قانون مانشستر

الموسوعة الحرة

في مجال الاتصالات وتخزين البيانات ، يُعدّ ترميز مانشستر (المعروف أيضًا باسم ترميز الطور أو الترميز ثنائي الطور ) ترميزًا خطيًا يكون فيه ترميز كل بت من البيانات إما منخفضًا ثم مرتفعًا، أو مرتفعًا ثم منخفضًا، لفترة زمنية متساوية. وهو إشارة ذاتية التوقيت بدون مُكوّن تيار مستمر . ونتيجةً لذلك، يسهل عزل الوصلات الكهربائية التي تستخدم ترميز مانشستر عزلاً كهربائيًا .

يستمد رمز مانشستر اسمه من تطويره في جامعة مانشستر ، حيث تم استخدام الترميز لتخزين البيانات على الأسطوانات المغناطيسية لجهاز الكمبيوتر مانشستر مارك 1 .

استُخدمت شفرة مانشستر على نطاق واسع للتسجيل المغناطيسي على  أشرطة الكمبيوتر ذات دقة 1600 بت لكل بوصة قبل ظهور أشرطة 6250 بت لكل بوصة، التي اعتمدت على تقنية التسجيل المشفر بالمجموعات  الأكثر كفاءة . [ 1 ] استُخدمت شفرة مانشستر في معايير الطبقة الفيزيائية المبكرة لشبكة إيثرنت، ولا تزال تُستخدم في بروتوكولات الأشعة تحت الحمراء الاستهلاكية، وتقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID) ، وتقنية الاتصال قريب المدى (NFC ). كما استُخدمت، ولا تزال تُستخدم، لتحميل الأوامر إلى مركبة فوياجر الفضائية . [ 2 ]

تاريخ

يستمد كود مانشستر اسمه من تطويره في جامعة مانشستر ، حيث استُخدم لتخزين البيانات على الأسطوانات المغناطيسية لحاسوب مانشستر مارك 1. ابتكر الكود البروفيسور إف سي ويليامز، ونفّذه لأول مرة جي إي توماس، طالب ويليامز الباحث. وفي أبريل 2026، خُصصت مبادرة IEEE Milestone لكود مانشستر. [ 3 ]

سمات

ترميز مانشستر هو حالة خاصة من ترميز إزاحة الطور الثنائي (BPSK)، حيث تتحكم البيانات في طور موجة حاملة مربعة ترددها يساوي معدل نقل البيانات. يضمن ترميز مانشستر انتقالات متكررة في جهد الخط، تتناسب طرديًا مع معدل الساعة؛ مما يُسهّل استعادة الساعة .

لا يعتمد مُكوّن التيار المستمر للإشارة المُشفّرة على البيانات، وبالتالي لا يحمل أي معلومات. لذلك، يمكن ربط الوصلات حثيًا أو سعويًا ، مما يسمح بنقل الإشارة بسهولة عبر وسائط معزولة جلفانيًا (مثل الإيثرنت) باستخدام عازل الشبكة - وهو عبارة عن مُحوّل نبضي بسيط بنسبة 1:1 لا يمكنه نقل مُكوّن التيار المستمر.

القيود

معدل نقل البيانات في ترميز مانشستر هو نصف معدل نقل البيانات في الإشارة غير المشفرة، مما يحد من فائدته للأنظمة التي لا يمثل فيها عرض النطاق الترددي مشكلة، مثل الشبكة المحلية (LAN) . [ 4 ]

تُسبب تقنية ترميز مانشستر مشاكل معقدة تتعلق بالتردد، مما يجعلها غير مناسبة للاستخدام بمعدلات بيانات أعلى. [ 4 ] [ 5 ]

هناك رموز أكثر تعقيدًا، مثل ترميز 8B/10B ، والتي تستخدم نطاقًا تردديًا أقل لتحقيق نفس معدل البيانات ولكنها قد تكون أقل تسامحًا مع أخطاء التردد والارتعاش في ساعات مرجع المرسل والمستقبل.

التشفير وفك التشفير

مثال على ترميز مانشستر يوضح كلا اصطلاحَي تمثيل البيانات ، حيث  : 1337 10 = 10100111001 2

يحتوي رمز مانشستر دائمًا على انتقال في منتصف كل فترة بت، وقد يحتوي (بحسب المعلومات المراد إرسالها) على انتقال في بداية الفترة أيضًا. يشير اتجاه انتقال منتصف البت إلى البيانات. أما الانتقالات عند حدود الفترة فلا تحمل أي معلومات، وإنما وظيفتها فقط وضع الإشارة في الحالة الصحيحة للسماح بانتقال منتصف البت.

اتفاقيات تمثيل البيانات

هناك اصطلاحان متعارضان لتمثيل البيانات.

نُشرت أولى هذه الصيغ لأول مرة بواسطة جي إي توماس عام ١٩٤٩، وتبعها العديد من المؤلفين (مثل آندي تانينباوم ). [ ٦ ] وتنص على أنه بالنسبة للبت ٠، ستكون مستويات الإشارة منخفضة-عالية (بافتراض ترميز فيزيائي للبيانات يعتمد على السعة) - بمستوى منخفض في النصف الأول من دورة البت، ومستوى عالٍ في النصف الثاني. أما بالنسبة للبت ١، فستكون مستويات الإشارة عالية-منخفضة. وتُعرف هذه الصيغة أيضًا باسم مانشستر ٢ أو رمز ثنائي الطور-L.

يتبع العديد من المؤلفين (مثل ويليام ستالينغز ) [ 7 ] ، وكذلك معيار IEEE 802.4 (ناقل الرموز) والإصدارات الأبطأ من معيار IEEE 802.3 (إيثرنت)، الاتفاقية الثانية. وتنص هذه الاتفاقية على أن القيمة المنطقية 0 تُمثَّل بتسلسل إشارات عالي-منخفض، بينما تُمثَّل القيمة المنطقية 1 بتسلسل إشارات منخفض-عالي.

إذا تم عكس إشارة مشفرة بنظام مانشستر أثناء الاتصال، فإنها تتحول من نظام ترميز إلى آخر. ويمكن التغلب على هذا الغموض باستخدام ترميز مانشستر التفاضلي .

فك التشفير

يُتيح وجود انتقالات مضمونة للإشارة ضبط توقيتها ذاتيًا، كما يُتيح للمستقبل ضبطها بدقة؛ إذ يُمكنه تحديد ما إذا كان غير مضبوط بمقدار نصف دورة بت، حيث لن يكون هناك انتقال ثابت خلال كل دورة بت. ويترتب على هذه المزايا زيادة في متطلبات عرض النطاق الترددي بمقدار الضعف مقارنةً بأنظمة ترميز NRZ الأبسط.

التشفير

ترميز البيانات باستخدام منطق "أو" الحصري (اتفاقية 802.3) [ 8 ]
البيانات الأصليةساعةمانشستر تُقدّر
0XOR ⊕0=0
11
101
10

فيما يلي اصطلاحات الترميز:

  • يتم إرسال كل بت في وقت محدد (الفترة).
  • 0يُعبَّر عن A بانتقال من مستوى منخفض إلى مستوى عالٍ، بينما 1يُعبَّر عن a بانتقال من مستوى عالٍ إلى مستوى منخفض (وفقًا لاتفاقية GE Thomas - في اتفاقية IEEE 802.3، يكون العكس صحيحًا). [ 9 ]
  • التحولات التي تدل على منتصف فترة زمنية 0أو تحدث عندها.1
  • تُعتبر التحولات في بداية الفترة بمثابة تكاليف إضافية ولا تدل على بيانات.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ سافارد، جون جي جي (2018) [2006]. "التسجيل الرقمي على الشريط المغناطيسي" . كوادريبلوك . مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 2018. تم الاسترجاع في 16 يوليو 2018 .
  2. ↑ هيوز، مارك (2 يوليو 2017). "التواصل عبر مليارات الأميال: الاتصالات بعيدة المدى في مركبة فوياجر الفضائية" . موقع All About Circuits . تاريخ الاسترجاع: 27 سبتمبر 2024 .
  3. ↑ "معالم بارزة: قانون مانشستر، 1948-1949" .
  4. 1 2 أود، ريتشارد (22 أبريل 2022). "قديم، لكنه لا يزال مفيدًا: شفرة مانشستر" . ديجي كي . مؤرشف من الأصل في 22 أغسطس 2022. تم الاسترجاع في 2 فبراير 2023 .
  5. ↑ تقنيات الإيثرنت ، أنظمة سيسكو ، مؤرشفة من الأصل في 28 ديسمبر 2018 ، تم استرجاعها في 12 سبتمبر 2017 ، ترميز مانشستر يقدم بعض المشاكل الصعبة المتعلقة بالتردد والتي تجعله غير مناسب للاستخدام بمعدلات بيانات أعلى.
  6. ↑ تانينباوم، أندرو س. (2002). شبكات الحاسوب ( الطبعة الرابعة). برنتيس هول . الصفحات 274-275 . ISBN   0-13-066102-3.
  7. ↑ ستالينغز، ويليام (2004). اتصالات البيانات والحاسوب ( الطبعة السابعة). برنتيس هول . الصفحات 137-138 . ISBN   0-13-100681-9.
  8. ↑ ترميز بيانات مانشستر للاتصالات اللاسلكية ، تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مايو 2018
  9. ↑ فورستر، ر. (2000). "ترميز مانشستر: حل التعريفات المتعارضة". مجلة العلوم الهندسية والتعليم . 9 (6): 278-280 . doi : 10.1049/esej:20000609 (غير نشط في 12 يوليو 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )

المجال العام تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل في 22 يناير 2022. (دعماً لـ MIL-STD-188 ).