【图说网规】线路编码：曼彻斯特编码、4B/5B编码、8B/6T编码、4D-PAM5编码

二进制数字信息在传输过程中可以采用不同的编码方案，各种编码技术的抗噪声特性和定时功能各不相同。编码技术包含线路编码和为块编码，本文主要讲解线路编码。

线路编码按照使用的电压等级不同，可以分成单极性码、极性码、双极性码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。

一、单极性码

只用正的（或负的）电压表示数据，比如用正电压表示0，负电压表示1，反之亦可。单极性码是最简单的编码方案，需要时钟信号配合定时，抗噪声性能不好。用在电传打字机（TTY，现已淘汰），以及相应的兼容接口上。

二、极性码

用正负电压表示二进制数0和1，抗干扰性性能优于单极性码，但仍需要时钟信号。

三、双极性码

双极性码是三进制信号编码方法，信号在3个电平（正、负、零）之间变化。与二进制编码相比，抗噪声性能更优。

典型的双极性码是AMI码（信号交替反转编码），有内在的纠错方式（AMI违例），缺点是长0会失去同步信息，改进的方法是“6零取代”双极性码B6ZS，即把连续的6个0用一组代码代替。通常使用的AMI码采用归零码型。

四、归零码和不归零码

归零码（RZ）中，码元中间的信号回归到零电平。这种编码方案有更好的噪声抑制特性，同时具备自定时功能。

不归零码（NRZ）也叫差分码，不能自定时，用于终端到调制解调器接口、SDH光接口线路编码。

单极性、极性码和双极性码可以采用归零码型，也可以采用不归零码型，比如极性码就可以分为归零极性码和不归零极性码。

码元种类越多，抗噪声能力越强，因此，单极性码、极性码和双极性码抗干扰能力依次递增。

教材默认以上三种码型为不归零码，但也可以采用归零码的方案。如是归零码，例如AMI归零码，则具备自定时功能。

         

五、双相码

将每个二进制码元换成相位不同的一个方波周期，要求每一位中都要有一个电平转换。双相码最大优点是自定时，同时还具备检测错误的功能。

曼彻斯特编码是一种典型的双相码，用在10M以太网中，编码效率为50%。位中间的电平转换边既表示了数据代码，同时也作为定时信号使用。

差分曼彻斯特编码用在令牌环网中，电平转换边只作为定时信号，不表示数据。数据的表示在于每一位开始处是否有电平转换，有表示0，无表示1。

六、多电平编码

码元取多个电平之一，每个码元可代表几个二进制位。缺点是抗噪声性能不好，传输的信号容易畸变。快速以太网100Base-T采用多电平编码MLT-3，使用两对线传输数据。

七、4B/5B编码

100Base-FX采用4B/5B+NRZ-I（不归零反相编码）二级编码方案，每次对4位数据编码，转为5位符号，编码效率4/5=80%。

八、8B/6T编码

100Base-T4采用8B/6T,每个8位组（2的8次方，256个字码）映射为6个（3的6次方，729个字码）三进制位，编码效率6/8=75%。其中的三对线传输数据（每对数据速率33.33M，对应波特率33.33*0.75=25M），一对线进行冲突检验和控制信号的发送接收。

九、4D-PAM5编码

1000Base-T采用4D-PAM5编码。使用四对线传输数据，每个线对速率为250M（基带调制速率125M，一个码元2个比特）。每个线对的电平有5个，其中一个用于前向纠错码FEC。

千兆以太网标准802.3z ，包含1000Base-SX、LX、CX三个子标准，均采用8B/10B编码。