Jaký je účel ethernetového magnetického transformátoru a jak se používají?
On 13 února, 2021 by adminBylo mi řečeno, že ethernetové magnetické transformátory se používají pro základní ethernet, když je přenos odesílán přes dlouhý kabel. Jaký je účel transformátoru? (je to pro filtrování nebo zesílení signálu?)
Navíc mám obvod, který byl použit pro 8vodičovou (1000base-t) ethernetovou konfiguraci. Fungoval by stejný obvod pro čtyřvodičovou konfiguraci (100base-t), kdybych připojil pouze piny 1, 2, 3 & 6? pokud ano, bude výkon stejný jako u 8vodičové konfigurace?
Omlouvám se, pokud v mé otázce nemusím být koherentní, protože nejsem příliš obeznámen s ethernetovým hardwarem. Děkuji za přezkoumání mé otázky .
PS Nejsem si jistý, jak se data přenášejí přes Ethernet. Je to tak, že všechny diferenciální páry (DA: piny 1 & 2, DB: piny 3 & 6, DC: piny 4 & 5, DD: piny 8 & 7) jsou sběrnice, kde lze data přenášet oběma způsoby (na rozdíl od UART, kde musí být RX připojeno k TX)? a v případě, že používám pouze 2 páry, připojuji pouze DA a DB? Existuje také problém s připojením 4 připojíte zařízení k síti, která používá 8 vodičů?
Komentáře
- Pomohla vám nějaká odpověď? Pokud ano, měli byste odpověď přijmout, aby otázka ‚ se neustále vynořuje a hledá odpověď. Případně můžete zveřejnit a přijmout Vaše vlastní odpověď.
Odpověď
Mám Bylo řečeno, že ethernetové magnetické transformátory se používají pro základní Ethernet, když je přenos odesílán přes dlouhý kabel.
Používají se vždy, nejen když jsou odeslány přes dlouhý kabel.
Jaký je účel transformátoru?
Primárním účelem je izolace. Obvykle se také používají jako součást kondicionování signálu, kdy se dvojice jednostranných pohonů mění na diferenciální signál při vysílání a stanoví se správné společné napětí pro přijímač při příjmu. Z tohoto důvodu je transformátorová strana zařízení obvykle vyříznuta na střed.
Izolace je velmi dobrý nápad na komunikačních systémech, které propojují spoustu hardwaru v široké oblasti. Nechcete, aby se poruchový proud / napětí z poruch v síťovém vedení nebo v zařízeních šířily po vašem komunikačním vedení.
V zásadě existují dvě možnosti izolace, opto a transformátoru. Izolace transformátoru má několik hlavní výhody. Nejprve signální síla prochází transformátorem, což znamená, že nemusíte napájet „izolovanou“ stranu bariéry. Za druhé, transformátory jsou velmi dobré při generování a přijímání diferenciálních signálů a zároveň poskytují vysoké potlačení společného režimu, což z nich dělá dobrou kombinaci s kabeláží krouceného páru. Zatřetí je jednodušší navrhnout transformátory pro vysokou frekvenci (aka vysokou rychlost) než optočleny.
Spojení transformátorů má určité nevýhody, transformátory nepracují na stejnosměrném proudu a malé transformátory, které fungují dobře na vysokých frekvencích, ne. “ Funguje dobře na nízkých frekvencích, ale to je snadno vyřešeno prostřednictvím schémat kódování linek, které zabrání nízkým frekvencím.
P.S. Nejsem si jistý, jak jsou data přenášena přes Ethernet. Je to tak, že všechny diferenciální páry (DA: piny 1 & 2, DB: piny 3 & 6, DC: piny 4 & 5, DD: piny 8 & 7) jsou sběrnice, kde lze data přenášet oběma způsoby (na rozdíl od UART, kde musí být RX připojeno k TX )? a v případě, že používám pouze 2 páry, připojil bych pouze DA a DB?
Závisí to na verzi Ethernetu. 10BASE-T a 100BASE-TX používaly jeden pár v každém směru. Na starším hardwaru jste museli ručně zajistit, aby byl vysílač připojen k přijímači (v případě potřeby pomocí křížených kabelů), ale novější hardware má obvykle AUTO-MDIX, který to automaticky zjistí.
1000BASE-T používá všechny čtyři páry v obou směrech současně pomocí technik potlačení ozvěny k oddělení oddělených přijatých dat od přenášených dat.
Myslím, že 10GBASE-T také používá techniku potlačení ozvěny, ale na to nejsem postivní.
Existuje také problém s připojením čtyřvodičového zařízení k síti, která používá 8 vodičů?
Většina zařízení podporuje režimy s nižší rychlostí, ale ne všechna. Zejména zkroucená parita na optická média převodníky obvykle podporují pouze jednu rychlost na straně kroucené dvojice. Zařízení, která podporují 10GBASE-T, obvykle podporují také 1000BASE-T, ale jen někdy podporují 100BASE-TX a afaict nikdy nepodporují 10BASE-T.
Komentáře
- xGBASE-T používá (velmi) stejné zrušení ozvěny hybridy, jaké zavedla 1000BASE-T.
Odpověď
Ethernetový magnetický transformátor vyžaduje ethernetový standard. Tuto otázku najdete, „ Proč jsou zásuvky Ethernet / RJ45 magneticky spojeny? “ odpověděl na Electrical Engineering SE .
Specifikace kabeláže UTP vyžadují čtyřpárový kabel. 10BASE-T a 100BASE-TX používají dva z párů, jeden vysílací a jeden přijímací pár, zatímco 1000BASE-T vyžaduje všechny čtyři páry, vysílající i přijímající současně. Pokud se pokusíte spustit 1000BASE-T pouze na dvou párech, vyjedná se to na 100BASE-TX.
Komentáře
- Když jste řekli “ zatímco 1000BASE-T vyžaduje všechny čtyři páry, vysílající i přijímající současně „, znamená to, že může jednat kterýkoli ze všech 4 párů jako TX nebo RX najednou, na rozdíl od 10 / 100base-t, kde jsou tx a rx vyhrazeny konkrétním párům? V mém případě mám ze svého zařízení 100base-t pouze 4 vodiče (2 páry). Záleží na tom, že je připojím k pinům 1, 2, 3 & 6, nebo je mohu připojit k jiným párům? Nakonec by můj transformátorový obvod pro 1000base-tx fungoval pro 100base-tx? Našel jsem mnoho obvodů dostupných online a byl jsem z nich zmatený.
- Myslím tím, že 1000BASE-T používá všechny čtyři páry k současnému odesílání i přijímání. 10BASE-T i 100BASE-TX používají piny 1, 2, 3 a 6 a musí být propojeny jedním krouceným párem na 1-2 a dalším krouceným párem na 3-6. Rozdělení krouceného páru nebude fungovat správně. Pokud jste ‚ nevěděli výše uvedené, vážně pochybuji, že si můžete vytvořit vlastní ethernetová rozhraní, takže byste se neměli ‚ obávat transformátory. Pokud si chcete vytvořit vlastní ethernetová rozhraní, měli byste se zeptat na elektrotechniku .
Odpověď
Transformátor je zde hlavně k oddělení signálů stejnosměrného proudu v běžném režimu, jak bylo vysvětleno v jiných odpovědích, a také poskytuje elektrickou izolaci potřebnou v praktických datových sítích ( na rozdíl od běhu celé sítě na vaší lavici, vše napájeno například ze stejné prodlužovací pásky). Výrobce transformátoru uvede, které sub-standardu IEEE 802.3 vyhovuje. Transformátory pro 1 GBASE-T mohou obvykle pracovat až na rychlosti 10 MBBASE-T a zdá se, že si transformátory 10 GBASE-T zachovávají podobný výkon, ale nezaručuje to, že transformátor 10 GBASE-T bude fungovat např. S 100 BASE -T PHY čip, protože se změnily některé klíčové parametry.
Ale určitě je alespoň teoreticky možné navrhnout např. Řetězec digitálního zpracování signálu 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T v FPGA (nebo moderní GPU nebo ASIC), připojte jej k front-endu A / DD / A běžícímu na 800MS / S a používajícím magnetiku 10GBASE-T a disponujte řešením vyhovujícím rychlostem od 10M do 10G – přes 3 řády . Ale ve skutečnosti nikdo nenavrhuje takové “ širokopásmové “ řetězce digitálního zpracování, protože by to bylo zbytečné úsilí, protože 10G porty jsou tak drahé, že zapojit do nich cokoli pomaleji je naprostá ztráta peněz. Typicky 10G PHY budou pouze gigabitové rychlosti, často ani ne 1G, ale vyšší: 2,5G, 5G a 10G. Některá jsou pouze 10G!
Twisted-pair Ethernet s rychlostí 1 GBit a více funguje jako analogové telefonní systémy: jeden pár se používá k přenosu dat v obou směrech najednou. Analogové telefonní systémy mají jediné diferenciální “ smyčkové “ připojení: není to tak, že jeden vodič vysílá a jiný přijímá. Je to jediný uzavřený obvod, který pracuje ve dvou směrech současně. Funguje na principu, že odesílatel má všechny informace potřebné k potlačení vlastního signálu z toho, co přijímá ze smyčky.
Každý konec připojení je vysílač i přijímač. Vysílaný signál se překrývá se signálem, který již v obvodu existuje. Přijímač poté změří tento sečtený signál a odečte od něj vlastní vysílaný signál. Zbývá to, co vysílají ostatní vysílače na spoji. Jelikož jsou tyto spojnice obvykle spojeny bodem k bodu, jakmile odečtete svůj vlastní přenos z přijatého signálu, zbývá zbývající vysílaný signál ze vzdáleného konec linky.
Odečtení přenášeného signálu od celkového přijímaného signálu je třeba provést, ať už mluvíme o gigabitových ethernetových nebo dvouvodičových telefonních linkách. Na telefonních linkách jsou signály pomalé natolik, že pasivní zařízení zvané hybrid – v podstatě transformátor s koncovkou – může adekvátně fungovat.Takové hybridy jsou přítomny v analogových telefonech a jiných jednoduchých telefonních zařízeních. Přístup založený na transformátorech nefunguje dobře, když jsou přítomna např. Geostacionární zpoždění, a je nedostatečný pro vysokorychlostní modemy, a proto i modemy pracující na telefonních linkách musí implementovat “ hybrid “ v digitální doméně. Stále používají k izolaci transformátor a mohou jej připojit hybridním způsobem, ale výkon tohoto transformátoru je sám o sobě nedostatečný.
Jakmile to zlevnilo, souhrnně, pracovat na digitálních signálech pomocí čipů, které váží mikrogramy, spíše než vyrábět a přepravovat kusy železa a mědi známé jako hybridní transformátory (které jednotlivě váží více než všechny polovodičové čipy ve vašem počítači, v kombinaci) byla funkce hybridu v sítích hlasových telefonů implementována digitálním zpracováním signálu. Příklad: nízký mikrokontrolér ARM M0 má dostatečnou výpočetní kapacitu pro implementaci adaptivního telefonního hybridu do softwaru s vynikajícím výkonem a jeho výrobu využívá mnohem méně zdrojů než výroba telefonního hybridního transformátoru. Lehké moderní technologie mají výhody, které jdou nad rámec pouhého pohodlí 🙂 Lehčí a jednodušší transformátor stále existuje, aby izoloval telefonní linku od přechodů napětí od relativně citlivého zbytku obvodu.
Jak zvyšují se datové rychlosti, zvyšuje se také výpočetní kapacita potřebná k provedení tohoto oddělení přenášených a přijímaných dat a přizpůsobení se nedokonalostem kabelového závodu (např. každý konektor / konektor nebo uzel způsobuje ozvěny!). V době, kdy se podíváte na 10GBASE-T PHY čip, má asi tolik tranzistorů jako Pentium III (Katmai): ~ 10 milionů. Samozřejmě pouze část tohoto rozpočtu tranzistoru je odsunuta na zrušení a ekvalizaci blízké a vzdálené ozvěny, ale stále to není zanedbatelná část. Odhad z blokových diagramů poskytovaných např. Broadcomem, dobrá 1/10. 1/3. čipu se zabývá právě tím (já se nezabývám takovým designem čipu a nemám žádná pravidla, která by byla užitečná pro poskytnutí užšího odhadu). Digitální filtry použité pro zrušení ozvěny a vyrovnání cesty mají délky řádově 100–1 000 T (odbočky). To znamená, že PHY musí udělat několik tisíc 10-12bitových násobků a sčítání za každou vzorkovací periodu, aby oddělil přenášené signály od přijatých signálů a vyrovnal nedokonalosti kabelového systému; a k provozu 10 GBASE-T je potřeba 800 MS vzorků / s. Mluvíme tedy v řádu 1 TMAC / s (to je jeden Tera MAC / s nebo jeden milion miliónů násobení a přidání za sekundu).
Dalo by se to napodobit pomocí moderního GPU. Pro perspektivu: raná platforma Intel HD Graphics od roku 2010 by mohla vykonávat možná 0,03TMAC / s. Grafika Intel Iris představená v roce 2013 dokázala zvládnout přibližně 1TMAC / s s poloviční přesností – a měla by jen kapacitu potřebnou k provedení vyrovnání a zrušení ozvěny pro jediný 10GBASE-T vysílač a přijímač. A to je jen pro získání “ čistých “ digitalizovaných signálů, že stále je nutné demodulovat, dekódovat, dekódovat a opravit chyby (a při přenosu to udělat opačně). To je snad další ekvivalent několika stovek GFLOPs / s, představuji si, i když docela dost toho není plovoucí desetinná čárka, ale paralelní bitové operace a rychlé vyhledávání paměti.
A stranou: můžete mít více než dva vysílače rozmístěné po lince, pokud jejich signály jinak by se dalo oddělit. S tím se vyrovnávají satelitní poziční systémy: všechny satelity GPS vysílají na stejné frekvenci, ale jejich signály jsou každý kódovány odlišně, takže pokud použijete kód, který dekóduje data jednoho satelitu, všechny signály ostatních satelitů se změní na šum které lze oddělit od užitečných dat. Toto se nazývá multiplexování s dělením kódu. Ale toto bylo skutečně stranou, protože GPS je pouze jednosměrný: vysílače jsou satelity a “ zařízení GPS “ stejně jako telefony jsou pouze přijímače. Pokus o vysílání na frekvencích GPS vás přivede do legální horké vody a v těchto dnech docela rychle (nevadí, že je to naprosto zbytečné: satelity vás neposlouchají!).
Ale v zásadě můžete použít multiplexování s dělením kódu např upustit několik 10GBit / s ekvivalentních PHY na jeden “ ether “ – např. použijte baluny k propojení těchto PHY se starým dobrým tenkým koaxiálním kabelem 75 Ohm. Pak řekněme, že každý z PHY by byl omezen na vysílání rychlostí 10 Mbit / s. Mohli byste je mít desítky, všechny by vysílaly najednou pomocí různých parametrů kódu a každý z nich by mohl okamžitě slyšet všechny ostatní a produkovat 10MBit / s přijatý stream z jakéhokoli jiného – ve skutečnosti, s prostředky vlastního 10GBASE-T PHY, mohl dekódovat mnoho z těchto přenosů najednou.Takže s moderní technologií lze “ starý dobrý “ 75 Ohm koaxiální 10MBit Ethernet přepnout z TDMA na CodeDMA (ne CDMA! !) a umožňují segmenty sítě bez kolizí, které mají počet uzlů, které se na těchto segmentech obvykle vyskytují, zpět (od několika do několika desítek). Nebylo by možné získat plnou šířku pásma 10 GBit / s pouze z jednoho koaxiálního kabelu, ale domnívám se, že by bylo možné 1-3 GBit / s … s každou síťovou kartou využívající výpočetní zdroje tisíce strojů Cray-1. Nyní všichni víte, proč v 80. letech neměli multiplexní ethernetový systém s dělením kódu – je to docela základní: Cray-1 měl výrobní cyklus asi 100 jednotek. Kdyby jich vyrobili asi 2000, můžete použít každých 1000 k sestavení uzlu CodeDMA 10BASE-T, abyste to všechno předvedli. Také – tehdy byly potřebné ADC a DAC většinou fikce, takže implementaci by bylo třeba provést pomocí pomalejších převaděčů s mezifrekvenčním překladem a digitální zpracování by muselo překládat dílčí pásma do časových řad širokopásmového pásma formátu a poté z něj na vysílací straně. Ale samozřejmě limitujícím faktorem byla špatná dostupnost superpočítačů, pamatujte 🙂 Ano, optický FFT by mohl být využit k implementaci některých z těchto FIR segmentů. Ale v 80. letech to byly docela tajné věci 🙂
Napsat komentář