Por que os cabos ethernet possuem 8 fios?

Isso pode parecer uma pergunta estúpida, mas por que os cabos Ethernet têm 8 fios? Os cabos Cat5 estavam usando apenas 4 dos 8 fios, portanto apenas 4 são realmente necessários. Por que não 12 ou 16 fios?

Essa é uma pergunta interessante, pois nunca vi nada que declarasse com autoridade as decisões de design por trás dessa escolha. Tudo o que me deparei, seja nas interwebs ou nas conversas com pessoas mais inteligentes que eu nesta área, parece indicar duas possibilidades:

1. Prova futura
2. Blindagem extra

Prova futura

Na época da especificação Cat5, vimos a explosão de cabos de dados. O telefone usava o Cat3, ou algo semelhante há algum tempo, as conexões seriais eram executadas nos campi da Universidade, a ThickNet havia se espalhado, o ThinNet começava a ver um uso significativo nos laboratórios de microcomputadores e, em alguns casos, nos escritórios. Era óbvio que o equipamento de computação em rede era a onda do futuro. Também aprendemos os custos terríveis da troca de cabos para atender às demandas de segmentos mais longos ou velocidades mais altas. Vamos ser sinceros, a substituição de cabos é uma tarefa pesadíssima e cara.

A noção de limitar esse custo, desenvolvendo um cabo que pudesse ser executado e deixado no local por algum tempo, era definitivamente atraente. Assim, os engenheiros com visão de futuro, que provavelmente estavam cansados ​​de substituir a fiação, poderiam facilmente ter achado interessante projetar pares extras nas especificações. Afinal, especialmente em uma época em que o preço do cobre a granel era relativamente baixo. O que é mais caro - adicionar 4 fios extras ou ter uma equipe de pessoas para remover a fiação antiga e adicionar outra?

Blindagem Extra

Como o Cat5 típico é um UTP (par trançado não blindado), ele não contém a folha de aterramento extra para eliminar a interferência eletromagnética estranha. Foi-me descrito que, quando adequadamente aterrados, os fios não utilizados ajudarão a amortecer os pares em uso de maneira semelhante, embora menos eficaz, do que a blindagem real. Isso poderia ter sido um recurso importante em longo prazo e em ambientes ruidosos (eletricamente) que estávamos acostumados a executar cabos na época.

Para mim, o argumento de prova futura é o mais convincente.

Pela mesma razão pela qual o primeiro e o segundo par estão conectados aos pinos 4, 5 e 3, 6: compatibilidade com sistemas telefônicos. Na telefonia, o par principal é o par do meio e o segundo par é o próximo do meio (pinos 2, 5 no RJ11 e 3, 6 no RJ45).

Se você estiver usando Fast Ethernet ou Ethernet, poderá rotear o sinal do telefone em um cabo comum e ele funcionará sem um divisor (você pode conectar o telefone ou o computador diretamente ao soquete).

Por que 8 e não 6? Eu não sei. É possível que as pessoas responsáveis ​​pela Ethernet pensassem que as velocidades de 100 Mbps exigiriam dois pares de envio e dois de recebimento (aqueles eram a "idade das interfaces paralelas" ;-)) ou que ter capacidade para duas linhas telefônicas seria benéfico.

Mais fios poderiam levar a cabos muito caros, então 8 foi escolhido como um compromisso.

O cabo UTP de 4 pares com conectores RJ-45 foi inventado para o uso de telefone com áudio. Sua adoção e evolução como um meio de comunicação de dados digitais de alta velocidade tem sido uma questão de conveniência: adaptar produtos produzidos em massa pré-existentes para novos usos, em vez de criar um padrão técnico completamente novo, específico para uma nova aplicação.

A maneira como isso funciona foi demonstrada no desenvolvimento de padrões de velocidade. O 100BASE-TX, -T2 e -T4 foram desenvolvidos em paralelo, visando a adoção em diferentes tipos de instalações elétricas preexistentes. O T4 fornece 100 Mbps em todos os 4 pares de Cat3, existentes em muitos quilômetros de conduítes em empresas que já utilizam tecnologias de rede por telefone e redes anteriores. O T2 pode trabalhar em 2 pares de Cat3 ao custo de um modelo de sinalização mais complexo e sensibilidade à interferência, o que explica sua inexistência de fato. O TX precisa de 2 pares de Cat5, o que deixa 2 pares utilizáveis ​​para outras aplicações: uma rede física ou serviço telefônico distinto, dividido com um adaptador muito simples. Essa capacidade é o motivo pelo qual o TX sobreviveu enquanto o T4 era essencialmente usado apenas em transição. Não foi possível trocar o telefone antigo de 4 pares ou o UTP Cat3 pelo UTP Cat5 de 4 pares nas mesmas execuções '

Por fim, ninguém usa UTP Cat5 de 2 pares porque o UTP de 2 pares de qualquer classe nunca foi uma opção economicamente razoável em termos de dinheiro ou espaço por algo mais que um cabo de conexão. Não é muito mais fino ou mais barato que os 4 pares, porque 2 pares precisam da mesma proteção física e elétrica que 4, se você for executá-lo em paredes e conduítes.

Em relação à sua pergunta adicional sobre o número de núcleos ...

Cada um dos quatro pares em um cabo Cat 5 tem um número preciso diferente de torções por metro para minimizar a diafonia entre os pares. Embora conjuntos de cabos contendo 4 pares sejam comuns, a categoria 5 não se limita a 4 pares. Os aplicativos de backbone envolvem o uso de até 100 pares. [2] Esse uso de linhas balanceadas ajuda a preservar uma alta relação sinal-ruído, apesar da interferência de fontes externas e da diafonia de outros pares. O cabeamento da categoria 5 é mais comumente usado para redes Ethernet mais rápidas, como 100BASE-TX e 1000BASE-T.

Fonte .

O 10BaseT e o 100BaseTX precisam apenas de quatro fios, mas o Gigabit Ethernet precisa de oito.

Como o primeiro aviso: Neste tipo de sistema de cabeamento, está sendo usado para transmitir um sinal, não um condutor, mas um par. Em uma linha o fio é sinal na fase +, na segunda na fase - (lógico "1" está em uma linha, por exemplo, + 10V, mas na segunda linha do par é -10V). Isso ocorre porque, no final do RX, o sinal do cabo é avaliado como uma diferença entre a primeira e a segunda linha do par. É um bom método para eliminar interferências na linha - na linha pode ser interferido outro sinal para a linha, mas será adicionado nas duas linhas na mesma direção - por exemplo, se você adicionar as duas linhas + 10V e você terá "1" lógico, na primeira linha + 20V, na segunda linha 0V (-10V + 10V), mas a diferença ainda é a mesma, 20V. Semelhante para "0" lógico haverá diferença no par 0V. Seja honesto: não sei exatamente quantos volts estão no fio, é apenas para imaginação.

O segundo aviso: se o primeiro sistema de cabeamento usou 4 pares, foi porque dois pares foram planejados para rede de computadores e outros 2 pares foram planejados para comunicação de voz. Isso foi bom para redes de 100 Mbps. Nas redes de 1 Gbps, os computadores estão usando 4 pares e a comunicação nessa velocidade é apenas half-duplex. Se você deseja ter uma comunicação full-duplex na velocidade de 1 Gbps, use o cabeamento óptico.