Hva er hensikten med en Ethernet-magnettransformator, og hvordan brukes de?
On februar 13, 2021 by adminJeg har blitt fortalt at Ethernet-magnetiske transformatorer brukes til base-t Ethernet når overføring sendes over en lang kabel. Hva er formålet med transformatoren? (er det for signalfiltrering eller boosting?)
I tillegg har jeg en krets som har blitt brukt til en 8-leders (1000base-t) Ethernet-konfigurasjon. Ville den samme kretsen fungere for en 4-leder (100base-t) konfigurasjon hvis jeg bare koblet til pinnene 1, 2, 3 & 6? i så fall ville ytelsen være den samme som konfigurasjonen med 8 ledninger?
Jeg beklager hvis jeg kanskje ikke er sammenhengende i spørsmålet mitt, da jeg ikke er så kjent med Ethernet-maskinvare. Takk for at du har lest gjennom spørsmålet mitt .
PS Jeg er usikker på hvordan data overføres over Ethernet. Er det at alle differensialpar (DA: pins 1 & 2, DB: pins 3 & 6, DC: pins 4 & 5, DD: pins 8 & 7) er busser der data kan overføres begge veier (i motsetning til UART der RX må kobles til TX)? og i tilfelle jeg bare bruker 2 par, ville jeg bare koble DA og DB? Er det også et problem med å koble til en 4 ledningsenhet til et nettverk som bruker 8 ledninger?
Kommentarer
- Hjalp noe svar deg? I så fall bør du godta svaret slik at ‘ dukker ikke opp for alltid og leter etter svar. Alternativt kan du legge ut og godta t ditt eget svar.
Svar
Jeg har blitt fortalt at magnetiske Ethernet-transformatorer brukes til base-t Ethernet når overføring sendes over en lang kabel.
De brukes alltid, ikke bare når «sendes over en lang kabel»
Hva er formålet med transformatoren?
Det primære formålet er isolasjon. Vanligvis brukes de også som en del av signalbehandlingen, og gjør et par enkeltdrev til et differensialsignal ved sending og etablerer riktig vanlig modus spenning for mottakeren ved mottak. Av denne grunn er transformatorenes enhetsside vanligvis sentrert.
Isolering er en veldig god idé på kommunikasjonssystemer som kobler mye maskinvare over et bredt område. Du vil ikke ha feilstrøm / spenning fra feil i ledningsnettet eller enheter som skal spres gjennom kommunikasjonsledningen.
Det er i utgangspunktet to muligheter for isolasjon, opto og transformator. Transformatorisolasjon har et par store fordeler. For det første passerer signaleffekten gjennom transformatoren, noe som betyr at du ikke trenger å få strøm til den «isolerte» siden av barrieren. For det andre er transformatorer veldig gode til å generere og motta differensialsignaler samtidig som de gir høy felles avvisning, dette gjør dem til en god kombinasjon med ledninger med tvunnet par. For det tredje er det lettere å designe transformatorer for høy frekvens (aka høy hastighet) enn optokoblinger.
Transformator kobling har noen ulemper, transformatorer fungerer ikke ved DC og små transformatorer som fungerer bra ved høye frekvenser ikke » t fungerer bra ved lave frekvenser, men dette håndteres lett gjennom linjekodingsordninger som unngår lave frekvenser.
P.S. Jeg er usikker på hvordan data overføres via Ethernet. Er det at alle differensialpar (DA: pins 1 & 2, DB: pins 3 & 6, DC: pins 4 & 5, DD: pins 8 & 7) er busser der data kan overføres begge veier (i motsetning til UART der RX må kobles til TX )? og i tilfelle jeg bare bruker to par, vil jeg bare koble til DA og DB?
Det avhenger av versjonen av Ethernet. 10BASE-T og 100BASE-TX brukte ett par i hver retning. På eldre maskinvare måtte du sørge for at senderen var koblet til mottakeren manuelt (ved bruk av kryssekabler hvis nødvendig), men nyere maskinvare har vanligvis AUTO-MDIX som finner ut automatisk.
1000BASE-T bruker alle fire parene i begge retninger samtidig ved å bruke ekko-kanselleringsteknikker for å skille mottatte data fra overførte data.
Jeg tror 10GBASE-T også bruker echo cancellation techniquest men jeg er ikke positiv på det.
Er det også et problem med å koble en firetråds enhet til et nettverk som bruker 8 ledninger?
De fleste enheter støtter moduser med lavere hastighet, men ikke alle. Spesielt vridd i forhold til fibermedier omformere støtter vanligvis bare en hastighet på siden med tvinnede par. Enheter som støtter 10GBASE-T støtter vanligvis også 1000BASE-T, men bare noen ganger støtter 100BASE-TX og avaict støtter aldri 10BASE-T.
Kommentarer
- xGBASE-T bruker (veldig mye) den samme ekkokanselleringen av hybrider som 1000BASE-T introduserte.
Svar
Ethernet-magnettransformatoren kreves av Ethernet-standarden. Du finner dette spørsmålet, « Hvorfor blir Ethernet / RJ45-stikkontakter magnetisk koblet? » besvart på Elektroteknikk SE .
UTP-kabelspesifikasjonene krever en fireparskabel. 10BASE-T og 100BASE-TX bruker to av parene, en sender og ett mottakspar, mens 1000BASE-T krever alle fire parene, både sender og mottar samtidig. Hvis du prøver å kjøre 1000BASE-T på bare to par, vil den forhandle til 100BASE-TX.
Kommentarer
- Når du sa » mens 1000BASE-T krever alle fire parene, både sender og mottar samtidig «, mente du at noen av alle 4 parene kan handle som TX eller RX til enhver tid, i motsetning til 10 / 100base-t der tx og rx er dedikert til bestemte par? For min sak har jeg bare 4 ledninger (2 par) fra min 100base-t-enhet. Spiller det noen rolle at jeg kobler dem til pinnene 1, 2, 3 & 6, eller kan jeg koble dem til andre par? Til slutt, ville transformatorkretsen min for 1000base-tx fungert for 100base-tx? Jeg har funnet mange kretser tilgjengelig på nettet, og jeg ble forvirret av dem.
- Jeg mener at 1000BASE-T bruker alle fire parene til å både sende og motta samtidig. Både 10BASE-T og 100BASE-TX bruker pinnene 1, 2, 3 og 6, og de må kobles til med et vridd par på 1-2, og et annet vridd par på 3-6. Å dele et tvunnet par vil ikke fungere riktig. Hvis du ikke ‘ ikke kjente til det ovennevnte, tviler jeg alvorlig på at du kan bygge dine egne Ethernet-grensesnitt, så du bør ikke ‘ ikke bekymre deg for transformatorer. Hvis du ønsker å lage dine egne Ethernet-grensesnitt, bør du stille spørsmålene dine på Elektroteknikk .
Svar
Transformatoren er der hovedsakelig for å koble fra DC common mode-signaler, som det er blitt forklart i andre svar, og den gir også den elektriske isolasjonen som trengs i praktiske datanettverk ( i motsetning til å kjøre hele nettverket på benken din, alt for eksempel fra samme forlengelsesstripe). Transformatorprodusenten vil oppgi hvilken IEEE 802.3-understandard den overholder. Vanligvis kan transformatorer for 1GBASE-T fungere helt ned til 10MBASE-T-hastigheter, og det ser ut til at 10GBASE-T-transformatorer beholder lignende ytelse, men det garanterer ikke direkte at en 10GBASE-T-transformator vil fungere med for eksempel en 100BASE -T PHY-brikke, siden noen viktige parametere har endret seg.
Men det er absolutt i det minste teoretisk mulig å f.eks. Designe en 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T digital signalbehandlingskjede i en FPGA (eller en moderne GPU, eller en ASIC), fest den til en A / DD / A-frontend som kjører ved 800MS / S og bruker 10GBASE-T magnetikk, og har en løsning som samsvarer med hastigheter fra 10M til 10G – over 3 størrelsesordener Men i virkeligheten designer ingen slike » bredbånd » digitale prosesseringskjeder, siden det ville være bortkastet innsats da 10G-porter er så dyre at å koble noe tregere til dem er totalt bortkastet penger. Vanligvis vil 10G PHY bare være gigabithastigheter, ofte ikke engang 1G, men høyere: 2,5G, 5G og 10G. Noen er bare 10G!
Twisted pair Ethernet med hastigheter på 1 GBit og utover fungerer som analoge telefonsystemer: et enkelt par brukes til å overføre data i begge retninger samtidig. Analoge telefonsystemer har en enkelt differensial » loop » -forbindelse: det er ikke den ene ledningen sender og en annen mottar. Det er en enkelt lukket krets som fungerer i to retninger på samme tid. Det fungerer på prinsippet om at avsenderen har all den informasjonen som trengs for å undertrykke sitt eget signal fra det den mottar fra sløyfen.
Hver ende av forbindelsen er både en sender og en mottaker. Det overførte signalet er lagt over på signalet som allerede eksisterer i kretsen. Mottakeren måler deretter dette summerte signalet, og trekker sitt eget overførte signal fra det. Det som er igjen er hva de andre senderne på lenken har sendt. Siden slike lenker vanligvis er punkt-til-punkt, er det som er igjen det andre sendte signalet fra det fjerne når du trekker din egen overføring fra det mottatte signalet. slutten av linjen.
Subtraksjonen av det overførte signalet fra det totale mottatte signalet må gjøres enten vi snakker om gigabit Ethernet eller totråds telefonlinjer. På telefonlinjer er signalene sakte nok til at en passiv enhet kalt hybrid – i det vesentlige en transformator med en avslutning – kan utføre tilstrekkelig.Slike hybrider er til stede i analoge telefoner og annet enkelt telefonutstyr. Den transformatorbaserte tilnærmingen fungerer ikke veldig bra når f.eks. Geostasjonære forsinkelser er tilstede, og er utilstrekkelig for høyhastighetsmodemer, og dermed må til og med modemer som fungerer på telefonlinjer implementere en » hybrid » i det digitale domenet. De bruker fortsatt transformator for isolasjon, og kan koble den på en hybrid måte, men ytelsen til den transformatoren er utilstrekkelig av seg selv.
Når det samlet sett ble billigere å jobbe med digitale signaler ved bruk av sjetonger som veier mikrogram i stedet for å lage og sende biter av jern og kobber, kjent som hybridtransformatorer (som hver for seg veier mer enn alle halvlederbrikkene på din PC, kombinert), er funksjonen til en hybrid i taletelefonnettverk implementert av digital signalbehandling. Som et eksempel: en ringe ARM M0-mikrokontroller har tilstrekkelig beregningskapasitet til å implementere en adaptiv telefonhybrid i programvare, med utmerket ytelse, og dens produksjon bruker mye færre ressurser enn produksjonen av en telefonhybridtransformator. Det er fordeler med at moderne teknologi er lett som går langt utover bare bekvemmelighet 🙂 En lettere, enklere transformator er fortsatt der for å isolere telefonlinjen med spenningstransienter fra den relativt følsomme resten av kretsen.
Som datahastighetene øker, så øker beregningskapasiteten som er nødvendig for å utføre denne separasjonen av overførte og mottatte data, og for å tilpasse seg feilene i kabelanlegget (f.eks. hver kontakt / kontakt eller kink forårsaker ekko!). Så når du ser på en 10GBASE-T PHY-brikke, har den omtrent like mange transistorer som Pentium III (Katmai): ~ 10 millioner. Selvfølgelig er bare en del av dette transistorbudsjettet henvist til nesten- og langt ekko-kansellering og utjevning, men det er fortsatt ikke et ubetydelig stykke. Guestimering fra blokkdiagrammer levert av f.eks. Broadcom, en god 1 / 10th-1 / 3rd av brikken avtaler nettopp det (jeg har ikke å gjøre med en slik brikkedesign og har ikke noen tommelfingerregler som er nyttige for å gi et smalere estimat.) De digitale filtrene som brukes til ekkoavbestilling og baneutjevning, har lengder i størrelsesorden 100-1000T (kraner). Det betyr at PHY må gjøre noen få tusen 10-12bit multiplikasjoner og tillegg per hver samplingsperiode bare for å skille de sendte signalene fra mottatte signaler, og for å utjevne feilene i kabelsystemet, og det er 800 MS-prøver som trengs for å kjøre 10GBASE-T. Så vi snakker i størrelsesorden 1TMAC / s (det vil si en Tera MACs / s, eller en million millioner multiplikasjons-og-tillegg per sekund).
Du kan etterligne dette ved hjelp av en moderne GPU. For perspektiv: en tidlig Intel HD-grafikkplattform fra 2010 kunne utføre kanskje 0,03 TMAC / s. Intel Iris Graphics introdusert i 2013 kunne håndtere omtrent 1 TMAC / s med halv presisjon – og ville omtrent ha kapasiteten som trengs for å utføre utjevning og ekkoavbestilling. for en singel 10GBASE-T-mottaker. Og dette er bare for å få » rene » digitaliserte signaler som du fortsatt må demodulere, avkode, dekode og feilkorrigere (og gjøre det motsatte når du overfører). Det er lett nok en ekvivalent med noen få hundre GFLOP / s, forestiller jeg meg, selv om ganske mye av det ikke er flytpunkt, men parallelle bitoperasjoner og raske minnesøk.
Til side: du kan ha mer enn to sendere fordelt langs linjen, så lenge signalene deres kan ellers skilles. Satellittposisjoneringssystemer takler dette: alle GPS-satellitter sender med samme frekvens, men signalene deres er kodet hver for seg, slik at hvis du bruker en kode som dekoder en satellitt data, blir alle de andre satellittenes signaler omgjort til støy som kan skilles fra nyttige data. Dette kalles kodedeling multiplexing. Men dette var virkelig en side, siden GPS bare er enveis: senderne er satellittene og » GPS-enhetene » som om telefonene bare er mottakere. Forsøk på å sende med GPS-frekvenser vil få deg i lovlig varmt vann, og i disse dager ganske raskt på det (husk at det er helt meningsløst: satellittene hører ikke på deg!).
Men i prinsippet kan du bruke kodedelingsmultipleksering til f.eks slipp flere 10 GBit / s ekvivalente PHYer på en enkelt » eter » – f.eks. bruk baluns til å koble PHYene til en god gammel tynn 75 Ohm koaksial. La oss si at hver av PHY-ene ville være begrenset til å sende på 10MBit / s. Du kan ha dusinvis av dem, alle sender samtidig, ved hjelp av forskjellige kodeparametere, og hver av dem kunne umiddelbart høre alle de andre og produsere 10MBit / s mottok strøm fra andre – faktisk, med ressursene til en tilpasset 10GBASE-T PHY, kan den dekode mange av disse overføringene samtidig.Så, med moderne teknologi, kunne en » god gammel » 75-Ohm coax 10MBit Ethernet byttes fra TDMA til CodeDMA (ikke CDMA! !) og tillat kollisjonsfrie nettverkssegmenter som har antall noder som vanligvis er tilstede på disse segmentene når (fra noen få til noen få dusin). Det ville ikke være mulig å få full 10 GBit / s båndbredde fra bare en koaksial, men jeg forestiller meg at 1-3 GBit / s ville være mulig … med hvert nettverkskort ved hjelp av beregningsressurser på tusen Cray-1-maskiner. Nå vet dere alle hvorfor de ikke hadde kodedelingsmultipleks Ethernet på 80-tallet – det er ganske grunnleggende: Cray-1 hadde en produksjonskjøring på omtrent 100 enheter. Hadde de laget omtrent 2000 av dem, kan du bruke hver 1000 til å sette sammen en CodeDMA 10BASE-T-node for å demonstrere alt. Også – den gang var de nødvendige ADC-ene og DAC-ene for det meste fiksjon, så implementeringen måtte gjøres ved å bruke langsommere omformere med mellomfrekvensoversettelse, og den digitale behandlingen måtte omsette underbåndene til bredbåndsbasens tidsserie format, og deretter ut av det på sendesiden. Men selvfølgelig var den begrensende faktoren den dårlige tilgjengeligheten av superdatamaskiner, husk deg 🙂 Ja, optisk FFT kan kanskje brukes til å implementere noen av disse FIR-segmentene. Men tilbake på 80-tallet var det ganske hemmelige ting 🙂
Legg igjen en kommentar