이더넷 케이블이 접지되지 않은 이유는 무엇입니까?

클래식 이더넷 8P8C ( "RJ45") 핀아웃에는 전용 GND가 없습니다. ^[1]

RS-232 또는 USB 와 같이 독립적 인 전원을 공급할 수있는 장치를 상호 연결하는 데 사용되는 다른 많은 케이블 유형과 달리 이더넷 사양에 접지가없는 이유는 무엇 입니까?

아래 이미지에서 POE 48 볼트를 무시하면 이더넷이 양쪽에서 변압기를 사용하는 것을 볼 수 있습니다 .

이러한 방식으로 공통 모드 전압이 일반적으로 1500V 미만으로 유지되는 한 공통 접지가 필요하지 않습니다. 변압기의 절연 사양.

또한 보너스로 POE의 작동 방식도 알 수 있습니다. ( 802.3at )

그러나 CAT6A 에는 종종 차폐 커넥터가 있습니다. 그런 다음 소켓 내부의 작은 플랩을 사용하여 실드를 섀시에 접지합니다.

소스 이미지

이더넷이 접지되지 않은 이유는 무엇입니까? 다음과 같은 두 가지 이유가 있습니다.
1. 장치간에 접지 루프가 발생합니다
. 2. 장치가 움직이거나 취급되는 케이블에 널리 사용되는 ESD에 더 취약합니다 (케이블의 마찰 전기 충전에서).

이더넷이 접지 루프에 더 취약한 이유는 다음과 같습니다.

1. 루프는 다른 케이블 사양보다 훨씬 클 수 있으며 장치 간 100m입니다. USB는 5m, RS232는 15m입니다. 이더넷 장치는 다른 방에있을 가능성이 높지만 USB 장치는 일반적으로 컴퓨터 (또는 허브)에 접지되어 있으며 동일한 주 회로의 같은 접지 또는 같은 방에 있습니다.
2. 이더넷의 전압은 ~ 10mA의 전류로 ± 1V 낮습니다. RS232는 5V 또는 15V에서 훨씬 더 높습니다. USB는 3.3V입니다. 이로 인해 오류가 발생하기 쉽습니다.

이더넷 사양을 디자인 한 회사와 엔지니어는이 점을 염두에 두었습니다 (사양에 관한 많은 생각이 있습니다)

송신기와 수신기 사이에 접지가있는 경우 접지 루프가 생성됩니다. 이 접지 루프는 케이블로 구성되며 리턴 경로는 아래와 같이 전원 접지가됩니다. 루프를 통해 흐르는 모든 자기장은 케이블 (및 나머지 루프)을 따라 전류를 생성합니다. 신호 와이어 를 분리하더라도 와이어 간 상호 인덕턴스 때문에 문제가 될 수 있습니다 (와이어가 서로를 따라 흐르면 서로간에 전류를 연결할 수 있음). 이로 인해 노이즈가 발생하고 비트 오류 및 패킷 손실이 발생할 수 있습니다.

따라서 장치간에 절연 변압기를 추가하면 루프가 끊어지고 송신기와 수신기간에 빠른 신호를 계속 전송할 수 있습니다. 갈바닉 절연의 또 다른 이점은 정전기 방전이 큰 경우 장치에 대한 케이블의 임피던스를 증가시킵니다.

이것은 두 장치 사이의 격리의 예이며 이더넷에는 두 개의 격리 변압기가 있지만 결과는 동일하며 접지 루프를 차단합니다 ( 트위스트 페어 및 공통 모드 초크와 함께 공통 모드 노이즈를 줄입니다 ).

그라운드 루프에서 Wikipedia의 이미지

1. 차동 신호 는 기준점으로 공통 접지가 필요하지 않음을 의미합니다. 또한 일반적으로 접지되는 차폐의 필요성을 무효화합니다.
2. DC 전력 전송이 다시 이루어지지 않아 공통 접지가 필요 없으며 3 번 지점이 가능합니다.
3. 갈바닉 분리 는 접지를 비생산적으로 만듭니다. 스펙은 서로 다른 전위의 장치가 함께 작동 할 수 있도록 상당한 노력을 기울 였으므로 접지선을 추가하면 이러한 노력이 거의 무효화됩니다.

/ edit : Tom Carpenter가 지적했듯이, 절연 된 DC-DC 컨버터를 사용하여 올바르게 구현 된 POE는 여전히 전기 절연과 "접지 전위에 와이어가 없음"속성을 유지합니다. (POE는 갈바니 분리 부분을 깨뜨리고 분명하게 보이지는 않지만 일종의 접지를 추가합니다. 그러나 POE는 사양의 원래 부분이 아닌 이더넷의 핵입니다. 비 POE 장치는 원래의 장점을 유지합니다 .)

USB에도 차동 신호가 있지만 DC 전원도 공급합니다. 전원 공급 가능성이 존재하기 때문에 공통점이 필요합니다.

RS-232는 전력을 전달하지 않지만 신호는 자체 포함 된 차동 쌍이 아니며 접지에 대해 참조되는 단일 전선이므로 공통 접지가 필요합니다.

접지는 종종 사물을 연결하기위한 최후의 해결책으로 오해됩니다. 그러나 대부분의 경우 단기에서도 접지는 해결하는 것보다 더 많은 문제를 추가합니다.

모든 거리에서 접지를 공유하는 문제는 양쪽 끝이 동일한 접지 전위에 있다고 가정한다는 것입니다. 완벽한 세상에서는 사실 일 수도 있지만 실제 생활에서는 거의 그렇지 않습니다.

배선 불량, 누전 또는 EMI 영향으로 인해이 모니터의 접지가 TV의 접지와 다릅니다. 따라서 접지 사이에 접지가 포함 된 케이블을 연결하면 해당 접지를 통해 전류가 흐릅니다.

또한 공통 접지는 신호의 전류 리턴 경로가됩니다. 즉, 실제로 접지선에 노이즈를 추가하고 있습니다. 통신 시스템이 여러 라인을 사용하는 경우 동일한 리턴 경로를 효과적으로 공유하고 공통점에서 전류가 훨씬 더 복잡해지고 잡음이 훨씬 더 악화됩니다.

케이블이 길수록 접지 케이블을 따라 더 많은 전압 차이가 나타납니다. 접지와 신호 전압 사이의 델타가 충분히 낮아지면 더 이상 신호를 구별 할 수 없습니다.

아래 이미지는 이것을 보여줍니다. 멀리 떨어진 곳에 지상에 두 개의 조명이 있습니다. 당신은 좋은 단단한지면으로 어떤 조명이 켜져 있는지 중간 2에서 상당히 쉽게 알 수 있음을 알 수 있습니다. 그러나지면 경계를 식별하기 어려운 오른쪽 상황에서는 더 이상 높은 조명인지 낮은 조명인지 알 수 없습니다.

ETHERNET 및 기타 차동 통신 시스템과 같은 표준은 완전히 접지 할 필요가없는 다른 기술을 사용합니다.

수신기는 두 개의 전용 와이어를 통해 플러스 및 마이너스 신호로 전송함으로써 통과 된 기준 전압과 비교하지 않고 와이어 간의 차이를 검사하여 신호를 선택할 수 있습니다. (예 : "접지"). 아래 이미지는 작동 방식을 나타냅니다. 오른쪽에 노이즈 신호가 있어도 어떤 신호가 전송되고 있는지 알 수 있습니다.

이 기술은 신호를 훨씬 더 먼 거리에서 전송할 수있을뿐만 아니라 시스템을 공통 모드 노이즈에 대한 감수성을 감소시킵니다. 각각의 신호 전류 경로는 또한 이들 2 개의 전용 와이어로 제한되기 때문에, 신호 간 복귀 경로 공유가 제거된다.

특히 이더넷의 경우, 전송 매체와 발신자 / 수신자 간의 완벽한 격리를 제공하는 변압기를 전선에 연결하는 데 사용합니다.

지금까지 해답은 차폐 커플 노이즈라는 핵심 요소를 놓쳤다.

이더넷 표준에는 수십 년 동안 UTP와 STP (비 차폐 / 차폐 트위스트 페어)가 모두 포함되어 있습니다.

IBM은 토큰 링과의 호환성으로 인해 STP의 원래 포함에 큰 영향을 미쳤습니다. STP 차폐는 차동 쌍을위한 추가 노이즈 보호 계층을 제공한다고 주장했다. 전기적 노이즈의 포인트 소스는 차폐에 결합되었으며, 노이즈는 케이블의 전체 길이가 꼬인 쌍에 결합되었습니다.

차폐는 누화를 증가시킬 수도 있습니다. 쌍은 약간 다른 속도로 꼬여 있습니다. 일반적인 일정은 발당 11/12/13/14 꼬임입니다. 이러한 방식으로 설치 중에 케이블이 꼬이거나 당겨질 때 물리적으로 중첩되어 기생 변압기를 형성하지 않습니다. 이것은 잘 작동합니다. 당신이 예상했던 것보다 더 나은. 그러나 위 글링은 신호를 쉴드와 다른 페어에 결합하여 페어 사이에 쉴드를 확장합니다.

이더넷이 전기적으로 절연되고 USB가 아닌 이유와 같은 USB 및 이더넷에 대한 질문과 의견의 혼합 :

USB 히스토리 및 해당 명령을 읽으십시오. "저비용", "근거리"(5 미터) 신호 포트로 가정과 회사의 컴퓨터에 적합하며 다른 모든 요구 사항보다 저렴했습니다. USB는 또한 병렬 프린터 및 RS232 포트에서 데이터 전송 속도 성능을 향상시켜야했습니다.

제조 된 모든 PC에 USB를 장착해야했습니다. 사용자의 필요 여부 즉, 저렴한 비용이어야합니다. 병렬 프린터 포트, RS232 포트 및 큰 관련 커넥터는 모든 일반 컴퓨터에서 심각한 비용을 초래했습니다. 그로 인해 PC와 랩탑이 더 비싸고, 더 크고, 더 무겁고, 더 많은 전력을 소비했습니다. 따라서 "저비용"인 USB는 갈바닉 절연을 수행 할 수있는 변압기가 없습니다. 또한 주변 장치에 DC 전원을 쉽게 공급할 수 있습니다. 더 나은 문구가없는 USB 데이터 시그널링은 "반미 분"입니다. 즉, 케이블의 + 및-라인의 전류는 서로 다른 트랜지스터 세트가 각각 구동하므로 케이블의 + 및-라인의 전류는 약 95 %가 수치 적으로 정합됩니다 (+ 및-는 항상 약간의 오차가 있으며 완전한 반대 전류 값은 아님) net, + 및-.

이더넷의 임무는이고; "신뢰할 수있는", "중간 거리"통신 및 저렴한 비용. 그러나 안정적이고 중간 거리가 우선입니다. 100 미터의 중간 거리에는 전기 절연이 매우 필요합니다. 두 개의 장치 (예 : 스위치 및 PC)가 몇 볼트의 접지 전위차로 두 건물에 연결되어있는 경우 이는 다소 나쁘고 의도하지 않은 원치 않는 접지 전류가 해당 데이터 케이블에 흐릅니다. 또한 원치 않는 접지 흐름은 데이터 품질을 손상시키고 장비를 손상시켜 사람들을 위험에 빠뜨릴 수있는 모든 종류의 나쁜 영향을 미칠 수 있습니다.

이더넷은 또한 각각의 +와-를 구동하는 서로 다른 트랜지스터 세트를 가지고 있지만, 신호 변압기는 +와-를 단락 시키므로 최종 +와 전류 흐름은 거의 단일 전자에 이르기까지 거의 완벽하게 반대의 일치입니다. 따라서 진정한 차동 시그널링이 달성됩니다. 진정한 차동 시그널링을 사용하면 신호 전압 레벨을 더욱 줄이고 케이블 거리를 늘릴 수 있으며 원치 않는 EMI를 줄일 수 있습니다.

나중에 이더넷을위한 PoE가 나왔습니다. PoE의 임무는 VoIP 전화, 카메라 및 도어 액세스 장치와 같은 주변 장치에 "저비용"DC 전원을 공급하는 것이 었습니다. PoE는 일반적으로 반대 방향으로 최대 100 미터까지 공용 이더넷 스위치를 여러 장치로 나갑니다. PoE (48 ~ 57) VDC는 모든 장치에 대한 "별"연결입니다. 이는 장치 "PD"를 사용하는 다중 전원이 공통 공급 장치를 공유 함을 의미합니다 (PSE의 RJ45 커넥터 당 절연 전원이 아님). 따라서 PD는 DC의 DC-DC 절연 컨버터 공급 장치를 통해 PoE 전원 입력에서도 PD가 전력 절연을 유지해야한다는 것은 GUILT-Edged "shall"입니다 (IEEE 802.3 표준에 따름). 또는 PD가 전적으로 비전도 성인 경우 회로 접지면이 건물의 로컬 접지 또는 기타 주변 장비 (예 : 저가형 주변 장치)에 연결되어 있지 않습니다. 불행히도 PoE 표준의 IEEE 802.3은이를 명확하게 설명하지 않습니다.

요약 : 이더넷에는 양쪽 끝에 변압기가 있습니다. 변압기 장애가 발생하더라도 PD 원격 장치에서 이더넷 스위치의 PSE 로의 전기 절연은 손실되지 않습니다.

PoE는 이더넷 스위치에서 DC 전력 절연 (저비용을 위해)을 포기하고이 절연을 PD 주변 장치 제조업체에 "게재"합니다. 아무도 실제로 이러한 제조 품목을 확인하지 않습니다. IEEE가 위반자에게 보상 보상을 주면 상황이 개선 될 것입니다.

새로운 PoE 표준 인 IEEE는 더 높은 전압과 전류에 대해 숙고하고 있으며, 더 많은 PoE 전력을 위해서는 품질과 안전성이 향상되어야합니다. 이는 상업용 / 산업용 또는 그 이상의 설비에만 설치해야합니다. 1) 각 커넥터에 대해 PSE에서 완전 전력 절연. 2) PSE 및 PD 전력 절연을위한 필수 시험 보고서, 제출 및 대중 용으로 다운로드 가능. PI의 배선도를 포함합니다. 3) 제조업체 비용으로 새로운 표준을 충족하는 모든 PD 목록이있는 서버를 유지 관리하십시오. 4) 이러한 개선 비용이 저가 소비자 시장에 비해 너무 높으면서도 여전히 산업 수준의 표준, 안전성 및 추적 성을 제공하는 경우 산업 등급 표준을 고려하십시오.

이더넷 사양에서는 장치를 서로 전기적으로 절연해야합니다. 이 게시물 에서는 격리의 의미에 대해 자세히 설명합니다.

전원 및 접지에 대해 언급 했으므로 PoE (Power over Ethernet)에 대한 Wikipedia 기사 가 관련이있을 수 있습니다.

RS-232와 USB는 모두 접지를 기준으로하는 신호를 가지고 있으므로 이것이 필요합니다. (예, USB의 D + 및 D- 신호는 장치 검색 중에 GND를 기준으로 서로 독립적으로 사용됩니다). 이더넷 신호는 순전히 차동이므로 GND 참조가 필요하지 않습니다.

왜 TP 이더넷이 고맙다는 $ DEITY!가 스테이션 간 공통 접지 참조를 사용하지 않는지에 대한 한 가지 이유는 명확하게 언급되지 않았습니다.

이더넷 케이블은 백 미터를 넘을 수 있으며 아마도 두 건물을 연결할 수도 있습니다.

수십 미터 또는 수백 미터 떨어져있는 두 지점에서 측정 된 경우 올바르게 실행 된 접지 시스템의 전위차는 0V에 가깝다는 보장이 없습니다. 전류 흐름으로 인해 DC 또는 저주파 AC 전압이있을 수 있습니다 접지 시스템의 누설 전류, 실제 고장 전류, 과도 전류 또는 배선 실수 / 결함 ...) 및 모든 종류의 간섭.

AC 전위차로 인해 간섭이 발생하기 쉬우 며 접지 된 케이블 쉴드를 가로 지르는 강한 전류 흐름은 실제로 화재 위험으로 이어질 수 있습니다.

그리고이 모든 것은 장비가 처음에 올바르게 접지 된 것으로 가정하며, 더 이상 그렇지 않으면 더 나쁜 일이 발생할 수 있습니다.

최악의 경우는 아니지만 나쁜 경우의 예 접지 된 (양면 모두) 차폐로 발생할 수있는 상황 : 실수로 RCD없는 (오래된 TN) 2 개의 IEC 케이블로 실수로 PC 한 대가 연결되었습니다 (오래된 TN). -C-to-the-socket ...) 배선 시스템. 이 PC는 금속 케이스에 내부 짧은 연결 라이브 메인을 개발하여 해당 PC의 모든 접지 연결이 연결됩니다. 이 연결의 다른 쪽 끝은 접지가 올바르게 구현 된 장치입니다. 사용 된 이더넷 케이블은 얇은 차폐 재료로 가능한 가장 가벼운 구성입니다. 그리고 5m 케이블이 없어서 코일에 감긴 30 미터 조각입니다. 이 길이에서이 차폐는 올바른 저항을 가질 수 있습니다 (약 15 옴은 "완벽"합니다) 퓨즈 또는 오토 매트를 날릴 수 없을 정도로 작지만 케이블 쉴드에서 1000 와트를 초과 할 정도로 충분히 큰 전류를 통과 시키려면 240V 시스템에서). 이는 많은 연기를 의미하며 주변의 물건에 발화 위험이 없을 것입니다.

접지 연결이 없다고 생각하는 이유는 무엇입니까?

• 정의상 "접지"는 일부 로컬 회로에 대한 0V 기준입니다.
• 지구는 외부 테라 페르마에 연결된 것입니다.

아시다시피, 배터리 충전기의 갈바닉 변압기 격리로 인해 VGA 케이블과 같은 외부 접지가있는 일부 포트에 3 갈래 LCD 모니터를 연결하지 않는 한 모든 랩톱 / 태블릿에는 부동 접지가 있습니다.

이더넷은 Bi-Phase 인코딩 방식으로 인해 DC를 포함하여 낮은 스펙트럼에서 신호가 없습니다.

더 중요한 것은 신호 무결성과 송신 및 수신을위한 EMI 감소를 위해 75Ω 종단을 갖는 전송 라인이며 CM 트랜스포머와 1 : 1 중앙 탭 트랜스포머와 균형을 이룹니다. 이는 신호가 존재하는 상위 스펙트럼의 로컬 접지에 케이블 측의 차동 임피던스를 유지하면서 격리를 위해 사용자 측의 CM 임피던스를 높입니다.

아래의 "접지 연결"을 참조하십시오

• 1000pF 커플 링 캡 및 75 옴 터미네이터를 통해