计算机网络中的曼彻斯特编码
曼彻斯特编码是开放系统互连 [OSI] 的物理层用于对同步位流的时钟和数据进行编码的一种同步时钟编码技术。RZ的想法和L的想法在曼彻斯特结合
数据通信采用不同的编码技术，保证数据安全和传输速度。曼彻斯特编码是数字编码的一个例子。由于每个数据位长度都是默认定义的，因此它与其他数字编码方案不同。位状态由转换方向定义。位状态由不同的系统以各种方式表示，尽管大多数系统使用 1 位表示低到高转换，0 位用于高到低转换。
在曼彻斯特，一段时间的位分为两半。在前半段，电压在一个电平上保持不变，并移动到另一个电平。位中间的转换提供同步。另一方面，Differential Manchester结合了RZ和NRZ-I的思想。位中间始终存在过渡，但位值在位的开头确定。如果下一个位为零，则进行转换 如果下一个位为 1，则没有转换。
**注意：**曼彻斯特编码的主要优点是信号同步。
要通过电缆传输的二进制数据不会作为 NRZ [不归零] 发送。
非归零 [NRZ] – NRZ 代码的电压电平在位间隔内是恒定的。当有一长串 0 和 1 时，接收端出现问题。问题是由于缺少传输，同步丢失。 它有两种类型：
- NRZ 级编码 – 当输入信号从“1”变为“0”或从“0”变为“1”时，信号的极性会发生变化。它将数据的第一比特视为极性变化。
- NRZ 反转/差分编码 – 在这种情况下，位间隔开始时的转换等于 1，如果在位间隔开始时没有转换，则等于 0。
曼彻斯特编码的特点 –
- 逻辑 0 由位中心的 0 到 1 转换表示，逻辑 1 由 1 到 0 转换表示。
- 信号转换并不总是发生在“位边界”处，但每个位的中心总是有一个转换。
- 差分物理层传输不使用反相线路驱动器将二进制数字转换为电信号。因此，导线上的信号与编码器的输出不相反。
- 以下是曼彻斯特编码的属性：
- 每个位都以预定速率发送。
- 当发生从高到低的过渡时，记录“1”;当发生从低到高的转换时，记录“0”。
- 在周期的中点，发生用于精确注意 1 或 0 的过渡。 曼彻斯特编码也称为双相码，因为每个位都由正 90 度相变或负 90 度相变编码。
- **数字锁相环（DPLL）**提取时钟信号并解分配每个位的值和时序。传输的比特流必须包含高密度的位转换。
- 曼彻斯特编码消耗的带宽是原始信号的两倍。
- 曼彻斯特码的优点是信号的直流分量不携带任何信息。这使得通常不带电的标准可以传输此信息。
- 它是一种自时钟协议，这意味着接收器可以从输入的数据中确定时钟频率。
- 曼彻斯特编码可确保恒定的转换密度，从而更容易检测数据帧的开始和结束。
- 它提供了一种简单可靠的方法来检测数据传输中的错误，方法是检查是否违反编码规则。
- 编码过程会向数据添加冗余位，从而在某些应用程序中实现纠错。
- 曼彻斯特编码也可用于多级信令，其中多个电压电平用于表示不同的数据状态。
唯一的缺点是信号速率。信号速率是曼彻斯特，差分是NRZ的两倍。原因是位中间总是有一个过渡，每个位的末尾可能有一个过渡。
Eg: For 10Mbps LAN the signal spectrum lies between 5 and 20
- 另一个通过查看转换来找出位的示例。
曼彻斯特编码的优点：
自定时： 曼彻斯特编码是自时钟，这意味着接收器可以将其时钟与发射器的时钟同步。这确保了数据以相同的速率发送和接收，并且不需要单独的时钟信号。
**减少直流分量：**曼彻斯特编码消除了传输信号中的直流分量，从而降低了由于外部源干扰而导致错误的风险。
错误检测： 曼彻斯特编码提供了一种检测传输数据中的错误的机制。时间间隔内电压电平的任何变化都表示位错误，可以检测和纠正。
单纯： 曼彻斯特编码是一种相对简单的编码方案，可以使用简单的数字电路实现。
曼彻斯特编码的缺点：
较低的数据速率： 曼彻斯特编码的数据速率低于其他编码方案，例如非归零 （NRZ） 编码，这意味着传输相同数量的数据需要更多时间。
更高的带宽要求 ：曼彻斯特编码需要比其他编码方案更高的带宽，因为每个比特在每个时间间隔内需要两次电压转换。
时钟同步：尽管曼彻斯特编码是自时钟，但它仍然要求接收器将其时钟与发射器的时钟同步，这在某些情况下可能是一个挑战。
缩短传输距离： 与其他编码方案相比，曼彻斯特编码的传输距离更小，因为由于需要频繁的电压转换，信号在长距离内会失去强度。
