8B10B碼的特性、符號(hào)、術(shù)語(yǔ)、直流平衡和行程偏差

8B10B碼的特性、符號(hào)、術(shù)語(yǔ)、直流平衡和行程偏差1.8B/10B碼具有以下特性：1）確保在接收器恢復(fù)時(shí)鐘時(shí)有充足的信號(hào)轉(zhuǎn)換。2）編碼空間允許將控制信號(hào)編到碼數(shù)據(jù)流中。3）在代碼出錯(cuò)時(shí)，對(duì)代碼映射指定選擇功能顯著地提高了檢測(cè)出單個(gè)和多個(gè)比特的概率（不需要以太網(wǎng)的32位CRC校驗(yàn)）。4）某些編碼（用于控制信號(hào)）包含一個(gè)唯一的、易識(shí)別的代碼位模式，它有助于快速同步和接收器位對(duì)齊。2.8B/10B的符號(hào)和術(shù)語(yǔ)每個(gè)傳送的字節(jié)有256（28）種可能的數(shù)據(jù)值，而代碼字理論上具有1024（210）種可能的值。為簡(jiǎn)化對(duì)它們的處理，開發(fā)了一種8B/10B編碼的簡(jiǎn)寫符號(hào)：1）D分組，用于數(shù)據(jù)字節(jié)編碼。2）K分組，用于特殊控制符號(hào)編號(hào)。我們已經(jīng)在圖2-33中討論了8B/10B譯碼圖和標(biāo)記法，下面介紹數(shù)據(jù)字節(jié)8B到代碼字（10B）的映射，如圖2-34所示。8位的數(shù)據(jù)字節(jié)用A、B、C、D、E、F、G、H表示（從最低位到最高位）。編碼器將這8位數(shù)據(jù)譯成10位代碼，用a、b、c、d、e、i、f、g、h、j表示。代碼字分為兩個(gè)子分組，一組包括6個(gè)代碼位（a，b，c，d，e，i），另一組包括4個(gè)代碼位（f，g，h，j）。一個(gè)給定的代碼用簡(jiǎn)寫形式/Dx.y/（數(shù)據(jù)編碼）或/Kx.y（特殊編碼）表示，其中x是EDCBA的十進(jìn)制值（E是串的最高有效位），y是HGF的十進(jìn)制值（H是串的最高有效位）。表2-9給出了幾個(gè)例子。具體編碼我們用編碼后的10B代碼字按abcdeifghj的順序連續(xù)傳送。表2-98B/10B編碼舉例代碼名字節(jié)值（8B空間）8B比特10B代碼字HGFEDCBAabcdeifghj/D3.1/0x23001000111100011001/D25.2/0x59010110011001100101/D21.5/0xB5101101011010101010/D28.5/0xBC101111000011101010/K28.5/0xBC1011110000111110103.直流平衡和行程偏差為了確保10B編碼信號(hào)在不失真并且不使用大帶寬線路編碼的情況下，能正確地交流耦合到介質(zhì)上（例如，通過(guò)變壓器或電容器），長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳送的代碼流中0和1的數(shù)量應(yīng)相等。同時(shí)，連續(xù)0或1的最大數(shù)量應(yīng)盡可能最小（雖然長(zhǎng)期的平均數(shù)量可能相等）以避免短時(shí)間的直流偏差。這稱為最小化代碼行程長(zhǎng)度（runlength）。因此，代碼字是從210種可能的編碼分組中仔細(xì)選出的。用于數(shù)據(jù)的代碼字不能：產(chǎn)生多于4個(gè)連續(xù)的1或0，或0和1的數(shù)量的不平衡度超過(guò)1，即10位編碼總是由5個(gè)1、5個(gè)0，或6個(gè)1、4個(gè)0，或4個(gè)1、6個(gè)0組成。那些連續(xù)0或1過(guò)多的代碼和那些不平衡度過(guò)高的代碼一般不用于數(shù)據(jù)編碼而用于特殊的編碼。這是使用大代碼空間的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于256種可能的數(shù)據(jù)值有1024個(gè)可用的編碼，因此可以把那些不符合要求的代碼“扔到一邊去”。除了只選擇最平衡的代碼外，為每個(gè)8B分組定義了兩個(gè)10B編碼。如果為給定值所選的10B編碼的0和1數(shù)量相等（各5個(gè)），那么這兩個(gè)10B編碼可能相同。這就是一個(gè)完美的平衡代碼點(diǎn)，無(wú)須補(bǔ)償。如果10B編碼的1比0多（或0比1多），就會(huì)出現(xiàn)不平衡，那么第二種編碼在子分組［abcdei］或［fghj］（或同時(shí)兩個(gè)子分組）中使用其反碼。因此/D23.2/有兩個(gè)不同的有效編碼，如表2-10所示。表2-10多重8B/10B編碼代碼名字節(jié)值（8B空間）8B比特10B代碼字HGFEDCBAabcdeifghj/D23.2/0x570101011111101001010001010101由于［abcdei］子分組中1比0多，所以第二種編碼是將這個(gè)子分組（1比0多的子分組）取反而得到。發(fā)送器逐個(gè)對(duì)代碼字進(jìn)行行程記數(shù)，檢查是否傳送了更多的1或更多的0。因?yàn)榇a字（最多）只多出一個(gè)1或0，所以行程記數(shù)只需要1個(gè)信息位即可。這稱為行程偏差（RD），用于測(cè)量傳送模式是否過(guò)于“偏向”1（RD為正或正偏差）或0（RD為負(fù)或負(fù)偏差）。RD通過(guò)測(cè)量行程偏差為正或負(fù)來(lái)為每個(gè)傳送的字節(jié)選擇兩種可能編碼中的一種。由此產(chǎn)生的結(jié)果是，發(fā)送給定的代碼字，行程偏差在0~1之間翻轉(zhuǎn)或保持不變。這樣整個(gè)幀的傳送就可保持直流平衡。另外，接收器通過(guò)對(duì)接收到的代碼字進(jìn)行行程偏差的檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)許多錯(cuò)誤。由于發(fā)送器不會(huì)發(fā)送直流平衡超過(guò)1比特的代碼字，如果接收到這樣的代碼字，就可以認(rèn)為出現(xiàn)了錯(cuò)誤。4.有序集合控制信息（與數(shù)據(jù)相反）通過(guò)傳送有序集合（orderedset）進(jìn)行通信。有序集合是由一個(gè)或多個(gè)代碼字組成的字符串，它總是以特殊分組的代碼起始。使用特殊代碼使有序集合很容易從數(shù)據(jù)中區(qū)別出來(lái)。這種區(qū)別可使系統(tǒng)在同一條通信信道上無(wú)歧義地傳送數(shù)據(jù)和控制信息；就是說(shuō)，有序集合提供了一種“帶外”信令方法。千兆以太網(wǎng)使用了8個(gè)這樣的有序集合，如表2-11所示。表2-11千兆以太網(wǎng)使用的有序集合集合名描述集合中的代碼字個(gè)數(shù)編碼/C1/配置結(jié)構(gòu)14/K28.5/D21.5/配置信息/C2/配置結(jié)構(gòu)24/K28.5/D2.2/配置信息/I1/空閑12/K28.5/D5.6//I2/空閑21/K28.5/D16.2//R/載波擴(kuò)展1/K23.7//S/報(bào)文開始1/K27.7//T/報(bào)文結(jié)束1/K29.7//V/錯(cuò)誤轉(zhuǎn)播4/K30.7/其中：1）配置集合用于自動(dòng)協(xié)商鏈路特性（配置集合指配置結(jié)構(gòu)1和配置結(jié)構(gòu)2）。2）空閑集合在傳送間隙（幀或突發(fā)性幀）使用。在下一幀開始時(shí)首先傳送/I1/（如果需要）來(lái)恢復(fù)已知的（負(fù)）行程偏差。其他的空閑時(shí)間傳送/I2/。3）/S/集合、/T/集合用作分隔符，分別指示每個(gè)傳送幀的開始和結(jié)束。在半雙工系統(tǒng)中，載波擴(kuò)展期間（以及突發(fā)幀的幀間隙期間），把/R/集合作為“填充”符傳送，這時(shí)不使用空閑集合。這種幀間隔使得接收方MAC不會(huì)認(rèn)為信道已成空閑狀態(tài)了，而認(rèn)為其已成功地獲得了信道。4）中繼器使用/V/集合向所有接入站廣播，它在接收的比特流中檢測(cè)出錯(cuò)誤。5.逗號(hào)特殊的10B編碼/K28.5/包含了位模式b’0011111’（或它的反碼，b’1100000’），稱為逗號(hào)（commas）。逗號(hào)是唯一的，因?yàn)樗B續(xù)5個(gè)1或0。千兆以太網(wǎng)使用的8B/10B編碼方案保證，除非出錯(cuò)，否則逗號(hào)模式對(duì)/K28.5/是唯一的。它不能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)