Манчестерское кодирование

Манчестерское кодирование — линейное кодирование, в котором каждый бит данных кодируется перепадом от низкого сигнала к высокому или наоборот (по Д.Е. Томасу), в один момент времени.  В частности оно не имеет постоянного тока смещения, но является самосинхронизирующимся; последнее означает, что кодирование может быть индуктивно или емкостно связано между собой, и что тактовый сигнал может быть восстановлен из закодированных данных. В результате, электрические соединения, использующие Манчестерский код легко гальванически изолированы с помощью сетевого изолятора.

Происхождение

Название происходит из университета Манчестера, где данное кодирование было использовано для хранения данных на магнитном барабане компьютера Манчестерский Марк 1.

Манчестерское кодирование широко распространено (например в технологии 10base-Т и Ethernet (стандарт IEEE 802.3); ИК - протоколов; RFID-меток). Существует более сложный метод кодирования, такой как кодирование 8B/10B, который использует меньше полосы пропускания для достижения той же скорости передачи данных, но может быть менее терпимым к частоте ошибок и джиттера в передатчике и приемнике эталонных часов.

Особенности

Манчестерское кодирование обеспечивает частые переходы линии напряжения, прямо пропорциональные тактовой частоте;  это помогает восстановлению тактовой частоты.

В компоненте постоянного тока кодированный сигнал не зависит от данных и, следовательно, не несет никакой информации, разрешающий сигнал для передачи по сети (например, Ethernet), которая, как правило, не передает постоянной составляющей. Извлечение исходных данных из полученных закодированных бит (Манчестерским кодированием согласно 802.3):

Original data		Clock	Manchester value
0	=	0	XOR  ⊕	0
		1		1
1		0		1
		1		0

Итого:

• Каждый бит передается в установленный срок.
•  0 определяет переход сигнала от низкого к высокому,  1 - от высокого к низкому.
• Переходы, которые обозначаются 0 или 1 происходят в середине периода.
• Переходы в начале периода являются накладными расходами и не обозначают данные.

Манчестерское кодирование всегда имеет переход в середине каждого периода битов и может (в зависимости от передаваемой информации) иметь переход также в начале периода. Направление серединного битового перехода указывает на данные. Переходы на границах периода не несут в себе информацию. Они существуют только чтобы поместить сигнал в правильном состоянии, чтобы позволить серединный битовый переход. Существование гарантированных переходов позволяет сигналу быть самосинхронизирующимся, а также позволяет приемнику правильно его выровнять; приемник может определить, существует ли смещение на половину периода бита, так как больше не будет постоянных переходов в течение каждого периода битов. Цена этих преимуществ - это удвоение требований к полосе пропускания по сравнению со схемами кодирования NRZ.

Манчестерское кодирование как фазовая манипуляция

Манчестерское кодирование представляет собой частный случай двоичной фазовой манипуляции (ФМ), где данные контролирует фазу квадратной волны несущей, частота которых является скоростью передачи данных. Такой сигнал очень легко генерировать.

Соглашения для представления данных

Есть два противоположных соглашения для представления данных.

Первое из них было впервые опубликовано Д.Е. Томасом в 1949 году и этого соглашения придерживаются многие авторы (например, Эндрю Таненбаум). Оно указывает, что для бита '0' уровни сигнала будут иметь перепад от низкого к высокому - с низким уровнем в первой половине интервала бита, и высоким уровнем во второй половине. Для сигнала в '1' бит перепад уровней будет от высокого к низкому.

Второго соглашения тоже придерживаются многие авторы (например, Уильям Сталлингс), а также стандарт IEEE 802.4 (шина с маркерным доступом) стандарт IEEE 802.3 (Ethernet). Он утверждает, что логический '0' представлен последовательностью перепадов сигнала от высокого к низкому, а логическая '1' представлена последовательностью перепада сигнала от низкого к высокому.

Если сигнал, кодированный Манчестерским способом инвертируется в сообщении, он преобразуется из одного соглашения в другое. Эту неоднозначность можно преодолеть с помощью дифференциального манчестерского кодирования.

См. также

Физическое кодирование

Ссылки

1. docwiki.cisco.com/wiki/Ethernet_Technologies

2. Forster, R. (2000). "Manchester encoding: Opposing definitions resolved". Engineering Science & Education Journal. 9 (6): 278. doi:10.1049/esej:20000609.

3. Tanenbaum, Andrew, S. (2002). Computer Networks (4th Edition). Prentice Hall. pp. 274–275. ISBN 0-13-066102-3

4. Stallings, William (2004). Data and Computer Communications (7th ed.). Prentice Hall. pp. 137–138. ISBN 0-13-100681-9.

Отрывок, характеризующий Манчестерское кодирование

– В Москве? – сказал он вопросительно. – Да, в Москве. Прощайте.
– Ах, желала бы я быть мужчиной, я бы непременно осталась с вами. Ах, как это хорошо! – сказала Наташа. – Мама, позвольте, я останусь. – Пьер рассеянно посмотрел на Наташу и что то хотел сказать, но графиня перебила его:
– Вы были на сражении, мы слышали?
– Да, я был, – отвечал Пьер. – Завтра будет опять сражение… – начал было он, но Наташа перебила его:
– Да что же с вами, граф? Вы на себя не похожи…
– Ах, не спрашивайте, не спрашивайте меня, я ничего сам не знаю. Завтра… Да нет! Прощайте, прощайте, – проговорил он, – ужасное время! – И, отстав от кареты, он отошел на тротуар.
Наташа долго еще высовывалась из окна, сияя на него ласковой и немного насмешливой, радостной улыбкой.


Пьер, со времени исчезновения своего из дома, ужа второй день жил на пустой квартире покойного Баздеева. Вот как это случилось.
Проснувшись на другой день после своего возвращения в Москву и свидания с графом Растопчиным, Пьер долго не мог понять того, где он находился и чего от него хотели. Когда ему, между именами прочих лиц, дожидавшихся его в приемной, доложили, что его дожидается еще француз, привезший письмо от графини Елены Васильевны, на него нашло вдруг то чувство спутанности и безнадежности, которому он способен был поддаваться. Ему вдруг представилось, что все теперь кончено, все смешалось, все разрушилось, что нет ни правого, ни виноватого, что впереди ничего не будет и что выхода из этого положения нет никакого. Он, неестественно улыбаясь и что то бормоча, то садился на диван в беспомощной позе, то вставал, подходил к двери и заглядывал в щелку в приемную, то, махая руками, возвращался назад я брался за книгу. Дворецкий в другой раз пришел доложить Пьеру, что француз, привезший от графини письмо, очень желает видеть его хоть на минутку и что приходили от вдовы И. А. Баздеева просить принять книги, так как сама г жа Баздеева уехала в деревню.
– Ах, да, сейчас, подожди… Или нет… да нет, поди скажи, что сейчас приду, – сказал Пьер дворецкому.
Но как только вышел дворецкий, Пьер взял шляпу, лежавшую на столе, и вышел в заднюю дверь из кабинета. В коридоре никого не было. Пьер прошел во всю длину коридора до лестницы и, морщась и растирая лоб обеими руками, спустился до первой площадки. Швейцар стоял у парадной двери. С площадки, на которую спустился Пьер, другая лестница вела к заднему ходу. Пьер пошел по ней и вышел во двор. Никто не видал его. Но на улице, как только он вышел в ворота, кучера, стоявшие с экипажами, и дворник увидали барина и сняли перед ним шапки. Почувствовав на себя устремленные взгляды, Пьер поступил как страус, который прячет голову в куст, с тем чтобы его не видали; он опустил голову и, прибавив шагу, пошел по улице.
Из всех дел, предстоявших Пьеру в это утро, дело разборки книг и бумаг Иосифа Алексеевича показалось ему самым нужным.
Он взял первого попавшегося ему извозчика и велел ему ехать на Патриаршие пруды, где был дом вдовы Баздеева.
Беспрестанно оглядываясь на со всех сторон двигавшиеся обозы выезжавших из Москвы и оправляясь своим тучным телом, чтобы не соскользнуть с дребезжащих старых дрожек, Пьер, испытывая радостное чувство, подобное тому, которое испытывает мальчик, убежавший из школы, разговорился с извозчиком.
Извозчик рассказал ему, что нынешний день разбирают в Кремле оружие, и что на завтрашний народ выгоняют весь за Трехгорную заставу, и что там будет большое сражение.
Приехав на Патриаршие пруды, Пьер отыскал дом Баздеева, в котором он давно не бывал. Он подошел к калитке. Герасим, тот самый желтый безбородый старичок, которого Пьер видел пять лет тому назад в Торжке с Иосифом Алексеевичем, вышел на его стук.
– Дома? – спросил Пьер.
– По обстоятельствам нынешним, Софья Даниловна с детьми уехали в торжковскую деревню, ваше сиятельство.
– Я все таки войду, мне надо книги разобрать, – сказал Пьер.
– Пожалуйте, милости просим, братец покойника, – царство небесное! – Макар Алексеевич остались, да, как изволите знать, они в слабости, – сказал старый слуга.
Макар Алексеевич был, как знал Пьер, полусумасшедший, пивший запоем брат Иосифа Алексеевича.
– Да, да, знаю. Пойдем, пойдем… – сказал Пьер и вошел в дом. Высокий плешивый старый человек в халате, с красным носом, в калошах на босу ногу, стоял в передней; увидав Пьера, он сердито пробормотал что то и ушел в коридор.
– Большого ума были, а теперь, как изволите видеть, ослабели, – сказал Герасим. – В кабинет угодно? – Пьер кивнул головой. – Кабинет как был запечатан, так и остался. Софья Даниловна приказывали, ежели от вас придут, то отпустить книги.
Пьер вошел в тот самый мрачный кабинет, в который он еще при жизни благодетеля входил с таким трепетом. Кабинет этот, теперь запыленный и нетронутый со времени кончины Иосифа Алексеевича, был еще мрачнее.