Szybkości Ethernet po miedzi: od 10BASE-T do 40GBASE-T
Porównaj 10BASE-T, 100BASE-TX, 1000BASE-T, 2.5G, 5G, 10G, 25G i 40GBASE-T pod względem liczby par, kategorii kabla, zasięgu i negocjacji.
Opracowanie i przegląd techniczny:ElectroDesignForge Engineering Team
Zobacz proces redakcyjnyNajważniejsze: złącze 8P8C i sposób zakończenia przewodów według T568 pozostają takie same przy zmianie prędkości łącza, ale układ PHY nie zawsze korzysta z par w ten sam sposób. 10BASE-T i 100BASE-TX używają dwóch par; 1000BASE-T i szybsze odmiany wykorzystują wszystkie cztery pary dwukierunkowo. Zasięg zależy od kategorii kabla i zmierzonej jakości całego toru transmisyjnego.
Szybkie zestawienie
| Standard Ethernet PHY | Prędkość nominalna | Pary danych | Zalecane okablowanie | Typowy zasięg toru |
|---|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mb/s | 2 | Cat 3 lub wyższa | 100 m |
| 100BASE-TX | 100 Mb/s | 2 | Cat 5 lub wyższa | 100 m |
| 1000BASE-T | 1 Gb/s | 4 | Cat 5e lub wyższa | 100 m |
| 2.5GBASE-T | 2.5 Gb/s | 4 | Cat 5e lub wyższa | 100 m |
| 5GBASE-T | 5 Gb/s | 4 | Cat 6 lub wyższa | 100 m |
| 10GBASE-T | 10 Gb/s | 4 | Cat 6A lub wyższa | 100 m |
| 25GBASE-T | 25 Gb/s | 4 | Cat 8 / klasa I lub II | 30 m |
| 40GBASE-T | 40 Gb/s | 4 | Cat 8 / klasa I lub II | 30 m |
Wartości te podsumowują konfiguracje referencyjne. Tor Cat 5e, którego parametry zostały potwierdzone pomiarami, może obsłużyć 5GBASE-T w określonych zastosowaniach. Tor Cat 6 może przenosić 10GBASE-T na krótszym odcinku, ale nie daje gwarancji 100 m właściwej dla Cat 6A.
Jak czytać nazwy BASE-T
Liczba oznacza nominalną prędkość linii: 10, 100, 1000, 2.5G, 5G lub 10G. BASE oznacza transmisję w paśmie podstawowym, a T — skrętkę. 100BASE-TX to znany dwuparowy wariant Fast Ethernet; nie należy mylić go z przestarzałym, czteroparowym 100BASE-T4.
Podana prędkość dotyczy łącza fizycznego, przed uwzględnieniem preambuł, nagłówków Ethernet, protokołów sieciowych i ewentualnych retransmisji. Łącze 1 Gb/s nie zapewnia więc pełnego 1 Gbit/s danych aplikacji. W trybie pełnego dupleksu może przesyłać 1 Gb/s jednocześnie w każdym kierunku, ale jego prędkość nominalna nadal wynosi 1 Gb/s, a nie 2 Gb/s.
Styki i pary zależnie od prędkości łącza
Cztery pary złącza zawsze zajmują te same grupy styków:
| Para logiczna | Styki | Historyczna funkcja MDI w 10BASE-T / 100BASE-TX | 1000BASE-T i szybsze |
|---|---|---|---|
| A | 1–2 | nadawanie TX+ / TX− | dwukierunkowa |
| B | 3–6 | odbiór RX+ / RX− | dwukierunkowa |
| C | 4–5 | niewykorzystywana do danych | dwukierunkowa |
| D | 7–8 | niewykorzystywana do danych | dwukierunkowa |
W tradycyjnym porcie MDI-X, na przykład w koncentratorze lub przełączniku, role nadawania i odbioru na parach A i B są zamienione. Funkcja auto-MDI-X we współczesnym sprzęcie wykrywa sposób połączenia i automatycznie go dostosowuje.
Od 1000BASE-T każda para jednocześnie nadaje i odbiera dzięki przetwarzaniu sygnału przez PHY oraz eliminacji echa. Stałe oznaczenia TX i RX nie są więc właściwe; dokumentacja techniczna zwykle używa zamiast nich BI_DA, BI_DB, BI_DC i BI_DD.
T568A i T568B nie zmieniają tej funkcji elektrycznej. Zamieniają jedynie pomarańczowe i zielone żyły przypisane do styków 1–2 oraz 3–6. Przed wykonaniem lub sprawdzeniem przewodu zobacz schemat wyprowadzeń RJ45 T568A/T568B.
10BASE-T i 100BASE-TX: dwie pary
Te układy PHY korzystają z par na stykach 1–2 i 3–6. W tradycyjnym porcie MDI pierwsza para nadaje, a druga odbiera; w porcie MDI-X jest odwrotnie. Stąd wzięło się użycie kabli prostych między portami różnych typów i kabli krosowanych między portami tego samego typu.
We współczesnej instalacji należy zachować wszystkie cztery pary. Są potrzebne do Gigabit Ethernet, połączeń wielogigabitowych i części metod zasilania PoE. Jeśli łącze nieoczekiwanie uzgadnia 100 Mb/s zamiast 1 Gb/s, przyczyną bywa przerwana para, złe zakończenie przewodu albo kabel mający tylko dwie pary.
Strona proste i krosowane kable Ethernet pokazuje przypisanie styków i wyjaśnia auto-MDI-X.
1000BASE-T: cztery pary przy 1 Gb/s
1000BASE-T rozkłada kodowane dane na cztery pary, a każda z nich jednocześnie pracuje w obu kierunkach. Standard zakłada symetryczny tor 100 Ω o długości do 100 m. Współczesnym punktem odniesienia jest Cat 5e. Niektóre starsze tory Cat 5 mogą działać, jeśli spełniają dodatkowe wymagania 1000BASE-T, ale trzeba to potwierdzić pomiarem; nie uzasadnia to wykonywania nowej instalacji w Cat 5.
Autonegocjacja wymienia też informacje potrzebne do pracy Gigabit Ethernet. Nie należy arbitralnie wymuszać prędkości i dupleksu w celu ukrycia usterki okablowania. Najpierw sprawdź mapę połączeń, długość, tłumienie i przesłuch.
2.5GBASE-T i 5GBASE-T: wykorzystanie istniejącego okablowania
IEEE 802.3bz wprowadził prędkości pośrednie przy zachowaniu czterech par i zasięgu do 100 m:
- 2.5GBASE-T jest przeznaczony między innymi dla torów Cat 5e;
- 5GBASE-T jest przeznaczony dla torów Cat 6, a może też działać na wybranych torach Cat 5e, których dodatkowe parametry potwierdzono pomiarami.
Sama kategoria nadrukowana na płaszczu kabla nie wystarcza do oceny zainstalowanego toru. Złącza, kable krosowe, sąsiednie wiązki, uszkodzenia podczas montażu i zakłócenia zewnętrzne wpływają na jego parametry. Przy zbyt małym marginesie PHY może uzgodnić niższą prędkość albo powodować błędy i ponowne zestawianie łącza.
10GBASE-T: Cat 6A na 100 m
Cat 6A jest podstawowym wyborem dla 10GBASE-T na torze o długości 100 m. Cat 6 może działać na krótszej odległości, ale krytyczny staje się przesłuch obcy od sąsiednich kabli:
- na zgodnym torze zwykle można oczekiwać działania do około 37 m;
- między 37 a 55 m obsługa zależy od poziomu przesłuchu obcego i wymaga potwierdzenia pomiarami;
- powyżej tego zakresu zwykle trzeba zastosować środki ograniczające zakłócenia albo wymienić okablowanie na Cat 6A.
Test ciągłości lub pomiar ograniczony do 100 MHz nie potwierdza zgodności z 10GBASE-T. Certyfikacja musi obejmować wymagane parametry w dziedzinie częstotliwości, a dla Cat 6 również odpowiednie pomiary przesłuchu obcego.
25GBASE-T i 40GBASE-T: Cat 8 na krótkim odcinku
IEEE 802.3bq definiuje 25GBASE-T i 40GBASE-T dla symetrycznych torów do 30 m. Te układy PHY używają wszystkich czterech par oraz okablowania Cat 8 / klasy I lub II o parametrach określonych do 2 GHz. Są przeznaczone głównie do krótkich połączeń w centrach danych; przy tych prędkościach znacznie częściej stosuje się moduły optyczne i gotowe przewody DAC.
Wartość 30 m dotyczy zastosowania Cat 8 z 25/40GBASE-T. Nie należy przenosić tego limitu na 10GBASE-T ani wolniejsze standardy bez uwzględnienia ich własnych wymagań dotyczących toru.
Dobór kabla bez mylenia MHz z Mb/s
Górna częstotliwość kategorii opisuje medium transmisyjne, a nie jego przepływność. Obsługiwany standard PHY zależy łącznie od kodowania, przetwarzania sygnału, przesłuchu i długości toru. Dwa kable reklamowane jako 500 MHz nie muszą być równoważne, jeśli jeden z nich nie ma certyfikacji jako element Cat 6A.
W praktyce:
- Określ prędkość transmisji, całkowitą długość i ewentualne wymagania dotyczące zasilania PoE.
- Wybierz kategorię gwarantującą tę prędkość na wymaganym odcinku, z odpowiednim zapasem na rozbudowę.
- Uwzględnij cały tor: łącze stałe, gniazda, panele krosowe i przewody urządzeń.
- Stosuj elementy o zgodnych parametrach i certyfikuj gotową instalację.
- Dla nowych łączy 10G na 100 m lub PoE dużej mocy zwykle warto wybrać Cat 6A; Cat 8 służy do odrębnego zastosowania 25/40G na 30 m.
Strona kategorie kabli Ethernet od Cat 5 do Cat 8 porównuje szczegółowo częstotliwości, ekranowanie, złącza i zastosowania.
Autonegocjacja i osiągana prędkość
Oba porty ogłaszają swoje możliwości i wybierają najlepszy wspólny tryb. Jeśli uzgodniona prędkość jest niższa od oczekiwanej, sprawdź kolejno:
- rzeczywiste możliwości obu portów i ewentualnych modułów pośrednich;
- ustawienia autonegocjacji i sterowniki;
- obecność i ciągłość wszystkich czterech par;
- kategorię i długość każdego przewodu urządzenia;
- wyniki certyfikacji toru i liczniki błędów;
- zakłócenia, uszkodzone złącza i zbyt ostre zagięcia.
| Objaw | Prawdopodobne wyjaśnienie |
|---|---|
| Łącze 1 Gb/s przełącza się na 100 Mb/s | co najmniej jedna z czterech par jest przerwana lub uszkodzona |
| 10G działa na krótkim przewodzie, ale nie na torze instalacyjnym | tłumienie, przesłuch lub kategoria toru są niewystarczające |
| 2.5G działa, ale 5G się nie zestawia | za mały margines parametrów Cat 5e dla 5G albo port obsługuje tylko 2.5G |
| Prędkość łącza jest prawidłowa, lecz przesyłanie danych jest wolniejsze | narzut protokołów, pamięć masowa, procesor, Wi-Fi lub przeciążenie, a nie sam PHY |
| Łącze staje się niestabilne przy obciążeniu PoE | oprócz parametrów transmisji trzeba sprawdzić rezystancję, nagrzewanie i budżet mocy |
Powiązane strony
- Ethernet RJ45 — wyprowadzenia T568A i T568B — kolory i funkcje wszystkich ośmiu styków.
- Wyprowadzenia Ethernet PoE — pary używane do zasilania w tym samym złączu.
- Proste i krosowane kable Ethernet — połączenie 1:1, krosowanie i auto-MDI-X.
- Kategorie kabli Ethernet od Cat 5 do Cat 8 — parametry miedzianego medium transmisyjnego.
- Power over Ethernet (PoE) — typy, klasy, poziomy mocy i środki ostrożności przy okablowaniu.
Źródła
- IEEE 802.3 — wymagania dla 2.5GBASE-T i 5GBASE-T — cztery pary, Cat 5e/Cat 6 i zasięg 100 m.
- IEEE Standards Association — IEEE 802.3bq-2016 — 25GBASE-T i 40GBASE-T do 30 m.
- IEEE 802.3 — parametry łącza 1000BASE-T — cztery dwukierunkowe pary i tor 100 Ω.
- Cisco — specyfikacje kabli 10BASE-T i 100BASE-TX — przypisanie dwóch par i zasięg.
- Fluke Networks — wymagania pomiarowe 10GBASE-T — zasięg Cat 6 i przesłuch obcy.
- IEC 61156-5:2020 — kategorie i charakterystyki kabli symetrycznych do 1 GHz.