Điều gì nếu có một số lượng xoắn xoắn trong một cáp xoắn đôi?

Tôi không phải là một thợ điện, hoặc một sinh viên của lĩnh vực này. Tôi là một Kỹ sư Mạng với một lỗi tò mò và gần đây tôi đã đưa tôi đi khám phá hệ thống cáp và Twisted Pair một cách cụ thể. Tôi nói điều này để nài nỉ rằng các câu trả lời là 'chết lặng' để tôi có thể hiểu nó ^ _ ^.

Cuối cùng tôi cũng đã hiểu lý do tại sao 100BASE-TX và 10BASE-T sử dụng hai dây (một cặp) cho TX và hai dây khác (một cặp khác) cho RX. Tôi hiểu rằng trên mỗi cặp, một dây truyền tín hiệu gốc và dây còn lại truyền chính xác.

Cuối cùng tôi cũng hiểu tại sao dây bị xoắn trong cặp. Thực tế, để cho phép các nguồn giao thoa điện từ (EMI) xung quanh ảnh hưởng đến cả hai cặp dây như nhau, thay vì một nguồn không tương xứng với nhau.

Điều khiến tôi hiểu nó là hình ảnh này, được đăng trên ResearchGate.net trên Bài đăng này của Tiến sĩ Ismat Aldmour :

Tôi cũng sẽ đăng bài khám phá của mình ở đây, để tránh nguy cơ thối liên kết:

Tôi đã phải giải thích điều này với các sinh viên của mình trong mạng một lần bằng cách vẽ một cái gì đó tương tự như Hình đính kèm. Trong Hình 1, đối với trường hợp của cặp song song, nhiễu gây ra dây màu đỏ (càng gần nguồn nhiễu) thì điện áp lấy hơn (cảm ứng) trên mỗi đơn vị chiều dài (ví dụ 1 mV) trong khi ít gây ra (0,5mV) trong dây màu xanh. Tổng chênh lệch tại điểm đến là 3mV. Trong khi trong trường hợp cặp xoắn (Hình 2), tổng chênh lệch là 0V tại điểm đến vì các bộ phận (xoắn) của dây màu đỏ và màu xanh thay thế chịu cùng một mức nhiễu và do đó tổng chênh lệch tại điểm đến là 0V. Tôi đã vẽ con số này cho câu hỏi này với hy vọng sẽ sử dụng nó trong bài giảng. Điều này đặc biệt hữu ích khi dạy kết nối mạng cho các sinh viên kỹ thuật không dùng điện, những người không nhận ra các điều khoản của trở kháng, thuật ngữ tiếng ồn chế độ khác biệt, ... Nhân tiện, nhiễu trong các cặp xoắn chủ yếu đến từ tín hiệu trên các cặp khác chạy cùng nhau trong cùng một cáp có thể có nhiều trong số chúng. Cảm ơn. @AlDmour.

Với hình ảnh và sự khám phá, tôi hiểu cách sáu, thậm chí xoắn khiến cả hai dây trong cặp bị ảnh hưởng như nhau bởi EMI xung quanh và nhiễu đồng bằng ròng kết thúc ở mức +0. Câu hỏi của tôi là, Điều gì xảy ra nếu có một số vòng xoắn trong dây?

Chẳng hạn, nếu thêm một nửa vòng xoắn được thêm vào hình 2, ở trên, delta nhiễu trên dây Đỏ sẽ là + 1mV và delta nhiễu trên dây Blue sẽ là + 0,5mV.

Làm thế nào để đầu cuối nhận được bù cho điều đó, và / hoặc phát hiện EMI và xác định mV nào trên mỗi cặp mà nó có thể bỏ qua?

Số vòng xoắn chẵn là tốt hơn, nhưng tôi không nhận thức được các tình huống cáp thực tế khi điều này đáng để xử lý: có những nguồn can thiệp khác có lẽ quan trọng hơn là sự khác biệt nhỏ mà nó sẽ tạo ra.

Một cách khác để xem xét nó: lượng nhiễu từ tỷ lệ thuận với diện tích giữa hai dây. Với số vòng xoắn hoàn hảo, diện tích bằng không. Với số vòng xoắn lẻ, nó thực chất là một vùng xoắn. Đó vẫn là một cải tiến lớn không có gì thay đổi cả :)

Số vòng xoắn chẵn hoặc lẻ là dành cho tất cả ý định và mục đích tùy ý.

Điều quan trọng hơn là số lượng xoắn trên mỗi inch (TPI). Con số này càng cao, việc loại bỏ tiếng ồn sẽ càng đạt được.

Tại sao? cũng chỉ cần đặt bất kỳ nguồn tiếng ồn (từ trường, vv) thường sẽ thay đổi theo chiều dài của cáp. Nếu bạn có thể xoắn cáp nhiều lần hơn, điều đó có nghĩa là mỗi cáp sẽ trải nghiệm chặt chẽ hơn cùng một tiếng ồn tại bất kỳ điểm nào.

Để hình dung nó, trong sơ đồ bạn đã đăng, trong một trường khác nhau hơn, hãy tưởng tượng rằng dây ở đầu trải nghiệm nhiễu trên mỗi vòng xoắn là: 1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mvhoặc một số số khác được chọn tùy ý. Sau đó, một ở phía dưới thấy:2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mv hoặc bất cứ điều gì. Bây giờ họ không khớp với nhau nữa nên điều chẵn / lẻ không còn quan trọng nữa. Bây giờ nếu bạn tăng gấp đôi số vòng xoắn, nhưng không thay đổi mức độ tiếng ồn, bạn sẽ thấy rằng mỗi dây bây giờ đều có cùng một tiếng ồn.

Vì vậy, thực sự bạn sẽ muốn hai vòng xoắn tại bất kỳ điểm nào mà các nguồn tiếng ồn thay đổi. Trong thực tế, những thay đổi này liên tục và mọi môi trường bạn sử dụng cáp đều khác nhau. Tại thời điểm đó, về cơ bản nó không còn quan trọng nếu có những vòng xoắn lẻ hoặc thậm chí xoắn vì cả hai không bao giờ có thể được đảm bảo để trải nghiệm chính xác cùng một tiếng ồn, chỉ gần giống nhau.

Chẵn hoặc lẻ không đáng kể đối với độ dài cáp được đề cập. Điều quan trọng hơn là số vòng xoắn trên một đơn vị chiều dài (và đây cũng là lý do tại sao các thông số kỹ thuật giới hạn số lượng bạn được phép bỏ xoắn khi lắp). Thay vào đó, số lượng xoắn thậm chí không có chuyển đổi phân cực tín hiệu xảy ra dọc theo cáp.

Thực hiện Gedankenexpeirment sau (hoặc thực hiện bằng cáp thật): Nếu cáp không chạy thẳng, nhưng chủ yếu uốn cong lại để cả hai giắc cắm kết nối tương đối gần nhau - bạn dự đoán điều gì sẽ xảy ra nếu bạn xoay một trong các giắc cắm / thiết bị 180 độ (hoặc cả hai độ 90 độ theo hướng ngược nhau)? Không có gì, tất nhiên. Chưa hết, vòng quay này đã thay đổi hiệu quả số vòng xoắn một lần!

Việc cài đặt phổ biến nhất của cáp Cat-5 cho truyền thông mạng là theo tiêu chuẩn 10Base-T.

Điều này có nghĩa là 2 cặp, thường là xanh dương và xanh lục, sẽ mang dữ liệu. Màu xanh có 72 vòng / mét và màu xanh lá cây có 65 vòng / mét.

Trong khoảng cách ngắn, không có vấn đề này. Bạn có thể có các dải băng quấn quanh đèn huỳnh quang kết nối với card mạng của bạn, nếu bạn ở dưới 10 mét. (Nguồn: kiểm tra cá nhân chỉ để xem liệu tôi có thể làm được không. Nó chậm hơn 10Mbit vì TCP phải sửa lỗi, nhưng các bit đã vượt qua và cuối cùng đã chuyển các tập tin. Ngoài ra, nó không được quấn chặt quanh ống huỳnh quang, có lẽ được bọc khoảng 4 lần mỗi mét.)

Trường hợp xấu nhất đối với hệ thống dây Cat-5 của Ethernet 10Base-T trong mã là có 3 đoạn 100 mét sử dụng bộ khuếch đại giữa mỗi phân đoạn. (Mã nói dài nhất bất kỳ chiều dài nào của Cat-5 cho 10Base-T là 100m và không quá 2 bộ khuếch đại giữa các phân đoạn 100m trước khi bạn cần bộ lặp.) Chúc may mắn tìm được bộ khuếch đại thay vì bộ lặp, mặc dù: mọi công tắc và hầu hết trung tâm câm sản xuất ngày hôm nay sẽ lặp lại.

Với trường hợp xấu nhất này, bạn có thể xâu chuỗi một tòa nhà văn phòng mà không bị mất dữ liệu, bao gồm tiếng ồn từ máy tính, đèn huỳnh quang, hệ thống HVAC, tấm nhôm ngẫu nhiên, dầm sắt ngẫu nhiên, hệ thống điện, các vật nối đất như ống đồng cho vòi phun nước hệ thống và hệ thống ống nước, v.v ... Đương nhiên, nếu bạn ở bất cứ nơi nào ồn ào hơn một tòa nhà văn phòng, chẳng hạn như sàn sản xuất sử dụng thiết bị điện áp cao, bạn sẽ muốn cặp xoắn được che chắn.

Đó là 300 mét mà không mất dữ liệu, với ít nhất là 65tpm x 300m = 19500 twiststrên cặp màu xanh lá cây của bạn. Không có nhiều khác biệt giữa 19500 và 19499 xoắn trong trường hợp xấu nhất này, trong đó xoắn trên mỗi mét thực sự bắt đầu quan trọng.

Vì vậy, trong trường hợp xấu nhất, bạn nên lập kế hoạch cẩn thận cho tuyến cáp của mình để tránh điện áp cao, đường dây điện, bộ phát EM (đèn) và dây dẫn nối đất hơn là lo lắng về việc bạn có số vòng xoắn chẵn hay lẻ.

Và, một chút chuyện nhỏ: Bạn luôn có một số vòng xoắn kỳ lạ. Mỗi giắc cắm RJ-45 được lắp ráp xen kẽ giữa đầu và vòng và đầu luôn luôn là chân trái nhất, bất kể bạn đang sử dụng tiêu chuẩn A hay B, do đó, cả cáp truyền qua và cáp chéo luôn có số lẻ xoắn Việc vặn cáp không làm thay đổi số vòng xoắn mà mỗi cặp có. Ngay cả khi bạn có một dải ruy băng phẳng, vẫn có một vòng xoắn 180 mỗi cặp.

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

$N$ , điều đó rất có ý nghĩa. Các máy thu "mạnh" với lượng nhiễu nhỏ vì tín hiệu quan tâm thực tế là khá lớn. Hơn nữa, bạn có thể thêm các mạch khác nhau để tăng độ mạnh cho tiếng ồn. Ví dụ: bạn có thể thêm "Trình kích hoạt Schmitt": điều này phát hiện khi đầu vào đạt đến một mức kích hoạt nhất định (giả sử 1 V) cho cạnh tăng, sau đó thay đổi mức độ sẽ kích hoạt lại (giả sử là 0,8 V) khi rơi cạnh. Một "tiếng leng keng" nhỏ (100 mV) trên đầu tín hiệu đầu vào sẽ không đủ để gây ra một bộ kích hoạt bổ sung: bạn sẽ kích hoạt một lần ở cạnh tăng và một lần ở cạnh giảm.

Có nhiều thủ thuật tinh vi khác để "phục hồi đồng hồ" có thể giúp làm sạch tín hiệu. Vặn dây chỉ là một bước (rất quan trọng - vì rẻ và hiệu quả).

10Base-T và 100-Base-TX là các giao thức kỹ thuật số hoạt động ở mức + -2,5V và + -1V / 0V, tương ứng. Ngoài ra, có một dung sai theo thứ tự + -5-10% cho các mức tín hiệu.

Giả sử cáp này được đặt trong môi trường bình thường, tiếng ồn tích lũy trong một vòng xoắn rất nhỏ vì: 1) các vòng xoắn nhỏ và 2) các dây gần nhau.

Được kết hợp với nhau, độ lệch điện áp từ một vòng xoắn đơn, không cân bằng, lẻ là không đáng kể.

Những người khác trả lời tốt câu hỏi. Ngoại trừ: "Làm thế nào để đầu cuối nhận được bù cho điều đó và / hoặc phát hiện EMI và xác định mV nào trên mỗi cặp mà nó có thể bỏ qua?"

Máy thu nhìn vào sự khác biệt về điện áp giữa hai dây trong một cặp. Nó bỏ qua, với một xấp xỉ rất tốt, tín hiệu chung cho cả hai dây. Miễn là sự khác biệt do tín hiệu gốc lớn hơn sự khác biệt về nhiễu gây ra, nó sẽ phục hồi dữ liệu gốc. Phép thuật này được gọi là từ chối chế độ phổ biến, và đó là lý do dịch vụ điện thoại cũ đơn giản và cáp micro thực sự dài, hoạt động, mặc dù đã tạo ra tín hiệu lớn hơn 60Hz so với tín hiệu.