Hvad er formålet med en magnetisk Ethernet-transformer, og hvordan bruges de?
On februar 13, 2021 by adminJeg har fået at vide, at Ethernet-magnetiske transformere bruges til base-t Ethernet, når transmission sendes over et langt kabel. Hvad er formålet med transformeren? (er det til signalfiltrering eller boosting?)
Derudover har jeg et kredsløb, der er blevet brugt til en 8-leder (1000base-t) Ethernet-konfiguration. Ville det samme kredsløb fungere for en 4-leder (100base-t) konfiguration, hvis jeg kun forbandt ben 1, 2, 3 & 6? hvis ja, ville ydeevnen være den samme som konfigurationen med 8 ledninger?
Jeg beklager, hvis jeg måske ikke er sammenhængende i mit spørgsmål, da jeg ikke er alt for fortrolig med Ethernet-hardware. Tak fordi du har gennemgået mit spørgsmål .
PS Jeg er usikker på, hvordan data transmitteres via Ethernet. Er det, at alle differentielle par (DA: ben 1 & 2, DB: ben 3 & 6, DC: ben 4 & 5, DD: ben 8 & 7) er busser, hvor data kan overføres begge veje (i modsætning til UART, hvor RX skal forbindes til TX)? og hvis jeg bare bruger 2 par, ville jeg kun forbinde DA og DB? Er der også et problem med at forbinde en 4 ledningsenhed til et netværk, der bruger 8 ledninger?
Kommentarer
- Har noget svar hjulpet dig? Hvis ja, skal du acceptere svaret, så spørgsmål ‘ dukker ikke op for evigt og leder efter et svar. Alternativt kan du sende og acceptere t dit eget svar.
Svar
Jeg har fået at vide, at Ethernet-magnetiske transformere bruges til base-t Ethernet, når transmission sendes over et langt kabel.
De bruges altid, ikke kun når “sendes over et langt kabel”
Hvad er formålet med transformeren?
Det primære formål er isolering. Typisk bruges de også som en del af signalbehandlingen, hvilket drejer et par enkeltdrev til et differentielt signal ved transmission og etablerer den korrekte common mode-spænding for modtageren ved modtagelse. Af denne grund er transformators enhedsside normalt centreret.
Isolering er en meget god idé på kommunikationssystemer, der forbinder masser af hardware over et bredt område. Du vil ikke have fejlstrøm / spændinger ind fra fejl i netledningen eller enheder, der skal spredes gennem din kommunikationsledninger.
Der er grundlæggende to muligheder for isolering, opto og transformer. Transformatorisolering har et par store fordele. For det første passerer signaleffekten gennem transformeren, hvilket betyder, at du ikke behøver at få en strømforsyning til den “isolerede” side af barrieren. For det andet er transformere meget gode til at generere og modtage differentiale signaler, samtidig med at de afviser høj common mode-afvisning, hvilket gør dem til en god kombination med twisted pair-ledninger. For det tredje er det lettere at designe transformere til høj frekvens (aka høj hastighed) end optokoblere.
Transformerkobling har nogle ulemper, transformere fungerer ikke ved DC og små transformere, der fungerer godt ved høje frekvenser, ikke ” t fungerer godt ved lave frekvenser, men dette håndteres let gennem linjekodningsordninger, der undgår lave frekvenser.
P.S. Jeg er usikker på, hvordan data overføres via Ethernet. Er det så, at alle differentierede par (DA: ben 1 & 2, DB: ben 3 & 6, DC: ben 4 & 5, DD: ben 8 & 7) er busser, hvor data kan transmitteres begge veje (i modsætning til UART, hvor RX skal forbindes til TX )? og hvis jeg bare bruger 2 par, ville jeg kun forbinde DA og DB?
Det afhænger af versionen af Ethernet. 10BASE-T og 100BASE-TX brugte et par i hver retning. På ældre hardware skulle du manuelt sikre, at senderen var forbundet til modtageren (ved hjælp af crossover-kabler, hvis det var nødvendigt), men nyere hardware har normalt AUTO-MDIX, som automatisk regner det ud.
1000BASE-T bruger alle fire par i begge retninger på samme tid ved hjælp af ekko-annulleringsteknikker til at adskille modtagne data fra transmitterede data.
Jeg tror, at 10GBASE-T også bruger echo cancellation techniquest men jeg er ikke positiv på det.
Er der også et problem med tilslutning af en 4-leder enhed til et netværk, der bruger 8 ledninger?
De fleste enheder understøtter lavere hastighedstilstande, men ikke alle. Især snoet i forhold til fibermedier konvertere understøtter normalt kun en hastighed på siden med snoet par. Enheder, der understøtter 10GBASE-T, understøtter normalt også 1000BASE-T, men understøtter kun undertiden 100BASE-TX og afaict understøtter aldrig 10BASE-T.
Kommentarer
- xGBASE-T bruger (meget) den samme ekkoannullering af hybrider, som 1000BASE-T introducerede.
Svar
Ethernet-magnettransformatoren kræves af Ethernet-standarden. Du finder dette spørgsmål, “ Hvorfor er Ethernet / RJ45-stikkene magnetisk koblet? ” besvaret på Electrical Engineering SE .
Specifikationerne for UTP-kabler kræver et fireparskabel. 10BASE-T og 100BASE-TX bruger to af parene, en sender og en modtagerpar, mens 1000BASE-T kræver alle fire par, begge sender og modtager på samme tid. Hvis du forsøger at køre 1000BASE-T på kun to par, forhandler det til 100BASE-TX.
Kommentarer
- Når du sagde ” mens 1000BASE-T kræver alle fire par, begge transmitterer og modtager på samme tid “, mente du, at et af alle 4 par kan handle som TX eller RX til enhver tid, i modsætning til 10 / 100base-t, hvor tx og rx er dedikeret til specifikke par? For min sag har jeg kun 4 ledninger (2 par) fra min 100base-t enhed. Betyder det noget, at jeg forbinder dem til ben 1, 2, 3 & 6, eller kan jeg forbinde dem til andre par? Endelig ville mit transformerkredsløb til 1000base-tx fungere for 100base-tx? Jeg har fundet mange kredsløb tilgængelige online, og jeg var forvirret af dem.
- Jeg mener, at 1000BASE-T bruger alle fire par til både at sende og modtage samtidigt. Både 10BASE-T og 100BASE-TX bruger ben 1, 2, 3 og 6, og de skal forbindes med et snoet par på 1-2 og et andet snoet par på 3-6. Opdeling af et snoet par fungerer ikke korrekt. Hvis du ikke ‘ ikke kendte ovenstående, tvivler jeg alvorligt på, at du kan opbygge dine egne Ethernet-grænseflader, så du skal ikke ‘ ikke bekymre dig om transformere. Hvis du ønsker at oprette dine egne Ethernet-grænseflader, skal du stille dine spørgsmål på Elektroteknik .
Svar
Transformeren er der hovedsageligt for at afkoble DC-common mode-signaler, som det er blevet forklaret i andre svar, og den giver også den nødvendige elektriske isolation i praktiske datanetværk ( i modsætning til at køre hele netværket på din bænk, alt for eksempel drevet af den samme udvidelsesstrimmel). Transformerproducenten angiver, hvilken IEEE 802.3-understandard den overholder. Normalt kan transformere til 1GBASE-T arbejde helt ned til 10MBASE-T-hastigheder, og det ser ud til, at 10GBASE-T-transformere har samme ydeevne, men det garanterer ikke direkte, at en 10GBASE-T-transformer fungerer med f.eks. En 100BASE -T PHY-chip, da nogle nøgleparametre er ændret.
Men det er bestemt i det mindste teoretisk muligt at f.eks. Designe en 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T digital signalbehandlingskæde i en FPGA (eller en moderne GPU eller en ASIC), fastgør den til en A / DD / A-frontend, der kører ved 800 MS / S og bruger 10 GBASE-T-magnetik, og har en løsning, der overholder hastigheder fra 10 M til 10 G – over 3 størrelsesordener Men i virkeligheden designer ingen sådan ” bredbånd ” digitale behandlingskæder, da det ville være spildt, da 10G-porte er så dyre, at at sætte noget langsommere i dem er totalt spild af penge. Typisk vil 10G PHY kun være gigabit-hastigheder, ofte ikke engang 1G, men højere: 2,5G, 5G og 10G. Nogle er kun 10G!
Twisted-pair Ethernet med hastigheder på 1 GBit og derover fungerer som analoge telefonsystemer: et enkelt par bruges til at overføre data i begge retninger på én gang. Analoge telefonsystemer har en enkelt ” -sløjfe ” -forbindelse: det er ikke, at en ledning sender og en anden modtager. Det er en enkelt lukket kredsløb, der fungerer i to retninger på samme tid. Det fungerer på princippet om, at afsenderen har alle de oplysninger, der er nødvendige for at undertrykke sit eget signal fra det, den modtager fra sløjfen.
Hver ende af forbindelsen er både en sender og en modtager. Det transmitterede signal er overlejret på det signal, der allerede findes på kredsløbet. Modtageren måler derefter dette summerede signal og trækker sit eget transmitterede signal fra det. Hvad der er tilbage er, hvad de andre sendere på linket har sendt. Da sådanne links normalt er punkt-til-punkt, er det, der er tilbage, det andet transmitterede signal, når du trækker din egen transmission fra det modtagne signal. slutningen af linjen.
Subtraheringen af det transmitterede signal fra det samlede modtagne signal skal foretages, uanset om vi taler om gigabit Ethernet eller to-leder telefonlinjer. På telefonlinjer er signalerne langsomme nok til, at en passiv enhed kaldet en hybrid – i det væsentlige en transformer med en afslutning – kan fungere tilstrækkeligt.Sådanne hybrider findes i analoge telefoner og andet simpelt telefonudstyr. Den transformatorbaserede tilgang fungerer ikke meget godt, når der f.eks. Er geostationære forsinkelser, og den er utilstrækkelig til højhastighedsmodemer, og derfor skal selv modemer, der fungerer på telefonlinjer, implementere en ” hybrid ” i det digitale domæne. De bruger stadig transformer til isolering og kan forbinde den på en hybrid måde, men ydeevnen for denne transformer er utilstrækkelig af sig selv.
Når det samlet set blev billigere at arbejde på digitale signaler ved hjælp af chips, der vejer mikrogram snarere end at fremstille og sende klumper af jern og kobber, kendt som hybridtransformatorer (der hver vejer mere end alle halvlederchips i din pc, kombineret) er funktionen af en hybrid i taletelefonnetværk implementeret af digital signalbehandling. Som et eksempel: en ringe ARM M0-mikrocontroller har tilstrækkelig beregningskapacitet til at implementere en adaptiv telefonhybrid i software med fremragende ydeevne og dens fremstilling bruger meget færre ressourcer end fremstillingen af en telefonhybridtransformator. Der er fordele ved, at moderne teknologi er letvægts, der går langt ud over blot bekvemmelighed 🙂 En lettere, enklere transformer er der stadig for at isolere telefonlinjen med dens spændingstransienter fra den relativt følsomme resten af kredsløbet.
Som datahastighederne stiger, ligesom den nødvendige beregningskapacitet til at udføre denne adskillelse af transmitterede og modtagne data og tilpasning til kabelanlæggets ufuldkommenheder (fx hvert stik / stik eller kink forårsager ekko!). Så når du ser på en 10GBASE-T PHY-chip, har den omtrent lige så mange transistorer som Pentium III (Katmai): ~ 10 millioner. Selvfølgelig er kun en del af dette transistorbudget henvist til næsten og langt ekko-annullering og udligning, men det er stadig ikke et ubetydeligt stykke. Guestimering fra blokdiagrammer leveret af fx Broadcom, en god 1 / 10th-1 / 3rd af chippen behandler netop det (jeg har ikke at gøre med et sådant chipdesign og har ingen tommelfingerregler, der er nyttige for at give et snævrere estimat). De digitale filtre, der bruges til ekko-annullering og stiudligning, har længder i størrelsesordenen 100-1000T (haner). Det betyder, at PHY er nødt til at foretage et par tusinde 10-12bit multiplikationer og tilføjelser pr. Hver samplingsperiode bare for at adskille de transmitterede signaler fra modtagne signaler og for at udligne kabelsystemets mangler og der er 800 MS-prøver / s nødvendige for at køre 10GBASE-T. Så vi taler i størrelsesordenen 1TMAC / s (det vil sige en Tera MACs / s eller en million millioner ganget-og-tilføjelser pr. Sekund).
Du kan efterligne dette ved hjælp af en moderne GPU. For perspektiv: en tidlig Intel HD-grafikplatform fra 2010 kunne udføre måske 0,03 TMAC / s. Intel Iris Graphics, der blev introduceret i 2013, kunne håndtere cirka 1 TMAC / s med halv præcision – og ville næsten have den nødvendige kapacitet til at udføre udligning og ekko-annullering til en enkelt 10GBASE-T transceiver. Og dette er bare for at få ” ren ” digitaliserede signaler, som du er stadig nødt til at demodulere, afkode, afkode og rette fejl (og gøre det modsatte, når der transmitteres). Det er let en anden ækvivalent med et par hundrede GFLOPer / s, forestiller jeg mig, selvom en hel del af det ikke er flydende punkt, men parallelle bitoperationer og hurtige hukommelsesopslag.
Bortset fra: du kan have mere end to sendere fordelt langs linjen, så længe deres signaler ellers kunne adskilles. Satellitpositioneringssystemer håndterer dette: alle GPS-satellitter sender med samme frekvens, men deres signaler er hver kodet forskelligt, så hvis du bruger en kode, der afkoder en satellits data, bliver alle de andre satellitsignaler forvandlet til støj der kan adskilles fra nyttige data. Dette kaldes kodedeling multiplexing. Men dette var virkelig en side, da GPS kun er envejs: senderne er satellitterne og ” GPS-enheder ” ligesom telefonerne kun er modtagere. Forsøg på at transmittere med GPS-frekvenser vil bringe dig i lovligt varmt vand, og i disse dage temmelig hurtigt på det (husk ikke, at det er helt meningsløst: satellitterne lytter ikke til dig!).
Men du kunne i princippet bruge kodedeling multiplexing til f.eks slip flere 10 GBit / s ækvivalente PHYer på en enkelt ” ether ” – f.eks. brug baluns til at koble disse PHYer til en god gammel tynd 75 Ohm coax. Lad os sige, at hver af PHYerne ville være begrænset til transmission ved 10MBit / s. Du kan have snesevis af dem, der alle sender på én gang, ved hjælp af forskellige kodeparametre, og hver af dem kunne øjeblikkeligt høre alle de andre og producere 10MBit / s modtog stream fra enhver anden – faktisk med ressourcerne i en brugerdefineret 10GBASE-T PHY kunne den afkode mange af disse transmissioner på én gang.Så med moderne teknologi kunne en ” god gammel ” 75 Ohm coax 10MBit Ethernet skiftes fra TDMA til CodeDMA (ikke CDMA! !) og tillad kollisionsfrie netværkssegmenter med antallet af noder, der typisk er til stede på disse segmenter, når (fra et par til et par dusin). Det ville ikke være muligt at få en fuld 10GBit / s båndbredde fra kun en coax, men jeg forestiller mig, at 1-3GBit / s ville være muligt … med hvert netværkskort ved hjælp af beregningsressourcer på tusind Cray-1-maskiner. Nu ved I alle sammen, hvorfor de ikke havde kodedeling multiplex Ethernet i 80erne – det er ret elementært: Cray-1 havde en produktionskørsel på omkring 100 enheder. Havde de lavet omkring 2000 af dem, kunne du bruge hver 1000 til at sammensætte en CodeDMA 10BASE-T-node for at demonstrere det hele. Også – dengang var de nødvendige ADCer og DACer for det meste fiktion, så implementeringen skulle gøres ved hjælp af langsommere konvertere med mellemfrekvensoversættelse, og den digitale behandling ville være nødt til at oversætte underbåndene til bredbåndsbånds tidsserien format, og derefter ud af det på sendesiden. Men selvfølgelig var den begrænsende faktor den dårlige tilgængelighed af supercomputere, husk dig 🙂 Ja, optisk FFT kunne muligvis udnyttes til at implementere nogle af disse FIR-segmenter. Men tilbage i 80erne var det ret hemmelige ting 🙂
Skriv et svar