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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik USB über Cat5e Kabel (maximale Entfernung)


Autor: Marco Schramm (hochfrequenz)
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Hallo,
mir ist bekannt, dass für USB 2.0 die maximale Entfernung mit 5m 
angegeben wird.
Wer hat jedoch mal USB über ein Cat5e-Kabel betrieben? Welche maximale 
Entfernung konntet ihr dabei rausholen?

Ein leitungsmäig 15m entfernter Drucker soll von dem USB-Port einer 
Fritz.Box bedient werden. Das Cat 5e Kabel liegt natürlich Unterputz. 
Zwischengeschaltete Verstärker sind also erstmal schlecht möglich und 
möchte ich auch am Anfang oder ende vermeiden. Klappt das vielleicht?

Was passiert eigentlich, wenn bei USB 2.0 die Leitungsqualität schlecht 
ist, wird dann eine niedrigere Übertragungsrate zwischen den Drucker und 
PC ausgehandelt? (wie bei den Analogmodems?)

Grüße
Marco

Autor: Christian R. (supachris)
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Das hat nix mit der Leitungsqualität zu tun, sondern mit der Länge und 
der damit verbundenen Laufzeit der elektrischen Signale. Da USB sehr 
sehr zeitkritisch ist (und ja, auch bei Low-Speed und Full-Speed), 
funktioniert dann gar nix mehr. Du brauchst entweder einen USB-LAN 
Server, gibts z.B. von KeySpan oder einen USB-CAT5 Umsetzer, die 
Billig-Variante gibts bei Pollin, Bestellnummer 721 426.

Autor: Gast (Gast)
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Hier habe ich über eine "USB-Extender" von Logilink einen Drucker an 
einem Server angeschlossen, zwischen Drucker und Server liegen 25m 
Verlegeleitung Cat 5e und 7 Patchkabel Cat 6, funktioniert problemlos.

Nur die blaue LED habe ich ausgetauscht, bei dem Ding bekommt man ja 
einen Augeschaden, wenn man dem Adapter zu nah kommt

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Ich glaube nicht dass die Laufzeit das Problem ist. Bei 25m sind das 
gerade mal 125ns. Problem ist bei zunehmender Länge die Signalqualität. 
Die Kapazität ist größer und somit wird das Signal schlechter. Und 
natürlich die Dämpfung der Leitung die dazu kommt. Wenn ein USB Gerät am 
PC angeschlossen wird, wird zunächst ausgehandelt mit welcher 
Geschwindigkeit übertragen werden kann. Sind die Signale unsauber wird 
zunächst auf USB 1.1 umgeschaltet. Ich habe das bei einer externen USB 
Platte gehabt, mit 5m Verlängerung ist sie nur noch auf USB 1.1 
gelaufen. Ob 25m mit Cat5e machbar sind hängt auch von den Geräten ab. 
Da hilft nur ausprobieren

Autor: Christian R. (supachris)
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Timmo, leider liegst du da komplett falsch. 125ns sind bei USB schon 
entscheidend. Der Takt bei USB 2.0 liegt schon bei reichlich 2ns. 125ns 
Laufzeit bringen da alles durcheinander. Bei USB ist wirklich die 
Laufzeit das entscheidende. Die Geschichte mit den billigen Kabeln ist 
was ganz anderes. Und bei USB wird nix ausgehandelt, da hängt die 
Geschwindigkeit von dem ab, was Host und Device können, und das ist da 
reinprogrammiert. Da die Erkennung über einen Pull-Up WIderstand an 
einer der Datenleitungen funktioniert, kann es bei billigst-Kabeln durch 
den Spannungsabfall zu unsauberen Pegeln kommen, und der Host betreibt 
aufgrund der falschen Erkennung im 1.1 Modus. Hat aber nix mit der 
Kabellänge zu tun.

Autor: Timmo H. (masterfx)
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Naja, aber bei Gast (Gast) scheints ja auch bei 25m zu Funktionieren, 
zwar mit einem Extender, aber der kann ja auch nicht die Laufzeit 
ausgleichen.

Autor: A. K. (prx)
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Sachte - hier geht's um einen Drucker. Wär nicht das ersten USB Device 
mit USB 2.0 im Datasheet und 12Mbps auf der Leitung. In schönstem 
Intel-Jargon heisst das dann USB 2.0 full speed.

Autor: Christian R. (supachris)
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Timmo H. wrote:
> Naja, aber bei Gast (Gast) scheints ja auch bei 25m zu Funktionieren,
> zwar mit einem Extender, aber der kann ja auch nicht die Laufzeit
> ausgleichen.

Doch kann er, denmn in Wirklichkeit ist das ein USB-Hub, und da dieser 
eine aktive Elektronik hat und das USB Protokoll auf irgendwas anderes 
umsetzt, geht das. Diese Extender gibts bei Hy-Line auch für den 
industriellen Einsatz, auch für Glasfaser-Kabel und km-lange 
Verbindungen. Sind dann aber entsprechend teuer.

USB FullSpeed gibts trotzdem nur bei USB 2.0 und das hat nun mal einen 
Bit-Takt von 480MHz.

Guido Koerber, wo bist du? ;)

Autor: A. K. (prx)
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Christian R. wrote:

> USB FullSpeed gibts trotzdem nur bei USB 2.0 und das hat nun mal einen
> Bit-Takt von 480MHz.

USB Full Speed = 12Mbps
USB High Speed = 480Bbps

Sorry, das hat sich Intel so ausgedacht.

Autor: Christian R. (supachris)
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Stimmt, FullSpeed gibts ja auch bei 1.1 Ändert aber nix dran, dass es ab 
einer bestimmten Kabellänge nicht mehr funktioniert, und zwar weil die 
Laufzeit zu hoch wird. 12MHz -> 83ns Takt, wenn dann 125ns Laufzeit dazu 
kommen, liegt das weit außerhalb der Spec. Kann man alles in der 
USB-Spec nachlesen.

Autor: JojoS (Gast)
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Alternative wäre vielleicht statt USB einen Printserver zu verwenden der 
per LAN an die FB angeschlossen wird.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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Christian R. wrote:
> 12MHz -> 83ns Takt, wenn dann 125ns Laufzeit dazu
> kommen, liegt das weit außerhalb der Spec.

Vielleicht stehe ich ja gerade etwas auf dem Schlauch, aber was soll das 
"dazu kommen" bedeuten? Was hat denn das Eine mit dem Anderen zu tun? 
Die Laufzeit sollte doch nur bezüglich der Antwortzeiten relevant sein.

Autor: Christian R. (supachris)
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Jaaaaa...bissl komisch ausgedrückt, sorry. Wenn das USB Device jetzt 
125ns später antwortet, als der Host erwartet, geht natürlich nix mehr. 
Wie auch immer....auf 25m gehts nur mit mehreren Hubs (wir haben das mit 
solchen Aktiv-Verlängerungen erfolgreich gemacht) oder eben mit so einem 
Extender.

Autor: Gast (Gast)
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Nimm den Extender, gibts in der Bucht für 19€.
Laut Aufdruck soll der sogar bis 60m funktionieren, wenn ich mal nichts 
zu tun habe patche ich hier mal 60m quer durchs Gebäube zusammen und 
schließe das Gerät daran an. Sollte aber funktionieren, bis jetzt gab es 
absolut keine Probleme.

Bezüglich dem Drucker, der kann laut Aufdruck eh nur USB 1.1, was ja 
auch vollkommen ausreichend ist.
Aus Interesse habe ich eben mal eine USB 2.0 Festplatte angeschlossen 
und am Server gemountet, auch das klappte problemlos. Vom Gefühl her 
absolut kein Unterschied zum direkten Anschluss, alle Dateien ließen 
sich fehlerfrei und schnell kopieren. Leider hatte ich heute morgen noch 
keine Zeit, weiter nachzuforschen ob und was der USB-Treiber zu der 
Verlängerung sagt.

Im Inneren befindet sich übrigens ein IC mit abgeschliffenem Aufdruck, 
dass direkt mit dem USB-Port und der RJ45-Buchse verbunden ist. Viel 
mehr ist auf der Platine nicht drauf, noch ein Quarz mit 24 MHz und ein 
bisschen Hühnerfutter.
Der Empfänger ist genauso aufgebaut, nur das sich darin noch eine LED 
und eine Buchse für ein externes Netzteil befindet.

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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Christian R. wrote:
> Wenn das USB Device jetzt
> 125ns später antwortet, als der Host erwartet, geht natürlich nix mehr.

Aber wenn ich mich richtig erinnere, liegen 250 ns (hin und zurück) 
immer noch deutlich innerhalb der maximal erlaubten Antwortzeit. Es 
hängt halt davon ab, ob das Device in seiner "normalen" Antwortzeit 
diese 250 ns als "Reserve" hat, oder nicht. Ich würde nicht sagen, dass 
es grundsätzlich nicht gehen kann.

Autor: Christian R. (supachris)
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Ich hab jetzt mal das Billig-Ding von Pollin, was (natürlich) nicht 
zuverlässig funktioniert, aufgemacht, weil wir es jetzt gegen ein Icron 
getauscht haben (das übrigens hervorragend klappt, sehr schnell und 50m 
CAT5 Kabel...)

Mir ist allerdings unklar, was die Chinesen da reingebastelt haben. 
Bilder hänge ich mal an. Ist ein 14-pin IC, wo alles abgeschliffen ist. 
Ein 24MHz Quarz und bissl Hühnerfutter (3,3V Spannungsregler noch). 
Sieht auf beiden Seiten ähnlich aus, scheinen aber unterschiedliche ICs 
zu sein, die Belegung ist anders.
Was genau hat die Kopier-Mafia da angestellt?

Autor: Christian R. (supachris)
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So, noch der "Empfänger". Auf den Unterseiten der Platinen ist nix.

Autor: Marco Schramm (hochfrequenz)
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Habe mir das gleiche von Pollin geholt. Ein erster Versuch mit 25m CAT5e 
verlief erfolgreich. Welche Konstelation funktioniert bei dir nicht?

Grüße
marco

Autor: Christian R. (supachris)
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Mit nur einem Gerät und 25m Kabel ging das schon. Allerdings keine volle 
USB 2.0 Geschwindigkeit. Mit längerem Kabel (glaub 35m) und mehreren 
Geräten dahinter, also mehrere Hubs und Devices gabs dann sporadische 
Ausfälle, mal ging der eine Hub nicht, mal der andere nicht, mal wurden 
nur einige Geräte nicht korrekt erkannt. War also keine zuverlässige 
Lösung. Da das aber ein relativ komplexer Messaufbau für einen 
Dauerversuch ist, haben wir dann in USB Ranger gekauft. Der funktioniert 
zuverlässig und gemäß USB Spezifikation, der ist nämlich ein Hub, der 
nur zweigeteilt ist.

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