عدم العودة إلى الصفر
في مجال الاتصالات ، فإن رمز الخط غير العائد إلى الصفر ( NRZ ) هو رمز ثنائي يتم فيه تمثيل الواحدات بشرط مهم واحد ، عادةً ما يكون جهدًا موجبًا، بينما يتم تمثيل الأصفار بشرط مهم آخر، عادةً ما يكون جهدًا سالبًا، دون وجود أي شرط محايد أو حالة راحة أخرى.
بالنسبة لمعدل إشارة بيانات محدد ، أي معدل بت ، يتطلب رمز NRZ نصف عرض النطاق الأساسي المطلوب لرمز مانشستر فقط (عرض نطاق التمرير متساوٍ). تحتوي النبضات في NRZ على طاقة أكبر من تلك الموجودة في رمز العودة إلى الصفر (RZ)، الذي يحتوي أيضًا على حالة سكون إضافية إلى جانب شروط الأصفار والآحاد.
عند استخدام NRZ لتمثيل البيانات في نظام اتصال غير متزامن ، يتطلب غياب الحالة المحايدة آليات أخرى لمزامنة البتات في حال عدم توفر إشارة ساعة منفصلة. ولأن NRZ ليست إشارة توقيت ذاتي بطبيعتها ، فلا بد من استخدام تقنية مزامنة إضافية لتجنب انزلاق البتات ؛ ومن أمثلة هذه التقنيات: قيد طول التشغيل وإشارة مزامنة متوازية.
المتغيرات
يمكن أن يشير NRZ إلى أي من رموز خطوط التسلسل التالية :
| الاسم الرمزي | اسم بديل | الاسم الكامل | وصف |
|---|---|---|---|
| NRZ(L) | NRZL | مستوى عدم العودة إلى الصفر | يظهر كبتات ثنائية خام بدون أي ترميز. عادةً ما يُقابل الرقم الثنائي 1 مستوى منطقي مرتفع، ويُقابل الرقم الثنائي 0 مستوى منطقي منخفض. يُعدّ التعيين المنطقي العكسي أيضًا نوعًا من أنواع ترميز NRZ(L). |
| NRZ(I) | NRZI | معكوسة لا تعود إلى الصفر | يشير إلى رمز NRZ(M) أو NRZ(S). |
| NRZ(M) | NRZM | علامة عدم العودة إلى الصفر | تعيين المُسلسل {0: ثابت، 1: تبديل}. |
| NRZ(S) | NRZS | مساحة لا تعود إلى الصفر | تعيين التسلسل {0: تبديل، 1: ثابت}. |
| NRZ(C) | مركز أبحاث السرطان الوطني | تغيير لا يعود إلى الصفر | يُشفّر الرقم 1 كتغيير من منخفض إلى مرتفع، والرقم 0 كتغيير من مرتفع إلى منخفض. يُعدّ تعيين المنطق العكسي أيضًا نوعًا من أنواع ترميز NRZ(C). |
يمكن أيضًا تصنيف رمز NRZ على أنه قطبي أو غير قطبي ، حيث يشير القطبي إلى تعيين الجهد +V و −V، ويشير غير القطبي إلى تعيين الجهد +V و 0، للقيم الثنائية المقابلة 1 و 0.
مستوى أحادي القطب لا يعود إلى الصفر
يُمثَّل الرقم واحد بانحياز تيار مستمر على خط النقل (موجب عادةً)، بينما يُمثَّل الرقم صفر بانعدام الانحياز - أي أن الخط عند جهد 0 فولت أو موصول بالأرض. ولهذا السبب، يُعرف أيضًا باسم مفتاح التشغيل/الإيقاف . في لغة الساعة، ينتقل الرقم واحد إلى مستوى منحاز أو يبقى عنده على الحافة الخلفية لساعة البت السابق، بينما ينتقل الرقم صفر إلى مستوى غير منحاز أو يبقى عند الحافة الخلفية لساعة البت السابق. من عيوب ترميز NRZ أحادي القطب أنه يسمح بسلاسل طويلة دون تغيير، مما يُصعِّب عملية التزامن، مع أن هذه المشكلة ليست حكرًا على الترميز أحادي القطب. أحد الحلول هو عدم إرسال البايتات دون انتقالات. والأهم من ذلك، وهو ما يُميز ترميز NRZ أحادي القطب، هي المشكلات المتعلقة بوجود مستوى تيار مستمر مُرسَل - حيث لا يقترب طيف قدرة الإشارة المُرسَلة من الصفر عند التردد الصفري. يؤدي هذا إلى مشكلتين رئيسيتين: أولًا، تؤدي قدرة التيار المستمر المُرسَلة إلى خسائر طاقة أعلى من الترميزات الأخرى، وثانيًا، يتطلب وجود مُكوِّن إشارة تيار مستمر أن يكون خط النقل مُقترنًا بتيار مستمر.
مستوى عدم العودة إلى الصفر في اضطراب ثنائي القطب
يُمثَّل الرقم واحد بمستوى فيزيائي واحد (عادةً جهد موجب)، بينما يُمثَّل الرقم صفر بمستوى آخر (عادةً جهد سالب). في لغة الساعة، في مستوى NRZ ثنائي القطب، يتأرجح الجهد من موجب إلى سالب عند الحافة الهابطة لدورة الساعة السابقة.
ومن الأمثلة على ذلك RS-232 ، حيث يكون الرقم واحد من -12 فولت إلى -5 فولت والصفر من +5 فولت إلى +12 فولت.
مساحة لا تعود إلى الصفر
يُمثَّل الرقم واحد بعدم حدوث تغيير في المستوى الفيزيائي، بينما يُمثَّل الرقم صفر بتغيير في المستوى الفيزيائي. في لغة الساعة، ينتقل المستوى عند الحافة الخلفية للبت السابق لتمثيل الصفر .
يُستخدم هذا التغيير عند الصفر في بروتوكول التحكم في وصلة البيانات عالية المستوى ( HDLC) وبروتوكول USB . يتجنب كلا البروتوكولين فترات طويلة من انعدام الانتقالات (حتى عندما تحتوي البيانات على سلاسل طويلة من البتات 1) باستخدام إدخال بتات صفرية . تُدخل أجهزة إرسال HDLC بتًا صفريًا بعد 5 بتات 1 متجاورة (باستثناء إرسال مُحدد الإطار 01111110). بينما تُدخل أجهزة إرسال USB بتًا صفريًا بعد 6 بتات 1 متتالية. يستخدم جهاز الاستقبال في الطرف البعيد كل انتقال - سواء من البتات الصفرية في البيانات أو من هذه البتات الصفرية الإضافية غير المتعلقة بالبيانات - للحفاظ على تزامن الساعة. ويتجاهل جهاز الاستقبال هذه البتات الصفرية غير المتعلقة بالبيانات في غير ذلك.
معكوسة لا تعود إلى الصفر
تم ابتكار ترميز عدم العودة إلى الصفر المعكوس ( NRZI ، المعروف أيضًا باسم ترميز عدم العودة إلى الصفر من IBM ، [ 1 ] أو ترميز التثبيط ، [ 2 ] أو ترميز IBM [ 2 ] ) بواسطة برايان إي. فيلبس ( IBM ) عام 1956. [ 2 ] [ 3 ] وهو أسلوب لتحويل الإشارة الثنائية إلى إشارة فيزيائية لنقلها عبر وسيط نقل. يميز ترميز NRZI ثنائي المستوى بتات البيانات من خلال وجود أو عدم وجود انتقال عند حد الساعة. يمكن فك تشفير إشارة NRZI المشفرة بشكل لا لبس فيه بعد مرورها عبر مسار بيانات لا يحافظ على القطبية.
تختلف قيمة البت التي تُشير إلى الانتقال عمليًا؛ وينطبق ترميز NRZI على كليهما. تستخدم وحدات التخزين المغناطيسية عمومًا اصطلاح NRZ-M، أي عدم العودة إلى الصفر : حيث يُشفّر الرقم المنطقي 1 على أنه انتقال، بينما يُشفّر الرقم المنطقي 0 على أنه لا انتقال. أما بروتوكولا HDLC و Universal Serial Bus فيستخدمان اصطلاح NRZ-S، أي عدم العودة إلى الصفر : حيث يُشفّر الرقم المنطقي 0 على أنه انتقال، بينما يُشفّر الرقم المنطقي 1 على أنه لا انتقال. ولا يضمن أي من ترميزي NRZI وجود انتقالات في تدفق البتات المُشفّر.
يستخدم جهاز الاستقبال غير المتزامن ساعة بت مستقلة تتم مزامنتها طوريًا عن طريق رصد انتقالات البتات. عندما يفك جهاز الاستقبال غير المتزامن تشفير مجموعة من البتات دون انتقال أطول من فترة الفرق بين ترددي ساعتي البت المرسلة والمستقبلة، فإن ساعة البت الخاصة بجهاز فك التشفير إما أن تسبق ساعة البت الخاصة بجهاز التشفير بمقدار بت واحد، مما يؤدي إلى إدخال بت مكرر في دفق البيانات المفككة، أو أن ساعة البت الخاصة بجهاز فك التشفير تتأخر عن ساعة البت الخاصة بجهاز التشفير بمقدار بت واحد، مما يؤدي إلى إزالة بت مكرر من دفق البيانات المفككة. يُشار إلى كلتا الحالتين بانزلاق البت ، مما يدل على أن طور ساعة البت قد انزلق بمقدار فترة بت واحدة.
يُتيح فرض الانتقالات على فترات زمنية أقصر من فترة فرق توقيت البت استخدام جهاز استقبال غير متزامن لتدفقات بتات NRZI. وتستهلك الانتقالات الإضافية بالضرورة جزءًا من سعة معدل قناة البيانات. ويُعدّ عدم استهلاك سعة القناة إلا بالقدر اللازم للحفاظ على تزامن توقيت البت دون زيادة التكاليف المرتبطة بالتعقيد مشكلةً لها حلول عديدة.
تُستخدم ترميزات RLL ( طول التشغيل المحدود ) في أجهزة التخزين على الأقراص المغناطيسية والأشرطة، حيث تعتمد على رموز RLL ذات معدل ثابت لزيادة معدل نقل البيانات في القناة بنسبة معروفة من معدل نقل المعلومات. تستخدم تقنيتا HDLC وUSB تقنية حشو البتات : وهي عبارة عن إدخال بت صفري إضافي قبل ترميز NRZ-S لفرض انتقال في تسلسل البيانات المُرمّزة بعد 5 بتات متتالية من القيمة 1 (في HDLC) أو 6 بتات متتالية من القيمة 1 (في USB). لا تستهلك تقنية حشو البتات سعة القناة إلا عند الضرورة، ولكنها تؤدي إلى معدل نقل معلومات متغير.
عدم العودة إلى الصفر المتزامن
يُعد كلٌّ من NRZI المتزامن ( SNRZI ) والتسجيل المشفر بالمجموعات ( GCR ) شكلين مُعدَّلين من NRZI. [ 4 ] في SNRZI-M، يتم تمديد كل مجموعة من 8 بتات إلى 9 بتات بإضافة 1 لإدخال انتقال للمزامنة. [ 4 ]
مقارنة مع العودة إلى الصفر
يُشير مصطلح "العودة إلى الصفر" إلى ترميز خطي يُستخدم في الاتصالات، حيث تنخفض الإشارة (تعود) إلى الصفر بين كل نبضة . ويحدث هذا حتى لو تكررت عدة أصفار أو آحاد متتالية في الإشارة. تتميز هذه الإشارة بتزامنها الذاتي ، مما يعني عدم الحاجة إلى إرسال إشارة ساعة منفصلة معها، إلا أنها تستهلك ضعف عرض النطاق الترددي لتحقيق نفس معدل نقل البيانات مقارنةً بالترميز الذي لا يعتمد على العودة إلى الصفر.
يمثل الصفر بين كل بت حالة محايدة أو حالة سكون، مثل سعة صفرية في تعديل سعة النبضة (PAM)، أو إزاحة طور صفرية في تعديل إزاحة الطور (PSK)، أو تردد متوسط في تعديل إزاحة التردد (FSK). وتقع هذه الحالة الصفرية عادةً في منتصف المسافة بين الحالة المهمة التي تمثل بت 1 والحالة المهمة الأخرى التي تمثل بت 0.
على الرغم من أن العودة إلى الصفر تتضمن آلية للمزامنة، إلا أنها قد تحتوي على مكون تيار مستمر يؤدي إلى انحراف خط الأساس أثناء سلاسل طويلة من 0 أو 1 بت، تمامًا مثل رمز الخط الذي لا يعود إلى الصفر.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ وحدات الشريط المغناطيسي IBM 729 II، IV، V، VI (ملف PDF) (الطبعة 223-6988 ). 1962. صفحة 7. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2018 .
- 1 2 3 بالمر، دين (2005). "القسم 1: أنظمة التسجيل، 1: نبذة تاريخية عن التسجيل المغناطيسي". في: فاسيك، بين ؛ كورتاس، إيروزان م. (محرران). الترميز ومعالجة الإشارات لأنظمة التسجيل المغناطيسي (الطبعة الأولى ). مطبعة سي آر سي . الصفحات من 1 إلى 6، ومن 1 إلى 15. رقم ISBN 0-8493-1524-7.
- ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 2774646 ، فيلبس، برايون إي، "طريقة التسجيل المغناطيسي"، نُشرت في 18 ديسمبر 1956، مُسجلة باسم شركة آي بي إم. (انظر أيضًا: DE950858C)
- 1 2 باتيل، أرفيند موتيبهاي (1988). "5. ترميز الإشارة والتحكم في الأخطاء". في مي، سي. دينيس؛ دانيال، إريك د. (محرران). التسجيل المغناطيسي . المجلد الثاني: تخزين بيانات الحاسوب ( الطبعة الأولى). شركة ماكجرو هيل للنشر . ISBN 0-07-041272-3.
للمزيد من القراءة
- بري، باري (2006). معالجات إنتل الدقيقة . كولومبوس: بيرسون برنتيس هول . ISBN 0-13-119506-9.
- سافارد، جون جي جي (2018) [2006]. "التسجيل الرقمي على الشريط المغناطيسي" . كوادريبلوك . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2018-07-02 . تم الاسترجاع بتاريخ 2018-07-16 .
- واتكينسون، جون (1990). "3.7. NRZ العشوائي". ترميز التسجيل الرقمي . ستونهام، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: فوكال برس . الصفحات 64-65 . ISBN 0-240-51293-6رقم الكتاب المعياري الدولي ( ISBN) 978-0-240-51293-8.
- محمود، أ.أ.، أحمد، م. ( 2014)، دراسة مقارنة لخصائص التعديل الديناميكي لثنائيات الليزر باستخدام تنسيقات بت RZ وNRZ ، المجلة الدولية للنمذجة العددية: الشبكات الإلكترونية والأجهزة والمجالات ، ص 138-152
{{citation}}: CS1 maint: multiple names: authors list ( link ) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jnm.1905
روابط خارجية
تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022. (دعماً لـ MIL-STD-188 ).
- رموز الخطوط