Co jeśli w skrętce występuje nieparzysta liczba skrętów?

Nie jestem elektrykiem ani studentem w tej dziedzinie. Jestem inżynierem sieci z błędem ciekawości, który ostatnio zaprowadził mnie do eksploracji okablowania i konkretnie skrętki. Mówię to, aby błagać, by odpowiedzi były „głupie”, abym mógł to zrozumieć ^ _ ^.

Właśnie w końcu zrozumiałem powód, dla którego 100BASE-TX i 10BASE-T wykorzystują dwa przewody (jedna para) dla TX i kolejne dwa przewody (inna para) dla RX. Rozumiem, że na każdej parze jeden przewód przesyła oryginalny sygnał, a drugi przewód przesyła dokładnie odwrotnie.

Właśnie w końcu zrozumiałem, dlaczego druty są skręcone w parze. Skutecznie, aby źródła zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) w otoczeniu oddziaływały jednakowo na obie pary przewodów, a nie na nieproporcjonalnie jedno na drugie.

Zrozumiałem, że to ten obraz opublikowany w ResearchGate.net w tym poście przez dr Ismat Aldmour :

Zamieszczę tutaj również jego wyjaśnienie, aby uniknąć ryzyka zepsucia linku:

Musiałem raz wyjaśnić to moim studentom w sieci, rysując coś podobnego do załączonej figury. Na rycinie 1, w przypadku pary równoległej, interferencja powoduje, że czerwony przewód (bliżej źródła zakłóceń) ma większe napięcie podnoszenia (indukowane) na jednostkę długości (przykładowo 1 mV), podczas gdy mniej indukowane (0,5 mV) w niebieski drut. Całkowita różnica w miejscu docelowym wynosi 3 mV. Podczas gdy w przypadku skrętki (Ryc. 2) całkowita różnica wynosi 0 V w miejscu docelowym, ponieważ części (skręty) drutów czerwonych i niebieskich naprzemiennie poddawane są temu samemu poziomowi zakłóceń, a zatem całkowita różnica w miejscu docelowym wynosi 0 V. Narysowałem tę liczbę dla tego pytania, mając nadzieję, że wykorzystam ją również podczas wykładów. Jest to szczególnie przydatne podczas nauczania pracy w sieci studentów elektrotechniki, którzy nie rozpoznają warunków impedancji, warunki hałasu w trybie różnicowym, ... itd. Nawiasem mówiąc, zakłócenia w parach skręconych pochodzą głównie z sygnalizacji na innych parach pracujących razem w tym samym kablu, który może mieć wiele z nich. Dzięki. @AlDmour.

Dzięki obrazowi i objaśnieniu rozumiem, w jaki sposób sześć, a nawet skrętów powoduje, że oba przewody w parze są w równym stopniu zależne od EMI otoczenia, a interferencja delta netto kończy się na +0. Moje pytanie brzmi: co się stanie, jeśli w przewodzie będzie nieparzysta liczba skrętów?

Na przykład, jeśli do powyższego obrazu z Ryc. 2 zostanie dodany jeszcze jeden pół skrętu, delta interferencji na przewodzie czerwonym wyniesie + 1 mV, a delta interferencji na przewodzie niebieskim wyniesie + 0,5 mV.

W jaki sposób odbiornik kompensuje to i / lub wykrywa EMI i określa, jaki mV na każdej parze może zignorować?

Lepsza jest parzysta liczba zwrotów akcji, ale nie zdaję sobie sprawy z praktycznych sytuacji kablowych, w których jest to warte kłopotu: istnieją inne źródła zakłóceń, które prawdopodobnie są ważniejsze niż niewielka różnica.

Inny sposób na to spojrzeć: wielkość interferencji magnetycznej jest proporcjonalna do obszaru między dwoma drutami. Przy idealnej parzystej liczbie zakrętów obszar ten wynosi zero. Przy nieparzystej liczbie skrętów jest to zasadniczo jeden obszar skrętu. To wciąż ogromna poprawa w porównaniu z żadnym zwrotem akcji :)

Parzysta lub nieparzysta liczba zwrotów akcji jest dowolna.

Ważniejsza jest liczba skrętów na cal (TPI). Im wyższa ta liczba, tym bardziej osiągnięta zostanie redukcja szumów.

Dlaczego? po prostu umieść wszelkie źródła szumów (pola magnetyczne itp.) zwykle będą się różnić w zależności od długości kabla. Jeśli możesz skręcić kabel więcej razy, oznacza to, że każdy kabel będzie bardziej odczuwał ten sam szum w danym punkcie.

Aby to zobrazować, na opublikowanym diagramie, w bardziej zróżnicowanym polu, wyobraź sobie, że drut u góry odczuwa szum przy każdym skręcie: 1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mvlub inne dowolnie wybrane liczby. Wtedy ten na dole widzi: 2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mvczy cokolwiek. Teraz już się nie pokrywają, więc parzysta / nieparzysta przestaje mieć znaczenie. Teraz, jeśli podwoisz liczbę skrętów, ale nie zmienisz poziomu hałasu, zobaczysz, że każdy drut ma teraz ten sam hałas.

Naprawdę chciałbyś mieć dwa skręty w dowolnym momencie, w którym zmieniają się źródła hałasu. W rzeczywistości zmieniają się one ciągle, a każde środowisko, w którym używasz kabla, jest inne. W tym momencie zasadniczo przestaje mieć znaczenie, czy występują dziwne lub nawet zwroty akcji, ponieważ nigdy nie można zagwarantować, że będą doświadczać dokładnie tego samego hałasu, po prostu blisko tego samego.

Parzyste lub nieparzyste nie ma znaczenia dla danych długości kabli. Bardziej znacząca jest liczba skrętów na jednostkę długości (i to jest również powód, dla którego specyfikacje ograniczają ilość, którą można odkręcić podczas montażu). Zamiast tego liczba skrętów jest równa, tak więc wzdłuż kabla nie dochodzi do zmiany biegunowości sygnału.

Wykonaj następujące polecenie Gedankenexpeirment (lub zrób to z prawdziwym kablem): Jeśli kabel nie biegnie prosto, ale głównie zgina się do siebie, tak że oba gniazda, które łączy, są względnie blisko siebie - co się stanie, jeśli się obrócisz jedno z gniazd / urządzeń o 180 stopni (lub oba o 90 stopni w przeciwnych kierunkach)? Oczywiście nic. A jednak ten obrót skutecznie zmienił liczbę zwrotów akcji o jeden!

Najczęstszą instalacją okablowania Cat-5 do komunikacji sieciowej są standardy 10Base-T.

Oznacza to, że 2 pary, zwykle niebieska i zielona, ​​będą przenosić dane. Niebieski ma 72 zwoje na metr, a zielony ma 65 zwojów na metr.

Na krótkich dystansach nic z tego nie ma znaczenia. Jeśli masz mniej niż 10 metrów, możesz owinąć wstążki wokół świetlówek łączących karty sieciowe. (Źródło: osobisty test, aby zobaczyć, czy mógłbym to zrobić. Było wolniejsze niż 10 Mb, ponieważ TCP musiał błędnie poprawić, ale bity przeszły i ostatecznie przesłały pliki. Ponadto, nie było ciasno owinięte wokół świetlówki, prawdopodobnie owinięte około 4 razy na metr).

Najgorszym scenariuszem dla okablowania kat. 5 w sieci 10Base-T Ethernet jest posiadanie 3 100 metrów segmentów za pomocą wzmacniaczy między każdym segmentem. (Kod mówi, że najdłuższa jakakolwiek długość Cat-5 dla 10Base-T wynosi 100 m, i nie więcej niż 2 wzmacniacze między segmentami 100 m, zanim potrzebujesz repeatera.) Powodzenia w znalezieniu wzmacniacza zamiast repeatera: każdy przełącznik i większość produkowane dzisiaj głupie piasty powtórzą się.

W tym najgorszym scenariuszu możesz ustawić budynek biurowy bez utraty danych, w tym hałasu z komputerów, świetlówek, systemu HVAC, losowych płyt aluminiowych, losowych dźwigarów żelaznych, instalacji elektrycznej, uziemionych obiektów, takich jak miedziane rury zraszacza system i instalacja wodno-kanalizacyjna itp. Oczywiście, jeśli znajdujesz się w hałaśliwym budynku biurowym, takim jak hala produkcyjna wykorzystująca sprzęt wysokiego napięcia, potrzebujesz ekranowanej skrętki.

To 300 metrów bez utraty danych, przynajmniej 65tpm x 300m = 19500 twistsz zieloną parą. W najgorszym przypadku nie ma dużej różnicy między obrotami 19500 i 19499, w których skręt na metr naprawdę zaczyna mieć znaczenie.

Tak więc w najgorszym przypadku lepiej jest starannie zaplanować trasę okablowania, aby uniknąć wysokiego napięcia, linii energetycznych, głośnych emiterów EM (świateł) i uziemionych przewodów, niż martwić się, czy masz parzystą lub nieparzystą liczbę skrętów.

I trochę ciekawostek: zawsze masz dziwną liczbę zwrotów akcji. Każde gniazdo RJ-45 jest montowane naprzemiennie pomiędzy końcówką a pierścieniem, a końcówka jest zawsze najbardziej wysuniętym w lewo pinem, niezależnie od tego, czy używasz standardu A czy B, więc zarówno kable przejściowe, jak i krzyżowe zawsze mają nieparzystą liczbę zwroty akcji Odwrócenie kabla również nie zmienia liczby skrętów każdej pary. Nawet jeśli masz płaską wstążkę, na parę przypada jeden obrót o 180 stopni.

$L$$d$$Ld$$2N+1$$2N$$\frac{1}{2N+1}$

$N$ jest to bardzo znaczące. Odbiorniki są „odporne” na niewielkie ilości hałasu, ponieważ faktyczny sygnał zainteresowania jest dość duży. Ponadto można dodawać różne obwody, aby zwiększyć odporność na zakłócenia. Na przykład można dodać „wyzwalacz Schmitta”: wykrywa, kiedy wejście osiąga określony poziom wyzwalania (powiedzmy 1 V) dla zbocza narastającego, a następnie zmienia poziom, przy którym ponownie zadziała (powiedzmy 0,8 V) przy opadaniu krawędź. Niewielki (100 mV) „impuls” na górze sygnału wejściowego nie będzie wystarczający, aby spowodować dodatkowy wyzwalacz: uruchomisz raz na zboczu narastającym, a raz na zboczu opadającym.

Istnieje wiele innych zaawansowanych sztuczek „odzyskiwania zegara”, które mogą pomóc w oczyszczeniu sygnału. Skręcenie drutów to tylko jeden (bardzo ważny - ponieważ tani i skuteczny) krok.

10Base-T i 100-Base-TX są protokołami cyfrowymi, które działają odpowiednio przy + -2,5 V i + -1 V / 0 V. Dodatkowo istnieje tolerancja rzędu + -5-10% dla poziomów sygnału.

Zakładając, że kabel jest ułożony w normalnym środowisku, hałas nagromadzony w jednym skręcie jest niewielki, ponieważ: 1) skręty są małe i 2) przewody są blisko siebie.

Podsumowując, odchylenie napięcia od pojedynczego, niezrównoważonego, dziwnego skrętu jest nieznaczne.

Inni dobrze odpowiedzieli na pytanie. Z wyjątkiem: „W jaki sposób odbiornik kompensuje to i / lub wykrywa EMI i określa, jaki mV na każdej parze może zignorować?”

Odbiornik patrzy na różnicę napięcia między dwoma przewodami w parze. W bardzo dobrym przybliżeniu ignoruje sygnał wspólny dla obu drutów. Dopóki różnica wynikająca z oryginalnego sygnału jest większa niż różnica w indukowanym szumie, odzyskuje oryginalne dane. Ta magia znana jest jako odrzucenie trybu wspólnego i jest to powód, dla którego zwykła stara usługa telefoniczna i naprawdę długie kable mikrofonowe działają, pomimo indukowanego szumu 60 Hz tysiące razy większego niż sygnał.