À quoi sert un transformateur magnétique Ethernet et comment sont-ils utilisés?
On février 13, 2021 by adminOn ma dit que les transformateurs magnétiques Ethernet sont utilisés pour lEthernet de base lorsque la transmission est envoyée sur un long câble. Quel est le but du transformateur? (est-ce pour filtrer ou amplifier le signal?)
De plus, jai un circuit qui a été utilisé pour une configuration Ethernet à 8 fils (1000base-t). Le même circuit fonctionnerait-il pour une configuration à 4 fils (100base-t) si je ne connectais que les broches 1, 2, 3 & 6? si tel est le cas, les performances seraient-elles les mêmes que celles de la configuration à 8 fils?
Je suis désolé de ne pas être cohérent dans ma question car je ne suis pas trop familier avec le matériel Ethernet. Merci davoir relu ma question .
PS Je ne suis pas sûr de la manière dont les données sont transmises via Ethernet. Est-ce que toutes les paires différentielles (DA: pins 1 & 2, DB: pins 3 & 6, DC: broches 4 & 5, DD: broches 8 & 7) sont bus où les données peuvent être transmises dans les deux sens (contrairement à lUART où RX doit être connecté à TX)? Et si jutilise juste 2 paires, est-ce que je ne connecterais que DA et DB? Y a-t-il aussi un problème avec la connexion dun 4 connecter lappareil à un réseau utilisant 8 fils?
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- Une réponse vous a-t-elle aidé? Si oui, vous devriez accepter la réponse afin que le la question ‘ ne continue pas dapparaître indéfiniment, à la recherche dune réponse. Sinon, vous pouvez poster et accepter t votre propre réponse.
Réponse
Jai on a dit que les transformateurs magnétiques Ethernet sont utilisés pour Ethernet de base lorsque la transmission est envoyée sur un long câble.
Ils sont toujours utilisés, pas seulement lorsquils sont « envoyés sur un long câble »
À quoi sert le transformateur?
Le but principal est lisolation. En règle générale, ils sont également utilisés dans le cadre du conditionnement du signal, transformant une paire de lecteurs asymétriques en un signal différentiel à lémission et établissant la tension de mode commun correcte pour le récepteur à la réception. Pour cette raison, le côté appareil des transformateurs est généralement à prise centrale.
Lisolement est une très bonne idée sur les systèmes de communication qui relient beaucoup de matériel sur une large zone. Vous ne voulez pas que les courants / tensions de défaut provenant de défauts dans le câblage secteur ou les appareils se propagent à travers votre câblage de communication.
Il existe essentiellement deux options pour lisolation, lopto et le transformateur. Lisolement du transformateur a quelques Principaux avantages: Premièrement, la puissance du signal passe par le transformateur, ce qui signifie que vous navez pas besoin d alimenter le côté «isolé» de la barrière. Deuxièmement, les transformateurs sont très bons pour générer et recevoir des signaux différentiels tout en offrant une réjection de mode commun élevée, ce qui en fait une bonne combinaison avec un câblage à paire torsadée. Troisièmement, il est plus facile de concevoir des transformateurs pour haute fréquence (cest-à-dire haute vitesse) que des optocoupleurs.
Le couplage de transformateur présente certains inconvénients, les transformateurs ne fonctionnent pas en courant continu et les petits transformateurs qui fonctionnent bien à hautes fréquences ne le font pas. t fonctionnent bien aux basses fréquences, mais ceci est facilement traité par des schémas de codage de ligne qui évitent les basses fréquences.
P.S. Je ne sais pas comment les données sont transmises via Ethernet. Est-ce que toutes les paires différentielles (DA: pins 1 & 2, DB: pins 3 & 6, DC: pins 4 & 5, DD: pins 8 & 7) sont des bus où les données peuvent être transmises dans les deux sens (contrairement à lUART où RX doit être connecté à TX )? et dans le cas où jutilise juste 2 paires, est-ce que je ne connecterais que DA et DB?
Cela dépend de la version dEthernet. 10BASE-T et 100BASE-TX ont utilisé une paire dans chaque direction. Sur le matériel plus ancien, vous deviez vous assurer manuellement que lémetteur était connecté au récepteur (en utilisant des câbles croisés si nécessaire), mais le matériel plus récent a généralement AUTO-MDIX qui le détecte automatiquement.
1000BASE-T utilise les quatre paires dans les deux sens en même temps en utilisant des techniques dannulation décho pour séparer les données reçues des données transmises.
Je pense que 10GBASE-T utilise également la technique dannulation décho, mais je ne suis pas positif à ce sujet.
Y a-t-il aussi un problème avec la connexion dun appareil 4 fils à un réseau qui utilise 8 fils?
La plupart des appareils supportent des modes de vitesse plus faible, mais pas tous. Les convertisseurs ne prennent généralement en charge quune seule vitesse du côté des paires torsadées.Les appareils prenant en charge 10GBASE-T prennent généralement en charge 1000BASE-T, mais parfois seulement 100BASE-TX et afaict ne prennent jamais en charge 10BASE-T.
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- xGBASE-T utilise (très largement) la même annulation décho par les hybrides que 1000BASE-T a introduite.
Réponse
Le transformateur magnétique Ethernet est requis par la norme Ethernet. Vous trouverez cette question, « Pourquoi les prises Ethernet / RJ45 sont-elles couplées magnétiquement? » répondu sur le Electrical Engineering SE .
Les spécifications de câblage UTP exigent un câble à quatre paires. 10BASE-T et 100BASE-TX utilisent deux des paires, une paire démission et une paire de réception, tandis que 1000BASE-T nécessite les quatre paires, à la fois en émission et en réception. Si vous essayez dexécuter 1000BASE-T sur seulement deux paires, il négociera en 100BASE-TX.
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- Quand vous avez dit » alors que 1000BASE-T requiert les quatre paires, émettant et recevant en même temps « , vouliez-vous dire que lune des 4 paires peut agir comme TX ou RX à tout moment, contrairement à 10 / 100base-t où tx et rx sont dédiés à des paires spécifiques? Pour mon cas, je nai que 4 fils (2 paires) de mon appareil 100base-t. Est-ce important que je les connecte aux broches 1, 2, 3 & 6, ou puis-je les connecter à dautres paires? Enfin, mon circuit de transformateur pour 1000base-tx fonctionnerait-il pour 100base-tx? Jai trouvé de nombreux circuits disponibles en ligne et ils mont dérouté.
- Je veux dire que 1000BASE-T utilise les quatre paires pour envoyer et recevoir simultanément. Les deux 10BASE-T et 100BASE-TX utilisent les broches 1, 2, 3 et 6, et ils doivent être câblés avec une paire torsadée sur 1-2 et une autre paire torsadée sur 3-6. Le fractionnement dune paire torsadée ne fonctionnera pas correctement. Si vous ne connaissez pas ‘ ce qui précède, je doute sérieusement que vous puissiez créer vos propres interfaces Ethernet, vous ne devriez donc pas ‘ vous soucier de transformateurs. Si vous souhaitez créer vos propres interfaces Ethernet, vous devez poser vos questions sur Génie électrique .
Réponse
Le transformateur sert principalement à découpler les signaux DC en mode commun, comme cela a été expliqué dans dautres réponses, et il fournit également lisolation électrique nécessaire dans les réseaux de données pratiques ( au lieu dexécuter lensemble du réseau sur votre banc, tous alimentés par la même bande dextension, par exemple). Le fabricant du transformateur indiquera à quelle sous-norme IEEE 802.3 il se conforme. Habituellement, les transformateurs pour 1GBASE-T peuvent fonctionner jusquà des vitesses de 10MBASE-T, et il semble que les transformateurs 10GBASE-T conservent des performances similaires, mais cela ne garantit pas carrément quun transformateur 10GBASE-T fonctionnera avec par exemple un 100BASE -T PHY, car certains paramètres clés ont changé.
Mais il est certainement au moins théoriquement possible de concevoir par exemple une chaîne de traitement de signal numérique 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T dans un FPGA (ou un GPU moderne, ou un ASIC), attachez-le à un front-end A / DD / A fonctionnant à 800 MS / S et utilisant des magnétiques 10GBASE-T, et ayez une solution compatible avec des vitesses de 10M à 10G – plus de 3 ordres de grandeur . Mais en réalité, personne ne conçoit de telles chaînes de traitement numérique » large bande « , car ce serait un gaspillage d’efforts car les ports 10G sont si chers que brancher quelque chose de plus lent sur eux est un gaspillage total dargent. Généralement, le PHY 10G correspondra uniquement à des vitesses gigabit, souvent même pas 1G mais supérieures: 2,5G, 5G et 10G. Certains sont uniquement 10G!
LEthernet à paires torsadées à des vitesses de 1 Go et au-delà fonctionne comme les systèmes téléphoniques analogiques: une seule paire est utilisée pour transmettre des données dans les deux sens à la fois. Les systèmes téléphoniques analogiques ont une seule connexion différentielle » loop « : ce nest pas quun fil transmet et un autre reçoit. Cest « unique circuit fermé qui fonctionne dans deux directions en même temps. Il fonctionne sur le principe que lexpéditeur a toutes les informations nécessaires pour supprimer son propre signal de ce quil reçoit de la boucle.
Chaque extrémité de la connexion est à la fois un émetteur et un récepteur. Le signal émis se superpose au signal existant déjà sur le circuit. Le récepteur mesure alors ce signal sommé et en soustrait son propre signal émis. Ce qui reste, c’est ce que les autres émetteurs de la liaison ont transmis. Comme ces liaisons sont généralement point à point, une fois que vous soustrayez votre propre transmission du signal reçu, il ne reste plus l’autre signal transmis de l’autre côté. Fin de la ligne.
La soustraction du signal transmis du signal global reçu doit être effectuée, que nous parlions de Gigabit Ethernet ou de lignes téléphoniques à deux fils. Sur les lignes téléphoniques, les signaux sont lents assez pour quun appareil passif appelé hybride – essentiellement un transformateur avec une terminaison – puisse fonctionner correctement.Ces hybrides sont présents dans les téléphones analogiques et autres équipements téléphoniques simples. Lapproche basée sur un transformateur ne fonctionne pas très bien lorsque, par exemple, des retards géostationnaires sont présents et est insuffisante pour les modems à haut débit, et donc même les modems qui fonctionnent sur les lignes téléphoniques doivent implémenter un » hybrid » dans le domaine numérique. Ils utilisent toujours un transformateur pour lisolation et peuvent le connecter de manière hybride, mais les performances de ce transformateur sont insuffisantes en soi.
Une fois quil est devenu moins cher, dans lensemble, de travailler sur des signaux numériques en utilisant des puces qui pèsent des microgrammes plutôt que de fabriquer et dexpédier des morceaux de fer et de cuivre appelés transformateurs hybrides (qui pèsent individuellement plus que toutes les puces semi-conductrices de votre PC, combiné), la fonction dun hybride dans les réseaux de téléphonie vocale a été implémentée par traitement numérique du signal. A titre dexemple: un microcontrôleur modeste ARM M0 a une capacité de calcul suffisante pour implémenter un téléphone hybride adaptatif dans le logiciel, avec dexcellentes performances, et sa fabrication utilise beaucoup moins de ressources que la fabrication dun transformateur téléphonique hybride. La légèreté de la technologie moderne présente des avantages qui vont bien au-delà de la simple commodité 🙂 Un transformateur plus léger et plus simple est toujours là pour isoler la ligne téléphonique avec ses transitoires de tension du reste relativement sensible du circuit.
Comme les débits de données augmentent, ainsi que la capacité de calcul nécessaire pour effectuer cette séparation des données transmises et reçues, et pour sadapter aux imperfections de linstallation câblée (par exemple chaque connecteur / prise ou kink provoque des échos!). Donc, au moment où vous regardez une puce 10GBASE-T PHY, elle a environ autant de transistors que le Pentium III (Katmai): ~ 10 millions. Bien sûr, seule une partie de ce budget de transistor est reléguée à lannulation et à légalisation des échos proches et lointains, mais ce nest toujours pas un morceau insignifiant. À partir des schémas de principe fournis par exemple par Broadcom, un bon 1 / 10e-1 / 3e de la puce traite précisément de cela (je ne moccupe pas dune telle conception de puce et je nai pas de règles empiriques à portée de main pour fournir une estimation plus étroite). Les filtres numériques utilisés pour lannulation décho et légalisation de chemin ont des longueurs de lordre de 100-1000T (prises). Cela signifie que le PHY doit effectuer quelques milliers de multiplications et dadditions de 10 à 12 bits par période déchantillonnage juste pour séparer les signaux émis des signaux reçus et pour compenser les imperfections du système de câble; et il faut 800 MSamples / s pour exécuter 10GBASE-T. Nous parlons donc de l’ordre de 1TMAC / s (soit un Tera MAC / s, soit un million de multiplications et d’additions par seconde).
Vous pouvez émuler cela en utilisant un GPU moderne. Pour la perspective: une première plate-forme Intel HD Graphics à partir de 2010 pourrait effectuer peut-être 0,03 TMAC / s. Intel Iris Graphics introduit en 2013 pourrait gérer environ 1 TMAC / s avec une demi-précision – et aurait à peu près la capacité nécessaire pour effectuer légalisation et lannulation décho pour un émetteur-récepteur unique 10GBASE-T. Et cest juste pour obtenir » nettoyer » signaux numérisés que vous doivent encore démoduler, désembrouiller, décoder et corriger les erreurs (et faire linverse lors de la transmission). Cest facilement un autre équivalent de quelques centaines de GFLOP / s, jimagine, bien quune bonne partie ne soit pas en virgule flottante mais opérations sur les bits parallèles et recherches rapides dans la mémoire.
Un aparté: vous pourriez avoir plus de deux émetteurs répartis le long de la ligne, tant que leurs signaux pourraient être séparés autrement. Les systèmes de positionnement par satellite gèrent cela: tous les satellites GPS émettent à la même fréquence, mais leurs signaux sont chacun codés différemment, de sorte que si vous utilisez un code qui décode les données dun satellite, tous les signaux des autres satellites se transforment en bruit qui peuvent être séparés des données utiles. Cest ce quon appelle le multiplexage par division de code. Mais cétait vraiment un aparté, car le GPS est à sens unique: les émetteurs sont les satellites et les » appareils GPS » comme les téléphones ne sont que des récepteurs. Tenter de transmettre à des fréquences GPS vous mettra dans leau chaude légale, et ces jours-ci assez rapidement à cela (sans oublier que cest totalement inutile: les satellites ne vous écoutent pas!).
Mais vous pouvez en principe utiliser le multiplexage par division de code pour par exemple déposez plusieurs PHY équivalents à 10 Gbit / s sur un seul » éther » – par exemple utilisez des baluns pour coupler ces PHY à un bon vieux câble coaxial Thinnet 75 Ohm. Ensuite, disons que chacun des PHY serait limité à la transmission à 10 Mo / s. Vous pourriez en avoir des dizaines, tous transmettant en même temps, en utilisant différents paramètres de code, et chacun d’eux pourrait entendre instantanément tous les autres et produire le flux 10MBit / s reçu de nimporte quel autre – en fait, avec les ressources dun PHY 10GBASE-T personnalisé, il pourrait décoder plusieurs de ces transmissions à la fois.Ainsi, avec la technologie moderne, un » bon vieux » 75 Ohm coaxial 10MBit Ethernet pourrait être commuté de TDMA à CodeDMA (pas CDMA! !) et autoriser les segments de réseau sans collision ayant le nombre de nœuds généralement présents sur ces segments à lépoque (de quelques à quelques dizaines). Il ne serait pas possible dobtenir une bande passante complète de 10 Go / s à partir dun seul câble coaxial, mais jimagine que 1 à 3 Go / s serait possible … avec chaque carte réseau utilisant les ressources de calcul dun millier de machines Cray-1. Maintenant, vous savez tous pourquoi ils navaient pas dEthernet multiplex par répartition de code dans les années 80 – cest assez élémentaire: Cray-1 avait une production denviron 100 unités. Sils en avaient fait environ 2000, vous pourriez utiliser chaque 1000 pour créer un nœud CodeDMA 10BASE-T afin de tout démontrer. De plus, à lépoque, les ADC et DAC nécessaires étaient principalement de la fiction, de sorte que la mise en œuvre devrait être effectuée en utilisant des convertisseurs plus lents avec une traduction de fréquence intermédiaire, et le traitement numérique devrait retraduire les sous-bandes dans la série chronologique à large bande de base. format, puis en dehors du côté émission. Mais bien sûr, le facteur limitant était la faible disponibilité des supercalculateurs, remarquez 🙂 Oui, la FFT optique pourrait peut-être être exploitée pour implémenter certains de ces segments FIR. Mais dans les années 80, cétait assez secret 🙂
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