Velocità Ethernet su rame: da 10BASE-T a 40GBASE-T
Confronta 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 2.5G, 5G, 10G, 25G e 40GBASE-T per coppie, categoria, distanza e negoziazione.
Redazione e revisione tecnica:Team di ingegneria ElectroDesignForge
Consulta il processo editorialePunto chiave: il connettore 8P8C e il cablaggio T568 restano uguali al variare della velocità del collegamento, ma il PHY non usa sempre le coppie nello stesso modo. 10BASE-T e 100BASE-TX usano due coppie; 1000BASE-T e le versioni più veloci usano tutte e quattro le coppie in modo bidirezionale. La portata dipende quindi dalla categoria del cavo e dalla qualità misurata dell'intero canale.
Riferimento rapido
| PHY Ethernet | Velocità nominale | Coppie dati | Cablaggio di riferimento | Portata comune del canale |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mb/s | 2 | Cat 3 o superiore | 100 m |
| 100BASE-TX | 100 Mb/s | 2 | Cat 5 o superiore | 100 m |
| 1000BASE-T | 1 Gb/s | 4 | Cat 5e o superiore | 100 m |
| 2.5GBASE-T | 2.5 Gb/s | 4 | Cat 5e o superiore | 100 m |
| 5GBASE-T | 5 Gb/s | 4 | Cat 6 o superiore | 100 m |
| 10GBASE-T | 10 Gb/s | 4 | Cat 6A o superiore | 100 m |
| 25GBASE-T | 25 Gb/s | 4 | Cat 8 / Classe I o II | 30 m |
| 40GBASE-T | 40 Gb/s | 4 | Cat 8 / Classe I o II | 30 m |
Questi valori riassumono le configurazioni di riferimento. Un canale Cat 5e qualificato può supportare 5GBASE-T in installazioni definite. Un canale Cat 6 può trasportare 10GBASE-T su una distanza ridotta, ma non sostituisce la garanzia di 100 m della Cat 6A.
Come leggere i nomi BASE-T
Il numero indica la velocità nominale della linea: 10, 100, 1000, 2.5G, 5G o 10G. BASE indica la segnalazione in banda base e T la coppia intrecciata. 100BASE-TX è il PHY Fast Ethernet a due coppie più diffuso; non va confuso con l'obsoleto PHY a quattro coppie 100BASE-T4.
La velocità dichiarata è quella del collegamento fisico prima di preamboli, intestazioni Ethernet, protocolli di rete ed eventuali ritrasmissioni. Un collegamento da 1 Gb/s non trasporta quindi un intero 1 Gbit/s di dati applicativi. In full duplex può trasportare 1 Gb/s in ogni direzione contemporaneamente, ma la sua velocità nominale resta 1 Gb/s, non 2 Gb/s.
Pin e coppie secondo la velocità del collegamento
Le quattro coppie del connettore occupano sempre gli stessi gruppi di pin:
| Coppia logica | Pin | Funzione MDI storica 10BASE-T / 100BASE-TX | 1000BASE-T e superiori |
|---|---|---|---|
| A | 1–2 | trasmissione TX+ / TX− | bidirezionale |
| B | 3–6 | ricezione RX+ / RX− | bidirezionale |
| C | 4–5 | non usata per i dati | bidirezionale |
| D | 7–8 | non usata per i dati | bidirezionale |
Una porta MDI-X tradizionale, come quella di un hub o switch, inverte trasmissione e ricezione sulle coppie A e B. La funzione Auto-MDI-X delle apparecchiature moderne rileva l'orientamento e lo corregge automaticamente.
Da 1000BASE-T in poi, ogni coppia trasmette e riceve simultaneamente grazie all'elaborazione del segnale PHY e alla cancellazione dell'eco. Le etichette fisse TX e RX non sono quindi appropriate; i datasheet usano comunemente BI_DA, BI_DB, BI_DC e BI_DD.
T568A e T568B non modificano questa funzione elettrica. Scambiano soltanto i colori arancione e verde assegnati ai pin 1–2 e 3–6. Prima di realizzare o verificare un cavo, consultare la piedinatura RJ45 T568A/T568B.
10BASE-T e 100BASE-TX: due coppie
Questi PHY usano le coppie sui pin 1–2 e 3–6. Su una porta MDI tradizionale, la prima trasmette e la seconda riceve; su una porta MDI-X avviene il contrario. Da qui deriva l'uso storico di cavi diritti tra porte di tipo diverso e cavi incrociati tra porte dello stesso tipo.
In un'installazione moderna vanno comunque mantenute tutte e quattro le coppie. Sono necessarie per Gigabit, multigigabit e alcuni metodi di alimentazione PoE. Se un collegamento negozia inaspettatamente 100 Mb/s anziché 1 Gb/s, potrebbe esserci una coppia interrotta, una terminazione difettosa o un cavo con sole due coppie.
La pagina sui cavi Ethernet diritti e incrociati mostra le corrispondenze dei pin e spiega Auto-MDI-X.
1000BASE-T: quattro coppie a 1 Gb/s
1000BASE-T distribuisce la codifica su tutte e quattro le coppie, ognuna attiva contemporaneamente in entrambe le direzioni. È progettato per un canale bilanciato da 100 Ω fino a 100 m. Cat 5e è il riferimento moderno. Alcuni vecchi canali Cat 5 possono funzionare se soddisfano i parametri aggiuntivi richiesti da 1000BASE-T, ma ciò va misurato e non giustifica una nuova installazione Cat 5.
L'auto-negoziazione scambia anche informazioni necessarie al funzionamento Gigabit. Evitare di forzare arbitrariamente velocità e duplex per nascondere un guasto del cablaggio: verificare prima corrispondenza dei fili, lunghezza, perdite e diafonia.
2.5GBASE-T e 5GBASE-T: riutilizzare il cablaggio installato
IEEE 802.3bz ha aggiunto velocità intermedie mantenendo il funzionamento a quattro coppie e una portata fino a 100 m:
- 2.5GBASE-T è destinato, tra gli altri, ai canali Cat 5e;
- 5GBASE-T è destinato ai canali Cat 6 e può funzionare su alcuni canali Cat 5e qualificati per i parametri aggiuntivi.
La categoria stampata sulla guaina del cavo non basta a qualificare un canale installato. Connettori, cavi patch, fasci adiacenti, danni di posa e interferenze esterne fanno parte del canale. Con margine insufficiente, il PHY può negoziare una velocità più bassa o subire errori e riavvii del collegamento.
10GBASE-T: Cat 6A per 100 m
Cat 6A è il riferimento diretto per 10GBASE-T su un canale di 100 m. Un canale Cat 6 può funzionare su una distanza minore, ma la diafonia esterna causata dai cavi vicini diventa decisiva:
- in genere si prevede il funzionamento fino a circa 37 m su un canale conforme;
- tra 37 e 55 m, il supporto dipende dall'ambiente di diafonia esterna e richiede una qualifica;
- oltre tale distanza, di norma servono misure correttive o la sostituzione con Cat 6A.
Una prova di continuità o una prova che si ferma a 100 MHz non qualifica 10GBASE-T. La certificazione deve coprire i parametri richiesti nel dominio della frequenza e, per Cat 6, le pertinenti prove di diafonia esterna.
25GBASE-T e 40GBASE-T: Cat 8 a corto raggio
IEEE 802.3bq definisce 25GBASE-T e 40GBASE-T su canali bilanciati fino a 30 m. Questi PHY usano tutte e quattro le coppie e cablaggi Cat 8 / Classe I o II caratterizzati fino a 2 GHz. Sono destinati soprattutto ai collegamenti brevi nei centri dati; a queste velocità sono molto più comuni moduli ottici e cavi DAC.
Il valore di 30 m descrive l'applicazione Cat 8 per 25/40GBASE-T. Non estenderlo alle righe 10GBASE-T o più lente senza considerare lo standard di canale specifico.
Scegliere il cavo senza confondere MHz e Mb/s
La frequenza massima di una categoria caratterizza il mezzo trasmissivo, non la sua velocità in bit. Codifica, elaborazione del segnale, diafonia e distanza determinano insieme il PHY supportato. Due cavi dichiarati a 500 MHz non sono necessariamente equivalenti se uno non è certificato come componente Cat 6A.
Per una scelta pratica:
- Definire velocità dati, lunghezza totale ed eventuale potenza PoE richiesta.
- Scegliere la categoria che garantisce quella velocità alla distanza prevista, con margine per aggiornamenti.
- Considerare l'intero canale: collegamento permanente, prese, pannelli di permutazione e cavi delle apparecchiature.
- Usare componenti con classificazione coerente e certificare l'installazione finita.
- Per nuovi collegamenti 10G a 100 m o PoE ad alta potenza, Cat 6A è in genere una scelta equilibrata; Cat 8 serve al caso distinto di 25/40G a 30 m.
La pagina sulle categorie dei cavi Ethernet da Cat 5 a Cat 8 confronta più dettagliatamente frequenza, schermatura, connettività e applicazioni.
Auto-negoziazione e velocità effettiva
Le due porte dichiarano le proprie capacità e scelgono la migliore modalità comune. Se la velocità negoziata è inferiore a quella prevista, verificare nell'ordine:
- le capacità effettive di entrambe le porte e degli eventuali moduli intermedi;
- le impostazioni di auto-negoziazione e i driver;
- la presenza e la continuità di tutte e quattro le coppie;
- la categoria e la lunghezza di ciascun cavo dell'apparecchiatura;
- la certificazione del canale e i contatori degli errori;
- le interferenze, i connettori danneggiati e le piegature eccessive.
| Osservazione | Interpretazione probabile |
|---|---|
| 1 Gb/s torna a 100 Mb/s | manca o è difettosa almeno una delle quattro coppie |
| 10G funziona su un cavo corto ma non sul canale installato | perdita, diafonia o categoria del canale sono inadeguate |
| 2.5G funziona ma 5G torna a una velocità inferiore | margine Cat 5e insufficiente per 5G o porta limitata a 2.5G |
| La velocità del collegamento è corretta ma i trasferimenti sono più lenti | sovraccarico dei protocolli, memoria, CPU, Wi-Fi o congestione, anziché PHY |
| Il collegamento diventa instabile sotto carico PoE | controllare resistenza, riscaldamento e budget di potenza insieme ai parametri dati |
Pagine correlate
- Ethernet RJ45 — piedinatura T568A e T568B — colori e funzioni degli otto pin.
- Piedinatura Ethernet PoE — gruppi di coppie di alimentazione sullo stesso connettore.
- Cavi Ethernet diritti e incrociati — cablaggio 1:1, incroci e Auto-MDI-X.
- Categorie dei cavi Ethernet da Cat 5 a Cat 8 — prestazioni del mezzo in rame.
- Power over Ethernet (PoE) — tipi, classi, potenze e precauzioni sul cablaggio.
Fonti
- IEEE 802.3 — Obiettivi 2.5GBASE-T e 5GBASE-T — quattro coppie, Cat 5e/Cat 6 e portata di 100 m.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bq-2016 — 25GBASE-T e 40GBASE-T fino a 30 m.
- IEEE 802.3 — Caratteristiche del collegamento 1000BASE-T — quattro coppie bidirezionali e canali da 100 Ω.
- Cisco — Specifiche dei cavi 10BASE-T e 100BASE-TX — piedinatura a due coppie e portata.
- Fluke Networks — Requisiti delle prove in campo 10GBASE-T — portata Cat 6 e diafonia esterna.
- IEC 61156-5:2020 — categorie e caratteristiche dei cavi bilanciati fino a 1 GHz.