Манчестерский код
Линейный код, использовавшийся в ранних магнитных хранилищах данных и Ethernet

В телекоммуникациях и хранении данных манчестерский код (также известный как фазовое кодирование , или PE ) представляет собой линейный код , в котором кодирование каждого бита данных является либо низким, затем высоким, либо высоким, затем низким, в течение одинакового времени. Это самосинхронизирующийся сигнал без постоянной составляющей . Следовательно, электрические соединения, использующие манчестерский код, легко гальванически изолируются .

Код Manchester получил свое название от разработки в Манчестерском университете , где он использовался для хранения данных на магнитных барабанах компьютера Manchester Mark 1 .

Манчестерский код широко использовался для магнитной записи на компьютерных лентах с разрешением 1600 бит/дюйм до появления лент с разрешением 6250 бит/дюйм, которые использовали более эффективную групповую кодированную запись . [1] Манчестерский код использовался в ранних стандартах физического уровня Ethernet и до сих пор используется в потребительских ИК- протоколах, RFID и ближней связи . Он использовался и до сих пор используется для загрузки команд на космический корабль Voyager . [2]

Функции

Манчестерское кодирование является частным случаем двоичной фазовой манипуляции (BPSK), где данные управляют фазой несущей прямоугольной волны , частота которой равна скорости передачи данных. Манчестерский код обеспечивает частые переходы напряжения линии, прямо пропорциональные тактовой частоте; это помогает восстановлению тактовой частоты .

Постоянная составляющая кодированного сигнала не зависит от данных и, следовательно, не несет никакой информации. Поэтому соединения могут быть индуктивно или емкостно связаны, что позволяет удобно передавать сигнал с помощью гальванически изолированных сред (например, Ethernet) с использованием сетевого изолятора — простого импульсного трансформатора один к одному , который не может передавать постоянную составляющую.

Ограничения

Скорость передачи данных манчестерского кодирования составляет всего лишь половину скорости передачи данных некодированного сигнала, что ограничивает его полезность в системах, где полоса пропускания не является проблемой, например, в локальных вычислительных сетях (LAN) . [3]

Манчестерское кодирование приводит к сложным проблемам, связанным с частотой, что делает его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных. [3] [4]

Существуют более сложные коды, такие как кодирование 8B/10B , которые используют меньшую полосу пропускания для достижения той же скорости передачи данных, но могут быть менее терпимы к ошибкам частоты и джиттеру в опорных тактовых частотах передатчика и приемника. [ необходима ссылка ]

Кодирование и декодирование

Пример манчестерского кодирования, демонстрирующий оба соглашения о представлении данных, где: 1337 10 = 10100111001 2

Манчестерский код всегда имеет переход в середине каждого битового периода и может (в зависимости от передаваемой информации) иметь переход в начале периода. Направление перехода в середине бита указывает на данные. Переходы на границах периода не несут информации. Они существуют только для того, чтобы поместить сигнал в правильное состояние, чтобы разрешить переход в середине бита.

Соглашения о представлении данных

Существуют два противоположных соглашения о представлении данных.

Первый из них был впервые опубликован GE Thomas в 1949 году и был поддержан многочисленными авторами (например, Andy Tanenbaum ). [5] Он определяет, что для 0 бит уровни сигнала будут низкими-высокими (предполагая амплитудное физическое кодирование данных) - с низким уровнем в первой половине периода бита и высоким уровнем во второй половине. Для 1 бита уровни сигнала будут высокими-низкими. Это также известно как Manchester II или Biphase-L код.

Второе соглашение также соблюдается многочисленными авторами (например, Уильямом Столлингсом ) [6] , а также стандартами IEEE 802.4 (маркерная шина) и более низкоскоростными версиями стандартов IEEE 802.3 (Ethernet). Оно гласит, что логический 0 представлен последовательностью сигналов высокий-низкий, а логическая 1 представлена ​​последовательностью сигналов низкий-высокий.

Если сигнал, закодированный в Манчестере, инвертируется в коммуникации, он преобразуется из одной конвенции в другую. Эту неоднозначность можно преодолеть, используя дифференциальное манчестерское кодирование .

Расшифровка

Наличие гарантированных переходов позволяет сигналу быть самосинхронизирующимся, а также позволяет приемнику правильно выравниваться; приемник может определить, смещен ли он на половину периода бита, поскольку больше не всегда будет переход в течение каждого периода бита. Цена этих преимуществ — удвоение требований к полосе пропускания по сравнению с более простыми схемами кодирования NRZ .

Кодирование

Кодирование данных с использованием логики «исключительное ИЛИ» (конвенция 802.3) [7]
Исходные данныеЧасыМанчестерская стоимость
0Исключающее ИЛИ
⊕		0=0
11
101
10

Соглашения о кодировании следующие:

  • Каждый бит передается в течение фиксированного времени (периода).
  • A 0выражается переходом от низкого к высокому уровню, a 1— переходом от высокого к низкому уровню (согласно соглашению GE Thomas — в соглашении IEEE 802.3 верно обратное). [8]
  • Переходы, которые означают 0или 1происходят в середине периода.
  • Переходы в начале периода являются накладными расходами и не несут в себе данных.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Savard, John JG (2018) [2006]. "Цифровая магнитная запись на ленту". quadibloc . Архивировано из оригинала 2 июля 2018 года . Получено 16 июля 2018 года .
  2. ^ Хьюз, Марк (2 июля 2017 г.). «Связь на расстоянии в миллиарды миль: связь на больших расстояниях в космическом корабле «Вояджер»». Все о схемах . Получено 27 сентября 2024 г.
  3. ^ ab Oed, Richard (22 апреля 2022 г.). "Old, but Still Useful: The Manchester Code". DigiKey . Архивировано из оригинала 22 августа 2022 г. . Получено 2 февраля 2023 г. .
  4. ^ Ethernet Technologies, Cisco Systems , архивировано из оригинала 28 декабря 2018 г. , извлечено 12 сентября 2017 г. , Манчестерское кодирование привносит некоторые сложные проблемы, связанные с частотой, которые делают его непригодным для использования на более высоких скоростях передачи данных.
  5. ^ Таненбаум, Эндрю С. (2002). Компьютерные сети (4-е изд.). Prentice Hall . стр. 274–275. ISBN 0-13-066102-3.
  6. ^ Сталлингс, Уильям (2004). Данные и компьютерные коммуникации (7-е изд.). Prentice Hall . С. 137–138. ISBN 0-13-100681-9.
  7. ^ Manchester Data Encoding for Radio Communications , получено 28 мая 2018 г.
  8. ^ Форстер, Р. (2000). «Манчестерское кодирование: разрешены противоречащие определения». Журнал инженерной науки и образования . 9 (6): 278– 280. doi :10.1049/esej:20000609 (неактивно 7 декабря 2024 г.).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of December 2024 (link)

Общественное достояние В этой статье использованы материалы из общедоступного Федерального стандарта 1037C. Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Manchester_code&oldid=1261755054"