如果双绞线中的绞数奇数怎么办?


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我不是电工,也不是该领域的学生。我是一位网络工程师,有好奇心,并且最近使我特别研究了布线和双绞线。我说这是为了恳求答案被“简化”,这样我才能理解它^ _ ^。

我刚刚终于明白了为什么100BASE-TX和10BASE-T使用两根导线(一对)用于TX而另外两根导线(另一对)用于RX的原因。我知道在每对导线中,一根导线传输原始信号,另一根导线传输确切的逆信号。

我也终于了解了为什么电线在双绞线中扭曲。有效地使周围的电磁干扰源(EMI)均等地影响两对电线,而不是不成比例地影响另一对电线。

使我理解的是这张图片,由Ismat Aldmour博士在此职位ResearchGate.net发布双绞线和EMI

我还将在这里发布他的爆炸图,以避免链接腐烂的风险:

我不得不通过绘制类似于附图的内容向网络中的学生解释这一点。在图1中,对于平行线对,干扰导致红线(更靠近干扰源)每​​单位长度(例如1 mV)有更多的感应电压(感应),而在感应时则较少(0.5 mV)。蓝线。目的地的总差值为3mV。在双绞线情况下(图2),目标的总差为0V,因为红色和蓝色电线的部分(扭曲)交替受到相同的干扰,因此目标的总差为0V。我为这个问题画了这个数字,希望也可以在讲课中使用它。当向不认识阻抗项的非电气工程专业的学生教授网络时,这特别有用。差模噪声项,...等。顺便说一下,双绞线中的干扰主要来自在同一根电缆中同时运行的其他双绞线上的信令,其中可能有许多双绞线。谢谢。@AlDmour。

通过图像和爆炸图,我了解了六根甚至是双绞线如何使线对中的两根导线均受到环境EMI的同等影响,并且净增量干扰最终变为+0。我的问题是,如果电线中有奇数个扭曲,会发生什么?

例如,如果在上面的图2中增加了一半的扭曲,则红线的干扰增量将为+ 1mV,蓝线的干扰增量将为+ 0.5mV。

接收端如何对此进行补偿,和/或检测EMI并确定其可以忽略的每一对mV?


回到过去,使用长距离的多根电话线(在电线杆上),他们曾经有一种在每对电线杆之间(不时地)交换一对电线的方法,实际上,您会扭绞,因此消除了串扰在更大的程度上。这不是很完美,但是整日在街上听普伦德加斯特太太的兔子要好得多。
安迪(aka Andy)

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差别将很小(双绞线也不是完美的)。如果您的应用程序担心微小的差异,则应使用屏蔽电缆。
Tut 2015年

感谢所有答案,它们都非常有用。我认为我在考虑有助于2D图像理解的2D图像周围的信号世界时犯了一个错误,没有意识到噪声源并不总是位于导线的“上方”和“下方”,而是可以遍布整个地方。我还有一个其他问题(无关),但我将创建一个新线程...
Eddie

如果您有奇数个180度的扭曲,则极性反转,并且没有任何作用!但是,3m以太网跳线的绞合线超过100根,半绞合线会使长度相同的未绞合电缆看到的干扰不到1%。
Jasen 2015年

Answers:


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偶数的绞合会更好,但是我不知道值得在此麻烦的实际电缆情况:还有其他干扰源,可能比造成的细微变化更重要。

另一种看待它的方式是:电磁干扰的量与两条导线之间的面积成正比。通过完美的偶数个捻,该面积实际上为零。捻数为奇数时,实际上是一个捻区域。这仍然是一个巨大的进步,根本没有任何曲折:)


完全遵循您的意思,任何奇数个扭曲都代表“一个扭曲区域”。但这是否仍会使信号偏斜(即使只是很小的安装)?接收端如何从偏斜信号中提取原始信号?
艾迪

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@Eddie,至少在以太网中,它们使用一种编码,可以在不影响接收数据的情况下反转极性。例如,“ 0110110011”和“ 1001001100”均解码为相同的消息字节。
Photon

2
@Eddie的事情从来都不是理想的,例如,并非所有的扭曲都覆盖了完全相同的面积,并且干扰场并不均匀,因此接收器必须始终应对一定量的噪声。只要它远低于信号电平(“眼睛必须睁开”),噪声就没有问题。
Wouter van Ooijen

1
以太网具有在终端上可以存在多少非绞线的规范。对于较慢的速度,还是值得一转。
本杰克逊

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就所有意图和目的而言,偶数或奇数次的扭曲都是任意的。

更重要的是每英寸捻数(TPI)。该数字越高,将实现更多的噪声消除。

为什么?只需简单地放置任何噪声源(磁场等),通常会在电缆的整个长度上变化。如果您可以将电缆绞合更多次,则意味着每条电缆在任何给定点上都将更紧密地承受相同的噪声。


为了可视化,在您发布的图中,在一个变化更大的字段中,想象一下顶部的导线在每次缠绕时都会受到噪声的影响:1mv 1mv 0.5mv 2mv 3mv 1mv或一些其他任意选择的数字。然后底部的那个就会看到:2mv 1mv 3mv 0.1mv 1mv 2mv或其他。现在,它们不再匹配,因此奇/偶事物不再重要。现在,如果您要增加双绞线的数量,但又不改变噪音水平,您会发现每根电线现在都受到相同的噪音。

因此,实际上,在噪声源变化的任何时候都希望发生两次扭曲。实际上,这些变化是连续不断的,并且您使用电缆的每种环境都是不同的。在这一点上,是否存在奇数甚至偶数的扭曲基本上不再重要,因为永远不能保证两者会经历完全相同的噪声,几乎相同。


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对于所讨论的电缆长度,偶数或奇数无关紧要。更重要的是每单位长度的捻数(这也是规格限制安装时允许解捻量的原因)。取而代之的是,扭数是偶数,因此沿电缆不会发生信号极性的切换。

进行以下Gedankenexpeirment(或使用真实的电缆进行此操作):如果电缆不直,但大部分会弯回自身,以使连接的两个插孔彼此相对靠近-旋转时会发生什么情况插孔/设备之一的旋转角度为180度(或两个方向相反均为90度)?没事 然而,这种旋转有效地将捻数改变了一个!


“相反,捻数是偶数,因此电缆上不会发生信号极性的切换。” -我不确定您的意思是-肯定不会发生极性转换,因为电缆中的各个电线都是用颜色编码的。
peterG

@peterG-如果您有奇数次的扭曲,那么当您将插头插入电缆时,您会纠正它:)(通过消除扭曲或增加一个扭曲-最终都没关系)
ThreePhaseEel 2015年

@ThreePhaseEel您用“纠正”把我扔了一分钟,但是我想我明白您的意思!
peterG

3

用于网络通信的Cat-5电缆最常见的安装是10Base-T标准。

这意味着将有2对,通常是蓝色和绿色,将携带数据。蓝色每米72转,绿色每米65转。

在短距离内,这些都不重要。如果您位于10米以下,则可能会在连接您的网卡的荧光灯周围缠上缎带。(来源:个人测试,只是为了看看我是否可以这样做。它比10Mbit慢,因为TCP必须进行纠错,但是位通过并最终传输了文件。而且,它没有紧紧缠绕在荧光灯管上,可能缠绕了每米约4次。)

10Base-T以太网的代码5类接线的最坏情况是在每个网段之间使用放大器使3 100米网段。(代码说10Base-T的Cat-5的最长长度为100m,在需要中继器之前,100m网段之间的放大器不超过2个。)但是,好运气是找到一个放大器而不是中继器:每个开关和大多数今天生产的哑轮毂将重复出现。

在这种最坏的情况下,您可以在没有任何数据丢失的情况下将办公大楼拉紧,包括来自计算机,荧光灯,HVAC系统,随机的铝板,随机的铁梁,电气系统以及诸如铜管的接地物体等噪音自然,如果您所处的办公环境比办公楼嘈杂,例如使用高压设备的生产车间,则需要屏蔽双绞线。

那是300米,没有数据丢失,至少65tpm x 300m = 19500 twists在您的绿色对上。在这种最坏的情况下,每米扭曲确实开始变得很重要,在19500和19499扭曲之间并没有太大区别。

因此,在最坏的情况下,最好不要仔细计划布线路线,以避免高压,电源线,电磁辐射器(灯)和接地导体嘈杂,而不用担心绞数是偶数还是奇数。

而且,还有一些琐事:您总是会有奇数次的曲折。每个RJ-45插孔都在针尖和环形之间交替组装,并且针尖始终是最左侧的针脚,无论您使用的是A还是B标准,因此直通电缆和交叉电缆始终具有奇数个曲折。翻转电缆也不会改变每对电缆的捻数。即使您有一条扁平的色带,每对也要绕180圈。


There's not much difference between 19500 and 19499 twists in this worst case scenario<-好说!
艾迪(Eddie)2015年

2

LdLd2N+12N12N+1

N

“时钟恢复”还有许多其他复杂的技巧,可以帮助清理信号。绞线只是一个步骤(非常重要-因为便宜又有效)。


2

10Base-T和100-Base-TX是分别在+ -2.5V和+ -1V / 0V下运行的数字协议。此外,信号电平的容差约为+ -5-10%。

假设该电缆放置在正常环境中,则单绞线中累积的噪声很小,这是因为:1)绞线很小,并且2)导线靠在一起。

综上所述,单次不平衡,奇数次扭曲产生的电压偏置微不足道。


好答案。您可以在+ -2.5V电压下扩展吗?这使我很感兴趣。
艾迪(Eddie)

2

其他人很好地回答了这个问题。除了:“接收端如何对此进行补偿,和/或检测EMI并确定它可以忽略的每对mV呢?”

接收器查看成对的两条线之间的电压差。很好地近似了它忽略了两条线所共有的信号。只要由于原始信号引起的差异大于感应噪声中的差异,就可以恢复原始数据。这种魔力被称为共模抑制,这是普通的老式电话服务和很长的麦克风电缆都能工作的原因,尽管感应到60Hz的嗡嗡声比信号大数千倍。


你能详细说明As long as the difference due to the original signal is larger than the difference in the induced noise, it recovers the original data吗?原始信号的区别是通过两条不同的导线发送同一信号的+和-版本引起的吗?至于引起的噪声,怎么可能有一个区别,如果是由于扭曲,环境噪声会影响线大致相同的方式吗?
艾迪(Eddie)2015年
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