Ethernet sobre par trenzado
De Wikipedia, la enciclopedia libre
  (Redirigido desde 10baseT )
Saltar a navegación Saltar a búsqueda

Enchufe 8P8C

Las tecnologías Ethernet sobre par trenzado utilizan cables de par trenzado para la capa física de una red informática Ethernet . Son un subconjunto de todas las capas físicas de Ethernet .

Los primeros Ethernet usaban varios grados de cable coaxial , pero en 1984, StarLAN mostró el potencial de un par trenzado sin blindaje simple . Esto llevó al desarrollo de 10BASE-T y sus sucesores 100BASE-TX , 1000BASE-T y 10GBASE-T , que admiten velocidades de 10 y 100  megabit por segundo , luego 1 y 10 gigabit por segundo respectivamente. [a]

Dos nuevas variantes de Ethernet de 10 megabits por segundo sobre un solo par trenzado, conocidas como 10BASE-T1S y 10BASE-T1L , se estandarizaron en IEEE Std 802.3cg-2019. [2] 10BASE-T1S tiene sus orígenes en la industria automotriz y puede ser útil en otras aplicaciones de corta distancia donde está presente un ruido eléctrico sustancial. 10BASE-T1L es una Ethernet de larga distancia que admite conexiones de hasta 1 km de longitud. Ambos estándares están encontrando aplicaciones que implementan la Internet de las cosas .

Los estándares anteriores utilizan conectores modulares 8P8C , [b] y los estándares de cables admitidos van desde Cat 3 hasta Cat 8 . Estos cables suelen tener cuatro pares de cables para cada conexión, aunque las primeras Ethernet usaban solo dos de los pares. A diferencia de los estándares -T anteriores, las interfaces -T1 fueron diseñadas para operar sobre un solo par de conductores e introducir el uso de dos nuevos conectores denominados IEC 63171-1 [3] e IEC 63171-6. [4]

Historia

Los dos primeros diseños de redes de par trenzado fueron StarLAN , estandarizado por la IEEE Standards Association como IEEE 802.3e en 1986, a un megabit por segundo, [5] y LattisNet , desarrollado en enero de 1987, a 10 megabit por segundo. [6] [7] Ambos se desarrollaron antes del estándar 10BASE-T (publicado en 1990 como IEEE 802.3i) y usaban señalización diferente, por lo que no eran directamente compatibles con él. [8]

En 1988, AT&T lanzó StarLAN 10, llamado así por trabajar a 10 Mbit / s. [9] La señalización StarLAN 10 se utilizó como base de 10BASE-T, con la adición de link beat para indicar rápidamente el estado de la conexión. [C]

El uso de cableado de par trenzado en una topología en estrella abordó varias debilidades de los estándares Ethernet anteriores:

  • Los cables de par trenzado ya se usaban para el servicio telefónico y ya estaban presentes en muchos edificios de oficinas, lo que reducía el costo general de implementación.
  • La topología en estrella centralizada también se utilizaba con frecuencia para el cableado del servicio telefónico, a diferencia de la topología de bus requerida por los estándares Ethernet anteriores.
  • El uso de enlaces punto a punto era menos propenso a fallar y simplificaba enormemente la resolución de problemas en comparación con un bus compartido
  • El intercambio de concentradores repetidores baratos por concentradores de conmutación más avanzados proporcionó una ruta de actualización viable
  • La combinación de diferentes velocidades en una sola red se hizo posible con la llegada de Fast Ethernet
  • Dependiendo de los grados de cable , la actualización posterior a Gigabit Ethernet o más rápida podría lograrse reemplazando los conmutadores de red.

Aunque 10BASE-T rara vez se usa como una tasa de señalización de operación normal en la actualidad, todavía se usa ampliamente con controladores de interfaz de red en modo de apagado Wake-on-LAN y para aplicaciones especiales de bajo consumo de energía y bajo ancho de banda. 10BASE-T todavía es compatible con la mayoría de los puertos Ethernet de par trenzado con una velocidad de hasta Gigabit Ethernet .

Nombrar

Ver también: Capa física de Ethernet § Convenciones de nomenclatura

Los nombres comunes de los estándares se derivan de aspectos de los medios físicos. El número inicial ( 10 en 10BASE-T) se refiere a la velocidad de transmisión en Mbit / s. BASE indica que se utiliza transmisión de banda base . La T designa el cable de par trenzado. Cuando existen varios estándares para la misma velocidad de transmisión , se distinguen por una letra o un dígito que sigue a la T, como TX o T4 , en referencia al método de codificación y al número de carriles. [11]

Cableado

Posicionamiento de clavija de enchufe modular 8P8C
Terminación ANSI / TIA-568 T568A
AlfilerParAlambre [d]Color
13propina blanco verde
23anillo verde
32propina blanco / naranja
41anillo azul
51propina blanco azul
62anillo naranja
74propina blanco / marrón
84anillo marrón
Terminación ANSI / TIA-568 T568B
AlfilerParAlambre [d]Color
12propina blanco / naranja
22anillo naranja
33propina blanco verde
41anillo azul
51propina blanco azul
63anillo verde
74propina blanco / marrón
84anillo marrón

La mayoría de los cables Ethernet están conectados "en línea recta" (patilla 1 a patilla 1, patilla 2 a patilla 2, y así sucesivamente). En algunos casos, la forma " cruzada " (recibir para transmitir y transmitir para recibir) aún puede ser necesaria.

Los cables para Ethernet se pueden conectar a los estándares de terminación T568A o T568B en ambos extremos del cable. Dado que estos estándares difieren solo en que intercambian las posiciones de los dos pares utilizados para transmitir y recibir, un cable con cableado T568A en un extremo y cableado T568B en el otro da como resultado un cable cruzado.

Un host 10BASE-T o 100BASE-TX utiliza un cableado de conector llamado interfaces dependientes del medio (MDI), que transmite en los pines 1 y 2 y recibe en los pines 3 y 6 a un dispositivo de red. En consecuencia, un nodo de infraestructura (un concentrador o un conmutador ) utiliza un cableado de conector llamado MDI-X, que transmite en los pines 3 y 6 y recibe en los pines 1 y 2. Estos puertos se conectan mediante un cable directo para que cada transmisor se comunique con el receptor en el otro extremo del cable.

Los nodos pueden tener dos tipos de puertos: MDI (puerto de enlace ascendente) o MDI-X (puerto normal, 'X' para cruce interno). Los concentradores y conmutadores tienen puertos regulares. Los enrutadores, servidores y hosts finales (por ejemplo, computadoras personales ) tienen puertos de enlace ascendente. Cuando es necesario conectar dos nodos que tienen el mismo tipo de puertos, es posible que se requiera un cable cruzado, especialmente para equipos más antiguos. La conexión de nodos que tienen diferentes tipos de puertos (es decir, MDI a MDI-X y viceversa) requiere un cable directo. Por lo tanto, conectar un host final a un concentrador o conmutador requiere un cable directo. Algunos conmutadores y concentradores más antiguos proporcionaban un botón para permitir que un puerto actuara como un puerto normal (regular) o de enlace ascendente, es decir, utilizando un pinout MDI-X o MDI, respectivamente.

Muchos adaptadores de host Ethernet modernos pueden detectar automáticamente otra computadora conectada con un cable directo y luego introducir automáticamente el cruce requerido si es necesario; si ninguno de los adaptadores tiene esta capacidad, entonces se requiere un cable cruzado. La mayoría de los conmutadores más nuevos tienen MDI-X automático en todos los puertos, lo que permite que todas las conexiones se realicen con cables directos. Si ambos dispositivos conectados admiten 1000BASE-T de acuerdo con los estándares, se conectarán independientemente de si se utiliza un cable directo o cruzado. [12]

Un transmisor 10BASE-T envía dos voltajes diferenciales , +2.5 V o −2.5 V. Un transmisor 100BASE-TX envía tres voltajes diferenciales, +1 V, 0 V o −1 V. [13] A diferencia de los estándares anteriores de Ethernet que usaban banda ancha y cable coaxial , como 10BASE5 (thicknet) y 10BASE2 (thinnet), 10BASE-T no especifica el tipo exacto de cableado que se utilizará, sino que especifica ciertas características que debe cumplir un cable. Esto se hizo anticipándose al uso de 10BASE-T en los sistemas de cableado de par trenzado existentes que no cumplían con ningún estándar de cableado especificado. Algunas de las características especificadas son atenuación , impedancia característica ,jitter de sincronización , retardo de propagación [ cita requerida ] y varios tipos de ruido y diafonía . Los probadores de cables están ampliamente disponibles para verificar estos parámetros y determinar si se puede usar un cable con 10BASE-T. Se espera que estas características se cumplan con 100 metros de cable de par trenzado sin blindaje de calibre 24 . Sin embargo, con cableado de alta calidad, a menudo se pueden lograr tramos de cable confiables de 150 metros o más y los técnicos familiarizados con la especificación 10BASE-T los consideran viables. [ cita requerida ]

100BASE-TX sigue los mismos patrones de cableado que 10BASE-T, pero es más sensible a la calidad y longitud del cable, debido a las tasas de bits más altas .

1000BASE-T usa los cuatro pares bidireccionalmente usando circuitos híbridos y canceladores . [14] Los datos se codifican mediante 4D-PAM5; cuatro dimensiones usando modulación de amplitud de pulso (PAM) con cinco voltajes , −2 V, −1 V, 0 V, +1 V y +2 V. [15] Mientras que pueden aparecer +2 V a −2 V en los pines del controlador de línea, la tensión en el cable es nominalmente +1 V, +0,5 V, 0 V, −0,5 V y −1 V. [16]

100BASE-TX y 1000BASE-T fueron diseñados para requerir un cable mínimo de categoría 5 y también especifican una longitud máxima de cable de 100 metros (330 pies). Desde entonces, el cable de categoría 5 ha quedado obsoleto y las nuevas instalaciones utilizan la categoría 5e.

Cable compartido

Ver también: Cable de categoría 5 § Cable compartido

10BASE-T y 100BASE-TX solo requieren dos pares (pines 1–2, 3–6) para funcionar. Dado que el cable de Categoría 5 común tiene cuatro pares, es posible utilizar los pares de repuesto (pines 4–5, 7–8) en configuraciones de 10 y 100 Mbit / s para otros fines. Los pares de repuesto se pueden utilizar para alimentación a través de Ethernet (PoE), para dos líneas de servicio telefónico antiguo (POTS) o para una segunda conexión 10BASE-T o 100BASE-TX. En la práctica, se debe tener mucho cuidado para separar estos pares, ya que los equipos Ethernet de 10/100 Mbit / s terminan eléctricamente los pines no utilizados. [ cita requerida ] El cable compartido no es una opción para Gigabit Ethernet ya que 1000BASE-T requiere que los cuatro pares funcionen.

Par único

Además de las variantes de dos y cuatro pares más orientadas a la computadora, las PHY Ethernet de un solo par 10BASE-T1 [17] , 100BASE-T1 [18] y 1000BASE-T1 [19] están diseñadas para aplicaciones industriales y automotrices [20 ] o como canales de datos opcionales en otras aplicaciones de interconexión. [21] El par único funciona en dúplex completo y tiene un alcance máximo de 15 mo 49 pies (segmento de enlace 100BASE-T1, 1000BASE-T1 tipo A) o hasta 40 mo 130 pies (segmento de enlace 1000BASE-T1 tipo B ) con hasta cuatro conectores en línea. Ambos PHY requieren un par trenzado balanceado con impedanciade 100 Ω. El cable debe poder transmitir 600 MHz para 1000BASE-T1 y 66 MHz para 100BASE-T1. 2.5 Gb / s, 5 Gb / sy 10 Gb / s en un solo par de 15 m están estandarizados en 802.3ch-2020. [22] A partir de 2021, el Grupo de Trabajo P802.3cy está examinando tener velocidades de 25, 50, 100 Gb / s en longitudes de hasta 11 m. [23]

Similar a PoE, Power over Data Lines (PoDL) puede proporcionar hasta 50 W a un dispositivo. [24]

Autonegociación y dúplex

Los estándares Ethernet sobre par trenzado hasta Gigabit Ethernet definen la comunicación dúplex completo y semidúplex . Sin embargo, la operación semidúplex para velocidades de gigabit no es compatible con ningún hardware existente. [25] [26] Estándares de velocidad más altos, 2.5GBASE-T hasta 40GBASE-T [27] que se ejecutan a 2.5 a 40 Gbit / s, por lo tanto, definen solo enlaces punto a punto de dúplex completo que generalmente están conectados por conmutadores de red y no son compatibles con la operación tradicional CSMA / CD de medio compartido . [28]

Existen muchos modos de funcionamiento diferentes (semidúplex 10BASE-T, dúplex completo 10BASE-T, semidúplex 100BASE-TX, etc.) para Ethernet sobre par trenzado , y la mayoría de los adaptadores de red son capaces de distintos modos de funcionamiento. Se requiere la negociación automática para establecer una conexión 1000BASE-T que funcione.

Cuando dos interfaces vinculadas se configuran en diferentes modos dúplex , el efecto de esta falta de coincidencia dúplex es una red que funciona mucho más lentamente que su velocidad nominal. La discrepancia de dúplex puede deberse inadvertidamente cuando un administrador configura una interfaz en un modo fijo (por ejemplo, dúplex completo de 100 Mbit / s) y no puede configurar la interfaz remota, dejándola configurada para negociar automáticamente. Luego, cuando el proceso de negociación automática falla, el lado de negociación automática del enlace asume semidúplex.

Variantes

Comparación de capas de transporte físico Ethernet basadas en par trenzado (TP-PHY) [29]
NombreEstándarEstadoVelocidad (Mbit / s) [A]Se requieren paresCarriles por direcciónBits por hercio [B]Código de líneaTasa de símbolos por carril (MBd)Ancho de banda [C] (MHz)Distancia máxima (m)Cable [D]Clasificación de cable (MHz)Uso
StarLAN -1 1BASE5802.3e-1987obsoleto1211EDUCACIÓN FÍSICA11250grado de voz~ 12LAN
StarLAN -10802.3e-1988obsoleto10211EDUCACIÓN FÍSICA1010~ 100grado de voz~ 12LAN
LattisNetanterior a 802.3i-1990obsoleto10211EDUCACIÓN FÍSICA1010100grado de voz~ 12LAN
10BASE-T802.3i-1990 (CL14)legado10211EDUCACIÓN FÍSICA1010100Gato 3dieciséisLAN [30]
10BASE-T1S802.3cg-2019planificado1011????15??Automotriz, IoT , M2M
10BASE-T1L802.3cg-2019planificado1011????1000??Automotriz, IoT, M2M
100BASE-T1802.3bw-2015 (CL96)Actual100112.6 6PAM-3 4B / 3B7537,515Gato 5e100Automotriz, IoT, M2M
100BASE-T2802.3y-1997obsoleto100224LFSR PAM-52512,5100Gato 3dieciséisFalla de mercado
100BASE-T4802.3u-1995obsoleto100432.6 68B6T PAM-3 Half-duplex solamente2512,5100Gato 3dieciséisFalla de mercado
100BaseVG802.12-1995obsoleto100441,6 65B6B Half-duplex solamente3015100Gato 3dieciséisFalla de mercado
100BASE-TX802.3u-1995Actual100213.24B5B MLT-3 NRZ-I12531.25100Gato 5100LAN
1000BASE-T802.3ab-1999 (CL40)Actual1000444TCM 4D-PAM-512562,5100Gato 5100LAN
1000BASE-TXTIA / EIA-854 (2001)obsoleto1000424PAM-5250125100Gato 6250Falla de mercado
1000BASE-T1802.3bp-2016Actual1000112.6 6PAM-3 80B / 81B RS-FEC75037540Gato 6A500Automotriz, IoT, M2M
2.5GBASE-T802.3bz-2016Actual2500446.2564B65B PAM-16 128-DSQ200100100Gato 5e100LAN
5GBASE-T802.3bz-2016Actual5000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ400200100Gato 6250LAN
10GBASE-T802.3an-2006Actual10000446.2564B65B PAM-16 128-DSQ800400100Gato 6A500LAN
25GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)Actual25000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC2000100030Gato 82000Centros de datos
40GBASE-T802.3bq-2016 (CL113)Actual40000446.25PAM-16 RS-FEC (192, 186) LDPC3200160030Gato 82000Centros de datos
  1. ^ Velocidad de transferencia = carriles × bits por hercio × ancho de banda espectral
  2. ^ Bits efectivos por hertz por carril después de la pérdida por sobrecarga de codificación
  3. ^ El ancho de banda espectral es la velocidad máxima a la que la señal completará un ciclo de hercios. Por lo general, es la mitad de la tasa de símbolos , porque uno puede enviar un símbolo tanto en el pico positivo como en el negativo del ciclo. Las excepciones son 10BASE-T donde es igual porque usa código Manchester y 100BASE-TX donde es un cuarto porque usa codificación MLT-3 .
  4. ^ Con una longitud de cable más corta, es posible utilizar cables de un grado inferior al requerido para 100 m. Por ejemplo, es posible utilizar 10GBASE-T en uncable Cat 6 de 55 mo menos. Asimismo, se espera que 5GBASE-T funcione con Cat 5e en la mayoría de los casos de uso.

Ver también

  • Código de color de 25 pares
  • Certificación de cable de cobre
  • Extensor de Ethernet
  • Aislador de red

Notas

  1. ^ Generalmente, las implementaciones de mayor velocidad admiten los estándares de menor velocidad, lo que hace posible mezclar diferentes generaciones de equipos; con la capacidad inclusiva designada 10/100 o 10/100/1000 para conexiones que admiten dichas combinaciones. [1] : 123
  2. ^ El conector modular 8P8C a menudo se denomina RJ45 en honor a un estándar de la industria telefónica .
  3. ^ Al activar o desactivar el ritmo de enlace, varias tarjetas de interfaz de red en ese momento podrían funcionar con StarLAN 10 o 10BASE-T. [10]
  4. ^ Un b Los términos utilizados en las explicaciones de los 568 estándares, la punta y el anillo , se refieren a las tecnologías de comunicación de mayor edad , y equiparar a los positivos y negativos partes de las conexiones.

Referencias

  1. ^ Charles E. Spurgeon (2000). Ethernet: la guía definitiva . OReilly Media. ISBN 978-1-56592-660-8.
  2. ^ "Especificaciones de PhysicalLayers y parámetros de administración para operación de 10 Mb / s y suministro de energía asociado a través de un solo par equilibrado de conductores" . IEEE 802.3.
  3. ^ IEC 63171-1 (borrador 48B / 2783 / FDIS, 17 de enero de 2020), Conectores para equipos eléctricos y electrónicos — Parte 1: Especificación detallada para conectores libres y fijos de 2 vías, blindados o no blindados: información de acoplamiento mecánico, clavija asignación y requisitos adicionales para TIPO 1 / estilo LC de cobre . Comisión Electrotécnica Internacional. 2020.
  4. ^ IEC 63171-6: 2020, Conectores para equipos eléctricos y electrónicos — Parte 6: Especificación detallada para conectores de 2 y 4 vías (datos / energía), apantallados, libres y fijos para transmisión de energía y datos con frecuencias de hasta 600 MHz . Comisión Electrotécnica Internacional. 2020.
  5. ^ Urs von Burg (2001). El triunfo de Ethernet: comunidades tecnológicas y la batalla por el estándar LAN . Prensa de la Universidad de Stanford. págs. 175-176, 255-256. ISBN 978-0-8047-4095-1.
  6. ^ Paula Musich (3 de agosto de 1987). "Usuario elogia el sistema SynOptic: LattisNet un éxito en PDS" . Mundo de la red . 4 (31). págs. 2, 39 . Consultado el 10 de junio de 2011 .
  7. ^ WC Wise, Ph.D. (Marzo de 1989). "Ayer alguien me preguntó qué pensaba de LattisNet. Esto es lo que le dije en pocas palabras" . Revista CIO . 2 (6). pag. 13 . Consultado el 11 de junio de 2011 . (Anuncio publicitario)
  8. ^ Guía de solución de problemas y mantenimiento de red . Fluke Networks. 2002. p. B-4. ISBN 1-58713-800-X.
  9. ^ Informe de tecnología StarLAN, cuarta edición . Corporación de Tecnología de Arquitectura. 1991. ISBN 9781483285054.
  10. ^ Ohland, Louis. "3Com 3C523" . Tecnología informática de Walsh . Consultado el 1 de abril de 2015 .
  11. ^ IEEE 802.3 1.2.3 Capa física y notación de medios
  12. ^ IEEE 802.3 40.1.4 Señalización
  13. ^ David A. Weston (2001). Compatibilidad electromagnética: principios y aplicaciones . Prensa CRC. págs. 240–242. ISBN 0-8247-8889-3. Consultado el 11 de junio de 2011 .
  14. ^ IEEE 802.3 40.1.3 Operación de 1000BASE-T
  15. ^ Steve Prior. "Guía de conceptos básicos y puesta en marcha de 1000BASE-T Duffer" (PDF) . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
  16. ↑ Nick van Bavel, Phil Callahan y John Chiang (25 de octubre de 2004). "Los controladores de línea en modo voltaje ahorran energía" . Consultado el 18 de febrero de 2011 .
  17. ^ Cláusula 146-147 de IEEE 802.3cg-2019
  18. ^ Cláusula 96 de IEEE 802.3bw-2015
  19. ^ "Grupo de trabajo PHY de IEEE P802.3bp 1000BASE-T1" . IEEE 802.3. 2016-07-29.
  20. ^ El nuevo estándar automático Ethernet 802.3bw deja los cables LVDS en el polvo
  21. ^ IEEE 802.3bw Cláusula 96 y 802.3bp Cláusula 97
  22. ↑ Maguire, Valerie (4 de junio de 2020). "IEEE Std 802.3ch-2020: PHY de Ethernet automotriz de varios giga" .
  23. ^ "IEEE P802.3cy mayor que grupo de trabajo de Ethernet automotriz eléctrica de 10 Gb / s" . IEEE . Consultado el 11 de agosto de 2021 .
  24. ^ IEEE 802.3bu-2016 104. Alimentación a través de líneas de datos (PoDL) de Ethernet de par trenzado balanceado único
  25. ^ Seifert, Rich (1998). "10". Gigabit Ethernet: tecnología y aplicaciones para LAN de alta velocidad . Addison Wesley. ISBN 0-201-18553-9.
  26. ^ "Configuración y resolución de problemas de Ethernet 10/100 / 1000Mb Half / Full Duplex Auto-Negotiation" . Cisco. 2009-10-28 . Consultado el 15 de febrero de 2015 .
  27. ^ "Grupo de trabajo IEEE P802.3bq 40GBASE-T" . IEEE 802.3.
  28. ↑ Michael Palmer (21 de junio de 2012). Fundamentos prácticos de redes, 2ª ed . Aprendizaje Cengage. pag. 180. ISBN 978-1-285-40275-8.
  29. ^ Charles E. Spurgeon (2014). Ethernet: la guía definitiva (2ª ed.). O'Reilly Media. ISBN 978-1-4493-6184-6.
  30. ^ "Introducción a Fast Ethernet" (PDF) . Contemporary Control Systems, Inc. 2001-11-01 . Consultado el 25 de agosto de 2018 .

enlaces externos

  • Cómo hacer un cable de red , un artículo práctico de wikiHow
  • Cómo crear sus propios cables Ethernet
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ethernet_over_twisted_pair&oldid=1038283183 "
Contribute a better translation