Wat is het doel van een Ethernet magnetische transformator en hoe worden ze gebruikt?
Geplaatst op februari 13, 2021 door adminMij is verteld dat Ethernet magnetische transformatoren worden gebruikt voor base-t Ethernet wanneer de transmissie wordt verzonden via een lange kabel. Wat is het doel van de transformator? (is het voor signaalfiltering of versterking?)
Bovendien heb ik een circuit dat is gebruikt voor een 8-draads (1000base-t) Ethernet-configuratie. Zou hetzelfde circuit werken voor een 4-draads (100base-t) configuratie als ik alleen de pinnen 1, 2, 3 & 6 zou aansluiten? zo ja, zouden de prestaties hetzelfde zijn als de 8-draads configuratie?
Het spijt me als ik misschien niet coherent ben in mijn vraag, aangezien ik niet zo bekend ben met Ethernet-hardware. Bedankt voor het bekijken van mijn vraag .
PS Ik weet niet zeker hoe gegevens worden verzonden via Ethernet. Is het dat alle differentiële paren (DA: pinnen 1 & 2, DB: pinnen 3 & 6, DC: pinnen 4 & 5, DD: pinnen 8 & 7) zijn bussen waar gegevens in beide richtingen kunnen worden verzonden (in tegenstelling tot de UART waarbij RX moet worden verbonden met TX)? en in het geval dat ik slechts 2 paar gebruik, zou ik dan alleen DA en DB verbinden? Is er ook een probleem met het aansluiten van een 4 sluit het apparaat aan op een netwerk dat 8 draden gebruikt?
Opmerkingen
- Heeft een antwoord u geholpen? Zo ja, dan moet u het antwoord accepteren zodat de vraag komt niet voor altijd ‘ opduiken, op zoek naar een antwoord. Je kunt ook posten en accepteren t je eigen antwoord.
Antwoord
Ik heb is verteld dat Ethernet magnetische transformatoren worden gebruikt voor base-t Ethernet wanneer de transmissie over een lange kabel wordt verzonden.
Ze worden altijd gebruikt, niet alleen wanneer ze “over een lange kabel worden verzonden”
Wat is het doel van de transformator?
Het primaire doel is isolatie. Meestal worden ze ook gebruikt als onderdeel van de signaalconditionering, waarbij een paar enkelzijdige aandrijvingen bij verzending in een differentieel signaal worden omgezet en de juiste common-mode-spanning voor de ontvanger bij ontvangst wordt vastgesteld. Om deze reden is de apparaatzijde van de transformatoren meestal in het midden afgetapt.
Isolatie is een heel goed idee op communicatiesystemen die veel hardware over een groot gebied met elkaar verbinden. U wilt niet dat foutstroom / -spanningen afkomstig van fouten in de lichtnetbedrading of apparaten zich door uw communicatiebedrading verspreiden.
Er zijn in principe twee opties voor isolatie, opto en transformator. Transformatorisolatie heeft een paar van grote voordelen Ten eerste gaat het signaalvermogen door de transformator, wat betekent dat je geen stroomtoevoer naar de “geïsoleerde” kant van de barrière nodig hebt. Ten tweede zijn transformatoren erg goed in het genereren en ontvangen van differentiële signalen terwijl ze een hoge common-mode onderdrukking bieden, dit maakt ze een goede combinatie met twisted pair-bedrading. Ten derde is het gemakkelijker om transformatoren te ontwerpen voor hoge frequenties (ook bekend als hoge snelheid) dan optocouplers.
Transformatorkoppeling heeft enkele nadelen, transformatoren werken niet op gelijkstroom en kleine transformatoren die goed werken bij hoge frequenties niet. t werken goed bij lage frequenties, maar dit wordt gemakkelijk afgehandeld door middel van lijncoderingsschemas die lage frequenties vermijden.
P.S. Ik weet niet zeker hoe gegevens via Ethernet worden verzonden. Is het dat alle differentiële paren (DA: pinnen 1 & 2, DB: pinnen 3 & 6, DC: pinnen 4 & 5, DD: pinnen 8 & 7) zijn bussen waar gegevens in beide richtingen kunnen worden verzonden (in tegenstelling tot de UART waarbij RX moet worden verbonden met TX )? en als ik maar 2 paar gebruik, zou ik dan alleen DA en DB verbinden?
Het hangt af van de versie van Ethernet. 10BASE-T en 100BASE-TX gebruikten één paar in elke richting. Op oudere hardware moest u er handmatig voor zorgen dat de zender was aangesloten op de ontvanger (indien nodig met behulp van crossover-kabels), maar recentere hardware heeft meestal AUTO-MDIX die dit automatisch uitzoekt.
1000BASE-T gebruikt alle vier de paren in beide richtingen tegelijkertijd met behulp van echo-onderdrukkingstechnieken om ontvangen gegevens te scheiden van verzonden gegevens.
Ik denk dat 10GBASE-T ook echo-onderdrukkingstechnieken gebruikt, maar daar ben ik niet positief over.
Is er ook een probleem met het aansluiten van een 4-draads apparaat op een netwerk dat 8 draden gebruikt?
De meeste apparaten ondersteunen lagere snelheidsmodi, maar niet alle. Met name twisted par to fiber media converters ondersteunen meestal slechts een enkele snelheid aan de twisted pair-zijde Apparaten die 10GBASE-T ondersteunen, ondersteunen meestal ook 1000BASE-T, maar slechts soms 100BASE-TX en afaict ondersteunen nooit 10BASE-T.
Reacties
- xGBASE-T gebruikt (in hoge mate) dezelfde echo-onderdrukking door hybriden die 1000BASE-T introduceerde.
Answer
De ethernet magnetische transformator is vereist door de ethernetstandaard. U vindt deze vraag “ Waarom zijn Ethernet / RJ45-aansluitingen magnetisch gekoppeld? ” beantwoord op de Electrical Engineering SE .
De specificaties van de UTP-bekabeling vragen om een kabel met vier paren. 10BASE-T en 100BASE-TX gebruiken twee van de paren, één zend- en één ontvangstpaar, terwijl 1000BASE-T alle vier de paren nodig heeft, zowel zenden als ontvangen tegelijkertijd. Als je 1000BASE-T op slechts twee paren probeert uit te voeren, zal het onderhandelen naar 100BASE-TX.
Reacties
- Toen je zei ” terwijl 1000BASE-T alle vier de paren vereist, zowel zenden als ontvangen tegelijkertijd “, bedoelde je dat elk van alle vier de paren kan werken als TX of RX op elk moment, in tegenstelling tot 10 / 100base-t waar tx en rx zijn toegewijd aan specifieke paren? Voor mijn geval heb ik slechts 4 draden (2 paar) van mijn 100base-t-apparaat. Maakt het uit dat ik ze op pinnen 1, 2, 3 & 6 aansluit, of kan ik ze op andere paren aansluiten? Tot slot, zou mijn transformatorcircuit voor 1000base-tx werken voor 100base-tx? Ik heb veel circuits gevonden die online beschikbaar zijn en ik was erdoor in de war.
- Ik bedoel dat 1000BASE-T alle vier de paren gebruikt om tegelijkertijd zowel te verzenden als te ontvangen. Zowel 10BASE-T als 100BASE-TX gebruiken pinnen 1, 2, 3 en 6, en ze moeten worden bedraad met één twisted pair op 1-2 en een ander twisted pair op 3-6. Het splitsen van een twisted pair zal niet correct werken. Als je het bovenstaande niet ‘ weet, betwijfel ik ten zeerste of je je eigen ethernet-interfaces kunt bouwen, dus je moet ‘ je geen zorgen maken over de transformatoren. Als u uw eigen ethernet-interfaces wilt bouwen, kunt u uw vragen stellen op Electrical Engineering .
Antwoord
De transformator is er voornamelijk om DC common mode-signalen te ontkoppelen, zoals is uitgelegd in andere antwoorden, en biedt ook de elektrische isolatie die nodig is in praktische datanetwerken ( in plaats van het volledige netwerk op uw bank te laten werken, bijvoorbeeld allemaal gevoed door dezelfde uitbreidingsstrip). De fabrikant van de transformator geeft aan aan welke IEEE 802.3-substandaard hij voldoet. Gewoonlijk kunnen transformatoren voor 1GBASE-T werken tot 10MBASE-T-snelheden, en het lijkt erop dat 10GBASE-T-transformatoren vergelijkbare prestaties behouden, maar het garandeert niet helemaal dat een 10GBASE-T-transformator zal werken met bijvoorbeeld een 100BASE -T PHY-chip, aangezien enkele sleutelparameters zijn veranderd.
Maar het is zeker in ieder geval theoretisch mogelijk om bijvoorbeeld een 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T digitale signaalverwerkingsketen in een FPGA (of een moderne GPU, of een ASIC), sluit deze aan op een A / DD / A front-end met 800MS / S en gebruikmakend van 10GBASE-T magnetics, en zorg voor een oplossing die compatibel is met snelheden van 10M tot 10G – meer dan 3 ordes van grootte . Maar in werkelijkheid ontwerpt niemand zulke ” wideband ” digitale verwerkingsketens, aangezien het “verspilde moeite zou zijn, aangezien 10G-poorten zo duur zijn dat iets langzamer aansluiten is een totale verspilling van geld. Gewoonlijk zijn 10G PHY alleen gigabitsnelheden, vaak niet eens 1G maar hoger: 2,5G, 5G en 10G. Sommige zijn alleen 10G!
Twisted-pair Ethernet met snelheden van 1GBit en meer werken als analoge telefoonsystemen: een enkel paar wordt gebruikt om gegevens in beide richtingen tegelijk te verzenden. Analoge telefoonsystemen hebben een enkele differentiële ” lus ” -verbinding: het is niet dat de ene draad verzendt en de andere ontvangt. Het is een enkele gesloten circuit dat tegelijkertijd in twee richtingen werkt. Het werkt volgens het principe dat de zender alle informatie heeft die nodig is om zijn eigen signaal te onderdrukken van wat hij van de lus ontvangt.
Elk uiteinde van de verbinding is zowel een zender als een ontvanger. Het verzonden signaal wordt gesuperponeerd op het signaal dat al op het circuit aanwezig is. De ontvanger meet vervolgens dit gesommeerde signaal en trekt er zijn eigen uitgezonden signaal van af. Wat overblijft is wat de andere zenders op de link hebben verzonden. Aangezien dergelijke links meestal van punt naar punt zijn, blijft het andere verzonden signaal van veraf over als je je eigen transmissie aftrekt van het ontvangen signaal. einde van de lijn.
Het aftrekken van het verzonden signaal van het totale ontvangen signaal moet worden gedaan, of we het nu hebben over gigabit Ethernet of tweedraads telefoonlijnen. Op telefoonlijnen zijn de signalen traag genoeg dat een passief apparaat genaamd een hybride – in wezen een transformator met een afsluiting – voldoende kan presteren.Dergelijke hybriden zijn aanwezig in analoge telefoons en andere eenvoudige telefoonapparatuur. De op een transformator gebaseerde benadering werkt niet erg goed wanneer er bijvoorbeeld geostationaire vertragingen aanwezig zijn, en is onvoldoende voor high-speed modems, en dus moeten zelfs modems die op telefoonlijnen werken een ” hybrid ” in het digitale domein. Ze gebruiken nog steeds een transformator voor isolatie en kunnen deze op hybride wijze verbinden, maar de prestaties van die transformator zijn op zichzelf onvoldoende.
Toen het in totaal goedkoper werd om aan digitale signalen te werken met chips die microgram wegen in plaats van stukjes ijzer en koper te maken en te verzenden, bekend als hybride transformatoren (die afzonderlijk meer wegen dan alle halfgeleiderchips in uw pc, gecombineerd), is de functie van een hybride in spraaktelefoonnetwerken geïmplementeerd door digitale signaalverwerking. Als voorbeeld: een eenvoudige ARM M0-microcontroller heeft voldoende rekencapaciteit om een adaptieve telefoonhybride in software te implementeren, met uitstekende prestaties, en gebruikt veel minder middelen dan de fabricage van een hybride telefoontransformator. Het lichte gewicht van moderne technologie biedt voordelen die veel verder gaan dan alleen gemak 🙂 Er is nog steeds een lichtere, eenvoudigere transformator om de telefoonlijn met zijn spanningstransiënten te isoleren van de relatief gevoelige rest van het circuit.
Zoals de gegevenssnelheden nemen toe, evenals de rekencapaciteit die nodig is om deze scheiding van verzonden en ontvangen gegevens uit te voeren en om zich aan te passen aan de onvolkomenheden van de kabelinstallatie (bijv. elke connector / jack of knik veroorzaakt echos!). Dus tegen de tijd dat je naar een 10GBASE-T PHY-chip kijkt, heeft deze ongeveer evenveel transistors als de Pentium III (Katmai): ~ 10 miljoen. Natuurlijk is slechts een deel van dit transistorbudget gedegradeerd tot bijna- en verre-echo-onderdrukking en egalisatie, maar het is nog steeds geen onbelangrijk deel. Gissing op basis van blokdiagrammen van bijvoorbeeld Broadcom, een goede 1 / 10e-1 / 3e van de chip behandelt precies dat (ik heb niet te maken met dergelijk chipontwerp en heb geen vuistregels bij de hand om een nauwere schatting te geven). De digitale filters die worden gebruikt voor echo-onderdrukking en pad-egalisatie hebben lengtes in de orde van grootte van 100-1000T (tikken). Dat betekent dat de PHY een paar duizend vermenigvuldigingen en optellingen van 10-12 bits per elke bemonsteringsperiode moet doen om de verzonden signalen van de ontvangen signalen te scheiden en de onvolkomenheden van het kabelsysteem weg te werken; en er zijn 800 MSamples / s nodig om 10GBASE-T te draaien. We hebben het dus over de volgorde van 1TMACs / s (dat is één Tera MACs / s, of een miljoen miljoen vermenigvuldigingen en optellingen per seconde).
Je zou dit kunnen emuleren met een moderne GPU. Voor het perspectief: een vroeg Intel HD Graphics-platform uit 2010 zou misschien 0,03 TMAC / s kunnen presteren. Intel Iris Graphics geïntroduceerd in 2013 zou ongeveer 1 TMAC / s kunnen verwerken met halve precisie – en zou ongeveer de capaciteit hebben die nodig is om de egalisatie en echo-onderdrukking uit te voeren voor een enkele 10GBASE-T-transceiver. En dit is alleen om ” schone ” gedigitaliseerde signalen te krijgen die u nog steeds moeten demoduleren, decoderen, decoderen en fouten corrigeren (en het omgekeerde doen bij het verzenden). Dat is gemakkelijk een ander equivalent van een paar honderd GFLOPs / s, stel ik me voor, hoewel een groot deel daarvan geen floating point is, maar parallelle bitbewerkingen en snelle geheugenzoekopdrachten.
Even terzijde: er kunnen meer dan twee zenders over de lijn zijn verdeeld, zolang hun signalen zou anders kunnen worden gescheiden. Satellietpositioneringssystemen gaan hiermee om: alle GPS-satellieten zenden met dezelfde frequentie uit, maar hun signalen zijn elk anders gecodeerd, zodat als je een code gebruikt die de gegevens van een satelliet decodeert, alle signalen van de andere satellieten in ruis worden omgezet die kunnen worden gescheiden van nuttige gegevens. Dit wordt multiplexen met codeverdeling genoemd. Maar dit was echt een terzijde, aangezien GPS slechts eenrichtingsverkeer is: de zenders zijn de satellieten en de ” GPS-apparaten ” zoals de telefoons alleen ontvangers zijn. Als je probeert te zenden op GPS-frequenties, kom je in legaal heet water, en tegenwoordig vrij snel (laat staan dat het totaal zinloos is: de satellieten luisteren niet naar je!).
Maar je zou in principe code-division multiplexing kunnen gebruiken om bijv laat verschillende 10GBit / s equivalente PHYs vallen op een enkele ” ether ” – bijv. gebruik baluns om die PHYs te koppelen aan een goede oude dunne 75 Ohm coax. Laten we dan zeggen dat elk van de PHYs beperkt zou zijn tot zenden met 10 MBit / s. Je zou er tientallen kunnen hebben die allemaal tegelijk zenden, met behulp van verschillende codeparameters, en elk van hen zou onmiddellijk alle anderen kunnen horen en produceren de 10MBit / s ontvangen stream van een andere – in feite, met de middelen van een aangepaste 10GBASE-T PHY, zou het veel van die transmissies tegelijk kunnen decoderen.Dus met moderne technologie kan een ” goede oude ” 75-ohm coax 10MBit Ethernet worden omgeschakeld van TDMA naar CodeDMA (niet CDMA! !) en staat botsingsvrije netwerksegmenten toe met het aantal knooppunten dat typisch aanwezig is op die segmenten toen (van enkele tot enkele tientallen). Het zou niet mogelijk zijn om een volledige bandbreedte van 10GBit / s te krijgen van slechts één coax, maar ik kan me voorstellen dat 1-3GBit / s mogelijk zou zijn … met elke netwerkkaart met behulp van rekenkracht van duizend Cray-1-machines. Nu weten jullie allemaal waarom ze in de jaren 80 geen codeverdeling multiplex Ethernet hadden – het is nogal elementair: Cray-1 had een productierun van ongeveer 100 eenheden. Als ze er ongeveer 2000 van hadden gemaakt, zou je elke 1000 kunnen gebruiken om een CodeDMA 10BASE-T-knooppunt samen te stellen om het allemaal te demonstreren. Ook – destijds waren de benodigde ADCs en DACs meestal fictie, dus de implementatie zou moeten gebeuren met behulp van langzamere converters met middenfrequentievertaling, en de digitale verwerking zou de subbanden opnieuw moeten vertalen naar de breedbandbasisbandtijdreeksen formaat, en vervolgens uit aan de verzendzijde. Maar natuurlijk was de beperkende factor de slechte beschikbaarheid van supercomputers, let wel 🙂 Ja, optische FFT kan misschien worden gebruikt om enkele van die FIR-segmenten te implementeren. Maar in de jaren 80 waren dat tamelijk geheime dingen 🙂
Geef een reactie