Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с витой пары Ethernet )
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 различные типы коаксиальных кабелей , 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 10 Мбит / с Ethernet 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 , стандартизированный Ассоциацией стандартов IEEE как IEEE 802.3e в 1986 году, со скоростью один мегабит в секунду [5], и LattisNet , разработанный 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 для нормальной работы, 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 все же 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 контакты 1 и 2 и принимая на контакты 3 и 6 сетевое устройство. Узел инфраструктуры ( концентратор или коммутатор ) соответственно использует соединительную проводку, называемую 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 выводов 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]

100BASE-TX и 1000BASE-T были разработаны с учетом требований как минимум кабеля категории 5, а также для максимальной длины 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, так как 1000BASE-T требует для работы всех четырех пар.

Одиночная пара [ править ]

В дополнение к более компьютерно-ориентированным 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 мощностью 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 на 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 завершается неудачно, сторона автосогласования принимает полудуплексный режим.

Варианты [ править ]

Сравнение физических транспортных уровней Ethernet на основе витой пары (TP-PHY) [24]
ИмяСтандартСтатусСкорость (Мбит / с) [A]Требуются парыПолосы в каждом направленииБит на герц [B]Код строкиSymbol rate per lane (MBd)Bandwidth[C] (MHz)Max distance (m)Cable[D]Cable rating (MHz)Usage
StarLAN-1 1BASE5802.3e-1987obsolete1211PE11250voice grade~12LAN
StarLAN-10802.3e-1988obsolete10211PE1010~100voice grade~12LAN
LattisNetpre 802.3i-1990obsolete10211PE1010100voice grade~12LAN
10BASE-T802.3i-1990 (CL14)legacy10211PE1010100Cat 316LAN [25]
10BASE-T1S802.3cg-2019planned1011????15??Automotive, IoT, M2M
10BASE-T1L802.3cg-2019planned1011????1000??Automotive, IoT, M2M
100BASE-T1802.3bw-2015 (CL96)current100112.66PAM-3 4B/3B7537.515Cat 5e100Automotive, IoT, M2M
100BASE-T2802.3y-1997obsolete100224LFSR PAM-52512.5100Cat 316Market failure
100BASE-T4802.3u-1995obsolete100432.668B6T PAM-3 Half-duplex only2512.5100Cat 316Market failure
100BaseVG802.12-1995obsolete100441.665B6B Half-duplex only3015100Cat 316Market failure
100BASE-TX802.3u-1995current100213.24B5B MLT-3 NRZ-I12531.25100Cat 5100LAN
1000BASE‑T802.3ab-1999 (CL40)current1000444TCM 4D-PAM-512562.5100Cat 5100LAN
1000BASE‑TXTIA/EIA-854 (2001)obsolete1000424PAM-5250125100Cat 6250Market failure
1000BASE-T1802.3bp-2016current1000112.66PAM-3 80B/81B RS-FEC75037540Cat 6A500Automotive, IoT, M2M
2.5GBASE-T802.3bz-2016current2500446.2564B65B PAM-16 128-DSQ200100100Cat 5e100LAN
5GBASE-T802.3bz-2016current5000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ400200100Cat 6250LAN
10GBASE-T802.3an-2006current10000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ800400100Cat 6A500LAN
25GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)current25000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC2000100030Cat 82000Data centres
40GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)current40000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC3200160030Cat 82000Data centres
  1. ^ Transfer speed = lanes × bits per hertz × spectral bandwidth
  2. ^ Effective bits per hertz per lane after loss to encoding overhead
  3. ^ The spectral bandwidth is the maximum rate at which the signal will complete one hertz cycle. It is typically half the symbol rate, because one can send a symbol both at the positive and negative peak of the cycle. Exceptions are 10BASE-T where it is equal because it uses Manchester code, and 100BASE-TX where it is one quarter because it uses MLT-3 encoding.
  4. ^ At shorter cable length, it is possible to use cables of a lower grade than required for 100 m. For example it is possible to use 10GBASE-T on a Cat 6 cable of 55 m or less. Likewise 5GBASE-T is expected to work with Cat 5e in most use cases.

See also[edit]

  • 25-pair color code
  • Copper cable certification
  • Ethernet extender
  • Network isolator

Notes[edit]

  1. ^ Generally, the higher-speed implementations support the lower-speed standards making it possible to mix different generations of equipment; with the inclusive capability designated 10/100 or 10/100/1000 for connections that support such combinations.[1]:123
  2. ^ The 8P8C modular connector is often called RJ45 after a telephone industry standard.
  3. ^ By switching link beat on or off, a number of network interface cards at the time could work with either StarLAN 10 or 10BASE-T.[10]
  4. ^ a b The terms used in the explanations of the 568 standards, tip and ring, refer to older communication technologies, and equate to the positive and negative parts of the connections.

References[edit]

  1. ^ Charles E. Spurgeon (2000). Ethernet: the definitive guide. OReilly Media. ISBN 978-1-56592-660-8.
  2. ^ "PhysicalLayers Specifications and Management Parameters for 10 Mb/s Operation and Associated Power Delivery over a Single Balanced Pair of Conductors". IEEE 802.3.
  3. ^ IEC 63171-1 (draft 48B/2783/FDIS, 17 Jan. 2020), Connectors for electrical and electronic equipment—Part 1: Detail specification for 2-way, shielded or unshielded, free and fixed connectors: mechanical mating information, pin assignment and additional requirements for TYPE 1 / Copper LC style. International Electrotechnical Commission. 2020.
  4. ^ IEC 63171-6:2020, Connectors for electrical and electronic equipment—Part 6: Detail specification for 2-way and 4-way (data/power), shielded, free and fixed connectors for power and data transmission with frequencies up to 600 MHz. International Electrotechnical Commission. 2020.
  5. ^ Urs von Burg (2001). The triumph of Ethernet: technological communities and the battle for the LAN standard. Stanford University Press. pp. 175–176, 255–256. ISBN 978-0-8047-4095-1.
  6. ^ Paula Musich (August 3, 1987). "User lauds SynOptic system: LattisNet a success on PDS". Network World. 4 (31). pp. 2, 39. Retrieved June 10, 2011.
  7. ^ W.C. Wise, Ph.D. (March 1989). "Yesterday, somebody asked me what I think about LattisNet. Here's what I told him in a nutshell". CIO Magazine. 2 (6). p. 13. Retrieved June 11, 2011. (Advertisement)
  8. ^ Network Maintenance and Troubleshooting Guide. Fluke Networks. 2002. p. B-4. ISBN 1-58713-800-X.
  9. ^ StarLAN Technology Report, 4th Edition. Architecture Technology Corporation. 1991. ISBN 9781483285054.
  10. ^ Ohland, Louis. "3Com 3C523". Walsh Computer Technology. Retrieved 1 April 2015.
  11. ^ IEEE 802.3 1.2.3 Physical Layer and media notation
  12. ^ IEEE 802.3 40.1.4 Signaling
  13. ^ David A. Weston (2001). Electromagnetic Compatibility: principles and applications. CRC Press. pp. 240–242. ISBN 0-8247-8889-3. Retrieved June 11, 2011.
  14. ^ IEEE 802.3 40.1.3 Operation of 1000BASE-T
  15. ^ Steve Prior. "1000BASE-T Duffer's Guide to Basics and Startup" (PDF). Retrieved 2011-02-18.
  16. ^ Nick van Bavel, Phil Callahan and John Chiang (2004-10-25). "Voltage-mode line drivers save on power". Retrieved 2011-02-18.
  17. ^ New 802.3bw Ethernet Auto Standard Leaves LVDS Cables in the Dust
  18. ^ IEEE 802.3bw Clause 96 and 802.3bp Clause 97
  19. ^ IEEE 802.3bu-2016 104. Power over Data Lines (PoDL) of Single Balanced Twisted-Pair Ethernet
  20. ^ Seifert, Rich (1998). "10". Gigabit Ethernet: Technology and Applications for High-Speed LANs. Addison Wesley. ISBN 0-201-18553-9.
  21. ^ "Configuring and Troubleshooting Ethernet 10/100/1000Mb Half/Full Duplex Auto-Negotiation". Cisco. 2009-10-28. Retrieved 2015-02-15.
  22. ^ "IEEE P802.3bq 40GBASE-T Task Force". IEEE 802.3.
  23. ^ Michael Palmer (2012-06-21). Hands-On Networking Fundamentals, 2nd ed. Cengage Learning. p. 180. ISBN 978-1-285-40275-8.
  24. ^ Charles E. Spurgeon (2014). Ethernet: The Definitive Guide (2nd ed.). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
  25. ^ "Introduction To Fast Ethernet" (PDF). Contemporary Control Systems, Inc. 2001-11-01. Retrieved 2018-08-25.

External links[edit]

  • How to Make a Network Cable, a how-to article from wikiHow
  • How to create your own Ethernet Cables