Comprimento máximo de Ethernet sobre CAT5

Como parte do meu curso, tenho lido o artigo Ethernet: Switching de pacotes distribuídos para redes locais de computadores . Entendo que a Ethernet “clássica” (cabo coaxial) tem um comprimento máximo de 2500m, enquanto a Ethernet sobre par trançado tem um comprimento máximo de apenas 100m.

Enquanto pesquisava no Google para obter uma resposta, encontrei uma pergunta no superusuário cuja resposta aceita é:

A especificação de 328 pés tem a ver inteiramente com a detecção de colisão em uma rede CSMA / CD (rede Carrier Sense Multi Access / Collision Detection. O comprimento é limitado pelo fato de que o menor tamanho de quadro possível (64 bytes) pode ser enviado no fio e se ocorrer uma colisão, o nó de envio ainda estará enviando esse quadro quando ouvir a colisão.

No entanto, entendo que as redes Ethernet full duplex comutadas por pacotes não requerem detecção de colisão porque a conexão é ponto e ponto (ou seja, seu computador está conectado a um comutador Ethernet - não há outros computadores compartilhando fisicamente o mesmo cabo com você) e dados é enviado e recebido em fios separados. A comunicação full duplex fornece a cada nó da rede um domínio de colisão exclusivo. Esta operação evita completamente colisões e nem implementa o protocolo Ethernet CSMA / CD tradicional.

Então, devo perguntar: por que a Ethernet sobre Cat5 é limitada a 100m? Não pode ser por causa da detecção de colisão, uma vez que a Ethernet full duplex (que eu suspeito compõe quase 99% de todas as LANs, a menos que alguém ainda esteja executando uma rede de barramento a partir de 1995) não sofre colisões.

Se eu tivesse que adivinhar, acho que é devido à atenuação e degradação do sinal sobre o fio de cobre.

Primeiro, você está certo ao dizer que não está vinculado ao CSMA / CD.

Segundo, você referenciou uma crença comum, porém incorreta, de que o CSMA / CD era o motivo do limite de 10 mBase-T [half-duplex] de 100 m. Essa foi uma razão para - como você chamou - o comprimento clássico da rede Ethernet de 2500m (com ampla margem - o quadro mínimo de 64 bytes a 10Mb / s 'ocuparia' cerca de 11000m de cabo - ou, para dizer de outra forma - a colisão seria ouvida de volta pelo remetente no meio da transmissão) ¹ .

Então, por que 100m? Ele está vinculado à interface elétrica e às características do sinal descritas na norma. Uma das idéias por trás do par trançado era usar o cabeamento existente - e 100m tinha comprimento máximo que ainda satisfazia parâmetros como atenuação, diafonia, etc.

Do padrão 802.3-2012 :

14.4.1 Visão geral
O meio para 10BASE-T é uma fiação de par trançado. Um número significativo de redes 10BASE-T são instaladas utilizando fiação telefônica não blindada no local e práticas típicas de instalação de telefonia; o caminho de ponta a ponta, incluindo diferentes tipos de fiação, conectores de cabo e conexões cruzadas, deve ser considerado.

(... omitido)

14.4.2 Parâmetros de transmissão
Cada segmento de link simplex deve ter as seguintes características. Todas as características especificadas se aplicam ao segmento total de links simplex, a menos que indicado de outra forma. Essas características geralmente são atendidas por 100 m de cabo de par trançado composto por pares trançados de 0,5 mm [24 AWG].

Isso provavelmente foi transferido para padrões mais recentes / relacionados (como o EIA / TIA mencionado) (embora eu não tenha provas concretas disso).

Eu também encontrei uma seção interessante no Manual da família Ethernet / IEEE 802.2 da AMD, confirmando que 100m não foi gravado em pedra:

AM79C940 Interface 10Base-T
(... omitida) quando o bit Limite de recebimento baixo está definido, (...) a sensibilidade do receptor MAU 10Base-T é aumentada. Isso permite que comprimentos de linha mais longos sejam empregados, excedendo a distância alvo de 100m do 10Base-T normal (assumindo o cabo típico de 24AWG)

¹ É claro que o atraso de propagação também teve seu papel no par trançado, portanto, a regra 5-4-3 é usada em redes somente de hub.

Existem padrões para a certificação de cabos de cobre que definem testes nos quais o cabo deve passar para ser certificado.

A que cobre Cat5 é TIA / EIA-568 .

Fonte A evolução de Cabeamento sistemas de cobre a partir Cat5 para Cat5e para Cat6

A norma TIA-EIA-568-A definiu os limites de teste para os seguintes parâmetros para testar instalações de cabeamento da Categoria 5:

Comprimento, atenuação, wiremap e diafonia na extremidade próxima (NEXT).

Os requisitos de comprimento definiam que o comprimento máximo que um cabo poderia ser executado de uma sala de telecomunicações para uma tomada da área de trabalho em um edifício comercial não poderia exceder 90 metros (295 pés).

Essa distância de 90 metros é definida como o link horizontal. Ao adicionar cabos de conexão nas Salas de Telecomunicações para conectar-se ou interconectar-se com equipamentos eletrônicos e para conectar dispositivos na tomada da área de trabalho, o padrão permite um total de dez metros para que esses cabos de conexão sejam adicionados ao link horizontal. Essa distância máxima de 100 metros, o link horizontal máximo de 90 metros mais 10 metros de cabos de conexão, é definido como o canal horizontal

Atenuação é a perda da força do sinal conforme é transmitida a partir da extremidade do cabo, na qual o sinal é gerado na extremidade oposta à qual é recebido. A atenuação, também conhecida como perda de inserção, é medida em decibéis (dB). Para atenuação, quanto menor o valor de dB, melhor o desempenho, menos sinal é perdido. Essa diminuição geralmente é causada por absorção, reflexão, difusão, dispersão, deflexão ou dispersão do sinal original e geralmente não como resultado da propagação geométrica.

O Wiremap é um teste de continuidade. Ele garante que os condutores que compõem os quatro pares trançados no cabo sejam contínuos desde o ponto de terminação de uma extremidade do link até a outra. Este teste garante que os condutores sejam terminados corretamente em cada extremidade e que nenhum dos pares de condutores seja cruzado ou curto-circuito.

A diafonia próxima ao fim (NEXT) mede a quantidade de sinal acoplado de um par para outro dentro do cabo, causado pela emissão de radiação na extremidade transmissora, na extremidade próxima, do cabo. Um exemplo de diafonia nos canais de voz é quando conversas estranhas podem ser ouvidas em segundo plano pela linha telefônica durante uma conversa telefônica. Esses sinais estão sendo induzidos no canal de voz de outro canal. A mesma instância ocorre na transmissão do sinal de dados. Se a diafonia for grande o suficiente, ela interferirá nos sinais recebidos pelo circuito. A diafonia é medida em dB. Quanto maior o valor de dB, melhor o desempenho, mais o sinal é transmitido e menos é perdida no acoplamento.

Deve ter 100 m ou menos de comprimento para ser certificado.

É possível que um cabo mais longo funcione - mas não é garantido. Os cabos Cat 5 mais curtos também podem não funcionar se houver muita EMI . A atenuação do sinal parece ser o fator limitante - perda excessiva de sinal e você não pode garantir 100 megabits por segundo.

A maioria dos padrões é escrita com uma margem de erro, geralmente por segurança, e para garantir um desempenho previsível mínimo em ambientes amplamente variados. O padrão TIA-EIA-568-A não é diferente, o que significa que há algum espaço a ser modificado se você (e / ou seu cliente) estiver disposto a aceitar o risco aumentado de que seu sistema possa não funcionar conforme o esperado / planejado em comparação com cabos mais curtos .

Por exemplo, a variação de 0,393% na resistência por grau C do coeficiente de temperatura do cobre próximo à temperatura ambiente proporciona uma melhoria insignificante em temperaturas mais frias.

Acabei de instalar vários pontos de acesso sem fio (WAPs) a 420 pés do comutador em um freezer de -10 graus F. O analisador de cabos Fluke DTX 1500 diz que os cabos Cat 6 falham devido à distância e atenuação. Da mesma forma, os APs avisam que não estão recebendo voltagem Power over Ethernet (PoE) suficiente, mas ainda funcionam bem sem pacotes perdidos e o Air Magnet mostrando cobertura de RF azul / verde. Exceto pelas advertências esperadas e irritantes, o cliente está bastante satisfeito com o desempenho e a economia de custos em não precisar instalar eletricidade para uma IDF aquecida montada a 35 pés de altura em um teto abaixo de zero para atender aos requisitos de 100m um tanto arbitrários.

Naturalmente, YMMV sua milhagem pode variar e não posso ser responsabilizado se sua rede falhar a 100,01 metros de cabeamento em um ambiente com alto ruído de EMI e vibração quente.