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    半双工:半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的,在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时,就会产生冲突,这会降低以太网的效率。

    全双工:全双工传输是采用点对点连接,这种安排没有冲突,因为它们使用双绞线中两个独立的线路,这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨,同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下,冲突检测电路不可用,因此每个双全工连接只用一个端口,用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到50%~60%的带宽,双全工在两个方向上都提供100%的效率。

    △ 以太网的工作原理

    以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问(CSMA/CD)机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息,因此,我们说以太网是一种广播网络。

    以太网的工作过程如下:

    当以太网中的一台主机要传输数据时,它将按如下步骤进行:

    1、帧听信道上收否有信号在传输。如果有的话,表明信道处于忙状态,就继续帧听,直到信道空闲为止。

    2、若没有帧听到任何信号,就传输数据

    3、传输的时候继续帧听,如发现冲突则执行退避算法,随机等待一段时间后,重新执行步骤1(当冲突发生时,涉及冲突的计算机会发送会返回到帧听信道状态。

    注意:每台计算机一次只允许发送一个包,一个拥塞序列,以警告所有的节点)

    4、若未发现冲突则发送成功,计算机所有计算机在试图再一次发送数据之前,必须在最近一次发送后等待9.6微秒(以10Mbps运行)。

    △ 帧结构

    以太网帧的概述:

    以太网的帧是数据链路层的封装,网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧(成帧)。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的,但依被封装的数据包大小的不同,以太网的长度也在变化,其范围是64~1518字节(不算8字节的前导字)。

    △ 冲突/冲突域

    冲突(Collision):在以太网中,当两个数据帧同时被发到物理传输介质上,并完全或部分重叠时,就发生了数据冲突。当冲突发生时,物理网段上的数据都不再有效。

    冲突域:在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。

    影响冲突产生的因素:冲突是影响以太网性能的重要因素,由于冲突的存在使得传统的以太网在负载超过40%时,效率将明显下降。产生冲突的原因有很多,如同一冲突域中节点的数量越多,产生冲突的可能性就越大。此外,诸如数据分组的长度(以太网的最大帧长度为1518字节)、网络的直径等因素也会影响冲突的产生。因此,当以太网的规模增大时,就必须采取措施来控制冲突的扩散。通常的办法是使用网桥和交换机将网络分段,将一个大的冲突域划分为若干小冲突域。

    △ 广播/广播域

    广播:在网络传输中,向所有连通的节点发送消息称为广播。

    广播域:网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合。

    广播和广播域的区别:广播网络指网络中所有的节点都可以收到传输的数据帧,不管该帧是否是发给这些节点。非目的节点的主机虽然收到该数据帧但不做处理。

    广播是指由广播帧构成的数据流量,这些广播帧以广播地址(地址的每一位都为“1”)为目的地址,告之网络中所有的计算机接收此帧并处理它。

    △ 共享式以太网

    共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器(集线器)为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上讲,以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。

    集线器的工作原理:

    集线器并不处理或检查其上的通信量,仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质,其结果是它们也共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发出一个广播信息,集线器会将这个广播传播给所有同它相连的节点,因此它也是一个单一的广播域。

    集线器的工作特点:

    集线器多用于小规模的以太网,由于集线器一般使用外接电源(有源),对其接收的信号有放大处理。在某些场合,集线器也被称为“多端口中继器”。

    集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。

    共享式以太网存在的弊端:由于所有的节点都接在同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有的节点都能接受到这个帧。随着节点的增加,大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而且集线器同时只能传输一个数据帧,这意味着集线器所有端口都要共享同一带宽。

    △ 交换式以太网

    交换式结构:

    在交换式以太网中,交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽,因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。

    为什么要用交换式网络替代共享式网络:

    ·减少冲突:交换机将冲突隔绝在每一个端口(每个端口都是一个冲突域),避免了冲突的扩散。

    ·提升带宽:接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽,而不是各个节点共享带宽。

    △ 以太网交换机

    交换机的工作原理:

    ·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。

    ·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较,以决定由哪个端口进行转发。

    ·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪(flood)。

    ·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

    交换机的三个主要功能:

    ·学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址,并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

    ·转发/过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。

    ·消除回路:当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。

    交换机的工作特性:

    ·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

    ·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内,也就是说,交换机不隔绝广播(唯一的例外是在配有VLAN的环境中)。

    ·交换机依据帧头的信息进行转发,因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备

    △ 交换机的分类:

    依照交换机处理帧的不同的操作模式,主要可分为两类。

    存储转发:交换机在转发之前必须接收整个帧,并进行检错,如无错误再将这一帧发向目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。

    直通式:交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧,而无需等待帧全部的被接收,也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的,因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。

    注意:

    直通式的转发速度大大快于存储转发模式,但可靠性要差一些,因为可能转发冲突 帧或带CRC错误的帧。

    △ 生成树协议

    消除回路:

    在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题,但也导致了交换回路的产生,它会导致以下问题。

    ·广播风暴

    ·同一帧的多份拷贝

    ·不稳定的MAC地址表

    因此,在交换网络中必须有一个机制来阻止回路,而生成树协议(Spanning Tree Protocol)的作用正在于此。

    生成树的工作原理:

    生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔(默认2秒)内通过网桥协议数据单元(BPDU)的组播帧与其他交换机交换配置信息,其工作的过程如下:

    ·通过比较网桥优先级选取根网桥(给定广播域内只有一个根网桥)。

    ·其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。

    ·每个网段只有一个转发端口。

    ·根交换机所有的连接端口均为转发端口。

    注意:生成树协议在交换机上一般是默认开启的,不经人工干预即可正常工作。但这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此,可以通过人工设置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果。

    生成树的状态:

    运行生成树协议的交换机上的端口,总是处于下面四个状态中的一个。在正常操作期间,端口处于转发或阻塞状态。当设备识别网络拓扑结构变化时,交换机自动进行状态转换,在这期间端口暂时处于监听和学习状态。

    阻塞:所有端口以阻塞状态启动以防止回路。由生成树确定哪个端口转换到转发状态,处于阻塞状态的端口不转发数据但可接受BPDU。

    监听:不转发,检测BPDU,(临时状态)。

    学习:不转发,学习MAC地址表(临时状态)。

    转发:端口能转送和接受数据。

    小知识:实际上,在真正使用交换机时还可能出现一种特殊的端口状态-Disable状态。这是由于端口故障或由于错误的交换机配置而导致数据冲突造成的死锁状态。如果并非是端口故障的原因,我们可以通过交换机重启来解决这一问题。

    生成树的重计算:

    当网络的拓扑结构发生改变时,生成树协议重新计算,以生成新的生成树结构。当所有交换机的端口状态变为转发或阻塞时,意味着重新计算完毕。这种状态称为会聚(Convergence)。

    注意:在网络拓扑结构改变期间,设备直到生成树会聚才能进行通信,这可能会对某些应用产生影响,因此一般认为可以使生成树运行良好的交换网络,不应该超过七层。此外可以通过一些特殊的交换机技术加快会聚的时间。

    △ 网桥

    网桥概述:

    依据帧地址进行转发的二层网络设备,可将数个局域网网段连接在一起。网桥可连接相同介质的网段也可访问不同介质的网段。网桥的主要作用是分割和减少冲突。它的工作原理同交换机类似,也是通过MAC地址表进行转发。因此,网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下,我们可以认为网桥就是交换机。

    △ 路由器的简单介绍

    什么是路由器:

    路由器是使用一种或者更多度量因素的网络设备,它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。

    路由器的功能:

    ·隔绝广播,划分广播域

    ·通过路由选择算法决定最优路径

    ·转发基于三层目的地址的数据包

    ·其他功能

    △ 虚拟局域网VLAN

    网桥/交换机的本质和功能是通过将网络分割成多个冲突域提供增强的网络服务,然而网桥/交换机仍是一个广播域,一个广播数据包可被网桥/交换机转发至全网。虽然OSI模型的第三层的路由器提供了广播域分段,但交换机也提供了一种称为VLAN的广播域分段方法。

    什么是VLAN:

    一个VLAN是跨越多个物理LAN网段的逻辑广播域,人们设计VLAN来为工作站提供独立的广播域,这些工作站是依据其功能、项目组或应用而不顾其用户的物理位置而逻辑分段的。

    一个VLAN=一个广播域=逻辑网段

    VLAN的优点和安装特性:

    VLAN的优点:

    ·安全性。一个VLAN里的广播帧不会扩散到其他VLAN中。

    ·网络分段。将物理网段按需要划分成几个逻辑网段

    ·灵活性。可将交换端口和连接用户逻辑的分成利益团体,例如以同一部门的工作人员,项目小组等多种用户组来分段。

    典型VLAN的安装特性:

    ·每一个逻辑网段像一个独立物理网段

    ·VLAN能跨越多个交换机

    ·由主干(Trunk)为多个VLAN运载通信量

    VLAN如何操作:

    ·配置在交换机上的每一个VLAN都能执行地址学习、转发/过滤和消除回路机制,就像一个独立的物理网桥一样。VLAN可能包括几个端口

    ·交换机通过将数据转发到与发起端口同一VLAN的目的端口实现VLAN。

    ·通常一个端口只运载它所属VLAN的通信量。

    VLAN的成员模式:

    静态:分配给VLAN的端口由管理员静态(人工)配置。

    动态:动态VLAN可基于MAC地址、IP地址等识别其成员资格。当使用MAC地址时,通常的方式是用VLAN成员资格策略服务器(VMPS)支持动态VLAN。VMPS包括一个映射MAC地址到VLAN分配的数据库。当一个帧到达动态端口时,交换机根据帧的源地址查询VMPS,获取相应的VLAN分配。

    注意:虽然VLAN是在交换机上划分的,但交换机是二层网络设备,单一的有交换机构成的网络无法进行VLAN间通信的,解决这一问题的方法是使用三层的网络设备-路由器。路由器可以转发不同VLAN间的数据包,就像它连接了几个真实的物理网段一样。这时我们称之为VLAN间路由。

    △ 高速以太网

    快速以太网:

    快速以太网(Fast Ethernet)也就是我们常说的百兆以太网,它在保持帧格式、MAC(介质存取控制)机制和MTU(最大传送单元)质量的前提下,其速率比 10Base-T的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10Base-T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。

    千兆以太网:

    千兆位以太网是一种新型高速局域网,它可以提供1Gbps的通信带宽,采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长,因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级。只用于Point to Point,连接介质以光纤为主,最大传输距离已达到70km,可用于MAN的建设。

    由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容的技术规范,因此千兆以太网除了继承传统以太局域网的优点外,还具有升级平滑、实施容易、性价比高和易管理等优点。

    千兆以太网技术适用于大中规模(几百至上千台电脑的网络)的园区网主干,从而实现千兆主干、百兆交换(或共享)到桌面的主流网络应用模式。

    小知识:

    千兆以太网的优势是同旧系统的兼容性好,价格相对便宜。在这也是千兆以太网在同ATM的竞争中获胜的主要原因。

    △ 小结:

    当今居于主导地位的局域网技术-以太网。以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素,早期的以太网设备如集线器是物理层设备,不能隔绝冲突扩散,限制了网络性能的提高。而交换机(网桥)做为一种能隔绝冲突的二层网络设备,极大的提高了以太网的性能。正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。然而交换机(网桥)对网络中的广播数据流量则不做任何限制,这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备-路由器解决了这一问题。以太网做为一种原理简单,便于实现同时又价格低廉的局域网技术已经成为业界的主流。而更高性能的快速以太网和千兆以太网的出现更使其成为最有前途的网络技术。

    为什么叫以太网?

    以太网这个名字,起源于一个科学假设:声音是通过空气传播的,那么光呢?在外太空没有空气光也可以传播。于是,有人说光是通过一种叫以太的物质传播。后来,爱因斯坦证明以太根本就不存在。

    大家知道,声音是通过空气传播的,那么光是通过什么传播的呢?

    在牛顿运动定律中,物体的运动是相对的。比如,地铁车厢里面的人看见您在车厢里原地踏步走,而位于车厢外面的人却看见你以120公里每小时的速度前进。

    但光的运动并不是这样,您无论以什么物体作为参照物,它的运动速度始终都是299 792 458 米 / 秒。这个问题困惑了很多科学家,难道牛顿定律失灵了?一个来自瑞士专利局的职员,名叫爱因斯坦的人在1905年发表了篇论文,文中提到,无论观察者以何种速度运动,相对于他们而言,光的速度是恒久不变的,相对论便由此诞生了。

    这简单的理念有一些非凡的结论。可能最著名者莫过于质量和能量的等价,用爱因斯坦的方程来表达就是E=mc^2(E是能量,m是质量,c是光速),以及没有任何东西能运动得比光还快的定律。由于能量和质量的等价,物体由于它的运动所具的能量应该加到它的质量上面去。换言之,要加速它将变得更为困难。这个效应只有当物体以接近于光速的速度运动时才有实际的意义。例如,以10%光速运动的物体的质量只比原先增加了0.5%,而以90%光速运动的物体,其质量变得比正常质量的2倍还多。当一个物体接近光速时,它的质量上升得越来越快,它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速,因为那时质量会变成无限大,而由质量能量等价原理,这就需要无限大的能量才能做到。

    由此我们可以看出,世界上根本就不存在以太这种物质,因为光速是永远恒定不变的,为其找个运动参照物是个笑话。有鉴于此,以太网的命名也就是一个笑话。但以太网并不会消失,它正随着人们追求高速度而不断的进行蜕变。以前,只要数据链路层遵从CSMA/CD协议通信,那么它就可以被称为以太网,但随着接入共享网络设备的增加,冲突会使网络的传输效率越来越低。后来,交换机的出现使全双工以太网得到了更好的实现。未来,以太网会披上光的外衣,飞的更快。

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  • W5500以太网原理图.pdf

    2020-03-11 16:51:56
    使用的主控芯片是STM32F103,W5500模块以太网参考电路原理图(全),给硬件设计师们一个参考,可以照我这个直接画的。
  • 二、 接口电路 原理图的EMC设计 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计 图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计 接口电路设计概述: 本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决EMC问题;同时此...

    RJ45以太网接口EMC设计方案

    一、 接口概述

    RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口,以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。下面从接口原理图、结构设计,线缆设计三个方面来设计以太网口的EMC设计方案。

    二、 接口电路 原理图的EMC设计

    百兆以太网接口2KV防雷滤波设计
    在这里插入图片描述

    图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计

    接口电路设计概述:

    本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决EMC问题;同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。

    本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。

    电路EMC设计说明:

    (1) 电路滤波设计要点:
    为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰,建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器,此种变压器示意图如下。
    在这里插入图片描述

    图2 带有共模抑制作用的网络变压器

    RJ45接口的NC空余针脚一定要采用BOB-smith电路设计,以达到信号阻抗匹配,抑制对外干扰的作用,经过测试,BOB-smith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。

    网络变压器虽然带有隔离作用,但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容;为了提升变压器的隔离作用,建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容,如电路图上C4-C7,此电容取值5Pf~10pF。

    在变压器驱动电源电路上,增加LC型滤波,抑制电源系统带来的干扰,如电路图上L1、C1、C2、C3,L1采用磁珠,典型值为600Ω/100MHz,电容取值0.01µF~0.1µF。

    百兆以太网的设计中,如果在不影响通讯质量的情况,适当减低网络驱动电压电平,对于EMC干扰抑制会有一定的帮助;也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。

    (2) 电路防雷设计要点:

    为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的防雷测试要求,成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地,电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管,但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V;防护器件峰值电流要求大于等于50A;防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管,要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。

    根据测试标准要求,对于非屏蔽的平衡信号,不要求强制性进行差模测试,所以对于差模1KV以内的防护要求,可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击,不需要增加差模防护器件。

    接口电路设计备注:

    如果设备为金属外壳,同时单板可以独立的划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连。

    三、 连接器设计

    RJ45金属连接器RJ45信号排序设计
    在这里插入图片描述
    图1 百兆以太网连接器结构方案

    连接器与机体的搭接方式:
    (1) 面板开孔时采用精密的铣削加工技术,使孔眼的形状更适合连接器的放置,避免孔眼切削不精确的地方出现缝隙,进而降低电磁干扰辐射;经过测试证明,精确的铣削开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性;
    (2) 机体与百兆以太网金属连接器之间的接合处要增加弹片,使两者接合时保持良好的导电性能。具体搭接方式如上图所示:

    四、 线缆设计

    百兆以太网接口信号线缆
    线缆设计要求: RJ45金属连接器 常规型
    在这里插入图片描述

    图1 RJ45信号电缆

    电缆设计:

    (1) RJ 45信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式,且网状编织层编织密度要求不小于90%;
    (2) 内部组线时,差分电缆采用双绞传输,双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍;组线方式如上图所示:
    (3) 电缆两端需要增加磁环处理,磁环内径与电缆的外径要紧密结合,尽量选择厚长型的磁环。

    走线设计:

    (1) RJ 45电缆走线时要求远离其他强干扰源,如电源模块;
    (2) 电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离,切不可与其他线缆一起混合捆扎。
    在这里插入图片描述

    图2 RJ45金属连接器的搭接
    屏蔽层与金属连接器的搭接:
    (1) 屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接;搭接方式如上图:
    (2) 屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。

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  • RJ45以太网接口的EMC设计方案

    万次阅读 2018-07-19 21:25:37
    二、 接口电路 原理图的EMC设计  图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计 接口电路设计概述: 本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决EMC问题;同时此电...

    一、 接口概述 
    RJ45以太网接口是目前应用最广泛的通讯设备接口,以太网口的电磁兼容性能关系到通讯设备的稳定运行。

    从接口原理图、结构设计,线缆设计三个方面来设计以太网口的EMC设计方案。
    二、 接口电路 原理图的EMC设计


     图1 百兆以太网接口2KV防雷滤波设计

    接口电路设计概述: 本方案从EMC原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决EMC问题;同时此电路兼容了百兆以太网接口防雷设计。 
    本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。 
    电路EMC设计说明: 

    (1)  
    电路滤波设计要点: 
    为了抑制RJ45接口通过电缆带出的共模干扰,建议设计过程中将常规网络变压器改为接口带有共模抑制作用的网络变压器,此种变压器示意图如下。

    图2 带有共模抑制作用的网络变压器

    RJ45接口的NC空余针脚一定要采用BOB-smith电路设计,以达到信号阻抗匹配,抑制对外干扰的作用,经过测试,BOB-smith电路能有10个dB左右的抑制干扰的效果。 
     网络变压器虽然带有隔离作用,但是由于变压器初次级线圈之间存在着几个pF的分布电容;为了提升变压器的隔离作用,建议在变压器的次级电路上增加对地滤波电容,如电路图上C4-C7,此电容取值5Pf~10pF。 
     在变压器驱动电源电路上,增加LC型滤波,抑制电源系统带来的干扰,如电路图上L1、C1、C2、C3,L1采用磁珠,典型值为600Ω/100MHz,电容取值0.01µF~0.1µF。 
     百兆以太网的设计中,如果在不影响通讯质量的情况,适当减低网络驱动电压电平,对于EMC干扰抑制会有一定的帮助;也可以在变压器次级的发送端和接收端差分线上串加10Ω的电阻来抑制干扰。

    (2)  

    电路防雷设计要点: 
     为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准,共模2KV,差摸1KV的防雷测试要求,成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地,电路图上的D1可以选择成本较低的半导体放电管,但是要注意“防护器件标称电压要求大于等于6V;防护器件峰值电流要求大于等于50A;防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管,要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。 
     根据测试标准要求,对于非屏蔽的平衡信号,不要求强制性进行差模测试,所以对于差模1KV以内的防护要求,可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击,不需要增加差模防护器件。

    接口电路设计备注: 
     如果设备为金属外壳,同时单板可以独立的划分出接口地,那么金属外壳与接口地直接电气连接,且单板地与接口地通过1000pF电容相连。

    三、 连接器设计  

    RJ45金属连接器RJ45信号排序设计  

    图1  百兆以太网连接器结构方案 
    连接器与机体的搭接方式: 
    (1) 面板开孔时采用精密的铣削加工技术,使孔眼的形状更适合连接器的放置,避免孔眼切削不精确的地方出现缝隙,进而降低电磁干扰辐射;经过测试证明,精确的铣削开孔加工可以提高12~18%的电磁兼容性; 
    (2) 机体与百兆以太网金属连接器之间的接合处要增加弹片,使两者接合时保持良好的导电性能。具体搭接方式如上图所示: 
    四、 线缆设计  
    本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成 
    百兆以太网接口信号线缆 
    线缆设计要求: RJ45金属连接器 常规型 

    图1  RJ 45信号电缆 
    电缆设计: 
    (1) RJ 45信号电缆采用网状编织屏蔽层的屏蔽方式,且网状编织层编织密度要求不小于90%;  
    (2) 内部组线时,差分电缆采用双绞传输,双绞绞距一般为信号电缆线径的3倍;组线方式如上图所示: 
    (3) 电缆两端需要增加磁环处理,磁环内径与电缆的外径要紧密结合,尽量选择厚长型的磁环。 
    走线设计: 
    (1) RJ 45电缆走线时要求远离其他强干扰源,如电源模块; 
    (2) 电缆走线最好单独走线或与其他模拟以及功率线缆保持10cm以上距离,切不可与其他线缆一起混合捆扎。

    图2  RJ45金属连接器的搭接 
    屏蔽层与金属连接器的搭接: 
    (1) 屏蔽电缆的屏蔽层要求与金属连接器进行360°的搭接;搭接方式如上图: (2) 屏蔽电缆屏蔽层要避免出现单独的“尾巴”现象。

    全文转自:https://wenku.baidu.com/view/b2bcc40eeefdc8d376ee32d1.html

     

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    这节课我们来了解下共享式以太网和交换式以太网的区别,掌握广播域的概念、掌握交换机的过滤转发原理以及交换机中的MACA地址学习过程   共享式以太网与交换以太网的区别 在早期的共享式的以太网中,各个主机之间用...

    开题

    这节课我们来了解下共享式以太网和交换式以太网的区别,掌握广播域的概念、掌握交换机的过滤转发原理以及交换机中的MACA地址学习过程

     

    共享式以太网与交换以太网的区别

    在早期的共享式的以太网中,各个主机之间用的是同轴电缆进行通信,并且是共用一条同轴电缆,共用一条同轴电缆也就意味着这些主机都处在同一个冲突域中,何为冲突域?现在把同轴电缆比作一条车道,把终端比作车辆,但这条车道同时只能允许一台车辆通过,两台车辆同时上路是不是会撞车?是不是只能等这台车辆通过了才让下一辆车辆通过,上路的车辆越多通行的速度越慢,这就是为什么在冲突域网络中接入的主机越多速度也就越慢,因为局域网中所有的接入终端都共享总线的带宽,接入的终端越多每台终端的带宽也就越少,比如一条总线带宽的速率是100Mbps,这一条线路接入了两台主机,那么每台主机的速率是50Mbps,如果接入10台呢?那么每台主机能用的带宽是不是只有10Mbps了,是不是接入的主机越多速度越来越慢,局域网中的所有主机共享总线的带宽,这个时候的接入设备一般是HUB和集线器之类的物理层设备

    到了后来的交换式以太网中的,交换机的各个端口隔离了冲突域保证了各个端口的独立带宽,就好比单车道升级多车道,各走各的互不影响,接入再多的终端也不会导致速率变慢,这个时候的接入设备一般是二层交换机和三层交换机

     

    交换机的MAC地址学习过程

    前面我们知道了交换机可以隔离冲突域,保证了各个终端的带宽互不影响,也就是说交换机进行了一个逻辑的转发过程,转发数据帧进行了有选择性的转发,而转发的依据就是MAC地址,何为MAC地址?MAC地址就是一台设备的物理地址,并且是固化在网卡的ROM芯片中不易修改的,并且每台设备的物理地址是该网络中独一无二的地址;然后在交换机中都有一个表,叫MAC地址表,这个表记录了MAC地址对应的出接口,就好像我可以查地图知道去你家的路怎么走;但是在交换机刚启动的时候这个表是空的,是空的怎么办?是不是得学?就好比人刚出生什么东西都不会,是不是得后天进行学习?交换机也是,在交换机启动后会有一个MAC地址学习的过程

    图中的PCA发出一个数据帧,交换机收到这个数据帧的时候,会把PCA发出的数据帧中的源MAC地址与收到这个帧的端口关联起来记录到MAC地址表里面去,然后交换机把该数据帧从除了收到该数据帧的其它所有接口发送出去;同理,当PCB发送一个数据帧的时候,交换机会把接收到的数据帧中的源MAC地址与收到该数据帧的接口绑定起来,然后记录到MAC地址表里面去,形成了一个MAC地址表。

     

    交换机对数据的转发与过滤

    单播帧的数据转发过程

     

    图中的PCA向PCD发送一个单播数据帧,当交换机收到该数据帧的时候,交换机会根据数据帧中的目的MAC地址进行一个查表过程,当查到该MAC地址对应的是端口是E1/0/4的时候只会从E1/0/4这个端口发送出去,不会再从其他端口发送出去

     

    广播帧与未知单播帧的转发过程

     

    PCA发出一个目的地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF的广播帧,交换机收到该广播帧后会进行一个洪泛的处理,何为洪泛?洪泛就是当交换机收到一个目的地址为全F的数据帧时,交换机会把该数据帧从除了收到该数据帧的端口的其他端口都进行发送

    未知单播帧也一样,PCA发送一个目的为该交换机中没有的地址,交换机收到该数据帧时,会根据目的地址进行查表,但是MAC地址表中没有,这个时候交换机也会进行洪泛的处理,交换机会把该数据帧从除了收到该数据帧的端口的其他端口都进行发送

    华三交换机的MAC地址表的默认老化时间是300S(5分钟)可以修改,MAC地址表没有确定数目,视交换机的MAC地址表容量而定,有8K的有16K的还有32K的

    广播域

    广播域就是说如果一台终端发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围,通常来说一个局域网就是一个广播域。路由器或三层交换机的三层接口处于独立的广播域中,终端主机发出的广播帧在三层接口被终止。二层交换机和HUB物理层设备默认所有接口处于同一广播域下

    总结

    通过这一章的内容我们知道了共享式以太网和交换式以太网的区别,我们知道共享式以太网中的所有终端共享总线带宽,并且处于同一冲突域和广播域中;交换式以太网各个终端带宽独立,并且各个终端处于独立的冲突域,但是交换式网络中各个端口默认处于同于=一广播域中;还有交换机收到一个数据帧的时候会把该数据帧中的源MAC地址与收到该数据帧的端口进行绑定,然后会根据目的MAC地址进行一个查表的过程,如果该数据帧中的目的MAC地址能在交换机的MAC地址表中找到,那么会从该目的MAC地址对应的端口发送出去,如果目的地址是广播地址或者是未知单播地址,那么交换机会进行一个洪泛的过程,也就是交换机会把该数据帧从除开收到该数据帧的端口以外所有的端口发送出去,这就是一个洪泛的过程;路由器或者三层交换机的三层接口属于独立的广播域,会终结这种洪泛的传播。

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