Maksymalna długość Ethernet przez CAT5

W ramach mojego kursu czytałem artykuł Ethernet: rozproszone przełączanie pakietów dla lokalnych sieci komputerowych . Rozumiem, że „klasyczny” Ethernet (przez kabel koncentryczny) ma maksymalną długość 2500 m, podczas gdy Ethernet przez skrętkę ma maksymalną długość zaledwie 100 m.

Podczas szukania odpowiedzi w Google znalazłem pytanie na temat administratora, którego zaakceptowana odpowiedź to:

Specyfikacja 328 stóp ma całkowicie związek z wykrywaniem kolizji w CSMA / CD (Carrier Sense Multi Access / Collision Detection Network. Długość jest ograniczona przez fakt, że najkrótszy możliwy rozmiar ramki (64 bajty) może być wysłany na drut, a jeśli dojdzie do kolizji, węzeł wysyłający będzie nadal wysyłał tę ramkę, gdy usłyszy kolizję.

Rozumiem jednak, że sieci Ethernet z pełnym dupleksem i komutacją pakietów nie wymagają wykrywania kolizji, ponieważ połączenie jest punkt i punkt (tzn. Komputer jest podłączony do przełącznika Ethernet - nie ma innych komputerów fizycznie współużytkujących ten sam kabel) i danych jest wysyłany i odbierany osobnymi drutami. Komunikacja w trybie pełnego dupleksu zapewnia każdemu węzłu sieci unikalną domenę kolizyjną. Ta operacja całkowicie eliminuje kolizje i nawet nie implementuje tradycyjnego protokołu Ethernet CSMA / CD.

Muszę więc zapytać: dlaczego Ethernet przez Cat5 jest ograniczony do 100m? Nie może to być spowodowane wykryciem kolizji, ponieważ Ethernet z pełnym dupleksem (który, jak podejrzewam, stanowi prawie 99% wszystkich sieci LAN, chyba że ktoś nadal prowadzi sieć magistrali od 1995 r.) Nie cierpi z powodu kolizji.

Gdybym musiał zgadywać, zgadłbym, że jest to spowodowane tłumieniem i degradacją sygnału na przewodzie miedzianym.

Po pierwsze, masz rację mówiąc, że nie jest to powiązane z CSMA / CD.

Po drugie, wspomniałeś o powszechnym, ale niepoprawnym przekonaniu, że CSMA / CD był przyczyną limitu 10 mb / s [półdupleksu] 100 m. To był powód - jak to nazwałeś - klasycznej sieci Ethernet o długości 2500 m (z dużym marginesem - minimalna ramka 64 bajtów przy 10 Mb / s „zajmowałaby” około 11000 m kabla - lub inaczej mówiąc - kolizja byłaby słyszalna z powrotem przez nadawcę mniej więcej w połowie przekazu) ¹ .

Dlaczego więc 100m? Jest on powiązany z interfejsem elektrycznym i charakterystyką sygnału opisaną w normie. Jednym z pomysłów za skrętką było użycie istniejącego okablowania - a 100 m było w pobliżu maksymalnej długości, która wciąż spełniała parametry takie jak tłumienie, przesłuch itp.

Od standardu 802.3-2012 :

14.4.1 Przegląd
Medium dla 10BASE-T to skrętka. Znaczna liczba sieci 10BASE-T jest instalowana przy użyciu nieekranowanego okablowania telefonicznego w miejscu i typowych praktyk instalacyjnych telefonii, należy wziąć pod uwagę ścieżkę końcową obejmującą różne typy okablowania, złącza kablowe i połączenia krzyżowe.

(... pominięty)

14.4.2 Parametry transmisji
Każdy segment łącza simpleks powinien mieć następujące cechy. Wszystkie określone cechy dotyczą całego segmentu łącza simpleks, chyba że zaznaczono inaczej. Te cechy są ogólnie spełnione dla 100 m skrętki składającej się ze skręconych par 0,5 mm [24 AWG].

Prawdopodobnie zostało to przeniesione do nowszych / powiązanych (jak wspomniano EIA / TIA) standardów (chociaż nie mam na to twardego dowodu).

Znalazłem również interesującą sekcję w Podręczniku AMD rodziny Ethernet / IEEE 802.2, potwierdzającą, że 100m nie zostało ustawione w kamieniu:

AM79C940 Interfejs 10Base-T
(... pominięty), gdy ustawiony jest bit Niski próg odbioru, (...) zwiększa się czułość odbiornika MAU 10Base-T. Pozwala to na zastosowanie dłuższych linii, przekraczających docelową odległość 100 m normalnego 10Base-T (przy założeniu typowego kabla 24AWG)

¹ Oczywiście opóźnienie propagacji miało również swoją rolę w skrętce, stąd reguła 5-4-3 stosowana w sieciach koncentrujących.

Istnieją standardy certyfikacji kabla miedzianego, które określają testy, które musi przejść kabel, aby uzyskać certyfikat.

Ten obejmujący Cat5 to TIA / EIA-568 .

Źródło Ewolucja miedzianych systemów okablowania od Cat5 do Cat5e do Cat6

Norma TIA-EIA-568-A określa granice testowania dla następujących parametrów do testowania instalacji okablowania kategorii 5:

Długość, tłumienie, mapa połączeń i przesłuchy bliskie (NEXT).

Wymagania dotyczące długości określiły, że maksymalna długość kabla, który można poprowadzić z pokoju telekomunikacyjnego do gniazda w miejscu pracy w budynku komercyjnym, nie może przekraczać 90 metrów (295 stóp).

Ta 90-metrowa odległość jest zdefiniowana jako połączenie poziome. Podczas dodawania kabli krosowych w pokojach telekomunikacyjnych w celu połączenia krzyżowego lub połączenia ze sprzętem elektronicznym oraz w celu podłączenia urządzeń w gnieździe w miejscu pracy, standard pozwala na dodanie w sumie dziesięciu metrów tych kabli krosowych do łącza poziomego. Ta maksymalna odległość 100 metrów, maksymalne 90-metrowe łącze poziome i 10-metrowe kable krosowe, jest zdefiniowana jako kanał poziomy

Tłumienie to utrata siły sygnału, gdy jest on przesyłany od końca kabla, który jest generowany sygnał do przeciwnego końca, na którym jest odbierany. Tłumienie, określane również jako utrata wtrącania, jest mierzone w decybelach (dB). Dla tłumienia, im niższy poziom dB, tym lepsza wydajność, tym mniej utraconego sygnału. Spadek ten jest zwykle spowodowany absorpcją, odbiciem, dyfuzją, rozproszeniem, odchyleniem lub rozproszeniem od pierwotnego sygnału i zwykle nie jest wynikiem rozproszenia geometrycznego.

Wiremap to test ciągłości. Zapewnia to, że przewodniki tworzące cztery skręcone pary w kablu są ciągłe od punktu końcowego jednego końca łącza do drugiego. Ten test zapewnia, że ​​przewody są prawidłowo zakończone na każdym końcu i że żadna z par przewodów nie jest skrzyżowana ani zwarta.

Przesłuch bliski końca (NEXT) mierzy ilość sygnału sprzężonego z jednej pary do drugiej w kablu spowodowanej emisją promieniowania na końcu nadawczym, w pobliżu końca kabla. Przykładem przesłuchu na kanałach głosowych jest sytuacja, w której podczas rozmowy telefonicznej można usłyszeć obce rozmowy w tle przez linię telefoniczną. Sygnały te są indukowane na kanał głosowy z innego kanału. Ten sam przypadek występuje w transmisji sygnału danych. Jeśli przesłuch jest wystarczająco duży, będzie on zakłócał sygnały odbierane przez obwód. Przesłuch mierzony jest w dB. Im wyższa wartość dB, tym lepsza wydajność, tym więcej sygnału jest przesyłane i mniej tracone jest na sprzężenie.

Aby uzyskać certyfikat, musi mieć długość 100 m lub mniej.

Możliwe, że dłuższy kabel będzie działał - ale nie jest to gwarantowane. Krótsze kable Cat 5 mogą również nie działać, jeśli występuje dużo EMI . Tłumienie sygnału wydaje się być czynnikiem ograniczającym - zbyt duża utrata sygnału i nie można zagwarantować 100 megabitów na sekundę.

Większość standardów jest zapisywana z marginesem błędu, zwykle ze względów bezpieczeństwa oraz w celu zapewnienia minimalnej przewidywalnej wydajności w bardzo różnych środowiskach. Standard TIA-EIA-568-A nie jest inny, co oznacza, że ​​jest trochę miejsca do kruszenia, jeśli Ty (i / lub Twój klient) jesteś gotów zaakceptować zwiększone ryzyko, że Twój system może nie działać zgodnie z oczekiwaniami / planowanymi w porównaniu z krótszym okablowaniem .

Na przykład zmiana rezystancji o 0,393 procent na stopień C Współczynnik temperaturowy miedzi w pobliżu temperatury pokojowej zapewnia nieznaczną poprawę w niższych temperaturach.

Właśnie zainstalowałem kilka punktów dostępu bezprzewodowego (WAP) 420 stóp od przełącznika w magazynie zamrażarki o temperaturze -10 stopni F. Analizator kabli Fluke DTX 1500 stwierdza, że ​​kable Cat 6 zawodzą z powodu odległości i tłumienia. Podobnie punkty dostępowe ostrzegają, że nie mają wystarczającego napięcia Power over Ethernet (PoE), ale nadal działają dobrze, bez utraty pakietów, a magnes powietrzny pokazuje niebieski / zielony zasięg RF. Oprócz oczekiwanych i irytujących ostrzeżeń, klient jest bardzo zadowolony z wydajności i oszczędności kosztów związanych z brakiem konieczności instalowania energii elektrycznej dla ogrzewanego IDF zamontowanego 35 stóp w suficie poniżej zera, aby spełnić nieco arbitralne wymagania 100 metrów.

Oczywiście, YMMV twój przebieg może się różnić i nie mogę zostać pociągnięty do odpowiedzialności, jeśli twoja sieć ulegnie awarii przy 100,01 metrów okablowania w gorącym otoczeniu o wysokim poziomie wibracji i zakłóceniach elektromagnetycznych.