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Grundlagen ComputernetzeProf. Jürgen Plate |
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Grundlagen ComputernetzeProf. Jürgen Plate |
Ethernet: Manchester-Code
"1": 0->1-Übergang in Bitmitte
"0": 1->0-Übergang in Bitmitte
Abhängig vom Wechsel der Zustände ist noch ein zusätzlicher
Übergang am Anfang jedes Bits nötig. Über die Zeit gemittelt
hat das Signal keinen Gleichstromanteil. Eine Rückgewinnung des Taktes
aus dem Signal ist möglich.
FDDI (Glasfaser, Fiber Distributed Data Interface): NRZI (non return to zero inverted)-Code
"0": Zu Beginn der Bitperiode Zustandswechsel (0->1 oder 1->0)
"1": keine Änderung des Pegels.
Der NRZI-Code erlaubt keine Taktrückgewinnung, da bei
ungünstigen Bit-Folgen unter Umständen lange Zeit kein Zustandswechsel
eintritt.
Um trotzdem auch hier den Takt zu halten, erfolgt eine Codewandlung.
Dies leistet zum Beispiel bei FDDI die 4B/5B-Umwandlung (4 binary 5 binary), bei der jeweils
ein 4-Bit-Block (Nibble) in einen 5-Bit-Block derart umgewandelt wird, daß in
jedem 5-Bit-Block maximal zwei aufeinanderfolgende Nullen vorkommen.
| Ursprüngliche Bitfolge (4-Bit-Block) |
Umgewandelte Bitfolge (5-Bit-Block) |
|---|---|
| 0000 | 11110 |
| 0001 | 01001 |
| 0010 | 10100 |
| 0011 | 10101 |
| 0100 | 01010 |
| 0101 | 01011 |
| 0110 | 01110 |
| 0111 | 01111 |
| 1000 | 10010 |
| 1001 | 10011 |
| 1010 | 10110 |
| 1011 | 10111 |
| 1100 | 11010 |
| 1101 | 11011 |
| 1110 | 11100 |
| 1111 | 11101 |
Die 8B/10B-Umwandlung (8 binary 10 binary) sieht ähnlich aus wie die 4B/5B-Umwandlung. Hier werden jedoch 8-Bit-Blöcke in 10-Bit-Blöcke umgewandelt. Die 8B/10B-Umwandlung wird bei Gigabit-Ethernet 1000Base-CX, -SX, -LX und beim Fibre-Channel eingesetzt. Alle für die Übertragung gültigen Kombinationen sind derart aufgebaut, dass 5 mal die "0" und 5 mal die "1" vorkommt, um Gleichstromfreiheit zu garantieren. Außerdem weisen diese Kombinationen mindestens 3 Zustandswechsel auf (von "0" nach "1" oder umgekehrt), um auf Empfängerseite die Taktrückgewinnung zu gewährleisten.
Bei der 8B/6T-Kodierung (8 binary 6 ternary) wird ein 8-Bit-Block in einen 6T-Code umgewandelt. Jeder 6T-Code besteht aus 6 sogenannten"Tri-State-Symbolen", die als "-", "0" und "+" notiert werden. Übertragungstechnisch verbirgt sich hinter jedem der drei Symbole ein entsprechender elektrischer Pegel. Die Kodierung wird anhand einer Tabelle durchgeführt, die sämtliche 256 möglichen 8-Bit-Kombinationen enthält. Während 4B/5B nur eine Bit-Umwandlung darstellt, die noch eine anschließende Kodierung (NRZI oder MLT-3) erforderlich macht, beinhaltet 8B/6T bereits die komplette Kodierungsvorschrift. Die folgende Tabelle zeigt einen kleinen Ausschnitt der 8B/6T-Codes.
| Bitfolge | 8B6T-Code |
|---|---|
| 0 0 0 0 0 0 0 0 | + - 0 0 + - |
| 0 0 0 0 0 0 0 1 | 0 + - + - 0 |
| . . . . . . . . | . . . . . . |
| 0 0 0 0 1 1 1 0 | - + 0 - 0 + |
| . . . . . . . . | . . . . . . |
| 1 1 1 1 1 1 1 0 | - + 0 + 0 0 |
| 1 1 1 1 1 1 1 1 | + 0 - + 0 0 |
Derzeit ist Fast-Ethernet 100BASE-T4 das einzige Verfahren, bei dem die 8B/6T-Kodierung eingesetzt wird.
Beim Kodierungsverfahren 5-Level Pulse Amplitude Modulation (PAM5) wird pro Takt ein Symbol übermittelt, das einen von fünf verschiedenen Zuständen (-2, -1, 0, +1, +2) darstellt. Mit jedem Symbol werden zwei Bits übertragen. Da es vier verschiedene 2-Bit-Grupen ("00", "01", "10" und "11") gibt, bleibt noch ein Symbol übrig, das für Fehlerbehandlung eingesetzt werden kann. Die PAM5-Kodierung wird bei Fast-Ethernet 100Base-T2 und bei Gigabit-Ethernet 1000Base-T verwendet.
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