส 8V/6Tสูงกว่ารหัส 4V/5Vตั้งแต่ภายในวันที่ 2 8 = 256 อักขระแหล่งที่มาคิดเป็น 3 6 =729 โค้ดเวิร์ดที่ได้ วิธีการเข้ารหัสนี้ใช้ในข้อกำหนด 100Base T4 - เมื่อจัดระเบียบอีเธอร์เน็ต 100 Mbit/s ผ่านสายเคเบิล UTP Cat3 (ข้อกำหนดที่ล้าสมัย) ในที่นี้ มีการใช้คู่บิด 3 คู่พร้อมกันเพื่อส่งกระแสข้อมูลบิต อัตราการส่งข้อมูลแต่ละคู่คือ N=100 Mbit/s / 3 = 33.3 Mbit/s อัตราการมอดูเลตของสัญญาณเชิงเส้นคือ 25 M Baud (8:6=1.33; 33.3:1.33=25) ทำให้สามารถใช้งานได้ ของสายคู่บิดเกลียวชนิดไม่หุ้มฉนวน UTP Cat3

ในรหัส8B/10V ทุก ๆ 8 บิตของลำดับดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วยโค้ดเวิร์ดสิบบิต ในกรณีนี้ สำหรับชุดค่าผสมเริ่มต้น 256 ชุด จะมีชุดผลลัพธ์ 1,024 ชุด เมื่อแทนที่ตามตารางรหัสให้ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:

ไม่มีการรวมผลลัพธ์ (คำรหัส) ควรมีมากกว่า 4 บิตที่เหมือนกันในแถว

ไม่มีชุดค่าผสมที่ได้จะต้องมีศูนย์มากกว่า 6 ตัวหรือ 6 ตัว

รหัส 8B/10B(+NRZI) ใช้ในมาตรฐาน Gigabit Ethernet 1000Base-X (เมื่อใช้ใยแก้วนำแสงเป็นสื่อในการส่งข้อมูล)

อะแดปเตอร์เครือข่ายทำการเข้ารหัสแบบลอจิคัล- เนื่องจากการใช้ตารางค้นหาเป็นการดำเนินการที่ง่ายมาก วิธีการเข้ารหัสซ้ำซ้อนเชิงตรรกะจึงไม่ทำให้ข้อกำหนดด้านการทำงานสำหรับอุปกรณ์นี้ซับซ้อนขึ้น

เพื่อให้แน่ใจว่ามีปริมาณงานที่กำหนดเอ็นเครื่องส่งบิต/วินาทีที่ใช้รหัสซ้ำซ้อนจะต้องทำงานที่ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นดังนั้นการส่งสัญญาณเป็นรหัส 4V/5Vโดยมีอัตราการถ่ายโอนข้อมูล N= 100 เมกะบิต/วินาทีเครื่องส่งสัญญาณจะต้องทำงานที่ความถี่สัญญาณนาฬิกา 125 MHz (เช่นบี=125 เมกะไบต์)- ในกรณีนี้ สเปกตรัมของสัญญาณเชิงเส้นจะขยายออก อย่างไรก็ตาม สเปกตรัมของสัญญาณของรหัสที่เป็นไปได้ที่ซ้ำซ้อนนั้นแคบกว่าสเปกตรัมของสัญญาณเข้า แมนเชสเตอร์รหัสซึ่งปรับขั้นตอนเพิ่มเติมของการเข้ารหัสแบบลอจิคัลตลอดจนการทำงานของเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณที่ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่เพิ่มขึ้น

การแย่งชิง แสดงถึง "การผสม" ของลำดับบิตดั้งเดิมซึ่งความน่าจะเป็นของการปรากฏตัวของค่าและศูนย์ที่อินพุตของโมดูลการเข้ารหัสทางกายภาพจะใกล้เคียงกับ 0.5 อุปกรณ์ (หรือโมดูลซอฟต์แวร์) ที่ดำเนินการดังกล่าวเรียกว่า scramblers (การแย่งชิง - การทิ้ง, การประกอบที่ไม่เป็นระเบียบ).

โครงการเชื่อมต่อ scrambler เข้ากับช่องทางการสื่อสาร

สแครมเบลอร์ในตัวส่งสัญญาณจะเปลี่ยนโครงสร้างของสตรีมดิจิทัลดั้งเดิม ตัวถอดรหัสในตัวรับจะคืนค่าลำดับบิตดั้งเดิม การดำเนินการเกือบทั้งหมดที่ใช้ใน scrambler และ descrambler คือ XOR - "เอกสิทธิ์ระดับบิตหรือ"(เพิ่มเติมโดย โมดูล 2).

ส่วนหลักของ scrambler และ descrambler คือเครื่องสร้างลำดับแบบสุ่มหลอก (PSG) ในรูปแบบของ K-bit shift register พร้อมด้วยฟีดแบ็ก

คู่ scrambler-descrambler มี 2 ประเภทหลัก:

การซิงโครไนซ์ด้วยตนเอง

ด้วยการติดตั้งครั้งแรก (สารเติมแต่ง)

วงจรตั้งเวลาเองขับเคลื่อนด้วยลำดับสัญญาณรบกวน โครงร่างเหล่านี้มีข้อเสียของข้อผิดพลาดในการคูณ อิทธิพลของสัญลักษณ์ที่ผิดพลาดจะปรากฏขึ้นหลายครั้งเมื่อมีการเชื่อมต่อป้อนกลับในวงจร

ตัวแปรหนึ่งของการใช้สัญญาณรบกวนในวงจรซิงโครไนซ์ในตัวเอง

ตัวอย่างเช่น สมมติว่านักสแครมเบลอร์ใช้ความสัมพันธ์ B i =A i +B i -5 +B i -7

โดยที่ Bi คือเลขฐานสองของรหัสผลลัพธ์ที่ได้รับที่รอบสัญญาณนาฬิกา i-th ของสแครมเบลอร์ Ai – เลขฐานสองของซอร์สโค้ด ที่ได้รับในเครื่องส่งสัญญาณที่อินพุตสแครมเบลอร์ที่รอบสัญญาณนาฬิกา i-th B i -5 และ B i -7 เป็นเลขฐานสองของรหัสผลลัพธ์ที่ได้รับในรอบสัญญาณนาฬิกาก่อนหน้าของ scrambler ตามลำดับในรอบสัญญาณนาฬิกา "i-5" และ "i-7"

ตัวถอดรหัสในตัวรับจะคืนค่าลำดับดั้งเดิมโดยใช้ความสัมพันธ์

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

ในวงจรบวก ลำดับสัญญาณรบกวนไม่ได้เข้าสู่ shift register ไม่มีการแพร่กระจายของข้อผิดพลาด แต่จำเป็นต้องมีการซิงโครไนซ์การทำงานของคู่ scrambler-descrambler

มาตรฐานการเดินสายแบบเปิด มาตรฐานสายเคเบิลแบบเปิด กลไกการเข้ารหัส http://www.site/lan/standarti_otkritih_kabeljnih_sistem http://www.site/@@site-logo/logo.png

มาตรฐานการเดินสายแบบเปิด

มาตรฐานสายเคเบิลแบบเปิด กลไกการเข้ารหัส

แนวคิดพื้นฐาน: วิธีการเข้ารหัส รูปแบบการส่งสัญญาณ สเปกตรัมสัญญาณ สัญญาณแถบข้างเดียวและสองแถบ

บางครั้งระบบข้อมูลเครือข่ายท้องถิ่นจะถูกเปรียบเทียบกับโครงสร้างพื้นฐานการขนส่ง สายเคเบิลคือทางหลวง ตัวเชื่อมต่อคือทางแยก ถนน การ์ดเครือข่าย และอุปกรณ์ต่างๆ เป็นเทอร์มินัล โปรโตคอลเครือข่ายเชื่อมโยงกับกฎจราจร ซึ่งจะกำหนดประเภท การออกแบบ และคุณลักษณะของยานพาหนะด้วย

มาตรฐานสายเคเบิลแบบเปิดหรือที่เรียกว่าแบบมีโครงสร้าง กำหนดพารามิเตอร์และกฎสำหรับการสร้างสภาพแวดล้อมการส่งสัญญาณ สื่อส่งสัญญาณคือสายไฟฟ้าและไฟเบอร์ออปติกที่เชื่อมต่อเข้ากับช่องสัญญาณโดยใช้ตัวเชื่อมต่อ ในการสื่อสารไร้สาย สัญญาณจะถูกส่งผ่านคลื่นวิทยุ รวมถึงอินฟราเรดด้วย อย่างไรก็ตาม พื้นที่ว่างยังไม่ถือเป็นสื่อกลางสำหรับเครือข่ายท้องถิ่น

มาตรฐานกำหนดความถี่และช่วงไดนามิกขององค์ประกอบต่างๆ เช่น สายเคเบิล ขั้วต่อ เส้นและช่องสัญญาณ

มาตรฐานอีกกลุ่มหนึ่งที่พัฒนาโดยองค์กรมาตรฐาน เช่น Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) และองค์กรสาธารณะ เช่น ATM Forum และ Gigabit Ethernet Alliance จะกำหนดพารามิเตอร์ฟิสิคัลเลเยอร์ของโปรโตคอลเครือข่าย ซึ่งรวมถึงความถี่สัญญาณนาฬิกา วิธีการเข้ารหัส รูปแบบการส่งสัญญาณ และสเปกตรัมสัญญาณ

OSI ระบบแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเปิด (Open System Interconnect) ซึ่งกำหนดมาตรฐานสำหรับการสื่อสารและการถ่ายโอนข้อมูลในเครือข่ายใดๆ แบ่งการทำงานทั้งหมดของการโต้ตอบของระบบออกเป็นเจ็ดระดับ

ชั้นล่างหรือเลเยอร์ทางกายภาพให้การแปลงข้อมูลเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีไว้สำหรับสื่อการส่งผ่านเฉพาะและในทางกลับกัน สัญญาณที่ส่งจากฟิสิคัลเลเยอร์ไปยังชั้นที่สองหรือดาต้าลิงค์เลเยอร์ไม่ขึ้นอยู่กับสื่อการส่ง โปรโตคอลเครือข่ายที่ทำงานในระดับที่หนึ่งและสองจะกำหนดพารามิเตอร์ของสัญญาณที่ส่งไปตามทางหลวง

การเปรียบเทียบบางประการที่ให้ไว้ในบทความนี้ช่วยให้เราเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างความถี่สัญญาณนาฬิกา สเปกตรัมสัญญาณ และอัตราการถ่ายโอนข้อมูลได้ดียิ่งขึ้น

หากคุณจินตนาการว่าความถี่สัญญาณนาฬิกาคือความเร็วของเครื่องยนต์ ความเร็วการถ่ายโอนข้อมูลก็คือความเร็วของการเคลื่อนที่ การแปลงจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งนั้นมั่นใจได้ด้วยการเข้ารหัสหรือกระปุกเกียร์

กลไกการเข้ารหัส

การถ่ายโอนข้อมูลดิจิทัลจำเป็นต้องมีการดำเนินการบังคับหลายประการ:

การซิงโครไนซ์ความถี่สัญญาณนาฬิกาของเครื่องส่งและตัวรับ
การแปลงลำดับบิตให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
ลดความถี่ของสเปกตรัมสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้ตัวกรอง
การส่งคลื่นความถี่ลดลงผ่านช่องทางการสื่อสาร
การขยายสัญญาณและการฟื้นฟูรูปร่างโดยเครื่องรับ
การแปลงสัญญาณแอนะล็อกให้เป็นสัญญาณดิจิทัล

ลองพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความถี่สัญญาณนาฬิกาและลำดับบิต สตรีมบิตจะถูกส่งด้วยความเร็วที่กำหนดโดยจำนวนบิตต่อหน่วยเวลา กล่าวอีกนัยหนึ่ง บิตต่อวินาทีคือจำนวนการเปลี่ยนแปลงสัญญาณแยกต่อหน่วยเวลา ความถี่สัญญาณนาฬิกาซึ่งวัดเป็นเฮิรตซ์คือจำนวนการเปลี่ยนแปลงไซน์ซอยด์ในสัญญาณต่อหน่วยเวลา

การติดต่อที่ชัดเจนนี้ทำให้เกิดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความเพียงพอของค่าเฮิรตซ์และบิตต่อวินาที ในทางปฏิบัติทุกอย่างมีความซับซ้อนมากขึ้น อัตราการถ่ายโอนข้อมูลมักจะสูงกว่าความถี่สัญญาณนาฬิกา เพื่อเพิ่มความเร็วในการส่ง สัญญาณสามารถขนานกันหลายคู่ได้ ข้อมูลสามารถส่งเป็นบิตหรือไบต์ได้ สัญญาณที่เข้ารหัสสามารถมีได้ตั้งแต่ 2, 3, 5 ระดับขึ้นไป วิธีการเข้ารหัสสัญญาณบางวิธีจำเป็นต้องมีการเข้ารหัสหรือการซิงโครไนซ์ข้อมูลเพิ่มเติม ซึ่งจะลดความเร็วในการส่งสัญญาณข้อมูล

ดังที่เห็นจากตาราง ไม่มีการติดต่อแบบหนึ่งต่อหนึ่งระหว่าง MHz และ Mbit/s

แต่ละโปรโตคอลต้องการความกว้างของสเปกตรัมหรือความกว้างของทางหลวงข้อมูล (ถ้าคุณต้องการ) แผนการเข้ารหัสมีความซับซ้อนมากขึ้นเพื่อให้สามารถใช้ทางหลวงข้อมูลได้ดีขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์แล้ว ไม่จำเป็นต้องหมุนด้วยความเร็วสูงสุดเลย แนะนำให้เข้าเกียร์มากกว่า

เกียร์แรก - รหัส RZ และ Manchester-II

รหัส RZ

การเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะดำเนินการที่จุดเริ่มต้นของบิต การกลับสู่ระดับศูนย์จะอยู่ตรงกลางบิต คุณลักษณะพิเศษของโค้ด RZ คือจะมีการเปลี่ยนผ่าน (บวกหรือลบ) อยู่ที่ศูนย์กลางของบิตเสมอ ดังนั้นแต่ละบิตจึงมีป้ายกำกับ เครื่องรับสามารถแยกสัญญาณพัลส์นาฬิกา (แฟลช) ซึ่งมีอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์ออกจากสัญญาณได้ การเชื่อมจะดำเนินการในแต่ละบิต ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าเครื่องรับจะซิงโครไนซ์กับเครื่องส่ง รหัสดังกล่าวซึ่งมีไฟแฟลชเรียกว่าการซิงโครไนซ์ในตัวเอง

ข้อเสียของรหัส RZ คือไม่ได้ให้ประโยชน์ใดๆ ในด้านความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล หากต้องการส่งที่ความเร็ว 10 Mbps ต้องใช้ความถี่คลื่นพาหะที่ 10 MHz นอกจากนี้ การแยกความแตกต่างระหว่างสามระดับต้องใช้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่อินพุตไปยังเครื่องรับที่ดีกว่าโค้ดสองระดับ

การใช้รหัส RZ ที่พบบ่อยที่สุดคือในเครือข่ายใยแก้วนำแสง เมื่อส่งสัญญาณแสง จะไม่มีสัญญาณบวกหรือลบ ดังนั้นจึงใช้ระดับพลังงานของพัลส์แสงสามระดับ

รหัสแมนเชสเตอร์-II

รหัส Manchester-II หรือรหัส Manchester แพร่หลายมากที่สุดในเครือข่ายท้องถิ่น นอกจากนี้ยังเป็นของรหัสที่ซิงโครไนซ์ตัวเองด้วย แต่ต่างจากรหัส RZ ที่ไม่มีสาม แต่มีเพียงสองระดับเท่านั้นซึ่งให้ภูมิคุ้มกันทางเสียงที่ดีกว่า

ศูนย์โลจิคัลสอดคล้องกับการเปลี่ยนไปยังระดับบนที่กึ่งกลางของช่วงบิต และค่าโลจิคัลสอดคล้องกับการเปลี่ยนไปยังระดับล่าง ตรรกะการเข้ารหัสสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในตัวอย่างการส่งลำดับของค่าหรือศูนย์ เมื่อส่งบิตสลับกัน อัตราการทำซ้ำของพัลส์จะลดลงครึ่งหนึ่ง

สเปกตรัมความถี่ของสัญญาณที่มีการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์มีเพียงสองความถี่พาหะเท่านั้น สำหรับโปรโตคอลสิบเมกะบิต นี่คือ 10 MHz เมื่อส่งสัญญาณที่ประกอบด้วยศูนย์ทั้งหมดหรือทั้งหมด และ 5 MHz สำหรับสัญญาณที่มีศูนย์และหนึ่งสลับกัน ดังนั้น เมื่อใช้ตัวกรองแบนด์พาส คุณสามารถกรองความถี่อื่นๆ ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย

เกียร์สอง-รหัส NRZ

รหัส NRZ (Non Return to Zero) เป็นรหัสสองระดับที่ง่ายที่สุด ศูนย์สอดคล้องกับระดับล่าง หนึ่งถึงระดับบน การเปลี่ยนแปลงข้อมูลเกิดขึ้นที่ขอบเขตบิต ตัวเลือกรหัส NRZI (Non Return to Zero Inverted) - สอดคล้องกับขั้วกลับขั้ว

ข้อได้เปรียบที่ไม่ต้องสงสัยของโค้ดคือความเรียบง่าย สัญญาณไม่จำเป็นต้องเข้ารหัสและถอดรหัส

นอกจากนี้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลยังเป็นสองเท่าของความถี่ ความถี่สูงสุดจะถูกบันทึกเมื่อสลับความถี่กับศูนย์ ที่ความถี่ 1 Hz จะมีการส่งสองบิต สำหรับชุดค่าผสมอื่นๆ ความถี่จะลดลง เมื่อส่งลำดับของบิตที่เหมือนกัน ความถี่ในการเปลี่ยนสัญญาณจะเป็นศูนย์

รหัส NRZ (NRZI) ไม่มีการซิงโครไนซ์ นี่คือข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุด หากความถี่สัญญาณนาฬิกาของตัวรับแตกต่างจากความถี่ของเครื่องส่งสัญญาณ การซิงโครไนซ์จะสูญหาย บิตจะถูกแปลง และข้อมูลจะสูญหาย

ในการซิงโครไนซ์การเริ่มต้นการรับแพ็กเก็ต จะมีการใช้บิตบริการเริ่มต้น ตัวอย่างเช่น บิตหนึ่ง การประยุกต์ใช้รหัส NRZI ที่รู้จักกันดีที่สุดคือมาตรฐาน ATM155 โปรโตคอลที่พบบ่อยที่สุด RS232 ซึ่งใช้สำหรับการเชื่อมต่อผ่านพอร์ตอนุกรมของ PC ก็ใช้รหัส NRZ เช่นกัน ข้อมูลจะถูกส่งเป็นไบต์ขนาด 8 บิต พร้อมด้วยบิตเริ่มต้นและหยุด

เกียร์สี่ - รหัส MLT-3

รหัสการส่งสัญญาณสามระดับ MLT-3 (การส่งสัญญาณหลายระดับ - 3) มีความเหมือนกันมากกับรหัส NRZ ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดคือระดับสัญญาณสามระดับ

หนึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนจากระดับสัญญาณหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง ระดับสัญญาณเปลี่ยนแปลงตามลำดับโดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งก่อน ความถี่สัญญาณสูงสุดสอดคล้องกับการส่งสัญญาณตามลำดับ เมื่อส่งสัญญาณเป็นศูนย์ สัญญาณจะไม่เปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงข้อมูลจะถูกบันทึกที่ขอบเขตบิต หนึ่งรอบสัญญาณประกอบด้วยสี่บิต

ข้อเสียของรหัส MLT-3 เช่นเดียวกับรหัส NRZ คือการขาดการซิงโครไนซ์ ปัญหานี้แก้ไขได้โดยใช้การแปลงข้อมูลที่กำจัดลำดับศูนย์ที่ยาวและความเป็นไปได้ของการซิงโครไนซ์

กระปุกเกียร์ - การเข้ารหัสข้อมูล 4B5B

โปรโตคอลที่ใช้รหัส NRZ มักจะเสริมด้วยการเข้ารหัสข้อมูล 4B5B ต่างจากการเข้ารหัสสัญญาณ ซึ่งใช้ความถี่สัญญาณนาฬิกาและย้ายจากพัลส์หนึ่งไปยังบิต และในทางกลับกัน การเข้ารหัสข้อมูลจะแปลงลำดับบิตหนึ่งไปเป็นอีกลำดับหนึ่ง

รหัส 4B5B ใช้ฐานห้าบิตในการส่งสัญญาณข้อมูลสี่บิต รูปแบบห้าบิตจะสร้างอักขระตัวอักษรและตัวเลขสองหลัก 32 ตัว (สองถึงห้า) โดยมีค่าทศนิยมตั้งแต่ 00 ถึง 31 อักขระสี่บิตหรือ 16 ตัว (สองถึงสี่) ได้รับการจัดสรรสำหรับข้อมูล

สัญญาณข้อมูลสี่บิตจะถูกบันทึกใหม่เป็นสัญญาณห้าบิตในตัวเข้ารหัสตัวส่งสัญญาณ สัญญาณที่แปลงแล้วมี 16 ค่าสำหรับการส่งข้อมูลและ 16 ค่าซ้ำซ้อน ในตัวถอดรหัสตัวรับ ห้าบิตจะถูกถอดรหัสเป็นสัญญาณข้อมูลและการบริการ มีการจัดสรรสัญลักษณ์เก้าตัวสำหรับสัญญาณบริการ ไม่รวมสัญลักษณ์เจ็ดตัว

ไม่รวมค่าผสมที่มีศูนย์มากกว่าสามตัว (01 - 00001, 02 - 00010, 03 - 00011, 08 - 01000, 16 - 10000) สัญญาณดังกล่าวถูกตีความโดยสัญลักษณ์ V และคำสั่งผู้รับ การละเมิด - ความล้มเหลว คำสั่งระบุข้อผิดพลาดเนื่องจากการรบกวนสูงหรือความล้มเหลวของเครื่องส่งสัญญาณ การรวมศูนย์ห้าตัวเท่านั้น (00 - 00000) หมายถึงสัญญาณบริการ หมายถึงสัญลักษณ์ Q และมีสถานะ เงียบ - ไม่มีสัญญาณบนสาย

การเข้ารหัสข้อมูลช่วยแก้ปัญหาสองประการ - การซิงโครไนซ์และการปรับปรุงภูมิคุ้มกันทางเสียง การซิงโครไนซ์เกิดขึ้นโดยการกำจัดลำดับของศูนย์มากกว่าสามตัว การต้านทานสัญญาณรบกวนสูงทำได้โดยการตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับในช่วงเวลาห้าบิต

ค่าใช้จ่ายในการเข้ารหัสข้อมูลคือการลดความเร็วในการส่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์ ผลจากการเพิ่มบิตซ้ำซ้อนหนึ่งบิตลงในบิตข้อมูลสี่บิต ประสิทธิภาพของการใช้ความถี่ในโปรโตคอลที่มีโค้ด MLT-3 และการเข้ารหัสข้อมูล 4B5B จะลดลง 25% ตามลำดับ

เมื่อใช้การเข้ารหัสสัญญาณ MLT-3 และข้อมูล 4B5B ร่วมกัน การส่งสัญญาณครั้งที่สี่จะทำงานเหมือนกับข้อมูลที่สาม - 3 บิตต่อ 1 เฮิรตซ์ของความถี่พาหะของสัญญาณ รูปแบบนี้ใช้ในโปรโตคอล TP-PMD

เกียร์ห้า - รหัส PAM 5

รูปแบบการเข้ารหัสสัญญาณที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นแบบบิต ด้วยการเข้ารหัสบิต แต่ละบิตจะสอดคล้องกับค่าสัญญาณที่กำหนดโดยตรรกะของโปรโตคอล

ด้วยการเข้ารหัสไบต์ ระดับสัญญาณจะถูกกำหนดโดยสองบิตขึ้นไป

รหัส PAM 5 ระดับห้าใช้ระดับแอมพลิจูด 5 ระดับและการเข้ารหัสแบบสองบิต สำหรับแต่ละชุด ระดับแรงดันไฟฟ้าจะถูกตั้งค่าไว้ ด้วยการเข้ารหัสแบบสองบิต จำเป็นต้องมีสี่ระดับในการส่งข้อมูล (สองกำลังสอง - 00, 01, 10, 11) การส่งสองบิตพร้อมกันจะช่วยลดความถี่ของสัญญาณลงครึ่งหนึ่ง

มีการเพิ่มระดับที่ห้าเพื่อสร้างความซ้ำซ้อนในโค้ดที่ใช้ในการแก้ไขข้อผิดพลาด ซึ่งให้การสำรองอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนเพิ่มเติมที่ 6 dB

รหัส PAM 5 ใช้ในโปรโตคอล 1000 Base T Gigabit Ethernet (ดูแผนภาพการส่งผ่าน Gigabit Ethernet) โปรโตคอลนี้ให้การรับส่งข้อมูลด้วยความเร็ว 1,000 Mbit/s โดยมีความกว้างสเปกตรัมสัญญาณเพียง 125 MHz

สิ่งนี้สำเร็จได้อย่างไร? ข้อมูลจะถูกส่งทั้งสี่คู่พร้อมกัน ดังนั้นแต่ละคู่จะต้องมีความเร็ว 250 Mbps ความถี่สูงสุดของสเปกตรัมพาหะเมื่อส่งสัญลักษณ์รหัส PAM 5 สองบิตคือ 62.5 MHz เมื่อพิจารณาถึงการส่งฮาร์มอนิกตัวแรก โปรโตคอล 1,000 Base T ต้องใช้คลื่นความถี่สูงถึง 125 MHz แต่ควรพิจารณาเรื่องพาหะ ฮาร์โมนิค และย่านความถี่แยกกัน

ความกว้างของลำตัว - ย่านความถี่ที่ต้องการ

ความเร็วในการเคลื่อนที่ไม่เพียงขึ้นอยู่กับความสามารถของรถเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของทางหลวงด้วย เช่นเดียวกับการส่งข้อมูล พิจารณาความเป็นไปได้ของทางหลวงข้อมูล

การเข้ารหัสสัญญาณเป็นวิธีการแปลงความถี่สัญญาณนาฬิกาเป็นอัตราข้อมูล จุดประสงค์ของการเปลี่ยนแปลงคืออะไร? เพื่อเพิ่มความเร็วโดยไม่เปลี่ยนช่วงความถี่ของช่องสัญญาณสื่อสาร การเข้ารหัสจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ส่งและรับที่ซับซ้อนมากขึ้น นี่คือลบ แต่เมื่อเปลี่ยนไปใช้โปรโตคอลความเร็วสูงคุณสามารถใช้สายเคเบิลเส้นเดียวกันได้ และนี่ก็เป็นข้อดีอย่างมากแล้ว

ตัวอย่างเช่น Fast Ethernet 100 Base T4 ให้ความเร็วเครือข่าย 100 Mbps บนสายเคเบิล Category 3 (16 MHz) Gigabit Ethernet 1000 Base T ได้รับการปรับใช้ในลักษณะที่สามารถส่งผ่าน 1,000 Mbit/s ตามหมวดหมู่ 5 ช่องสัญญาณ (100 MHz) ซึ่งมีการสำรองไว้บางส่วน

ความกว้างของสเปกตรัมสัญญาณ

สัญญาณที่มีรูปร่างเป็นไซน์เรียกว่าฮาร์มอนิก พารามิเตอร์ถูกกำหนดโดยความถี่และแอมพลิจูด ยิ่งรูปร่างของสัญญาณแตกต่างจากไซน์ซอยด์มากเท่าใด ส่วนประกอบฮาร์มอนิกก็จะยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น ความถี่ฮาร์มอนิกเป็นความถี่ทวีคูณของความถี่พาหะ ตัวอย่างเช่น มาตรฐานแหล่งจ่ายไฟ จำเป็นต้องมีการประเมินคุณภาพแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณจนถึงฮาร์มอนิกที่สามสิบ

ช่วงความถี่ของสัญญาณที่ซับซ้อนเรียกว่าความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณ ประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานซึ่งกำหนดพาหะ และส่วนประกอบฮาร์มอนิกซึ่งกำหนดรูปร่างของพัลส์

การฟื้นฟูรูปร่างพัลส์จะดำเนินการที่ระดับฮาร์ดแวร์ ดังนั้นส่วนประกอบฮาร์มอนิกจึงถูกลบออกโดยใช้ตัวกรอง

ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณขึ้นอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกา วิธีการเข้ารหัส และคุณลักษณะของตัวกรองเครื่องส่งสัญญาณ

รูปที่ 6 แสดงให้เห็นว่าวิธีการเข้ารหัสสามารถลดความถี่พาหะได้อย่างไร สำหรับวิธีการเข้ารหัสทั้งสามวิธี จะมีการกำหนดสถานการณ์ที่ต้องใช้ความถี่พาหะสูงสุด ผู้ให้บริการเฮิรตซ์หนึ่งรายประกอบด้วยหนึ่งบิต (1) ในการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์ สองบิต (01) ในรหัส NRZ และสี่บิต (1111) ในรหัส MLT-3 ปัจจัยการเข้ารหัส (การส่ง) คือหนึ่ง สอง และสี่ ตามลำดับ

การผสมบิตอื่นๆ ต้องใช้ความถี่ที่ต่ำกว่า ตัวอย่างเช่น เมื่อสลับศูนย์และศูนย์ ความถี่พาหะของรหัส MLT-3 จะลดลงอีกปัจจัยหนึ่งคือ 2; ลำดับที่ยาวของศูนย์จะลดความถี่พาหะให้เป็นศูนย์

ไม่ควรสับสนความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณกับความถี่สัญญาณนาฬิกา ความถี่สัญญาณนาฬิกาคือเครื่องเมตรอนอมที่กำหนดจังหวะของทำนอง ในรูปที่ 6 ความถี่สัญญาณนาฬิกาสอดคล้องกับอัตราบิต ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณในการเปรียบเทียบนี้คือขอบเขตของสัญญาณ โดยมีเงื่อนไขว่าจะช่วยให้สามารถกู้คืนสัญญาณพัลส์ดั้งเดิมได้

ในการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อก ความกว้างสเปกตรัมคือทำนองที่มีสเปกตรัมกว้างกว่ามาก หากคุณพยายามส่งทำนองทางโทรศัพท์ คุณจะต้องเสียสละคลื่นความถี่ สายสื่อสารที่มีแบนด์วิธแคบจะ "ตัด" ฮาร์โมนิคส่วนบนออก ในเวลาเดียวกันคุณภาพเสียงของทำนองที่เอาต์พุตของช่องสื่อสารย่านความถี่แคบจะลดลง

การส่งสัญญาณดิจิตอลต้องใช้ฮาร์โมนิคน้อยกว่าเพื่อเรียกคืนสัญญาณดั้งเดิมมากกว่าการส่งสัญญาณแบบอะนาล็อก เทคโนโลยีการส่งและรับสัญญาณดิจิตอลช่วยให้คุณสามารถกู้คืนสัญญาณดั้งเดิมโดยใช้ตัวพาคลื่นความถี่ อย่างไรก็ตาม ในการลดอัตราความผิดพลาด จะต้องมีฮาร์โมนิคตัวแรกอยู่ ซึ่งจะเพิ่มความกว้างสเปกตรัมหรือช่วงความถี่เป็นสองเท่า

สัญญาณด้านเดียวและสองด้าน

สัญญาณที่ไม่มีพลังงานสเปกตรัมความถี่เป็นศูนย์คือแถบสองข้าง ในวงดนตรีสองทาง ความกว้างของฮาร์โมนิคแรกจะมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของวงดนตรีทางเดียว สเปกตรัมสัญญาณหลังจากการเข้ารหัสแมนเชสเตอร์เป็นแบบสองแบนด์ การเข้ารหัสโดยใช้วิธี NRZ, MLT-3 และ PAM 5 จะสร้างสัญญาณแถบข้างเดียว

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น รหัส Manchester-II ระบุความถี่คลื่นวิทยุสองความถี่: 5 MHz และ 10 MHz

ความถี่ 10 MHz ถูกส่งด้วยฮาร์มอนิกเดียว (พาหะและฮาร์โมนิคจะแสดงเป็นสีแดงในรูปที่ 7) ความถี่ 5 MHz (แสดงเป็นสีเขียว) มีฮาร์โมนิค 3 ตัวในช่วงบน ฮาร์โมนิคที่เหลือจะถูกตัดออกโดยตัวกรอง

ดังนั้น เมื่อส่งสัญญาณที่เข้ารหัส NRZ แถบข้างเดียวที่ 10 Mbit/s จะต้องใช้ 10 MHz สัญญาณดูอัลแบนด์ที่สร้างโดยโปรโตคอลสิบเมกะบิตของแมนเชสเตอร์ต้องใช้แบนด์วิดท์ 20 MHz

สเปกตรัมพาหะของ ATM 155 ซึ่งใช้วิธีการเข้ารหัสสัญญาณ NRZ และมีความถี่สัญญาณนาฬิกา 155.52 MHz ต้องใช้แบนด์วิดท์ 77.76 MHz เมื่อคำนึงถึงผู้ให้บริการรายหนึ่ง แบนด์วิดท์สัญญาณคือ 155.52 MHz

ช่องสัญญาณ Category 5 มาตรฐานที่มีความยาวสูงสุดให้แบนด์วิดท์ 100 MHz โดยมีระยะขอบของสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่ 3.1 dB ในกรณีนี้ อัตรากำไรขั้นต้นเป็นศูนย์สำหรับกำลังสัญญาณส่วนเกินเหนือเสียงรบกวนจะอยู่ที่ความถี่ 115 MHz ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าทางหลวงข้อมูลมีความกว้างไม่เพียงพอ

นอกจากความกว้างของทางหลวงแล้ว คุณภาพของผืนผ้าใบยังขึ้นอยู่กับความไม่สม่ำเสมออีกด้วย ในส่วนของเคเบิลทีวี นี่คืออัตราส่วนสัญญาณ/เสียงรบกวน ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณภาพของข้อต่อเป็นหลัก - การเชื่อมต่อแบบถอดได้ ลักษณะคลื่นของเสียงและการไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดของโปรโตคอล Class D มีรายละเอียดครอบคลุมอยู่ในบทความข้อบกพร่องหมวด 5

ข้อสรุป

เทคนิคการเขียนโค้ดและวงจรที่ซับซ้อนโดยใช้คู่บิดเกลียวทั้งหมดทำให้อัตราข้อมูลเพิ่มขึ้นโดยไม่มีการเพิ่มสัดส่วนในช่วงความถี่ของตัวกลางในการส่งสัญญาณหรือความกว้างของทางหลวงข้อมูล

การวิเคราะห์วิธีการเข้ารหัสช่วยให้เราสรุปได้ว่าระบบ Category 5 ขาดแคลนทรัพยากร แม้แต่สำหรับการใช้งานในระดับเดียวกันก็ตาม ทางหลวงข้อมูลในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการเตรียมการที่มากขึ้นในการย้ายจากแอปพลิเคชันขนาด 10 เมกะบิตไปเป็นโปรโตคอลความเร็วสูง

การแยกลิงก์ไปยังรูปภาพ

การดำเนินการกับเอกสาร