关于曼切斯特编码的一点理解

摘要：踩踩以前学计算机网络的老坑，关于曼切斯特编码的一点点总结。

声明

非通信之类的科班学生，只能凭借一些模糊的印象拼凑出来曼切斯特编码的具体原理，所以以下仅供理解。曼切斯特编码和差分曼切斯特编码大概就是这两类。

在IEEE 802.4规定中：

在G. E. Thomas，Andrew S. Tanenbaum等一群人提出的规定中

附上下面一张图：

单端信号
- 早期的数字总线大部分使用单端信号做信号传输，如TTL/CMOS信号都是单端信号。所谓
  单端信号，是指用一根信号线的高低电平的变化来进行0、1信息的传输，这个电平的高低变
  化是相对于其公共的参考地平面的。单端信号由于结构简单，可以用简单的晶体管电路实
  现，而且集成度高、功耗低，因此在数字电路中得到最广泛的应用。
  大白话：单端信号用一根线接地，另一根传递电压高低变化，当然也是单方向传输啦。
差分信号
- 差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这
  两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。
  差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。差分信号又称差模信号，是相对共模
  信号而言的。

百度百科给的解释：

在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字，这样的时间间隔内的信号称为(二进制）码元。而这个间隔被称为码元长度。值得注意的是当码元的离散状态有大于2个时（如M大于2个）时，此时码元为M进制码元。

下面是我的理解：
总说曼切斯特编码的码元码元，但是我感觉码元和曼切斯特编码没有一毛钱关系。
下面举个简单的例子：

A和B两地通过一根双绞线连接，双绞线的一根线接地表示0电位。
A和B约定当B从这个线上接受到时长1s的+1V的电压时表示B收到了A发来的1，当B从这个线上接受到时长1s的-1V的电压时表示B收到了A发来的0。这个是二进制码元。
当A向B发送01这个字符串。 A要传输的数据为01经过曼切斯特编码编码为10 01，然后开始发送信号了，A这边依次发送四个时长1s的+1V的信号，时长1s的-1V的信号，时长1s的-1V的信号，时长1s的+1V的信号。
B这边开始接受按照之前的约定把电压信号翻译成10 01，然后曼切斯特编码解码为 01。
过程结束。

从上面的例子里：可以发现曼切斯特编码功能仅仅是编码。总共传输四个码元。两种码元分别是时长1s的-1V的电压和时长1s的+1V的电压。

同样要是规定

这个时候A要传输相同的数据，只要发送两个码元就可以了。这其实就是四进制码元。
当然现实中是不可能像我那样随意规定的。

下面请看一道题：

10M 802.3 LAN使用曼彻斯特编码，它的波特率是______
A. 5Mbaud B. 10Mbaud C. 20Mbaud D. 30Mbaud

答案选：C。波特率可以简单的理解为就是码元的速率。10M是指曼切斯特解码后的有效数据的速率。
因为在双绞线中是以电压的高低表示码元的，当电压高表示1，当电压低表示0，所以波特率应该是20Mbaud。

网卡不同传输速率下的调制编码不同，具体如下。

10BASE-T：网速10Mbit/s，使用2对双绞线，调制编码为曼彻斯特编码。
100BASE-TX：网速100Mbit/s，使用2对双绞线，调制编码为MLT-3编码。
1000BASE-T：网速1000Mbit/s，使用4对双绞线，调制编码为4D-PAM5编码。
需要说的东西太多了，需要详细了解可搜索以太网基础知识，有能力的话可以看IEEE802.3协议。