8b10b-Code

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Der 8b10b-Code (auch 8b/10b-Code) ist ein 1983 von Albert Widmer und Peter Franaszek entwickelter Leitungscode in der Telekommunikationstechnik. Es werden 8 Daten-Bits durch 10 Symbol-Bits kodiert. Es ist ein vollständiger Gleichspannungsausgleich gewährleistet und eine einfache Taktrückgewinnung aus dem Datensignal möglich. Das Datenvolumen erhöht sich um 25 Prozent. Ein völlig anderer, deutlich effizienterer Code ist der 64b66b-Code mit 3 Prozent Overhead, welcher 64 Bits auf 66 Symbole abbildet und der 128b130b-Code mit 1,5 Prozent Overhead.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der 8b10b-Code benutzt zur Übertragung eines Oktetts ein 10 Bit langes Symbol. Dabei werden folgende Eigenschaften erfüllt:

Gleichspannungs­ausgleich[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Anzahl der Einsen pro Symbol unterscheidet sich maximal um zwei von der Anzahl der Nullen. Dies ergibt drei Typen von Symbolen:

  • 252 neutrale (neutral disparity): gleiche Anzahl von „1“ und „0“, also fünfmal „1“ und fünfmal „0“
  • 210 positive (positive disparity): sechsmal „1“ und viermal „0“
  • 210 negative (negative disparity): viermal „1“ und sechsmal „0“

In einem Datenstrom treten damit „1“ und „0“ mit gleicher Wahrscheinlichkeit auf. Überträgt man nun eine „1“ als eine positive Spannung +U und eine „0“ als eine negative Spannung −U, so hat das kodierte Signal (bei gegebener Datenrate) eine untere Grenzfrequenz, d. h., über eine längere Bitfolge mittelt sich die Spannung heraus, so dass das Signal keinen Gleichspannungsanteil enthält. Dieser Gleichspannungsausgleich erlaubt zum Beispiel eine kapazitive oder induktive Kopplung von Sender und Empfänger.

Maximale Länge gleicher Bits[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die maximale Länge gleicher Bits (maximum run length) wird durch entsprechende Auswahl der Symbole bei reiner Datenübertragung auf fünf beschränkt, d. h. spätestens nach fünf Takten wechselt der Pegel. Dies ermöglicht eine einfache Taktrückgewinnung aus dem Datensignal.

Disparity[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der 8B10B-Encoder verarbeitet neben den Daten auch noch die Disparity. Damit wird dem Encoder mitgeteilt, ob es ein Symbol mit positiver oder negativer Disparity erzeugen soll und welche Disparity ein nachfolgendes Symbol haben soll. Hat ein Symbol negative Disparity, muss das folgende Symbol mit positiver Disparity erzeugt werden. Hat das Symbol neutrale Disparity, wird die Disparity-Information des vorherigen Symbols an das nachfolgende Symbol weitergeleitet. Damit wird sichergestellt, dass im gesamten Datenstrom jederzeit maximal eine 1 oder eine 0 zu viel ist und sich somit über ausreichend viele Symbole Gleichspannungsfreiheit einstellt. Folglich gibt es für jedes Eingangssymbol zwei mögliche Ausgangssymbole. Welches von beiden verwendet wird, hängt vom jeweiligen Vorgänger ab.

K-Wörter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Neben den zweimal 256 möglichen Datensymbolen gibt es noch zweimal zwölf 10-Bit-Codewörter, welche ebenso wie die Datenwörter maximal fünf gleiche aufeinanderfolgende Bits und insgesamt maximal sechs Einsen bzw. sechs Nullen enthalten. Diese Symbole nennt man K-Wörter, welche für Steuerungsfunktionen in übergeordneten Protokollschichten verwendet werden können. Drei dieser K-Wörter haben ein Bitmuster, das nicht über Symbolgrenzen hinweg entstehen kann. Das heißt, die letzten Bits eines Symboles zusammen mit den ersten Bits eines nachfolgenden Symboles können niemals das Bitmuster eines dieser drei speziellen K-Wörter ergeben. Das nutzt man in seriellen Datenströmen, um den Anfang und das Ende eines Symboles wiederzuerkennen. Diese drei speziellen K-Wörter nennt man auch Komma-Wörter.

Fehlererkennung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da von den 1024 möglichen Kombinationen, welche sich mit 10 Bit darstellen lassen, nicht alle gültige Codewörter sind, ergibt sich die Möglichkeit, einige Bitübertragungsfehler zu erkennen. Allerdings können durch einzelne Bitfehler auch andere gültige Codewörter entstehen, womit eine zuverlässige Erkennung oder gar Korrektur von Übertragungsfehlern unmöglich ist. Daher wird meist zusätzlich eine Prüfsumme zusammen mit den Daten übertragen, um Bitübertragungsfehler mit höherer Zuverlässigkeit zu erkennen.

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der 8b10b-Code findet u. a. in folgenden Standards Verwendung:

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. SAS Protocol Layer - 4 (SPL-4) draft 08b. INCITS. 18. Juli 2016. Abgerufen am 21. Juli 2016.
  2. http://www.cpri.info/spec.html CPRI Common Public Radio Interface
  3. http://www.obsai.com Open Base Station Architecture Initiative, siehe RP Specifications: RP3_Vx.x.pdf (Physical Layer)
  4. https://www.heise.de/ct/hotline/USB-2-0-ausgebremst-325842.html
  5. USB3.0 Beschreibung auf itwissen.info

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]