Максимальная длина Ethernet над CAT5

103058
Community

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 полностью связана с обнаружением коллизий в сети CSMA / CD (сеть с множественным доступом и обнаружением коллизий с обнаружением несущей. Длина ограничена тем, что самый короткий возможный размер кадра (64 байта) может быть отправлен на передается, и если происходит коллизия, отправляющий узел все равно будет отправлять этот кадр, когда 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.

24

3 ответа на вопрос

12
wmz

First, you're correct in saying that it's not linked to CSMA/CD.

Second, you referenced a common, but incorrect belief that CSMA/CD was the reason for 10Base-T [half-duplex] 100m limit. This was a reason for - as you called it - classic Ethernet network length of 2500m (with ample margin - minimum frame of 64 bytes at 10Mb/s would 'occupy' around 11000m of cable - or to word it differently - collision would be heard back by sender at about middle of transmission)1.

So why 100m? It is linked to the electrical interface and signal characteristic outlined in the standard. One of the ideas behind twisted pair was to use existing cabling - and 100m was around max length that still satisfied parameters like attenuation, crosstalk, etc.

From 802.3-2012 standard:

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.

That probably got carried over to newer/related (like EIA/TIA mentioned) standards (although I have no hard proof of that).

I also found an interesting section in the Ethernet/IEEE 802.2 Family AMD Handbook confirming that 100m was not set in stone:

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 Of course propagation delay had its role in twisted pair too, hence 5-4-3 rule used in hub only networks.

5
DavidPostill

There are standards for the certification of copper cable that define tests that the cable must pass to be certified.

The one covering Cat5 is TIA/EIA-568.

Source The Evolution of Copper Cabling Systems from Cat5 to Cat5e to 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.

It must be 100m or less in length to be certified.

It is possible a longer cable will work - but it is not guaranteed. Shorter Cat 5 cables may also not work if there is a lot of EMI. Signal attenuation appears to be the limiting factor - too much signal loss and you can't guarantee 100 megabits per second.

Это странное требование, чтобы кабель не мог работать за пределами 90 метров (+10 метров патча). Вы знаете, почему это так? 10 лет назад 1
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. DavidPostill 10 лет назад 3
@ GeorgeRobinson Опираясь на точку зрения DavidPostill: все кабели имеют сопротивление и импеданс, которые влияют на уровень сигнала на принимающей сетевой карте. Более длинные кабели означают большее затухание. Сигнал должен быть достаточно сильным, чтобы отличить максимум от минимума. Чем выше частота, которую использует ник для связи по кабелю, тем больше сопротивление. IE CAT5e будет поддерживать гигабит (до 350 МГц) до номинальных 100 метров. Более длинные кабели CAT5e с подключенными сетевыми картами 10/100/1000 могут потенциально согласовывать 100 мегабит (при 31,25 МГц) на кабелях значительно длиннее 100 метров из-за меньшего импеданса. Keith Reynolds 9 лет назад 1
У меня есть удаленный сайт с кабелем длиной ~ 500 футов ... они получают 10 Мбит / с и периодически теряют пакеты. Nanban Jim 6 лет назад 0
1
Jules Bartow

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.