Wie funktioniert ein USB over CATx Extender?

Frere J. OP #7434068
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Moin,

Da ich vor der Herausforderung stehe, eine "Highspeed" USB2.0-Verbindung über wasserdichte Stecker mit möglichst wenigen Pins zu führen, bin ich auf sog. USB Extender gestoßen. Habe testweise folgendes billig-Modell für 60€ von Amazon bestellt und einfach mal ausprobiert: https://www.amazon.de/Extender-480Mbps-Treiber-Low-Power-Ethernet-Schwarz/dp/B09WVK35C4/

Siehe da, das Teil nutzt nur zwei Adern der angeschlossenen RJ45 Leitung und ermöglicht einwandfrei und ohne merkliche Geschwindigkeitseinbußen (z.B. Kopiervorgang von einem flotten USB Stick) eine Verbindung über eine hingefrickelte Teststrecke inkl. garantiert HF-unfreundlicher Steck- und Schraubverbindungen. Ja, die ist kurz, aber reicht mir im Grunde genommen schon.

Also Ziel erstmal erreicht, schön.

Allerdings bin ich neugierig, wie sowas "so einfach" funktioniert? Der Aufbau sieht erstmal sehr überschaubar aus, bloß findet sich natürlich zu den zentralen ICs mit dem Aufdruck "5619" keinerlei Datenblatt, das mir weiterhelfen könnte.

Kann mir hier vielleicht jemand grundlegend erläutern, was da gemacht wird? Ich würde das ganze als "differenzielle bidirektionale halbduplex (relativ) highspeed Datenübertragung" beschreiben. Aber werden hier einfach nur die USB Signale "verstärkt"? Wird auf etwas ganz anderes umgewandelt? Da die "5619-ICs" jeweils einen 20MHz Quarz (o.ä.) haben, vermute ich, dass da etwas mehr passiert?

Zu den 5619 gehört jeweils ein MX25L1606E 16M-BIT [x 1 / x 2] CMOS SERIAL FLASH, was steht da wohl drin, bzw. wofür könnten die da sein?

Im "Sender" gibt's natürlich noch einen USB Hub, der ist langweilig ;)

Auf der Unterseite des Empfängers sind keine weiteren Bauteile, da habe ich mir das Zerlegen erstmal gespart.

Besonders interessieren mich die elektrischen Eigenschaften der Übertragung, bzw. wie robust das sein dürfte (insb. bzgl. Benutzerfehler...)

Was machen die beiden Übertrager vor den RJ45 Buchsen, warum haben die IC-seitig nur 2 Anschlüsse, Leitungsseitig aber 3? Die mittleren Abgriffe scheinen mir jeweils über R19 und C33 an GND zu gehen.

Während des Betriebs ist mit einem DMM kein Spannungspegel zu messen und die Polung ist egal, funktioniert immer. Mit dem Oszi kann ich leider erst morgen mal schauen...

Was passiert mutmaßlich bei einem Kurzschluss der Datenleitungen oder gar "Fremdspannung"?

Die Geräte von ICRON (https://www.icron.com/products/oem/usb-extenders/) sehen mir deutlich komplexer aus.

Vielleicht hat ja hier jemand die Muße, ein paar Erklärungen zu geben, das würde mich freuen!

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Frere J. OP #7434098
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Michael schrieb:

Technisch wird sich das auf beiden Seiten als HUB präsentieren.

  • Jupp. Das kann ich bestätigen... Taucht als "Generischer USB Hub" im Devicemanager auf. Muss ja.

Und dazwischen spricht es eben sein eigenen Protokoll.

Und wie macht es das "eben", Hard- und Softwaremäßig?

Das ist ja offensichtlich eine wirklich Komplexe Geschicht, denn mit 30m CAT6 Kabel zusätzlich bleibt die Verbindung zwar stabil, Daten werden aber nur noch wirklich langsam übertragen. Wie wird sowas "eingeregelt"? Gibt der Empfänger für jedes Datenpaket eine Rückmeldung und fordert eine Wiederholung an, wenn ein Prüfsummenfehler auftritt, was bei längeren Kabeln häufiger auftritt und das ganze somit verlangsamt?

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Stefan F. Gast #7434615
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Frere J. schrieb:

Wie wird sowas "eingeregelt"? Gibt der Empfänger für jedes Datenpaket eine Rückmeldung und fordert eine Wiederholung an, wenn ein Prüfsummenfehler auftritt, was bei längeren Kabeln häufiger auftritt und das ganze somit verlangsamt?

Da gibt es viele unterschiedliche Methoden. Wie deine Geräte das machen, weiß wohl nur der Hersteller.

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Michael Gast #7437260
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Frere J. schrieb:

Und wie macht es das "eben", Hard- und Softwaremäßig?

Seite A: 'Hallo, ich bin ein USB Hub.' Seite B: 'Hallo, ich bin ein USB Hub.'

Zwischen A und B: Irgendeines der überaus zahlreichen Übertragungsverfahren die mit 2W auskommen mit oder ohne propritären Erweiterungen.

Ein HUB schiebt intern Daten zischen Port x und Port y hin und her. Dieses Gerät tut das eben über eine externe Schnittstelle.

Also was genau ist Deine Frage? Wie man USB macht? -> USB Spec Was ein USB HUB tut? -> USB Spec

3Draht p2p kann alles mögliche sein. Die Datenrate wird eben zwischen den Geräten ausgehandelt. Auch kein Hexenwerk. Bitfehlerrate > Schwellwert-H = reduziere Datenrate. Bitfehlerrate < Schwellwert-L = erhöhe Datenrate.

Es gibt so viele Verfahren 2W Verbindungen herzustellen das man das ohne nähere Untersuchung nicht raten kann. Selbst RS485 schaftt 10Mbit auf kurzen Strecken.

Frere J. schrieb:

offensichtlich eine wirklich Komplexe Geschicht

Offensichtlich ist nur das die nicht viel Auswand getrieben haben. Langsam bei 30m riecht eher nach billo als nach high end.

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Harald K. #7437270
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Michael schrieb:

Ein HUB schiebt intern Daten zischen Port x und Port y hin und her. Dieses Gerät tut das eben über eine externe Schnittstelle.

So einfach ist das nicht, denn es darf dabei zu keinen (besonderen) Verzögerungen kommen. Dem PC, der mit einem USB-Gerät kommunizieren will, ist es nämlich wurscht, wieviele USB-Hubs auf der Strecke dazwischen hängen, der will, daß das Gerät in einem definierten Zeitfenster antwortet.

Da jeder Hub eines gewisse Verzögerung mitbringt, rührt daher auch die Maximalanzahl kaskadierbarer Hubs - ab einer bestimmten Anzahl wird die Kette zu langsam und Geräte können nicht mehr zeitig genug antworten.

Bei einer Umsetzung auf /irgendein/ anderes Protokoll aber kann genau das passieren; da muss also schon ein sehr schnelles, verzögerungsarmes Verfahren angewendet werden, damit das überhaupt funktionieren kann.

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Joe L. #7437284
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Frere J. schrieb:

Und dazwischen spricht es eben sein eigenen Protokoll.

Und wie macht es das "eben", Hard- und Softwaremäßig?

Das ist ja offensichtlich eine wirklich Komplexe Geschicht, denn mit 30m CAT6 Kabel zusätzlich bleibt die Verbindung zwar stabil, Daten werden aber nur noch wirklich langsam übertragen.

Grundlagen der Nachrichtentechnik vorhanden? Ohne wird das ganz schön herb zu erörtern...

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