No hay GND dedicada en el pinout clásico de Ethernet 8P8C ("RJ45"). [1]
¿Por qué la especificación de Ethernet no incluye una conexión a tierra, a diferencia de muchos otros tipos de cables utilizados para la interconexión de dispositivos que también pueden tener su fuente de alimentación independiente, por ejemplo? RS-232 o USB ?
Si simplemente ignora los POE de 48 voltios en la imagen de abajo, puede ver que Ethernet usa transformadores en ambos lados .
De esta manera no hay necesidad de una conexión a tierra común, siempre que el voltaje del modo común se mantenga por debajo de 1500 V en general. La especificación de aislamiento de los transformadores.
YcomounbonoahoratambiénsabescómofuncionaPOE.(
Sin embargo, CAT6A a menudo tiene un conector blindado. El escudo luego se conecta al chasis utilizando las pequeñas aletas dentro del zócalo.
¿Por qué no se conecta a tierra Ethernet? Hay dos razones:
1. Crearía un bucle de tierra entre dispositivos
2. El dispositivo también sería más susceptible a la ESD que prevalece en los cables que se mueven o manipulan (a partir de la carga triboeléctrica del cable)
La razón por la que Ethernet es más susceptible a un bucle de tierra es porque:
Las empresas e ingenieros que diseñaron la especificación de Ethernet tuvieron esto en mente (aunque hay mucho de eso en las especificaciones)
Si tuviera una conexión a tierra entre el transmisor y el receptor, se crearía un bucle de conexión a tierra. Este bucle de tierra estaría formado por el cable y la ruta de retorno se conectaría a tierra como se muestra a continuación. Cualquier campo magnético que fluya a través del bucle crearía una corriente a lo largo del cable (y el resto del bucle). Incluso si aisló los cables de señal , esto podría ser un problema debido a la inductancia mutua entre los cables (los cables que se encuentran uno al lado del otro pueden unir las corrientes de uno a otro). Esto inyectaría ruido (y causaría un posible error de bit y pérdida de paquetes).
Entonces,siagregauntransformadordeaislamientoentredispositivos,interrumpeelcicloyaúnpuedetransmitirunaseñalrápidaentreeltransmisoryelreceptor.Otrobeneficiodelaislamientogalvánico,tambiénaumentalaimpedanciadelcablealdispositivoencasodeunagrandescargaelectrostática.
Esteesunejemplodeaislamientoentredosdispositivos,Ethernettienedostransformadoresdeaislamiento,peroelresultadoeselmismo,rompeelbucledetierra(yreduceelruidodemodocomúnen
Imágenes de wikipedia en bucles de tierra
/ edit: como señaló Tom Carpenter, el POE correctamente implementado, con convertidores de CC / CC aislados, aún conserva el aislamiento galvánico y la propiedad de "ningún cable a potencial de tierra". (Ok, POE rompe la parte de separación galvánica y agrega un tipo de conexión a tierra, no claramente visible, pero está ahí. Pero POE es un truco encima de Ethernet, no una parte original de las especificaciones. Los dispositivos que no son POE retienen las ventajas originales.)
El USB también tiene señalización diferencial, pero también transmite corriente continua. La mera existencia de la posibilidad de poder hace necesario el terreno común.
El RS-232 no transporta energía, pero la señal no es un par diferencial autónomo, es un solo cable referenciado a tierra, lo que hace necesaria la conexión a tierra común.
La conexión a tierra a menudo se malinterpreta como la solución definitiva para conectar cosas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, incluso en carreras cortas, la conexión a tierra agrega más problemas de los que resuelve.
El problema de compartir un terreno en cualquier distancia es que usted asuma que ambos extremos están en el mismo potencial de tierra. En un mundo perfecto, eso puede ser cierto, pero en la vida real casi nunca lo es.
Ya sea debido a un cableado defectuoso, a una fuga a tierra o a los efectos de EMI, la conexión a tierra en este monitor es diferente de la conexión a tierra en su televisor. Como tal, cuando ejecute un cable que incluya conexión a tierra entre ellos, habrá una corriente que pase por esa conexión a tierra.
Además, la conexión a tierra común se convierte en la ruta de retorno actual para su señal. Eso significa que en realidad estás agregando ruido a la línea de tierra. Si su sistema de comunicación usa varias líneas, comparten efectivamente la misma ruta de retorno y las corrientes se vuelven mucho más complejas y el ruido mucho peor, en el terreno común.
Cuantomáslargoseaelcable,másdiferenciadevoltajeseráevidentealolargodeesecableatierra.Sihayunadiferenciasuficiente,eldeltaentremasayelvoltajedelaseñalcaerátanbajoqueyanopodrádistinguirlaseñal.
Laimagendeabajolodemuestra.Tengaencuentaquetienedoslucessobresusueloenladistancia.Ustedpuedeverqueconunterrenosólidoyagradablesepuededecirconbastantefacilidadenlosdosmediosquelaluzestáencendida.Sinembargo,enlasituacióndelamanoderechadondeellímitedelterrenoesdifícildeidentificar,yanoesposiblesabersisetratadeunaluzaltaobaja.
LosestándarescomoETHERNETyotrossistemasdecomunicacióndiferencialutilizanunatécnicadiferentequeeliminalanecesidaddeunterrenoporcompleto.
Alenviarcomoseñalpositivaynegativaatravésdedoscablesdedicados,elreceptorpuedeseleccionarlaseñalalexaminarladiferenciaentreesoscablesenlugardecompararlaconunvoltajedereferenciapasado.(esdecir,"tierra"). La imagen de abajo indica cómo funciona esto. Observe que incluso con las señales ruidosas de la derecha, aún puede saber qué señal se está enviando.
Esta técnica no solo permite que la señal se transmita a una distancia mucho mayor, sino que también reduce la susceptibilidad del sistema al ruido de modo común. Debido a que cada una de las señales, las rutas actuales también están restringidas a esos dos cables dedicados, se elimina el intercambio de rutas de retorno entre señales.
En particular, para Ethernet, los transformadores se utilizan para conectarse a los cables, lo que proporciona un aislamiento completo entre el medio de transmisión y el emisor / receptor.
Hasta ahora, la respuesta ha perdido un elemento clave: la protección contra el ruido de las parejas.
El estándar de Ethernet ha incluido tanto UTP como STP (par trenzado sin blindaje / blindado) durante décadas.
IBM influyó en gran medida en la inclusión original de STP, por su compatibilidad con Token Ring. La afirmación era que el blindaje STP proporciona una capa adicional de protección contra el ruido para los pares diferenciales (¡una ganga a solo 5 veces el precio!) Sin embargo, la experiencia de la vida real demostró rápidamente que el blindaje ofrecía un peor desempeño. Las fuentes puntuales de ruido eléctrico se acoplaron al blindaje, donde el ruido tenía toda la longitud del cable que debía acoplarse a los pares trenzados.
El blindaje también puede aumentar la interferencia. Las parejas están torcidas a ritmos ligeramente diferentes, un horario típico es el 11/12/13/14 giros por pie. De esta manera, no se anidan físicamente para formar un transformador parásito cuando el cable se tuerce y se tira durante la instalación. Esto funciona muy bien. Mucho mejor de lo que cabría esperar. Pero el movimiento estirará el escudo entre los pares, acoplando la señal al escudo y a los otros pares.
La especificación de Ethernet exige que los dispositivos estén aislados galvánicamente entre sí - esta publicación explica las implicaciones de aislamiento con más detalle.
Como mencionó las fuentes de alimentación y la conexión a tierra, el artículo de Wikipedia sobre Power over Ethernet (PoE) puede ser relevante para usted .
A la mezcla de preguntas y comentarios de USB y Ethernet, como por qué Ethernet está aislada galvánicamente y USB no:
Lea sobre el historial de USB y sus mandatos. Debía ser un puerto de señalización de "bajo costo", "corta distancia" (5 metros) apto para computadoras en casa y negocios, y de bajo costo por encima de todas las demás necesidades. USB también tenía el mandato de mejorar el rendimiento de la velocidad de datos en los puertos de impresora paralelo y RS232.
El USB se iba a poner en todas las PC fabricadas. Si el usuario lo necesitaba o no. Eso significa que debe ser de bajo costo. Los puertos de impresora paralelos y los puertos RS232 y los grandes conectores asociados, tenían una grave penalización de costo en todas las computadoras populares. Y eso hizo que las PC y las computadoras portátiles fueran más caras, más grandes, más pesadas y consumieran más energía. El USB, por lo que es de muy "bajo costo", no tiene transformadores para lograr el aislamiento galvánico. Y facilita la alimentación de CC al periférico. Señalización de datos USB, por falta de una mejor frase es "semi-diferencial". Esa es la corriente en las líneas + y - del cable, son aproximadamente un 95% coincidentes numéricamente (el + y -, siempre están ligeramente equivocados, al no ser un valor de corriente opuesto perfecto), ya que un conjunto diferente de transistores controla cada uno net, + y -.
El mandato de Ethernet era y es; Comunicación "confiable", "media distancia" y bajo costo. Pero lo primero y lo confiable son lo primero. Distancia media de 100 metros necesita mucho aislamiento galvánico. Si se conectaron dos dispositivos (como un interruptor y una PC) a través de dos edificios con unos pocos voltios de diferencia de potencial de tierra, eso es algo malo, y no intencional, no deseado, la corriente de tierra fluirá en ese cable de datos. Y ese flujo de tierra no deseado, puede tener todo tipo de efectos negativos de dañar la calidad de los datos y dañar los equipos, hasta posiblemente poner en peligro a las personas.
Ethernet, también tiene diferentes conjuntos de transistores que controlan cada + y -, sin embargo, el transformador de señal corta el + y - juntos, y por lo tanto, el flujo de corriente final de + y - es casi una combinación opuesta perfecta, hasta casi un solo electrón . De este modo se consigue una verdadera señalización diferencial. La verdadera señalización diferencial permite que los niveles de voltaje de la señal se reduzcan aún más, y que se aumenten las distancias de los cables, y que se reduzcan los EMI no deseados.
Luego vino PoE para Ethernet. El mandato de PoE era llevar energía de CC de "bajo costo" a dispositivos periféricos, es decir, teléfonos VoIP, cámaras, y amp; Unidades de acceso a puertas. Por lo general, el PoE Power sale del conmutador Ethernet común a múltiples dispositivos, hasta 100 metros en direcciones opuestas. Ese PoE (48 a 57) VDC es una conexión "estrella" a todos los dispositivos. Eso significa que la energía múltiple que usa los dispositivos "PD" comparte una fuente común (NO se trata de alimentación aislada, por conector RJ45 en el PSE). Por lo tanto, es un "GUILT-Edged" que los PD deben mantener el aislamiento de la energía (según el estándar IEEE 802.3), incluso en las entradas de alimentación PoE, mediante una fuente de conversión aislada de CC a CC en la PD, o el PD está completamente en un caso no conductor, y nunca sus circuitos de conexión a tierra están conectados a la tierra local del edificio u otros equipos cercanos (como periféricos baratos realmente bajos). Desafortunadamente, IEEE 802.3 en el estándar PoE no lo explica muy claramente.
Resumen: Ethernet tiene transformadores en ambos extremos. Si incluso se produjo una falla en el transformador, el aislamiento galvánico del dispositivo remoto PD al PSE en el conmutador Ethernet no se pierde.
PoE, abandona el aislamiento de la alimentación de CC, (por el bien del bajo costo) en el conmutador Ethernet, y deja este aislamiento "debe" al fabricante de periféricos PD. Nadie está realmente revisando estos artículos manufacturados. Si IEEE otorga una recompensa a los infractores, eso mejoraría la situación.
El nuevo estándar de PoE, IEEE, está considerando la posibilidad de voltajes y corrientes aún mayores, para que una mayor potencia de PoE, debería avanzar hacia una mejor calidad y seguridad. Estos deben ser solo en instalaciones de calidad comercial / industrial o mejor: 1) aislamiento de potencia total en el PSE, para cada conector. 2) informes de prueba requeridos para PSE & Aislamiento de poder de PD, que se archiva, y descargable para el público. Para incluir el diagrama de cableado del PI. 3) al costo de los fabricantes, mantener un servidor, con una lista de todos los PD que cumplan con la nueva norma. 4) considere la posibilidad de establecer un estándar de grado industrial, si el costo de estas mejoras es demasiado para los mercados de consumidores de bajo nivel, pero aún así proporciona el nivel serio de estándares, seguridad y trazabilidad de las necesidades industriales.
Tanto RS-232 como USB tienen señales referenciadas a tierra, por eso necesita una. (Sí, las señales D + y D- en USB se usan de forma independiente entre sí, con GND como referencia durante el descubrimiento del dispositivo). Las señales de Ethernet son puramente diferenciales, por lo que no se necesita una referencia GND.
Una razón por la que el TP ethernet, gracias a $ DEITY !, no está utilizando una referencia común entre las estaciones no se ha mencionado con suficiente claridad:
Un cable Ethernet puede correr más de cien metros, probablemente incluso conectando dos edificios.
La diferencia de potencial incluso en un sistema de puesta a tierra bien ejecutado, si se mide a dos puntos a decenas o cientos de metros de distancia, está lejos de estar cerca de 0 V: puede haber CC o voltaje de CA de baja frecuencia debido a la corriente flujo (debido a corrientes de fuga, corrientes de falla reales, transitorios o errores / defectos de cableado ...) en el sistema de puesta a tierra, y todo tipo de interferencias.
Las diferencias de potencial de CA causarán interferencias fácilmente, mientras que un fuerte flujo de corriente a través de un blindaje de cable conectado a tierra podría convertirse en un peligro de incendio.
Y todo esto supone que el equipo está correctamente conectado a tierra, en primer lugar pueden ocurrir cosas peores si ya no es así.
No es el peor caso, pero mal ejemplo: lo que podría suceder con las protecciones conectadas a tierra (en ambos lados): una PC se conectó accidentalmente con un cable IEC de dos cables (¡como se ha encontrado en la naturaleza antes!) en un RCD-menos (antiguo TN-C-to-the-socket ...) sistema de cableado. Esta PC desarrolla un cortocircuito interno que conecta la red en vivo a la caja metálica, a la que están conectadas todas las conexiones a tierra de esa PC. El otro extremo de esa conexión es a un dispositivo donde la puesta a tierra se ha implementado correctamente. El cable Ethernet utilizado es de la construcción más liviana posible, con material de protección delgado. Y es una pieza de 30 metros enrollada en una bobina ya que no tenías cables de 5 m. A esa longitud, este blindaje podría tener la resistencia adecuada (alrededor de 15 ohmios sería "perfecto" en un sistema de 240 V) para pasar una corriente que sea lo suficientemente pequeña como para no quemar fusibles o automáticos, pero lo suficientemente grande como para disipar el exceso de 1000 vatios en el blindaje del cable. Lo que significará una gran cantidad de humo y no es improbable que exista un peligro de ignición para las cosas que lo rodean.
Como usted sabe, todas las computadoras portátiles / tabletas tienen una conexión a tierra flotante a menos que estén conectadas a algún puerto con una conexión a tierra externa, como un cable VGA a un monitor LCD de 3 puntas debido al aislamiento del transformador galvánico en el cargador de la batería.
Ethernet tampoco tiene señales en el espectro inferior, incluido el DC, debido a los métodos de codificación Bi-Phase.
Más importante es que para la integridad de la señal y la reducción de EMI para el egreso y el ingreso, las señales son líneas de transmisión con una terminación de 75 y balanceadas con un transformador CM y un transformador de derivación central 1: 1. Esto eleva la impedancia CM en el lado del usuario para el aislamiento mientras se mantiene la impedancia diferencial en el lado del cable a tierra local en el espectro superior donde existen señales.
