Cómo detecta el PHY la señal del extremo remoto
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Ambos sentidos comparten un mismo par.
Estimar
El PHY utiliza como referencia los símbolos que él mismo transmite.
Restar
En esta muestra ilustrativa, el resultado de la resta es 0.22.
Lista de comprobación para pruebas en banco
Compare un latiguillo cuyo buen funcionamiento esté comprobado con el canal instalado. Registre los cambios en la velocidad, el modo dúplex y los contadores.
Si se conectan dos dispositivos gigabit en un armario de control, el controlador puede enviar una solicitud de sondeo mientras recibe datos de otra transacción. Un cable Ethernet típico contiene ocho conductores de cobre trenzados en cuatro pares. En 1000BASE-T en modo dúplex completo, cada par transporta señales en ambos sentidos al mismo tiempo. El receptor puede separarlas porque ya conoce su propia secuencia de transmisión. Estima cómo reaparece esa secuencia en la ruta de recepción y resta la estimación.
Los cuatro pares funcionan en conjunto
Conviene distinguir la forma del conector de las reglas de transmisión. Una conexión 100BASE-TX típica utiliza dos pares: uno para transmitir y otro para recibir. 1000BASE-T en modo dúplex completo utiliza los cuatro pares en conjunto. Ambos extremos transmiten por cada par, de modo que no se puede asignar a los pines una función permanente de solo recepción. El modo dúplex completo permite transmitir en ambos sentidos simultáneamente. No duplica la velocidad del enlace en ninguno de los dos sentidos.
La lógica del conmutador del armario procesa las tramas Ethernet. El transceptor de capa física, o PHY, codifica la información digital en señales eléctricas aptas para el par trenzado y las acopla al cable a través de los componentes magnéticos del puerto. El extremo remoto hace lo mismo. La ilustración resalta un par para que sea más fácil seguir ambos sentidos. Un transceptor gigabit procesa y alinea los símbolos recibidos por los cuatro pares para reconstruir los datos. La pérdida de un par no se traduce simplemente en la pérdida de una fracción fija de la capacidad del enlace gigabit.
Para las aplicaciones, el enlace es bidireccional; en el circuito, hay dos señales diferenciales superpuestas en un mismo par. Un receptor diferencial responde a la diferencia de tensión entre los conductores. Así rechaza parte de las interferencias captadas de forma similar por ambos hilos. Sin embargo, el transmisor local también produce una señal diferencial, por lo que la diferencia de tensión entre los hilos no le indica al PHY qué extremo la envió.
La etapa analógica reduce primero la señal local
Considere una placa de puerto genérica. El conector y los componentes magnéticos están del lado del cable. Los circuitos de transmisión y recepción están dentro del PHY. La señal del extremo remoto llega a través del cable y de los componentes magnéticos, y la transmisión local sale por la misma ruta de acoplamiento. Si la forma de onda combinada pasara directamente al circuito de muestreo, una componente local intensa podría ocultar las variaciones mucho menores de la señal que llega del extremo remoto tras recorrer un tramo largo de cable.
Un diseño habitual utiliza un circuito híbrido analógico. Este permite que la transmisión y la recepción compartan la conexión del lado de la línea, a la vez que atenúa parte de la componente de transmisión local antes del muestreo. Así, el circuito de muestreo puede distinguir mejor la señal entrante. El conector, los componentes magnéticos y el PHY de la ilustración representan ubicaciones funcionales genéricas. El dibujo no identifica el chip utilizado en ningún producto Feichang ni implica que el híbrido sea un componente independiente visible en la placa.
Los conectores, los paneles de parcheo y los tramos de cable no pueden mantener una impedancia ideal en todos los puntos. Un cambio de impedancia puede reflejar parte de la señal local. Esa reflexión tarda un tiempo en regresar. Si solo se restara la señal local que se está transmitiendo en ese instante, quedarían componentes retardadas, y distintas discontinuidades pueden devolver ecos con diferentes amplitudes y retardos. Por eso, el receptor necesita una segunda etapa de cancelación.
Estimar el eco a partir de la secuencia de transmisión conocida y restarlo
El PHY ya dispone de una copia de los símbolos que transmitió. El procesamiento digital de recepción puede utilizar como referencia los símbolos locales actuales y anteriores, ponderando las contribuciones con distintos retardos para estimar el eco en el punto de muestreo. Al restar esa estimación de la muestra combinada, resulta más fácil detectar los símbolos del extremo remoto. Un cambio en el cableado puede modificar la trayectoria del eco, por lo que la estimación debe adaptarse a esa trayectoria en lugar de aplicar un valor fijo a todos los cables.
Considere una sola muestra hipotética. Después de la etapa analógica, el receptor observa un valor combinado de 0.8 unidades arbitrarias. Supongamos que 0.6 corresponde al eco local y que 0.2 procede del extremo remoto. Si el procesamiento digital estima un eco de 0.58, la resta da 0.22. Este resultado se aproxima al valor de 0.2 del extremo remoto, con un error residual de 0.02. Los números permiten comprobar el cálculo. No son tensiones normalizadas ni mediciones de un equipo. El eco en otro instante de muestreo puede ser negativo, en cuyo caso restarlo aumenta el resultado.
Los receptores reales también se enfrentan a la diafonía de otros pares, a las pérdidas del canal y a la interferencia entre símbolos. La cancelación de la diafonía de extremo cercano y la ecualización tratan efectos distintos. Estas operaciones se realizan mientras el PHY recupera los símbolos. La lógica del conmutador que sigue al PHY recibe tramas recuperadas o detecta errores de recepción. Una captura obtenida desde un puerto espejo del conmutador puede mostrar cómo circulan las tramas en la capa siguiente, pero no permite observar el eco residual interno.
Por qué puede funcionar un latiguillo corto cuando el canal instalado falla
Dos dispositivos pueden negociar un enlace gigabit estable mediante un latiguillo corto y, al volver a conectarlos a través del panel de parcheo del armario y del cableado permanente, renegociar el enlace ocasionalmente o acumular errores de recepción. La comparación acota la búsqueda. Un par dividido, un mal contacto, un destrenzado excesivo, la pérdida de inserción, la diafonía o una diferencia de configuración pueden producir síntomas similares. Un indicador de enlace encendido muestra que se estableció un enlace en ese momento. No mide su margen de funcionamiento.
Durante una ventana de mantenimiento autorizada, registre la velocidad negociada y los recuentos de errores de recepción en ambos extremos. Haga una prueba comparativa con un latiguillo corto cuyo buen funcionamiento esté comprobado, utilizando los mismos dispositivos, ajustes y tráfico. Restablezca el canal instalado y utilice un certificador de cableado adecuado para comprobar el mapa de hilos, la pérdida de inserción, la pérdida de retorno y la diafonía de extremo cercano con respecto a los límites de la instalación. La pérdida de retorno aporta información sobre las reflexiones en el canal. Los errores de recepción describen cómo funciona el enlace en servicio. Ambos resultados pueden corroborarse entre sí, pero ninguno revela por sí solo el estado del filtro interno del PHY.
Si el canal instalado presenta un problema, aísle el latiguillo del armario, la terminación del panel de parcheo, el cable permanente y la terminación en campo, cambiando un solo elemento cada vez. Registre el tráfico en ambos sentidos y el incremento de los contadores de errores después de cada cambio. Compare intervalos de observación de la misma duración. Si el proyecto requiere comprobaciones de estabilidad más prolongadas, incluya condiciones representativas de funcionamiento de los equipos, vibración y sujeción del cable tal como está instalado. Superar una sola prueba en banco no demuestra la fiabilidad del trayecto que se utilizará en producción.
Interpretación de las especificaciones del producto y de los resultados de las pruebas
Las especificaciones del conmutador gestionable Feichang para carril DIN, con cuatro puertos ópticos de 10G y ocho puertos gigabit de cobre, indican ocho interfaces RJ45 10/100/1000BASE-T con autonegociación. Es un ejemplo de la interfaz industrial de cobre que se describe aquí. La arquitectura analógica concreta, la estimación digital, las funciones de diagnóstico y el comportamiento durante la recuperación dependen del equipo. Si el conmutador también dispone de puertos de fibra, compruebe por separado el canal de cobre y el presupuesto de potencia óptica.
Para la aceptación, plantee tres preguntas que puedan verificarse. ¿Han negociado los dispositivos la velocidad y el modo dúplex previstos? ¿Cumplen las mediciones de reflexión y diafonía los límites seleccionados para el cableado? ¿Puede la aplicación real intercambiar tráfico en ambos sentidos a lo largo del tiempo? El estado de los dispositivos responde a la primera pregunta; el certificador de cableado, a la segunda; y los contadores y los resultados de la aplicación, a la tercera. Así se relaciona el motivo por el que el PHY puede detectar la señal del extremo remoto con los datos que un ingeniero puede recopilar en la práctica.
Fuentes y alcance
PHY Marvell 88E1111, §2.6.3 · Conmutador industrial Feichang con cuatro puertos ópticos de -10G y ocho puertos gigabit de cobre (en chino)
Traducido del artículo técnico en chino: Leer el artículo original en chino.
Preguntas frecuentes
¿Gigabit Ethernet en modo dúplex completo dedica pares distintos a la transmisión y a la recepción?
En 1000BASE-T en modo dúplex completo, cada uno de los cuatro pares transporta señales en ambos sentidos.
¿La recepción diferencial elimina la señal transmitida localmente?
La recepción diferencial rechaza parte de las interferencias en modo común. La transmisión local es también diferencial y requiere cancelación de eco.
¿Puede una captura de paquetes mostrar el eco residual?
Una captura normal contiene tramas recuperadas. Compare los resultados de la certificación del canal, los contadores de los puertos y las pruebas de sustitución controlada.
Lecturas adicionales
Por qué CAN clásico inserta bits de relleno · Qué envía un puerto de fibra Gigabit entre tramas
