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| + | 已将所有英文缩写在首次出现处补充“英文全称+中文含义”,并在文末增加缩写速查表。下面可直接复制到 DokuWiki。 | ||
| + | |||
| ====== 数据编码 ====== | ====== 数据编码 ====== | ||
| - | ~~TOC~~ | + | ===== 1. 数据编码概述 ===== |
| - | ===== 概述 ===== | + | 数据编码是把二进制数字信息转换为适合在传输介质中传送的电信号。不同编码方案在以下方面存在差异: |
| - | 二进制数字信息在传输过程中,需要转换成适合通信线路传输的信号,这一过程称为**数据编码**或**线路编码**。 | ||
| - | |||
| - | 不同编码方案在以下方面存在差异: | ||
| - | |||
| - | * 电平数量; | ||
| * 抗噪声能力; | * 抗噪声能力; | ||
| * 时钟同步能力; | * 时钟同步能力; | ||
| - | * 检错能力; | + | * 占用带宽; |
| - | * 所需信道带宽; | + | * 差错检测能力; |
| - | * 编码效率; | + | * 实现复杂度与成本。 |
| - | * 实现复杂度和成本。 | + | |
| - | 本节主要介绍以下编码方式: | + | <WRAP info> |
| + | **选型原则:**实际应用中应综合考虑数据传输速率、信道带宽、线路质量、同步要求、抗干扰能力和实现成本。 | ||
| + | </ | ||
| - | - 单极性码; | + | ===== 2. 常用数据编码方案 ===== |
| - | - 极性码; | + | |
| - | - 双极性码与AMI; | + | |
| - | - 归零码; | + | |
| - | - 双相码; | + | |
| - | - 不归零码与NRZ-I; | + | |
| - | - 曼彻斯特编码; | + | |
| - | - 差分曼彻斯特编码; | + | |
| - | - 多电平编码; | + | |
| - | - MLT-3编码; | + | |
| - | - 4B/ | + | |
| - | - 8B/ | + | |
| - | - 4D-PAM5编码。 | + | |
| - | > **核心问题:**数据编码不仅要表示“0”和“1”,还要兼顾同步、抗干扰、带宽利用率、传输速率和实现成本。 | + | ^ 编码方式 ^ 英文名称或缩写 ^ 判定规则 ^ 自同步 ^ 主要特点 ^ |
| + | | 单极性码 | Unipolar Code(单极性编码) | 用一种极性电压和零电平表示 0、1 | 否 | 简单、成本低,抗干扰能力弱 | | ||
| + | | 极性码 | Polar Code(极性编码) | 用正、负电压分别表示 0、1 | 否 | 电平差较大,抗干扰能力较好 | | ||
| + | | 双极性码 | Bipolar Code(双极性编码) | 使用正、负、零三个电平 | 较弱 | 可减少直流分量,具有一定检错能力 | | ||
| + | | 归零码 | RZ(Return to Zero,归零码) | 每个码元内部信号都返回零电平 | 是 | 同步能力好,但占用带宽较大 | | ||
| + | | 双相码 | Biphase Code(双相编码) | 每个码元中间都发生电平跳变 | 是 | 同步与检错能力强 | | ||
| + | | 不归零码 | NRZ(Non-Return-to-Zero,不归零码) | 码元期间不强制返回零电平 | 否 | 实现简单、带宽利用率较高 | | ||
| + | | 曼彻斯特码 | Manchester Encoding(曼彻斯特编码) | 位中间跳变的方向表示数据 | 是 | 广泛用于传统以太网 | | ||
| + | | 差分曼彻斯特码 | Differential Manchester Encoding(差分曼彻斯特编码) | 位开始处是否跳变表示数据 | 是 | 抗极性反转能力强 | | ||
| + | | 多电平编码 | Multi-Level Encoding(多电平编码) | 一个码元可取多个电平 | 视方案而定 | 单码元可携带多个比特 | | ||
| + | | MLT-3 | Multi-Level Transmit-3(三级多电平传输编码) | 0 不改变电平,1 引起电平状态变化 | 否 | 降低信号变化频率 | | ||
| + | | 4B/5B | 4 Binary/5 Binary(4比特/ | ||
| + | | 8B/6T | 8 Binary/6 Ternary(8比特/ | ||
| + | | 4D-PAM5 | 4-Dimensional 5-Level Pulse Amplitude Modulation(四维五电平脉冲幅度调制) | 在4对双绞线上并行使用5个电平 | 是 | 用于1000BASE-T千兆以太网 | | ||
| - | ---- | + | ===== 3. 基础线路编码 ===== |
| - | ===== 1. 数据编码的评价指标 ===== | + | ==== 3.1 单极性码 ==== |
| - | 选择编码方案时,通常需要考虑以下指标: | + | 单极性码只使用一种极性的电压和零电平表示二进制数据。例如: |
| - | ^ 指标 ^ 含义 ^ | + | * 二进制 **0**:+3 V; |
| - | | 表示能力 | 编码能否明确区分二进制0和1 | | + | |
| - | | 自同步能力 | 接收端能否从信号跳变中恢复时钟 | | + | |
| - | | 抗噪声能力 | 信号受到干扰后是否仍容易识别 | | + | |
| - | | 检错能力 | 编码规则被破坏时能否发现错误 | | + | |
| - | | 频带利用率 | 单位带宽能够传输多少有效数据 | | + | |
| - | | 直流分量 | 信号是否长期偏向某个电平 | | + | |
| - | | 实现成本 | 编码器、解码器和接口电路的复杂程度 | | + | |
| - | ==== 1.1 自同步 ==== | + | 其特点如下: |
| - | 发送端和接收端需要保持位边界一致。若编码信号本身包含规律性的电平跳变,接收端就可以从这些跳变中恢复时钟,这种能力称为**自同步**。 | + | * 实现简单,设备成本低; |
| + | * 存在明显的直流分量; | ||
| + | * 连续出现多个相同比特时缺少电平变化; | ||
| + | * 需要额外的时钟信号完成同步; | ||
| + | | ||
| - | 缺乏自同步能力的编码在传输长串相同比特时,可能因为长时间没有电平变化而失去位同步。 | + | ==== 3.2 极性码 ==== |
| - | ==== 1.2 电平与跳变 ==== | + | 极性码使用正、负两种电压表示二进制数据。例如: |
| - | 数据可以通过两种基本方式表示: | + | * 二进制 **0**:+3 V; |
| + | * 二进制 **1**:-3 V。 | ||
| - | * 使用当前电平的高低表示数据; | + | 与单极性码相比,极性码的电平差更大,因而抗干扰能力更好。但是,连续传输相同比特时仍然不会产生电平变化,因此通常需要额外的时钟信号。 |
| - | * 使用电平是否发生跳变表示数据。 | + | |
| - | > **易错点:**“高电平或低电平代表什么”与“是否发生跳变代表什么”是两种不同的判读方式。 | + | ==== 3.3 双极性码与AMI ==== |
| - | ---- | + | 双极性码使用正、负、零三个电平。典型代表是: |
| - | ===== 2. 基本编码方案 ===== | + | **AMI(Alternate Mark Inversion,信号交替反转编码)** |
| - | ==== 2.1 单极性码 ===== | + | 其编码规则为: |
| - | 单极性码只使用一种极性的电压和零电平表示数据。 | + | |
| - | + | * 二进制 **1**:交替使用正电平和负电平。 | |
| - | 例如: | + | |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | + | ||
| - | 具体的0、1映射可以由系统约定,关键特征是信号只使用一种极性。 | + | |
| - | + | ||
| - | === 特点 === | + | |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | * 电路成本较低; | + | |
| - | * 电平差较小,抗噪声能力较弱; | + | |
| - | * 含有明显的直流分量; | + | |
| - | * 不具备自同步能力; | + | |
| - | * 传输连续的0或1时可能无法恢复时钟。 | + | |
| - | + | ||
| - | === 典型应用 === | + | |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 2.2 极性码 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | 极性码分别使用正电压和负电压表示二进制0和1。 | + | |
| - | + | ||
| - | 例如: | + | |
| - | + | ||
| - | * '' | + | |
| - | * '' | + | |
| - | + | ||
| - | === 特点 === | + | |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | * 不具备可靠的自同步能力。 | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 2.3 双极性码 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | 双极性码使用三个电平: | + | |
| - | + | ||
| - | * 正电平; | + | |
| - | * 零电平; | + | |
| - | * 负电平。 | + | |
| - | + | ||
| - | 典型的双极性码是 **AMI编码**。 | + | |
| - | + | ||
| - | === 2.3.1 AMI编码 === | + | |
| - | + | ||
| - | AMI是Alternate Mark Inversion的缩写,中文通常称为**信号交替反转编码**或**传号交替反转码**。 | + | |
| - | + | ||
| - | 其基本规则为: | + | |
| - | + | ||
| - | * 二进制'' | + | |
| - | * 二进制'' | + | |
| 例如: | 例如: | ||
| < | < | ||
| - | 数据: | + | 数据: 1 |
| - | 电平: +V | + | AMI: +V |
| </ | </ | ||
| - | === 优点 === | + | AMI的主要特点: |
| - | * 正负脉冲交替,直流分量较小; | + | * 没有明显的直流分量; |
| - | * 抗噪声性能优于普通二进制电平码; | + | * 抗噪声能力优于普通二进制线路码; |
| - | * 具有一定的检错能力; | + | * 正负脉冲交替出现,可提供一定的检错能力; |
| - | * 正负交替规律被破坏时,可检测到AMI违例。 | + | * 如果两个相邻的非零脉冲极性相同,则称为 **AMI违例**; |
| + | * 连续出现多个0时没有电平变化,可能丢失同步信息。 | ||
| - | === 缺点 | + | === B6ZS改进方案 |
| - | | + | **B6ZS(Bipolar with 6-Zero Substitution,六零替代双极性编码)**用于解决AMI中连续6个0造成的同步问题。 |
| - | | + | |
| - | + | ||
| - | === AMI违例 === | + | |
| - | + | ||
| - | 正常情况下,表示'' | + | |
| - | + | ||
| - | < | + | |
| - | +V → -V → +V → -V | + | |
| - | </ | + | |
| - | + | ||
| - | 若连续出现两个同极性脉冲,例如: | + | |
| - | + | ||
| - | < | + | |
| - | +V → +V | + | |
| - | </ | + | |
| - | + | ||
| - | 则称为**AMI违例**。 | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 2.4 B6ZS编码 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | B6ZS是Bipolar with 6-Zero Substitution的缩写,可译为**六零替代双极性码**。 | + | |
| 其基本思想是: | 其基本思想是: | ||
| - | * 当数据中出现连续6个'' | + | * 当数据中连续出现6个0时,用预先规定的特殊码组进行替换; |
| - | * 使用一组包含特殊脉冲的代码替换这6个0; | + | * 替代码组故意包含AMI违例; |
| - | * 替代码中人为引入AMI违例; | + | * 接收端检测到该违例后,将特殊码组恢复为连续6个0。 |
| - | * 接收端识别该违例后,将其还原为连续6个0。 | + | |
| - | === 作用 === | + | <WRAP tip> |
| + | AMI违例并不一定代表传输错误。在B6ZS等编码中,违例可以被有意加入,用于携带同步信息。 | ||
| + | </ | ||
| - | * 避免长串0导致时钟同步丢失; | + | ==== 3.4 归零码RZ ==== |
| - | * 保留AMI编码的基本特点; | + | |
| - | * 利用规定的违例模式携带同步信息。 | + | |
| - | > **理解要点:**AMI违例通常意味着错误,但在B6ZS等改进编码中,特定违例模式是发送端有意插入的同步标记。 | + | **RZ(Return to Zero,归零码)**要求信号在每个码元的内部返回零电平。因此,相邻码元之间通常被零电平隔开。 |
| - | ---- | + | 教材图示中的双极性归零码可理解为: |
| - | ==== 2.5 归零码 | + | * 从正电平返回零电平的跳变表示一种二进制值; |
| + | * 从负电平返回零电平的跳变表示另一种二进制值; | ||
| + | * 每个码元中间都有电平变化。 | ||
| - | 归零码简称 **RZ**,英文为Return to Zero。 | + | 主要特点: |
| - | 在每个码元持续时间内,信号都会回到零电平。因此,相邻码元之间由零电平隔开。 | + | * 具有较好的时钟同步能力; |
| + | * 接收端可利用码元内部的跳变提取时钟; | ||
| + | * 抗噪声能力较好; | ||
| + | * 每个码元包含更多电平变化,占用带宽较大。 | ||
| - | 教材图示为一种双极性归零码: | + | ==== 3.5 双相码 ==== |
| - | * 正电平回到零电平的跳变表示一种码元; | + | 双相码要求每个码元中间都出现一次电平跳变。 |
| - | * 负电平回到零电平的跳变表示另一种码元; | + | |
| - | * 每个码元中间都存在电平跳变。 | + | |
| - | === 优点 === | + | 其主要优势是: |
| - | * 每个码元内部都有跳变; | + | * 码元中间的跳变可以提供同步时钟; |
| * 具有自同步能力; | * 具有自同步能力; | ||
| - | * 根据跳变边沿识别数据; | + | * 如果某个码元中间缺少规定的跳变,可判断出现编码违例; |
| - | * 抗噪声能力较好。 | + | * 能够提供一定的错误检测能力。 |
| - | === 缺点 | + | ===== 4. 不归零编码 ===== |
| - | * 一个码元需要多个信号区间; | + | ==== 4.1 NRZ基本概念 ==== |
| - | * 占用的信道带宽较大; | + | |
| - | * 编码和传输效率相对较低。 | + | |
| - | ---- | + | **NRZ(Non-Return-to-Zero,不归零编码)**是指信号在一个码元持续期间不强制回到零电平。 |
| - | ==== 2.6 双相码 ===== | + | 其优点是: |
| - | 双相码要求每一个码元中间都出现一次电平跳变。 | + | * 编码方式简单; |
| + | * 信号变化次数较少; | ||
| + | * 对信道带宽的要求相对较低; | ||
| + | * 实现成本较低。 | ||
| - | === 特点 === | + | 其缺点是: |
| - | * 每位均包含时钟信息; | + | * 连续出现相同比特时缺少电平变化; |
| - | * 具有良好的自同步能力; | + | * 不具备稳定的自同步能力; |
| - | * 可以检测部分编码错误; | + | * 容易产生时钟漂移。 |
| - | * 某一位中间缺少规定的跳变时,可判定为违例; | + | |
| - | * 所需带宽通常高于普通不归零码。 | + | |
| - | 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码都属于双相码。 | + | ==== 4.2 NRZ-I ==== |
| - | ---- | + | **NRZ-I(Non-Return-to-Zero Inverted,不归零反相编码)**使用电平是否发生翻转表示数据: |
| - | ==== 2.7 不归零码 ===== | + | |
| - | + | * 遇到二进制 **0**:电平保持不变。 | |
| - | 不归零码简称 | + | |
| - | + | ||
| - | 在一个码元持续时间内,信号不要求回到零电平。 | + | |
| - | + | ||
| - | 教材图示的不归零差分编码规则为: | + | |
| - | + | ||
| - | * 出现'' | + | |
| - | * 出现'' | + | |
| - | + | ||
| - | 此类编码也称为 **NRZ-I**。 | + | |
| - | + | ||
| - | === 特点 === | + | |
| - | + | ||
| - | * 数据由电平是否变化表示,而不是由绝对电平高低表示; | + | |
| - | * 实现简单; | + | |
| - | * 成本较低; | + | |
| - | * 频带利用率较高; | + | |
| - | * 传输长串不触发跳变的比特时,容易失去同步; | + | |
| - | * 不属于自同步编码。 | + | |
| - | + | ||
| - | === 典型应用 === | + | |
| - | + | ||
| - | * 终端到调制解调器的接口; | + | |
| - | | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ===== 3. 曼彻斯特编码 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | 曼彻斯特编码(Manchester Encoding)是一种双相码。 | + | |
| - | + | ||
| - | 每一个码元中间都必须发生一次电平跳变,该跳变同时承担两个作用: | + | |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | + | ||
| - | 教材采用的表示约定为: | + | |
| - | + | ||
| - | * 高电平到低电平的跳变表示'' | + | |
| - | * 低电平到高电平的跳变表示'' | + | |
| - | + | ||
| - | 相反的映射也可以采用,具体取决于协议约定。 | + | |
| < | < | ||
| - | 0:高电平 → 低电平 | + | 0:保持前一个电平 |
| - | 1:低电平 → 高电平 | + | 1:切换到另一个电平 |
| </ | </ | ||
| - | ==== 3.1 优点 ==== | + | NRZ-I也称为差分码。它不依赖固定的高、低电平,而是根据电平是否发生变化识别数据,因此能够降低线路极性接反造成的影响。 |
| - | * 每位中间都有跳变; | + | 但是,连续出现多个0时没有电平变化,仍可能造成同步信息丢失。 |
| - | * 自同步能力强; | + | |
| - | * 抗噪声能力较好; | + | |
| - | * 可以检测缺少位中跳变的编码错误; | + | |
| - | * 不依赖绝对电平长期保持。 | + | |
| - | ==== 3.2 缺点 | + | ===== 5. 曼彻斯特编码 ===== |
| - | * 每个码元需要两个信号区间; | + | ==== 5.1 曼彻斯特码 ==== |
| - | * 调制速率约为数据码元速率的两倍; | + | |
| - | * 对信道带宽要求较高; | + | |
| - | * 实现成本高于简单NRZ编码。 | + | |
| - | ==== 3.3 典型应用 ==== | + | **Manchester Encoding(曼彻斯特编码)**是一种双相编码,每个码元的中间都必须出现一次电平跳变。 |
| - | 曼彻斯特编码用于传统以太网。 | + | 一种常见约定是: |
| - | > **考试重点:**曼彻斯特编码的位中跳变既表示数据,又提供时钟。 | + | |
| + | * 低电平到高电平的跳变表示 | ||
| - | ---- | + | 也可以采用相反约定,具体取决于协议标准。 |
| - | ===== 4. 差分曼彻斯特编码 ===== | + | 码元中间的跳变同时承担两种作用: |
| - | 差分曼彻斯特编码(Differential Manchester Encoding)也是一种双相码。 | + | * 表示二进制数据; |
| + | * 提供时钟同步信号。 | ||
| - | 其编码规则为: | + | 主要特点: |
| - | * 每一位中间的跳变只用于时钟同步; | + | * 具有良好的自同步能力; |
| - | * 每一位开始处是否发生跳变用于表示数据; | + | * 没有长时间保持固定电平的问题; |
| - | * 位开始处有跳变表示'' | + | * 可通过缺少中间跳变检测部分传输错误; |
| - | * 位开始处无跳变表示'' | + | * 调制速率通常是数据速率的2倍; |
| + | * 对信道带宽要求较高。 | ||
| - | <code> | + | <WRAP info> |
| - | 位中间:必须跳变,用于同步 | + | 曼彻斯特编码曾用于传统 **Ethernet(以太网)**,例如10 Mb/ |
| - | 位开始:跳变表示0,不跳变表示1 | + | </WRAP> |
| - | </code> | + | |
| - | ==== 4.1 优点 | + | ==== 5.2 差分曼彻斯特码 |
| - | | + | **Differential Manchester Encoding(差分曼彻斯特编码)**同样要求每个码元中间必须发生电平跳变,但中间跳变只用于同步,数据由码元开始处是否发生跳变表示。 |
| - | * 具有自同步能力; | + | |
| - | * 数据由相对变化表示; | + | |
| - | * 不易受到线路极性反转影响; | + | |
| - | * 抗噪声能力较好。 | + | |
| - | ==== 4.2 缺点 ==== | + | 按照教材采用的规则: |
| - | * 每个码元仍需两个信号区间; | + | * 码元开始处发生跳变:表示 **0**; |
| - | | + | * 码元开始处不发生跳变:表示 **1**; |
| - | * 占用带宽较大; | + | * 码元中间始终发生跳变:用于提供同步时钟。 |
| - | * 实现成本相对较高。 | + | |
| - | ==== 4.3 典型应用 ==== | + | 主要特点: |
| - | 差分曼彻斯特编码用于令牌环网。 | + | * 具有自同步能力; |
| + | * 不依赖绝对电平,而依赖相邻信号的变化关系; | ||
| + | * 抗极性反转能力较强; | ||
| + | * 带宽需求较大; | ||
| + | * 曾用于 | ||
| - | ---- | + | ^ 比较项目 ^ 曼彻斯特码 ^ 差分曼彻斯特码 ^ |
| - | + | | 数据判定依据 | 位中间跳变的方向 | 位开始处是否发生跳变 | | |
| - | ===== 5. 曼彻斯特编码对比 ===== | + | | 位中间跳变 | 表示数据并提供同步 |
| - | + | | 是否自同步 | 是 | 是 | | |
| - | ^ 对比项 ^ 曼彻斯特编码 ^ 差分曼彻斯特编码 ^ | + | | 抗极性反转能力 | 一般 | 较强 |
| - | | 编码类型 | 双相码 | 双相码 | | + | |
| - | | 位中间跳变 | 表示数据并提供时钟 | 只提供时钟 | | + | |
| - | | 数据判定依据 | 位中间的跳变方向 | 位开始处是否跳变 | | + | |
| - | | 教材中的0 | 高到低跳变 | 位开始处有跳变 | + | |
| - | | 教材中的1 | 低到高跳变 | 位开始处无跳变 | + | |
| - | | 自同步 | 是 | 是 | | + | |
| | 典型应用 | 传统以太网 | 令牌环网 | | | 典型应用 | 传统以太网 | 令牌环网 | | ||
| - | | 带宽需求 | 较高 | 较高 | | ||
| - | |||
| - | > **记忆方法:**曼彻斯特看“中间跳变的方向”,差分曼彻斯特看“开始位置变不变”。 | ||
| - | |||
| - | ---- | ||
| ===== 6. 多电平编码 ===== | ===== 6. 多电平编码 ===== | ||
| - | 多电平编码允许一个码元使用多个电平状态。 | + | 多电平编码允许一个码元使用多个离散电平。 |
| - | 如果一个码元有'' | + | 若码元可取的电平或状态数为 \(M\),一个码元理论上可表示的信息量为: |
| < | < | ||
| - | M = 2ⁿ | + | n = log₂M |
| </ | </ | ||
| - | 则一个码元可以表示: | + | 其中: |
| - | < | + | * \(M\):码元可取的状态数; |
| - | n = log₂M bit | + | * \(n\):每个码元能够表示的二进制位数。 |
| - | </ | + | |
| - | 例如: | + | 例如,当 \(M=4\) 时: |
| < | < | ||
| - | M = 4 | + | n = log₂4 = 2 bit |
| - | n = log₂4 = 2 | + | |
| </ | </ | ||
| - | 一个四电平码元可以表示2 | + | 即一个码元可以表示2个二进制位。 |
| - | + | ||
| - | ==== 6.1 优点 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * 一个码元能够携带多个比特; | + | |
| - | * 数据传输速率可以高于波特率; | + | |
| - | * 提高频带利用率; | + | |
| - | * 在相同码元速率下传输更多信息。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 6.2 缺点 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * 相邻电平之间的差距减小; | + | |
| - | * 对信道质量要求较高; | + | |
| - | * 抗噪声能力相对较弱; | + | |
| - | * 信号失真后不同电平可能难以区分; | + | |
| - | * 编码和解码电路更复杂。 | + | |
| - | ==== 6.3 选择原则 ==== | + | 多电平编码的优点: |
| - | 选择数据编码方案时,需要综合考虑: | + | * 数据传输速率可高于码元速率; |
| + | * 提高信道带宽利用率; | ||
| + | * 在相同码元速率下传输更多数据。 | ||
| - | * 数据传输速率; | + | 多电平编码的缺点: |
| - | * 信道带宽; | + | |
| - | * 线路质量; | + | |
| - | * 抗干扰要求; | + | |
| - | * 同步要求; | + | |
| - | * 实现成本。 | + | |
| - | ---- | + | * 电平之间的距离变小; |
| + | * 抗噪声能力下降; | ||
| + | * 接收端判决电路更加复杂; | ||
| + | * 线路衰减或噪声可能导致相邻电平混淆。 | ||
| ===== 7. MLT-3编码 ===== | ===== 7. MLT-3编码 ===== | ||
| - | MLT-3是Multi-Level Transmit-3的缩写,通常称为**三电平传输编码**。 | + | **MLT-3(Multi-Level Transmit-3,三级多电平传输编码)**使用三个电平: |
| - | MLT-3使用三个电平状态: | + | * 正电平(+V); |
| + | * 零电平(0); | ||
| + | * 负电平(-V)。 | ||
| - | * 正电平'' | + | MLT-3中的“3”表示共有三种电平状态,而不是一个码元携带3个比特。 |
| - | * 零电平'' | + | |
| - | * 负电平'' | + | |
| ==== 7.1 编码规则 ==== | ==== 7.1 编码规则 ==== | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | 状态循环可以表示为: | + | 典型状态循环为: |
| < | < | ||
| - | 0 → +V → 0 → -V → 0 → +V → ... | + | 0 → +V → 0 → -V → 0 → +V → …… |
| </ | </ | ||
| - | 其中: | + | 也可以从相反方向开始,但正、零、负三个状态的循环规律不变。 |
| - | * 若当前为'' | + | 例如: |
| - | * 若当前为'' | + | |
| - | * 输入0时停留在当前状态。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 7.2 状态转移示意 ==== | + | |
| < | < | ||
| - | 输入0:保持当前电平 | + | 输入数据:1 |
| - | + | 输出状态:+V 0 | |
| - | 输入1: | + | |
| - | 0 → +V | + | |
| - | +V → 0 | + | |
| - | 0 | + | |
| - | -V → 0 | + | |
| - | 随后重复循环 | + | |
| </ | </ | ||
| - | ==== 7.3 特点 ==== | + | ==== 7.2 特点与应用 |
| - | * 只有输入1时才发生电平变化; | + | * 连续的0不会引起电平变化; |
| - | * 连续多个1也不会每次在正负电平之间直接切换; | + | * 每出现一个1,电平状态才变化一次; |
| - | * 降低信号的最高变化频率; | + | * 降低了信号的最高变化频率; |
| - | * 减少对高频带宽的需求; | + | * 可减少对线路高频传输能力的要求; |
| - | * 长串0仍可能造成同步信息不足,因此通常与其他编码配合使用。 | + | * 本身不能完全解决连续0导致的同步问题; |
| + | * 通常与其他块编码方式配合使用。 | ||
| - | ==== 7.4 典型应用 ==== | + | <WRAP info> |
| - | + | 快速以太网 **100BASE-TX** 使用 | |
| - | 快速以太网 **100BASE-TX** 使用MLT-3作为线路编码的一部分。 | + | </WRAP> |
| - | + | ||
| - | > **易错点:**MLT-3中的“3”表示三个电平状态,不表示每个码元携带3 bit。 | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| ===== 8. 4B/5B编码 ===== | ===== 8. 4B/5B编码 ===== | ||
| - | 4B/ | + | ==== 8.1 缩写与原理 ==== |
| - | 其基本思想是: | + | **4B/5B(4 Binary/5 Binary,4比特映射5比特编码)**把每组4位二进制数据转换为5位代码。 |
| - | + | ||
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | * 选择含有足够多'' | + | |
| - | * 再配合NRZ-I进行线路传输。 | + | |
| - | ==== 8.1 两级编码过程 | + | 其处理过程如下: |
| < | < | ||
| - | 4 bit原始数据 | + | 4位原始数据 |
| - | ↓ | + | |
| - | 4B/ | + | |
| - | ↓ | + | |
| - | 5 bit码组 | + | |
| - | ↓ | + | |
| - | NRZ-I编码器 | + | |
| - | ↓ | + | |
| - | 传输介质上的信号 | + | |
| </ | </ | ||
| - | 4B/ | + | 4位数据共有: |
| - | ==== 8.2 为什么要使用4B/5B ==== | + | < |
| + | 2⁴ = 16种组合 | ||
| + | </code> | ||
| - | NRZ-I的特点是: | + | 5位代码共有: |
| - | * 输入1时发生电平翻转; | + | < |
| - | * 输入0时电平不变。 | + | 2⁵ = 32种组合 |
| + | </ | ||
| - | 因此: | + | 因此,可以从32个5位代码中选出16个具有足够跳变次数的代码表示原始数据,其余代码可用于控制或保留。 |
| - | * 码流中的1越多,能够提供的同步信息越多; | + | ==== 8.2 4B/5B映射表 ==== |
| - | * 长串0会导致信号长期不跳变; | + | |
| - | * 4B/5B通过重新编码,限制连续0的数量。 | + | |
| - | 4B/ | + | ^ 十六进制 ^ 4位二进制 |
| - | + | ||
| - | ==== 8.3 4B/ | + | |
| - | + | ||
| - | ^ 十六进制 ^ 4 bit数据 | + | |
| | 0 | 0000 | 11110 | 8 | 1000 | 10010 | | | 0 | 0000 | 11110 | 8 | 1000 | 10010 | | ||
| | 1 | 0001 | 01001 | 9 | 1001 | 10011 | | | 1 | 0001 | 01001 | 9 | 1001 | 10011 | | ||
| 行 524: | 行 335: | ||
| | 7 | 0111 | 01111 | F | 1111 | 11101 | | | 7 | 0111 | 01111 | F | 1111 | 11101 | | ||
| - | ==== 8.4 编码效率 | + | ==== 8.3 特点 |
| - | 每4 bit有效数据被编码为5 bit: | + | * 所选5位代码中1的数量不少于2个; |
| + | * 可避免产生过长的连续0; | ||
| + | * 配合NRZ-I使用时能够产生足够的电平跳变; | ||
| + | * 提高了接收端提取时钟的能力; | ||
| + | * 具备一定的非法代码检测能力; | ||
| + | * 编码后数据量增加25%。 | ||
| - | < | + | 编码效率为: |
| - | 编码效率 | + | |
| - | ``` | + | |
| - | + | ||
| - | 编码开销为: | + | |
| < | < | ||
| - | 编码开销 | + | η = 4/5 = 80% |
| </ | </ | ||
| - | 注意两种百分比的基准不同: | + | 即传输100 bit有效数据,需要在线路上发送125 bit编码数据。 |
| - | * 80%表示传输码流中有效数据所占比例; | + | <WRAP tip> |
| - | * 25%表示相对于原始4 bit数据增加的编码位数。 | + | **记忆要点:**4B/ |
| + | </ | ||
| - | ==== 8.5 典型应用 ==== | + | ==== 8.4 相关应用 ==== |
| - | 快速以太网 **100BASE-FX**采用4B/ | + | 教材指出: |
| - | 类似的块编码还包括 | + | * **100BASE-FX**采用4B/ |
| - | + | * **100BASE-TX**也使用4B/ | |
| - | ---- | + | * **8B/10B(8 Binary/10 Binary,8比特/ |
| ===== 9. 8B/6T编码 ===== | ===== 9. 8B/6T编码 ===== | ||
| - | 8B/ | + | ==== 9.1 缩写与基本原理 ==== |
| - | | + | **8B/6T(8 Binary/6 Ternary,8比特映射6个三元符号编码)**把8位二进制数据映射成6个三元符号。 |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | 编码过程为: | + | 其中: |
| - | < | + | * **8B**:8个二进制位; |
| - | 8 bit二进制数据 | + | * **6T**:6个三元符号; |
| - | ↓ | + | * 每个三元符号可取 +、0、- 三种电平。 |
| - | 映射 | + | |
| - | ↓ | + | |
| - | 6个三元符号 | + | |
| - | </ | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 9.1 可用码组数量 ==== | + | |
| - | 6个符号中的每一个都具有3种状态,因此理论码组数量为: | + | 6个三元符号共有: |
| < | < | ||
| - | 3⁶ = 729 | + | 3⁶ = 729种组合 |
| </ | </ | ||
| - | 8 bit数据共有: | + | 8位二进制数据共有: |
| < | < | ||
| - | 2⁸ = 256 | + | 2⁸ = 256种组合 |
| </ | </ | ||
| - | 种组合。 | + | 因此,729种三元码组足以表示全部256种8位二进制组合,并可选择直流平衡和同步性能较好的码组。 |
| - | 因此,可从729个三元码组中选择256个符合直流平衡、同步等要求的码组。 | + | ==== 9.2 编码效率与速率 ==== |
| - | ==== 9.2 速率分析 ==== | + | 每8个数据位被编码为6个三元符号,若每条线路的码元速率为25 MBaud: |
| - | + | ||
| - | 100BASE-T4把6个三元符号轮流在3对输出线上发送。 | + | |
| - | + | ||
| - | 每对线路的码元速率为: | + | |
| < | < | ||
| - | 25 MBaud | + | 单线等效数据速率 = 25 MBaud × 8/6 ≈ 33.3 Mb/s |
| </ | </ | ||
| - | 每对线路承载的数据率约为: | + | 若在3对线路上轮流发送: |
| < | < | ||
| - | 25 MBaud × 8/6 ≈ 33.3 Mbit/s | + | 总数据速率 |
| </ | </ | ||
| - | 3对线路合计约为: | + | <WRAP warning> |
| + | **Baud(波特)**表示每秒传送的码元数;**b/ | ||
| + | </ | ||
| - | < | + | ==== 9.3 应用 ==== |
| - | 33.3 × 3 ≈ 100 Mbit/s | + | |
| - | </ | + | |
| - | > **校正说明:**数据率应按'' | + | 快速以太网 |
| - | ==== 9.3 典型应用 ==== | + | 其中: |
| - | + | ||
| - | 快速以太网 **100BASE-T4**使用8B/ | + | |
| - | ---- | + | * **100**:数据速率为100 Mb/s; |
| + | * **BASE**:Baseband(基带传输); | ||
| + | * **T4**:使用4对双绞线,其中3对用于数据发送,1对用于冲突检测等功能。 | ||
| ===== 10. 4D-PAM5编码 ===== | ===== 10. 4D-PAM5编码 ===== | ||
| - | 4D-PAM5用于 **1000BASE-T千兆以太网**。 | + | ==== 10.1 缩写解释 ==== |
| - | 其名称含义为: | + | **4D-PAM5(4-Dimensional 5-Level Pulse Amplitude Modulation,四维五电平脉冲幅度调制)**应用于 **1000BASE-T(双绞线千兆以太网)**。 |
| - | * **4D**:4个线对同时传输,形成四维符号; | + | 缩写含义: |
| - | * **PAM**:Pulse Amplitude Modulation,脉冲幅度调制; | + | |
| - | * **5**:每个线对具有5种电平状态。 | + | |
| - | 每个线对可以使用以下电平: | + | * **4D(4-Dimensional,四维)**:4对双绞线同时参与信号传输; |
| + | * **PAM(Pulse Amplitude Modulation,脉冲幅度调制)**:通过不同的脉冲幅度表示数据; | ||
| + | * **5**:每对线路使用5个电平。 | ||
| - | < | + | PAM5的5个电平通常表示为: |
| - | +2、+1、0、-1、-2 | + | |
| - | </ | + | |
| - | + | ||
| - | 其中,部分状态和冗余用于编码及前向纠错。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 10.1 四维符号 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | 4D表示四个线对在同一时刻共同形成一个符号: | + | |
| < | < | ||
| - | (An, Bn, Cn, Dn) | + | {-2,-1,0,+1,+2} |
| </ | </ | ||
| - | 教材用以下二进制组合说明四个符号: | + | 其中4个电平承担数据编码,额外的一个电平可用于控制和: |
| - | ^ 符号 ^ 二进制表示 ^ | + | **FEC(Forward Error Correction,前向纠错)** |
| - | | An | 00 | | + | |
| - | | Bn | 01 | | + | |
| - | | Cn | 10 | | + | |
| - | | Dn | 11 | | + | |
| - | ==== 10.2 1000BASE-T传输方式 | + | ==== 10.2 四维符号 |
| - | 1000BASE-T具有以下特征: | + | 4D符号可以表示为: |
| - | + | ||
| - | * 使用5类或更高等级的双绞线; | + | |
| - | * 共8根导线,即4个线对; | + | |
| - | * 4个线对同时发送和接收; | + | |
| - | * 使用全双工基带传输; | + | |
| - | * 总数据传输速率为1000 Mbit/s; | + | |
| - | * 每个线对的码元速率为125 MBaud; | + | |
| - | * 每个码元承载约2 bit有效信息; | + | |
| - | * 每个线对的数据率为250 Mbit/s。 | + | |
| - | + | ||
| - | 计算如下: | + | |
| < | < | ||
| - | 单线对数据率 = 125 MBaud × 2 bit/ | + | (An,Bn,Cn,Dn) |
| - | = 250 Mbit/s | + | |
| - | + | ||
| - | 总数据率 = 250 Mbit/s × 4 | + | |
| - | = 1000 Mbit/s | + | |
| - | = 1 Gbit/s | + | |
| </ | </ | ||
| - | ==== 10.3 前向纠错 ==== | + | 其中: |
| - | PAM5提供5种电平,而表示2 bit数据理论上只需要4种状态。 | + | * An:第1对双绞线上的符号; |
| + | * Bn:第2对双绞线上的符号; | ||
| + | * Cn:第3对双绞线上的符号; | ||
| + | * Dn:第4对双绞线上的符号。 | ||
| - | 增加的冗余有助于实现: | + | 4对线路在同一时刻共同组成一个四维信号。 |
| - | * 前向纠错; | + | ==== 10.3 1000BASE-T中的速率关系 ==== |
| - | * 信号均衡; | + | |
| - | * 时钟恢复; | + | |
| - | * 提高复杂信道中的可靠性。 | + | |
| - | FEC是Forward Error Correction的缩写,中文称为**前向纠错**。 | + | 1000BASE-T使用: |
| - | ---- | + | * 5类或更高等级双绞线; |
| + | * 共8根导线,即4对双绞线; | ||
| + | * 全双工基带传输; | ||
| + | * 4对线同时发送和接收数据; | ||
| + | * 每对线的码元速率为125 MBaud; | ||
| + | * 每个码元携带约2 bit有效信息。 | ||
| - | ===== 11. 以太网编码对应关系 ===== | + | 每对线路的数据速率为: |
| - | ^ 以太网标准 ^ 典型介质 ^ 编码方式 ^ 关键特点 ^ | + | < |
| - | | 传统以太网 | 同轴电缆或双绞线 | 曼彻斯特编码 | 自同步,带宽需求较高 | | + | 125 MBaud × 2 bit/码元 = 250 Mb/s |
| - | | 100BASE-TX | 两对5类双绞线 | 4B/5B、NRZ-I、MLT-3 | MLT-3降低信号变化频率 | | + | </code> |
| - | | 100BASE-FX | 光纤 | 4B/5B与NRZ-I | 块编码保证同步跳变 | | + | |
| - | | 100BASE-T4 | 四对3类双绞线 | 8B/6T | 8 bit映射为6个三元符号 | | + | |
| - | | 1000BASE-T | 四对双绞线 | 4D-PAM5 | 四线对并行、每对125 MBaud | | + | |
| - | > **说明:**100BASE-TX的完整物理编码过程不只包含MLT-3,通常还包括4B/ | + | 4对线路合计: |
| - | ---- | + | < |
| - | + | 250 Mb/s × 4 = 1000 Mb/s = 1 Gb/s | |
| - | ===== 12. 编码方案综合对比 ===== | + | </code> |
| - | + | ||
| - | ^ 编码方式 ^ 电平数量 ^ 自同步 ^ 检错能力 ^ 频带利用率 ^ 典型应用 ^ | + | |
| - | | 单极性码 | 2 | 否 | 弱 | 一般 | TTY接口 | | + | |
| - | | 极性码 | 2 | 否 | 弱 | 一般 | 基础数字接口 | | + | |
| - | | AMI | 3 | 长串0时较差 | 有AMI违例检测 | 较好 | 数字通信线路 | | + | |
| - | | B6ZS | 3 | 比AMI好 | 利用规定违例 | 较好 | AMI长零改进 | | + | |
| - | | 归零码 | 3或更多 | 是 | 一定能力 | 较低 | 基础线路编码 | | + | |
| - | | NRZ-I | 2 | 长串0时较差 | 弱 | 较高 | 调制解调器接口、与块编码组合 | | + | |
| - | | 曼彻斯特 | 2 | 是 | 有 | 较低 | 传统以太网 | | + | |
| - | | 差分曼彻斯特 | 2 | 是 | 有 | 较低 | 令牌环网 | | + | |
| - | | 多电平编码 | 多个 | 视方案而定 | 视方案而定 | 高 | 高速网络 | | + | |
| - | | MLT-3 | 3 | 长串0时不足 | 有限 | 较高 | 100BASE-TX | | + | |
| - | | 4B/5B | 块编码 | 改善同步 | 可排除部分非法码组 | 80% | 100BASE-FX等 | | + | |
| - | | 8B/6T | 3 | 较好 | 依赖码组设计 | 较高 | 100BASE-T4 | | + | |
| - | | 4D-PAM5 | 每线对5个 | 是 | 支持冗余和纠错 | 高 | 1000BASE-T | | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ===== 13. 编码方式的核心权衡 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | 不同编码方式通常无法同时实现所有最优目标。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 13.1 同步能力与带宽 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | 曼彻斯特和差分曼彻斯特每位都有跳变: | + | |
| - | + | ||
| - | * 时钟恢复容易; | + | |
| - | * 自同步能力强; | + | |
| - | * 但信号变化频繁; | + | |
| - | * 所需带宽较大。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 13.2 频带效率与抗噪声能力 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | 多电平编码一个码元携带多个比特: | + | |
| - | + | ||
| - | * 数据率高于码元速率; | + | |
| - | * 频带利用率高; | + | |
| - | * 但不同电平间距缩小; | + | |
| - | * 对噪声和失真更加敏感。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 13.3 简单实现与同步能力 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | NRZ-I实现简单、带宽利用率较高,但长串0没有跳变。 | + | |
| - | + | ||
| - | 解决方法包括: | + | |
| - | + | ||
| - | * 使用4B/5B限制连续0; | + | |
| - | * 使用扰码; | + | |
| - | * 使用其他能保证跳变密度的块编码。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 13.4 冗余与可靠性 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | 4B/5B、8B/ | + | |
| - | + | ||
| - | 冗余的作用包括: | + | |
| - | + | ||
| - | * 提供同步信息; | + | |
| - | * 控制直流分量; | + | |
| - | * 标识非法码组; | + | |
| - | * 支持差错检测或纠正; | + | |
| - | * 改善信号传输特性。 | + | |
| - | + | ||
| - | ---- | + | |
| - | + | ||
| - | ===== 14. 易错点辨析 ===== | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 14.1 单极性码、极性码与双极性码 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * 单极性码使用一种极性和零电平; | + | |
| - | * 极性码使用正、负两个电平; | + | |
| - | * 双极性码通常使用正、零、负三个电平; | + | |
| - | * “双极性码”不等于“只有两个电平”。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 14.2 归零码与不归零码 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * 归零码在每个码元内回到零电平; | + | |
| - | * 不归零码在码元内不要求回到零电平; | + | |
| - | * 归零码通常同步性更好; | + | |
| - | * 不归零码通常频带利用率更高。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 14.3 NRZ与NRZ-I ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * NRZ是“不归零”编码类别; | + | |
| - | * NRZ-I中的I表示Invert on Ones; | + | |
| - | * NRZ-I在输入1时翻转,输入0时保持; | + | |
| - | * 不能简单地把NRZ-I理解为高电平表示1。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 14.4 AMI与B6ZS ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * AMI用正负交替脉冲表示1; | + | |
| - | * AMI的长串0会造成同步问题; | + | |
| - | * B6ZS用规定的违例码组替换连续6个0; | + | |
| - | * B6ZS中的违例是有意插入的,不是普通传输错误。 | + | |
| - | + | ||
| - | ==== 14.5 曼彻斯特与差分曼彻斯特 ==== | + | |
| - | + | ||
| - | * 曼彻斯特根据位中跳变方向判断数据; | + | |
| - | * 差分曼彻斯特根据位开始处是否跳变判断数据; | + | |
| - | * 两者位中间都必须有跳变; | + | |
| - | * 两者都具有自同步能力。 | + | |
| - | ==== 14.6 MLT-3的“3” | + | ==== 10.4 特点 |
| - | * 表示正、零、负三个电平; | + | * 使用多电平信号提高单个码元的信息承载量; |
| - | * 不表示3 bit; | + | * 4对双绞线并行传输; |
| - | * 不表示每个码元有8种状态; | + | * 能够在普通双绞线上实现1 Gb/s传输; |
| - | * 输入0保持,输入1按状态序列跳变。 | + | * 对信号处理、回波抵消和串扰消除要求较高; |
| + | * 实际系统还需结合编码、均衡和纠错机制。 | ||
| - | ==== 14.7 4B/ | + | ===== 11. 编码方案重点比较 ===== |
| - | * 4B/5B是块编码; | + | ^ 编码方式 ^ 使用电平 ^ 数据判定方式 ^ 自同步能力 ^ 带宽需求 ^ 典型应用 ^ |
| - | * 它把4 bit转换为5 bit码组; | + | | 单极性码 | 0、单一极性 | 绝对电平 | 差 | 较低 | TTY兼容接口 | |
| - | * 还需要配合NRZ-I或其他线路编码; | + | | 极性码 | 正、负 | 绝对电平 | 差 | 较低 | 基础数字传输 | |
| - | * 它的主要作用是保证足够的信号跳变。 | + | | AMI | 正、零、负 | 1交替正负,0为零 | 连续0时较差 | 较低 | 数字通信线路 | |
| + | | RZ | 正、零、负 | 码元内回零 | 较好 | 较高 | 需要同步的线路 | | ||
| + | | NRZ-I | 两个电平 | 1翻转,0不翻转 | 连续0时较差 | 较低 | 与4B/ | ||
| + | | 曼彻斯特 | 两个电平 | 位中间跳变方向 | 强 | 高 | 传统以太网 | | ||
| + | | 差分曼彻斯特 | 两个电平 | 位开始处是否跳变 | 强 | 高 | 令牌环网 | | ||
| + | | MLT-3 | 正、零、负 | 1改变状态,0保持 | 较弱 | 较低 | 100BASE-TX | | ||
| + | | 4B/5B | 二进制代码组 | 4位映射5位 | 增强同步 | 增加25%编码量 | 100BASE-TX、100BASE-FX | | ||
| + | | 8B/6T | 三个电平 | 8位映射6个三元符号 | 较好 | 较低 | 100BASE-T4 | | ||
| + | | 4D-PAM5 | 每线5个电平 | 4对线路联合编码 | ||
| - | ==== 14.8 4D-PAM5中的“4D”和“5” | + | ===== 12. 典型以太网编码关系 ===== |
| - | * 4D表示4个线对共同构成四维符号; | + | ^ 以太网标准 ^ 英文含义 ^ 主要编码技术 ^ 传输介质 ^ |
| - | * 5表示每个线对使用5种电平; | + | | 10BASE-T | 10 Mb/s Baseband over Twisted Pair(10 Mb/s双绞线基带以太网) | Manchester(曼彻斯特码) | 双绞线 | |
| - | * 不是4个电平,也不是每码元传输5 bit。 | + | | 100BASE-TX | 100 Mb/s Baseband over Twisted Pair(100 Mb/s双绞线基带以太网) | 4B/ |
| + | | 100BASE-FX | 100 Mb/s Baseband over Fiber(100 Mb/ | ||
| + | | 100BASE-T4 | 100 Mb/s Baseband over 4 Twisted Pairs(100 Mb/ | ||
| + | | 1000BASE-T | 1000 Mb/s Baseband over Twisted Pair(双绞线千兆以太网) | 4D-PAM5 | 四对双绞线 | | ||
| - | ---- | + | ===== 13. 考试重点 ===== |
| - | ===== 15. 复习要点 ===== | + | <WRAP important> |
| + | **必须掌握的编码规则** | ||
| - | | + | |
| - | * 单极性码抗噪声能力较弱,且不能自同步; | + | |
| - | * 极性码使用正负电平,抗干扰能力优于单极性码; | + | |
| - | * AMI使用正、零、负三个电平,1的极性交替,0为零电平; | + | |
| - | * AMI具有违例检测能力,但长串0会失去同步; | + | |
| - | * B6ZS使用特殊码组替换连续6个0; | + | - 4B/5B:4位数据变为5位代码,编码效率为80%。 |
| - | * 归零码每个码元内回到零电平,具有自同步能力; | + | - 8B/6T:8位数据变为6个三元符号。 |
| - | | + | |
| - | * NRZ-I中1表示翻转,0表示保持; | + | </WRAP> |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | * 多电平编码可以提高频带利用率,但对噪声更加敏感; | + | |
| - | * MLT-3使用三个电平,0保持,1按状态序列变化; | + | |
| - | | + | |
| - | * 4B/5B将4 bit映射为5 bit,有效数据比例为80%; | + | |
| - | | + | |
| - | * 8B/6T将8 bit映射为6个三元符号,用于100BASE-T4; | + | |
| - | | + | |
| - | * 1000BASE-T每个线对125 MBaud、250 Mbit/s,4对合计1 Gbit/s。 | + | |
| - | > **一句话总结:**简单编码成本低但同步能力有限,双相编码同步可靠但占用带宽较大,多电平和块编码则通过更复杂的信号设计提高频带利用率和高速传输能力。 | + | <WRAP tip> |
| + | **常见易错点** | ||
| - | ---- | + | * MLT-3的“3”表示3种电平状态,不是每个码元携带3 bit。 |
| + | * 4B/ | ||
| + | * 曼彻斯特码和差分曼彻斯特码都有自同步能力,但数据判定方法不同。 | ||
| + | * NRZ-I中的数据由“是否翻转”表示,而不是由绝对高低电平表示。 | ||
| + | * Baud是码元速率,b/ | ||
| + | * 多电平编码可以提高带宽利用率,但会降低相邻电平的抗噪声裕量。 | ||
| + | </ | ||
| - | ===== 相关条目 | + | ===== 14. 英文缩写速查表 |
| - | * [[network_planner: | + | ^ 缩写 ^ 英文全称 ^ 中文含义 ^ |
| - | * [[network_planner: | + | | AMI | Alternate Mark Inversion |
| - | * [[network_planner: | + | | B6ZS | Bipolar with 6-Zero Substitution | 六零替代双极性编码 | |
| - | * [[network_planner: | + | | RZ | Return to Zero | 归零码 | |
| - | * [[network_planner: | + | | NRZ | Non-Return-to-Zero | 不归零码 | |
| + | | NRZ-I | Non-Return-to-Zero Inverted | 不归零反相编码 | | ||
| + | | MLT-3 | Multi-Level Transmit-3 | 三级多电平传输编码 | | ||
| + | | 4B/5B | 4 Binary/5 Binary | 4比特映射5比特编码 | | ||
| + | | 8B/10B | 8 Binary/10 Binary | 8比特映射10比特编码 | | ||
| + | | 8B/6T | 8 Binary/6 Ternary | 8比特映射6个三元符号编码 | | ||
| + | | 4D-PAM5 | 4-Dimensional 5-Level Pulse Amplitude Modulation | 四维五电平脉冲幅度调制 | ||
| + | | PAM | Pulse Amplitude Modulation | 脉冲幅度调制 | | ||
| + | | FEC | Forward Error Correction | 前向纠错 | | ||
| + | | TTY | Teletypewriter | 电传打字机 | | ||
| + | | PC | Personal Computer | 个人计算机 | | ||
| + | | BASE | Baseband | 基带传输 | | ||
| + | | TX | Twisted Pair,实际标准名称中的介质变体标识 | 双绞线传输变体 | | ||
| + | | FX | Fiber,实际标准名称中的光纤变体标识 | 光纤传输变体 | | ||
| + | | Ethernet | Ethernet | 以太网 | ||
| + | | Token Ring | Token Ring | 令牌环网 | | ||
| + | | Baud / Bd | Baud | 波特,即每秒传输的码元数 | | ||
| + | | b/s | bit per second | 比特每秒 | | ||
| + | | Mb/s | Megabit per second | 兆比特每秒 | | ||
| + | | MBaud / MBd | MegaBaud | 兆波特,每秒一百万个码元 | | ||
| + | | Gb/s | Gigabit per second | 吉比特每秒 | | ||
| - | ===== 参考资料 | + | ===== 15. 相关条目 |
| - | * 《网络规划设计师教程(第3版)》第1章“计算机网络基础”,第1.3.2节“数据编码”。 | + | * [[network_planner: |
| + | * [[network_planner: | ||
| + | * [[network_planner: | ||
| + | * [[network_planner: | ||
| - | {{tag> | + | {{tag>软考 网络规划设计师 计算机网络 数据通信 |
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