64B/66B编码

一、前言

8B/10B编码主要作用的优化直流平衡，从8bit中插2个bit进去，这样的话最终效果能够使长0或者长1的位数不超过5位，达到很好的效果。但是由于8B/10B编码的带宽利用率非常低，10G的带宽只有8G在传输有效数据，2G的带宽全部浪费掉了。所以需要一种带宽利用率高的编码。

64B/66B的带宽利用率为64/66=96.9%，所以64B/66B能避免过高的带宽浪费。

以下引自：64B/66B编码技术-CSDN博客

64B/66B编码技术是IEEE802.3工作组为10G以太网提出的，目的是减少编码开销，降低硬件的复杂性，并作为8B/10B编码的另一种选择，以支持新的程序和数据。它并不是真正的编码，而是一种基于扰码机制编解码方式，这种编码方式，是IEEE推荐的10G通信的标准编码方式。

当前，64B/66B编码主要应用于FiberChannel 10GFC和16GFC、10G以太网、100G以太网、10G EPON、InfiniBand、Thunderbolt和Xilinx的Aurora协议。

二、64B/66B编码原理

64b/66b编码主要是将64b的数据或者控制数据编码成66b数据，编码过程是在64b的数据或控制信息前面加入2bit数据，这2bit所代表的含义如下：

00：编码错误

01：64bit为纯数据

10： 64bit为控制数据或者数据与控制数据的混合

00：编码错误

在编码过程中，如果传输正常只会出现01 和 10

编码过程如下：

① 对于纯数据Pure data

同步头：01，后面的信息：8*8=64bit数据

② 对于纯控制Pure Control (Type = 0x1E

同步头：10，后面的信息：8bit类型表示+7*8控制信息

③ 对于数据和控制信息的混合

同步头：10，后面的信息：数据信息和控制信息的混合.主要用来对不是8 Byte的帧进行帧对齐。一共有8种对齐方式。其中，D表示数据编码，每个数据码8bit；Z表示控制码，每个控制码7bit；S表示包的开始，T表示包的结束。S只会出现在8字节中的第0和第4字节，T能够出现在任意的字节。

64B/66B全部编码格式图如下图所示：

一个18 bytes的数据块的传输过程如下图所示

从图中我们可以直观的看到，在数据的传输过程中，我们需要用到两个控制帧，一个是开始部分的控制帧，用来告诉接收方这是某一个数据块的开始，还要有的是一个用来表示结束的控制帧，告诉接收方该数据块到此结束。

三、扰码

64b/66b编码中对于开始帧和结束帧之间的纯数据帧，有可能会出现会出现长连“0”或者长连“1”的情况，所以64b/66b直流平衡的性能很差。但是64b/66b编码采用加扰的方式减小这一影响。

加扰就是一种将数据重新排列或者进行编码以使其最优化的方法，他的作用是对数字信号的比特级进行随机处理，减少连0和连1的出现，从而减少码间干扰和抖动，方便接收端的时钟提取；同时又扩展了基带信号频谱，起到加密的效果。在统计结果上，会使得“0”和“1”出现的概率相同。

扰乱虽然改变了原始传送码流，但这种扰乱是有规律的，因而也是可以解除的，在接收端解除这种扰乱的过程称为解扰。完成扰码和解扰的电路相应称为扰码器和解扰器。

64B/66B自同步扰码实现随机化，编码所使用的扰码器为: X58+X39+1

扰码的数学原理使用了多项式，多项式的选择通常是基于扰码的特性，包括生成数据的随机度，以及打乱连0和连1的能力。一个简单的扰码器包含一组排列好的触发器，用于移位数据流。大部分的触发器只需要简单地输出下一个比特流即可，但是在复杂的扰码电路中，触发器需要与数据流中的历史比特进行逻辑运算（与和或运算）。基本的扰码电路如下所示。。