Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Вилка 8P8C

Ethernet по витой паре технологии используют кабели витой пары для физического уровня в качестве Ethernet компьютерной сети. Они являются подмножеством всех физических уровней Ethernet .

В ранних версиях Ethernet использовались коаксиальные кабели различных типов , но в 1984 году StarLAN продемонстрировала потенциал простой неэкранированной витой пары . Это привело к разработке 10BASE-T и его преемников 100BASE-TX , 1000BASE-T и 10GBASE-T , поддерживающих скорости 10 и 100  мегабит в секунду , а затем 1 и 10 гигабит в секунду соответственно. [а]

Два новых варианта Ethernet 10 мегабит в секунду по одной витой паре, известные как 10BASE-T1S и 10BASE-T1L , были стандартизированы в IEEE Std 802.3cg-2019. [2] 10BASE-T1S возникла в автомобильной промышленности и может быть полезна в других приложениях на короткие расстояния, где присутствует значительный электрический шум. 10BASE-T1L - это сеть Ethernet для дальней связи, поддерживающая соединения длиной до 1 км. Оба эти стандарта находят приложения, реализующие Интернет вещей.

Прежние стандарты используют 8P8C модульные разъемы , [B] и поддерживаемые стандарты кабелей варьируются от Cat 3 до Cat 8 . Эти кабели обычно имеют четыре пары проводов для каждого соединения, хотя ранний Ethernet использовал только две пары из них. В отличие от более ранних стандартов -T, интерфейсы -T1 были разработаны для работы с одной парой проводов и вводят использование двух новых разъемов, называемых IEC 63171-1 [3] и IEC 63171-6. [4]

История [ править ]

Первыми двумя ранними проектами сетей на основе витой пары были StarLAN , стандартизованная IEEE Standards Association как IEEE 802.3e в 1986 году, со скоростью один мегабит в секунду [5] и LattisNet , разработанная в январе 1987 года, со скоростью 10 мегабит в секунду. [6] [7] Оба были разработаны до стандарта 10BASE-T (опубликованного в 1990 году как IEEE 802.3i) и использовали разные сигналы, поэтому они не были напрямую совместимы с ним. [8]

В 1988 году AT&T выпустила StarLAN 10, названную в честь работы со скоростью 10 Мбит / с. [9] В качестве основы 10BASE-T использовалась сигнализация StarLAN 10 с добавлением такта канала для быстрой индикации состояния соединения. [c]

Использование витой пары в звездообразной топологии для Ethernet позволило устранить несколько недостатков предыдущих стандартов:

  • Кабели витой пары уже использовались для телефонной связи и уже присутствовали во многих офисных зданиях, что снизило общую стоимость развертывания.
  • Централизованная звездообразная топология также часто использовалась для прокладки телефонных кабелей, в отличие от топологии шины, требуемой более ранними стандартами Ethernet.
  • Использование двухточечных каналов было менее подвержено сбоям и значительно упростило устранение неполадок по сравнению с общей шиной.
  • Замена дешевых ретрансляторов на более продвинутые коммутаторы обеспечила жизнеспособный путь модернизации
  • Использование различных скоростей в одной сети стало возможным с появлением Fast Ethernet.
  • В зависимости от марки кабеля последующее обновление до Gigabit Ethernet или выше может быть выполнено путем замены сетевых коммутаторов.

Хотя сегодня 10BASE-T редко используется в качестве скорости передачи сигналов при нормальной работе, он все еще широко используется с контроллерами сетевого интерфейса в режиме отключения питания Wake-on-LAN и для специальных приложений с низким энергопотреблением и низкой пропускной способностью. 10BASE-T по-прежнему поддерживается на большинстве портов Ethernet для витой пары со скоростью до Gigabit Ethernet .

Именование [ править ]

См. Также: Физический уровень Ethernet § Соглашения об именах

Общие названия стандартов происходят от аспектов физических носителей. Первое число ( 10 в 10BASE-T) относится к скорости передачи в Мбит / с. BASE означает, что используется передача в основной полосе частот . Буква T обозначает кабель типа витая пара. Если существует несколько стандартов для одной и той же скорости передачи , они различаются буквой или цифрой после T, например TX или T4 , что относится к методу кодирования и количеству полос. [11]

Кабели [ править ]

Расположение выводов модульного штекера 8P8C
Оконечная нагрузка ANSI / TIA-568 T568A
ШтырьПараWire [d]Цвет
13кончик белый / зеленый
23звенеть зеленый
32кончик белый / оранжевый
41звенеть синий
51кончик белый / синий
62звенеть апельсин
74кончик белый / коричневый
84звенеть коричневый
Оконечная нагрузка ANSI / TIA-568 T568B
ШтырьПараWire [d]Цвет
12кончик белый / оранжевый
22звенеть апельсин
33кончик белый / зеленый
41звенеть синий
51кончик белый / синий
63звенеть зеленый
74кончик белый / коричневый
84звенеть коричневый

Большинство кабелей Ethernet имеют прямую проводку (контакт 1 - контакт 1, контакт 2 - контакт 2 и т. Д.). В некоторых случаях может потребоваться форма « кроссовера » (прием-передача и передача-прием).

Кабели для Ethernet могут быть подключены к стандартам оконечной нагрузки T568A или T568B на обоих концах кабеля. Поскольку эти стандарты отличаются только тем, что они меняют местами две пары, используемые для передачи и приема, кабель с проводкой T568A на одном конце и проводкой T568B на другом приводит к перекрестному кабелю.

Хост 10BASE-T или 100BASE-TX использует разводку разъемов, называемую зависимыми от среды интерфейсами (MDI), передавая на контактах 1 и 2 и получая на контактах 3 и 6 сетевое устройство. Узел инфраструктуры ( концентратор или коммутатор ) соответственно использует соединительную проводку под названием MDI-X, передавая на контактах 3 и 6 и получая на контактах 1 и 2. Эти порты подключаются с помощью прямого кабеля, поэтому каждый передатчик взаимодействует с приемник на другом конце кабеля.

Узлы могут иметь два типа портов: MDI (порт восходящего канала) или MDI-X (обычный порт, «X» для внутреннего кроссовера). Концентраторы и коммутаторы имеют обычные порты. Маршрутизаторы, серверы и конечные хосты (например, персональные компьютеры ) имеют порты восходящей связи. Когда необходимо подключить два узла с портами одного типа, может потребоваться перекрестный кабель, особенно для устаревшего оборудования. Для подключения узлов с разными типами портов (например, от MDI к MDI-X и наоборот) требуется прямой кабель. Таким образом, для подключения конечного хоста к концентратору или коммутатору требуется прямой кабель. В некоторых старых коммутаторах и концентраторах была кнопка, позволяющая порту работать как нормальный (обычный) или как порт восходящего канала, то есть с использованием распиновки MDI-X или MDI соответственно.

Многие современные хост-адаптеры Ethernet могут автоматически обнаруживать другой компьютер, подключенный с помощью прямого кабеля, а затем автоматически вводить требуемый кроссовер, если это необходимо; если ни один из адаптеров не имеет такой возможности, потребуется перекрестный кабель. Большинство новых коммутаторов имеют функцию автоматического определения полярности MDI-X на всех портах, что позволяет выполнять все подключения с помощью прямых кабелей. Если оба подключаемых устройства поддерживают 1000BASE-T в соответствии со стандартами, они будут подключаться независимо от того, используется ли прямой или перекрестный кабель. [12]

Передатчик 10BASE-T передает два дифференциальных напряжения, +2,5 В или -2,5 В. Передатчик 100BASE-TX передает три дифференциальных напряжения, +1 В, 0 В или -1 В. [13] В отличие от более ранних стандартов Ethernet, использующих широкополосный доступ и коаксиальный кабель , такой как 10BASE5 (толстая сеть) и 10BASE2 (тонкая сеть), 10BASE-T не указывает точный тип используемой проводки, а вместо этого указывает определенные характеристики, которым должен соответствовать кабель. Это было сделано в ожидании использования 10BASE-T в существующих системах проводки на основе витой пары, которые не соответствуют ни одному из указанных стандартов проводки. Некоторые из указанных характеристик: затухание , характеристический импеданс ,сроки джиттера , [ править ] задержки распространения , и несколько типов шума и перекрестных помех . Широко доступны кабельные тестеры для проверки этих параметров, чтобы определить, можно ли использовать кабель с 10BASE-T. Ожидается, что этим характеристикам будут соответствовать 100 метров неэкранированной витой пары калибра 24 . Однако при использовании высококачественных кабелей надежные кабели длиной 150 метров и более часто достижимы, и технические специалисты, знакомые со спецификацией 10BASE-T, считают целесообразным. [ необходима цитата ]

100BASE-TX следует тем же схемам подключения, что и 10BASE-T, но более чувствителен к качеству и длине проводов из-за более высоких скоростей передачи данных .

1000BASE-T использует все четыре пары в двух направлениях, используя гибридные схемы и компенсаторы . [14] Данные кодируются с использованием 4D-PAM5; четыре измерения с использованием амплитудно-импульсной модуляции (PAM) с пятью напряжениями , −2 В, −1 В, 0 В, +1 В и +2 В. [15] В то время как от +2 В до −2 В могут появляться на выводах линейного драйвера напряжение на кабеле номинально составляет +1 В, +0,5 В, 0 В, -0,5 В и -1 В. [16]

И 100BASE-TX, и 1000BASE-T были разработаны, чтобы требовать минимум кабеля категории 5, а также указывать максимальную длину кабеля 100 метров (330 футов). Кабель категории 5 с тех пор устарел, и в новых установках используется категория 5e.

Общий кабель [ править ]

См. Также: Кабель категории 5 § Общий кабель

10BASE-T и 100BASE-TX требуют для работы только две пары (контакты 1–2, 3–6). Поскольку обычный кабель категории 5 имеет четыре пары, можно использовать запасные пары (контакты 4–5, 7–8) в конфигурациях 10 и 100 Мбит / с для других целей. Запасные пары могут использоваться для питания через Ethernet (PoE), для двух обычных линий телефонной связи (POTS) или для второго соединения 10BASE-T или 100BASE-TX. На практике следует проявлять особую осторожность при разделении этих пар, поскольку оборудование Ethernet 10/100 Мбит / с электрически ограничивает неиспользуемые контакты. [ необходима цитата ] Общий кабель не подходит для Gigabit Ethernet, поскольку для работы 1000BASE-T требуются все четыре пары.

Одиночная пара [ править ]

В дополнение к более ориентированным на компьютер вариантам с двумя и четырьмя парами, однопарные Ethernet PHY 100BASE-T1 и 1000BASE-T1 предназначены для автомобильных приложений [17] или в качестве дополнительных каналов данных в других приложениях межсоединения. [18] Одиночная пара работает в полнодуплексном режиме и имеет максимальную дальность действия 15 м или 49 футов (100BASE-T1, 1000BASE-T1 сегмент канала типа A) или до 40 м или 130 футов (сегмент канала связи 1000BASE-T1 тип B ) с четырьмя линейными разъемами. Оба PHY требуют сбалансированной витой пары с сопротивлением 100 Ом. Кабель должен обеспечивать передачу 600 МГц для 1000BASE-T1 и 66 МГц для 100BASE-T1.

Подобно PoE, Power over Data Lines (PoDL) может обеспечить устройство до 50 Вт. [19]

Автосогласование и дуплекс [ править ]

Стандарты Ethernet по витой паре и вплоть до Gigabit Ethernet определяют как полнодуплексную, так и полудуплексную связь. Однако полудуплексный режим для гигабитной скорости не поддерживается никаким существующим оборудованием. [20] [21] Более высокие стандарты скорости, от 2.5GBASE-T до 40GBASE-T [22], работающие на скорости от 2,5 до 40 Гбит / с, следовательно, определяют только полнодуплексные двухточечные каналы, которые обычно соединяются сетевыми коммутаторами. , и не поддерживают традиционную работу CSMA / CD с общей средой . [23]

Для Ethernet по витой паре существует множество различных режимов работы (полудуплекс 10BASE-T, полудуплекс 10BASE-T, полудуплекс 100BASE-TX и т. Д.) , И большинство сетевых адаптеров могут работать в разных режимах. Автосогласование требуется для установления рабочего соединения 1000BASE-T.

Когда два связанных интерфейса настроены на разные дуплексные режимы, результатом этого несоответствия дуплекса становится сеть, которая функционирует намного медленнее, чем ее номинальная скорость. Несоответствие дуплексного режима может быть непреднамеренно вызвано, когда администратор настраивает интерфейс на фиксированный режим (например, полнодуплексный режим 100 Мбит / с) и не может настроить удаленный интерфейс, оставляя его в режиме автосогласования. Затем, когда процесс автосогласования терпит неудачу, сторона автосогласования канала принимает полудуплексный режим.

Варианты [ править ]

Сравнение физических транспортных уровней Ethernet на основе витой пары (TP-PHY) [24]
ИмяСтандартПоложение делСкорость (Мбит / с) [A]Требуются парыПолосы в каждом направленииБит на герц [B]Код строкиСимвольная скорость на полосу (МБд)Полоса пропускания [C] (МГц)Максимальное расстояние (м)Кабель [D]Рейтинг кабеля (МГц)использование
StarLAN -1 1BASE5802.3e-1987устаревший1211PE11250оценка голоса~ 12LAN
СтарЛан- 10802.3e-1988устаревший10211PE1010~ 100оценка голоса~ 12LAN
LattisNetдо 802.3i-1990устаревший10211PE1010100оценка голоса~ 12LAN
10BASE-T802.3i-1990 (CL14)наследие10211PE1010100Кошка 316LAN [25]
10BASE-T1S802.3cg-2019запланировано1011????15??Автомобильная промышленность, Интернет вещей , M2M
10BASE-T1L802.3cg-2019запланировано1011????1000??Автомобильная промышленность, Интернет вещей, M2M
100BASE-T1802.3bw-2015 (CL96)Текущий100112,6 6ПАМ-3 4Б / 3Б7537,515Кошка 5e100Автомобильная промышленность, Интернет вещей, M2M
100BASE-T2802.3y-1997устаревший100224ЛФСР ПАМ-52512,5100Кошка 316Провал рынка
100BASE-T4802.3u-1995устаревший100432,6 68B6T PAM-3 Только полудуплекс2512,5100Кошка 316Провал рынка
100BaseVG802.12–1995устаревший100441,6 65B6B Только полудуплекс3015100Кошка 316Провал рынка
100BASE-TX802.3u-1995Текущий100213,24Б5Б МЛТ-3 НРЗ-И12531,25100Кошка 5100LAN
1000BASE ‑ T802.3ab-1999 (CL40)Текущий1000444ТКМ 4Д-ПАМ-512562,5100Кошка 5100LAN
1000BASE ‑ TXTIA / EIA-854 (2001)устаревший1000424ПАМ-5250125100Кошка 6250Провал рынка
1000BASE-T1802.3bp-2016Текущий1000112,6 6PAM-3 80B / 81B RS-FEC75037540Cat 6A500Автомобильная промышленность, Интернет вещей, M2M
2.5GBASE-T802.3bz-2016Текущий2500446,2564B65B ПАМ-16 128-DSQ200100100Кошка 5e100LAN
5GBASE-T802.3bz-2016Текущий5000446,2564B65B ПАМ-16 128-DSQ400200100Кошка 6250LAN
10GBASE-T802.3an-2006Текущий10000446,2564B65B ПАМ-16 128-DSQ800400100Cat 6A500LAN
25GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)Текущий25000446,25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC2000 г.100030Кошка 82000 г.Дата-центры
40GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)Текущий40000446,25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC3200160030Кошка 82000 г.Дата-центры
  1. ^ Скорость передачи = полосы × бит на герц × спектральная полоса пропускания
  2. ^ Эффективное количество бит на герц на полосу после потери из-за накладных расходов на кодирование
  3. ^ Спектральная полоса представляет собой максимальную скоростьс которой сигнал будет завершить один цикл герц. Обычно это половина скорости передачи символов , потому что можно отправить символ как на положительном, так и на отрицательном пике цикла. Исключения составляют 10BASE-T, где он равен, потому что он использует манчестерский код , и 100BASE-TX, где он равен одной четверти, потому что он использует кодировку MLT-3 .
  4. ^ При более короткой длине кабеля можно использовать кабели более низкого класса, чем требуется для 100 м. Например, можно использовать 10GBASE-T накабеле Cat 6 длиной 55 м или меньше. Аналогичным образом ожидается, что 5GBASE-T будет работать с Cat 5e в большинстве случаев использования.

См. Также [ править ]

  • 25-парный цветовой код
  • Сертификация медного кабеля
  • Удлинитель Ethernet
  • Сетевой изолятор

Заметки [ править ]

  1. ^ Как правило, высокоскоростные реализации поддерживают стандарты более низких скоростей, что позволяет смешивать различные поколения оборудования; с включенной возможностью, обозначенной 10/100 или 10/100/1000 для соединений, которые поддерживают такие комбинации. [1] : 123
  2. ^ Модульный разъем 8P8C часто называют RJ45 после стандартной телефонной промышленности .
  3. ^ Включая или отключая связь, ряд сетевых карт в то время могли работать либо со StarLAN 10, либо с 10BASE-T. [10]
  4. ^ a b Термины, используемые в объяснениях стандартов 568, наконечник и кольцо , относятся к более старым коммуникационным технологиям и приравниваются к положительным и отрицательным частям соединений.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Чарльз Э. Сперджен (2000). Ethernet: полное руководство . OReilly Media. ISBN 978-1-56592-660-8.
  2. ^ «Спецификации физических уровней и параметры управления для работы со скоростью 10 Мбит / с и связанной с этим подачи энергии по одной сбалансированной паре проводников» . IEEE 802.3.
  3. ^ МЭК 63171-1 (проект 48B / 2783 / FDIS, 17 январь 2020), разъемы для электрического и электронного оборудования, Часть 1: Детальное описания для 2-х, экранированных или неэкранированных, свободных и фиксированных разъемы: механическая информация спаривания, контактных назначение и дополнительные требования для типа TYPE 1 / Copper LC . Международная электротехническая комиссия. 2020.
  4. ^ МЭК 63171-6: 2020, Разъемы для электрического и электронного оборудования - Часть 6: Подробная спецификация для 2- и 4-проводных (данные / питание), экранированных, свободных и фиксированных разъемов для питания и передачи данных с частотами до 600 МГц . Международная электротехническая комиссия. 2020.
  5. ↑ Урс фон Бург (2001). Триумф Ethernet: технологические сообщества и битва за стандарт LAN . Издательство Стэнфордского университета. С. 175–176, 255–256. ISBN 978-0-8047-4095-1.
  6. ^ Paula Musich (3 августа 1987). «Пользователь хвалит SynOptic system: LattisNet за успех в PDS» . Сетевой мир . 4 (31). С. 2, 39 . Проверено 10 июня 2011 года .
  7. ^ WC Мудрый, доктор философии. (Март 1989 г.). «Вчера кто-то спросил меня, что я думаю о LattisNet. Вот что я ему вкратце рассказал» . Журнал CIO . 2 (6). п. 13 . Проверено 11 июня 2011 года . (Рекламное объявление)
  8. ^ Руководство по обслуживанию сети и поиску и устранению неисправностей . Fluke Networks. 2002. с. В-4. ISBN 1-58713-800-X.
  9. ^ Отчет о технологиях StarLAN, 4-е издание . Корпорация Архитектурных Технологий. 1991. ISBN. 9781483285054.
  10. ^ Оланд, Луис. «3Com 3C523» . Компьютерные технологии Уолша . Проверено 1 апреля 2015 года .
  11. ^ IEEE 802.3 1.2.3 Физический уровень и обозначение носителя
  12. ^ IEEE 802.3 40.1.4 Сигнализация
  13. ^ Дэвид А. Уэстон (2001). Электромагнитная совместимость: принципы и приложения . CRC Press. С. 240–242. ISBN 0-8247-8889-3. Проверено 11 июня 2011 года .
  14. ^ IEEE 802.3 40.1.3 Работа 1000BASE-T
  15. ^ Стив Прайор. «Руководство Даффера 1000BASE-T по основам и запуску» (PDF) . Проверено 18 февраля 2011 .
  16. ^ Ник ван Бавель, Фил Каллахан и Джон Чан (2004-10-25). «Драйверы линии в режиме напряжения экономят электроэнергию» . Проверено 18 февраля 2011 .
  17. ^ Новый стандарт 802.3bw Ethernet Auto оставляет кабели LVDS в пыли
  18. ^ IEEE 802.3bw пункт 96 и 802.3bp пункт 97
  19. ^ IEEE 802.3bu-2016 104. Питание по линиям передачи данных (PoDL) одиночной сбалансированной витой пары Ethernet.
  20. Перейти ↑ Seifert, Rich (1998). «10». Gigabit Ethernet: технология и приложения для высокоскоростных локальных сетей . Эддисон Уэсли. ISBN 0-201-18553-9.
  21. ^ «Настройка и устранение неполадок Ethernet 10/100 / 1000Mb Half / Full Duplex Auto-Negotiation» . Cisco. 2009-10-28 . Проверено 15 февраля 2015 .
  22. ^ "Целевая группа IEEE P802.3bq 40GBASE-T" . IEEE 802.3.
  23. ^ Майкл Палмер (21.06.2012). Практические основы сетевых технологий, 2-е изд . Cengage Learning. п. 180. ISBN 978-1-285-40275-8.
  24. ^ Чарльз Э. Сперджен (2014). Ethernet: Полное руководство (2-е изд.). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
  25. ^ «Введение в Fast Ethernet» (PDF) . Contemporary Control Systems, Inc. 2001-11-01 . Проверено 25 августа 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Как сделать сетевой кабель , практическая статья из wikiHow
  • Как создать свои собственные кабели Ethernet