¿Aumenta el voltaje en Ethernet 10Base2 y 10Base5 cuando se refleja la señal? ¿Activará esto la detección de colisión?

Parece que las cosas son un poco más complicadas de lo que explica su cita de Wikipedia. El artículo de Wikipedia no parece estar del todo equivocado, pero tampoco explica bien las cosas, por mucho que odie decir esto.

La larga historia corta:

No, no habrá un aumento perceptible en el voltaje con los reflejos de la señal en lo que respecta a la detección de colisiones, porque la detección de colisiones analiza un resultado filtrado de baja frecuencia de la señal.

Sí, el voltaje aumentará durante las colisiones verdaderas , es decir: cuando varios nodos transmiten al mismo tiempo.

Según mi experiencia, en una configuración típica con una terminación faltante o una falta de coincidencia de impedancia , la detección de colisión se activará antes de que la señal se interrumpa demasiado para que el receptor la decodifique correctamente.

Aquí están los detalles:

Para empezar, aquí hay un oscilograma que muestra la señal en una línea 10base2 cuando se hace un ping de inundación (por ejemplo, # ping -f 192.168.1.something). La señal grande proviene del transmisor cerca del osciloscopio, y la señal más pequeña se origina en el otro extremo del cable y ya ha sido amortiguada por aproximadamente 10 m de cable coaxial.

Nota: 10base2 conducirá el cable usando una señal negativa; no es un error que el marcador de 0 V esté cerca de la parte superior de la captura de pantalla.

Volviendo a cómo se manejan las colisiones:

Los reflejos de la señal de CA (que es una señal de código Manchester de 10 MHz que se parece mucho a una señal de 20 MHz cuando está ocupada) son una cosa, pero por lo que he leído recientemente, el circuito de detección de colisión no mira los bordes individuales de la señal de CA solamente. En cambio, la señal en el extremo BNC de la interfaz, que puede ser cualquier combinación de la señal transmitida y las señales recibidas de otros nodos de la red, se filtra en el componente de CA y un componente de CC.

Luego, el componente de CC se inspecciona y evalúa en busca de posibles colisiones. De ahí viene el requisito de una longitud mínima de paquete; si a un transmisor se le permitiera enviar un paquete corto de 1 bit, en realidad no habría un componente de CC para la corta duración del pulso único. En el sentido muy estricto de la definición de "CC", una corriente promedio para la longitud de cualquier paquete aún no es una señal de CC constante e interminable, pero entiende el concepto.

Además, es bueno saber que 10base2 y 10base5 no funcionan cuando se aplican niveles de voltaje al cable coaxial, los transmisores son en realidad fuentes de corriente . Ahora, a pesar de que los reflejos de radiofrecuencia sofisticados y la teoría de la línea de transmisión seguramente se aplican a cualquier medio de Ethernet, y 10base2 y 10base5 tienden a ser algunos de los estándares más sensibles a estos problemas, la razón principal por la que los reflejos y la terminación adecuada son importantes es el hecho de que utiliza fuentes actuales . Eventualmente, lo que el receptor querrá evaluar al detectar la señal es el voltajeniveles, y desde el punto de vista de CC (¡detección de colisión!), es la resistencia de terminación la que convertirá cualquier corriente transmitida en un voltaje, utilizando la ecuación familiar V recibida = _R  terminación _×  I _transmitida .

Ahora, piense en dos nodos que transmiten paquetes al mismo tiempo (lea: aplicar corriente en la línea coaxial terminada). La corriente en la terminación sería el doble de lo que permite la especificación, y el voltaje resultante en las resistencias de terminación sería R _terminación  × 2I _transmitido  = 2V _recibido . Esto se detectaría como una colisión detrás del extremo de CC (o de baja frecuencia) de cualquier receptor.

Asimismo, si duplicas el valor de la terminación, terminarás con un voltaje mayor al deseado: 2R _terminación  × I _transmitido  = 2V _recibido . Peor aún con una resistencia de terminación infinita (faltante); resultando en un voltaje tan alto como lo permitan los rieles de suministro de la fuente de corriente de transmisión...

Con 10base2/5 entrando en los años, no es realmente fácil encontrar buenas referencias sobre cómo funcionan las cosas (¡y la explicación que usa solo reflejos de RF es realmente muy fácil de creer!). Sin embargo, hay un chip que se usó de forma bastante generalizada (*83*92*) y muchos fabricantes lo clonaron en muchas variantes. Las numerosas hojas de datos y notas de aplicación de estos chips tienen algunas buenas explicaciones.

En particular: "NIVEL DE CC: el componente de CC de la señal debe estar entre 37 mA y 45 mA [durante la duración de un paquete] . La tolerancia aquí es estrecha ya que las colisiones se detectan al monitorear el nivel promedio de CC en el cable coaxial [ de nuevo: durante la duración de un paquete] ". ( Fuente: p.4 en National Semiconductor, Application Note 442, Alex Djenguerian, junio de 1986, Ethernet/Cheapernet Physical Layer Made Easy with DP8391/92 ; también respaldado por esta hoja de datos )

Para aclarar un poco las cosas, aquí hay una imagen de la interfaz de transceptor coaxial (CTI) de un chip típico, tomada de la Nota de aplicación 442 de National Semiconductor :

El transmisor hundirá (¡señal negativa!) corriente a través del diodo desde el cable coaxial. El diodo se puede omitir para 10base2 porque solo está allí para disminuir la capacitancia impuesta al cable por el circuito interno del chip.

En el diagrama de bloques del DP8392 de TI, anteriormente National, con el coaxial a la izquierda, ahora puede ver cómo la señal de CA se envía al receptor real (que sería el bloque más afectado por los reflejos no deseados), y cómo la señal también pasa a través de un filtro de paso bajo, extrayendo el (llamado) componente de CC para la detección de colisiones.

Ahora, para la parte de CA de alta frecuencia de la señal, sí ve un aumento general en la amplitud de pico a pico cuando tiene reflejos en su cable:

Este efecto podría dar lugar a una señal distorsionada que el receptor podría no entender. Sin embargo, la detección de colisiones, y como se explicó anteriormente, observará la parte promediada (filtrada) de la señal y no se preocupará mucho por los picos causados ​​por los reflejos.

Nota personal: a pesar de que este material se está volviendo obsoleto (vea la marca de agua tenue en el diagrama de bloques de la hoja de datos anterior ;-), estoy bastante fascinado con todo lo que se incluye y desearía tener tiempo para construir un transceptor de este tipo. desde bloques básicos como OpAmps, lógica de pegamento y transistores individuales y partes pasivas. ¡Como ahora!

Los reflejos en una línea mal terminada causan interferencia, no un aumento general de voltaje.

Una señal suele ser una forma de onda de CA, y cuando se superponen varias ondas, que es básicamente lo que sucede con un reflejo, la fase de cada forma de onda es importante.

Si la onda se refleja exactamente a 90° o 270° (un pico o un valle), entonces la onda se sumará a sí misma aumentando la amplitud. Este es básicamente el principio por el que operan las antenas de 1/4 de longitud de onda.

Si la onda se refleja exactamente a 180°, las ondas se cancelarán entre sí y obtendrá una reducción en la amplitud general.

Cualquier fase intermedia causará todo tipo de armónicos extraños y patrones de onda, y la señal básicamente se volverá un poco desordenada. Baste decir que la amplitud no será "correcta": puede ser demasiado baja en ocasiones o demasiado alta en otras.