Die richtige Antwort ist, weil die Ethernet-Spezifikation dies erfordert .
Obwohl Sie nicht gefragt haben, fragen sich andere vielleicht, warum diese Verbindungsmethode für diese Art von Ethernet gewählt wurde. Beachten Sie, dass dies nur für die Punkt-zu-Punkt-Ethernet-Varianten wie 10base-T und 100base-T gilt, nicht für das ursprüngliche Ethernet oder ThinLan-Ethernet.
Das Problem ist, dass Ethernet längere Betriebszeiten unterstützen kann, sodass Geräte an verschiedenen Enden von entfernten Zweigen des Stromverteilungsnetzes innerhalb eines Gebäudes oder sogar von verschiedenen Gebäuden mit Strom versorgt werden können. Dies bedeutet, dass zwischen den Ethernet-Knoten ein erheblicher Masseversatz bestehen kann . Dies ist ein Problem bei bodenbezogenen Kommunikationsschemata wie RS-232.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit Erdungsversatz in Kommunikationsleitungen umzugehen, wobei die beiden häufigsten Opto-Isolation und Transformator-Kopplung sind. Die Transformatorkopplung war die richtige Wahl für Ethernet angesichts der Kompromisse zwischen den Methoden und dem, was Ethernet erreichen wollte. Selbst die früheste Version von Ethernet, die eine Trafokopplung verwendet, arbeitet mit 10 Mbit / s. Dies bedeutet, dass der Gesamtkanal mindestens 10-MHz-Digitalsignale unterstützen muss, obwohl er in der Praxis mit dem verwendeten Codierungsschema tatsächlich das Doppelte benötigt. Sogar eine 10-MHz-Rechteckwelle hat Pegel, die nur 50 ns dauern. Das geht für Optokoppler sehr schnell. Es gibt Lichttransmissionsmittel, die viel schneller gehen, aber sie sind an jedem Ende nicht billig oder einfach wie die Ethernet-Impulstransformatoren.
Ein Nachteil der Trafokopplung besteht darin, dass Gleichstrom verloren geht. Das ist eigentlich gar nicht so schwer. Sie stellen sicher, dass alle Informationen durch Modulation schnell genug durch die Transformatoren transportiert werden. Wenn Sie sich die Ethernet-Signalisierung ansehen, werden Sie sehen, wie dies berücksichtigt wurde.
Transformatoren haben auch schöne Vorteile, wie eine sehr gute Gleichtaktunterdrückung. Ein Transformator "sieht" nur die Spannung über seinen Wicklungen, nicht die gemeinsame Spannung, auf die beide Enden der Wicklung gleichzeitig getrieben werden. Sie erhalten ein differenzielles Front-End ohne absichtliche Schaltung, nur grundlegende Physik.
Sobald die Entscheidung für die Kopplung des Transformators gefallen war, war es einfach, eine hohe Isolationsspannung zu spezifizieren, ohne eine große Belastung zu verursachen. Die Herstellung eines Transformators, der die Primär- und Sekundärspannung um einige 100 V isoliert, geschieht so ziemlich alles, wenn Sie nicht versuchen, dies zu tun. Es ist nicht viel schwieriger oder teurer, es auf 1000 V zu bringen. In Anbetracht dessen kann Ethernet verwendet werden, um zwischen zwei Knoten zu kommunizieren, die aktiv auf signifikant unterschiedliche Spannungen angesteuert werden, und nicht nur, um einige Volt Masseversatz zu bewältigen. Zum Beispiel ist es vollkommen in Ordnung und im Rahmen des Standards, einen Knoten auf einer Stromleitungsphase zu betreiben, während sich der andere auf den Neutralleiter bezieht.