Избыточное кодирование

При избыточном кодированииисходный двоичный код рассматривается как совокупность символов, представляющих собой последовательность нескольких битов, каждый из которых заменяется новым символом, содержащим большее количество бит, чем исходный.

Примерами методов избыточного кодирования являются 4В/5В (используется в ЛВС Fast Ethernet стандартов 100Base-TX и 100Base-FX и в сети FDDI), 5В/6В (lOOVG-AnyLAN), 8В/10В (10GBase-X), 64В/66В (10GBase-R и 10GBase-W). Буква «В» в названии кода означает, что элементарный сигнал имеет 2 состояния (от английского binary -двоичный), а цифры указывают, какое количество бит содержится в одном символе исходного и результирующего кода соответственно. В частности, метод 4В/5В означает, что каждые 4 бита в исходном коде заменяются 5-ю битами в результирующем коде, то есть четырёхбитные символы исходного кода заменяются символами, содержащими по 5 бит. Для этого используется специальная таблица перекодировки(табл.2.1), устанавливающая соответствие между исходными четырёхбитовыми символами и результирующими пятибитовыми символами.

Таблица 2.1.

Количество результирующих символов больше количества исходных символов. Так, в коде 4В/5В результирующих символов может быть 2⁵=32, в то время как исходных символов только 2⁴=16. Поэтому среди результирующих символов можно отобрать 16 таких, любое сочетание которых не содержит длинных последовательностей нулей или единиц (в худшем случае 3 нуля или 8 единиц). Остальные 16 символов рассматриваются как запрещенные, появление которых означает ошибку в передаваемых данных.

Избыточность кода 4В/5В составляет 25% (1/4 =0,25), поскольку на 4 информационных бита приходится 1 «лишний» избыточный бит. Это означает, что реальная пропускная способность канала будет на 25% меньше номинальной. Для обеспечения заданной пропускной способности канала передатчик должен работать с повышенной тактовой частотой. В частности, для передачи кодов 4В/5В со скоростью 100 Мбит/с передатчик должен работать с тактовой частотой 125 МГц. При этом спектр сигнала увеличивается по сравнению со случаем, когда передается не избыточный код. Тем не менее, спектр избыточного кода меньше спектра манчестерского кода, что оправдывает использование логического кодирования.

Достоинства:

• код становится самосинхронизирующимся, так как прерываются длинные последовательности нулей и единиц;

• исчезает постоянная составляющая, а значит, сужается спектр сигнала;

• появляется возможность обнаружения ошибок за счёт запрещённых символов;

• простая реализация в виде таблицы перекодировки.
Недостатки:

• уменьшается полезная пропускная способность канала связи, так как часть пропускной способности тратится на передачу избыточных бит;

• дополнительные временные затраты в узлах сети на реализацию логического кодирования.

В сети Fast Ethernet стандарта 100Base-T4 используется метод логического кодирования 8В/6Т с тремя состояниями результирующего сигнала, в котором для кодирования 8 бит (В) исходного сообщения используется код из 6 троичных (Т) символов, имеющих 3 состояния. Количество избыточных, то есть запрещённых кодов: 3⁶-2⁸=729-256=473.