千兆以太网上的“双向”传输如何工作?

电器工程 以太网 电缆
2022-01-26 18:12:02

我正在阅读各种双绞线协议,当我去查找连接连接器的方法时,被维基百科的奇迹分散了注意力。

我想知道它如何在同一导体上同时在两个方向上传输?我想我没看错,因为如果他们轮流,就不会被称为全双工。

为什么这比在每个方向使用两个(不同的)对更好?

3个回答

该方法称为回声消除,它需要一些信号处理。基本上,这个想法是因为你知道你要发送什么,那么你可以将你刚刚发送的信号与来自链路远端的信号分开。电路的设置方式,发射和接收信号相互叠加,或多或少地叠加在一起。

让您了解其工作原理的简单示例:如果发射器发送

+1、+1、-1、+1

并且本地接收者得到

+2、0、-2、+2

那么你可以确定来自另一端的信号一定是

+1、-1、-1、+1

这或多或少是它工作原理的要点,但由于延迟和反射,它要复杂得多。该技术被称为“回声消除”,因为沿线路仅发送一个单独的 +1 不会导致接收一个单独的 +1,而是您会得到多个不同幅度的延迟副本。例如,如果您发送

+1, 0, 0, 0, 0, 0

你可能会回来

0, +0.8, 0, +0.2, -0.1, +0.1

由于沿线不连续。然后,接收到的信号变成具有这种模式的发射信号的“卷积”。例如,如果您发送

+1、+1、-1、+1、0、0、0、0

然后你会得到类似的东西

0、+0.8、+0.8、-0.6、+0.9、-0.2、+0.4、-0.2、+0.1

收发器发送训练序列以确定回波的样子(例如发送一个单独的 +1 而另一端发送 0 并测量您在接收器处得到什么)。该信息用于重建接收器期望从回传的传输数据中看到的内容。从接收到的数据中减去该重构,留下来自链路另一端的信号。

这种方法不能容忍与为每个方向使用单独的信号对一样多的损耗或噪声,但是这意味着您可以重复使用您已经路由到建筑物中每个房间的旧 100 Mbit 电缆。

顺便说一句,10 Mbit 和 100 Mbit 信令效率极低:尽管电缆有四对,但两者都使用单个接收对和单个发送对。在开发千兆以太网时,设计人员希望尽可能地保持与 10 和 100 Mbit 以太网的兼容性。由于他们不可能从单对中获得 10 倍的带宽,因此解决方案是将单对带宽提高 2.5 倍,然后使用所有四对。他们现在在相同布线的略微改进版本上拥有 10G 以太网(主要是它需要大量屏蔽),但目前非常少见(大多数 10G 以太网使用完全不同的布线,每个方向都有一对以 10G 运行)。我严重怀疑我们会在 RJ-45 电缆上看到比 10G 以太网更快的东西。

他们是怎么做到的呢?

根据 802.3 标准(IEEE Std 802.3-2012, sec 3, p. 180):

1000 Mb/s 的总数据速率是通过在每条线对上以 250 Mb/s 的数据速率传输来实现的,如图 40-2 所示。混合器和消除器的使用通过允许同时在相同的线对上传输和接收符号来实现全双工传输。每对线对使用调制速率为 125 MBd 的基带信令。传输的符号是从一个四维 5 级符号星座中选择的。

混合器定向耦合器的一种即,分离线路上正向和反向传播的信号的组件。

为什么更好?

因为每条电缆只需在每个方向上传输约 250 Mb/s 而不是 500 Mb/s,这允许更长的链路距离。

Gige Speed Ethernet 使用先进的均衡技术来补偿连接器反射、传播路径中的阻抗变化和各种其他缺陷。

至于如何同时发送和接收?

它需要两件事,一是发射器阻抗不能太低以至于会使输入信号短路,但驱动器需要阻抗匹配以防止反射。需要的第二件事是您知道您正在传输什么,因此任何与该波形的偏差都必须是输入波形。只要反射不是太高,您就应该能够(并且确实是成功的)提取出相关信息。