Longitud máxima de Ethernet sobre CAT5

Como parte de mi curso, he estado leyendo el documento Ethernet: Conmutación de paquetes distribuidos para redes de computadoras locales . Entiendo que Ethernet "clásico" (sobre cable coaxial) tiene una longitud máxima de 2500m mientras que Ethernet sobre par trenzado tiene una longitud máxima de solo 100m.

Mientras buscaba en Google una respuesta, encontré una pregunta sobre el superusuario cuya respuesta aceptada es:

La especificación de 328 pies tiene que ver completamente con la detección de colisión en una red CSMA / CD (Carrier Sense Multi Access / Collision Detection. La longitud está limitada por el hecho de que se puede enviar el tamaño de trama más corto posible (64 bytes) cable y si se produce una colisión, el nodo de envío seguirá enviando esa trama cuando escuche la colisión.

Sin embargo, entiendo que las redes Ethernet full dúplex con conmutación de paquetes no requieren detección de colisión porque la conexión es punto y punto (es decir, su computadora está conectada a un interruptor Ethernet; no hay otras computadoras que compartan físicamente el mismo cable con usted) y datos se envía y recibe en cables separados. La comunicación dúplex completa proporciona a cada nodo de red un dominio de colisión único. Esta operación evita completamente las colisiones y ni siquiera implementa el protocolo tradicional Ethernet CSMA / CD.

Entonces, debo preguntar: ¿por qué Ethernet a través de Cat5 está limitado a 100 m? No puede ser debido a la detección de colisión, ya que Ethernet full duplex (que sospecho que representa casi el 99% de todas las LAN, a menos que alguien todavía esté ejecutando una red de bus desde 1995) no sufre colisiones.

Si tuviera que adivinar, supongo que se debe a la atenuación y la degradación de la señal sobre el cable de cobre.

Primero, tiene razón al decir que no está vinculado a CSMA / CD.

En segundo lugar, hizo referencia a un común, pero creencia incorrecta de que CSMA / CD fue la razón del límite de 100 m de 10Base-T [half-duplex]. Esta fue una razón para, como la llamaron, la clásica longitud de red Ethernet de 2500 m (con amplio margen - el marco mínimo de 64 bytes a 10 Mb / s 'ocuparía' alrededor de 11000 m de cable, o para decirlo de otra manera, se escucharía una colisión de vuelta por el remitente aproximadamente a la mitad de la transmisión) ¹ .

Entonces, ¿por qué 100m? Está vinculado a la interfaz eléctrica y a la característica de señal descrita en el estándar. Una de las ideas detrás del par trenzado era usar el cableado existente, y los 100 m tenían una longitud máxima que aún satisfacía parámetros como atenuación, diafonía, etc.

Del estándar 802.3-2012 :

14.4.1 Descripción general
El medio para 10BASE-T es el cableado de par trenzado. Se instala un número significativo de redes 10BASE-T utilizando cableado telefónico sin blindaje in situ y prácticas de instalación de telefonía típicas, se debe considerar la ruta de extremo a extremo que incluye diferentes tipos de cableado, conectores de cable y conexiones cruzadas.

(... omitido)

14.4.2 Parámetros de transmisión
Cada segmento de enlace simplex tendrá las siguientes características. Todas las características especificadas se aplican al segmento de enlace simplex total a menos que se indique lo contrario. Estas características generalmente se cumplen con 100 m de cable de par trenzado compuesto por pares trenzados de 0,5 mm [24 AWG].

Eso probablemente se trasladó a estándares más nuevos / relacionados (como EIA / TIA mencionado) (aunque no tengo pruebas de ello).

También encontré una sección interesante en el Manual de AMD de la familia Ethernet / IEEE 802.2 que confirma que 100m no se estableció en piedra:

Interfaz AM79C940 10Base-T
(... omitido) cuando se establece el bit de umbral de recepción bajo, (...) aumenta la sensibilidad del receptor 10Base-T MAU. Esto permite emplear longitudes de línea más largas, superando la distancia objetivo de 100 m de la 10Base-T normal (suponiendo un cable típico de 24 AWG)

¹ Por supuesto, el retraso de la propagación también tuvo su papel en el par trenzado, de ahí que la regla 5-4-3 se usara en redes de solo concentrador.

Existen estándares para la certificación de cable de cobre que definen las pruebas que el cable debe pasar para ser certificado.

El que cubre Cat5 es TIA / EIA-568 .

Fuente La evolución de los sistemas de cableado de cobre de Cat5 a Cat5e a Cat6

El estándar TIA-EIA-568-A definió los límites de prueba para los siguientes parámetros para probar instalaciones de cableado de Categoría 5:

Longitud, Atenuación, Wiremap y Near End Crosstalk (NEXT).

Los requisitos de longitud definieron que la longitud máxima que un cable puede pasar de una sala de telecomunicaciones a una salida de área de trabajo en un edificio comercial no puede exceder los 90 metros (295 pies).

Esta distancia de 90 metros se define como el enlace horizontal. Al agregar cables de conexión en las salas de telecomunicaciones para realizar una conexión cruzada o interconectarse con equipos electrónicos y para conectar dispositivos en la salida del área de trabajo, el estándar permite un total de diez metros para agregar estos cables de conexión al enlace horizontal. Esta distancia máxima de 100 metros, el enlace horizontal máximo de 90 metros más 10 metros de cables de conexión, se define como el canal horizontal

La atenuación es la pérdida de intensidad de la señal a medida que se transmite desde el extremo del cable, donde se genera la señal hasta el extremo opuesto en el que se recibe. La atenuación, también conocida como pérdida de inserción, se mide en decibelios (dB). Para la atenuación, cuanto menor sea el valor de dB, mejor será el rendimiento, se perderá menos señal. Esta disminución generalmente es causada por la absorción, reflexión, difusión, dispersión, desviación o dispersión de la señal original y generalmente no como resultado de la dispersión geométrica.

Wiremap es una prueba de continuidad. Asegura que los conductores que conforman los cuatro pares trenzados en el cable son continuos desde el punto de terminación de un extremo del enlace al otro. Esta prueba asegura que los conductores están terminados correctamente en cada extremo y que ninguno de los pares de conductores está cruzado o cortocircuitado.

La diafonía de extremo cercano (NEXT) mide la cantidad de señal acoplada de un par a otro dentro del cable causada por la emisión de radiación en el extremo de transmisión, cerca del extremo, del cable. Un ejemplo de diafonía en los canales de voz es cuando se pueden escuchar conversaciones extrañas en segundo plano a través de la línea telefónica durante una conversación telefónica. Esas señales están siendo inducidas en el canal de voz desde otro canal. El mismo caso ocurre en la transmisión de la señal de datos. Si la diafonía es lo suficientemente grande, interferirá con las señales recibidas a través del circuito. La diafonía se mide en dB. Cuanto mayor sea el valor de dB, mejor será el rendimiento, se transmitirá más señal y se perderá menos debido al acoplamiento.

Debe tener una longitud de 100 metros o menos para obtener la certificación.

Es posible que funcione un cable más largo, pero no está garantizado. Los cables Cat 5 más cortos también pueden no funcionar si hay mucha EMI . La atenuación de la señal parece ser el factor limitante: demasiada pérdida de señal y no puede garantizar 100 megabits por segundo.

La mayoría de los estándares están escritos con un margen de error, generalmente por seguridad, y para garantizar un rendimiento mínimo predecible en entornos muy variados. El estándar TIA-EIA-568-A no es diferente, lo que significa que hay margen de maniobra si usted (y / o su cliente) están dispuestos a aceptar el mayor riesgo de que su sistema no funcione como se esperaba / planificó en comparación con el cableado más corto .

Por ejemplo, el cambio de 0.393 por ciento en la resistencia por grado C Coeficiente de temperatura del cobre cerca de la temperatura ambiente proporciona una mejora insignificante a temperaturas más frías.

Acabo de instalar varios puntos de acceso inalámbrico (WAP) a 420 pies del interruptor en un almacén de congelador de -10 grados F. El analizador de cables Fluke DTX 1500 dice que los cables Cat 6 fallan debido a la distancia y la atenuación. Del mismo modo, los AP advierten que no están recibiendo suficiente voltaje de alimentación a través de Ethernet (PoE), pero aún así funcionan bien sin que se pierdan paquetes y Air Magnet muestra una cobertura de RF azul / verde. Excepto por las advertencias esperadas y molestas, el cliente está bastante satisfecho con el rendimiento y el ahorro de costos de no tener que instalar electricidad para un IDF calentado montado a 35 pies de altura en un techo bajo cero para cumplir con el requisito algo arbitrario de 100 m.

Por supuesto, YMMV su kilometraje puede variar y no puedo ser considerado responsable si su red falla a 100.01 metros de cableado en un ambiente ruidoso, EMI y alta vibración.