Кіріспе

Бұрмаланған жұптық кабельдерді пайдаланатын Ethernet физикалық қабаттары

Бұрмаланған жұптық кабельдер арқылы Ethernet технологиялары Ethernet компьютерлік желісінің физикалық қабаты үшін бұрмаланған жұптық кабельдерді пайдаланады. Олар барлық Ethernet физикалық қабаттарының бір бөлігі болып табылады. Алғашқы Ethernet әртүрлі сападағы коаксиалдық кабельдерді қолданған, бірақ 1984 жылы StarLAN қарапайым қорғалмаған бұрмаланған жұптың мүмкіндіктерін көрсетті. Бұл 10BASE T және оның ізілдестері 100BASE TX, 1000BASE T, 10GBASE T және 40GBASE T-тің дамуына әкелді, олар секундына 10 және 100 мегабит, содан кейін секундына 1, 10 және 40 гигабит жылдамдықтарын қолдайды. 10BASE T1S және 10BASE T1L деп аталатын бір бұралған жұп арқылы секундына 10 мегабит Ethernet-тің екі жаңа түрі IEEE Std 802.3cg 2019 стандартында бекітілді. 10BASE T1S автомобиль өнеркәсібінде пайда болды және күшті электр шуы бар басқа да қысқа қашықтықтағы қолданымдарда пайдалы болуы мүмкін. 10BASE T1L – 1 км дейінгі ұзындығы бар қосылымдарды қолдайтын ұзақ қашықтықтағы Ethernet. Бұл екі стандарттың да қолданылуы заттардың интернетін (IoT) іске асыруға бағытталған. 10BASE T1S автомобиль саласында CAN XL-ге тікелей бәсекелес және PHY деңгейіндегі соқтығысуды болдырмау схемасын (PLCA) қамтиды. Алдыңғы стандарттар 8P8C модульдік жалғауыштарды қолданды, ал қолдау көрсетілетін кабель стандарттары 3-тен 8-ге дейінгі санаттарды қамтиды. Бұл кабельдер әдетте әр қосылым үшін төрт жұп сымнан тұрады, бірақ алғашқы Ethernet тек екі жұпты пайдаланды. Алдыңғы T стандарттарынан өзгеше, T1 интерфейстері бір жұп өткізгіште жұмыс істеуге және IEC 63171 деп аталатын екі жаңа жалғауышты енгізуге арналған. 10BASE T негізінде StarLAN 10 сигналдамасы пайдаланылды, сонымен қатар қосылу күйін жылдам көрсету үшін сілтеме импульсі қосылды. Жұлдыз топологиясында бұрмаланған жұптық кабельдерді пайдалану алдыңғы Ethernet стандарттарының бірнеше кемшіліктерін жойды: Бұрмаланған жұптық кабельдер телефон байланысы үшін қолданыста болды және көптеген кеңселерде болды, бұл жалпы құны төмендетті. Орталықтандырылған жұлдыз топологиясы телефон байланысы үшін де жиі қолданылды, ал бұрынғы Ethernet стандарттарында қажет болған шина топологиясынан өзгеше. Нүктеден нүктеге байланыстар ақауларға аз бейім және ортақ шинамен салыстырғанда ақауларды жоюды жеңілдетті. Арзан қайталайтын хабтарды жетілдірілген коммутациялық хабтармен алмастыру жаңартудың тиімді жолын қамтамасыз етті. Жылдам Ethernet пайда болғаннан кейін бір желіде әртүрлі жылдамдықтарды қолдану мүмкін болды. Кабель сапасына байланысты Gigabit Ethernet немесе одан да жоғары жылдамдыққа жаңарту желілік коммутаторларды ауыстыру арқылы жүзеге асырылуы мүмкін.

Қазіргі уақытта 10BASE T сирек қолданылса да, оның желілік интерфейс контроллерлері LAN желісінен қуатты өшіру режимінде және арнайы, төмен қуатты, төмен өткізу қабілеті бар қолданымдарда кеңінен қолданылады. 10BASE T Gigabit Ethernet жылдамдығына дейін көптеген бұрмаланған жұптық Ethernet порттарында қолдау көрсетіледі.

Атау беру

Стандарттардың жалпы атаулары физикалық тасымалдағыштардың ерекшеліктерінен туындайды. Бастапқы сан (мысалы, 10BASE T-де 10) беріліс жылдамдығын Мбит/с-те көрсетеді. BASE дегеніміз – базалық жолақты беріліс қолданылып жатыр дегенді білдіреді. T – бұрылған жұп кабельді білдіреді. Егер бірдей беріліс жылдамдығы үшін бірнеше стандарт болса, олар T әрпінен кейін келетін әріп немесе сан арқылы ажыратылады, мысалы TX немесе T4, бұл кодтау әдісіне және жолақтар санына сілтеме жасайды.

Ортақ кабель

10BASE T және 100BASE TX жұмыс істеу үшін тек екі жұп сым (1–2, 3–6 тіреуіштер) қажет. 5 категориялы кабельде 4 жұп сым болғандықтан, 10 және 100 Мбит/с конфигурацияларында бос сым жұптарын (4–5, 7–8) басқа мақсаттарда пайдалануға болады. Бос сым жұптарын Электрмен қуаттау (PoE) үшін, екі қарапайым телефон желісі (POTS) үшін немесе екінші 10BASE T немесе 100BASE TX қосылымы үшін қолдануға болады. Іс жүзінде, бұл сым жұптарын бөліп өткізуге ерекше көңіл бөлу керек, себебі 10/100 Мбит/с Ethernet құрылғылары қолданылмаған тіреуіштерді электрлік түрде тоқтатады ("Боб Смит тоқтатуы"). Gigabit Ethernet үшін ортақ кабель мүмкін емес, себебі 1000BASE T жұмыс істеу үшін барлық төрт сым жұбы қажет.

Бір жұп

Компьютерлік бағыттағы екі және төрт жұптық нұсқалардан басқа, 10BASE T1, 100BASE T1 және 1000BASE T1 бір жұптық Ethernet (SPE) физикалық қабаттары өнеркәсіптік және автомобильдік қолданыстарға немесе басқа өзара байланыс қолданыстарында қосымша деректер арналары ретінде көзделеді. Бір жұптың толық дуплексте жұмыс істейтін қашықтығы жылдамдыққа байланысты: 1000 м (1 км) – 802.3cg 2019 стандарты бойынша 10BASE T1L үшін; 100BASE T1 (байланыс сегменті А түрі) үшін; ал 1000BASE T1 байланыс сегменті B түрін қолдану арқылы төрт тікелей жалғаушыға дейін. Екі физикалық қабаттың да 100 Ом кедергісі бар теңдестірілген бұралған жұп сымдары қажет. Сым 1000BASE T1 үшін 600 МГц, ал 100BASE T1 үшін 66 МГц жиілікті өткізуге қабілетті болуы керек. 2,5 Гбит/с, 5 Гбит/с және 10 Гбит/с жылдамдықтары 15 метрлік бір жұп сым арқылы 802.3ch 2020 стандартында стандартталған. 2023 жылдың маусым айында 802.3cy стандарты 11 метрге дейінгі ұзындықта 25 Гбит/с жылдамдығын қосты. PoE сияқты, PoDL (Power over Data Lines) құрылғыға 50 Вт-қа дейін қуат беруге мүмкіндік береді.

Қосылымдар

8P8C модульдік жалғауыш: Үйден бастап деректер орталықтарына дейін бақыланатын ортада стационарлық қолдану үшін бұл басым жалғауыш болып табылады. Оның нәзік құлыптау тілізі оның пайдалылығы мен беріктігін шектейді. Осы жалғауыш форматы үшін 8-санатқа дейінгі кабельдерді қолдайтын жолақ ендері анықталған. M12X: Бұл Ethernet үшін арналған M12 жалғауышы, IEC 61076 2 109 стандарты бойынша стандартталған. Бұл 12 мм металл бұранда, ішінде 4 қалқандалған жұп сымдар орналасқан. Номиналды жолақ ені 500 МГц (6А санаты). Бұл жалғауыштар отбасысы зауыттық автоматтандыру және көлік сияқты химиялық және механикалық тұрғыдан қиын ортада қолданылады. Оның мөлшері модульдік жалғауышқа ұқсас. ix Өнеркәсіптік: 2,5GBASE T-ден 40GBASE T-ге дейінгі жоғары жылдамдық стандарттары, 2,5-ден 40 Гбит/с жылдамдықпен жұмыс істейді, сондықтан тек толық дуплекс нүктеден нүктеге байланыстарды анықтайды, олар әдетте желілік коммутаторлармен қосылады және дәстүрлі ортақ ортаға қол жеткізу (CSMA/CD) әдісін қолдамайды. Бұрылған жұптар арқылы Ethernet үшін көптеген әртүрлі жұмыс режимдері (10BASE T жартылай дуплекс, 10BASE T толық дуплекс, 100BASE TX жартылай дуплекс және т.б.) бар, ал көптеген желілік адаптерлер әртүрлі жұмыс режимдерін қолдай алады. 1000BASE T байланысын жұмыс істеуі үшін автоматты келісімге келу қажет. Егер екі байланысты интерфейс әртүрлі дуплекс режимдеріне орнатылса, бұл дуплекс сәйкессіздігінің салдары – желінің номиналды жылдамдықтан әлдеқайда баяу жұмыс істеуі. Дуплекс сәйкессіздігі әкімші интерфейсті белгілі бір режимге (мысалы, 100 Мбит/с толық дуплекс) конфигурациялағанда және қашықтағы интерфейсті конфигурацияламағанда, оны автоматты келісімге келуге орнататын жағдайда кездейсоқ туындауы мүмкін. Автоматты келісімге келу процесі сәтсіз аяқталса, байланыстың автоматты келісімге келу бөлігі жартылай дуплексті қабылдайды.

Нұсқалар

Аталған жұп негізіндегі Ethernet физикалық тасымалдау қабаттарының (TP PHY) салыстыруы Атауы Стандарт Статусы Жылдамдық (Мбит/с) name=speed Жұптар қажетті саны Бағытқа шағын жолақтар саны Ақпараттар жылдамдығының тиімділігі (бит/с/Гц) name=bitsperhertz Желілік код Жолаққа шағын символдар жылдамдығы (Мбод) Ен кеңтігі name=frequency (МГц) Максималды қашықтық (м) Кабельдің атауы name=catreach Кабельдің классы (МГц) Қолданылуы StarLAN 1 1BASE5 802.3e 1987 1 2 1 1 PE 1 1 250 дауыс деңгейі ~12 LAN StarLAN 10 802.3e 1988 10 2 1 1 PE 10 10 ~100 дауыс деңгейі ~12 LAN LattisNet 10 2 1 1 PE 10 10 100 дауыс деңгейі ~12 LAN [[Classic Ethernet 802.3i 1990 (CL14) мұражайлық 10 2 1 1 PE 10 10 100 Cat 3 16 LAN 10BASE T1S 10 1 1 0.8 4B5B DME 25 12.5 15 немесе 25 name=t1s Cat 5 25 Автомобиль, IoT, M2M 10BASE T1L 10 1 1 2.6 4B3T PAM 3 7.5 3.75 1,000 Cat 5 20 Автомобиль, IoT, M2M 100BASE T1 802.3bw 2015 (CL96) 100 1 1 2.6 4B3B PAM 3 75 37.5 15 Cat 5e 100 Автомобиль, IoT, M2M 100BaseVG 802.12 1995 100 4 4 1.6 5B6B Тек жартылай дуплекс 30 15 100 Cat 3 16 100BASE T4 802.3u 1995 100 4 3 2.6 8B6T PAM 3 Тек жартылай дуплекс 25 12.5 100 Cat 3 16 100BASE T2 802.3y 1997 100 2 2 4 LFSR PAM 5 25 12.5 100 Cat 3 16 100BASE TX 802.3u 1995 100 2 1 3.2 4B5B MLT 3 NRZ I 125 31.25 100 Cat 5 100 LAN [[Gigabit Ethernet#1000BASE TX 802.3ab 1999,TIA/EIA 854 (2001) 1,000 4 2 4 PAM 5 250 125 100 Cat 6 250 1000BASE‑T 802.3ab 1999 (CL40) 1,000 4 4 4 TCM 4D PAM 5 125 62.5 100 Cat 5 100 LAN 1000BASE T1 802.3bp 2016 1,000 1 1 2.6 PAM 3 80B/81B RS FEC 750 375 40 Cat 6A 500 Автомобиль, IoT, M2M 2.5GBASE T 802.3bz 2016 2,500 4 4 6.25 64B65B PAM 16 128 DSQ 200 100 100 Cat 5e 100 LAN 5GBASE T 802.3bz 2016 5,000 4 4 6.25 64B65B PAM 16 128 DSQ 400 200 100 Cat 6 250 LAN 10GBASE T 802.3an 2006 10,000 4 4 6.25 64B65B PAM 16 128 DSQ 800 400 100 Cat 6A 500 LAN 25GBASE T 802.3bq 2016 (CL113) 25,000 4 4 6.25 PAM 16 RS FEC (192, 186) LDPC 2,000 1,000 30 Cat 8 2,000 LAN, Data Centre [[100 Gigabit Ethernet#40GBASE T 802.3bq 2016 (CL113) 40,000 4 4 6.25 PAM 16 RS FEC (192, 186) LDPC 3,200 1,600 30 Cat 8 2,000 LAN, Data Centre Атауы Стандарт Статусы Жылдамдық (Мбит/с) name=speed Жұптар қажетті саны Бағытқа шағын жолақтар саны Ақпараттар жылдамдығының тиімділігі (бит/с/Гц) name=bitsperhertz Желілік код Жолаққа шағын символдар жылдамдығы (Мбод) Ен кеңтігі name=frequency (МГц) Максималды қашықтық (м) Кабельдің атауы name=catreach Кабельдің классы (МГц) Қолданылуы