Логическое кодирование

Простейший метод кодирования информации – это метод потенциального кодирования (NRZ, называемый также кодированием без возвращения к нулю). Этот метод хорошо работает внутри компьютера, но для передачи информации по сети возникает ряд трудностей. При высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот генераторов приемника и передатчика может привести к ошибке в целый такт и, соответственно считыванию некорректного значения бита. Для использования потенциального кодирования в компьютерных сетях этот метод кодирования был улучшен, новые методы потенциального кодирования исключают длительные последовательности единиц.

Проблему с длинными последовательностями нулей решает логическое кодирование информации. Два основных метода логического кодирования это – избыточные коды (основаны на введении избыточных бит в исходные данные) и скрэмблирование (перемешивание данных) исходных данных.

Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов типа AMI, NRZI или 2Q1B. Логическое кодирование заменяет длинные последовательности нулей, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц. Улучшенные потенциальные коды обладают более узким спектром, чем импульсные, поэтому они находят применение в высокоскоростных технологиях, таких как FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется на новый, который имеет большее количество бит, чем исходный. Например, логический код 4В/5В, используемый в технологиях FDDI и Fast Ethernet, заменяет исходные символы длиной в 4 бита на символы длиной в 5 бит. Символы кода 4В/5В длиной 5бит гарантируют, что при любом их сочетании, на линии не могут встретиться более трех нулей подряд. Использование таблицы перекодировки является очень простой операцией, поэтому этот подход не усложняет сетевые адаптеры и интерфейсные блоки коммутаторов и маршрутизаторов.

Для обеспечения заданной пропускной способности линии передатчик, использующий избыточный код, должен работать с повышенной тактовой частотой. Для передачи кодов 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с передатчик должен работать с тактовой частотой 125МГц. При этом спектр сигнала на линии расширяется, но несмотря на это он оказывается уже спектра манчестерского кода, что оправдывает этап логического кодирования.

Таблица соответствия исходных и результирующих кодов 4В/5В.

Скрэмблирование (перемешивание данных скремблером) это второй способ логического кодирования. Методы скремблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода. Скрэмблер может реализовать следующее соотношение:

B_i = A_i B_{i -3} B_{i -5},

где B_i – двоичная цифра результирующего кода, полученная на i –м такте работы скрэмблера, A_i – двоичная цифра исходного кода, поступающая на i – м такте на вход скремблера; -операция исключающего ИЛИ (сложение по модулю 2). Например, для исходной последовательности 110110000001 скрэмблер даст следующий результирующий код:

В₁ =А₁ =1

В₂ =А₂ =1

В₃ =А₃ =0

В₄ = А₄ В₁ = 1 1 = 0

В₅ = А₅ В₂ = 1 1 = 0

В₆ = А₆ В₃ В₁ = 0 0 1 = 1

В₇ = А₇ В₄ В₂ = 0 0 1 = 1

В₈ = А₈ В₅ В₃ = 0 0 0 = 0

В₉ = А₉ В₆ В₄ = 0 1 0 = 1

В₁₀ =……………………………….

………………………………………

Таким образом, на выходе скрэмблера появится последовательность 110001101111.

Дескрэмблер восстанавливает исходную последовательность на основании обратного соотношения: С_i = В_i В_{i -3} В_i-5 = (A_i B_{i -3} B_{i -5}) В_{i -3} В_i-5 = А_i.

Различные алгоритмы скрэмблирования отличаются количеством слагаемых, дающих цифру результирующего кода, и сдвигом между слагаемыми.

Поиск по сайту: