Comprimento máximo de Ethernet sobre CAT5

Question

Como parte do meu curso, tenho lido o artigo Ethernet: comutação de pacotes distribuídos para redes de computadores locais . Eu entendo que a Ethernet "clássica" (através de cabo coaxial) tem um comprimento máximo de 2500m, enquanto a Ethernet sobre par trançado tem um comprimento máximo de apenas 100m.

Enquanto procurava por uma resposta, encontrei uma pergunta sobre o superusuário cuja aceitação resposta é:

The specification of 328 feet has to do entirely with collision detection in a CSMA/CD (Carrier Sense Multi Access / Collision Detection network. The length is limited by the fact that the shortest possible frame size (64 bytes) can be sent out on the wire and if a collision occurs, the sending node will still be sending that frame when it hears the collision.

No entanto, eu entendo que redes Ethernet full duplex, com comutação de pacotes não exigem detecção de colisão porque a conexão é ponto e ponto (ou seja, seu computador está conectado a um switch Ethernet - não há outros computadores compartilhando fisicamente o mesmo cabo com você) e os dados são enviados e recebidos em fios separados . A comunicação full duplex fornece a cada nó da rede um domínio de colisão exclusivo. Esta operação evita completamente colisões e nem sequer implementa o protocolo tradicional Ethernet CSMA / CD.

Então, devo perguntar: por que Ethernet sobre Cat5 é limitada a 100m? Não pode ser por causa da detecção de colisão, já que a Ethernet full duplex (que eu suspeito ser quase 99% de todas as LANs, a menos que alguém ainda esteja executando uma rede de barramento desde 1995) não sofre colisões.

Se eu tivesse que adivinhar, eu diria que é devido à atenuação e degradação do sinal sobre o fio de cobre.

    

Answer 1

Primeiro, você está correto em dizer que não está vinculado ao CSMA / CD.

Em segundo lugar, você mencionou uma crença comum, mas incorreta , de que o CSMA / CD era o motivo do limite de 100 m do 10Base-T [half-duplex]. Este foi um motivo para - como você o chamou - comprimento de rede Ethernet clássico de 2500m (com ampla margem - quadro mínimo de 64 bytes a 10Mb / s "ocuparia" cerca de 11000m de cabo - ou para palavra diferentemente - a colisão seria ouvida pelo remetente no meio da transmissão) ¹ .

Então, por que 100m? Ele está ligado à interface elétrica e às características de sinal descritas no padrão. Uma das idéias por trás do par trançado era usar o cabeamento existente - e 100 m estava em torno do comprimento máximo que ainda satisfazia parâmetros como atenuação, crosstalk, etc.

Do padrão 802.3-2012 :

14.4.1 Overview
The medium for 10BASE-T is twisted-pair wiring. A significant number of 10BASE-T networks are installed utilizing in-place unshielded telephone wiring and typical telephony installation practices, the end to- end path including different types of wiring, cable connectors, and cross connects must be considered.

(...omitted)

14.4.2 Transmission parameters
Each simplex link segment shall have the following characteristics. All characteristics specified apply to the total simplex link segment unless otherwise noted. These characteristics are generally met by 100 m of twisted-pair cable composed of 0.5 mm [24 AWG] twisted pairs.

Isso provavelmente foi transferido para padrões mais recentes / relacionados (como o EIA / TIA mencionado) (embora eu não tenha uma prova concreta disso).

Eu também encontrei uma seção interessante no Manual AMD / Ethernet da Família IEEE 802.2 confirmando que 100m não foi definido:

AM79C940 10Base-T interface
(...omitted) when Low Receive Threshold bit is set, (...) sensitivity of the the 10Base-T MAU receiver is increased. This allows longer line lengths to be employed, exceeding the 100m target distance of normal 10Base-T (assuming typical 24AWG cable)

¹ É claro que o atraso de propagação também teve seu papel no par trançado, portanto 5-4-3 usada em redes apenas de hubs.

    

Answer 2

Existem padrões para o cabo certificação de cobre que define os testes que o cabo deve passar para ser certificado.

O que abrange o Cat5 é TIA / EIA-568 .

Fonte A Evolução do Cobre Sistemas de cabeamento de Cat5 para Cat5e para Cat6

The TIA-EIA-568-A standard defined the testing limits for the following parameters for testing Category 5 cabling installations:

Length, Attenuation, Wiremap and Near End Crosstalk (NEXT).

The length requirements defined that the maximum length a cable could be run from a Telecommunications Room to a work area outlet in a commercial building could not exceed 90 meters (295 feet).

This 90 meter distance is defined as the horizontal link. When adding patch cables in the Telecommunications Rooms to either cross-connect or interconnect with electronic equipment and to connect devices at the work area outlet, the standard allows for a total of ten meters for these patch cables to be added to the horizontal link. This 100 meter maximum distance, the maximum 90 meter horizontal link plus 10 meters of patch cords, is defined as the horizontal channel

Attenuation is the loss of signal strength as it is transmitted from the end of the cable which the signal is generated to the opposite end at which it is received. Attenuation, also referred to as Insertion Loss, is measured in decibels (dB). For attenuation, the lower the dB v alue, the better the performance, less signal is lost. This decrease is typically caused by absorption, reflection, diffusion, scattering, deflection, or dispersion from the original signal and usually not as a result of geometric spreading.

Wiremap is a continuity test. It assures that the conductors that make up the four twisted pairs in the cable are continuous from the termination point of one end of the link to the other. This test assures that the conductors are terminated correctly at each end and that none of the conductor pairs are crossed or short- circuited.

Near End Crosstalk (NEXT) measures the amount of signal coupled from one pair to another within the cable caused by radiation emission at the transmitting end, near end, of the cable. An exam ple of crosstalk on voice channels is when extraneous conversations can be heard in the background over the phone line while on a telephone conversation. Those signals are being induced onto the voice channel from another channel. The same instance occurs in data signal transmission. If the crosstalk is great enough, it will interfere with signals received across the circuit. Crosstalk is measured in dB. The higher the dB value the better the performance, more of the signal is transmitted and less is lost d ue to coupling.

Deve ter 100 m ou menos de comprimento para ser certificado.

É possível que um cabo mais longo funcione - mas não é garantido. Cabos Shorter Cat 5 também podem não funcionar se houver um grande número de EMI . A atenuação do sinal parece ser o fator limitante - muita perda de sinal e você não pode garantir 100 megabits por segundo.

    

Answer 3

A maioria dos padrões é escrita com margem de erro, normalmente para segurança, e para garantir desempenho previsível mínimo em ambientes amplamente variáveis. O padrão TIA-EIA-568-A não é diferente, o que significa que há espaço para falsificar se você (e / ou seu cliente) estiver disposto a aceitar o risco maior de que seu sistema não funcione como esperado / planejado em comparação ao cabeamento mais curto .

Por exemplo, a mudança de 0,339% na resistência por grau C do Coeficiente de Temperatura do Cobre perto da temperatura ambiente proporciona uma melhoria insignificante em temperaturas mais frias.

Acabei de instalar vários pontos de acesso sem fio (WAPs) a 420 pés do switch em um freezer de -10 graus F. O Analisador de Cabo Fluke DTX 1500 diz que os cabos Cat 6 falham devido à distância e atenuação. Da mesma forma, os APs avisam que não estão obtendo tensão Power over Ethernet (PoE) suficiente, mas ainda funcionam bem, sem perda de pacotes e Ímã de Ar exibindo cobertura de RF azul / verde. Exceto pelos alertas esperados e incômodos, o cliente está muito feliz com o desempenho e a economia de custos de não ter que instalar eletricidade para um IDF aquecido montado a 35 pés em um teto abaixo de zero para atender aos requisitos um tanto arbitrários de 100m. p>

É claro que a milhagem do YMMV pode variar e não posso ser responsabilizado se a sua rede falhar em 100,01 metros de cabeamento em um ambiente barulhento de alta vibração e EMI.