Ethernet över tvinnat par - Ethernet over twisted pair

Standard tvinnad kabel som kan användas för de vanligaste typerna av Ethernet

8P8C -kontakt

Ethernet över twisted-pair- teknik använder tvinnade parkablar för det fysiska lagret i ett Ethernet- datornätverk. De är en delmängd av alla fysiska Ethernet -lager .

Tidigt Ethernet använde olika typer av koaxialkabel , men 1984 visade StarLAN potentialen hos enkla oskärmade tvinnade par . Detta ledde till utvecklingen av 10BASE-T och dess efterträdare 100BASE-TX , 1000BASE-T och 10GBASE-T , som stöder hastigheter på 10 och 100  megabit per sekund , sedan 1 respektive 10 gigabit per sekund.

Två nya varianter på 10 megabit per sekund Ethernet över ett enda tvinnat par, känt som 10BASE-T1S och 10BASE-T1L , standardiserades i IEEE Std 802.3cg-2019. 10BASE-T1S har sitt ursprung i bilindustrin och kan vara användbart i andra kortdistansapplikationer där betydande elektriskt buller föreligger. 10BASE-T1L är ett långdistans-Ethernet som stöder anslutningar upp till 1 km i längd. Båda dessa standarder hittar applikationer som implementerar sakernas internet .

De tidigare standarderna använder 8P8C -modulkontakter och kabelstandarder som stöds sträcker sig från kategori 3 till kategori 8 . Dessa kablar har vanligtvis fyra par ledningar för varje anslutning, även om tidig Ethernet endast använde två av paren. Till skillnad från de tidigare -T -standarderna var -T1 -gränssnitten utformade för att fungera över ett par ledare och introducera användning av två nya kontakter som kallas IEC 63171-1 och IEC 63171-6.

Historia

De två första tidiga konstruktionerna av twisted-pair-nätverk var StarLAN , standardiserat av IEEE Standards Association som IEEE 802.3e 1986, med en megabit per sekund, och LattisNet , utvecklat i januari 1987, med 10 megabit per sekund. Båda utvecklades före 10BASE-T-standarden (publicerad 1990 som IEEE 802.3i) och använde olika signaler, så de var inte direkt kompatibla med den.

1988 släppte AT&T StarLAN 10, uppkallad efter att ha arbetat med 10 Mbit/s. StarLAN 10-signalering användes som grund för 10BASE-T, med tillägg av länkslag för att snabbt ange anslutningsstatus.

Genom att använda tvinnat par i en stjärntopologi behandlades flera svagheter i de tidigare Ethernet-standarderna:

• Twisted-pair-kablar användes redan för telefontjänster och fanns redan i många kontorsbyggnader, vilket sänkte den totala distributionskostnaden
• Den centraliserade stjärntopologi var också redan ofta används för telefonitjänster kablage, i motsats till den buss topologi som krävs av tidigare Ethernet standarder
• Att använda punkt-till-punkt-länkar var mindre benägen att misslyckas och mycket förenklad felsökning jämfört med en delad buss
• Att byta ut billiga repeaternav för mer avancerade switchnav gav en livskraftig uppgraderingsväg
• Att blanda olika hastigheter i ett enda nätverk blev möjligt med ankomsten av Fast Ethernet
• Beroende på kabelkvaliteter kan efterföljande uppgradering till Gigabit Ethernet eller snabbare åstadkommas genom att byta ut nätverksväxlarna

Även om 10BASE-T sällan används som en normal signalhastighet idag, används den fortfarande i stor utsträckning med nätverksgränssnittskontroller i Wake-on-LAN -avstängningsläge och för speciella applikationer med låg effekt och låg bandbredd. 10BASE-T stöds fortfarande på de flesta tvinnade par Ethernet-portar med upp till Gigabit Ethernet- hastighet.

Namngivning

De vanliga namnen på standarderna härrör från aspekter av de fysiska medierna. Det ledande talet ( 10 i 10BASE-T) avser överföringshastigheten i Mbit/s. BASE anger att basbandsöverföring används. Den T betecknar kabeln med tvinnat par. När det finns flera standarder för samma överföringshastighet , utmärks de av en bokstav eller siffra som följer T, såsom TX eller T4 , med hänvisning till kodningsmetoden och antalet körfält.

Kabeldragning

8P8C modulär kontaktstiftpositionering

ANSI/TIA-568 T568A-uppsägning

Stift	Par	Tråd	Färg
1	3	dricks	vit/grön
2	3	ringa	grön
3	2	dricks	vit/orange
4	1	ringa	blå
5	1	dricks	vit blå
6	2	ringa	orange
7	4	dricks	vit/brun
8	4	ringa	brun

ANSI/TIA-568 T568B-uppsägning

Stift	Par	Tråd	Färg
1	2	dricks	vit/orange
2	2	ringa	orange
3	3	dricks	vit/grön
4	1	ringa	blå
5	1	dricks	vit blå
6	3	ringa	grön
7	4	dricks	vit/brun
8	4	ringa	brun

De flesta Ethernet-kablar är trådbundna "raka" (stift 1 till stift 1, stift 2 till stift 2 och så vidare). I vissa fall kan " crossover " -formuläret (ta emot för att överföra och överföra för att ta emot) fortfarande krävas.

Kablar för Ethernet kan anslutas till antingen T568A- eller T568B -termineringsstandarder i båda ändarna av kabeln. Eftersom dessa standarder endast skiljer sig genom att de byter positioner för de två paren som används för överföring och mottagning, resulterar en kabel med T568A -ledningar i ena änden och T568B -ledningar i den andra i en delningskabel.

En 10BASE-T- eller 100BASE-TX-värd använder en anslutningskablar som kallas mediumberoende gränssnitt (MDI), som sänder på stift 1 och 2 och tar emot på stift 3 och 6 till en nätverksenhet. En infrastrukturnod (ett nav eller en switch ) använder följaktligen en anslutningskablar som kallas MDI-X, som sänder på stift 3 och 6 och tar emot på stift 1 och 2. Dessa portar är anslutna med en rak kabel så att varje sändare pratar med mottagare i andra änden av kabeln.

Noder kan ha två typer av portar: MDI (upplänkport) eller MDI-X (vanlig port, "X" för intern delning). Nav och switchar har vanliga portar. Routrar, servrar och slutvärdar (t.ex. persondatorer ) har upplänkportar. När två noder med samma typ av portar måste anslutas kan en delningskabel behövas, särskilt för äldre utrustning. För att ansluta noder med olika typer av portar (dvs. MDI till MDI-X och vice versa) krävs en rak kabel. Således kräver en ändvärd till ett nav eller en switch en rak kabel. Vissa äldre switchar och hubbar gav en knapp för att tillåta en port att fungera antingen som en normal (vanlig) eller upplänkad port, dvs. med MDI-X respektive MDI pinout.

Många moderna Ethernet-värdadaptrar kan automatiskt upptäcka en annan dator som är ansluten med en rakt kabel och sedan automatiskt införa den nödvändiga delningsfilen vid behov; om ingen av adaptrarna har denna kapacitet, krävs en delkabel. De flesta nyare switchar har auto MDI-X på alla portar så att alla anslutningar kan göras med raka kablar. Om båda enheterna som är anslutna stöder 1000BASE-T enligt standarderna, kommer de att ansluta oavsett om en rak eller crossover-kabel används.

En 10BASE-T-sändare sänder två differentialspänningar , +2,5 V eller −2,5 V. En 100BASE-TX-sändare sänder tre differentialspänningar, +1 V, 0 V eller −1 V. Till skillnad från tidigare Ethernet-standarder med bredband och koaxialkabel , som 10BASE5 (tjocknät) och 10BASE2 (thinnet), anger 10BASE-T inte den exakta typen av ledningar som ska användas utan anger i stället vissa egenskaper som en kabel måste uppfylla. Detta gjordes i väntan på att använda 10BASE-T i befintliga tvinnade kopplingssystem som inte överensstämde med någon specificerad ledningsstandard. Några av de specificerade egenskaperna är dämpning , karakteristisk impedans , timing jitter , utbredningsfördröjning , och flera typer av brus och överhörning . Kabeltestare är allmänt tillgängliga för att kontrollera dessa parametrar för att avgöra om en kabel kan användas med 10BASE-T. Dessa egenskaper förväntas mötas av 100 meter oskärmad tvinnad kabel med 24 gauge . Men med högkvalitativ kabeldragning är tillförlitliga kabeldragningar på 150 meter eller längre ofta uppnåbara och anses vara livskraftiga av tekniker som känner till 10BASE-T-specifikationen.

100BASE-TX följer samma ledningsmönster som 10BASE-T, men är mer känslig för trådkvalitet och längd på grund av de högre bithastigheterna .

1000BASE-T använder alla fyra paren dubbelriktat med hybridkretsar och canceller . Data kodas med 4D-PAM5; fyra dimensioner med hjälp av pulsamplitudmodulation (PAM) med fem spänningar , -2 V, -1 V, 0 V, +1 V och +2 V. Medan +2 V till -2 V kan visas vid linans stift driver, är spänningen på kabeln nominellt +1 V, +0,5 V, 0 V, −0,5 V och −1 V.

100BASE-TX och 1000BASE-T var båda konstruerade för att kräva minst en kategori 5-kabel och specificerar också en maximal kabellängd på 100 meter (330 fot). Kategori 5 -kabel har sedan dess avskrivits och nya installationer använder kategori 5e.

Delad kabel

10BASE-T och 100BASE-TX kräver endast två par (stift 1–2, 3–6) för att fungera. Eftersom den vanliga kategori 5-kabeln har fyra par är det möjligt att använda reservparen (stift 4–5, 7–8) i 10- och 100 Mbit/s-konfigurationer för andra ändamål. Reservparen kan användas för ström över Ethernet (PoE), för två vanliga gamla telefonlinjer (POTS) eller för en andra 10BASE-T- eller 100BASE-TX-anslutning. I praktiken måste stor noggrannhet vidtas för att separera dessa par eftersom 10/100-Mbit/s Ethernet-utrustning elektriskt avslutar de oanvända stiften. Delad kabel är inte ett alternativ för Gigabit Ethernet eftersom 1000BASE-T kräver att alla fyra paren fungerar.

Singelpar

Förutom de mer datororienterade två- och fyrparsvarianterna är 10BASE-T1 , 100BASE-T1 och 1000BASE-T1 enkelparade Ethernet PHY avsedda för industri- och bilapplikationer eller som valfria datakanaler i andra sammankopplingsapplikationer. Det enda paret fungerar vid full duplex och har en maximal räckvidd på 15 m eller 100 fot (100BASE-T1, 1000BASE-T1 länksegment typ A) eller upp till 40 m eller 130 fot (1000BASE-T1 länksegment typ B) med uppåt till fyra kontaktdon. Båda PHY kräver ett balanserat tvinnat par med en impedans på 100 Ω. Kabeln måste kunna överföra 600 MHz för 1000BASE-T1 och 66 MHz för 100BASE-T1. 2,5 Gb/s, 5 Gb/s och 10 Gb/s över ett 15 m enkelpar är standardiserat i 802,3ch-2020. Från och med 2021 undersöker P802.3cy Task Force att ha 25, 50, 100 Gb/s hastigheter vid längder upp till 11 m.

I likhet med PoE kan Power over Data Lines (PoDL) ge upp till 50 W till en enhet.

Autonegotiation och duplex

Ethernet över tvinnade parstandarder upp genom Gigabit Ethernet definierar både hel duplex och halv duplex kommunikation. Halv duplex-drift för gigabit-hastighet stöds dock inte av någon befintlig maskinvara. Högre hastighetsstandarder, 2,5 GBASE-T upp till 40 GBASE-T som kör med 2,5 till 40 Gbit/s, definierar följaktligen endast full-duplex punkt-till-punkt-länkar som vanligtvis är anslutna med nätverksväxlar och stöder inte den traditionella delade- medium CSMA/CD -drift.

Många olika driftsätt (10BASE-T halv duplex, 10BASE-T full duplex, 100BASE-TX halv duplex, etc.) finns för Ethernet över tvinnat par , och de flesta nätverkskort kan ha olika driftsätt. Autonegotiation krävs för att göra en fungerande 1000BASE-T-anslutning.

När två länkade gränssnitt är inställda på olika duplexlägen , är effekten av denna duplexmatchning ett nätverk som fungerar mycket långsammare än dess nominella hastighet. Duplexmatchning kan oavsiktligt orsakas när en administratör konfigurerar ett gränssnitt till ett fast läge (t.ex. 100 Mbit/s full duplex) och misslyckas med att konfigurera fjärrgränssnittet och lämnar det inställt på autonegotiate. När den automatiska förhandlingsprocessen misslyckas antas halv duplex av länkens autonegotiating-sida.

Varianter

Se även

• 25-par färgkod
• Kopparkabelcertifiering
• Ethernet -förlängare
• Nätverksisolator

Anteckningar

Referenser

externa länkar

• Hur man gör en nätverkskabel , en artikel om hur man gör från wikiHow
• Hur man skapar egna Ethernet -kablar