以太网电缆上的正负 (+/-) 传输和接收引脚是什么意思?

网络工程 以太网 第一层 纤维
2021-07-12 02:17:20

所以我试图了解以太网端口的引脚布局,特别是 8P8C,据我所知,这是最常见的。在八个引脚中,显然只有四个用于通信,如下图所示,其中引脚 1 和 2 是 TD+ 和 TD-,引脚 3 和 6 是 RD+ 和 RD-。(其中 TD = 发送,RD = 接收)

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我知道由于以太网电缆中的电缆对,它们以这种方式排列

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然而,我不明白的是为什么有一条单独的 + 和 - 传输和接收线,以及它们的作用。他们每个人都携带自己的信号吗?或者一个是参考电压?

对于上下文,我的目标是创建一条全双工光纤线并将其转换回以太网电缆,以便我可以将其插入我的计算机,并且我想更好地了解 + 和 - 线之间的区别,以便我可以将其转换为一个 8P8C 连接器。

谢谢你的帮助!

4个回答

双绞线使用差分信号- 在一对中,一条线始终是另一条线的负/互补信号。在最简单的例子中,Transmit+ > Transmit-(较高电压电平)表示1并且Transmit+ < Transmit-(较低电压电平)表示0换句话说,每根电线都是另一根电线的参考。没有参考地面。

对于 10BASE-T 和 100BASE-TX,每个都有专门的一对用于传输数据和接收数据。

使用光纤无需补偿 EM 噪声或去除直流电,因此您只需将数据信号放在纤芯上即可。您可以购买便宜的媒体转换器来连接例如 100BASE-TX 和 100BASE-FX,或 1000BASE-T 和 1000BASE-LX。构建自己是一个重大项目 - 除了传输介质之外,光纤和铜线的线路代码可能大不相同:

  • 10BASE-T 到 10BASE-FL 可以直接适配,曼彻斯特全程
  • 100BASE-TX 到 100BASE-FX 需要 PMD 解码/编码(-TX 使用 MLT3)和加扰/解扰,但 PCS 是相同的 4b/5b
  • 1000BASE-T 到 1000BASE-LX 需要完整的 PCS 转码(-T 使用四维 PAM5 & 加扰;-X 使用直 8b/10b)

[编辑] 正如 Criggie 所指出的,使用带有不错开关的模块化收发器 (SFP) 比使用外部媒体转换器更可取。

他们每个人都携带自己的信号吗?或者一个是参考电压?

不知道大家对电子学了解多少,先说明一下背景:

原则上,您需要两根电线才能使电流流动。对于许多类型的连接,每个信号有一根单独的电线,所有信号有一根公共电线。这种公共导线通常称为“地”或“地”。

一个例子:Centronics 打印机接口有多达 17 个信号,而其中至少有 8 个被使用。如果您想向打印机“发送”一些信号,电子会流过代表 17 个信号的 17 根导线。电子通过“地”线回流。

许多其他类型的低频计算机电缆(例如 VGA、模拟音频、RS-232、VGA、PS/2 或电源)使用相同的原理:每个信号一根线加上一根常见的“地”线对于所有信号。

对于以太网、DVI、SATA和USB等高频信号,如果不考虑某些影响,信号之间会产生大量干扰。会引起干扰的许多事情之一是使用一根公共电线处理多个信号。

这意味着每个信号都需要自己的两根电线。

以太网电缆上的正负 (+/-) 传输和接收引脚是什么意思?

在这种情况下,“加号”和“减号”通常仅用于区分不允许交换的电缆(不允许交换“Tx+”和“Tx-”)。

正如 Zac67 所说,两根线形成一个差分对;两条线之间的电压差在接收端很重要。

这样做的原因是它提高了抗噪声能力。两根电线紧挨着扭在一起,因此任何影响一根电线的电磁干扰都会以几乎完全相同的电压变化撞击另一根电线,因此差分电压几乎保持相同。

很好的问题。Zac67 在回答这个问题上做得很好,但我想给出我自己的看法。

您的问题围绕着另外两个但相关的问题:

  1. 为什么 UTP 使用一对电线?
  2. 为什么 UTP 将电线缠绕在一起?

这两个问题都与电磁干扰 (EMI) 有关。第一个主要降低出站EMI,第二个降低入站EMI。

为什么 UTP 使用一对电线?

施加到电线上的电压会发出出站 EMI。如果只有一根电缆在使用,那么这不是什么大问题。但通常电缆与许多其他电缆并排运行,并且不希望一根电缆的出站 EMI 影响其旁边的其他电线的传输。

设计的解决方案是传输两个彼此相反的信号

例如,假设我们需要从电缆的一端向另一端发送 +5v 的电压。假设将 +5v 泄漏 +0.5v 传输到相邻电缆。为了抵消这一点,请使用另一根电线传输完全相反的:-5v,这也会将 -0.5v 泄漏到相邻的电缆。泄漏 +0.5v 和 -0.5v 的综合效果最终是 0v 的出站发射。

(这不是完美的净 0排放,但您可以看到这个概念)。

这在电气工程领域被称为平衡对,并以双绞线与 TX+ 和 TX- 线表示。

这使您可以使用不需要在屏蔽方面进行大量投资的布线方案,这也是大量使用非屏蔽双绞线 (UTP) 布线而不是屏蔽双绞线 (STP) 的部分原因

到目前为止,我们只回答了为什么我们使用一对电线接下来我们将研究它们为什么被扭曲

为什么 UTP 将电线缠绕在一起?

尽管采用了上述使用平衡对的策略,但无法避免任何电线都会暴露于一定量的入站 EMI 的事实。为了抵消这一点,设计了另一种策略来减少平衡对上吸收的 EMI。

该策略围绕这样一个事实:电线离源越近,EMI 干扰就越大。如果在一根线上发送相反电压的两根电线“轮流”靠近源,它们将暴露于相同数量的入站 EMI。允许接收端从 EMI 中提取预期信号。

这是它的工作原理:

实用网络 - 以太网布线

蓝线以 +50v 开头,绿线以完全相反的 -50v 开头。EMI 源是红色圆圈,围绕 EMI 源的每个波对电线的影响越来越小。如果您只在每个灰点(每个扭曲的顶部和底部)添加 EMI,两条线最终都会收到 +22v 的干扰。

即使在导线右侧接收到的最终电压不同,请注意整个双绞线上的电压差异是一致的:始终相距 100vEMI 对两根导线的影响相同您可以轻松计算最终值 (100v) 的差异,并将其显示在数轴上以确定起始电压为 +50v 和 -50v:

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应该说,为了传达概念,上面使用的数字被大大简化了。典型的 EMI 辐射仅影响微伏 (µV) 范围内的信号 — 即伏 (V) 的 1,000,000 分之一。但是这些概念仍然成立:因为正在发送原始信号和反向信号,所以抵消了净出站发射,并且由于扭曲,两条线同样受到相同量的干扰


综上所述,我们可以直接回答您的问题:

然而,我不明白的是为什么有一条单独的 + 和 - 传输和接收线,以及它们的作用。

他们每个人都携带自己的信号吗?

是的,但它们彼此相反。

或者一个是参考电压?

是的,它们是彼此的相互参考。


上面的图片和内容都来自这一部分以太网布线的一篇文章上我的博客。如果您想了解有关该主题的更多信息,请随时查看。