كيف يستقبل PHY إشارة الطرف البعيد
مشاركة
يشترك الاتجاهان في زوج واحد.
قدّر
يستخدم PHY رموز الإرسال الخاصة به مرجعًا.
اطرح
الناتج المتبقي في هذه العينة التوضيحية هو 0.22.
قائمة التحقق للاختبار المخبري
قارن كابل توصيل معروف السلامة بالقناة المركّبة. سجّل معدل الوصلة ونمط الازدواج والتغيرات في العدادات.
عند توصيل جهازين يدعمان إيثرنت جيجابت داخل خزانة تحكم، تستطيع وحدة التحكم إرسال طلب استقصاء في أثناء تلقي بيانات من معاملة أخرى. يحتوي كابل إيثرنت نموذجي على ثمانية موصلات نحاسية ملتوية في أربعة أزواج. وفي 1000BASE-T بنمط الازدواج الكامل، ينقل كل زوج الإشارات في كلا الاتجاهين في الوقت نفسه. ويستطيع المستقبل فصل الإشارات لأنه يعرف مسبقًا تسلسل الإرسال الخاص به. فهو يقدّر كيف يظهر ذلك التسلسل مجددًا في مسار الاستقبال، ثم يطرح هذا التقدير.
تعمل الأزواج الأربعة معًا
ميّز بين شكل الموصل وقواعد الإرسال. تستخدم وصلة 100BASE-TX نموذجية زوجين، أحدهما للإرسال والآخر للاستقبال. أما 1000BASE-T بنمط الازدواج الكامل فيستخدم الأزواج الأربعة معًا. ويغذّي كلا الطرفين كل زوج بإشارة، لذا لا يمكن تخصيص أطراف الموصل للاستقبال فقط بصورة دائمة. يعني الازدواج الكامل أن الإرسال في الاتجاهين يمكن أن يجري بالتزامن. ولا يعني ذلك مضاعفة معدل الوصلة في أي من الاتجاهين.
يعالج المنطق الداخلي للمبدّل في الخزانة إطارات إيثرنت. ويحوّل مرسل ومستقبل الطبقة الفيزيائية، أو PHY، المعلومات الرقمية إلى إشارات كهربائية ملائمة للأزواج الملتوية، ويقرنها بالكابل عبر مكوّنات الاقتران المغناطيسي في المنفذ. ويفعل الطرف البعيد الشيء نفسه. يبرز الرسم زوجًا واحدًا لتسهيل تتبّع الاتجاهين. ويعالج مرسل ومستقبل جيجابت الرموز المستقبلة عبر الأزواج الأربعة ويحاذيها لإعادة بناء البيانات. ولا يعني فقدان أحد الأزواج ببساطة فقدان نسبة ثابتة من سعة وصلة جيجابت.
ترى التطبيقات وصلة ثنائية الاتجاه، بينما تتعامل الدارة مع إشارتين تفاضليتين متراكبتين على زوج واحد. يستجيب المستقبل التفاضلي لفرق الجهد بين الموصلين. وهذا يرفض جزءًا من التداخل الذي يلتقطه السلكان على نحو متشابه. لكن المرسل المحلي يولّد أيضًا إشارة تفاضلية، لذا فإن أخذ الفرق بين السلكين لا يبيّن لـ PHY أيّ الطرفين أرسل الإشارة.
تخفّض الواجهة الأمامية التناظرية الإشارة المحلية أولًا
لنتأمل لوحة منفذ عامة. يقع الموصل ومكوّنات الاقتران المغناطيسي على جهة الكابل، بينما تقع دوائر الإرسال والاستقبال داخل PHY. تصل إشارة الطرف البعيد عبر الكابل ومكوّنات الاقتران المغناطيسي، وتخرج إشارة الإرسال المحلية عبر مسار الاقتران نفسه. ولو مُرّر شكل الموجة المركّب مباشرة إلى دارة أخذ العينات، لأمكن لمكوّن محلي قوي أن يحجب التغيرات الأصغر بكثير في إشارة الطرف البعيد بعد مرورها عبر كابل طويل.
يستخدم أحد التصاميم الشائعة دارة هجينة تناظرية. وهي تتيح للإرسال والاستقبال مشاركة نقطة التوصيل على جهة الخط، مع تخفيف جزء من مكوّن الإرسال المحلي قبل أخذ العينات. وبذلك تستطيع دارة أخذ العينات تمييز الإشارة الواردة بصورة أفضل. ويمثّل الموصل ومكوّنات الاقتران المغناطيسي وPHY في الرسم مواضع وظيفية عامة. ولا يحدد الرسم الشريحة المستخدمة في أي منتج من Feichang، ولا يوحي بأن الدارة الهجينة مكوّن منفصل ظاهر على اللوحة.
لا تستطيع الموصلات ولوحات التوصيل ومقاطع الكابلات الحفاظ على معاوقة مثالية عند كل نقطة. فقد يعيد تغيّر المعاوقة جزءًا من الإشارة المحلية. ويستغرق هذا الانعكاس وقتًا ليعود. ولو طُرحت إشارة الإرسال المحلية الحالية وحدها، لبقيت المكوّنات المتأخرة، إذ قد تؤدي الانقطاعات المختلفة في استمرارية المعاوقة إلى أصداء تختلف في سعتها وتأخرها. لذلك يحتاج المستقبل إلى مرحلة ثانية من الإلغاء.
قدّر الصدى من تسلسل الإرسال المعروف ثم اطرحه
يمتلك PHY بالفعل نسخة من الرموز التي أرسلها. ويمكن للمعالجة الرقمية في مسار الاستقبال استخدام الرموز المحلية الحالية والسابقة مرجعًا، بإعطاء مساهماتها عند أزمنة التأخير المختلفة أوزانًا لتقدير الصدى عند نقطة أخذ العينات. ويسهّل طرح هذا التقدير من العينة المركّبة اكتشاف رموز الطرف البعيد. وقد يؤدي تغيير الكابلات إلى تغيير مسار الصدى، لذا يجب أن يواكب التقدير تغيرات المسار بدلًا من تطبيق مقدار ثابت على كل كابل.
لنأخذ عينة افتراضية واحدة. بعد الواجهة الأمامية التناظرية، يرى المستقبل قيمة مركّبة مقدارها 0.8 بوحدات اعتباطية. ولنفترض أن 0.6 تمثّل الصدى المحلي، وأن 0.2 تأتي من الطرف البعيد. إذا قدّرت المعالجة الرقمية الصدى بقيمة 0.58، فإن الطرح يعطي 0.22. وهذه قيمة قريبة من قيمة الطرف البعيد البالغة 0.2، مع خطأ متبقٍ قدره 0.02. تتيح هذه الأرقام التحقق من الحساب، وهي ليست قيم جهد معيارية ولا قياسات مأخوذة من معدات. وقد يكون الصدى سالبًا عند لحظة أخرى لأخذ العينات، وفي هذه الحالة يزيد طرحه الناتج.
تواجه المستقبلات الفعلية أيضًا تداخلًا من الأزواج الأخرى، وفقدًا في القناة، وتداخلًا بين الرموز. ويعالج إلغاء التداخل بين الأزواج عند الطرف القريب ومعادلة القناة آثارًا مختلفة. وتجري هذه العمليات أثناء استعادة PHY للرموز. ويرى منطق المبدّل في المرحلة التالية الإطارات المستعادة أو أخطاء الاستقبال. ويمكن لالتقاط الحزم من منفذ مبدّل مهيّأ لنسخ حركة المرور أن يبيّن كيف تنتقل الإطارات في الطبقة التالية، لكنه لا يستطيع كشف الصدى المتبقي داخليًا.
لماذا قد يعمل كابل توصيل قصير بينما لا تعمل القناة المركّبة؟
قد يتفاوض جهازان على وصلة جيجابت مستقرة عبر كابل توصيل قصير، ثم يعيدان التفاوض من حين إلى آخر أو تتراكم لديهما أخطاء الاستقبال عند إعادة توصيلهما عبر لوحة التوصيل في الخزانة والكابلات الدائمة. تساعد المقارنة على تضييق نطاق البحث. فقد يؤدي خلط موصلات زوجين، أو سوء التلامس، أو فكّ التفاف الأزواج لمسافة مفرطة، أو فقد الإدخال، أو التداخل بين الأزواج، أو اختلاف الإعدادات إلى أعراض متشابهة. وتدل إضاءة مؤشر الوصلة على أن الوصلة أُنشئت في تلك اللحظة، لكنها لا تقيس هامش تشغيلها.
خلال فترة صيانة معتمدة، سجّل المعدل المتفاوض عليه وأعداد أخطاء الاستقبال عند الطرفين. أجرِ مقارنة باستخدام كابل توصيل قصير معروف السلامة، مع الإبقاء على الأجهزة والإعدادات وحركة المرور نفسها. أعِد توصيل القناة المركّبة واستخدم جهازًا مناسبًا للتحقق من مطابقة الكابلات لاختبار خريطة توصيل الأسلاك وفقد الإدخال وفقد الإرجاع والتداخل بين الأزواج عند الطرف القريب، وفق الحدود المعتمدة للتركيب. يبيّن فقد الإرجاع خصائص الانعكاسات في القناة، بينما تصف أخطاء الاستقبال أداء الوصلة أثناء الخدمة. وقد تؤيد النتائج بعضها بعضًا، لكن أيًا منها لا يكشف بمفرده حالة المرشّح الداخلي في PHY.
إذا ظهرت مشكلة في القناة المركّبة، فاعزل عناصرها لفحصها على حدة: كابل التوصيل في الخزانة، وإنهاء التوصيل عند لوحة التوصيل، والكابل الدائم، وإنهاء التوصيل في الموقع. غيّر عنصرًا واحدًا في كل مرة. سجّل حركة المرور في الاتجاهين والزيادة في عدادات الأخطاء بعد كل تغيير. قارن فترات رصد متساوية المدة. وإذا تطلّب المشروع فحوص استقرار أطول، فلتشمل تشغيل المعدات في ظروف ممثّلة، والاهتزاز، وطريقة تثبيت الكابل في موضع تركيبه. لا يكفي اجتياز اختبار واحد على منضدة الاختبار لإثبات موثوقية المسار في بيئة الإنتاج.
قراءة مواصفات المنتجات ونتائج الاختبارات
تذكر مواصفات مبدّل Feichang المُدار والقابل للتركيب على سكة DIN، والمزوّد بأربعة منافذ ضوئية بسرعة 10G وثمانية منافذ نحاسية بسرعة جيجابت، أنه يضم ثماني واجهات 10/100/1000BASE-T بموصلات RJ45 تدعم التفاوض التلقائي. وهو مثال على الواجهة النحاسية الصناعية التي يتناولها هذا المقال. وتعتمد البنية التناظرية المحددة، وطريقة التقدير الرقمي، وخصائص التشخيص والاستعادة على المعدات. وإذا كان المبدّل يضم أيضًا منافذ ألياف ضوئية، فاختبر القناة النحاسية وميزانية القدرة الضوئية كلًا على حدة.
عند اختبار القبول، اطرح ثلاثة أسئلة قابلة للتحقق. هل تفاوضت الأجهزة على المعدل ونمط الازدواج المطلوبين؟ هل تستوفي قياسات الانعكاس والتداخل بين الأزواج الحدود المحددة للكابلات؟ هل يستطيع التطبيق الفعلي تبادل حركة المرور في كلا الاتجاهين على مدى فترة التشغيل؟ تجيب حالة الأجهزة عن السؤال الأول، ويجيب جهاز التحقق من مطابقة الكابلات عن السؤال الثاني، وتجيب العدادات ونتائج التطبيق عن السؤال الثالث. وبهذا يتضح الرابط بين سبب قدرة PHY على استقبال إشارة الطرف البعيد والأدلة التي يستطيع المهندس جمعها فعليًا.
المصادر والنطاق
PHY من Marvell، الطراز 88E1111، §2.6.3 · مبدّل Feichang صناعي بأربعة منافذ ضوئية بسرعة -10G وثمانية منافذ نحاسية بسرعة جيجابت (بالصينية)
مترجم عن المقال التقني الصيني: اقرأ المقال الصيني الأصلي.
أسئلة شائعة
هل يخصص إيثرنت جيجابت بنمط الازدواج الكامل أزواجًا منفصلة للإرسال والاستقبال؟
يحمل كل زوج من الأزواج الأربعة الإشارات في كلا الاتجاهين في 1000BASE-T بنمط الازدواج الكامل.
هل يزيل الاستقبال التفاضلي إشارة الإرسال المحلية؟
يرفض الاستقبال التفاضلي جزءًا من تداخل النمط المشترك. وإشارة الإرسال المحلية تفاضلية في حد ذاتها، لذا يلزم إلغاء الصدى.
هل يمكن لالتقاط الحزم أن يكشف الصدى المتبقي؟
يحتوي الالتقاط المعتاد للحزم على الإطارات المستعادة. قارن نتائج التحقق من مطابقة القناة وعدادات المنافذ واختبارات الاستبدال المضبوطة.
قراءات إضافية
لماذا يُدرج بروتوكول CAN التقليدي بتات الحشو؟ · ما يرسله منفذ ألياف ضوئية بسرعة غيغابت بين الإطارات
