高速串行接口的编码技术

生不可预测的误码。解决这个问题最直接的办法就是在编码之前对数据进行扰码。

　　以上这些特点保证了8B10B编码成为使用最广泛的编码技术。它最主要的缺点只有一个，就是高达25%的系统开销。

低开销编码

　　最近，人们提出了几种降低8B10B编码技术系统开销的改进方法。这些改进主要基于以下两个基础：一是随着链路速率与数量的增加，25%系统开销的问题显得越来越突出；二是集成技术的进步，使得硬件复杂度不再像过去那样重要。

　　在这些低开销的改进技术中，有四个非常相似的技术脱颖而出，受到人们的广泛关注：

　　64B66B编码技术，应用于10G以太网4；
　　OIF CEIP5；
　　10GBase-KR6，应用于10GbE背板连接；
　　Interlaken7。

　　这些技术的共同点是，都以提高硬件设计复杂度（门数目）为代价，换取了较低的系统开销。

　　64B66B编码技术。这种技术应用于10G以太网（10GBase-R），是一种编码与扰码相结合的技术。首先，数据被分成8个字节一组（总共64比特）。然后，这些字节采用自同步扰码实现随机化，其特征多项式为x58+x39+1。最后，如果这些8字节组是数据字符，那么会加上“01”标识；如果有一个或多个字节是控制字符，那么就会加上“10”标识。

表1. 主要标准中的控制码字使用

　　在此编码技术中，将8个字节的字符（由8B10B编码定义，可能是数据或控制字符）编码为64比特长字符的过程通常被称为转换代码。GFP-T8为组合8B10B的8比特为64比特字符提供了标准方法。而10GbE为10G以太网和10Gbit/s光纤链路提供了相关子集的映射表。用于同步定位的“01”和“10”比特不参与扰码过程。这是因为其它比特在扰码后可能取任何值，只有同步比特“01”和“10”在经历长途传输后基本保持不变。同步比特还可以保证每隔66比特至少会发生一次转换。

　　CEI-P编码技术。这种技术由OIF定义。它的系统开销与64B66B编码相等，大约为3%。当然，它还有很多不同之处。

　　CEI-P采用边扰码，特征多项式为x17+x14+1。这样做的优点是可以有效防止误码复制的产生（扰码的状态不会受之前产生的误码影响），缺点是需要在发送与接收之间同步扰码状态。

　　当边扰码与线路误码无关时，如果发送数据与扰码值相同（或恰好相反），那么扰码器会输出非常长的“1”或“0”序列。而这种非常长的扰码输出序列比短的序列对误码的容忍能力更强。

　　CEI-P编码采用帧同步取代定位同步。64B66B采用同步比特实现定位，而CEI-P将24个64比特码字看作一帧，这样用1个比特就可以实现数据或控制字符的判定。附加的24比特用于误码校验与信令。其中误码校验使用20比特，采用fire-code技术，可以纠正长达7比特的突发误码串。

　　10GBase-KR编码技术。这种技术的系统开销与CEI-P一致，都是3%，主要的不同在于帧的长度是32个码字，而不是24个码字。这样一来纠错码长度就是32比特，可以纠正比CEI-P更长的突发误码串。而它采用的扰码规则与10GbE相似。只不过它的扰码多项式与10GBase-R一致，寄存器采用的初始序列为“010101……”，而且每一帧重置一次。

　　Interlaken PHY编码技术。Interlaken编码技术的系统开销为4.5%（64/67）。它的码字基于64比特。与其它低开销编码技术相比，Interlaken的主要不同之处在于：

　　同步信号为3个比特，其中两个比特用于区分数据与控制，一个比特用于标识数据是否转化。数据转化比特的目的与8B10B类似，都是为了保证直流平衡；

　　Interlaken采用与10GbE相同的边扰码特征多项式实现扰码。这样可以避免因采用自同步扰码器所导致的误码复制问题。一个同步码字用于传递扰码器状态，而且它非常长的扰码长度保证不会出现很长的连“0”或者连“1”；

表2. 编码技术的对比

　　整个链路采用CRC32循环冗余校验方式保证误码校验。

　　表2对比了以上讨论的几种编码技术的异同，主要包括以下几点：
　　实际采用情况；
　　系统开销；
　　转换密度与直流平衡；
　　同步定位；
　　误码（保护、校验、复制）；
　　硬件复杂度（门数目）。

　　虽然8B10B编码行之有效，而且被广泛采用，但是它高达25%系统开销的缺点在未来数百吉比特链路与系统应用中显得越来越突出。现在已经有若干种低开销的编码技术，它们具备不同的优势与缺点。但是到目前为止，还没有哪种低开销技术能够脱颖而出，成为继8B10B之后被广泛采用的首选技术。不过，本文所提到的几种技术都以提高硬件复杂度为代价，以满足低开销的要求。