Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik OptoKoppler für ethernet und Ansteuerung der Status LEDs


von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Hallo,

ich will eine Box bauen, die eine ethernet Kommunikation (LAN via RJ45 
100Base) an einen PC weitergibt, der versch. davon auswertet. Das 
Problem ist die Box. Vorgabe ist, dass diese Optisch getrennt sein soll, 
um zu gewährleisten, dass nichts gesendet werden kann.

--> Frage1: Schneller guter Optokoppler, der für diese ethernet-Signale 
geeignet ist? Baudrate von 125MBAUD erforderlich, dazu bisher keine 
gefunden!

Außerdem soll an den RJ45 Steckern (die haben je eine grüne und eine 
gelbe LED mit an Bord) angezeigt werden, ob gesendet (also TX.Leitungen 
haben Traffic) oder ob Empfangen wird.

-->Frage2: Wie steuere ich diese LEDs an, da ja eine LED an beide 
TX-Leitungen müsste? Außerdem wird die Leistung, die über ethernet kommt 
eh nicht ausrechen, also ist es möglich, einen Differenzverstärker 
direkt an die ethernet-Leitungen zu hängen, den Ausgang davon auf die 
LED und an den oben erwähnten Optokopller und dann wieder als ethernet 
rausgeben? Wobei ich ja mit dem Diff.Verstärker eine Leitung verlier? 
Bin da grade etwas ratlos!

Vielen Dank für jede Hilfe

von Falk B. (falk)


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@  Johannes Segschneider (Firma: Student) (johannes40481)

>ich will eine Box bauen, die eine ethernet Kommunikation (LAN via RJ45
>100Base) an einen PC weitergibt, der versch. davon auswertet.

Nennt sich Hub oder Switch. Für sagenhaft wenig Geld in jedem PC-Shop zu 
kaufen.

> Das
>Problem ist die Box. Vorgabe ist, dass diese Optisch getrennt sein soll,
>um zu gewährleisten, dass nichts gesendet werden kann.

???
Ethernet ist schon galvanisch getrennt, mit Trafos. Das funktioniert 
sehr gut, Millionenfach.

>--> Frage1: Schneller guter Optokoppler, der für diese ethernet-Signale
>geeignet ist? Baudrate von 125MBAUD erforderlich, dazu bisher keine
>gefunden!

Wird eher eng.

>Außerdem soll an den RJ45 Steckern (die haben je eine grüne und eine
>gelbe LED mit an Bord) angezeigt werden, ob gesendet (also TX.Leitungen
>haben Traffic) oder ob Empfangen wird.

Macht jeder Hub automatisch.

>Bin da grade etwas ratlos!

In der Tat.

MfG
Falk

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Un wie gewährleistet ein (mir durchaus bekanntes Bauteil names Hub oder 
Switch) dass ich nichts senden kann? Es geht darum nichts senden zu 
können, sondern nur zu lauschen!

von chick (Gast)


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Wer stellt denn solche Anforderungen?

von Peter II (Gast)


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Johannes Segschneider schrieb:
> Un wie gewährleistet ein (mir durchaus bekanntes Bauteil names Hub oder
> Switch) dass ich nichts senden kann?

na einfach nichts senden. eine Netzwerkkarte wo nur der Treiber geladen 
ist dürfte nichts senden.

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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chick schrieb:
> Wer stellt denn solche Anforderungen?

Ein Projekt, welches Daten einer sensiblen Anlage, welche über ethernet 
übertragen werden auslesen möchte, aber angst hat, dass es Fehler geben 
kann oder eine nicht Kluge Person an dem PC, an dem die Daten sortiert 
werden sollen, Mist baut und des Teil schrottet!

Ob sinnvoll oder nicht, die Anforderung ist eben, dass es es mit einer 
Isolationsstrecke von 5kV optisch getrennt sein soll und trotzdem 
100Base LAN verarbeiten kann.

von Peter II (Gast)


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eventuell eine Optische LAN verbindung nutzten und dort nur eine Faser 
einstecken. (keine ahnung ob da ein link zu stande kommt)

Bei den bessere Switchs kann man ein Monitoring port schalten, über 
diesen kann man nur mitlesen und nicht senden.

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Peter II schrieb:
> eventuell eine Optische LAN verbindung nutzten und dort nur eine Faser
> einstecken. (keine ahnung ob da ein link zu stande kommt)
>
> Bei den bessere Switchs kann man ein Monitoring port schalten, über
> diesen kann man nur mitlesen und nicht senden.

Bei dem in der Anlage verwendeten Switch Cisco RV016 geht dies leider 
nicht. An eine optische Umwandlung in Glasfaser ethernet habe ich auch 
gedacht, aber das inkl. Rückwandlung ist etwas kostspielig, will ja 
einfach nur eine Optische Trennung haben... finde nur keine passenden 
Optokoppler! Alle zu langsam!

von Peter II (Gast)


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Johannes Segschneider schrieb:
> Bei dem in der Anlage verwendeten Switch Cisco RV016 geht dies leider
> nicht. An eine optische Umwandlung in Glasfaser ethernet habe ich auch
> gedacht, aber das inkl. Rückwandlung ist etwas kostspielig, will ja
> einfach nur eine Optische Trennung haben...

also er schon so ein merkwürdige Switch/Firewall/Router dings von Cisco 
verwendet wird ja wohl das geld für ein paar umsetzen haben.

http://shop.fiber24.net/index.php/de/10-100Base-T-to-1310nm-Ethernet-Media-Konverter/c-ACTIVE-1GBIT/a-FOCO-F2-1MFE-XXX-1310-AC100?sidE70A6A1096464AEFB3364F28B60C3BC6=fef5bbaae505aed3b970370e3944102b

von Peter II (Gast)


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das mit dem "nur empfangen" müsste man durch eine geschickte VLAN 
konfiguration auch hinbekommen.

von Falk B. (falk)


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@Johannes Segschneider (Firma: Student) (johannes40481)

>nicht. An eine optische Umwandlung in Glasfaser ethernet habe ich auch
>gedacht, aber das inkl. Rückwandlung ist etwas kostspielig,

Sollte für so ein sensibles Projekt doch keine Rolle spielen?. Area51 
schwimmt doch im Geld!

> will ja
>einfach nur eine Optische Trennung haben... finde nur keine passenden
>Optokoppler! Alle zu langsam!

Wenn du glaubst, nur mit einem schnellen Optokoppler das gewünscht Ziel 
zu erreichen, bist du mächtig auf dem Holzweg.

MFG
Falk

von Jim M. (turboj)


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> Optokoppler, der für diese ethernet-Signale [...]
> Baudrate von 125MBAUD

Man sollte vorher lesen, wie Ethernet auf dem Kabel aussieht. Einfache 
Optokoppler reichen bei 100MBit nicht mehr, da mehr Signalpegel als 0 
und 1 verwendet werden - mittels 4B5B Code auf MLT-3.

Außerdem nützt Dir das Ganze genau nix, denn moderne Switches handeln 
die Ethernet Geschwindigkeit mit der Gegenstelle aus via "auto 
negotiation". Klemmst Du jetzt den Sender bei Dir ab, erkennen sie keine 
Gegenstelle am Port und es gehen keine Daten raus.

von Joerg L. (Firma: 100nF 0603 X7R) (joergl)


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Im übrigen werden bei TP-Ethernet nach einer gewissen Zeit immer Link 
Pulse gesendet, auch wenn die Station "nichts" sendet. Das mit nur einer 
LED auswerten zu wollen, funktioniert nicht.
HTH,
Jörg

von Axel L. (axel_5)


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Was du brauchst ist ein Ethernet Hub, ein Switch geht auf keinen Fall.

Es wird aber schwierig so einen zu bekommen, sowas wird kaum noch 
verwendet. Evtl. kannst Du sowas hier verwenden:

http://electronics.stackexchange.com/questions/10864/building-a-passive-ethernet-hub-with-anti-parallel-diodes

Der Hub hat dann drei RJ45 Anschlüsse, an zwei kommen die beiden 
existierenden Knoten, an den dritten dein PC.

Der RJ45 hat vier Leitungen, davon sind zwei zum Senden und zwei zum 
Empfangen. Die zum Senden klemmst Du ab.

Den PC musst Du dann auf 100 MBit, Fix Mode einstellen (also Autoneg 
aus).

Dann könnte es gehen.

Gruss
Axel

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Hallo und vielen Dank der hilfreichen Antworten!

ALso Leider soll das, was ich beschreibe nur ein Zusatz für ein bereits 
vorhandenes Gerät werden, dewegen ist auch an dem Switch nicht zu 
rütteln!

ALos brauche ich eine Möglichkeit, mich an ein bestehendes ethernet 
Kabel anzudocken (kein Problem sowas zu bauen, einen Y-Stecker) und dann 
das abgegriffene Signal optisch abzukppeln. Da scheitn nicht so einfach 
zu gehen, hätte jemand trotzdem eine andere Idee? Umwandeln mit ethernet 
controller, dann optisch trennen und wieder zurück wandeln?

von PittyJ (Gast)


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Ich habe ein FPGA mit 2 Ethernet-PHYs. Darauf läuft eine Schaltung:
Das was beim ersten ankommt, wird zum zweiten geschickt, und umgekehrt. 
Wenn man den zwischen eine Leitung klemmt, dann entspricht er nur einem 
Kabel.

Jetzt könnte man einen dritten PHY anschliessen. Und den gesamten 
Traffic der einen Seite auch zu dem dritten weitersenden. Die andere 
Richtung bleibt dann im FPGA unverbunden.
Alternativ könnte man die Daten auch über andere Bussysteme abgreifen.

von Gregor B. (Gast)


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Das, was du suchst, heisst Ethernet TAP, siehe z.B. hier:
http://www.netoptics.com/products/network-taps/10100baset-tap?tab=tab-1
Kann nur lauschen, aber nicht senden.

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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ja so etwas dazwischen klemmen sollte dann am einfachsten sein!
Vielen Dank!

von Sebastian B. (etchy)


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Hallo! :)

Ich bin ehrlich gesagt nicht sicher, ob ich dein Anliegen richtig 
verstanden habe, soll der PC nichts senden können?
Du kannst doch ganz einfach endweder die TX Leitungen auf der 
Empfängerseite oder die RX Leitungen auf der Senderseite kappen.
Oder du machst es wie beim Sniffen im Netzwerk, nimmst einen "dritten" 
Rechner oder Controller hinzu, mit dem die anderen Controller alle 
kommunizieren, und hörst den Traffic zwischen den beiden in der Mitte 
mit, so könntest du auch dein Switch weiterhin behalten.
Du bräuchtest, genau genommen, sogar ein zweiten.

Schau dir das hier mal an, ab "Hardware sniffing":
http://sniffer.lnx-bsp.net/


LG
Sebastian

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Ja ich werde mir wohl so eine Tap-Box besorgen, denn die kann einiges 
mehr. Bei einer selbstbau Lösung ohne Verstärker/Controller, also 
einfach nur je die Tx und Rx auf je eine neue Dose auf Rx zu klemmen, 
denke ich sind die Verluste zu hoch.
Eine Selbstbau Lösung mit Controllern wie von PittyJ beschrieben, wird 
problematisch, wegen der IP, weil die Controller ja extar IP haben 
müssen und ich ja ohne etwas am vorhandenen System zu ändern nur 
dazwischen möchte.

Bin aber auf jedenfall viel schlauer und Danke allen nochmals!

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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So der Tap ist da, arbeitet fehlerfrei, Daten kommen perfekt an. Soweit 
so gut.

Nun habe ich eine andere Frage, der Hersteller gibt an, weder eine 
zeitliche Verzögerung (also kein Controller) noch einen Signalverlust 
(also verdammt kurze Leitungen oder eher eine Verstärkung) zu haben. Wie 
soll das funktionieren?
Ich will wirklich wissen wie so ein Teil funktioniert, denn ich kann mir 
nichts vorstellen. Die Daten müssen ja auch abgegriffen werden, d.h. es 
geht auf jedenfall Signalstärke verloren, vorallem bei empfindlichen 
ethernet sollte das nicht unerheblich sein. Geht man aber den Umweg 
eines Controllers mit Verstärker habe ich doch eine merkliche 
Zeitverzögerung im niedrigen ms Bereich, selbst bei guten Controllern.

Generell bin ich auf dem Trip, sowas wissen zu wollen, auch eine Hub, 
der ja theoretisch ein einfaches Bauteil ist, weil einfach alles mit 
jedem verbindet und Ausgang verstärkt, ist ja für twisted pair alles 
andere als Einfach zu realisieren...
Kennt da jemand Gute Seiten oder Bücher, die einem da viel erklären 
können, nicht wie ethernet funktioniert, sondern wie man das verarbeiten 
kann. (Ja Lektrotechnisch kenn ich mich aus, aber im HF Bereich eher 
Null)

Vielen Dank schonmal!

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Johannes Segschneider schrieb:
> Geht man aber den Umweg
> eines Controllers mit Verstärker habe ich doch eine merkliche
> Zeitverzögerung im niedrigen ms Bereich, selbst bei guten Controllern.

Was lässt Dich sowas annehmen? Warum sollt ein simpler 
Signalpegelverstärker eine Verzögerungszeit im Millisekundenbereich 
haben?

von Chris (Gast)


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Wenn die beiden Geräte sich Daten schicken, diese beiden Geräte an einem 
Switch hängen wird es sowieso nicht funktionieren mit einem PC an diesem 
Switch den Verkehr zu lesen. Der Switch sendet die Daten immer über die 
Ports raus an denen er die Destination-MAC kennt, von daher kommt an 
deinem PC wenig an..
Eins der beiden Geräte wird ja wohl ein PC sein, installier da WireShark 
drauf und sicher ab das die Applikation nicht beendet werden kann (bzw. 
gleich wieder startet).
Einen Filter im Wireshark eingestellt und fertig ist die Laube, 
günstiger gehts nicht was ja wohl eine Rolle speilt bei solch einer 
sensiblen Anlage (iran. Atomprogramm??).

von Johannes S. (Firma: Student) (johannes40481)


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Rufus Τ. Firefly schrieb:
> Johannes Segschneider schrieb:
>> Geht man aber den Umweg
>> eines Controllers mit Verstärker habe ich doch eine merkliche
>> Zeitverzögerung im niedrigen ms Bereich, selbst bei guten Controllern.
>
> Was lässt Dich sowas annehmen? Warum sollt ein simpler
> Signalpegelverstärker eine Verzögerungszeit im Millisekundenbereich
> haben?

Weil er das Signal verstärken und verdoppeln muss im Fall eines Taps. 
Okay eine Atmel ATmega164 hat eine Verzögerung von max 760ns, also lag 
ich deutlich daneben mit meiner Schätzung... hatte solche Zeiten aus 
Ausbildungszeiten von CMOS Treibern noch im Kopf... mein Fehler.


@Chris

Darum geht es ja nicht mehr. Das mit dem schicken ist erledigt, und da 
ein Tap im Netzwerk unsichtbar ist, habe ich da auch keine Probleme, 
dass nichts mehr gesendet wird.
Und NEIN keines der beiden Geräte ist ein PC und an beide Geräte komme 
ich nicht ran!
Es gitb vllt. in der Industrie, Medizintechnik oder Energietechnik viele 
Steuerungen die via ethernet miteinander reden OHNE PCs zu sein und ohne 
das iranische Atomprogramm zu sein. Das soll nicht für den Heimgebrauch 
sein und wenn Du schonmal in der Industrie gewesen wärst, wüsstets du, 
das es dort viele empfindliche Datenübertragungen gibt, die man nicht 
beeinflussen will, weil sonst ein Walzwerk steht (Kostenpunkt von 
mehreren Millionen für eine Stunde) oder eine Computertomograph im 
schlimmsten Fall mit der vollen Dosis auf einen Patienten strahlt oder 
sich mal eben ein Kraftwerk runterfährt... also spar Dir solche 
Kommentare!

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Johannes S. schrieb:
> Weil er das Signal verstärken und verdoppeln muss im Fall eines Taps.

Und? Was soll da großartige Verzögerung mit sich bringen? Die typische 
Durchlaufverzögerung eines normalen HC-Logikgatters liegt bereits unter 
10 ns, und das ist Technik von vor 30 Jahren.

> Okay eine Atmel ATmega164 hat eine Verzögerung von max 760ns, also lag
> ich deutlich daneben mit meiner Schätzung...

Das ist ein µC, kein Signalverstärker. Und ein µC hat keine 
"Verzögerung".

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