La mayoría de las comunicaciones de datos a través de redes se realizan mediante la transmisión de datos en serie. Los bits de datos se transmiten uno a la vez a través de algún canal de comunicaciones, como un cable RS-232 o una ruta inalámbrica. La figura siguiente tipifica el patrón de bits digitales de una computadora o algún otro circuito digital. Esta señal de datos a menudo se denomina señal de banda base. Los datos cambian entre dos niveles de voltaje, como +3 V para un binario 1 y +0.2 V para un binario 0. También se utilizan otros niveles binarios. En el formato de no retorno a cero (NRZ) (ver figura, nuevamente), la señal nunca llega a cero como la de las señales formateadas de retorno a cero (RZ).

figura : Sin retorno a cero (NRZ o Non-return-to-zero) es el formato de datos binarios más común. La velocidad de datos se indica en bits por segundo (bits / s).

Sin retorno a cero (NRZ o Non-return-to-zero en Inglés), sin retorno a cero invertido (NRZI o non-return-to-zero-inverted), retorno a cero (RZ o return-to-zero) y Manchester son mecanismos populares de codificación en serie (ver figura siguiente). Cada uno tiene características diferentes que lo hacen útil en variadas aplicaciones. Aquellos que trabajan con UART encontrarán que NRZ es el más familiar.

También hay una versión unipolar y bipolar para muchas de estas codificaciones. La unipolar tiene una transición entre cero y positivo. La medición real puede ser uno de los muchos tipos de atributos, como voltaje, corriente, presión u óptica. Un sistema bipolar tiene una transición entre positivo y negativo. Cualquier método puede emplear una codificación bipolar, pero lógicamente pueden ser los mismos que se muestran con el ejemplo NRZ.

Figura : La figura muestra señales sincronizadas con un reloj en la parte inferior. Los tipos y ubicaciones de las transiciones son los que hacen que los mecanismos de codificación sean diferentes.

El NRZ tiene un nivel que coincide con la señal lógica. En este caso, el reloj retendrá el valor que está siendo transmitido al comienzo de cada ciclo de reloj y se muestreará en el extremo receptor en el medio del ciclo de reloj. NRZ se usa comúnmente con puertos serie. El receptor normalmente tiene un reloj más rápido que se sincroniza con un borde ascendente o descendente de la transmisión de datos. Esto permite determinar con mayor precisión el centro del ciclo del reloj.

El reloj destaca los diferentes métodos de transición. NRZ es sensible al nivel en relación con los valores que se envían. La codificación RZ tiene una transición para un valor 1 con respecto al reloj. Manchester y NRZI tienen transiciones basadas en el valor. La codificación Manchester tiene una transición descendente para un 1, mientras que NRZI tiene una transición para un 1.

La codificación RZ utiliza pulsos al comienzo del ciclo del reloj para indicar un valor 1. En la versión bipolar, los valores secuenciales 1 tienen una transición en las direcciones opuestas. RZ siempre tendrá una transición cuando haya valores 1 en los datos.

Las codificaciones Manchester y NRZI tienen transiciones en la mitad del ciclo del reloj, y el tipo depende de la codificación. Manchester es una codificación NRZ que se comporta en forma de lógica OR exclusivamente con el reloj. Esto proporciona al menos una transición por bit. La codificación NRZI también usa una transición en la mitad del ciclo del reloj, pero esto solo ocurre cuando hay un valor de 1. La codificación Manchester facilita la recuperación del reloj.

El desafío con Manchester y RZ es que la frecuencia de la transmisión de datos es el doble que NRZ y NRZI. Las compensaciones dependen de los mecanismos utilizados para implementar la comunicación. A veces, el ancho de banda puede ser un problema.

Estos esquemas de codificación son solo el punto de partida utilizado para la mayoría de los sistemas de transmisión de datos. Por ejemplo, los receptores-transmisores asíncronos universales (UART) mapean una secuencia asíncrona por byte que incluye un bit de inicio y uno o más bits de parada. Se puede incluir un bit de paridad para ayudar en la detección de errores. Los protocolos de nivel superior a menudo renuncian al bit de paridad y calculan la paridad o un CRC sobre un paquete de datos. Esto ayuda a reducir la sobrecarga para la detección de errores.

Los sistemas síncronos suelen tener un carácter sin uso que se puede reconocer además de un esquema de recuperación / sincronización de reloj. Los esquemas de codificación como la codificación Manchester hacen que sea más fácil de implementar. El soporte sincrónico a menudo utiliza esquemas de codificación como 4B / 5B y 8B / 10B. El de 4B / 5B utiliza 5 bits para codificar símbolos de 16 (4 bits) que son lo suficientemente únicos como para que la recuperación / sincronización del reloj sea posible utilizando codificaciones como NRZ.

Hay una reducción de ancho de banda con estos esquemas de codificación de nivel superior. Cuanto mayor es la colección, menor es la sobrecarga, pero requieren un tiempo más ajustado y una lógica de sincronización más compleja. El enfoque se escalona y los valores de 64B / 66B se usan con Ethernet de 10 Gbit.