Почему нам нужно использовать манчестерское кодирование для передачи данных по Ethernet?

Question

Если вы хотите перенести данные с одного компьютера на другой, ваши данные (в двоичном виде) сначала поступят на сетевую карту (Network Interface Card), где данные будут закодированы (например, с отметкой времени таймера) и отправлены по сети в электронный сигнал.

Пример Манчестерского Кодирования:

101110011001   // data
101010101010   // timer tick on network
000100110011   // result using XOR

Почему NIC не передает напрямую двоичные данные, а должен сначала их кодировать?

Answer 1

Потому что использование манчестерского кодирования имеет хорошее преимущество - самосинхронизация (более низкая частота ошибок и более надежная передача).

Это связано с тем, что вместо кодирования бита от +5 до 0 вольт будет зависеть то, как кодируется бит, от направления передачи.

^{Источник изображения}

Обычно вам нужно сначала синхронизировать часы, прежде чем можно будет передавать. Из-за этой кодировки Манчестерское Кодирование не нуждается в этом.

Answer 2

Существует по крайней мере три (может быть и больше) причины для использования кодировки (такой как кодировка Манчестера, которую вы упоминаете) при передаче цифровой информации:

• Данные и часы объединяются в один сигнал. Если бы часы не были отправлены с данными, то приемник не знал бы, когда следует выбирать сигнал для извлечения цифровых значений. Даже если передатчик и приемник как-то идеально синхронизированы, необходимо учитывать бесконечно малую задержку среды передачи. Другой альтернативой является добавление линии данных к линии часов, но это удваивает количество проводов. Дешевле и надежнее вдвое (или вдвое, в зависимости от перспективы) требования к пропускной способности (или возможностям) кабеля и приемопередатчика, чем использование большего количества проводных и объемных разъемов.
• Длинная строка с нулями (нулями) больше не будет выглядеть как мертвая или отключенная строка. Длинный укус больше не похож на застрявший уровень.
• Кодированный сигнал имеет более сбалансированный энергетический профиль, то есть усредненное по времени напряжение должно стремиться к нулю. Логический сигнал на плате использует 0 вольт для логического нуля и положительное напряжение (5 вольт для старого TTL, 3,3 вольт или меньше для современной логики) для логической единицы. Только логика данных всех нулей будет иметь нулевой энергетический профиль; любой другой шаблон данных всегда будет иметь средний уровень напряжения выше нуля и характерное магнитное поле. Но поскольку в таких кодировках, как Манчестер, используются как положительные, так и отрицательные уровни напряжения, магнитные поля, создаваемые передаваемым сигналом, намного меньше, поскольку они будут стремиться нейтрализовать друг друга. Это позволяет связывать провода ближе друг к другу в кабелях, но создает меньше помех друг другу. (Даже схемы медленной передачи, такие как RS/EIA-232, используют как положительные, так и отрицательные уровни напряжения, чтобы сбалансировать энергетический профиль. Вероятно, межплатные соединения менее 0,5 метра и внутри корпуса будут использовать только положительные напряжения.)

Answer 3

Чтобы полностью знать причину, по которой используется кодирование Манчестера, необходимо знать следующее:

1. Тактовые сигналы
2. Синхронные сигналы
3. кодирование

После этого причина в том, что «необходим приемник для однозначного определения начала, конца или середины каждого бита без ссылки на внешние часы

И, наконец, для этого манчестерское кодирование является одним из подходов.

Answer 4

В основном код Манчестера используется в предпочтении перед многими другими типами, потому что он самосинхронизируется.

Синхронизация может быть потеряна с другими типами, когда есть строка нулей или единицы, где данные не изменяются. Манчестерский код не имеет этой проблемы из-за того, что при наличии данных всегда будет изменяться уровень сигнала.

Единственная проблема с манчестерским кодом состоит в том, что вам нужно удвоить частоту вашей скорости передачи данных, так как 8 битов превращаются в 16 битов данных. Поэтому, если вам требуется скорость передачи данных 5 КБ, вам потребуется скорость передачи 10 КБ.

Приложение. Надеюсь, что ссылка разрешена, но на случай, если это не так, перейдите на сайт Maxim и найдите «Манчестерское кодирование данных для радиосвязи». http://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3435 Это должно помочь любому понять достоинства этой кодировки.