트위스트 페어 위의 이더넷

Ethernet over twisted pair
표준 트위스트 페어 케이블(일반 이더넷 타입에 사용 가능)
8P8C 플러그

Ethernet over twisted-pair 테크놀로지는 이더넷컴퓨터 네트워크의 물리층에 트위스트 페어 케이블을 사용합니다.모든 이더넷 물리층의 서브셋입니다.

초기 이더넷은 다양한 등급의 동축 케이블을 사용했지만 1984년 StarLAN은 단순한 비쉴드 트위스트 페어의 가능성을 보여주었습니다.이를 통해 10BASE-T와 그 후속 제품인 100BASE-TX, 1000BASE-T 및 10GBASE-T가 개발되었으며,[a] 각각 초당 10메가비트, 초당 100메가비트, 초당 10기가비트의 속도를 지원하게 되었습니다.

10메가비트 범위의 두번째 이더넷 당 단일 TP, 10BASE-T1S과 10BASE-T1L로 알려진, 두개의 새로운 변형 IEEE표준 802.3cg-2019에 표준화된다.[2]10BASE-T1S고 실질적인 전기적 잡음 선물은 다른 단거리 애플리케이션에 유용할 것입니다. 10BASE-T1L는 하나의 장거리가 자동차 산업에 그 기원이 있Thernet, 최대 1km 길이의 연결을 지원합니다.이 두 가지 규격 모두 사물 인터넷을 구현하는 애플리케이션을 찾고 있습니다.

이전 표준에서는 8P8C 모듈러 [b]커넥터를 사용하고 있으며 지원되는 케이블 규격은 카테고리3 ~ 카테고리8 입니다이들 케이블에는 보통 각 접속에4쌍의 와이어가 있는데, 초기 이더넷에서는 2쌍의 와이어만 사용되었습니다.이전의 -T 표준과 달리 -T1 인터페이스는 단일 컨덕터 쌍으로 작동하도록 설계되었으며 IEC 63171-1[3] 및 IEC 63171-6으로 [4]불리는 두 개의 새로운 커넥터를 사용하도록 도입되었습니다.

역사

최초의 2개의 트위스트 페어 네트워킹 설계는 1986년에 IEEE 표준 협회에 의해 [5]IEEE 802.3e로 표준화된 StarLAN과 1987년 1월에 개발된 10메가비트/[6][7]초의 LattisNet이었습니다.둘 다 10BASE-T 표준(1990년에 IEEE 802.3i로 발행) 이전에 개발되어 서로 다른 시그널링을 사용했기 때문에 [8]직접 호환성이 없었습니다.

1988년 AT&T는 10 Mbit/[9]s로 동작하는 StarLAN 10을 출시했습니다.StarLAN 10 시그널링은 10BASE-T의 기반으로 사용되며 링크 [c]비트가 추가되어 연결 상태를 빠르게 나타냅니다.

스타 토폴로지에 트위스트 페어 케이블을 사용하면 이전 이더넷 표준의 몇 가지 약점을 해결할 수 있습니다.

  • 트위스트 페어 케이블은 이미 전화 서비스에 사용되고 있으며, 많은 오피스 빌딩에 이미 설치되어 있어 전체적인 도입 비용을 절감하고 있습니다.
  • 이전 이더넷 표준에서 필요했던 버스 토폴로지와는 달리 집중형 스타 토폴로지는 전화 서비스 케이블에도 이미 많이 사용되고 있었습니다.
  • 포인트 투 포인트링크를 사용하면 공유 버스에 비해 장애가 발생하기 쉽고 트러블 슈팅이 대폭 간소화되었습니다.
  • 저렴한 리피터 허브를 보다 고도의 스위칭 허브로 교체함으로써 업그레이드 경로가 실현되었습니다.
  • 패스트 이더넷의 등장으로 단일 네트워크에서 다양한 속도를 혼합할 수 있게 되었습니다.
  • 케이블 등급에 따라서는 네트워크 스위치를 교체하여 기가비트이더넷 이상으로 업그레이드 할 수 있습니다.

10BASE-T는 현재 표준 동작 시그널링 레이트로 거의 사용되지 않지만 Wake-on-LAN 전원 차단 모드의 네트워크인터페이스 컨트롤러 및 특수한 저전력 저대역폭 어플리케이션에서는 여전히 널리 사용되고 있습니다.10BASE-T는 대부분의 트위스트 페어 이더넷포트에서 최대 기가비트이더넷 속도로 지원됩니다.

명명

다음 항목도 참조하십시오.이더넷 물리층 § 명명 규칙

표준의 일반적인 이름은 물리적 미디어의 측면에서 파생됩니다.선두의 수치(10BASE-T의 10)는, Mbit/s 단위의 전송 속도를 나타냅니다.BASE는 베이스밴드 전송이 사용되는 것을 나타냅니다.T는 트위스트 페어 케이블을 나타냅니다.같은 전송 속도의 표준이 여러 개 있는 경우는, 부호화 방법이나 [11]레인수를 참조해, TX 나 T4 와 같이 T 뒤에 오는 문자나 숫자로 구별됩니다.

케이블 접속

8P8C 모듈러 플러그 핀 위치 설정
ANSI/TIA-568 T568A 종단
핀 짝 와이어[d] 색.
1 3 팁. Pair 3 Wire 1 흰색/녹색
2 3 울리다 Pair 3 Wire 2 녹색
3 2 팁. Pair 2 Wire 1 흰색/흰색
4 1 울리다 Pair 1 Wire 2 푸른색
5 1 팁. Pair 1 Wire 1 흰색/파란색
6 2 울리다 Pair 2 Wire 2 오렌지색
7 4 팁. Pair 4 Wire 1 흰색/갈색
8 4 울리다 Pair 4 Wire 2 갈색
ANSI/TIA-568 T568B 종단
핀 짝 와이어[d] 색.
1 2 팁. Pair 2 Wire 1 흰색/흰색
2 2 울리다 Pair 2 Wire 2 오렌지색
3 3 팁. Pair 3 Wire 1 흰색/녹색
4 1 울리다 Pair 1 Wire 2 푸른색
5 1 팁. Pair 1 Wire 1 흰색/파란색
6 3 울리다 Pair 3 Wire 2 녹색
7 4 팁. Pair 4 Wire 1 흰색/갈색
8 4 울리다 Pair 4 Wire 2 갈색

대부분의 이더넷 케이블은 "스트레이트"로 배선되어 있습니다(핀1에서 핀1, 핀2에서 핀2로 배선되어 있습니다).경우에 따라서는, 「크로스오버」폼(송신 및 송수신)이 필요한 경우가 있습니다.

이더넷용 케이블은 케이블 양단에서 T568A 또는 T568B 종단 규격에 따라 배선할 수 있습니다.이러한 규격이 다른 것은 송수신용으로 사용되는2 쌍의 위치를 교환하는 것 뿐이기 때문에 한쪽 끝에는 T568A 배선이 있고 다른 한쪽 끝에는 T568B 배선이 있는 케이블은 크로스케이블이 됩니다.

10BASE-T 또는 100BASE-TX 호스트는 MDI(Medium Dependent Interfaces)라고 불리는 커넥터 배선을 사용하여 핀1과 2로 송신하고 핀3과 핀6을 네트워크 디바이스에 수신합니다.이것에 의해, 인프라스트럭처 노드(허브 또는 스위치)는, MDI-X라고 불리는 커넥터 배선을 사용해 핀 3, 6으로 송신해, 핀 1, 2로 수신한다.이러한 포토는 스트레이트 케이블을 사용해 접속되어 있기 때문에, 각 송신기는 케이블의 다른 한쪽 끝에 있는 수신기와 통신합니다.

노드에는 MDI(업링크포트) 또는 MDI-X(내부 크로스오버의 경우 'X')의 2종류의 포트가 있습니다.허브 및 스위치에는 표준 포트가 있습니다.라우터, 서버 및 엔드 호스트(퍼스널 컴퓨터 등)에는 업링크 포트가 있습니다.같은 타입의 포토를 가지는 2개의 노드를 접속할 필요가 있는 경우는, 특히 낡은 기기의 경우는, 크로스 케이블이 필요하게 되는 경우가 있습니다.다른 타입의 포토(MDI에서 MDI-X로, 또는 그 반대)를 가지는 노드를 접속하려면 , 스트레이트 케이블이 필요합니다.따라서 엔드 호스트를 허브 또는 스위치에 연결하려면 스트레이트 케이블이 필요합니다.일부 오래된 스위치와 허브에는 포트가 일반(일반) 또는 업링크포트(각각 MDI-X 또는 MDI 핀 할당 사용)로 동작할 수 있는 버튼이 제공되어 있습니다.

최신 이더넷 호스트 어댑터의 대부분은 스트레이트 케이블로 연결된 다른 컴퓨터를 자동으로 검출하여 필요에 따라 필요한 크로스오버를 자동으로 도입할 수 있습니다.어느 어댑터에도 이 기능이 없는 경우에는 크로스오버 케이블이 필요합니다.대부분의 새로운 스위치에서는 모든 포트에 자동 MDI-X가 탑재되어 있기 때문에 스트레이트 케이블로 모든 접속을 할 수 있습니다.접속하고 있는 양쪽 디바이스가 규격에 따라 1000BASE-T 를 서포트하고 있는 경우는, 스트레이트 케이블과 크로스 케이블 중 [12]어느 쪽을 사용하고 있는지에 관계없이 접속합니다.

10BASE-T 송신기는 +2.5V 또는 -2.5V의 2개의 차동전압을 송신합니다.100BASE-TX 송신기는 +1V, 0V 또는 [13]-1V의 3개의 차동전압을 송신합니다.10BASE5(thicknet)나 10BASE2(thinnet) 등 브로드밴드케이블이나 동축케이블을 사용하는 이전의 이더넷 표준과는 달리 10BASE-T는 사용하는 배선의 정확한 유형을 지정하지 않고 케이블이 충족해야 하는 특정 특성을 지정합니다.이것은 지정된 배선 표준에 준거하지 않는 기존의 트위스트 페어 배선 시스템에서 10BASE-T를 사용하는 것을 상정하고 있었습니다.지정된 특성에는 감쇠, 특성 임피던스, 전파 지연 및 여러 유형의 크로스톡이 있습니다.케이블 테스터는 케이블을 10BASE-T에서 사용할 수 있는지 여부를 판단하기 위해 이들 파라미터를 체크하기 위해 널리 이용 가능합니다.이러한 특성은 24 게이지 비차폐 트위스트 페어 케이블 100미터로 충족될 것으로 예상됩니다.단, 고품질의 케이블 배선에서는 150m 이상의 신뢰성 높은 케이블 배선이 가능한 경우가 많아 10BASE-T [citation needed]사양에 정통한 기술자에 의해 실현 가능한 것으로 간주됩니다.

100BASE-TX는 10BASE-T와 동일한 배선 패턴을 따르지만 비트환율이 높기 때문에 와이어 품질과 길이에 더 민감합니다.

1000BASE-T는 하이브리드 회선 [14]및 캔슬러를 사용하여 4쌍 모두를 양방향으로 사용합니다.데이터는 4D-PAM5를 사용하여 인코딩되며, -2V, -1V, 0V, +1V 및 +2V의 [15]5개 전압의 PAM을 사용하여 인코딩됩니다.라인 드라이버의 핀에 +2V ~ -2V가 표시되는 경우가 있습니다만, 케이블의 전압은 명목상 +1V, +0.5V, 0V, -0.[16]5V 및 -1V입니다.

100BASE-TX와 1000BASE-T는 둘 다 카테고리5 이상의 케이블이 필요하며 최대 100m(330피트)의 케이블 길이를 지정하도록 설계되어 있습니다.카테고리 5 케이블은 그 후 폐지되어 새로운 설치에서는 카테고리 5e가 사용되고 있습니다.

공유 케이블

참고 항목: 카테고리5 케이블 shared 공유 케이블

10BASE-T 및 100BASE-TX는 2쌍(핀1 ~ 2, 3 ~ 6)만이 동작합니다.일반적인 카테고리5 케이블에는 4쌍이 있기 때문에 10 Mbit/s 및 100 Mbit/s 구성의 스페어 페어(핀 4 ~5, 7 ~8)를 다른 용도로 사용할 수 있습니다.예비 쌍은 Power over Ethernet(PoE), 2개의 Plain Old Telephone Service(POTS; 플레인오래된 전화 서비스) 회선 또는 두 번째 10BASE-T 또는 100BASE-TX 접속에 사용할 수 있습니다.실제로는 10/100 Mbit/s 이더넷 기기가 미사용 핀('Bob Smith Termination')[17]을 전기적으로 종단하므로 이들 쌍을 분리할 때 매우 주의해야 합니다.1000BASE-T는 4쌍 모두 동작해야 하기 때문에 공유 케이블은 기가비트이더넷에서는 사용할 수 없습니다.

싱글 페어

10BASE-T1,[18] 100BASE-T1[19] 및 1000BASE-T1[20] 싱글 페어 이더넷 물리 레이어는 컴퓨터 지향의 2쌍 및 4쌍에 더해 산업용 및 자동차용 애플리케이션[21] 또는 기타 상호접속 애플리케이션에서는 [22]옵션 데이터 채널로 사용됩니다.단일 쌍은 전이중으로 동작하며 최대 도달 거리는 15m 또는 49피트(100BASE-T1, 1000BASE-T1 링크세그먼트타입 A) 또는 최대 4개의 인라인커넥터를 갖춘 최대 40m 또는 130피트(1000BASE-T1 링크세그먼트타입 B)입니다.두 물리층 모두 임피던스가 100Ω인 균형 잡힌 트위스트 페어가 필요합니다.케이블은 1000BASE-T1의 경우 600MHz, 100BASE-T1의 경우 66MHz를 전송할 수 있어야 합니다.2.5 Gb/s, 5 Gb/s 및 10 Gb/s는 802.3ch-2020으로 [23]표준화되어 있습니다.2021년 현재, P802.3cy 태스크 포스는 최대 [24]11m 길이의 25, 50, 100Gb/s 속도를 검토하고 있다.

PoE와 마찬가지로 Power over Data Lines(PoDL; 데이터 회선 전원 공급 장치)[25]는 장치에 최대 50W를 공급할 수 있습니다.

커넥터

한쪽 끝에는 M12X 커넥터가, 다른 한쪽 끝에는 모듈러 커넥터가 있는 Cat 6A 케이블.
  • 8P8C 모듈러 커넥터:가정에서 데이터 센터까지 제어된 환경에서 고정적으로 사용할 경우 이 커넥터가 주요 커넥터입니다.잠금 탭이 깨지기 쉽기 때문에 적합성과 내구성이 제한됩니다.이 커넥터 형식에서는 최대 8개의 Cat 8 케이블을 지원하는 대역폭이 정의되어 있습니다.
  • M12X: 이더넷 전용 M12 커넥터로 IEC 61076-2-109로 표준화되어 있습니다.12mm 금속 나사이며 4쌍의 실드 핀이 들어 있습니다.공칭 대역폭은 500MHz(Cat 6A)입니다.커넥터 패밀리는 공장 자동화 및 운송과 같은 화학 및 기계적으로 가혹한 환경에서 사용됩니다.크기는 모듈러 커넥터와 비슷합니다.
  • ix 산업용:[26]이 커넥터는 작고 튼튼하도록 설계되어 있습니다.10개의 핀과 모듈러 커넥터와는 다른 잠금 메커니즘이 있습니다.IEC 61076-3-124로 표준화되었으며 공칭 대역폭은 500MHz(Cat 6A)입니다.
  • 싱글 페어 이더넷에서는, 독자적인 커넥터가 정의됩니다.
    • IEC 63171-1 “LC”:[3]이것은 모듈러 커넥터와 유사한 잠금 탭이 있는 2-핀 커넥터입니다(두꺼운 경우).
    • IEC 63171-6 "산업용":[4]이 표준에서는 잠금 메커니즘이 다른 5개의 2핀 커넥터와 전원 전용 핀이 있는 1개의 4핀 커넥터를 정의합니다.잠금 메커니즘은 금속 잠금 탭에서 나사 또는 푸시 풀 잠금 기능이 있는 M8 및 M12 커넥터까지 다양합니다.4핀 커넥터는 M8 나사 잠금으로만 정의됩니다.

자동 네고시에이션 및 듀플렉스

기가비트 이더넷을 통한 트위스트 페어 이더넷 규격은 전이중과 반이중 통신을 모두 정의합니다.단, 기가비트 속도의 반이중 동작은 기존 [27][28]하드웨어에서는 지원되지 않습니다.고속 표준 2.5최대 40GBASE-T는[29] 2.5~40Gbit/s로 동작하기 때문에 일반적으로 네트워크 스위치에 의해 접속되는 전이중 포인트 투 포인트링크만 정의하고 기존의 공유 미디어 CSMA/[30]CD 동작은 지원하지 않습니다.

트위스트 페어 상의 이더넷에는 다양한 동작 모드(10BASE-T 반이중, 10BASE-T 전이중, 100BASE-TX 반이중 등)가 존재하며 대부분의 네트워크 어댑터는 다양한 동작 모드를 사용할 수 있습니다.1000BASE-T 접속을 동작시키기 위해서는 자동 네고시에이션이 필요합니다.

2개의 링크 인터페이스가 다른 듀플렉스 모드로 설정되어 있는 경우, 이 듀플렉스 미스매치의 영향은, 네트워크의 동작 속도가 공칭 속도보다 훨씬 느려집니다.듀플렉스 미스매치는 관리자가 인터페이스를 고정 모드(예를 들어 100 Mbit/s 전이중)로 설정하고 리모트인터페이스의 설정에 실패하여 자동 네고시에이션으로 설정되어 있는 경우에 발생할 수 있습니다.그 후 자동 네고시에이션프로세스가 실패하면 링크의 자동 네고시에이션 측에 의해 반이중으로 간주됩니다.

변종

Comparison of twisted-pair-based Ethernet technologies

Twisted-Pair-Based Ethernet Physical Transport Layer(TP-PHY;[31] 트위스트 페어 기반 이더넷 물리 트랜스포트 레이어) 비교
이름. 표준. 상황 속도(Mbit/s)[A] 쌍 필요 방향별 차선 데이터 레이트
효율성.
(비트/(s Hz))[B] 		라인코드 차선당 심볼 레이트(MBD) 대역폭[C](MHz) 최대 거리(m) 케이블[D] 케이블 정격(MHz) 사용.
StarLAN-1 1BASE 5 802.3e-1987 쓸모없는 1 2 1 1 PE 1 1 250 음성 등급 ~12 랜
StarLAN-10 802.3e-1988 쓸모없는 10 2 1 1 PE 10 10 ~100 음성 등급 ~12 랜
라티스넷 802.3i-1990 이전 쓸모없는 10 2 1 1 PE 10 10 100 음성 등급 ~12 랜
10BASE-T 802.3i-1990(CL14) 레거시 10 2 1 1 PE 10 10 100 고양이 3 16 랜
100Base VG 802.12-1995 쓸모없는 100 4 4 1.66 5B6B 반이중만 30 15 100 고양이 3 16 시장 실패
100BASE-T4 802.3u 대응 쓸모없는 100 4 3 2.66 8B6T PAM-3 반이중만 25 12.5 100 고양이 3 16 시장 실패
100BASE-T2 802.3y-1997 쓸모없는 100 2 2 4 LFSR PAM-5 25 12.5 100 고양이 3 16 시장 실패
100BASE-T1 802.3bw-2015(CL96) 현재의 100 1 1 2.66 40B PAM-3 75 37.5 15 고양이 5e 100 자동차, IoT, M2M
10BASE-T1S 802.32019-2019 현재의 10 1 1 0.8 4B5B DME 25 12.5 15 또는 25[E] 고양이 5 25 자동차, IoT, M2M
10BASE-T1L 802.32019-2019 현재의 10 1 1 2.66 4B3T PAM-3 7.5 3.75 1000 고양이 5 20 자동차, IoT, M2M
100BASE-TX 802.3u 대응 현재의 100 2 1 3.2 4B5B MLT-3 NRZ-I 125 31.25 100 고양이 5 100 랜
1000BASE-TX 802.3ab-1999,
TIA/EIA 854(2001) 		쓸모없는 1000 4 2 4 PAM-5 250 125 100 고양이 6 250 시장 실패
1000BASE-T 802.3ab-1999(CL40) 현재의 1000 4 4 4 TCM 4D-PAM-5 125 62.5 100 고양이 5 100 랜
1000BASE-T1 802.3bp-2016 현재의 1000 1 1 2.66 PAM-3 80B/81B RS-FEC 750 375 40 고양이 6A 500 자동차, IoT, M2M
2.5GBASE-T 802.3bz-2016 현재의 2500 4 4 6.25 64B65B PAM-16 128-DSQ 200 100 100 고양이 5e 100 랜
5GBASE-T 802.3bz-2016 현재의 5000 4 4 6.25 64B65B PAM-16 128-DSQ 400 200 100 고양이 6 250 랜
10GBASE-T 802.3an-2006 현재의 10000 4 4 6.25 64B65B PAM-16 128-DSQ 800 400 100 고양이 6A 500 랜
25GBASE-T 802.3bq-2016(CL113) 현재의 25000 4 4 6.25 PAM-16 RS-FEC(192, 186) LDPC 2000 1000 30 고양이 8 2000 LAN, 데이터센터
40GBASE-T 802.3bq-2016(CL113) 현재의 40000 4 4 6.25 PAM-16 RS-FEC(192, 186) LDPC 3200 1600 30 고양이 8 2000 LAN, 데이터센터
이름. 표준. 상황 속도(Mbit/s)[A] 쌍 필요 방향별 차선 데이터 레이트
효율성.
(비트/(s Hz))[B] 		라인코드 차선당 심볼 레이트(MBD) 대역폭[C](MHz) 최대 거리(m) 케이블[D] 케이블 정격(MHz) 사용.
  1. ^ a b 전송 속도 = 레인 × 비트/헤르츠 × 스펙트럼 대역폭
  2. ^ a b 부호화 오버헤드로 손실된 후 레인당 헤르츠당 유효 비트 수
  3. ^ a b 스펙트럼 대역폭은 신호가 1헤르츠 사이클을 완료하는 최대 속도입니다.사이클의 양수 피크와 음수 피크 모두에서 기호를 보낼 수 있기 때문에 일반적으로 기호 속도의 절반입니다.예외는 Manchester 코드를 사용하기 때문에 같은 10BASE-T와 MLT-3 인코딩을 사용하기 때문에 1/4인 100BASE-TX입니다.
  4. ^ a b 케이블 길이가 짧을 경우 100m보다 낮은 등급의 케이블을 사용할 수 있습니다.예를 들어 55m 이하의 Cat 6 케이블에서는 10GBASE-T를 사용할 수 있습니다.마찬가지로 5GBASE-T는 대부분의 사용 사례에서 Cat 5e와 함께 작동해야 합니다.
  5. ^ 포인트 투 포인트 링크의 경우 15 m, 혼합/멀티 탭 세그먼트의 경우 25 m

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 일반적으로 고속 구현에서는 저속 표준을 지원하므로 다양한 세대의 기기를 혼재시킬 수 있습니다.또, 이러한 조합을 [1]: 123 서포트하는 접속에 대해서는, 10/100 또는 10/100/1000 의 기능이 포함됩니다.
  2. ^ 8P8C 모듈러 커넥터는 전화 업계 표준에서 RJ45로 불리는 경우가 많습니다.
  3. ^ 링크 비트를 켜거나 끄면 StarLAN 10 또는 10BASE-T [10]중 하나와 동시에 다수의 네트워크인터페이스 카드가 동작합니다.
  4. ^ a b 568 규격의 설명에 사용되는 용어, 팁과 링은 오래된 통신 기술을 나타내며 연결부의 양극과 음극 부분을 나타냅니다.

레퍼런스

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  4. ^ a b IEC 63171-6:2020, Connectors for electrical and electronic equipment—Part 6: Detail specification for 2-way and 4-way (data/power), shielded, free and fixed connectors for power and data transmission with frequencies up to 600 MHz. International Electrotechnical Commission. 2020.
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