Ethernet over CAT5の最大長

私のコースの一環として、私は論文「イーサネット：ローカルコンピュータネットワークの分散パケットスイッチング」を読みました。「クラシック」イーサネット（同軸ケーブル経由）の最大長は2500mですが、ツイストペア上のイーサネットの最大長はわずか100mです。

グーグルで答えを探している間に、受け入れられた答えがスーパーユーザーにある質問を見つけました：

328フィートの仕様は、CSMA / CD（Carrier Sense Multi Access / Collision Detection network）での衝突検出と完全に関係しています。長さは、可能な限り短いフレームサイズ（64バイト）を送信できるため、ワイヤが発生し、衝突が発生した場合、送信ノードは衝突を聞いたときにそのフレームを送信し続けます。

ただし、接続はポイントとポイント（つまり、コンピューターがイーサネットスイッチに接続されている-他のコンピューターが物理的に同じケーブルを共有していない）とデータであるため、全二重、パケットスイッチングイーサネットネットワークは衝突検出を必要としないことを理解しています別々のワイヤで送受信されます。全二重通信は、すべてのネットワークノードに一意の衝突ドメインを提供します。この操作により、衝突が完全に回避され、従来のイーサネットCSMA / CDプロトコルも実装されません。

だから、私は尋ねる必要があります：なぜCat5上のイーサネットは100mに制限されていますか？全二重イーサネット（すべてのLANのほぼ99％を構成していると思われますが、1995年からバスネットワークがまだ稼働していない限り）は衝突に悩まされないため、衝突検出のためではありません。

推測しなければならなかった場合、それは銅線の減衰と信号劣化によるものだと推測します。

まず、あなたはそれがCSMA / CDにリンクされていないと言うのは正しいです。

第二に、CSMA / CDが10B​​ase-T [半二重] 100m制限の理由であるという一般的だが誤った信念を参照しました。これが-あなたがそれを呼ぶように- 古典的なイーサネットネットワークの長さ2500m（十分なマージン-10Mb / sで64バイトの最小フレームが約11000mのケーブルを「占有」する-言い換えると-衝突が聞こえる理由でした送信の途中で送信者に戻ってください）¹。

なぜ100mなのか？これは、標準で概説されている電気的インターフェースと信号特性にリンクされています。ツイストペアの背後にあるアイデアの1つは、既存のケーブルを使用することでした。そして、100mは減衰、クロストークなどのパラメーターをまだ満たす最大長の周りでした

802.3-2012標準から：

14.4.1概要
10BASE-Tの媒体は、ツイストペア配線です。多数の10BASE-Tネットワークは、インプレースシールドなし電話配線と一般的な電話の設置方法を利用して設置されます。さまざまな種類の配線、ケーブルコネクタ、クロスコネクトを含むエンドツーエンドパスを考慮する必要があります。

（...省略）

14.4.2送信パラメータ
各シンプレックスリンクセグメントには、次の特性があります。特に明記しない限り、指定されたすべての特性は、シンプレックスリンクセグメント全体に適用されます。これらの特性は一般に、0.5 mm [24 AWG]のツイストペアで構成される100 mのツイストペアケーブルで満たされます。

これはおそらく、新しい/関連する（EIA / TIAのような）標準に引き継がれたでしょう（ただし、その確かな証拠はありません）。

また、イーサネット/ IEEE 802.2ファミリAMDハンドブックに、100mが定石ではないことを確認する興味深いセクションが見つかりました。

AM79C940 10Base-Tインターフェイス
（...省略）、低受信しきい値ビットが設定されている場合、（...）10Base-T MAUレシーバーの感度が向上します。これにより、通常の10Base-Tの100mのターゲット距離を超える長いライン長を使用できます（一般的な24AWGケーブルを想定）

¹当然、伝播遅延はツイストペアでも役割を果たしたため、ハブのみのネットワークで使用される 5-4-3ルール。

銅線ケーブルの認証には、認証を受けるためにケーブルが合格しなければならないテストを定義する標準があります。

Cat5をカバーするのはTIA / EIA-568です。

出典Cat5からCat5e、Cat6への銅ケーブルシステムの進化

TIA-EIA-568-A規格は、カテゴリ5のケーブル設置をテストするための次のパラメーターのテスト制限を定義しています。

長さ、減衰、ワイヤマップ、近端クロストーク（NEXT）。

長さの要件により、ケーブルをテレコミュニケーションルームから商業ビルの作業エリアコンセントに通すことができる最大長は、90メートル（295フィート）を超えないことが定義されました。

この90メートルの距離は、水平リンクとして定義されています。テレコミュニケーションルームにパッチケーブルを追加して、電子機器と相互接続または相互接続し、作業場のコンセントでデバイスを接続する場合、標準では、これらのパッチケーブルを水平リンクに合計10メートル追加できます。この100メートルの最大距離、最大90メートルの水平リンクと10メートルのパッチコードは、水平チャネルとして定義されます。

減衰とは、信号が生成されるケーブルの端から、信号が受信される反対側の端に伝送される際の信号強度の損失です。挿入損失とも呼ばれる減衰は、デシベル（dB）で測定されます。減衰については、dB値が低いほどパフォーマンスが向上し、信号の損失が少なくなります。この減少は通常、元の信号からの吸収、反射、拡散、散乱、偏向、または分散によって引き起こされ、通常は幾何学的な広がりの結果ではありません。

ワイヤマップは連続性テストです。これにより、ケーブルの4つのツイストペアを構成する導体が、リンクの一方の終端からもう一方の終端まで連続していることが保証されます。このテストは、導体が両端で正しく終端されていること、および導体ペアが交差または短絡していないことを保証します。

近端漏話（NEXT）は、ケーブルの送信端（近端）での放射放出によって引き起こされるケーブル内の1つのペアから別のペアに結合される信号の量を測定します。音声チャネルでのクロストークの例としては、電話での会話中に電話回線を介してバックグラウンドで無関係な会話を聞くことができる場合があります。これらの信号は、別のチャネルから音声チャネルに誘導されています。同じ例がデータ信号伝送でも発生します。クロストークが十分に大きい場合、回路を介して受信される信号に干渉します。クロストークはdBで測定されます。dB値が大きいほど、パフォーマンスが向上し、より多くの信号が送信され、結合による損失が少なくなります。

認定を受けるには、長さが100m以下でなければなりません。

より長いケーブルでも機能する可能性がありますが、保証されていません。EMIが多い場合、短いCat 5ケーブルも機能しない場合があります。信号の減衰が制限要因のようです-信号損失が多すぎるため、毎秒100メガビットを保証することはできません。

ほとんどの標準は、通常は安全性を確保し、さまざまな環境で最小限の予測可能なパフォーマンスを確保するために、エラーに余裕を持って作成されています。TIA-EIA-568-A規格にも違いはありません。つまり、短いケーブルと比較して、システムが期待どおりに機能しない可能性があるというリスクの増加を受け入れたい場合は、多少の余裕があります。 。

たとえば、室温付近の銅の温度係数Cあたりの抵抗の0.393パーセントの変化は、低温での無視できるほどの改善を提供します。

-10°Fの冷凍庫倉庫にスイッチから420フィート離れたところに複数のワイヤレスアクセスポイント（WAP）を設置しました。Fluke DTX 1500 Cable Analyzerは、Cat 6ケーブルは距離と減衰のために故障すると言います。同様に、APは十分なPower over Ethernet（PoE）電圧が得られないことを警告しますが、パケットは失われず、Air Magnetは青/緑のRFカバレッジを示します。予想される厄介な警告を除き、顧客はパフォーマンスと、任意の100mの要件を満たすために氷点下の天井に35フィートの高さで取り付けられたIDFに電気を設置する必要がないため、コストを節約できます。

もちろん、YMMVの走行距離は異なる場合があり、高温高振動EMIノイズの多い環境で100.01メートルのケーブル配線でネットワークに障害が発生した場合、私は責任を負いかねます。