以太网电磁变压器的目的是什么？如何使用它们？

#1 楼

有人告诉我，通过长电缆发送传输时，以太网磁性变压器用于基本t以太网。


始终使用它们，而不仅仅是“通过长电缆发送”


变压器的用途是什么？


主要目的是隔离。通常，它们还用作信号调节的一部分，在发送时将一对单端驱动器转换为差分信号，并在接收时为接收器建立正确的共模电压。因此，变压器的设备侧通常是中心抽头的。

隔离对于在宽范围内链接大量硬件的通信系统来说是一个很好的主意。您不希望电源线或设备中的故障产生的故障电流/电压通过通信线路传播。

隔离基本上有两种选择，光电和变压器。变压器隔离具有两个主要优点。首先，信号功率通过变压器，这意味着您无需为屏障的“隔离”侧供电。其次，变压器在提供高共模抑制性能的同时，还擅长产生和接收差分信号，这使它们与双绞线完美结合。第三，设计用于高频（又称高速）的变压器要比光耦合器容易。

变压器耦合确实有一些缺点，变压器不能在直流电下工作，而小型变压器可以在高频下工作好不能在低频下很好地工作，但这可以通过避免低频的线路编码方案轻松解决。


附言我不确定如何通过以太网传输数据。是否所有差分对（DA：引脚1和2，DB：引脚3和6，DC：引脚4和5，DD：引脚8和7）都是总线，可以双向传输数据（与RX的UART不同必须连接到TX）？如果我仅使用两对电缆，我是否只能连接DA和DB？


它取决于以太网的版本。 10BASE-T和100BASE-TX在每个方向上使用一对。在较旧的硬件上，您必须手动确保将变送器连接到接收器（如果需要，请使用交叉电缆），但是较新的硬件通常具有AUTO-MDIX，它会自动将其找出来。

1000BASE-T使用全部四个使用回声消除技术同时在两个方向上同时配对，以将接收到的数据与发送的数据分开。

我认为10GBASE-T也使用回声消除技术，但我对此并不抱负。


连接4线设备是否还有问题到使用8条线的网络？


大多数设备支持低速模式，但不是全部。特别是双绞线标准光纤转换器通常仅在双绞线侧仅支持单速。支持10GBASE-T的设备通常也支持1000BASE-T，但仅有时支持100BASE-TX，而afaict从不支持10BASE-T。

#2 楼

以太网标准需要以太网磁性变压器。您会发现以下问题：“为什么以太网/ RJ45插座磁耦合？”

UTP电缆规格要求使用四对电缆。 10BASE-T和100BASE-TX使用其中两对，而发送和接收则使用一对，而1000BASE-T需要使用全部四对，同时发送和接收。如果尝试仅在两对上运行1000BASE-T，它将协商到100BASE-TX。

#3 楼

变压器主要用于去耦直流共模信号，如其他答案中所述，它还提供了实际数据网络所需的电气隔离（与在您的工作台上运行整个网络相反，全部由同一扩展供电）例如）。变压器制造商应说明其符合哪个IEEE 802.3子标准。通常，用于1GBASE-T的变压器可以一直工作到10MBASE-T的速度，似乎10GBASE-T变压器仍保持类似的性能，但不能完全保证10GBASE-T变压器可以与例如由于某些关键参数已更改，因此是100BASE-T PHY芯片。
但是至少从理论上讲，例如在FPGA（或现代GPU或ASIC）中设计10M / 100M / 1G / 10G BASE-T数字信号处理链，将其连接到以800MS / S运行并使用10GBASE的A / DD / A前端-T Magnetics，并提供符合3M个数量级的10M至10G速度的解决方案。但是实际上，没有人设计这样的“宽带”数字处理链，因为10G端口太贵了，以至于将任何较慢的端口插入它们中都是浪费金钱，这会浪费很多精力。通常，10G PHY仅是千兆速度，通常甚至不是1G，而是更高的速度：2.5G，5G和10G。其中一些仅10G！模拟电话系统只有一个差分“环路”连接：不是一根线传输另一根线。这是一个单一的闭合回路，可同时在两个方向上工作。它的工作原理是，发送者拥有从环路接收的信号中抑制自己的信号所需的所有信息。
连接的每一端都是发送器和接收器。传输的信号叠加在电路上已经存在的信号上。接收器然后测量该求和信号，并从中减去自己的发射信号。剩下的就是链路上其他发送器正在发送的内容。由于此类链接通常是点对点的，因此一旦从接收信号中减去自己的传输，剩下的就是线路远端的另一个传输信号。
从整体减去传输信号无论是在谈论千兆以太网还是两线电话线，都必须完成接收信号的处理。在电话线上，信号足够慢，以至于称为混合动力的无源设备-本质上是带有终端的变压器-可以充分发挥作用。这样的混合器存在于模拟电话和其他简单的电话设备中。例如，基于变压器的方法效果不佳存在对地静止的延迟，并且对于高速调制解调器而言这是不够的，因此即使在电话线上工作的调制解调器也必须在数字域中实现“混合”。他们仍然使用变压器进行隔离，并且可以以混合方式将其连接，但是该变压器本身的性能不足。
一旦总体上变得便宜，使用重量为微克的芯片处理数字信号，而不是制造和运输大块的铁和铜，称为混合变压器（混合重量分别超过PC中所有半导体芯片的重量），语音电话网络中的混合功能已通过数字信号处理实现。例如：一个性能低下的ARM M0微控制器具有足够的计算能力，可以用软件实现自适应电话混合系统，并具有出色的性能，并且其制造所用的资源比电话混合变压器的制造所用的资源少得多。轻巧的现代技术的好处远远超出了单纯的便利性：)仍然有一个更轻，更简单的变压器将电话线及其电压瞬变与电路的相对敏感部分隔离开来。
随着数据速率的提高，执行这种分离的发送和接收数据，以及适应电缆设备的缺陷（例如，每个连接器/插孔或扭结都会引起回声！）所需的计算能力也随之增加。因此，当您看一个10GBASE-T PHY芯片时，它的晶体管数量大约与奔腾III（Katmai）差不多：大约一千万。当然，该晶体管预算中只有一部分用于近，远回声消除和均衡，但仍然不是一个小数目。从例如Broadcom占芯片的1/10/1/3很好（我不处理这种芯片设计，也没有任何经验法则可以提供更窄的估计值）。用于回声消除和路径均衡的数字滤波器的长度约为100-1000T（抽头）。这意味着PHY必须在每个采样周期内进行几千个10-12bit的乘法和加法运算，以使发送信号与接收信号分离，并消除电缆系统的缺陷。运行10GBASE-T需要800 MSamp / s。因此，我们谈论的是1TMAC / s的数量级（即1 Tera MAC / s，或每秒一百万个乘法和加法）。
您可以使用现代GPU来模拟。从角度来看：2010年之前的早期Intel HD Graphics平台的性能可能为0.03TMAC / s。 2013年推出的Intel Iris Graphics可以以一半的精度处理大约1TMAC / s的速度-几乎具有执行单个10GBASE-T收发器的均衡和回声消除所需的能力。这只是为了获得“干净”的数字化信号，您仍然必须对其进行解调，解扰，解码和纠错（并在传输时进行相反操作）。我想，这很容易相当于几百个GFLOP / s，尽管其中很大一部分不是浮点，而是并行位操作和快速内存查找。
顺便说一句：您可以沿线路分布两个以上的发射机，只要它们的信号可以分开即可。卫星定位系统处理以下问题：所有GPS卫星都以相同的频率发送，但是它们的信号均以不同的方式编码，因此，如果您使用的代码可以解码一颗卫星的数据，那么其他所有卫星的信号都会变成可以分离的噪声。从有用的数据。这称为码分复用。但这确实是一个问题，因为GPS是单向的：发送器是卫星，而“ GPS设备”（如电话）仅是接收器。尝试以GPS频率进行传输将使您陷入合法的困境，而如今这已经相当快了（不要介意，这是完全没有意义的：卫星不在听您讲话！）。
但原则上您可以使用码分复用在单个“醚”上丢弃几个10GBit / s等效的PHY-例如使用不平衡变压器将这些PHY耦合到75欧姆旧同轴电缆上。然后，假设每个PHY被限制为以10MBit / s的速率传输。您可能有数十个，全部使用不同的代码参数一次传输，并且每个参数可以立即听到所有其他参数，并从其他任何参数产生10MBit / s的接收流-实际上，这是使用自定义10GBASE的资源-T PHY，它可以一次解码许多传输。因此，利用现代技术，可以将“老式的” 75欧姆同轴电缆10MBit以太网从TDMA切换到CodeDMA（而不是CDMA !!），并允许无冲突的网络段具有通常在这些段上出现的节点数量。 （从几到几十）。仅通过一根同轴电缆就不可能获得完整的10GBit / s带宽，但是我想，使用每千个Cray-1机器的计算资源，每张网卡都可以达到1-3GBit / s。现在你们都知道为什么他们在80年代没有码分多路复用以太网-这很基本：Cray-1的生产量约为100台。如果它们制作了大约2000个，则可以使用每个1000个将CodeDMA 10BASE-T节点放在一起进行演示。同样-当时必需的ADC和DAC大多都是虚构的，因此需要使用具有中频转换功能的较慢的转换器来完成实现，并且数字处理必须将子带重新转换为宽带基带时间序列格式，然后在发送端退出。但是，当然，限制因素是超级计算机的可用性差，请注意：)是的，也许可以利用光学FFT来实现某些FIR段。但是在80年代那是相当秘密的东西:)