Was ist, wenn ein Twisted-Pair-Kabel eine ungerade Anzahl von Twists aufweist?

Ich bin kein Elektriker oder ein Feldstudent. Ich bin ein Netzwerktechniker mit einem Kuriositätsfehler, der mich kürzlich dazu gebracht hat, Kabel und Twisted Pair speziell zu untersuchen. Ich sage dies, um zu flehen, dass die Antworten "niedergeschlagen" werden, damit ich es verstehen kann ^ _ ^.

Ich habe gerade endlich verstanden, warum 100BASE-TX und 10BASE-T zwei Drähte (ein Paar) für TX und zwei weitere Drähte (ein weiteres Paar) für RX verwenden. Ich verstehe, dass über jedes Paar ein Draht das ursprüngliche Signal überträgt und der andere Draht die genaue Umkehrung überträgt.

Ich habe auch gerade endlich verstanden, warum die Drähte innerhalb des Paares verdrillt sind. Effektiv, um zu ermöglichen, dass elektromagnetische Interferenzquellen (EMI) beide Drahtpaare gleichermaßen und nicht überproportional beeinflussen.

Was führte mich war es das Bild zu verstehen, auf posted ResearchGate.net auf diesem Beitrag von Dr. Ismat Aldmour :

Ich werde seine Erklärung auch hier posten, um das Risiko einer Linkfäule zu vermeiden:

Ich musste dies meinen Schülern im Networking einmal erklären, indem ich etwas Ähnliches wie die beigefügte Abbildung zeichnete. In Abbildung 1 bewirkt die Interferenz für den Fall eines parallelen Paares, dass der rote Draht (je näher an der Interferenzquelle) eine höhere (induzierte) Ansprechspannung pro Längeneinheit (1 mV als Beispiel) aufweist, während weniger (0,5 mV) induziert wird der blaue Draht. Die Gesamtdifferenz am Zielort beträgt 3 mV. Im Fall von verdrillten Adernpaaren (Abbildung 2) beträgt die Gesamtdifferenz am Ziel 0 V, da Teile (Verdrillungen) der roten und blauen Drähte abwechselnd demselben Interferenzpegel ausgesetzt sind und die Gesamtdifferenz am Ziel 0 V beträgt. Ich habe diese Zahl für diese Frage gezeichnet, in der Hoffnung, sie auch für Vorträge zu verwenden. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie nicht-elektrotechnischen Studenten, die die Impedanz nicht kennen, Networking beibringen. Differential Mode Noise Terms, ... usw. Übrigens kommt eine Störung in verdrillten Paaren hauptsächlich von der Signalisierung anderer Paare, die zusammen in demselben Kabel verlaufen und viele von ihnen haben können. Vielen Dank. @AlDmour.

Mit dem Bild und der Erläuterung verstehe ich, wie die sechs geraden Verdrillungen dazu führen, dass beide Drähte im Paar gleichermaßen durch EMI in der Umgebung beeinflusst werden und die Netto-Delta-Interferenz bei +0 endet. Meine Frage ist: Was passiert, wenn eine ungerade Anzahl von Drehungen im Draht ist?

Wenn zum Beispiel eine weitere halbe Verdrillung zum obigen Bild in Abbildung 2 hinzugefügt wird, beträgt das Interferenzdelta auf dem roten Draht + 1 mV und das Interferenzdelta auf dem blauen Draht + 0,5 mV.

Wie kompensiert das empfangende Ende das und / oder erkennt es die EMI und bestimmt, welche mV an jedem Paar es ignorieren kann?

Eine gerade Anzahl von Drehungen ist besser, aber ich kenne keine praktischen Kabelsituationen, in denen dies die Mühe wert ist: Es gibt andere Störquellen, die wahrscheinlich wichtiger sind als der kleine Unterschied, den sie bewirken würden.

Eine andere Sichtweise: Die Stärke der magnetischen Interferenz ist proportional zur Fläche zwischen den beiden Drähten. Mit einer perfekten geraden Anzahl von Drehungen ist die Fläche praktisch Null. Bei einer ungeraden Anzahl von Drehungen handelt es sich im Wesentlichen um eine Drehungsfläche. Das ist immer noch eine enorme Verbesserung gegenüber überhaupt keiner Wendung :)

Die gerade oder ungerade Anzahl von Drehungen ist in jeder Hinsicht willkürlich.

Was wichtiger ist, ist die Anzahl der Drehungen pro Zoll (TPI). Je höher dieser Wert ist, desto mehr Rauschunterdrückung wird erzielt.

Warum? Nun, einfach ausgedrückt, alle Rauschquellen (Magnetfelder usw.) variieren normalerweise über die Länge des Kabels. Wenn Sie ein Kabel mehrmals verdrillen können, bedeutet dies, dass jedes Kabel an einem bestimmten Punkt das gleiche Rauschen aufweist.

Um dies zu veranschaulichen, stellen Sie sich in dem Diagramm, das Sie in einem abwechslungsreicheren Bereich gepostet haben, vor, dass der Draht oben bei jeder Verdrehung Rauschen aufweist: 1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mvoder einige andere willkürlich ausgewählte Zahlen. Dann sieht der unten: 2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mvoder was auch immer. Jetzt passen sie nicht mehr zusammen, sodass das Gerade / Ungerade keine Rolle mehr spielt. Wenn Sie nun die Anzahl der Drehungen verdoppeln, aber die Geräuschpegel nicht ändern, werden Sie feststellen, dass jeder Draht nun dasselbe Geräusch erfährt.

Also wirklich, Sie möchten zwei Drehungen an jedem Punkt, an dem sich die Geräuschquellen ändern. In Wirklichkeit ändern sich diese ständig und jede Umgebung, in der Sie das Kabel verwenden, ist anders. Ab diesem Zeitpunkt spielt es im Grunde keine Rolle mehr, ob es ungerade oder gerade Drehungen gibt, da niemals garantiert werden kann, dass die beiden genau das gleiche Geräusch wahrnehmen, nur in der Nähe des gleichen.

Gerade oder ungerade ist für die betreffenden Kabellängen nicht von Bedeutung. Bedeutsamer ist die Anzahl der Verdrehungen pro Längeneinheit (und dies ist auch der Grund, warum die Spezifikationen den Betrag begrenzen, den Sie beim Montieren abdrehen dürfen). Stattdessen ist die Anzahl der Verdrillungen gerade, sodass die Signalpolarität nicht entlang des Kabels umgeschaltet wird.

Machen Sie folgende Gedankenexpeirment (oder machen Sie es mit einem echten Kabel): Wenn das Kabel nicht gerade verläuft, sondern sich meist zurückbiegt, so dass beide Buchsen, die es verbindet, relativ nahe beieinander liegen - was erwarten Sie, wenn Sie sich drehen? einer der Buchsen / Geräte um 180 Grad (oder beide um 90 Grad in entgegengesetzte Richtungen)? Natürlich nichts. Und doch hat diese Drehung die Anzahl der Drehungen effektiv um eins verändert!

Die häufigste Installation von Cat-5-Kabeln für die Netzwerkkommunikation erfolgt nach 10Base-T-Standards.

Dies bedeutet, dass 2 Paare, normalerweise blau und grün, Daten übertragen. Blau hat 72 Umdrehungen pro Meter und Grün hat 65 Umdrehungen pro Meter.

Auf kurzen Strecken spielt das keine Rolle. Wenn Sie weniger als 10 Meter Abstand haben, können sich Bänder um Leuchtstofflampen wickeln, die Ihre Netzwerkkarten verbinden. (Quelle: persönlicher Test, um zu sehen, ob ich das schaffen kann. Er war langsamer als 10 MBit, weil TCP Fehler korrigieren musste, aber Bits durchkamen und schließlich Dateien übertrugen. Außerdem war er nicht fest um die Leuchtstoffröhre gewickelt, wahrscheinlich gewickelt ungefähr 4 mal pro Meter.)

Das schlimmste Szenario für die In-Code-Cat-5-Verkabelung von 10Base-T-Ethernet besteht darin, 3 100-Meter-Segmente mit Verstärkern zwischen jedem Segment zu haben. (Code besagt, dass die längste Länge von Cat-5 für 10Base-T 100 m und nicht mehr als 2 Verstärker zwischen den 100 m-Segmenten sind, bevor Sie einen Repeater benötigen.) Viel Glück beim Finden eines Verstärkers anstelle eines Repeaters: Jeder Schalter und die meisten Die heute produzierten dummen Naben werden sich wiederholen.

Mit diesem Worst-Case-Szenario können Sie ein Bürogebäude ohne Datenverlust aufreihen, einschließlich Lärm von Computern, Leuchtstofflampen, dem HVAC-System, zufälligen Aluminiumplatten, zufälligen Eisenträgern, dem elektrischen System und geerdeten Objekten wie Kupferrohren für den Sprinkler System und Sanitär usw. Wenn Sie sich in einem lauteren Gebäude als einem Bürogebäude befinden, z. B. in einer Produktionshalle, in der Hochspannungsgeräte verwendet werden, benötigen Sie natürlich abgeschirmtes Twisted Pair.

Das sind 300 Meter ohne Datenverlust, zumindest 65tpm x 300m = 19500 twistsbei Ihrem grünen Paar. Es gibt keinen großen Unterschied zwischen 19500 und 19499 Drehungen in diesem Worst-Case-Szenario, in dem Drehungen pro Meter wirklich eine Rolle spielen.

Im schlimmsten Fall ist es daher besser, die Verkabelungsroute sorgfältig zu planen, um Hochspannung, Stromleitungen, verrauschte EM-Strahler (Lampen) und geerdete Leiter zu vermeiden, als sich Gedanken darüber zu machen, ob Sie eine gerade oder ungerade Anzahl von Verdrillungen haben.

Und ein bisschen Trivia: Sie haben immer eine ungerade Anzahl von Wendungen. Jede RJ-45-Buchse wird abwechselnd zwischen Spitze und Ring montiert, und die Spitze ist immer der am weitesten links liegende Stift, unabhängig davon, ob Sie A- oder B-Standard verwenden, sodass sowohl Durchgangs- als auch Crossover-Kabel immer eine ungerade Anzahl von haben Wendungen. Wenn Sie das Kabel umdrehen, ändert sich auch nicht die Anzahl der Verdrillungen, die jedes Paar aufweist. Selbst wenn Sie ein flaches Band haben, gibt es eine 180er Drehung pro Paar.

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

$N$

Es gibt viele andere ausgeklügelte Tricks für die "Taktwiederherstellung", die dazu beitragen können, das Signal zu bereinigen. Das Verdrillen der Drähte ist nur ein (sehr wichtiger - weil billiger und wirksamer) Schritt.

10Base-T und 100-Base-TX sind digitale Protokolle, die bei + -2,5 V bzw. + -1 V / 0 V arbeiten. Zusätzlich gibt es eine Toleranz in der Größenordnung von + -5-10% für die Signalpegel.

Unter der Annahme, dass dieses Kabel in einer normalen Umgebung verlegt ist, ist das Geräusch, das bei einer einzelnen Verdrillung entsteht, winzig, weil: 1) die Verdrillungen klein sind und 2) die Drähte eng beieinander liegen.

Insgesamt ist die Vorspannung durch eine einzelne, unsymmetrische, ungerade Verdrehung unerheblich.

Andere beantworteten die Frage gut. Außer: "Wie kompensiert das empfangende Ende das und / oder erkennt es die EMI und bestimmt, welche mV an jedem Paar es ignorieren kann?"

Der Empfänger betrachtet den Spannungsunterschied zwischen den beiden Drähten in einem Paar. In sehr guter Näherung wird das Signal ignoriert, das beiden Drähten gemeinsam ist. Solange die Differenz aufgrund des ursprünglichen Signals größer als die Differenz des induzierten Rauschens ist, werden die ursprünglichen Daten wiederhergestellt. Diese Magie ist als Gleichtaktunterdrückung bekannt, und dies ist der Grund, warum normale alte Telefondienste und wirklich lange Mikrofonkabel funktionieren, obwohl sie ein Brummen von 60 Hz verursachen, das tausendmal größer ist als das Signal.