Максимальная длина Ethernet над CAT5

Question

В рамках своего курса я читал статью « Ethernet: распределенная коммутация пакетов для локальных компьютерных сетей». Я понимаю, что «классический» Ethernet (по коаксиальному кабелю) имеет максимальную длину 2500 м, в то время как Ethernet по витой паре имеет максимальную длину всего 100 м.

При поиске ответа я нашел вопрос о суперпользователе , который принял следующий ответ:

Спецификация в 328 футов целиком связана с обнаружением столкновений в сети CSMA/CD (множественный доступ с обнаружением несущих и обнаружение столкновений. Длина ограничена тем фактом, что кратчайший возможный размер кадра (64 байта) может быть отправлен по проводам, и если происходит коллизия, отправляющий узел все равно будет отправлять этот кадр, когда он услышит коллизию.

Однако я понимаю, что в полнодуплексных сетях Ethernet с коммутацией пакетов не требуется обнаружение коллизий, поскольку соединение является точкой и точкой (т. Е. Ваш компьютер подключен к коммутатору Ethernet - нет других компьютеров, совместно использующих тот же кабель с вами) и данными отправлено и получено по отдельным проводам. Полнодуплексная связь предоставляет каждому сетевому узлу уникальный домен коллизий. Эта операция полностью исключает конфликты и даже не реализует традиционный протокол Ethernet CSMA/CD.

Итак, я должен спросить: почему Ethernet over Cat5 ограничен 100 м? Это не может быть связано с обнаружением коллизий, так как полнодуплексный Ethernet (который, как я подозреваю, составляет почти 99% всех ЛВС, если только у кого-то еще не работает шинная сеть с 1995 года) не страдает от коллизий.

Если бы мне пришлось угадывать, я бы предположил, что это связано с затуханием и ухудшением сигнала по медному проводу.

Answer 1

Во-первых, вы правы, говоря, что это не связано с CSMA/CD.

Во-вторых, вы ссылались на распространенное, но ошибочное мнение, что CSMA/CD был причиной ограничения 100 м 10Base-T [полудуплекс]. Это стало причиной, как вы назвали, классической сети Ethernet длиной 2500 м (с достаточным запасом - минимальный кадр в 64 байта при скорости 10 Мбит / с мог бы «занять» около 11000 м кабеля - или, если выразить это иначе)- будет слышен конфликт примерно в середине передачи)¹.

Так почему 100м? Он связан с электрическим интерфейсом и характеристиками сигнала, указанными в стандарте. Одна из идей витой пары состояла в том, чтобы использовать существующую кабельную систему - и длина 100 м была максимальной, что по-прежнему удовлетворяло таким параметрам, как затухание, перекрестные помехи и т.д.

От стандарта 802.3-2012:

14.4.1 Обзор
Средой для 10BASE-T является витая пара. Значительное количество сетей 10BASE-T устанавливается с использованием неэкранированной телефонной проводки на месте и типичных методов установки телефонии, необходимо учитывать сквозной путь, включая различные типы проводки, кабельные разъемы и перекрестные соединения.

(... опущены)

14.4.2 Параметры передачи
Каждый сегмент симплексной линии должен иметь следующие характеристики. Все указанные характеристики относятся ко всему сегменту симплексной линии, если не указано иное. Этим характеристикам обычно соответствуют 100 м витой пары, состоящей из 0,5 мм [24 AWG] витых пар.

Это, вероятно, было перенесено на новые / связанные (например, упомянутые EIA / TIA) стандарты (хотя у меня нет веских доказательств этого).

Я также нашел интересный раздел в Справочнике AMD по семейству Ethernet/IEEE 802.2, подтверждающий, что 100 м не было заложено в камень:

AM79C940 10Base-T интерфейс
(... опущено), когда установлен бит низкого порога приема, (...) чувствительность приемника 10Base-T MAU увеличивается. Это позволяет использовать более длинные линии, превышающие целевое расстояние 100 м от обычной 10Base-T (при условии, что типичный кабель 24AWG)

¹ Конечно, задержка распространения также сыграла свою роль в витой паре, поэтому правило 5-4-3 используется только в сетях с концентратором

Answer 2

Существуют стандарты сертификации медного кабеля, которые определяют испытания, которые кабель должен пройти, чтобы пройти сертификацию.

Одно покрытие Cat5 - TIA/EIA-568.

Источник Эволюция медных кабельных систем от Cat5 до Cat5e до Cat6

Стандарт TIA-EIA-568-A определил пределы тестирования для следующих параметров для тестирования кабельных установок категории 5:

Длина, затухание, проводная карта и перекрестные помехи на ближнем конце (NEXT).

Требования к длине определили, что максимальная длина кабеля, который может быть проложен от телекоммуникационной комнаты до розетки рабочей зоны в коммерческом здании, не должна превышать 90 метров (295 футов).

Это расстояние в 90 метров определяется как горизонтальная связь. При добавлении соединительных кабелей в телекоммуникационных комнатах для перекрестного соединения или соединения с электронным оборудованием и для подключения устройств к розетке рабочей зоны стандарт позволяет добавить до десяти метров этих соединительных кабелей к горизонтальной линии. Это максимальное расстояние 100 метров, максимальное горизонтальное соединение 90 метров плюс 10 метров соединительных шнуров, определяется как горизонтальный канал

Затухание - это потеря мощности сигнала при его передаче с конца кабеля, на котором сигнал генерируется, на противоположный конец, на котором он принимается. Затухание, также называемое вносимой потерей, измеряется в децибелах (дБ). Для ослабления, чем ниже значение дБ, тем лучше производительность, меньше потери сигнала. Это уменьшение обычно вызывается поглощением, отражением, диффузией, рассеянием, отклонением или дисперсией от исходного сигнала и обычно не является результатом геометрического расширения.

Wiremap - это тест на непрерывность. Это гарантирует, что проводники, составляющие четыре витые пары в кабеле, являются непрерывными от точки окончания одного конца линии связи до другого. Этот тест гарантирует, что проводники правильно подключены на каждом конце, и что ни одна из пар проводников не пересекается или не закорочена.

Near End Crosstalk (NEXT) измеряет количество сигнала, связанного от одной пары к другой в кабеле, вызванного излучением излучения на передающем конце, ближнем конце кабеля. Пример перекрестных помех на голосовых каналах - это когда посторонние разговоры можно услышать в фоновом режиме по телефонной линии во время телефонного разговора. Эти сигналы вводятся в речевой канал из другого канала. Тот же случай происходит при передаче сигнала данных. Если перекрестные помехи достаточно велики, они будут мешать сигналам, полученным по цепи. Перекрестные помехи измеряются в дБ. Чем выше значение дБ, тем выше производительность, тем больше сигнала передается и меньше теряется из-за связи.

Это должно быть 100 м или меньше, чтобы быть сертифицированным.

Возможно, будет работать более длинный кабель, но это не гарантируется. Более короткие кабели Cat 5 также могут не работать, если имеется много электромагнитных помех. Ограничение сигнала, по-видимому, является ограничивающим фактором - слишком большая потеря сигнала, и вы не можете гарантировать 100 мегабит в секунду.

Answer 3

Большинство стандартов написаны с запасом на ошибку, как правило, для безопасности и для обеспечения минимальной предсказуемой производительности в самых разных средах. Стандарт TIA-EIA-568-A ничем не отличается, а это означает, что есть некоторая возможность, чтобы обмануть, если вы (и / или ваш клиент) готовы принять повышенный риск того, что ваша система может работать не так, как ожидается / запланировано, по сравнению с более короткими кабелями ,

Например, изменение сопротивления на 0,393% на градус C Температурный коэффициент меди вблизи комнатной температуры обеспечивает незначительное улучшение при более низких температурах.

Я только что установил несколько точек беспроводного доступа (WAP) в 420 футах от коммутатора на складе морозильной камеры -10 градусов по Фаренгейту. Анализатор кабелей Fluke DTX 1500 сообщает, что кабели Cat 6 выходят из строя из-за расстояния и затухания. Точно так же точки доступа предупреждают, что им не хватает напряжения Power over Ethernet (PoE), но они все еще работают нормально, без потери пакетов, а Air Magnet показывает сине-зеленое радиочастотное покрытие. За исключением ожидаемых и назойливых предупреждений, заказчик вполне доволен производительностью и экономией средств, так как не требуется устанавливать электричество для обогреваемого ИДФ, установленного на высоте 35 футов под нулевым потолком, чтобы удовлетворить несколько произвольное требование в 100 м.

Конечно, YMMV может варьироваться в зависимости от вашего предприятия, и я не могу нести ответственность, если ваша сеть выходит из строя на расстоянии 100,01 метра кабеля в жаркой, высокой вибрации, с помехами в среде EMI.