Warum müssen wir die Manchester-Codierung für Ethernet-Übertragungen verwenden?

Wenn Sie Daten von einem Computer auf einen anderen übertragen möchten, werden Ihre Daten (in binärer Form) zuerst an die Netzwerkkarte ( Network Interface Card ) gesendet, wo die Daten codiert werden (z. B. mit einem Timer-Clock-Tick) und über das Netzwerk unter gesendet werden ein elektronisches Signal.

Ein Beispiel für die Manchester-Codierung:

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

Warum überträgt die Netzwerkkarte die Binärdaten nicht direkt, sondern muss sie zuerst codieren?

Da die Verwendung der Manchester-Codierung einen schönen Vorteil hat, ist die Selbsttaktung (geringere Fehlerrate und zuverlässigere Übertragung).

Dies liegt daran, dass beim Betrachten der +5 Volt bis 0 Volt zum Codieren eines Bits eher von der Richtung einer Übertragung abhängt, wie ein Bit codiert wird.

^Bildquelle

Normalerweise müssten Sie zuerst eine Uhr synchronisieren, bevor Sie senden können. Aufgrund dieser Codierung benötigt Manchester Encoding dies nicht.

Es gibt mindestens drei (möglicherweise weitere) Gründe für die Verwendung einer Codierung (z. B. der von Ihnen erwähnten Manchester-Codierung) bei der Übertragung digitaler Informationen:

• Die Daten und die Uhr werden zu einem Signal kombiniert. Wenn die Uhr nicht mit den Daten gesendet wurde, dann würde der Empfänger nicht wissen , wann man probiert das Signal die digitalen Werte zu extrahieren. Selbst wenn Sender und Empfänger irgendwie perfekt synchronisiert sind, müsste die infinitesimale Verzögerung des Übertragungsmediums berücksichtigt werden. Die andere Alternative besteht darin, die Datenleitung mit einer Taktleitung zu begleiten, wodurch sich jedoch die Anzahl der Drähte verdoppelt. Es ist billiger und zuverlässiger, die Bandbreitenanforderungen (oder -fähigkeiten) für Kabel und Transceiver zu verdoppeln (oder zu halbieren, je nach Perspektive), als mehr Kabel- und sperrigere Steckverbinder zu verwenden.
• Eine lange Folge von Nullen (Nullen) sieht nicht mehr wie eine tote oder getrennte Linie aus. Ein langer Stich von denen sieht nicht mehr wie ein festgefahrenes Level aus.
• Das codierte Signal hat ein ausgeglicheneres Energieprofil, dh die über die Zeit gemittelte Spannung sollte gegen Null tendieren. Das Logiksignal auf der Leiterplatte verwendet 0 Volt für die logische Null und eine positive Spannung (5 Volt für die alte TTL, 3,3 Volt oder weniger für die moderne Logik) für die logische Eins. Nur die Datenlogik aller Nullen hätte ein Nullenergieprofil. Jedes andere Datenmuster hätte immer einen durchschnittlichen Spannungspegel von mehr als Null und ein charakteristisches Magnetfeld. Da Codierungen wie Manchester jedoch sowohl positive als auch negative Spannungspegel verwendensind die durch das übertragene Signal erzeugten Magnetfelder viel kleiner, da sie dazu neigen, sich gegenseitig aufzuheben. Dies ermöglicht es, Drähte in Kabeln enger zusammen zu bündeln, ohne sich gegenseitig zu stören. (Selbst langsame Übertragungsschemata wie RS / EIA-232 verwenden sowohl positive als auch negative Spannungspegel, um das Energieprofil auszugleichen. Wahrscheinlich würden Board-to-Board-Verbindungen von weniger als 0,5 Metern und innerhalb eines Gehäuses nur positive Spannungen verwenden.)

Um den Grund für die Verwendung von Manchester Encoding vollständig zu kennen, muss Folgendes beachtet werden:

1. Taktsignale
2. Synchrone Signale
3. Codierung

Danach lautet der Grund: "Was benötigt wird, ist eine Möglichkeit für Empfänger, den Anfang, das Ende oder die Mitte jedes Bits ohne Bezugnahme auf eine externe Uhr eindeutig zu bestimmen

Und schließlich ist dazu die Manchester-Codierung einer der Ansätze.

Grundsätzlich wird Manchester-Code gegenüber vielen anderen Typen bevorzugt verwendet, da er sich selbst synchronisiert.

Die Synchronisation kann mit anderen Typen verloren gehen, wenn es eine Folge von Nullen oder Einsen gibt, bei denen sich die Daten nicht ändern. Manchester-Code hat dieses Problem nicht, da sich der Signalpegel immer ändert, wenn Daten vorhanden sind.

Das einzige Problem mit Manchester-Code besteht darin, dass Sie die doppelte Häufigkeit Ihrer Datenrate benötigen, da 8 Bit zu 16 Datenbits verarbeitet werden. Wenn Sie also eine Datenrate von 5K benötigen, benötigen Sie eine Baudrate von 10K.

Nachtrag Ich hoffe, der Link ist zulässig, aber falls dies nicht der Fall ist, gehen Sie zur Maxim-Site und suchen Sie in Manchester Data Encoding nach Radio Communications. http://www.maximintegrated.com/de/app-notes/index.mvp/id/3435 Dies sollte jedem helfen, die Vorzüge dieser Codierung zu verstehen.