Care este scopul unui transformator magnetic Ethernet și cum sunt utilizați?
On februarie 13, 2021 by adminMi s-a spus că transformatoarele magnetice Ethernet sunt utilizate pentru Ethernet de bază-t atunci când transmisia este trimisă printr-un cablu lung. Care este scopul transformatorului? (este pentru filtrarea sau amplificarea semnalului?)
În plus, am un circuit care a fost folosit pentru o configurație Ethernet cu 8 fire (1000base-t). Ar funcționa același circuit pentru o configurație cu 4 fire (100base-t) dacă aș conecta doar pinii 1, 2, 3 & 6? dacă da, performanța ar fi aceeași cu configurația cu 8 fire?
Îmi pare rău dacă este posibil să nu fiu coerent în întrebarea mea, deoarece nu sunt prea familiarizat cu hardware-ul Ethernet. Vă mulțumim că ați examinat întrebarea mea .
PS Nu sunt sigur despre modul în care datele sunt transmise prin Ethernet. Este că toate perechile diferențiale (DA: pinii 1 & 2, DB: pinii 3 & 6, DC: pinii 4 & 5, DD: pinii 8 & 7) sunt autobuze unde datele pot fi transmise în ambele sensuri (spre deosebire de UART unde RX trebuie conectat la TX)? și în cazul în care folosesc doar 2 perechi, aș fi conectat doar DA și DB? Există, de asemenea, o problemă cu conectarea unui 4 conectați dispozitivul la o rețea care folosește 8 fire?
Comentarii
- V-a ajutat vreun răspuns? Dacă da, ar trebui să acceptați răspunsul astfel încât întrebarea nu ‘ continuă să apară pentru totdeauna, în căutarea unui răspuns. Alternativ, puteți posta și accepta t propriul răspuns.
Răspuns
Am Sa spus că transformatoarele magnetice Ethernet sunt folosite pentru Ethernet-ul de bază atunci când transmisia este trimisă printr-un cablu lung.
Sunt întotdeauna utilizate, nu doar atunci când „sunt trimise printr-un cablu lung”
Care este scopul transformatorului?
Scopul principal este izolarea. De obicei, acestea sunt utilizate și ca parte a condiționării semnalului, transformând o pereche de unități cu capăt simplu într-un semnal diferențial la transmisie și stabilind tensiunea corectă în modul comun pentru receptorul la recepție. Din acest motiv, partea din dispozitiv a transformatoarelor este de obicei atinsă central.
Izolarea este o idee foarte bună pentru sistemele de comunicații care conectează o mulțime de hardware într-o zonă largă. Nu doriți ca curentul / tensiunile de defecțiune să apară din defecțiunile de la rețeaua electrică sau dispozitivele să se răspândească prin cablajul de comunicații.
Există practic două opțiuni pentru izolare, opto și transformator. Izolarea transformatorului are câteva avantaje majore. În primul rând, puterea semnalului trece prin transformator, ceea ce înseamnă că nu trebuie să obțineți o sursă de alimentare în partea „izolată” a barierei. În al doilea rând, transformatoarele sunt foarte bune la generarea și recepționarea semnalelor diferențiale, oferind în același timp o respingere ridicată a modului comun, ceea ce le face o combinație bună cu cablarea pereche răsucite. În al treilea rând, este mai ușor să proiectați transformatoare pentru frecvență înaltă (de asemenea, viteză mare) decât optocuploare.
Cuplarea transformatorului are unele dezavantaje, transformatoarele nu funcționează la curent continuu și transformatoarele mici care funcționează bine la frecvențe mari nu ” Funcționează bine la frecvențe joase, dar acest lucru este ușor tratat prin scheme de codare a liniei care evită frecvențele joase.
P.S. Nu sunt sigur despre modul în care datele sunt transmise prin Ethernet. Este că toate perechile diferențiale (DA: pinii 1 & 2, DB: pinii 3 & 6, DC: pinii 4 & 5, DD: pinii 8 & 7) sunt autobuze în care datele pot fi transmise în ambele sensuri (spre deosebire de UART unde RX trebuie conectat la TX )? și în cazul în care folosesc doar 2 perechi, aș conecta doar DA și DB?
Depinde de versiunea Ethernet. 10BASE-T și 100BASE-TX au folosit o pereche în fiecare direcție. Pe hardware-ul mai vechi trebuia să vă asigurați manual că transmițătorul a fost conectat la receptor (folosind cabluri încrucișate dacă este necesar), dar hardware-ul mai recent are de obicei AUTO-MDIX, care îl calculează automat.
1000BASE-T utilizează toate cele patru perechi în ambele direcții în același timp folosind tehnici de anulare a ecoului pentru a separa datele primite de datele transmise.
Cred că 10GBASE-T folosește și tehnica de anulare a ecoului, dar „nu sunt pozitivă în acest sens.
Există, de asemenea, o problemă cu conectarea unui dispozitiv cu 4 fire la o rețea care folosește 8 fire?
Majoritatea dispozitivelor acceptă moduri de viteză mai mică, dar nu toate. În special, răsucite la fibră media convertoarele acceptă de obicei doar o singură viteză pe partea de perechi răsucite. Dispozitivele care acceptă 10GBASE-T acceptă de obicei și 1000BASE-T, dar numai uneori acceptă 100BASE-TX și afaict nu acceptă niciodată 10BASE-T.
Comentarii
- xGBASE-T utilizează (foarte mult) aceeași anulare a ecoului de către hibrizi pe care 1000BASE-T a introdus-o.
Răspuns
Transformatorul magnetic Ethernet este cerut de standardul Ethernet. Veți găsi această întrebare, „ De ce sunt conectate magnetic soclurile Ethernet / RJ45? „ pe Electrical Engineering SE .
Specificațiile de cablare UTP necesită un cablu cu patru perechi. 10BASE-T și 100BASE-TX utilizează două dintre perechi, una de transmisie și una de pereche de recepție, în timp ce 1000BASE-T necesită toate cele patru perechi, atât de transmisie cât și de recepție în același timp. Dacă încercați să rulați 1000BASE-T pe doar două perechi, acesta va negocia la 100BASE-TX.
Comentarii
- Când ați spus ” în timp ce 1000BASE-T necesită toate cele patru perechi, atât transmiterea, cât și recepționarea în același timp „, ați vrut să spuneți că oricare dintre toate cele 4 perechi poate acționa ca TX sau RX la un moment dat, spre deosebire de 10 / 100base-t unde tx și rx sunt dedicate unor perechi specifice? Pentru cazul meu, am doar 4 fire (2 perechi) de pe dispozitivul meu 100base-t. Contează că le conectez la pinii 1, 2, 3 & 6 sau îi pot conecta la alte perechi? În cele din urmă, ar funcționa circuitul meu de transformare pentru 1000base-tx pentru 100base-tx? Am găsit multe circuite disponibile online și am fost confuz de ele.
- Adică 1000BASE-T folosește toate cele patru perechi pentru a trimite și primi simultan. Atât 10BASE-T, cât și 100BASE-TX utilizează pinii 1, 2, 3 și 6 și trebuie să fie conectați cu o pereche răsucită pe 1-2 și o altă pereche răsucită pe 3-6. Împărțirea unei perechi răsucite nu va funcționa corect. Dacă ‘ nu știați cele de mai sus, mă îndoiesc serios că vă puteți construi propriile interfețe ethernet, deci nu ar trebui să ‘ să vă faceți griji cu privire la transformatoare. Dacă doriți să vă construiți propriile interfețe Ethernet, ar trebui să vă adresați întrebări cu privire la Inginerie electrică .
Răspuns
Transformatorul este acolo în principal pentru a decupla semnalele de mod comun DC, așa cum sa explicat în alte răspunsuri și oferă, de asemenea, izolarea electrică necesară în rețelele de date practice ( spre deosebire de rularea întregii rețele pe banca dvs., toate alimentate de la aceeași bandă de extensie, de exemplu). Producătorul transformatoarelor va preciza cu care sub-standard IEEE 802.3 respectă. De obicei, transformatoarele pentru 1GBASE-T pot funcționa până la viteze de 10MBASE-T și se pare că transformatoarele de 10GBASE-T păstrează performanțe similare, dar nu garantează direct că un transformator de 10GBASE-T va funcționa, de exemplu, cu un 100BASE -T PHY chip, deoarece unii parametri cheie s-au schimbat.
Dar cu siguranță este cel puțin teoretic posibil să proiectăm un lanț de procesare a semnalului digital 10M / 100M / 1G / 10G BASE-T într-un FPGA (sau un GPU modern sau un ASIC), atașați-l la un front-end A / DD / A care rulează la 800MS / S și utilizează magnetice de 10 GBASE-T și au o soluție compatibilă cu viteze de la 10M la 10G – peste 3 ordine de mărime Dar, în realitate, nimeni nu proiectează astfel de ” bandă largă ” lanțuri de procesare digitală, deoarece ar fi risipit efortul deoarece porturile 10G sunt atât de scumpe încât conectarea a ceva mai lent în ele reprezintă o risipă totală de bani. În mod obișnuit, 10G PHY vor fi doar viteze gigabit, adesea nici măcar 1G, dar mai mari: 2,5G, 5G și 10G. Unele sunt doar 10G!
Twisted-pair Ethernet la viteze de 1 GBit și dincolo funcționează ca sistemele de telefon analogice: o singură pereche este utilizată pentru a transmite date în ambele direcții simultan. Sistemele telefonice analogice au o singură conexiune diferențială ” buclă „: nu este faptul că un fir transmite și altul primește. Este un singur circuit închis care funcționează în două direcții în același timp. Funcționează pe principiul că expeditorul are toate informațiile necesare pentru a-și suprima propriul semnal din ceea ce primește de la buclă.
Fiecare capăt al conexiunii este atât un transmițător, cât și un receptor. Semnalul transmis este suprapus semnalului deja existent pe circuit. Receptorul măsoară apoi acest semnal însumat și scade propriul său semnal transmis. Ce mai rămâne este ceea ce au transmis celelalte emițătoare de pe legătură. Deoarece astfel de legături sunt de obicei punct-la-punct, odată ce vă scădeți propria transmisie din semnalul primit, ce rămâne este celălalt semnal transmis de la distanță sfârșitul liniei.
Scăderea semnalului transmis din semnalul general primit trebuie făcută indiferent dacă vorbim despre gigabit Ethernet sau liniile telefonice cu două fire. Pe liniile telefonice, semnalele sunt lente suficient încât un dispozitiv pasiv numit hibrid – în esență un transformator cu terminare – să poată funcționa în mod adecvat.Astfel de hibrizi sunt prezenți în telefoanele analogice și alte echipamente simple de telefonie. Abordarea bazată pe transformatoare nu funcționează foarte bine atunci când există de exemplu întârzieri geostaționare și este insuficientă pentru modemurile de mare viteză și, prin urmare, chiar și modemurile care funcționează pe liniile telefonice trebuie să implementeze un ” hibrid ” în domeniul digital. Ei încă folosesc transformatorul pentru izolare și îl pot conecta într-un mod hibrid, dar performanța transformatorului este inadecvată de la sine.
Odată ce a devenit mai ieftin, în ansamblu, să lucrați la semnale digitale folosind cipuri care cântăresc micrograme, mai degrabă decât să fabricați și să livrați bucăți de fier și cupru cunoscute sub numele de transformatoare hibride (care cântăresc individual mai mult decât toate cipurile semiconductoare din computerul dvs., combinat), funcția unui hibrid în rețelele de telefonie vocală a fost implementată prin procesarea digitală a semnalului. De exemplu: un microcontroler ARM M0 modest are suficientă capacitate de calcul pentru a implementa un hibrid telefonic adaptiv în software, cu performanțe excelente și fabricarea acestuia folosește mult mai puține resurse decât fabricarea unui transformator hibrid telefonic. Există avantaje pentru faptul că tehnologia modernă este ușoară și depășește simpla comoditate 🙂 Un transformator mai ușor și mai simplu este încă acolo pentru a izola linia telefonică cu tranzitorii săi de tensiune de restul relativ sensibil al circuitului.
ratele de date cresc, la fel crește și capacitatea de calcul necesară pentru a realiza această separare a datelor transmise și primite și pentru a se adapta la imperfecțiunile instalației de cablu (de exemplu, fiecare conector / mufă sau kink provoacă ecouri!). Deci, în momentul în care te uiți la un cip PHY de 10 GBASE-T, acesta are cam tot atâtea tranzistori precum Pentium III (Katmai): ~ 10 milioane. Desigur, doar o parte din acest buget al tranzistorilor este retrogradată la anularea și egalizarea echo-ului aproape și îndepărtat, dar „nu este încă o bucată nesemnificativă. Estimăm din diagramele bloc furnizate de, de exemplu, Broadcom, un bun 1 / 10th-1 / 3rd dintre cipuri se ocupă doar de asta (nu mă ocup de un astfel de proiectare a cipului și nu am reguli generale pentru a oferi o estimare mai restrânsă). Filtrele digitale utilizate pentru anularea ecoului și egalizarea căii au lungimi de ordinul 100-1000T (atingeri). Asta înseamnă că PHY trebuie să facă câteva mii de 10-12 biți înmulțiți și adăugați pe fiecare perioadă de eșantionare doar pentru a separa semnalele transmise de semnalele primite și pentru a egaliza imperfecțiunile sistemului de cablu; și sunt necesare 800 MSamples / s pentru a rula 10GBASE-T. Deci, vorbim despre ordinea 1TMAC / s (adică un Tera MAC / s, sau un milion de milioane de înmulțiri și adăugări pe secundă).
Puteți emula acest lucru folosind un GPU modern. Pentru perspectivă: o primă platformă grafică Intel HD din 2010 ar putea efectua poate 0,03 TMAC / s. Intel Iris Graphics introdus în 2013 ar putea gestiona aproximativ 1 TMAC / s la jumătate de precizie – și ar avea aproape capacitatea necesară pentru a efectua egalizarea și anularea ecoului pentru un single 10GBASE-T transceiver. Și aceasta este doar pentru a obține ” curate ” semnale digitalizate pe care le încă trebuie să demodulați, să descodificați, să decodificați și să corectați erorile (și să faceți invers când transmiteți). Acesta este cu ușurință un alt echivalent al câtorva sute de GFLOP / s, îmi imaginez, deși destul de puțin nu este în virgulă mobilă, ci operații de biți paraleli și căutări rapide de memorie.
O parte: puteți avea mai mult de două emițătoare distribuite de-a lungul liniei, atâta timp cât semnalele lor altfel ar putea fi separate. Sistemele de poziționare prin satelit se ocupă de acest lucru: toți sateliții GPS trimit la aceeași frecvență, dar semnalele lor sunt fiecare codificate diferit, astfel încât, dacă utilizați un cod care decodează datele unui satelit, toate semnalele celorlalți sateliți se transformă în zgomot. care pot fi separate de datele utile. Aceasta se numește multiplexare prin diviziune de cod. Dar aceasta a fost cu adevărat o parte, deoarece GPS-ul este unidirecțional: emițătorii sunt sateliții și ” dispozitivele GPS ” ca și cum telefoanele sunt doar receptoare. Dacă încercați să transmiteți la frecvențe GPS, veți ajunge în apă caldă legală și, în aceste zile, destul de repede (nu contează că este absolut inutil: sateliții nu vă ascultă!).
Dar ați putea folosi, în principiu, multiplexarea prin diviziune de cod, de ex aruncați mai mulți PHY echivalenți de 10 GBit / s pe un singur ” eter ” – de ex. folosiți balunuri pentru a cupla acele PHY-uri cu un subțire bun vechi de 75 Ohm coaxial. Apoi, să spunem că fiecare dintre PHY-uri ar fi limitat la transmiterea la 10 MB / s. Ați putea avea zeci dintre ele, toate transmite simultan, utilizând parametri de cod diferiți, și fiecare dintre ei ar putea auzi instantaneu pe toți ceilalți și ar putea produce fluxul de 10MBit / s a primit de la oricare altul – de fapt, cu resursele unui PHY personalizat de 10 GBASE-T, ar putea decoda multe dintre aceste transmisii simultan.Deci, cu tehnologia modernă, un ” vechi ” 75-Ohm coaxial 10MBit Ethernet ar putea fi comutat de la TDMA la CodeDMA (nu CDMA! !) și permite segmente de rețea fără coliziuni cu numărul de noduri prezent de obicei pe acele segmente înapoi (de la câteva la câteva zeci). Nu ar fi posibil să obțineți o lățime de bandă completă de 10 GBit / s dintr-un singur coaxial, dar îmi imaginez că 1-3 GBit / s ar fi posibil … cu fiecare placă de rețea folosind resurse de calcul ale a o mie de mașini Cray-1. Acum știți cu toții de ce nu aveau diviziune de coduri multiplex Ethernet în anii 80 – este destul de elementar: Cray-1 avea o producție de aproximativ 100 de unități. Dacă ar fi făcut aproximativ 2000 dintre ele, ați putea folosi fiecare 1000 pentru a pune împreună un nod CodeDMA 10BASE-T pentru a demonstra totul. De asemenea – pe atunci ADC-urile și DAC-urile necesare erau în mare parte ficțiune, astfel încât implementarea ar trebui să se facă folosind convertoare mai lente cu traducere de frecvență intermediară, iar procesarea digitală ar trebui să re-traducă sub-benzile în seria largă de bandă largă format, și apoi din acesta pe partea de transmisie. Dar, desigur, factorul limitativ a fost disponibilitatea redusă a supercomputerelor, atenție 🙂 Da, FFT-ul optic poate fi folosit pentru a implementa unele dintre acele segmente FIR. Dar, în anii 80, asta era un lucru destul de secret 🙂
Lasă un răspuns