通訊線路的編碼就像商品的包裝，商品包裝的目的是使商品更適合運輸，在運輸過程中不受損，同樣，線路編碼的目的就是使編碼後的二進位制資料更適合線路傳輸。

物理層的編碼可以分為兩類。
一類是和物理介質相關，常用的光介面碼型有NRZ、NRZI；電介面碼型有HDB3、BnZS、CMI、Manchester、MLT-3。
另一類和物理介質無關，比如百兆乙太網用的4B/5B編碼，千兆乙太網用的8B/10B編碼，萬兆乙太網用的64B/66B編碼。

（1）物理介質相關編碼

NRZ碼：

NRZ即Non-Return to Zero Code, 非歸零碼，光介面STM-NO、1000Base-SX、1000Base-LX採用此碼型。NRZ是一種很簡單的編碼方式，用0電位和1點位分別二進位制的“0”和“1”，編碼後速率不變，有很明顯的直流成份，不適合電介面傳輸。

NRZI碼：

NRZI即Non-Return to Zero Inverted，非歸零反轉碼，光介面100Base-FX使用此碼型。編碼不改變訊號速率。
NRZI編碼規則：
1).如果下一個輸入二進位制位是“1”，則下一個編碼後的電平是當前電平跳變後的電平；
2).如果下一個輸入二進位制位是“0”，則編碼後的電平與當前保持一致。

NRZ和NRZI都是單極性碼，即都只有正電平和零電平，沒有負電平，所以NRZ和NRZI碼中有很多直流成份，不適合電路傳輸，並且NRZ和NRZI編碼本身不能保證訊號中不包含長連“0”或長連“1”出現，不利於時鐘恢復。

MLT-3碼：

MLT-3即Multi-Level Transmit -3，多電平傳輸碼，MLT-3碼跟NRZI碼有點型別，其特點都是逢“1”跳變，逢“0”保持不變，並且編碼後不改變訊號速率。如NRZI碼不同的是，MLT-3是雙極性碼，有”-1”、“0”、“1”三種電平，編碼後直流成份大大減少，可以進行電路傳輸，100Base-TX採用此碼型。
MLT-3

AMI碼：

AMI即Alternate Mark Inversion，訊號交替反轉碼，典型的雙極性碼，AMI型別的編碼有HDB3、B3ZS、B8ZS等。
AMI編碼規則：輸入的“0”仍然是0，輸入的“1”交替的變換為+1、-1。
AMI編碼如下圖所示：

AMI能保證編碼後無直流分量，但AMI本身無法保長連“0”和長連“1”出現。
這就出現HDB3

HDB3碼：

HDB3即High Density Bipolar of order 3 code，三階高密度雙極性碼。

編碼規則：
1).當原碼沒有四個以上連“0”串時，AMI碼就是HDB3碼。
2).當出現四個以上連“0”串時，將第四個“0”變成與其前面一非“0”同極性的符號，由於這個符號破壞了極性交替反轉的規則，因此叫做破壞符號，用V符號表示(+1為+V，-1為-V)，相鄰的V符號也需要極性交替。
3).當V符號之間有奇數個非“0”時，是能滿足交替的，如為偶數，則不能滿足，這時再將該小段的第一個“0”變成“＋B”或“－B”，B符號與前一個非“0”符號相反，並讓後面的非“0”符號從V符號開始交替變化。HDB3碼如下圖所示：

換一種更好記的方法：兩V碼之間原始碼非“0”個數為為奇數時，用000V代替0000，為偶數時，用B00V代替0000，B00V之後，原始極性碼必須與V碼極性相反。如下圖所示：

B3ZS碼：

B3ZS即Bipolar with three-zero substitution，三階雙極性碼，T3線路用此編碼。
編碼規則與HDB3相同，只是編碼後能允許最多連“0”的個數從HDB3的三個減小到兩個。B3ZS碼如下所示：

B8ZS碼：
B8ZS即Bipolar with eigth-zero substitution，八階雙極性碼，如果原始碼中沒有8個或以上連“0”串時，這時AMI碼就是B8ZS碼，如果有8個或以上連“0”時，將8個“0”替換成“000VB0VB”，其他規則同HDB3碼。T1線路採用此編碼。如下所示：

CMI碼：

CMI即Code Mark Inversion，訊號反轉碼。
編碼規則：輸入的“1”交替用-1和+1表示，“0”用電平從-1到+1的跳變表示，也就是一個上升沿。E4和SMT-1e線路採用此編碼，編碼後訊號速率被提高，其實是以犧牲頻寬來換取傳輸特性。如下圖所示：

Manchester碼：
使用電平從+1到-1的變化表示“0”，使用電平從-1到+1的變化表示“1”,
編碼效率低，只有50％，同CMI一樣，是拿頻寬換取傳輸特性，10Base-T使用此編碼。

如下圖所示：

各種鏈路與碼型對應表：

（2）物理介質無關編碼

什麼是4B/5B編碼？

4B/5B編碼是百兆乙太網（即快速乙太網）中線路層編碼型別之一，就是用5bit的二進位制數來表示4bit二進位制數，對映方式如下表所示：

為什麼要進行4B/5B編碼？
在通訊網路中，接收端需要從接收資料中恢復時鐘資訊來保證同步，這就需要線路中所傳輸的二進位制碼流有足夠多的跳變，即不能有過多連續的高電平或低電平，否則無法提取時鐘資訊。
Manchester（曼切斯特）編碼可以保證線路中碼流有充分的跳變，因為它是用電平從“-1”到“+1”的跳變來表示“1”，用電平從“+1”到“-1”的跳變來表示“0”，但是這種編碼方式的效率太低，只有50%，相當於用線路的有效頻寬來換取訊號的跳變，十兆乙太網就是使用Manchester編碼，雖然線路的有效頻寬只有10Mbps，但實際頻寬卻是20Mbps。
百兆乙太網用的4B/5B編碼與MLT-3編碼組合方式，傳送碼流先進行4B/5B編碼，再進行MLT-3編碼，最後再上線路傳輸；千兆乙太網用的是8B/10B編碼與NRZ編碼組合方式；萬兆乙太網用的是64B/66B編碼；PCIE 3.0用的是128B/130B編碼。

4B/5B編碼規則有哪些？
4B/5B編碼其實就是用5bit的二進位制碼來代表4bit二進位制碼。此編碼的效率是80%，比Manchester碼高。4B/5B編碼的目的在前面已經說過了，就是讓碼流產生足夠多的跳變。4位二進位制共有16種組合，5位二進位制共有32種組合，如何從32種組合種選取16種來使用呢？這裡需要滿足兩個規則：
1). 每個5位元碼組中不含多於3個“0”；
2). 或者5位元碼組中包含不少於2個“1”；

此規則是怎麼來的？這就要從MLT-3碼的特點來解釋了。MLT-3碼的特點簡單的說就是：逢“1”跳變，逢“0”不跳變。為了讓4B/5B編碼後的碼流中有足夠多的跳變就需要編碼後的碼流中有儘量多的“1”和儘量少的“0”。
這種編碼的特點是將欲傳送的資料流每4bit作為一個組，然後按照4B/5B編碼規則將其轉換成相應5bit碼。5bit碼共有32種組合，但只採用其中的16種對應4bit碼的16種，其他的16種或者未用或者用作控制碼，以表示幀的開始和結束、光纖線路的狀態（靜止、空閒、暫停）等。
三種應用例項是FDDI、100BASE－TX和100BASE－FX.
8B/10B編碼與4B/5B的概念類似，例如在千兆乙太網中就採用了8B/10B的編碼方式。 

在通訊系統中，通訊速度與線路傳輸中的調製速率，所謂調製速率是指單位時間內線路狀態變化的數目，以波特(baud)為單位。如果採用曼徹斯特編碼，在每個調製時間間隔內跳動兩次，則資料傳送速率是波特率將的二分之一。在快速乙太網中，資料傳輸速率為100Mbps，如果採用曼徹斯特編碼，波特率將達200Mbps，對傳輸介質和裝置的技術要求都將提高，增大了傳輸成本。如果使用4B/5B編碼，在傳輸速率為100Mbps的情況下，其調製速率為：100M÷(4/5)＝125M(baud)。即波特率為125M baud，大大低於曼徹斯特編碼時的200M baud，這樣就在快速乙太網中使用非遮蔽雙絞線成為可能。