ギガビットイーサネットでの「双方向」伝送はどのように機能しますか?


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さまざまなツイストペアプロトコルについて読んでいて、コネクタを配線する方法を調べに行ったとき、ウィキペディアの驚異に気を取られていました。

そして、それがどのようにして同じ導体を介して同時に両方向に送信できるのだろうと思いますか?私はそれを正しく読んだと思います、なぜなら彼らが交代でそれを全二重と呼ぶことはないからです。

そして、なぜそれが各方向に2つの(異なる)ペアを使用するよりも優れているのですか?

回答:


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この方法はエコーキャンセレーションと呼ばれ、少しの信号処理が必要です。基本的には、送信しているものを知っているので、リンクの遠端から入ってくるものから送信したばかりの信号を分離することができます。回路のセットアップ方法では、送信信号と受信信号が互いに重なり合い、多少なりとも加算されます。

これがどのように機能するかを理解するための簡単な例:送信機が送信する場合

+ 1、+ 1、-1、+ 1

ローカルレシーバーは

+ 2、0、-2、+ 2

次に、反対側からの信号が

+ 1、-1、-1、+ 1

それは多かれ少なかれそれがどのように機能するかの要点ですが、遅延と反射のためにかなり複雑です。この手法は「エコーキャンセレーション」と呼ばれます。回線に1つだけ+1を送信しても、1つだけの+1が受信されるわけではなく、さまざまな振幅でいくつかの遅延コピーが得られるからです。たとえば、あなたが送る場合

+1、0、0、0、0、0

あなたは戻ってくるかもしれません

0、+ 0.8、0、+ 0.2、-0.1、+ 0.1

線に沿った不連続のため。受信信号は、このパターンで送信信号の「畳み込み」になります。たとえば、あなたが送る場合

+ 1、+ 1、-1、+ 1、0、0、0、0

それからあなたはのようなものを得るでしょう

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

トランシーバーは、エコーがどのように見えるかを理解するためにトレーニングシーケンスを送信します(たとえば、もう一方の端が0を送信しているときに1つだけ+1を送信し、受信機で得られるものを測定します)。この情報は、送信されたデータがエコーバックして受信機が予期するものを再構築するために使用されます。この再構成は受信データから差し引かれ、リンクの他端からの信号が残ります。

この方法では、各方向に個別のシグナリングペアを使用する場合ほどの損失やノイズを許容できませんが、建物内のすべての部屋にすでに配線した古い100 Mbitケーブルを再利用できます。

ちなみに、10 Mbitと100 Mbitのシグナリングはひどく非効率的です。ケーブルには4つのペアがありますが、どちらも単一の受信ペアと単一の送信ペアを使用します。ギガビットイーサネットが開発されたとき、設計者は10および100 Mbitイーサネットとの互換性をできるだけ維持したいと考えていました。1つのペアから10倍の帯域幅を取得する方法がなかったため、解決策は、シングルペアの帯域幅を2.5倍にして、4つのペアすべてを使用することでした。同じケーブルのわずかに改善されたバージョンに10Gイーサネットが搭載されています(主に多くのシールドが必要です)が、現在は非常に一般的ではありません(ほとんどの10Gイーサネットは、10Gで動作する各方向に1ペアの完全に異なるケーブルを使用しています)。私は、RJ-45ケーブルを介した10Gイーサネットよりも高速なものは何もないことを真剣に疑っています。


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ワイヤーの半分しか使われていないのに、なぜ人々は銅の2倍のお金を払ったのでしょうか?
JDługosz

それは本当に良い質問です。それは電話システムからのホールドオーバーだと思います-イーサネットに使用されるRJ-45ジャックは4つの電話回線を運ぶことができます。奇妙なペアの配置は、2線または4線対応のコネクタを1線または2線で簡単に配線できるため、電話配線からも得られます。また、興味深いことに、多くの建物には、各部屋へのRJ-45終端ケーブルが複数あり、それらは通信室のパッチパネルで終端しており、必要に応じて電話回線またはイーサネットスイッチに接続できます。また、RJ-11プラグはRJ-45ジャックに適合します。
alex.forencich 2014年

テレコムとデータコムのことについて覚えておくべきことの1つは、新しい設計を推進するあらゆる種類の「レガシー」制約があるため、導入と保守がより安価になることです。
alex.forencich 2014年

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どうやってやっているの?

802.3標準から(IEEE Std 802.3-2012、sec 3、p。180):

図40–2に示すように、1000 Mb / sの総データレートは、各ワイヤペア上で2​​50 Mb / sのデータレートで送信することにより実現されます。ハイブリッドとキャンセラーを使用すると、シンボルを同じワイヤペアで同時に送信および受信できるため、全二重送信が可能になります。125 MBdの変調率のベースバンドシグナリングが各ワイヤーペアで使用されます。送信されるシンボルは、4次元の5レベルのシンボルコンスタレーションから選択されます。

ハイブリッドのタイプである方向性結合器。つまり、ラインを順方向と逆方向に進む信号を分離するコンポーネントです。

なぜそれが良いのですか?

各ケーブルは、500 Mb / sではなく、各方向に約250 Mb / sを伝送するだけでよいため、より長いリンク距離が可能になります。


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Gige Speed Ethernetは、高度なイコライゼーション技術を使用して、コネクタの反射、伝搬経路のインピーダンスの変化、およびその他のさまざまな欠陥を補正します。

どのように同時に送信と受信を行うことができますか?

2つ必要です。1つは、トランスミッターのインピーダンスを低くして入力信号を短絡させることはできませんが、ドライバーは反射を防ぐためにインピーダンスを整合させる必要があります。2番目に必要なことは、何を送信しているのかを知っていることです。そのため、その波形からの逸脱はすべて着信波形である必要があります。リフレクションが高すぎない限り、関連情報を抽出することができます(実際に成功します)。

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