Ich las über die verschiedenen Twisted-Pair-Protokolle und wurde von den Wundern von Wikipedia abgelenkt, als ich nach dem Weg suchte, einen Stecker zu verdrahten.
Und ich frage mich, wie es gleichzeitig über denselben Leiter in beide Richtungen übertragen kann? Ich gehe davon aus, dass ich das richtig gelesen habe, denn wenn sie sich abwechseln, würde es nicht als Vollduplex bezeichnet.
Und warum ist das besser als zwei (verschiedene) Paare in jede Richtung zu verwenden?
Antworten:
Die Methode wird als Echokompensation bezeichnet und erfordert ein wenig Signalverarbeitung. Grundsätzlich besteht die Idee darin, dass Sie, da Sie wissen, was Sie senden, das gerade gesendete Signal von dem am anderen Ende des Links eingehenden Signal trennen können. Durch die Art und Weise, wie die Schaltung aufgebaut ist, werden die Sende- und Empfangssignale übereinander gelegt und mehr oder weniger addiert.
Ein einfaches Beispiel, um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, wie dies funktioniert: Wenn der Sender sendet
+1, +1, -1, +1
und der lokale Empfänger bekommt
+2, 0, -2, +2
dann können Sie herausfinden, dass das Signal vom anderen Ende gewesen sein muss
+1, -1, -1, +1
Das ist mehr oder weniger der Kern der Funktionsweise, aber aufgrund von Verzögerungen und Überlegungen erheblich komplizierter. Die Technik wird als "Echokompensation" bezeichnet, da das Senden nur eines einzelnen +1 auf der ganzen Linie nicht zum Empfangen eines einzelnen +1 führt, sondern Sie mehrere verzögerte Kopien mit verschiedenen Amplituden erhalten. Zum Beispiel, wenn Sie senden
+1, 0, 0, 0, 0, 0
Sie könnten zurückkommen
0, +0,8, 0, +0,2, -0,1, +0,1
aufgrund von Diskontinuitäten entlang der Linie. Das empfangene Signal wird dann mit diesem Muster zur "Faltung" des gesendeten Signals. Zum Beispiel, wenn Sie senden
+1, +1, -1, +1, 0, 0, 0, 0
dann bekommst du so etwas wie
0, +0,8, +0,8, -0,6, +0,9, -0,2, +0,4, -0,2, +0,1
Die Transceiver senden Trainingssequenzen, um herauszufinden, wie das Echo aussieht (z. B. senden Sie ein einzelnes +1, während das andere Ende 0 sendet, und messen Sie, was Sie am Empfänger erhalten). Diese Informationen werden verwendet, um zu rekonstruieren, was der Empfänger von den zurückgesendeten übertragenen Daten erwarten würde. Diese Rekonstruktion wird von den empfangenen Daten subtrahiert, wobei das Signal vom anderen Ende der Verbindung zurückbleibt.
Diese Methode kann nicht so viel Verlust oder Rauschen tolerieren wie die Verwendung separater Signalpaare für jede Richtung. Dies bedeutet jedoch, dass Sie die alten 100-Mbit-Kabel, die Sie bereits zu jedem Raum in Ihrem Gebäude verlegt haben, wiederverwenden können.
Übrigens ist die 10-Mbit- und 100-Mbit-Signalisierung schrecklich ineffizient: Beide verwenden ein einzelnes Empfangspaar und ein einzelnes Sendepaar, obwohl das Kabel vier Paare hat. Bei der Entwicklung des Gigabit-Ethernet wollten die Entwickler die Kompatibilität mit 10- und 100-Mbit-Ethernet so weit wie möglich beibehalten. Da es unmöglich war, die 10-fache Bandbreite eines einzelnen Paares zu erreichen, bestand die Lösung darin, die Bandbreite eines einzelnen Paares um das 2,5-fache zu verbessern und dann alle vier Paare zu verwenden. Sie haben jetzt 10G-Ethernet über eine leicht verbesserte Version derselben Verkabelung (hauptsächlich erfordert es viel Abschirmung), aber es ist derzeit sehr ungewöhnlich (die meisten 10G-Ethernet verwenden völlig unterschiedliche Verkabelungen, bei denen ein Paar in jeder Richtung mit 10G läuft). Ich bezweifle ernsthaft, dass wir über RJ-45-Kabel etwas schnelleres als 10G-Ethernet sehen werden.
Wie machen Sie das?
Aus dem 802.3-Standard (IEEE Std 802.3-2012, Abschnitt 3, S. 180):
Die aggregierte Datenrate von 1000 Mbit / s wird durch Übertragung mit einer Datenrate von 250 Mbit / s über jedes Drahtpaar erreicht (siehe Abbildung 40–2). Die Verwendung von Hybriden und Cancellern ermöglicht eine Vollduplexübertragung, indem Symbole gleichzeitig auf denselben Drahtpaaren gesendet und empfangen werden können. Für jedes der Drahtpaare wird eine Basisbandsignalisierung mit einer Modulationsrate von 125 MBd verwendet. Die übertragenen Symbole werden aus einer vierdimensionalen 5-Ebenen-Symbolkonstellation ausgewählt.
Ein Hybrid ist eine Art Richtungskoppler . Das heißt, eine Komponente, die Signale trennt, die sich auf der Leitung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegen.
Warum ist es besser?
Weil jedes Kabel nur ~ 250 Mbit / s in jede Richtung anstatt 500 Mbit / s transportieren muss, was längere Verbindungsentfernungen ermöglicht.
Gige Speed Ethernet verwendet fortschrittliche Entzerrungstechniken, um Anschlussreflexionen, Impedanzänderungen im Ausbreitungspfad und verschiedene andere Mängel zu kompensieren.
Wie können Sie gleichzeitig senden und empfangen?
Es erfordert zwei Dinge: Zum einen kann die Senderimpedanz nicht so niedrig sein, dass das eingehende Signal kurzgeschlossen wird, aber der Treiber muss an die Impedanz angepasst werden, um Reflexionen zu vermeiden. Das zweite, was benötigt wird, ist, dass Sie wissen, was Sie senden. Jede Abweichung von dieser Wellenform muss also die eingehende Wellenform sein. Solange die Reflexionen nicht zu hoch sind, sollten Sie in der Lage (und tatsächlich erfolgreich) sein, die relevanten Informationen zu extrahieren.