¿Qué pasa si hay un número impar de giros en un cable de par trenzado?

No soy electricista ni estudiante del campo. Soy un ingeniero de redes con un error de curiosidad y eso me ha llevado a explorar específicamente el cableado y el par trenzado. Digo esto para alegar que las respuestas se "simplifiquen" para que pueda entenderlo ^ _ ^.

Finalmente entendí la razón por la cual 100BASE-TX y 10BASE-T usan dos cables (un par) para TX y otros dos cables (otro par) para RX. Entiendo que a través de cada par, un cable transmite la señal original y el otro cable transmite el inverso exacto.

También finalmente entendí por qué los cables están retorcidos dentro del par. Efectivamente, para permitir que las fuentes ambientales de interferencia electromagnética (EMI) afecten a ambos pares de cables por igual, en lugar de uno desproporcionadamente al otro.

Lo que me llevó a entenderlo fue esta imagen, publicada en ResearchGate.net en esta publicación por el Dr. Ismat Aldmour :

Publicaré aquí su expiración también, para evitar el riesgo de pudrición del enlace:

Tuve que explicar esto a mis alumnos en redes una vez dibujando algo similar a la Figura adjunta. En la Figura 1, para el caso de un par paralelo, la interferencia causa que el cable rojo (el más cercano a la fuente de interferencia) reciba más voltaje (inducido) por unidad de longitud (1 mV como ejemplo) mientras que menos inducido (0,5 mV) en El cable azul. La diferencia total en el destino es de 3 mV. Mientras que en el caso de par trenzado (Figura 2), la diferencia total es de 0 V en el destino porque partes (retorcimientos) de los cables rojo y azul están sujetas alternativamente al mismo nivel de interferencia y, por lo tanto, la diferencia total en el destino es de 0 V. Dibujé esta figura para esta pregunta con la esperanza de usarla también en la conferencia. Esto es especialmente útil al enseñar redes a estudiantes de ingeniería no eléctrica que no reconocen los términos de impedancia, términos de ruido en modo diferencial, ... etc. Por cierto, la interferencia en pares trenzados proviene principalmente de la señalización en otros pares que se ejecutan juntos dentro del mismo cable que puede tener muchos de ellos. Gracias. @AlDmour.

Con la imagen y la expiración, entiendo cómo los seis, incluso giros, causan que ambos cables en el par se vean igualmente afectados por la EMI ambiental, y la interferencia delta neta termina en +0. Mi pregunta es, ¿qué sucede si hay un número impar de vueltas en el cable?

Por ejemplo, si se agrega una media vuelta más a la imagen de la Figura 2 anterior, el delta de interferencia en el cable rojo sería + 1mV, y el delta de interferencia en el cable azul sería + 0.5mV.

¿Cómo compensa el extremo receptor eso y / o detecta el EMI y determina qué mV en cada par puede ignorar?

Un número par de giros es mejor, pero no estoy al tanto de situaciones prácticas de cable en las que valga la pena: hay otras fuentes de interferencia que probablemente sean más importantes que la pequeña diferencia que supondría.

Otra forma de verlo: la cantidad de interferencia magnética es proporcional al área entre los dos cables. Con un número par perfecto de giros, el área es efectivamente cero. Con un número impar de giros, es esencialmente un área de giro. Eso sigue siendo una gran mejora sobre ningún giro :)

El número par o impar de giros es arbitrario a todos los efectos.

Lo que es más importante es la cantidad de giros por pulgada (TPI). Cuanto mayor sea este número, más se logrará la cancelación de ruido.

¿Por qué? bueno, simplemente ponga cualquier fuente de ruido (campos magnéticos, etc.) generalmente variará a lo largo de la longitud del cable. Si puede retorcer un cable más veces, significa que cada cable experimentará más de cerca el mismo ruido en cualquier punto dado.

Para visualizarlo, en el diagrama que publicó, en un campo más variado, imagine que el cable en la parte superior experimenta ruido en cada giro son: 1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mvo algún otro número elegido arbitrariamente. Entonces el de abajo ve: 2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mvo lo que sea. Ahora ya no coinciden, por lo que lo par / impar deja de importar. Ahora, si duplicara el número de giros, pero no cambiara los niveles de ruido, vería que cada cable ahora experimenta el mismo ruido.

Entonces, realmente querría dos giros en cualquier punto que cambien las fuentes de ruido. En realidad, estos cambian continuamente, y cada entorno en el que usa el cable es diferente. En ese momento, básicamente deja de importar si hay giros extraños o pares, ya que nunca se podría garantizar que los dos experimenten exactamente el mismo ruido, solo cerca del mismo.

Par o impar no es significativo para las longitudes de cable en cuestión. Lo que es más significativo es el número de giros por unidad de longitud (y esta es también la razón por la cual las especificaciones limitan la cantidad que se puede desenroscar al montar). En cambio, el número de giros es uniforme para que no se produzca un cambio de polaridad de la señal a lo largo del cable.

Realice el siguiente Gedankenexpeirment (o hágalo con un cable real): si el cable no se extiende recto, sino que se dobla sobre sí mismo de manera que ambas tomas que conecta están relativamente cerca una de la otra, ¿qué espera que suceda si gira? ¿Uno de los conectores / dispositivos 180 grados (o ambos 90 grados en direcciones opuestas)? Nada, por supuesto. Y, sin embargo, ¡esta rotación efectivamente cambió el número de giros por uno!

La instalación más común de cableado Cat-5 para comunicaciones de red es según los estándares 10Base-T.

Esto significa que 2 pares, típicamente azul y verde, llevarán datos. El azul tiene 72 vueltas por metro y el verde tiene 65 vueltas por metro.

En distancias cortas, nada de esto importa. Podrías tener cintas envueltas alrededor de luces fluorescentes que conectan tus tarjetas de red, si te quedas a menos de 10 metros. (Fuente: prueba personal solo para ver si podía hacerlo. Era más lento que 10Mbit porque TCP tuvo que corregir por error, pero los bits pasaron y finalmente transfirieron archivos. Además, no estaba bien enrollado alrededor del tubo fluorescente, probablemente envuelto alrededor de 4 veces por metro).

El peor escenario para el cableado Cat-5 en código de 10Base-T Ethernet es tener 3 segmentos de 100 metros usando amplificadores entre cada segmento. (El código dice que la longitud más larga de Cat-5 para 10Base-T es de 100m, y no más de 2 amplificadores entre los segmentos de 100m antes de que necesite un repetidor). Sin embargo, buena suerte para encontrar un amplificador en lugar de un repetidor: cada interruptor y la mayoría Los centros tontos producidos hoy se repetirán.

En este peor de los casos, puede colocar un edificio de oficinas sin pérdida de datos, incluido el ruido de las computadoras, las luces fluorescentes, el sistema HVAC, las placas de aluminio aleatorias, las vigas de hierro aleatorias, el sistema eléctrico, los objetos conectados a tierra como tuberías de cobre para el aspersor. sistema y plomería, etc. Naturalmente, si está en algo más ruidoso que un edificio de oficinas, como un piso de fabricación que utiliza equipos de alto voltaje, querrá un par trenzado blindado.

Eso es 300 metros sin pérdida de datos, con al menos 65tpm x 300m = 19500 twistsen su par verde. No hay mucha diferencia entre 19500 y 19499 giros en el peor de los casos, donde el giro por metro realmente comienza a importar.

Por lo tanto, en el peor de los casos, es mejor que planifique cuidadosamente su ruta de cableado para evitar el alto voltaje, las líneas eléctricas, los ruidosos emisores EM (luces) y los conductores con conexión a tierra que preocuparse por si tiene un número par o impar de giros.

Y, un poco de trivia: siempre tienes un número impar de giros. Cada conector RJ-45 se ensambla alternando entre la punta y el anillo, y la punta es siempre el pin más a la izquierda, independientemente de si está utilizando el estándar A o B, por lo que los cables de paso y cruzado siempre tienen un número impar de giros Darle la vuelta al cable tampoco cambia la cantidad de giros que tiene cada par. Incluso si tiene una cinta plana, hay un giro de 180 por par.

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

$N$

Hay muchos otros trucos sofisticados para la "recuperación del reloj" que pueden ayudar a limpiar la señal. Retorcer los cables es solo un paso (muy importante, porque es barato y efectivo).

10Base-T y 100-Base-TX son protocolos digitales que funcionan a + -2.5V y + -1V / 0V, respectivamente. Además, hay una tolerancia del orden de + -5-10% para los niveles de señal.

Suponiendo que este cable se coloque en un entorno normal, el ruido acumulado en un solo giro es pequeño porque: 1) los giros son pequeños y 2) los cables están muy juntos.

En conjunto, el sesgo de voltaje de un giro único, desequilibrado e impar es insignificante.

Otros respondieron bien la pregunta. Excepto: "¿Cómo compensa el extremo receptor eso y / o detecta el EMI y determina qué mV en cada par puede ignorar?"

El receptor observa la diferencia de voltaje entre los dos cables en un par. Ignora, para una muy buena aproximación, la señal que es común a ambos cables. Siempre que la diferencia debido a la señal original sea mayor que la diferencia en el ruido inducido, recupera los datos originales. Esta magia se conoce como rechazo en modo común, y es la razón por la que el servicio telefónico antiguo y los cables de micrófono realmente largos funcionan, a pesar del zumbido inducido de 60Hz miles de veces más grande que la señal.