Код Манчестер-II
Код Манчестер-II или манчестерский код получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он также относится к самосинхронизирующимся кодам, но в отличие от кода RZ имеет не три, а только два уровня, что обеспечивает лучшую помехозащищенность.
Логическому нулю соответствует переход на верхний уровень в центре битового интервала, логической единице — переход на нижний уровень. Логика кодирования хорошо видна на примере передачи последовательности единиц или нулей. При передаче чередующихся битов частота следования импульсов уменьшается в два раза.
Информационные переходы в средине бита остаются, а граничные (на границе битовых интервалов) — при чередовании единиц и нулей отсутствуют. Это выполняется с помощью последовательности запрещающих импульсов. Эти импульсы синхронизируются с информационными и обеспечивают запрет нежелательных граничных переходов.
Изменение сигнала в центре каждого бита позволяет легко выделить синхросигнал. Самосинхронизация дает возможность передачи больших пакетов информацию без потерь из-за различий тактовой частоты передатчика и приемника.
Большое достоинство манчестерского кода — отсутствие постоянной составляющей при передаче длинной последовательности единиц или нулей. Благодаря этому гальваническая развязка сигналов выполняется простейшими способами, например, с помощью импульсных трансформаторов. Хорошая помехозащищенность. Критерием ошибки является «замораживание» сигнала на одном из уровней на время, превышающее время передачи одного информационного бита, поскольку сигнал всегда «колеблется» и никогда не «замирает».
Частотный спектр сигнала при манчестерском кодировании включает только две несущие частоты. Для десятимегабитного протокола — это 10 МГц при передаче сигнала, состоящего из одних нулей или одних единиц, и 5 МГц — для сигнала с чередованием нулей и единиц. Поэтому с помощью полосовых фильтров можно легко отфильтровать все другие частоты.
Код Манчестер-II нашел применение в оптоволоконных и электропроводных сетях. Самый распространенный протокол локальных сетей Ethernet 10 Мбит/с использует именно этот код.
Каналы, использующие код «Манчестер II»
Данная схема демонстрирует на каком этапе осуществляется суммирование битового сигнала и строба и наоборот – разложение манчестерского.
Схема шифратора кода «Манчестер II»
С хема шифратора очень проста, содержит схему подавления помех из-за неидеального совпадения фронта сигнала с с фронтом сигнала nrz . Схема дешифратора несколько сложнее.
ФИ- формирователь импульсов
СТ- счетный триггер
ТТ – D-триггер.
Преимущества кода «Манчестер II»
Синхросигналы и информация передаются по одному каналу.
Постоянная составляющая при использовании биполярных сигналов равна нулю.
Легко реализуется трансформаторная связь отдельных устройств.
Легко обнаруживаются ошибки в передаче информации. Критерий ошибки – наличие постоянного сигнала в течение времени, превышающего один период тактовой частоты.
Побитовая синхронизация.
Недостатки кода «Манчестер II»
Наличие схем шифрации и дешифрации и удвоенная по сравнению с необходимой пропускная способность.
Вторая передача — код NRZ
Код NRZ (Non Return to Zero) — без возврата к нулю — это простейший двухуровневый код. Нулю соответствует нижний уровень, единице — верхний. Информационные переходы происходят на границе битов. Вариант кода NRZI (Non Return to Zero Inverted) — соответствует обратной полярности.
Несомненное достоинство кода — простота. Сигнал не надо кодировать и декодировать.
Кроме того, скорость передачи данных вдвое превышает частоту. Наибольшая частота будет фиксироваться при чередовании единиц и нулей. При частоте 1 ГГц обеспечивается передача двух битов. Для других комбинаций частота будет меньше. При передаче последовательности одинаковых битов частота изменения сигнала равна нулю.
Код NRZ (NRZI) не имеет синхронизации. Это является самым большим его недостатком. Если тактовая частота приемника отличается от частоты передатчика, теряется синхронизация, биты преобразуются, данные теряются.
Для синхронизации начала приема пакета используется стартовый служебный бит, например, единица. Наиболее известное применение кода NRZI — стандарт ATM155. Самый распространенный протокол RS232, применяемый для соединений через последовательный порт ПК, также использует код NRZ. Передача информации ведется байтами по 8 бит, сопровождаемыми стартовыми и стоповыми битами.
Четвертая передача — код MLT-3
Код трехуровневой передачи MLT-3 ((Multi Level Transmission — 3) имеет много общего с кодом NRZ. Важнейшее отличие — три уровня сигнала.
Единице соответствует переход с одного уровня сигнала на другой. Изменение уровня сигнала происходит последовательно с учетом предыдущего перехода. Максимальной частоте сигнала соответствует передача последовательности единиц. При передаче нулей сигнал не меняется. Информационные переходы фиксируются на границе битов. Один цикл сигнала вмещает четыре бита.
Недостаток кода MLT-3, как и кода NRZ — отсутствие синхронизации. Эту проблему решают с помощью преобразования данных, которое исключает длинные последовательности нулей и возможность рассинхронизации.