Jaki jest cel transformatora magnetycznego Ethernet i do czego jest używany?
On 13 lutego, 2021 by adminPowiedziano mi, że transformatory magnetyczne Ethernet są używane w sieci Ethernet base-t, gdy transmisja jest przesyłana długim kablem. Jaki jest cel transformatora? (czy służy do filtrowania czy wzmacniania sygnału?)
Dodatkowo mam obwód, który został użyty do 8-przewodowej (1000base-t) konfiguracji Ethernet. Czy ten sam obwód działałby dla konfiguracji 4-przewodowej (100base-t), gdybym podłączył tylko piny 1, 2, 3 & 6? jeśli tak, to czy wydajność będzie taka sama, jak w przypadku konfiguracji 8-przewodowej?
Przepraszam, jeśli mogę nie być spójny w moim pytaniu, ponieważ nie znam sprzętu Ethernet. Dziękuję za przejrzenie mojego pytania .
PS Nie jestem pewien, w jaki sposób dane są przesyłane przez Ethernet. Czy to wszystko pary różnicowe (DA: pins 1 & 2, DB: pins 3 & 6, DC: piny 4 & 5, DD: piny 8 & 7) to autobusy, w których dane mogą być przesyłane w obie strony (w przeciwieństwie do UART, gdzie RX musi być podłączony do TX)? aw przypadku, gdy używam tylko 2 par, czy będę podłączać tylko DA i DB? Czy istnieje również problem z podłączeniem 4 podłączyć urządzenie do sieci, która używa 8 przewodów?
Komentarze
- Czy jakaś odpowiedź ci pomogła? Jeśli tak, powinieneś zaakceptować odpowiedź, aby pytanie nie ' nie pojawia się w nieskończoność, szukając odpowiedzi. Alternatywnie możesz opublikować i zaakceptować t własną odpowiedź.
Odpowiedź
Mam Powiedziano mi, że transformatory magnetyczne Ethernet są używane w sieci Ethernet base-t, gdy transmisja jest przesyłana długim kablem.
Są używane zawsze, a nie tylko wtedy, gdy są „wysyłane długim kablem”
Jaki jest cel transformatora?
Głównym celem jest izolacja. Zwykle są one również używane jako część kondycjonowania sygnału, zamieniając parę napędów single-ended w sygnał różnicowy podczas nadawania i ustalając prawidłowe napięcie w trybie wspólnym dla odbiornika podczas odbioru. Z tego powodu transformatory po stronie urządzenia są zwykle wyposażone w zaczepy środkowe.
Izolacja to bardzo dobry pomysł w systemach komunikacyjnych, które łączą wiele urządzeń na dużym obszarze. Nie chcesz, aby prąd / napięcia zwarciowe z usterek w okablowaniu sieciowym lub urządzeniach rozprzestrzeniły się przez okablowanie komunikacyjne.
Zasadniczo istnieją dwie opcje izolacji: optoelektroniczna i transformatorowa. Izolacja transformatora ma kilka główne zalety: Po pierwsze, moc sygnału przechodzi przez transformator, co oznacza, że nie ma potrzeby doprowadzania zasilania do „izolowanej” strony bariery. Po drugie, transformatory są bardzo dobre w generowaniu i odbieraniu sygnałów różnicowych, zapewniając jednocześnie wysoki współczynnik tłumienia sygnału wspólnego, co czyni je dobrym połączeniem z okablowaniem typu skrętka. Po trzecie, łatwiej jest zaprojektować transformatory dla wysokich częstotliwości (czyli dużych prędkości) niż transoptory.
Sprzężenie transformatora ma pewne wady, transformatory nie działają przy DC, a małe transformatory, które dobrze pracują przy wysokich częstotliwościach – nie. t działa dobrze na niskich częstotliwościach, ale łatwo sobie z tym poradzić za pomocą schematów kodowania liniowego, które unikają niskich częstotliwości.
P.S. Nie jestem pewien, w jaki sposób dane są przesyłane przez Ethernet. Czy to dlatego, że wszystkie pary różnicowe (DA: piny 1 & 2, DB: piny 3 & 6, DC: piny 4 & 5, DD: piny 8 & 7) to szyny, przez które dane mogą być przesyłane w obie strony (w przeciwieństwie do UART, gdzie RX musi być podłączony do TX )? aw przypadku, gdy używam tylko 2 par, czy będę łączyć tylko DA i DB?
To zależy od wersji Ethernetu. 10BASE-T i 100BASE-TX używały jednej pary w każdym kierunku. Na starszym sprzęcie musiałeś ręcznie upewnić się, że nadajnik był podłączony do odbiornika (używając kabli krosowych, jeśli to konieczne), ale nowszy sprzęt zwykle ma AUTO-MDIX, który oblicza to automatycznie.
1000BASE-T używa wszystkich czterech par w obu kierunkach w tym samym czasie przy użyciu technik eliminacji echa w celu oddzielenia odebranych danych od przesłanych danych.
Myślę, że 10GBASE-T również wykorzystuje technikę eliminacji echa, ale nie jestem w tej sprawie pozytywny.
Czy jest też problem z podłączeniem urządzenia 4-przewodowego do sieci, która wykorzystuje 8 przewodów?
Większość urządzeń obsługuje tryby niższej prędkości, ale nie wszystkie. W szczególności skrętka par z mediami światłowodowymi konwertery zwykle obsługują tylko jedną prędkość po stronie skrętki. Urządzenia obsługujące 10GBASE-T zwykle obsługują również 1000BASE-T, ale tylko czasami obsługują 100BASE-TX, a czasami nigdy nie obsługują 10BASE-T.
Komentarze
- xGBASE-T używa (bardzo) tej samej eliminacji echa przez hybrydy, które wprowadziła 1000BASE-T.
Odpowiedź
Transformator magnetyczny Ethernet jest wymagany przez standard Ethernet. Odpowiedzi na to pytanie „ Dlaczego gniazda Ethernet / RJ45 są magnetycznie sprzężone? ” znajdziesz na Electrical Engineering SE .
Specyfikacje okablowania UTP wymagają kabla czteroparowego. 10BASE-T i 100BASE-TX używają dwóch par, jednej nadawczej i jednej odbierającej, podczas gdy 1000BASE-T wymaga wszystkich czterech par, zarówno nadających, jak i odbierających w tym samym czasie. Jeśli spróbujesz uruchomić 1000BASE-T tylko na dwóch parach, będzie negocjować do 100BASE-TX.
Komentarze
- Kiedy powiedziałeś „, podczas gdy 1000BASE-T wymaga wszystkich czterech par, zarówno wysyłających, jak i odbierających w tym samym czasie „, czy chodziło Ci o to, że każda z 4 par może działać jako TX lub RX w dowolnym momencie, w przeciwieństwie do 10 / 100base-t, gdzie tx i rx są przeznaczone dla określonych par? W moim przypadku mam tylko 4 przewody (2 pary) z mojego urządzenia 100base-t. Czy to ma znaczenie, że podłączę je do pinów 1, 2, 3 & 6, czy mogę podłączyć je do innych par? Wreszcie, czy mój obwód transformatora dla 1000base-tx będzie działał dla 100base-tx? Znalazłem wiele obwodów dostępnych online i byłem przez nie zdezorientowany.
- Mam na myśli to, że 1000BASE-T wykorzystuje wszystkie cztery pary do jednoczesnego wysyłania i odbierania. Zarówno 10BASE-T, jak i 100BASE-TX używają pinów 1, 2, 3 i 6 i muszą być połączone jedną skrętką na 1-2, a drugą na 3-6. Dzielenie skrętki nie będzie działać poprawnie. Jeśli nie ' wiedziałeś o powyższym, poważnie wątpię, czy możesz zbudować własne interfejsy Ethernet, więc nie powinieneś ' martwić się o transformatory. Jeśli chcesz zbudować własne interfejsy Ethernet, powinieneś zadawać pytania na temat Inżynieria elektryczna .
Odpowiedź
Transformator służy głównie do odsprzęgania sygnałów w trybie wspólnym DC, jak wyjaśniono w innych odpowiedziach, a także zapewnia izolację elektryczną potrzebną w praktycznych sieciach danych ( w przeciwieństwie do prowadzenia całej sieci na ławce, na przykład wszystkie zasilane z tego samego przedłużacza). Producent transformatora poda, z którą pod-standardem IEEE 802.3 jest zgodny. Zwykle transformatory dla 1GBASE-T mogą pracować aż do prędkości 10MBASE-T i wydaje się, że transformatory 10GBASE-T zachowują podobną wydajność, ale nie gwarantuje to wprost, że transformator 10GBASE-T będzie działał np. Z 100BASE -T PHY, ponieważ zmieniły się niektóre kluczowe parametry.
Ale z pewnością jest przynajmniej teoretycznie możliwe zaprojektowanie np. Łańcucha przetwarzania sygnału cyfrowego 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T w układzie FPGA (lub nowoczesny procesor graficzny lub ASIC), podłącz go do front-endu A / DD / A pracującego z prędkością 800MS / S i wykorzystującego magnesy 10GBASE-T i uzyskaj rozwiązanie zgodne z prędkościami od 10 M do 10 G – ponad 3 rzędy wielkości . Ale w rzeczywistości nikt nie projektuje takich ” szerokopasmowych ” łańcuchów przetwarzania cyfrowego, ponieważ byłoby to zmarnowane, ponieważ porty 10G są tak drogie, że podłączanie do nich czegokolwiek wolniejszego to całkowita strata pieniędzy. Zazwyczaj 10G PHY będzie tylko szybkością gigabitową, często nawet nie 1G, ale wyższą: 2,5G, 5G i 10G. Niektóre obsługują tylko 10G!
Skrętka Ethernet o szybkości 1 GB i większej działa jak analogowe systemy telefoniczne: jedna para służy do przesyłania danych w obu kierunkach jednocześnie. Analogowe systemy telefoniczne mają pojedyncze połączenie różnicowe ” pętli „: nie chodzi o to, że jeden przewód nadaje, a drugi odbiera. To jest pojedynczy zamknięty obwód, który działa w dwóch kierunkach w tym samym czasie. Działa na zasadzie, że nadawca ma wszystkie informacje potrzebne do stłumienia własnego sygnału z tego, co otrzymuje z pętli.
Każdy koniec połączenia jest zarówno nadajnikiem, jak i odbiornikiem. Przesyłany sygnał jest nakładany na sygnał już istniejący w obwodzie. Odbiornik następnie mierzy ten sumaryczny sygnał i odejmuje od niego własny przesłany sygnał. Pozostało tylko to, co nadawały inne nadajniki w łączu. Ponieważ takie łącza są zwykle typu punkt-punkt, po odjęciu własnej transmisji od odebranego sygnału pozostaje inny przesyłany sygnał z koniec linii.
Odejmowanie transmitowanego sygnału od całkowitego odebranego sygnału musi być wykonane bez względu na to, czy mówimy o gigabitowych sieciach Ethernet, czy dwuprzewodowych liniach telefonicznych. wystarczy, że pasywne urządzenie zwane hybrydą – zasadniczo transformator z zakończeniem – może działać odpowiednio.Takie hybrydy są obecne w telefonach analogowych i innych prostych urządzeniach telefonicznych. Podejście oparte na transformatorze nie działa zbyt dobrze, gdy np. Występują opóźnienia geostacjonarne i jest niewystarczające dla szybkich modemów, dlatego nawet modemy pracujące na liniach telefonicznych muszą implementować ” hybrid ” w domenie cyfrowej. Nadal używają transformatora do izolacji i mogą łączyć go w sposób hybrydowy, ale wydajność tego transformatora jest sama w sobie niewystarczająca.
Gdy łączna praca nad sygnałami cyfrowymi stała się tańsza przy użyciu chipów ważących mikrogramy, a nie wytwarzanie i wysyłanie kawałków żelaza i miedzi zwanych transformatorami hybrydowymi (które pojedynczo ważą więcej niż wszystkie chipy półprzewodnikowe w komputerze, w połączeniu) funkcja hybrydy w telefonicznych sieciach głosowych została zaimplementowana poprzez cyfrowe przetwarzanie sygnału.Na przykład: niski mikrokontroler ARM M0 ma wystarczającą moc obliczeniową, aby zaimplementować w oprogramowaniu adaptacyjną hybrydę telefoniczną o doskonałej wydajności, a jego wykonanie zużywa znacznie mniej zasobów niż produkcja hybrydowego transformatora telefonicznego. Są korzyści wynikające z lekkości nowoczesnej technologii, które wykraczają daleko poza zwykłą wygodę 🙂 Lżejszy, prostszy transformator jest nadal dostępny, aby odizolować linię telefoniczną z przejściami napięcia od stosunkowo wrażliwej reszty obwodu.
Jak zwiększa się szybkość transmisji danych, zwiększa się również moc obliczeniowa potrzebna do rozdzielenia przesyłanych i odbieranych danych oraz przystosowania się do niedoskonałości instalacji kablowej (np. każde złącze / gniazdo lub zagięcie powoduje echo!). Tak więc, gdy spojrzymy na układ 10GBASE-T PHY, zawiera on mniej więcej tyle tranzystorów, co Pentium III (Katmai): ~ 10 milionów. Oczywiście tylko część tego budżetu tranzystora jest zdegradowana do eliminacji bliskiego i dalekiego echa oraz wyrównywania, ale nadal nie jest to niewielka część. Oszacowanie na podstawie schematów blokowych dostarczonych np. Przez Broadcom, dobre 1/10-1/3 chip radzi sobie właśnie z tym (nie mam do czynienia z taką konstrukcją chipa i nie mam żadnych praktycznych reguł, aby zapewnić węższe oszacowanie). Filtry cyfrowe używane do usuwania echa i wyrównania ścieżki mają długości rzędu 100-1000T (odczepy). Oznacza to, że PHY musi wykonać kilka tysięcy 10-12-bitowych mnożeń i dodawań na każdy okres próbkowania, aby oddzielić transmitowane sygnały od odebranych i zniwelować niedoskonałości systemu kablowego; oraz do uruchomienia 10GBASE-T potrzeba 800 MSpróbek / s. Mówimy więc w kolejności 1 TMAC / s (to jest jeden Tera MAC / s lub milion milionów mnożeń i dodawań na sekundę).
Możesz to naśladować używając nowoczesnego GPU. Patrząc z perspektywy: wczesna platforma Intel HD Graphics z 2010 r. Mogłaby osiągać około 0,03 TMAC / s. Intel Iris Graphics wprowadzona w 2013 r. Mogła obsługiwać około 1 TMAC / s przy połowie precyzji – i miałaby prawie pojemność potrzebną do wykonania korekcji i usuwania echa dla pojedynczego transceivera 10GBASE-T. A to tylko po to, aby uzyskać ” czyste ” sygnały cyfrowe, nadal muszę demodulować, deszyfrować, dekodować i poprawiać błędy (i robić odwrotnie podczas transmisji). To kolejny odpowiednik kilkuset GFLOP / s, jak sądzę, chociaż całkiem sporo z tego nie jest zmiennoprzecinkowe, ale równoległe operacje na bitach i szybkie wyszukiwanie pamięci.
Na marginesie: możesz mieć więcej niż dwa nadajniki rozmieszczone wzdłuż linii, o ile ich sygnały mogłyby zostać rozdzielone w inny sposób. Satelitarne systemy pozycjonowania radzą sobie z tym: wszystkie satelity GPS wysyłają na tej samej częstotliwości, ale każdy z nich jest kodowany inaczej, więc jeśli użyjesz kodu, który dekoduje dane jednego satelity, sygnały wszystkich pozostałych satelitów zostaną zamienione na szum które można oddzielić od przydatnych danych. Nazywa się to multipleksowaniem z podziałem kodu. Ale to naprawdę na marginesie, ponieważ GPS działa tylko w jedną stronę: nadajnikami są satelity, a ” urządzenia GPS ” jakby telefony były tylko odbiornikami. Próba nadawania na częstotliwościach GPS doprowadzi cię do legalnej ciepłej wody, a obecnie dość szybko (nieważne, że jest to całkowicie bezcelowe: satelity cię nie słuchają!).
Ale można w zasadzie wykorzystać multipleksowanie z podziałem kodu do np upuść kilka równoważnych 10 GB / s PHY na jednym ” ether ” – np. użyj balunów, aby połączyć te PHY z dobrym, starym kablem koncentrycznym 75 Ohm. Następnie, powiedzmy, że każdy z PHY byłby ograniczony do transmisji z szybkością 10 Mb / s. Możesz mieć ich dziesiątki, wszystkie transmitując jednocześnie, używając różnych parametrów kodu, a każdy z nich mógłby natychmiast usłyszeć wszystkie pozostałe i wyprodukować otrzymany strumień 10 Mb / s z dowolnego innego – w rzeczywistości, dzięki zasobom niestandardowej 10GBASE-T PHY, może zdekodować wiele z tych transmisji naraz.Tak więc, dzięki nowoczesnej technologii, ” stary dobry ” 75-omowy kabel koncentryczny 10 MBit Ethernet może zostać przełączony z TDMA na CodeDMA (nie CDMA! !) i zezwalać na bezkolizyjne segmenty sieci o liczbie węzłów zwykle występujących w tych segmentach wcześniej (od kilku do kilkudziesięciu). Nie byłoby możliwe uzyskanie pełnej przepustowości 10 GBit / s z jednego kabla koncentrycznego, ale wyobrażam sobie, że 1-3 GBit / s byłoby możliwe … z każdą kartą sieciową korzystającą z zasobów obliczeniowych tysiąca maszyn Cray-1. Teraz wszyscy wiecie, dlaczego w latach 80-tych nie posiadali sieci Ethernet multipleksowej z podziałem kodowym – jest to dość elementarne: Cray-1 miał produkcję około 100 jednostek. Gdyby zrobili około 2000 z nich, można by użyć każdego 1000 do złożenia węzła CodeDMA 10BASE-T i zademonstrowania tego wszystkiego. Ponadto – wtedy niezbędne przetworniki ADC i DAC były w większości fikcją, więc implementacja musiałaby odbywać się przy użyciu wolniejszych konwerterów z translacją częstotliwości pośrednich, a przetwarzanie cyfrowe musiałoby ponownie przetłumaczyć podpasma na szerokopasmowe szeregi czasowe pasma podstawowego format, a następnie wyjść z niego po stronie nadawczej. Ale oczywiście czynnikiem ograniczającym była słaba dostępność superkomputerów, pamiętajcie 🙂 Tak, optyczny FFT może być wykorzystany do implementacji niektórych z tych segmentów FIR. Ale w latach 80-tych to była dość tajna sprawa 🙂
Dodaj komentarz