Ethernet BASE-T: Geschwindigkeiten, Paare und Entfernungen
Vergleichen Sie 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 2.5G, 5G, 10G, 25G und 40GBASE-T nach Paaren, Kategorie, Reichweite und Verhandlung.
Geschrieben und technisch geprüft vonElectroDesignForge Engineering Team
Redaktionsprozess ansehenSchlüsselpunkt: Der 8P8C-Stecker und die T568-Verdrahtung bleiben gleich, wenn sich die Verbindungsgeschwindigkeit ändert, aber der PHY verwendet die Paare nicht immer auf die gleiche Weise. 10BASE-T und 100BASE-TX verwenden zwei Paare; 1000BASE-T und schnellere Varianten verwenden alle vier Paare bidirektional. Die Reichweite hängt dann von der Kabelkategorie und der gemessenen Qualität des gesamten Kanals ab.
Schnellreferenz
| Ethernet PHY | Nominalsatz | Datenpaare | Referenzverkabelung | Gemeinsame Kanalreichweite |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mb/s | 2 | Katze 3 oder besser | 100 m |
| 100BASE-TX | 100 Mb/s | 2 | Kategorie 5 oder besser | 100 m |
| 1000BASE-T | 1 Gb/s | 4 | Cat 5e oder besser | 100 m |
| 2.5GBASE-T | 2,5 Gb/s | 4 | Cat 5e oder besser | 100 m |
| 5GBASE-T | 5 Gb/s | 4 | Kategorie 6 oder besser | 100 m |
| 10GBASE-T | 10 Gb/s | 4 | Cat 6A oder besser | 100 m |
| 25GBASE-T | 25 Gb/s | 4 | Katze 8/Klasse I oder II | 30 m |
| 40GBASE-T | 40 Gb/s | 4 | Katze 8/Klasse I oder II | 30 m |
Diese Werte fassen die Referenzkonfigurationen zusammen. Ein qualifizierter Cat 5e-Kanal kann 5GBASE-T in definierten Bereitstellungen unterstützen. Ein Cat 6-Kanal kann 10GBASE-T über eine reduzierte Entfernung transportieren, ersetzt jedoch keine 100-m-Cat 6A-Garantie.
Lesen von BASE-T-Namen
Die Zahl gibt die nominale Linienrate an: 10, 100, 1000, 2.5G, 5G, oder 10G. BASE bedeutet Basisbandsignalisierung und T Verdrilltes Paar. 100BASE-TX ist das bekannte Zwei-Paar Fast Ethernet PHY; verwechseln Sie es nicht mit dem veralteten Vier-Paar 100BASE-T4 PHY.
Die angekündigte Rate ist die physische Linkrate vor Präambeln, Ethernet-Headern, Netzwerkprotokollen und etwaigen erneuten Übertragungen. Eine 1 Gbit/s-Verbindung liefert daher keine volle 1 Gbit/s Anwendungsnutzlast. In Vollduplex kann es 1 Gb / s in jede Richtung gleichzeitig tragen, aber seine Nenngeschwindigkeit bleibt 1 Gb / s statt 2 Gb / s.
Pins und Paare nach Linkgeschwindigkeit
Die vier Paare des Steckverbinders belegen immer die gleichen Pin-Gruppen:
| Logisches Paar | Stifte | Historische 10BASE-T / 100BASE-TX MDI-Funktion | 1000BASE-T und schneller |
|---|---|---|---|
| A | 1–2 | Übermittlung TX+ / TX− | bidirektional |
| B | 3–6 | Empfang RX+ / RX− | bidirektional |
| C | 4–5 | unbenutzt für Daten | bidirektional |
| D | 7–8 | unbenutzt für Daten | bidirektional |
Ein historischer MDI-X-Port, wie ein Hub- oder Switch-Port, kehrt das Senden und Empfangen auf den Paaren A und B um. Auto-MDI-X auf modernen Geräten erkennt die Ausrichtung und korrigiert sie automatisch.
Von 1000BASE-T aufwärts sendet und empfängt jedes Paar gleichzeitig durch PHY-Signalverarbeitung und Echounterdrückung. Festgelegt TX und RX Etiketten sind daher ungeeignet; Datenblätter werden häufig verwendet BI_DA, BI_DB, BI_DC, und BI_DD Stattdessen.
T568A und T568B ändern diese elektrische Funktion nicht. Sie tauschen nur die orangenen und grünen Farben aus, die den Pins 1–2 und 3–6 zugeordnet sind. Siehe: RJ45 T568A/T568B Pinout vor dem Bau oder der Überprüfung eines Kabels.
10BASE-T und 100BASE-TX: zwei Paare
Diese PHYs verwenden die Paare auf den Pins 1-2 und 3-6. Auf einem traditionellen MDI-Port sendet das erste Paar und das zweite empfängt; ein MDI-X-Port macht das Gegenteil. Dies ist der Ursprung von Straight-Through-Kabeln zwischen verschiedenen Port-Typen und Crossover-Kabeln zwischen ähnlichen Port-Typen.
Alle vier Paare sollten noch in einer modernen Installation erhalten bleiben. Sie werden für Gigabit, Multigigabit und einige PoE-Powering-Methoden benötigt. Eine Verbindung, die unerwartet 100 Mb / s anstelle von 1 Gb / s aushandelt, hat oft ein offenes Paar, eine schlechte Terminierung oder ein Kabel, das nur zwei Paare enthält.
Die Straight-Through- und Crossover-Ethernetkabel page gibt die Pin-Mappings und erklärt auto-MDI-X.
1000BASE-T: vier Paare bei 1 Gb/s
1000BASE-T verteilt seine Codierung auf alle vier Paare, die jeweils in beide Richtungen gleichzeitig arbeiten. Es ist für einen 100 Ω balancierten Kanal bis 100 m ausgelegt. Cat 5e ist die moderne Referenz. Einige ältere Cat 5-Kanäle können funktionieren, wenn sie die zusätzlichen 1000BASE-T-Parameter erfüllen, aber das muss gemessen werden und rechtfertigt keine neue Cat 5-Installation.
Auto-Verhandlung tauscht auch Informationen aus, die für den Gigabit-Betrieb benötigt werden. Vermeiden Sie es, willkürlich Geschwindigkeit und Duplex zu erzwingen, um einen Verkabelungsfehler zu verbergen: Testen Sie zuerst Wiremap, Länge, Verlust und Übersprechen.
2.5GBASE-T und 5GBASE-T: Wiederverwendung installierter Verkabelung
IEEE 802.3bz fügte Zwischenraten hinzu, während der Vier-Paar-Betrieb beibehalten wurde und bis zu 100 m erreicht wurden:
- 2.5GBASE-T Targets Cat 5e Kanäle, unter anderem;
- 5GBASE-T zielt auf Cat 6-Kanäle und kann auf einigen Cat 5e-Kanälen betrieben werden, die für die zusätzlichen Parameter qualifiziert sind.
Die auf einem Kabelmantel gedruckte Kategorie reicht nicht aus, um einen installierten Kanal zu qualifizieren. Steckverbinder, Patchkabel, benachbarte Bündel, Installationsschäden und externe Störungen sind Teil des Kanals. Bei unzureichender Marge kann der PHY eine niedrigere Rate aushandeln oder Fehler und Link-Resets auftreten.
10GBASE-T: Cat 6A für 100 m
Cat 6A ist die direkte Referenz für den Transport von 10GBASE-T über einen 100-m-Kanal. Ein Cat 6-Kanal kann über eine reduzierte Entfernung funktionieren, aber Alien-Crosstalk von benachbarten Kabeln wird kritisch:
- Der Betrieb wird im Allgemeinen bis zu etwa 37 m auf einem konformen Kanal erwartet;
- zwischen 37 und 55 m hängt die Unterstützung von der Alien-Crosstalk-Umgebung ab und erfordert eine Qualifikation;
- Darüber hinaus ist normalerweise eine Minderung oder ein Ersatz durch die Kategorie 6A erforderlich.
Ein Kontinuitätstest oder ein Teststopp bei 100 MHz erfüllt nicht die Anforderungen von 10GBASE-T. Die Zertifizierung muss die erforderlichen Frequenzbereichsparameter und für Kategorie 6 relevante Alien-Crosstalk-Tests abdecken.
25GBASE-T und 40GBASE-T: Kurzstreckenkatze 8
IEEE 802.3bq definiert 25GBASE-T und 40GBASE-T über ausgeglichene Kanäle bis zu 30 m. Diese PHYs verwenden alle vier Paare und Cat 8 / Class I oder Class II Verkabelung gekennzeichnet auf 2 GHz. Sie zielen hauptsächlich auf kurze Datenzentrumsverbindungen ab; optische Module und DAC-Baugruppen sind bei diesen Geschwindigkeiten viel häufiger.
Die 30-m-Figur beschreibt die Cat 8-Anwendung für 25/40GBASE-T. Kopieren Sie diese Grenze nicht auf 10GBASE-T oder langsamere Zeilen, ohne den eigenen Kanalstandard zu berücksichtigen.
Kabel auswählen, ohne MHz und Mb/s zu verwechseln
Die obere Frequenz einer Kategorie charakterisiert das Medium; sie ist nicht ihre Bitrate. Codierung, Signalverarbeitung, Übersprechen und Reichweite zusammen bestimmen die unterstützte PHY. Zwei mit 500 MHz beworbene Kabel sind nicht unbedingt gleichwertig, wenn eines nicht als Cat 6A-Komponente zertifiziert ist.
Für eine praktische Entscheidung:
- Legen Sie die Datenrate, die Gesamtlänge und die PoE-Leistungsanforderung fest.
- Wählen Sie die Kategorie, die die Rate bei dieser Reichweite garantiert, mit geeigneter Upgrade-Marge.
- Zählen Sie den gesamten Kanal: permanente Verbindung, Steckdosen, Patch-Panels und Gerätekabel.
- Verwenden Sie konsistent bewertete Komponenten und zertifizieren Sie die fertige Installation.
- Für neue 10G bei 100 m oder Hochleistungs-PoE ist Cat 6A normalerweise die ausgewogene Wahl; Cat 8 dient dem eindeutigen 25/40G-at-30-m-Anwendungsfall.
Die Ethernet-Kabelkategorien von Cat 5 bis Cat 8 Seite vergleicht Frequenz, Abschirmung, Konnektivität und Anwendungen im Detail.
Autoverhandlung und erreichte Rate
Die beiden Ports bewerben Fähigkeiten und wählen ihren besten gemeinsamen Modus aus. Wenn die ausgehandelte Rate niedriger ist als erwartet, überprüfen Sie in dieser Reihenfolge:
- tatsächliche Fähigkeiten beider Häfen und etwaiger Zwischenmodule;
- Einstellungen der Autoverhandlung und Fahrer;
- Vorhandensein und Kontinuität aller vier Paare;
- Kategorie und Länge jedes Gerätekabels;
- Kanalzertifizierung und Fehlerzähler;
- Störungen, beschädigte Steckverbinder und übermäßige Biegungen.
| Beobachtung | Wahrscheinliche Interpretation |
|---|---|
| 1 Gb/s fällt auf 100 Mb/s zurück | mindestens eines der vier Paare fehlt oder ist fehlerhaft |
| 10G funktioniert mit einem kurzen Kabel, aber nicht mit dem installierten Kanal | Kanalverlust, Crosstalk oder Kategorie ist unzureichend |
| 2.5G funktioniert, 5G fällt zurück | unzureichende Cat 5e-Marge für 5G oder einen 2,5G-Only-Port |
| Link Rate ist korrekt, aber Transfers sind langsamer | Protokoll-Overhead, Storage, CPU, Wi-Fi oder Stau statt PHY |
| Link wird unter PoE-Last instabil | Widerstand, Heizung und Strombudget müssen neben Datenparametern überprüft werden |
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Quellen
- IEEE 802.3 — Ziele 2,5GBASE-T und 5GBASE-T — vier Paare, Cat 5e/Cat 6 und 100 m erreichen.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bq-2016 — 25GBASE-T und 40GBASE-T bis zu 30 m.
- IEEE 802.3 — 1000BASE-T-Verbindungsmerkmale - vier bidirektionale Paare und 100 Ω Kanäle.
- Cisco — 10BASE-T und 100BASE-TX Kabelspezifikationen Zwei-Paar-Pinout und Reach.
- Fluke Networks — Anforderungen an 10GBASE-T-Feldtests - Cat 6 erreichen und Alien Crosstalk.
- IEC 61156-5:2020 — Kategorien und Merkmale für symmetrische Kabel über 1 GHz.