物理层的编码分类,物理介质相关编码
前言
通信线路的编码就像商品的包装，商品包装的目的是使商品更适合运输，在运输过程中不受损，同样，线路编码的目的就是使编码后的二进制数据更适合线路传输。
物理层的编码分类：
一类是和物理介质相关，常用的光接口码型有nrz、nrzi；电接口码型有hdb3、bnzs、cmi、manchester、mlt-3。
另一类和物理介质无关，比如百兆以太网用的4b/5b编码，千兆以太网用的8b/10b编码，万兆以太网用的64b/66b编码。本文不再描述。
物理介质相关编码如下
nrz码：
nrz即non-return to zero code, 非归零码，光接口stm-no、1000base-sx、1000base-lx采用此码型。nrz是一种很简单的编码方式，用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”，编码后速率不变，有很明显的直流成份，不适合电接口传输。
nrzi码：
nrzi即non-return to zero inverted，非归零反转码，光接口100base-fx使用此码型。编码不改变信号速率。nrzi编码规则：1).如果下一个输入二进制位是“1”，则下一个编码后的电平是当前电平跳变后的电平；2).如果下一个输入二进制位是“0”，则编码后的电平与当前保持一致。
nrz和nrzi都是单极性码，即都只有正电平和零电平，没有负电平，所以nrz和nrzi码中有很多直流成份，不适合电路传输，并且nrz和nrzi编码本身不能保证信号中不包含长连“0”或长连“1”出现，不利于时钟恢复。
mlt-3码
mlt-3即multi-level transmit -3，多电平传输码，mlt-3码跟nrzi码有点类型，其特点都是逢“1”跳变，逢“0”保持不变，并且编码后不改变信号速率。如nrzi码不同的是，mlt-3是双极性码，有”-1”、“0”、“1”三种电平，编码后直流成份大大减少，可以进行电路传输，100base-tx采用此码型。mlt-3编码规则：1).如果下一输入为“0”，则电平保持不变；2).如果下一输入为“1”，则产生跳变，此时又分两种情况。(a).如果前一输出是“＋1”或“－1”，则下一输出为“0”；(b).如果前一输出非“0”，其信号极性和最近一个非“0”相反。
ami码
ami即alternate mark inversion，信号交替反转码，典型的双极性码，ami类型的编码有hdb3、b3zs、b8zs等。ami编码规则：输入的“0”仍然是0，输入的“1”交替的变换为+1、-1。ami编码如下图所示：
ami能保证编码后无直流分量，但ami本身无法保长连“0”和长连“1”出现。这就出现hdb3、b3zs、b8zs，这三种编码成功弥补了ami码的这种缺陷。
hdb3码
hdb3即high density bipolar of order 3 code，三阶高密度双极性码。
编码规则：1).当原码没有四个以上连“0”串时，ami码就是hdb3码。2).当出现四个以上连“0”串时，将第四个“0”变成与其前面一非“0”同极性的符号，由于这个符号破坏了极性交替反转的规则，因此叫做破坏符号，用v符号表示(+1为+v，-1为-v)，相邻的v符号也需要极性交替。3).当v符号之间有奇数个非“0”时，是能满足交替的，如为偶数，则不能满足，这时再将该小段的第一个“0”变成“＋b”或“－b”，b符号与前一个非“0”符号相反，并让后面的非“0”符号从v符号开始交替变化。hdb3码如下图所示：
换一种更好记的方法：两v码之间原始码非“0”个数为为奇数时，用000v代替0000，为偶数时，用b00v代替0000，b00v之后，原始极性码必须与v码极性相反。如下图所示：
b3zs码
b3zs即bipolar with three-zero substitution，三阶双极性码，t3线路用此编码。编码规则与hdb3相同，只是编码后能允许最多连“0”的个数从hdb3的三个减小到两个。b3zs码如下所示：
b8zs码
b8zs即bipolar with eigth-zero substitution，八阶双极性码，如果源码中没有8个或以上连“0”串时，这时ami码就是b8zs码，如果有8个或以上连“0”时，将8个“0”替换成“000vb0vb”，其他规则同hdb3码。t1线路采用此编码。如下所示：
cmi码
cmi即code mark inversion，信号反转码。编码规则：输入的“1”交替用-1和+1表示，“0”用电平从-1到+1的跳变表示，也就是一个上升沿。e4和smt-1e线路采用此编码，编码后信号速率被提高，其实是以牺牲带宽来换取传输特性。如下图所示：
manchester码
使用电平从+1到-1的变化表示“0”，使用电平从-1到+1的变化表示“1”,编码效率低，只有50％，同cmi一样，是拿带宽换取传输特性，10base-t使用此编码。
如下图所示：
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一类是和物理介质相关，常用的光接口码型有nrz、nrzi；电接口码型有hdb3、bnzs、cmi、manchester、mlt-3。
另一类和物理介质无关，比如百兆以太网用的4b/5b编码，千兆以太网用的8b/10b编码，万兆以太网用的64b/66b编码。本文不再描述。
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nrz码：
nrz即non-return to zero code, 非归零码，光接口stm-no、1000base-sx、1000base-lx采用此码型。nrz是一种很简单的编码方式，用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”，编码后速率不变，有很明显的直流成份，不适合电接口传输。
nrzi码：
nrzi即non-return to zero inverted，非归零反转码，光接口100base-fx使用此码型。编码不改变信号速率。nrzi编码规则：1).如果下一个输入二进制位是“1”，则下一个编码后的电平是当前电平跳变后的电平；2).如果下一个输入二进制位是“0”，则编码后的电平与当前保持一致。
nrz和nrzi都是单极性码，即都只有正电平和零电平，没有负电平，所以nrz和nrzi码中有很多直流成份，不适合电路传输，并且nrz和nrzi编码本身不能保证信号中不包含长连“0”或长连“1”出现，不利于时钟恢复。
mlt-3码
mlt-3即multi-level transmit -3，多电平传输码，mlt-3码跟nrzi码有点类型，其特点都是逢“1”跳变，逢“0”保持不变，并且编码后不改变信号速率。如nrzi码不同的是，mlt-3是双极性码，有”-1”、“0”、“1”三种电平，编码后直流成份大大减少，可以进行电路传输，100base-tx采用此码型。mlt-3编码规则：1).如果下一输入为“0”，则电平保持不变；2).如果下一输入为“1”，则产生跳变，此时又分两种情况。(a).如果前一输出是“＋1”或“－1”，则下一输出为“0”；(b).如果前一输出非“0”，其信号极性和最近一个非“0”相反。
ami码
ami即alternate mark inversion，信号交替反转码，典型的双极性码，ami类型的编码有hdb3、b3zs、b8zs等。ami编码规则：输入的“0”仍然是0，输入的“1”交替的变换为+1、-1。ami编码如下图所示：
ami能保证编码后无直流分量，但ami本身无法保长连“0”和长连“1”出现。这就出现hdb3、b3zs、b8zs，这三种编码成功弥补了ami码的这种缺陷。
hdb3码
hdb3即high density bipolar of order 3 code，三阶高密度双极性码。
编码规则：1).当原码没有四个以上连“0”串时，ami码就是hdb3码。2).当出现四个以上连“0”串时，将第四个“0”变成与其前面一非“0”同极性的符号，由于这个符号破坏了极性交替反转的规则，因此叫做破坏符号，用v符号表示(+1为+v，-1为-v)，相邻的v符号也需要极性交替。3).当v符号之间有奇数个非“0”时，是能满足交替的，如为偶数，则不能满足，这时再将该小段的第一个“0”变成“＋b”或“－b”，b符号与前一个非“0”符号相反，并让后面的非“0”符号从v符号开始交替变化。hdb3码如下图所示：
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b3zs码
b3zs即bipolar with three-zero substitution，三阶双极性码，t3线路用此编码。编码规则与hdb3相同，只是编码后能允许最多连“0”的个数从hdb3的三个减小到两个。b3zs码如下所示：
b8zs码
b8zs即bipolar with eigth-zero substitution，八阶双极性码，如果源码中没有8个或以上连“0”串时，这时ami码就是b8zs码，如果有8个或以上连“0”时，将8个“0”替换成“000vb0vb”，其他规则同hdb3码。t1线路采用此编码。如下所示：
cmi码
cmi即code mark inversion，信号反转码。编码规则：输入的“1”交替用-1和+1表示，“0”用电平从-1到+1的跳变表示，也就是一个上升沿。e4和smt-1e线路采用此编码，编码后信号速率被提高，其实是以牺牲带宽来换取传输特性。如下图所示：
manchester码
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