Las tecnologías de Ethernet mediante par trenzado utilizan cables de par trenzado para la capa física de una red informática Ethernet. Son un subconjunto de todas las capas físicas de Ethernet.
Los primeros Ethernet utilizaban varios grados de cable coaxial, pero en 1984, StarLAN demostró el potencial del simple par trenzado sin blindaje. Esto llevó al desarrollo de 10BASE-T y sus sucesores 100BASE-TX, 1000BASE-T, 10GBASE-T y 40GBASE-T, que admiten velocidades de 10 y 100 megabits por segundo, y luego 1, 10 y 40 gigabits por segundo respectivamente.
Ethernet sobre un único par trenzado, conocido como Ethernet de par único (SPE), ha entrado en uso comercial. Dos nuevas variantes de Ethernet de 10 megabits por segundo sobre un único par trenzado, conocidas como 10BASE-T1S y 10BASE-T1L, fueron estandarizadas en IEEE Std 802.3cg-2019. 10BASE-T1S tiene sus orígenes en la industria automotriz y puede ser útil en otras aplicaciones de corta distancia donde hay presencia de ruido eléctrico sustancial.. 10BASE-T1L es un Ethernet de larga distancia, que admite conexiones de hasta 1 km de longitud. Ambos estándares están encontrando aplicaciones en la implementación del Internet de las cosas. 10BASE-T1S es un competidor directo de CAN XL en el espacio automotriz e incluye un esquema de Evitación de colisiones a nivel PHY (PLCA).
Los estándares anteriores utilizan conectores modulares 8P8C y los estándares de cable admitidos van desde Categoría 3 hasta Categoría 8. Estos cables típicamente tienen cuatro pares de hilos para cada conexión, aunque los primeros Ethernet usaban solo dos de los pares. A diferencia de los estándares anteriores, las interfaces fueron diseñadas para operar sobre un solo par de conductores e introducen el uso de dos nuevos conectores denominados y .
Historia
Los dos primeros diseños tempranos de redes de par trenzado fueron StarLAN, estandarizado por el IEEE Standards Association como en 1986, a un megabit por segundo, y LattisNet, desarrollado en enero de 1987, a 10 megabits por segundo. (Advertisement) Ambos fueron desarrollados antes del estándar 10BASE-T (publicado en 1990 como ) y utilizaban señalización diferente, por lo que no eran directamente compatibles con él.
En 1988, AT&T lanzó StarLAN 10, denominado así por funcionar a . La señalización de StarLAN 10 se utilizó como base de 10BASE-T, con la adición de link beat para indicar rápidamente el estado de la conexión.
El uso de cableado de par trenzado en una red en estrella abordó varias debilidades de los estándares Ethernet anteriores: Los cables de par trenzado ya se usaban para el servicio telefónico y ya estaban presentes en muchos edificios de oficinas, lo que reducía el costo total de implementación. La red en estrella centralizada también se usaba a menudo para el cableado del servicio telefónico, en oposición a la red en bus requerida por los estándares Ethernet anteriores. El uso de enlaces punto a punto era menos propenso a fallos y simplificaba enormemente la resolución de problemas en comparación con un bus compartido. El intercambio de repetidores económicos por conmutadores de red más avanzados proporcionaba una vía de actualización viable. La mezcla de diferentes velocidades en una sola red se hizo posible con la llegada de Fast Ethernet. Dependiendo de los grados de cable, la actualización posterior a Gigabit Ethernet o más rápida podía lograrse reemplazando los conmutadores de red.
Aunque 10BASE-T rara vez se utiliza como velocidad de señalización de operación normal hoy en día, todavía se usa ampliamente con controladores de interfaz de red en modo de apagado de Wake-on-LAN y para aplicaciones especiales de bajo consumo y bajo ancho de banda. 10BASE-T todavía es compatible en la mayoría de los puertos Ethernet de par trenzado con velocidades de hasta Gigabit Ethernet.
Nomenclatura
Los nombres comunes de los estándares derivan de aspectos del medio físico. El número inicial (10 en 10BASE-T) se refiere a la velocidad de transmisión en Mbit/s. BASE indica que se utiliza transmisión banda base. La T designa el cable de par trenzado. Cuando hay varios estándares para la misma velocidad de transmisión, se distinguen por una letra o un dígito que sigue a la T, como TX o T4, que se refieren al método de codificación y al número de carriles.IEEE 802.3 1.2.3 Physical Layer and media notation
Cableado
thumb|240px|Posicionamiento de los pines del conector modular 8P8C
+ Terminación ANSI/TIA-568 T568A Pin Par Hilo Color 1 3 tip 60px|Par 3 Hilo 1 blanco/verde 2 3 ring 60px|Par 3 Hilo 2 verde 3 2 tip 60px|Par 2 Hilo 1 blanco/naranja 4 1 ring 60px|Par 1 Hilo 2 azul 5 1 tip 60px|Par 1 Hilo 1 blanco/azul 6 2 ring 60px|Par 2 Hilo 2 naranja 7 4 tip 60px|Par 4 Hilo 1 blanco/marrón 8 4 ring 60px|Par 4 Hilo 2 marrón + Terminación ANSI/TIA-568 T568B Pin Par Hilo Color 1 2 tip 60px|Par 2 Hilo 1 blanco/naranja 2 2 ring 60px|Par 2 Hilo 2 naranja 3 3 tip 60px|Par 3 Hilo 1 blanco/verde 4 1 ring 60px|Par 1 Hilo 2 azul 5 1 tip 60px|Par 1 Hilo 1 blanco/azul 6 3 ring 60px|Par 3 Hilo 2 verde 7 4 tip 60px|Par 4 Hilo 1 blanco/marrón 8 4 ring 60px|Par 4 Hilo 2 marrón
La mayoría de los cables Ethernet están cableados directos (pin 1 a pin 1, pin 2 a pin 2, y así sucesivamente). En algunos casos, la forma cruzada (recepción a transmisión y transmisión a recepción) todavía puede ser necesaria.
Un cable para Ethernet puede estar cableado según el estándar de terminación T568A o T568B en ambos extremos del cable. Dado que estos estándares difieren solo en que intercambian las posiciones de los pares 2 y 3 los únicos pares utilizados por los antiguos 10BASE-T y 100BASE-TX un cable con cableado T568A en un extremo y T568B en el otro funciona como un cable cruzado para los estándares más antiguos de dos pares.
Un host 10BASE-T o 100BASE-TX normalmente utiliza un cableado de conector llamado interfaz dependiente del medio (MDI), transmitiendo en los pines 1 y 2 y recibiendo en los pines 3 y 6. Un nodo de infraestructura (como un hub o un conmutador) normalmente utiliza la disposición de cableado complementaria, llamada MDI-X, donde la X significa -crossover. MDI-X simplemente invierte los pares, transmitiendo en los pines 3 y 6 y recibiendo en los pines 1 y 2. Estos puertos se conectan mediante un cable directo para que cada transmisor hable con el receptor en el otro extremo del cable. (El Ethernet moderno sobre par trenzado utiliza los cuatro pares de manera diferente, y la distinción MDI–MDI-X no se aplica).
Los equipos posteriores a menudo pueden cambiar automáticamente entre las disposiciones MDI y MDI-X según sea necesario, evitando los cables cruzados y la selección manual, pero en la disposición convencional, cuando dos nodos que tienen el mismo tipo (fijo) de puerto necesitan estar conectados, se requiere un cable cruzado. Si ambos dispositivos que se conectan admiten 1000BASE-T, se conectarán independientemente de si se utiliza un cable directo o cruzado.IEEE 802.3 40.1.4 Signaling
Un transmisor 10BASE-T envía dos voltajes diferenciales, +2,5 V o −2,5 V. Un transmisor 100BASE-TX envía tres voltajes diferenciales, +1 V, 0 V o −1 V. A diferencia de los estándares Ethernet anteriores que utilizaban banda ancha y cable coaxial, como 10BASE5 (thicknet) y 10BASE2 (thinnet), 10BASE-T no especifica el tipo exacto de cableado a utilizar, sino que especifica ciertas características que debe cumplir un cable. Esto se hizo en previsión de utilizar 10BASE-T en sistemas de cableado de par trenzado existentes que no se ajustaban a ningún estándar de cableado especificado. Algunas de las características especificadas son atenuación, impedancia característica, retardo de propagación y varios tipos de diafonía. Hay disponibles comprobadores de cable ampliamente utilizados para verificar estos parámetros y determinar si un cable se puede utilizar con 10BASE-T. Se espera que estas características se cumplan con 100 metros de cable de par trenzado sin blindaje de calibre 24 AWG. Sin embargo, con cableado de alta calidad, a menudo se pueden lograr recorridos de cable fiables de 150 metros o más, y los técnicos familiarizados con la especificación 10BASE-T los consideran viables.
100BASE-TX sigue los mismos patrones de cableado que 10BASE-T, pero es más sensible a la calidad y longitud del cable, debido a las mayores velocidades de bits.
1000BASE-T utiliza los cuatro pares bidireccionalmente utilizando circuitos híbridos y canceladores.IEEE 802.3 40.1.3 Operation of 1000BASE-T Los datos se codifican utilizando 4D-PAM5; cuatro dimensiones utilizando modulación de amplitud de pulso (PAM) con cinco voltajes, −2 V, −1 V, 0 V, +1 V y +2 V. Aunque +2 V a −2 V pueden aparecer en los pines del controlador de línea, el voltaje en el cable es nominalmente +1 V, +0.5 V, 0 V, −0.5 V y −1 V.
100BASE-TX y 1000BASE-T se diseñaron para requerir un mínimo de Categoría 5 y también especifican una longitud máxima de cable de .
Cable compartido
10BASE-T y 100BASE-TX requieren solo dos pares (pines 1–2, 3–6) para operar. Dado que el cable común de Categoría 5 tiene cuatro pares, es posible utilizar los pares sobrantes (pines 4–5, 7–8) en configuraciones de 10 y 100 Mbit/s para otros fines. Los pares sobrantes se pueden usar para alimentación a través de Ethernet (PoE), para dos líneas de servicio telefónico convencional (POTS), o para una segunda conexión 10BASE-T o 100BASE-TX. En la práctica, se debe tener mucho cuidado para separar estos pares, ya que los equipos Ethernet de 10/100 Mbit/s terminan eléctricamente los pines no utilizados («Terminación Bob Smith»). El cable compartido no es una opción para Gigabit Ethernet, ya que 1000BASE-T requiere los cuatro pares para operar.
Par único
Además de las variantes de dos y cuatro pares más orientadas a computadoras, las capas físicas de Ethernet de par único 10BASE-T1,IEEE 802.3cg-2019 Cláusula 146–147. 100BASE-T1IEEE 802.3bw-2015 Cláusula 96. y 1000BASE-T1 (SPE) están destinadas a aplicaciones automotrices, IoT y M2M. o como canales de datos opcionales en otras aplicaciones de interconexión.IEEE 802.3bw Cláusula 96 y 802.3bp Cláusula 97. Las distancias a las que opera el par único en dúplex completo dependen de la velocidad: 1000 m (1 km) con 802.3cg-2019 10BASE-T1L; con 100BASE-T1 (segmento de enlace tipo A); hasta utilizando 1000BASE-T1 segmento de enlace tipo B con hasta cuatro conectores en línea. Ambas capas físicas requieren un par trenzado equilibrado con una impedancia de 100 Ω. El cable debe ser capaz de transmitir 600 MHz para 1000BASE-T1 y 66 MHz para 100BASE-T1. 2.5 Gbit/s, 5 Gbit/s y 10 Gbit/s sobre un par único de 15 m están estandarizados en 802.3ch-2020. En junio de 2023, 802.3cy añadió velocidades de 25 Gbit/s a longitudes de hasta 11 m.
Similar a PoE, Alimentación sobre líneas de datos (PoDL) puede proporcionar hasta 50 W a un dispositivo.IEEE 802.3bu-2016 104. Power over Data Lines (PoDL) of Single Balanced Twisted-Pair Ethernet.
+ Ethernet de par único (SPE) Color del hilo Señal PMA 60px|Azul BI_DA+ 60px|Blanco BI_DA−
Conectores
thumb|Cable Cat 6A con un conector M12X en un extremo y un conector modular en el otro
Conector modular 8P8C: Para usos estacionarios en entornos controlados, desde hogares hasta centros de datos, este es el conector dominante. Su lengüeta de bloqueo frágil limita su idoneidad y durabilidad. Se definen anchos de banda que admiten hasta el cableado Cat 8 para este formato de conector. M12X: Este es el conector M12 designado para Ethernet, estandarizado como IEC 61076-2-109. Es un tornillo metálico de 12 mm que aloja 4 pares blindados de pines. El ancho de banda nominal es de 500 MHz (Cat 6A). La familia de conectores se utiliza en entornos químicamente y mecánicamente agresivos, como la automatización de fábricas y el transporte. Su tamaño es similar al conector modular. Ethernet de par único define sus propios conectores: