Ethernet přes kroucený pár - Ethernet over twisted pair - Wikipedia

Ethernet přes kroucený pár
8P8C zástrčka

Ethernet přes kroucený pár technologie kroucené dvoulinky pro fyzická vrstva z Ethernet počítačová síť. Jsou podmnožinou všech Fyzické vrstvy Ethernetu.

Brzy Ethernet používal různé stupně koaxiál, ale v roce 1984, StarLAN ukázal potenciál jednoduchého nestíněný kroucený pár. To vedlo k rozvoji 10BASE-T a jeho nástupci 100BASE-TX, 1000BASE-T a 10 GBASE-T, podporující rychlosti 10 a 100megabit za sekundu, poté 1 a 10 gigabitů za sekundu.[A]

Všechny tyto standardy používají Modulární konektory 8P8C,[b] a podporované kabelové standardy se pohybují od Kočka 3 na Kočka 8. Tyto kabely mají obvykle čtyři páry vodičů pro každé připojení, ačkoli brzy Ethernet používal pouze dva z těchto párů.

Dějiny

První dva rané návrhy sítí s kroucenými páry byly StarLAN, standardizovaný Asociace standardů IEEE tak jako IEEE 802.3e v roce 1986, na jeden megabit za sekundu,[2] a LattisNet, vyvinutý v lednu 1987, rychlostí 10 megabitů za sekundu.[3][4] Oba byly vyvinuty před standardem 10BASE-T (publikovaným v roce 1990 jako IEEE 802.3i) a používaly různé signalizace, takže s nimi nebyly přímo kompatibilní.[5]

V roce 1988 společnost AT&T uvedla StarLAN 10, pojmenovanou pro práci rychlostí 10 Mbit / s.[6] Signalizace StarLAN 10 byla použita jako základ 10BASE-T s přidáním odkaz porazit pro rychlou indikaci stavu připojení.[C]

Pomocí kabeláže kroucené dvoulinky, v a hvězdicová topologie, pro Ethernet řešil několik slabin předchozích standardů:

  • Kroucené páry kabelů se již používaly pro telefonní služby a byly již přítomny v mnoha kancelářských budovách, což snižovalo celkové náklady
  • Centralizovaná hvězdicová topologie se již používala pro telefonní služby a byla běžnějším přístupem ke kabeláži než autobus v dřívějších standardech a snadnější správa
  • Používání odkazů z bodu do bodu bylo méně náchylné k poruchám a výrazně zjednodušené řešení problémů ve srovnání se sdílenou sběrnicí
  • Výměna levná opakovací náboje pro pokročilejší spínací rozbočovače poskytl životaschopnou cestu upgradu
  • Míchání různých rychlostí v jedné síti bylo možné s příchodem Rychlý Ethernet
  • Záleží na typy kabelů, následný upgrade na Gigabitový Ethernet nebo rychlejší lze dosáhnout výměnou síťových přepínačů

Ačkoli se dnes 10BASE-T zřídka používá jako rychlost signalizace normálního provozu, stále se s ním často používá řadiče síťového rozhraní v Wake-on-LAN režim vypnutí a pro speciální aplikace s nízkou spotřebou a malou šířkou pásma. 10BASE-T je stále podporován na většině ethernetových portů s kroucenými páry až do Gigabitový Ethernet Rychlost.

Pojmenování

Viz také: Fyzická vrstva Ethernetu § Konvence pojmenování

Společné názvy norem pocházejí z aspektů fyzických médií. Vedoucí číslo (10 v 10BASE-T) označuje přenosovou rychlost v Mbit / s. ZÁKLADNA to označuje základní pásmo používá se přenos. The T označuje kroucený párový kabel. Tam, kde existuje několik standardů pro stejné přenosová rychlost, jsou rozlišeny písmenem nebo číslicí za T, například TX nebo T4, s odkazem na metodu kódování a počet jízdních pruhů.[8]

Kabeláž

8P8C modulární umístění kolíků zástrčky
TIA / EIA-568 Ukončení T568A
KolíkPárDrát[d]Barva
13spropitnéPár 3 vodičů 1 bílá / zelená
23prstenPár 3 drát 2 zelená
32spropitnéPár 2 drát 1 bílá / oranžová
41prstenPár 1 vodič 2 modrý
51spropitnéPár 1 vodič 1 bílá / modrá
62prstenPár 2 Vodič 2 oranžový
74spropitnéPár 4 vodičů 1 bílá / hnědá
84prstenPár 4 vodičů 2 hnědý
TIA / EIA-568 Ukončení T568B
KolíkPárDrát[d]Barva
12spropitnéPár 2 drát 1 bílá / oranžová
22prstenPár 2 Vodič 2 oranžový
33spropitnéPár 3 vodičů 1 bílá / zelená
41prstenPár 1 vodič 2 modrý
51spropitnéPár 1 vodič 1 bílá / modrá
63prstenPár 3 drát 2 zelená
74spropitnéPár 4 vodičů 1 bílá / hnědá
84prstenPár 4 vodičů 2 hnědý

Většina ethernetových kabelů je zapojena „přímě“ (pin 1 na pin 1, pin 2 na pin 2 atd.). V některých případech „crossover "forma (příjem k přenosu a přenos k přijetí) může být stále vyžadována.

Kabely pro Ethernet mohou být připojeny buď k T568A nebo T568B zakončovací standardy na obou koncích kabelu. Jelikož se tyto standardy liší pouze v tom, že zaměňují polohy dvou párů použitých pro vysílání a příjem, vede kabel s kabelem T568A na jednom konci a kabelem T568B na druhém křížecímu kabelu.

Hostitel 10BASE-T nebo 100BASE-TX používá kabeláž konektoru s názvem středně závislá rozhraní (MDI), vysílání na piny 1 a 2 a příjem na piny 3 a 6 do síťového zařízení. Uzel infrastruktury (a rozbočovač nebo a přepínač ) proto používá kabeláž konektoru zvanou MDI-X, vysílající na piny 3 a 6 a přijímající na piny 1 a 2. Tyto porty jsou připojeny pomocí přímý kabel takže každý vysílač mluví s přijímačem na druhém konci kabelu.

Uzly mohou mít dva typy portů: MDI (uplink port) nebo MDI-X (běžný port, „X“ pro interní výhybku). Rozbočovače a přepínače mají běžné porty. Směrovače, servery a koncoví hostitelé (např. osobní počítače ) mají uplink porty. Pokud je třeba připojit dva uzly se stejným typem portů, může být vyžadován křížený kabel, zejména u starších zařízení. Připojení uzlů s různými typy portů (tj. MDI na MDI-X a naopak) vyžaduje přímý kabel. Připojení koncového hostitele k rozbočovači nebo přepínači tedy vyžaduje přímý kabel. Některé starší přepínače a rozbočovače poskytovaly tlačítko umožňující portu fungovat jako normální (normální) nebo uplinkový port, tj. Pomocí MDI-X nebo MDI pinout.

Mnoho moderních ethernetových hostitelských adaptérů dokáže automaticky detekovat další počítač připojený přímým kabelem a poté v případě potřeby automaticky zavést požadovaný přechod; pokud žádný z adaptérů tuto schopnost nemá, je nutný křížený kabel. Většina novějších přepínačů má auto MDI-X na všech portech umožňující všechna připojení pomocí přímých kabelů. Pokud obě připojovaná zařízení podporují 1000BASE-T podle standardů, připojí se bez ohledu na to, zda je použit přímý nebo křížený kabel.[9]

Vysílač 10BASE-T vysílá dva rozdíl napětí, +2,5 V nebo −2,5 V. Vysílač 100BASE-TX vysílá tři rozdílová napětí, +1 V, 0 V nebo −1 V.[10] Na rozdíl od dřívějších ethernetových standardů širokopásmové připojení a koaxiál, jako 10BASE5 (houští) a 10BASE2 (thinnet), 10BASE-T neurčuje přesný typ kabeláže, který se má použít, ale místo toho specifikuje určité vlastnosti, které musí kabel splňovat. To bylo provedeno v očekávání použití 10BASE-T ve stávajících kabelových systémech s kroucenými páry, které neodpovídají žádnému specifikovanému kabelovému standardu. Některé ze specifikovaných charakteristik jsou útlum, charakteristická impedance, načasování chvění,[Citace je zapotřebí ] šíření zpoždění a několik typů hluk a přeslech. Pro kontrolu těchto parametrů jsou široce dostupné testery kabelů, aby se zjistilo, zda lze kabel použít s 10BASE-T. Očekává se, že tyto vlastnosti splní 100 metrů 24-měřidlo nestíněný kabel s kroucenými páry. S vysoce kvalitní kabeláží jsou však často dosažitelné spolehlivé kabelové trasy o délce 150 metrů a jsou považovány za životaschopné techniky, kteří jsou obeznámeni se specifikací 10BASE-T.[Citace je zapotřebí ]

100BASE-TX se řídí stejnými schématy zapojení jako 10BASE-T, ale je citlivější na kvalitu a délku drátu kvůli vyšší přenosové rychlosti.

1000BASE-T používá všechny čtyři páry obousměrně hybridní obvody a rušitelé.[11] Data jsou kódována pomocí 4D-PAM5; čtyři rozměry pomocí PAM (pulzní amplitudová modulace ) s pěti napětí, −2 V, −1 V, 0 V, +1 V a +2 V.[12] I když se na kolících budiče linky může objevit +2 V až -2 V, napětí na kabelu je nominálně +1 V, +0,5 V, 0 V, -0,5 V a -1 V.[13]

100BASE-TX a 1000BASE-T byly navrženy tak, aby vyžadovaly minimum kabel kategorie 5 a také specifikovat maximální délku kabelu 100 metrů (330 ft). Kabel kategorie 5 byl od té doby zastaralý a nové instalace používají kategorii 5e.

Sdílený kabel

Viz také: Kabel kategorie 5 § Sdílený kabel

10BASE-T a 100BASE-TX vyžadují k provozu pouze dva páry (piny 1–2, 3–6). Protože běžný kabel kategorie 5 má čtyři páry, je možné použít náhradní páry (piny 4–5, 7–8) v konfiguraci 10 a 100 Mbit / s pro jiné účely. Náhradní páry lze použít pro napájení přes Ethernet (PoE), pro dva obyčejná stará telefonní služba (POTS) nebo pro druhé připojení 10BASE-T nebo 100BASE-TX. V praxi je třeba věnovat velkou pozornost oddělení těchto párů jako ethernetového zařízení 10/100-Mbit / s elektricky končí nepoužité kolíky.[Citace je zapotřebí ] Sdílený kabel není pro Gigabit Ethernet volbou, protože 1000BASE-T vyžaduje, aby všechny čtyři páry fungovaly.

Jeden pár

Kromě více počítačově orientovaných dvou a čtyřpárových variant nabízí Ethernet 100BASE-T1 a 1000BASE-T1 jeden pár PHY jsou určeny pro automobilové aplikace[14] nebo jako volitelné datové kanály v jiných propojovacích aplikacích.[15] Jeden pár pracuje na plný duplex a má maximální dosah 15 m nebo 49 stop (100BASE-T1, 1000BASE-T1 linkový segment typu A) nebo až 40 m nebo 130 ft (1000BASE-T1 linkový segment typu B) s až na čtyři in-line konektory. Oba PHY vyžadují vyvážený kroucený pár s impedance 100 Ω. Kabel musí být schopen přenášet 600 MHz pro 1000BASE-T1 a 66 MHz pro 100BASE-T1.

Podobně jako PoE, Napájení přes datové linky (PoDL) může poskytovat zařízení až 50 W.[16]

Automatické vyjednávání a duplex

Standardy Ethernet přes kroucenou dvojici až přes Gigabit Ethernet definují obojí plny Duplex a poloduplexní sdělení. Poloviční duplexní provoz pro gigabitovou rychlost však žádný existující hardware nepodporuje.[17][18] Vyšší rychlostní standardy, 2,5 GBASE-T až do 40 GBASE-T[19] běžící na 2,5 až 40 Gbit / s, následně definují pouze plně duplexní odkazy point-to-point, které jsou obecně spojeny síťové přepínače a nepodporují tradiční sdílené médium CSMA / CD úkon.[20]

Pro Ethernet over existuje mnoho různých provozních režimů (10BASE-T half duplex, 10BASE-T full duplex, 100BASE-TX half duplex atd.) kroucená dvojlinka a většina síťové adaptéry jsou schopné různých provozních režimů. Automatické vyjednávání je nutné k vytvoření funkčního připojení 1000BASE-T.

Když jsou dvě propojená rozhraní nastavena na různá duplex efektů duplexní nesoulad je síť, která funguje mnohem pomaleji než její nominální rychlost. Nesoulad duplexu může být neúmyslně způsoben, když správce nakonfiguruje rozhraní na pevný režim (např. 100 Mbit / s plný duplex) a nedokáže nakonfigurovat vzdálené rozhraní a ponechat jej nastaveno na automatické vyjednávání. Poté, když proces automatického vyjednávání selže, se předpokládá poloviční duplex autonegotiating strana odkazu.

Varianty

Porovnání ethernetových technologií založených na kroucené dvojlince

Porovnání fyzických transportních vrstev ethernetu založených na kroucené dvojici (TP-PHY)[21]
názevStandardPostaveníRychlost (Mbit / s)[A]Vyžadovány páryPruhy v každém směruBitů na hertz[B]Kód linkyPřenosová rychlost na jízdní pruh (MBd)Šířka pásma[C] (MHz)Maximální vzdálenost (m)Kabel[D]Zatížení kabelu (MHz)Používání
StarLAN -1 1BASE5802.3e-1987zastaralý1211PE11250hlasová známka~12LAN
StarLAN -10802.3e-1988zastaralý10211PE1010~100hlasová známka~12LAN
LattisNetpřed 802.3i-1990zastaralý10211PE1010100hlasová známka~12LAN
10BASE-T802.3i-1990 (CL14)dědictví10211PE1010100Kočka 316LAN [22]
10BASE-T1S802.3cg-2019plánováno1011????15??Automobilový průmysl, IoT, M2M
10BASE-T1L802.3cg-2019plánováno1011????1000??Automobilový průmysl, IoT, M2M
100BASE-T1802.3bw-2015 (CL96)proud100112.66PAM-3 4B / 3B7537.515Kočka 5e100Automobilový průmysl, IoT, M2M
100BASE-T2802.3y-1997zastaralý100224LFSR PAM-52512.5100Kočka 316Selhání trhu
100BASE-T4802.3u-1995zastaralý100432.668B6T PAM-3 Pouze poloviční duplex2512.5100Kočka 316Selhání trhu
100BaseVG802.12-1995zastaralý100441.665B6B Pouze poloviční duplex3015100Kočka 316Selhání trhu
100BASE-TX802.3u-1995proud100213.24B5B MLT-3 NRZ-I12531.25100Kočka 5100LAN
1000BASE ‑ T802.3ab-1999 (CL40)proud1000444TCM 4D-PAM-512562.5100Kočka 5100LAN
1 000 BASE ‑ TXTIA / EIA-854 (2001)zastaralý1000424PAM-5250125100Kočka 6250Selhání trhu
1000BASE-T1802.3bp-2016proud1000112.66PAM-3 80B / 81B RS-FEC75037540Kočka 6A500Automobilový průmysl, IoT, M2M
2,5 GBASE-T802.3bz-2016proud2500446.2564B65B PAM-16 128-DSQ200100100Kočka 5e100LAN
5 GBASE-T802.3bz-2016proud5000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ400200100Kočka 6250LAN
10 GBASE-T802.3an-2006proud10000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ800400100Kočka 6A500LAN
25 GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)proud25000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC2000100030Kočka 82000Datová centra
40 GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)proud40000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC3200160030Kočka 82000Datová centra
  1. ^ Rychlost přenosu = pruhy × bitů na hertz × spektrální šířka pásma
  2. ^ Efektivní bity na hertz na dráhu po ztrátě kódování nad hlavou
  3. ^ The spektrální šířka pásma je maximální rychlost, kterou signál dokončí jeden hertzový cyklus. Je to obvykle polovina symbolová rychlost, protože je možné vyslat symbol na kladném i záporném vrcholu cyklu. Výjimky jsou 10BASE-T, kde je stejný, protože používá Manchesterský kód a 100BASE-TX, kde je čtvrtina, protože používá Kódování MLT-3.
  4. ^ Při kratší délce kabelu je možné použít kabely nižší třídy, než je požadováno pro 100 m. Například je možné použít 10GBASE-T na a Kočka 6 kabel 55 m nebo méně. Podobně se očekává, že 5GBASE-T bude fungovat s Cat 5e ve většině případů použití.

Viz také

Poznámky

  1. ^ Obecně platí, že vyšší rychlosti implementace podporují nižší rychlostní standardy, což umožňuje míchat různé generace zařízení; s inkluzivní schopností označenou 10/100 nebo 10/100/1000 pro připojení, která takové kombinace podporují.[1]:123
  2. ^ The Modulární konektor 8P8C se často nazývá RJ45 po telefonní průmyslový standard.
  3. ^ Zapnutím nebo vypnutím propojení linek mohla v té době pracovat řada karet síťového rozhraní buď se StarLAN 10 nebo 10BASE-T.[7]
  4. ^ A b Termíny použité ve vysvětlení 568 standardů, špička a prsten, odkazují na starší komunikační technologie a rovná se s pozitivní a negativní části spojů.

Reference

  1. ^ Charles E. Spurgeon (2000). Ethernet: definitivní průvodce. OReilly Media. ISBN  978-1-56592-660-8.
  2. ^ Urs von Burg (2001). Triumf Ethernetu: technologické komunity a bitva o LAN standard. Press Stanford University. str. 175–176, 255–256. ISBN  978-0-8047-4095-1.
  3. ^ Paula Musich (3. srpna 1987). „Uživatel chválí systém SynOptic: LattisNet úspěch na PDS“. Síťový svět. 4 (31). 2, 39. Citováno 10. června 2011.
  4. ^ TOALETA. Moudrý, Ph.D. (Březen 1989). „Včera se mě někdo zeptal, co si myslím o LattisNet. Tady je to, co jsem mu řekl ve zkratce.“. Časopis CIO. 2 (6). p. 13. Citováno 11. června 2011. (Reklama)
  5. ^ Příručka pro údržbu a odstraňování problémů se sítí. Sítě Fluke. 2002. s. B-4. ISBN  1-58713-800-X.
  6. ^ StarLAN Technology Report, 4. vydání. Architecture Technology Corporation. 1991. ISBN  9781483285054.
  7. ^ Ohland, Louisi. „3Com 3C523“. Walsh výpočetní technologie. Citováno 1. dubna 2015.
  8. ^ IEEE 802.3 1.2.3 Fyzická vrstva a zápis médií
  9. ^ IEEE 802.3 40.1.4 Signalizace
  10. ^ David A. Weston (2001). Elektromagnetická kompatibilita: principy a aplikace. CRC Press. 240–242. ISBN  0-8247-8889-3. Citováno 11. června 2011.
  11. ^ IEEE 802.3 40.1.3 Provoz 1000BASE-T
  12. ^ Steve Prior. „Průvodce základnou a spuštěním společnosti Duffer 1000BASE-T“ (PDF). Citováno 2011-02-18.
  13. ^ Nick van Bavel, Phil Callahan a John Chiang (2004-10-25). „Řádkové ovladače v režimu napětí šetří energii“. Citováno 2011-02-18.
  14. ^ Nový ethernetový automatický standard 802.3bw ponechává kabely LVDS v prachu
  15. ^ IEEE 802.3bw článek 96 a 802.3bp článek 97
  16. ^ IEEE 802.3bu-2016 104. Napájení přes datové linky (PoDL) jedno vyváženého ethernetu s kroucenými páry
  17. ^ Seifert, Rich (1998). „10“. Gigabit Ethernet: Technologie a aplikace pro vysokorychlostní sítě LAN. Addison Wesley. ISBN  0-201-18553-9.
  18. ^ "Konfigurace a řešení problémů Ethernet 10/100 / 1000Mb poloviční / plně duplexní automatické vyjednávání". Cisco. 2009-10-28. Citováno 2015-02-15.
  19. ^ „Pracovní skupina IEEE P802.3bq 40 GBASE-T“. IEEE 802.3.
  20. ^ Michael Palmer (2012-06-21). Hands-On Networking Fundamentals, 2. vyd. Cengage Learning. p. 180. ISBN  978-1-285-40275-8.
  21. ^ Charles E. Spurgeon (2014). Ethernet: Definitivní průvodce (2. vyd.). O'Reilly Media. ISBN  978-1-4493-6184-6.
  22. ^ „Úvod do rychlého Ethernetu“ (PDF). Contemporary Control Systems, Inc. 2001-11-01. Citováno 2018-08-25.

externí odkazy