Що робити, якщо в кабелі крученої пари є непарна кількість поворотів?

Я не електрик, ані студент галузі. Я мережевий інженер з цікавою помилкою, і нещодавно мене спеціально взяли до вивчення кабелів та Twisted Pair. Я кажу це, щоб благати, щоб відповіді були "скинуті", щоб я міг зрозуміти це ^ _ ^.

Я щойно нарешті зрозумів причину, чому 100BASE-TX і 10BASE-T використовує два дроти (одна пара) для TX і ще два дроти (інша пара) для RX. Я розумію, що в кожній парі один провід передає вихідний сигнал, а інший передає точний зворотний.

Я також лише нарешті зрозумів, чому дроти крутяться всередині пари. Ефективно, щоб дозволити навколишнім джерелам електромагнітних перешкод (EMI) впливати на обидві пари дротів однаково, а не на одну непропорційно другу.

Що змусило мене зрозуміти , що цей образ, розміщений на ResearchGate.net на цьому повідомленні по д - р Ісмет Aldmour :

Я також розміщу його пояснення і тут, щоб уникнути ризику гниття посилань:

Мені довелося один раз пояснити це своїм студентам у мережі, намалювавши щось подібне до доданої Рисунку. На малюнку 1 для випадку паралельної пари інтерференція спричиняє червоний провід (чим ближче до джерела перешкод) більше напруга підхоплення (індуковане) на одиницю довжини (1 мВ як приклад) при меншій індукції (0,5 мВ) в синій дріт. Загальна різниця в пункті призначення - 3мВ. Перебуваючи у справі крученої пари (мал. 2), загальна різниця в пункті призначення 0В, оскільки частини (скрутки) червоних та синіх проводів альтернативно піддаються однаковому рівню перешкод і, отже, сумарна різниця в пункті призначення становить 0В. Цю цифру я намалював для цього питання, сподіваючись використати його і в лекціях. Це особливо корисно при навчанні мереж для студентів, які не мають електротехніки, які не визнають терміни опору, умови шуму диференціального режиму, ... тощо. До речі, втручання у скручені пари відбувається головним чином від сигналізації інших пар, що працюють разом по одному кабелю, який може мати їх багато. Спасибі. @AlDmour.

Зображення та пояснення я розумію, як шість рівномірних поворотів спричиняють однаковий вплив обох проводів пари на навколишнє середовище EMI, а чисті перешкоди дельти закінчуються при +0. Моє запитання: Що станеться, якщо в дроті є непарна кількість поворотів?

Наприклад, якщо до зображення малюнка 2 вище буде додано ще один половинний поворот, дельта перешкод на Червоному дроті складе + 1мВ, а дельта перешкод на синьому дроті - + 0,5мВ.

Як приймальний кінець компенсує це та / або виявляє EMI та визначає, який mV на кожній парі він може ігнорувати?

Рівна кількість вивертів є кращою, але я не знаю практичних ситуацій з кабелем, коли це варте клопоту: є й інші джерела втручання, які, ймовірно, важливіші, ніж мала різниця в цьому.

Ще один спосіб на це подивитися: величина магнітних перешкод пропорційна площі між двома проводами. При ідеальній парній кількості поворотів площа фактично дорівнює нулю. З непарною кількістю поворотів це по суті одна зона скручування. Це все ще величезне поліпшення в порівнянні з відсутністю поворотів :)

Парна чи непарна кількість поворотів для всіх намірів і цілей довільна.

Що важливіше - кількість поворотів на дюйм (TPI). Чим вище це число, тим більше буде досягнуто відміни шуму.

Чому? ну просто покладіть будь-які джерела шуму (магнітні поля тощо), як правило, змінюватимуться по довжині кабелю. Якщо ви можете скрутити кабель більше разів, це означає, що кожен кабель буде ближче відчувати однаковий шум у будь-якій точці.

Щоб візуалізувати це, на схемі, яку ви розмістили, у більш різному полі, уявіть, що дріт у верхній частині відчуває шум на кожному повороті: 1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mvабо деякі інші довільно вибрані номери. Потім бачить той, що внизу: 2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mvабо що завгодно. Тепер вони більше не співпадають, тому рівномірний / непарний предмет перестає мати значення. Тепер, якби ви подвоїли кількість поворотів, але не змінили рівень шуму, ви побачили, що зараз кожен провід відчуває однаковий шум.

Тож вам би хотілося зробити два повороти в будь-який момент, коли джерела шуму змінюються. Насправді вони змінюються постійно, і кожне середовище, в якому ви використовуєте кабель, відрізняється. У цей момент це в основному перестає мати значення, якщо є непарні або навіть повороти, оскільки вони ніколи не можуть бути гарантовано відчути абсолютно однаковий шум, майже близький до того ж.

Чітне або непарне значення не має значення для даної довжини кабелю. Що важливіше - кількість поворотів на одиницю довжини (і це також є причиною, чому технічні характеристики обмежують кількість, яку вам дозволяється розкручувати при монтажі). Натомість кількість поворотів рівномірна, так що по кабелю не відбувається перемикання полярності сигналу.

Зробіть наступний Gedankenexpeirment (або зробіть це за допомогою справжнього кабелю): Якщо кабель не працює прямо, а в основному відгинається до себе, так що обидва гнізда, які він з'єднує, розташовані відносно близько один до одного - що ви очікуєте, що станеться, якщо ви будете обертати один із домкратів / пристроїв на 180 градусів (або обидва на 90 градусів у протилежних напрямках)? Нічого, звичайно. І все-таки це обертання фактично змінило кількість поворотів на одиницю!

Найпоширеніша установка кабелів Cat-5 для мережевих комунікацій - це стандарти 10Base-T.

Це означає, що дві пари, як правило, сині та зелені, несуть дані. Синій має 72 оберти на метр, а зелений - 65 витків на метр.

На коротких відстанях нічого з цього не має значення. У вас можуть бути стрічки, обмотані навколо люмінесцентних вогнів, що з'єднують ваші мережеві карти, якщо ви залишаєтесь менше 10 метрів. (Джерело: особистий тест, щоб побачити, чи можу я це зробити. Це було повільніше, ніж 10 Мбіт, тому що TCP повинен був виправити помилку, але біти потрапили і, врешті-решт, передали файли. Крім того, він не був щільно накручений навколо люмінесцентної трубки, ймовірно, загорнутий близько 4 разів на метр.)

Найгірший сценарій для проводки кодом Cat-5 10Base-T Ethernet - це мати 3 100-метрові сегменти з використанням підсилювачів між кожним сегментом. (Код каже, що найдовша будь-яка довжина Cat-5 для 10Base-T - 100 м, і не більше 2 підсилювачів між 100-метровами сегментами, перш ніж вам потрібен ретранслятор.) Успіхів знайти підсилювач замість ретранслятора, хоча: кожен перемикач і більшість німі хаби, вироблені сьогодні, повторяться.

За допомогою цього найгіршого сценарію ви можете зв'язати офісну будівлю без втрати даних, включаючи шум від комп’ютерів, люмінесцентні світильники, систему ОВК, випадкові алюмінієві пластини, випадкові залізні балки, електричну систему, заземлені предмети, як мідні труби для спринклерів система та сантехніка тощо. Природно, якщо ви знаходитесь у чомусь шумнішому, ніж офісна будівля, наприклад, виробнича підлога, яка використовує високовольтне обладнання, вам потрібна екранована кручена пара.

Це 300 метрів без втрати даних, принаймні 65tpm x 300m = 19500 twistsна вашій зеленій парі. Різниця між поворотами 19500 та 19499 рр. У цьому найгіршому випадку не дуже велика, коли поворот на метр насправді починає мати значення.

Тож, у гіршому випадку, вам краще ретельно планувати свій кабельний шлях, щоб уникнути високої напруги, ліній електропередач, галасливих випромінювачів ЕМ (фари) та заземлених провідників, ніж переживати, чи є у вас парне чи непарне число поворотів.

І, трохи дрібниці: у вас завжди є непарна кількість поворотів. Кожен гніздо RJ-45 зібраний поперемінно між наконечником і кільцем, і наконечник завжди є самим лівим штифтом, незалежно від того, використовуєте ви стандарт A або B, тому і прохідні, і кроссовери завжди мають непарну кількість повороти. Перевернення кабелю також не змінює кількість поворотів кожної пари. Навіть якщо у вас плоска стрічка, є одна 180 скруток на пару.

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

$N$

Існує багато інших складних хитрощів щодо "відновлення годинника", які можуть допомогти очистити сигнал. Скручування дротів - це лише один (дуже важливий - адже дешевий і ефективний) крок.

10Base-T і 100-Base-TX - це цифрові протоколи, які працюють при + -2,5 В і + -1 В / 0 В відповідно. Крім того, існує рівень допуску на рівні + -5-10% для рівнів сигналу.

Якщо припустити, що цей кабель прокладений у звичайному середовищі, шум, накопичений в одному круті, є крихітним, оскільки: 1) повороти невеликі, і 2) дроти тісно з'єднуються.

В сукупності зміщення напруги від одного, неврівноваженого, непарного повороту є незначним.

Інші добре відповіли на питання. За винятком: "Як приймальний кінець компенсує це та / або виявляє EMI та визначає, який mV на кожній парі він може ігнорувати?"

Приймач розглядає різницю напруги між двома проводами в парі. Він дуже ігнорує сигнал, спільний для обох проводів. Поки різниця внаслідок вихідного сигналу більша за різницю в індукованому шумі, він відновлює вихідні дані. Ця магія відома як відхилення звичайного режиму, і це є причиною того, що звичайна стара телефонна послуга та дійсно довгі кабелі мікрофона працюють, незважаючи на викликаний гул 60 Гц у тисячі разів більший за сигнал.