Cáp Ethernet là gì? Loại, tốc độ và cách chọn loại phù hợp

Ở phía sau mỗi bộ định tuyến có ít nhất một cổng có hình dạng giống ổ cắm điện thoại rộng và cáp cắm vào đó là một cổng kết nối. cáp Ethernet . Nói một cách dễ hiểu, cáp Ethernet là cáp đồng xoắn đôi mang dữ liệu giữa các thiết bị trên mạng có dây. Nó kết nối các bộ định tuyến, bộ chuyển mạch, modem, máy tính, máy chơi game và thiết bị công nghiệp thông qua các xung điện truyền dọc theo tám dây đồng được sắp xếp thành bốn cặp xoắn. Nếu bạn loại bỏ một sự thật từ bài viết này: danh mục được in trên áo khoác sẽ cho bạn biết tốc độ và băng thông tối đa mà cáp được thiết kế để duy trì và đối với hầu hết các mạng gia đình và văn phòng hiện tại, Cat6 là sự lựa chọn cân bằng nhất .

Điều phân biệt cáp Ethernet tốt với cáp kém không chỉ nằm ở đồng thô mà còn ở độ chính xác của quy trình sản xuất. Hai loại cáp cùng loại có thể hoạt động rất khác nhau vì thông số kỹ thuật của loại đặt ra các yêu cầu điện tối thiểu và tính nhất quán của độ xoắn, cách điện và vỏ bọc quyết định mức độ đạt đến giới hạn lý thuyết của cáp. Đó là lý do tại sao các kỹ sư mạng nhìn vào dây chuyền sản xuất nhiều như nhãn hiệu khi mạng có dây hoạt động không đúng.

Cách cáp Ethernet truyền dữ liệu

Truyền Ethernet hoạt động với tín hiệu vi sai. Mỗi cặp xoắn mang cùng một tín hiệu hai lần, một lần được đảo ngược và mạch nhận sẽ trừ tín hiệu này khỏi tín hiệu kia, xử lý những gì còn lại là dữ liệu. Nếu nhiễu điện từ chạm vào cả hai dây như nhau thì nhiễu đó sẽ biến mất trong quá trình trừ. Việc xoắn giữ cho hai dây dẫn gần nhau để chúng nhận được sự giao thoa gần như giống nhau, đó chính xác là lý do tại sao các cặp dây xoắn tồn tại trong môi trường nhiễu điện.

Bốn cặp trong cáp Ethernet khác nhau một cách có chủ ý. Mỗi cặp được xoắn với độ dài nằm hơi khác nhau, đó là khoảng cách cần thiết để hoàn thành một vòng quay 360 độ. Độ dài lớp khác nhau ngăn chặn nhiễu xuyên âm giữa các cặp xếp dọc theo cáp. Vòng xoắn chặt hơn giúp cải thiện biên độ nhiễu xuyên âm nhưng lại tăng độ suy giảm, do đó tốc độ xoắn cuối cùng là sự thỏa hiệp được thiết kế trong thiết kế cáp.

Gigabit hiện đại và Ethernet nhanh hơn sử dụng đồng thời cả bốn cặp theo cả hai hướng với tính năng khử tiếng vang. Các mạng 10BASE-T và 100BASE-T cũ hơn chỉ sử dụng hai cặp trên các chân 1-2 và 3-6, đó là lý do tại sao các chân khác không mang dữ liệu trên liên kết 100 Mbps. Đầu nối RJ45 quen thuộc là phích cắm mô-đun 8P8C, có đầu cuối là T568A hoặc T568B tùy theo thông lệ khu vực.

Giới hạn bạn sẽ gặp thường xuyên nhất khi lập kế hoạch là kênh đồng dài 100m . Thông số kỹ thuật của IEEE 802.3 xác định kênh tối đa là 100 mét, được tạo thành từ cáp ngang dài tới 90 mét cộng với 10 mét dây vá bện. Ngoài khoảng cách đó, bạn đặt một công tắc và bắt đầu một đoạn mới.

Máy xoắn đôi quay lại để sản xuất cáp mạng Máy này đạt được khả năng kiểm soát bước chính xác và xoắn dây lõi không bị căng, đảm bảo hiệu suất điện ổn định. Nó phù hợp với các nhà sản xuất tập trung vào các cặp xoắn có độ ổn định cao cho cáp Ethernet. Xem sản phẩm →

Danh mục cáp Ethernet: Ý nghĩa của các con số trên áo khoác

Hạng mục này là tốc độ trần, không phải lời hứa về tốc độ. Nó xác định dải tần số và giới hạn điện mà cáp phải vượt qua, đồng thời những con số đó quyết định những gì liên kết có thể đàm phán. Bảng dưới đây cho thấy ranh giới thực tế của các danh mục mà bạn thực sự sẽ tìm thấy trong các cửa hàng.

Cột khoảng cách là nơi ẩn giấu những sai lầm khi lập kế hoạch. Cat6 hỗ trợ 10 Gbps, nhưng chỉ hơn 55 mét; vượt quá độ dài đó nó cần Cat6a. Nếu bạn đang đi dây trước cho một tòa nhà và mong muốn mạng vẫn tồn tại sau các lần nâng cấp trong tương lai, Cat6a là loại giúp bạn không phải kéo lại cáp .

Cat7 xuất hiện trong nhiều danh sách trực tuyến, nhưng nó được xác định trong thông số kỹ thuật ISO/IEC 11801 là Loại F thay vì trong tài liệu cáp TIA và nó thường sử dụng đầu nối TERA hoặc GG45 thay vì RJ45 tiêu chuẩn. Trong thực tế, Cat6a là lựa chọn tương thích hơn cho mọi thứ sử dụng thiết bị thông thường. Cat8 nhắm đến các trung tâm dữ liệu trong các liên kết thiết bị ngắn; Cat8.1 giữ nguyên hệ số dạng RJ45, nhưng giới hạn 30 mét khiến việc xây dựng hệ thống cáp trở nên sai lầm.

Khả năng tương thích ngược là tuyệt đối. Cáp Cat8 cắm vào bộ chuyển mạch 1 Gbps sẽ chạy ở tốc độ 1 Gbps; cáp Cat5e được cắm vào bộ chuyển mạch 10 Gbps sẽ giữ liên kết ở tốc độ cao nhất mà cáp có thể hỗ trợ, thường là 1 Gbps hoặc 2,5 Gbps. Cáp không phải là nguồn tốc độ; nó là một trần nhà.

Cấu trúc che chắn và dây dẫn: Điều gì ảnh hưởng đến hiệu suất trong thế giới thực

Dây đặc cho tường, dây bện cho dây vá và chỉ che chắn ở những nơi môi trường yêu cầu. Câu đó bao gồm hầu hết các quyết định về dây dẫn và che chắn trong hệ thống lắp đặt thực tế.

Một dây dẫn rắn, thường là 23 AWG ở Cat6 hoặc Cat6a, có điện trở DC thấp hơn và độ suy giảm tốt hơn so với dây dẫn bị mắc kẹt có cùng đường kính ngoài và nó giữ nguyên vị trí sau khi được kéo vào ống dẫn. Dây dẫn bị mắc kẹt, thường có kích thước từ 26 đến 28 AWG, được sử dụng trong dây vá vì chúng vẫn tồn tại khi bị uốn cong nhiều lần nhưng chúng làm tăng thêm độ suy giảm. Cáp dài, mỏng, bện hoàn toàn là nguyên nhân tiềm ẩn phổ biến khiến liên kết đạt tốc độ 100 Mbps thay vì 1 Gbps.

Lớp cách điện kiểm soát mức độ truyền tín hiệu đều. Cáp Ethernet hiệu suất cao sử dụng polyetylen xốp hoặc da xốp vì các tế bào khí cực nhỏ làm giảm hằng số điện môi và giảm nhiễu xuyên âm ở tần số cao. Quá trình ép đùn phải giữ độ dày và độ đồng tâm của thành trong phạm vi dung sai chặt chẽ trên toàn bộ trống; sự thay đổi độ dày vài phần trăm milimét xuất hiện dưới dạng gián đoạn trở kháng phản ánh một phần tín hiệu. Các nhà máy cáp áp dụng chất điện môi bằng cách chạy dây dẫn qua dây chuyền ép đùn cách điện, trong đó thiết kế vít và cấu hình làm mát cố định độ dày thành cuối cùng.

Dây chuyền ép đùn dây lõi cách điện cho PVC/PE/PP/PU Dây chuyền ép đùn có thể tùy chỉnh này kiểm soát độ dày và độ đồng tâm của thành điện môi, ảnh hưởng trực tiếp đến trở kháng và nhiễu xuyên âm. Nó là điều cần thiết để sản xuất cách điện tần số cao nhất quán trên dây tín hiệu và điện tử. Xem sản phẩm →

Tấm chắn có sẵn ở một số cấu hình và sự lựa chọn là về môi trường điện từ chứ không phải về chất lượng.

Tấm chắn không liên tục hoặc không được kết thúc ở một đầu có thể hoạt động kém hơn cáp không được che chắn tốt, vì màn hình nổi thu thập tiếng ồn thay vì chuyển hướng nó. Trong một ngôi nhà bình thường với thời gian ngắn, U/UTP là đủ. Gần động cơ, thiết bị hàn hoặc đường dây điện áp cao, F/UTP hoặc S/FTP tạo ra sự khác biệt có thể đo lường được.

Ethernet và Wi-Fi: Kết nối có dây chiếm ưu thế

Về độ trễ, độ giật và thông lượng ổn định, Ethernet đánh bại mọi liên kết không dây ở cùng mức giá. Wi-Fi chỉ thắng ở tính di động và tiện lợi. Đó là toàn bộ sự đánh đổi trong một câu.

Độ trễ là sự khác biệt dễ thấy nhất. Bước nhảy có dây thông qua một công tắc diễn ra dưới một phần nghìn giây và độ giật vẫn ở mức thấp. Wi-Fi làm tăng độ trễ truy cập vô tuyến vài mili giây ngay cả trong phòng sạch, đó là lý do tại sao kết nối có dây vẫn là kết nối mặc định cho trò chơi, giao dịch trực tuyến và thoại qua IP.

Thông lượng cũng hoạt động khác nhau. Ethernet có dây là song công hoàn toàn: liên kết 1 Gbps gửi và nhận đồng thời và quản lý thông lượng TCP thực tế gần 940 Mbps. Wi-Fi chia sẻ phương tiện vô tuyến. Ngay cả Wi-Fi 7 cũng đàm phán thời gian phát sóng giữa tất cả các thiết bị được kết nối và mất hiệu quả trong lưu lượng thực, do đó, liên kết Wi-Fi 1,2 Gbps thường mang ít dữ liệu hữu ích hơn cáp 1 Gbps.

Ngoài ra còn có góc độ tin cậy. Liên kết có dây không bị suy giảm khi mạng lân cận xuất hiện trên cùng một kênh hoặc khi nhiều thiết bị tham gia vào một điểm truy cập. Đối với máy ảnh, ổ đĩa mạng, máy in và điểm truy cập phải tiếp tục phục vụ, mạng có dây là nền tảng an toàn hơn và Wi-Fi trở thành lớp tiện lợi cho điện thoại và máy tính bảng.

Cách chọn cáp Ethernet phù hợp cho thiết lập của bạn

Ghép danh mục với cổng Ethernet chậm nhất ở cả hai đầu, khớp tấm chắn với môi trường điện từ và chọn rắn hoặc mắc kẹt tùy theo việc cáp sẽ được kéo một lần hay uốn cong nhiều lần. Quá trình đơn giản đó sẽ loại bỏ hầu hết các lỗi lựa chọn.

Sáu bước lựa chọn thực tế

1. Kiểm kê các cảng. Liệt kê tốc độ liên kết của bộ định tuyến, bộ chuyển mạch và thiết bị. Cổng 1 Gbps chạy thoải mái trên Cat5e hoặc Cat6; Cổng 2,5 hoặc 5 Gbps cần Cat6 cho kênh 100 mét đầy đủ; Cổng 10 Gbps cần Cat6a vượt quá 55 mét.
2. Đo đường dẫn đầy đủ. Đếm từng mét qua tường, khay và vòng tủ, sau đó thêm cả hai dây vá. Giữ tổng kênh dưới 100 mét.
3. Chọn loại rắn để chạy cố định và mắc kẹt cho dây vá. 23 AWG đặc dành cho cáp âm tường, sợi 26 đến 28 AWG dành cho bảng vá lỗi và dây thiết bị.
4. Khảo sát các nguồn gây nhiễu. Dây cáp điện, động cơ, thiết bị hàn và thiết bị đóng cắt nặng là những thủ phạm thường gặp. Nếu tuyến đường đến gần với bất kỳ tuyến đường nào trong số đó, hãy sử dụng ít nhất F/UTP; ở nơi có tiếng ồn lớn, hãy sử dụng S/FTP.
5. Lập kế hoạch cấp nguồn qua Ethernet. Cấp nguồn qua Ethernet ở lớp 802.3bt có thể cung cấp tới 90 W trên mỗi cổng và dây dẫn mang dòng điện đó cùng với dữ liệu. Các dây dẫn dày hơn như dây rắn 23 AWG xử lý nhiệt tốt hơn nhiều so với dây dẫn sợi mỏng dùng trong cáp bó chặt.
6. Kiểm tra dấu áo khoác. Cáp thích hợp liệt kê danh mục, kích thước AWG và đánh dấu lô hoặc cuộn sản xuất. Việc thiếu dấu hiệu khiến việc bảo trì lâu dài trở nên khó khăn và là rủi ro cho chuỗi cung ứng.

Những điều cần tránh khi mua

• Mua loại cao hơn mức hỗ trợ của thiết bị và mong đợi tốc độ tăng lên. Cáp Cat8 trên mạng 1 Gbps vẫn chạy ở tốc độ 1 Gbps.
• Bỏ qua quy tắc về khoảng cách, sau đó đổ lỗi cho công tắc về một liên kết đàm phán ở tốc độ 100 Mbps trên quãng đường 70 mét được làm hoàn toàn bằng cáp vá sợi mỏng.
• Chạy cáp không được che chắn qua phòng máy chứa đầy ổ đĩa và động cơ, sau đó gọi mạng không đáng tin cậy.
• Giả sử tất cả các dây vá đều giống hệt nhau. Một sợi dây mềm dài 20 mét ở dạng nguyên khối không phải là bộ phận điện giống như dây nối dài 1 mét giữa ổ cắm trên tường và máy tính.

Từ dây đồng đến cáp Ethernet: Bên trong quy trình sản xuất

Đặc tính điện của cáp Ethernet được cố định tại nhà máy. Dây chuyền sản xuất điển hình kéo dây dẫn theo đúng kích cỡ, ép đùn chất điện môi lên nó, xoắn hai lõi cách điện thành một cặp, cáp bốn cặp với nhau, áp dụng tấm chắn tùy chọn và cuối cùng ép đùn vỏ bọc bên ngoài. Mỗi bước để lại một dấu hiệu điện trong sản phẩm hoàn thiện.

Lý do khiến hai loại cáp cùng loại hoạt động khác nhau là do độ lặp lại của máy. Trên một dây chuyền sản xuất kỷ luật, lực căng trong khi xoắn được giữ ổn định trên toàn bộ trống, máy đùn giữ cho thành điện môi gần như không đổi và đầu dán giúp màn hình không bị rách. Trên đường dây yếu hơn, thiết kế tương tự tạo ra các lỗi cục bộ chỉ xuất hiện khi liên kết chạy nóng hoặc ở khoảng cách tối đa.

Cái nhìn kỹ thuật về cách cơ chế xoắn đôi giữ thời gian và lực căng ổn định trong thời gian dài có sẵn trong bài viết GEMWELL này về độ chính xác xoắn đôi trong sản xuất cáp .

GEMWELL chế tạo thiết bị cho chính xác dây chuyền này: máy đùn cách điện dây lõi, máy xoắn đôi không xoắn, máy quấn băng keo và dây chuyền ép đùn vỏ bọc. Tổng quan về phạm vi thiết bị hoàn chỉnh đang bật trang web GEMWELL .

Lớp vỏ bên ngoài là lớp cuối cùng và là thứ đầu tiên bạn chạm vào. Nó phải nằm ở tâm xung quanh lõi xoắn để bán kính uốn cong vẫn có thể dự đoán được và các cặp không bị ép ra khỏi cách sắp xếp hình học của chúng. Dây chuyền ép đùn vỏ bọc tốt sẽ giữ cho tường đồng đều ở tốc độ đường dây, đó là lý do tại sao thiết bị vỏ bọc quan trọng đối với chất lượng cuối cùng của cáp.

Dây chuyền ép đùn vỏ bọc cáp PVC/PE/PP/PU Dây chuyền ép đùn này tạo ra vỏ bọc bên ngoài đồng nhất giúp giữ cho hình dạng cáp ổn định và có thể dự đoán được bán kính uốn cong. Điều này rất quan trọng đối với độ bền cuối cùng của cáp và hiệu suất ổn định trong quá trình lắp đặt dài. Xem sản phẩm →

Câu hỏi thường gặp về cáp Ethernet

Cáp Ethernet tốt nhất để sử dụng tại nhà là gì?

Đối với một ngôi nhà có gói internet Gigabit và bộ định tuyến có cổng 1 Gbps, Cat6 là đủ. Nếu bạn đang kéo cáp bên trong tường và muốn tránh phải kéo lại sau này, hãy sử dụng Cat6a để việc nâng cấp 10 Gbps trong tương lai không buộc phải sử dụng cáp mới.

Cáp loại cao hơn có làm cho Internet nhanh hơn không?

Không. Gói internet, cổng bộ định tuyến và cổng thiết bị sẽ đặt tốc độ. Cáp tốt hơn chỉ loại bỏ được nút thắt cổ chai; nó không thể thêm tốc độ vượt quá những gì thiết bị hỗ trợ. Lợi ích thực sự của danh mục cao hơn là khoảng trống và đàm phán liên kết ổn định hơn.

Cáp Ethernet có thể tồn tại được bao lâu trước khi tín hiệu bị suy giảm?

Giới hạn kênh đồng là 100 mét: tổng cộng tối đa 90 mét cáp ngang cố định cộng với 10 mét dây nối bị mắc kẹt. Nếu bạn cần thêm khoảng cách, hãy thêm bộ chuyển mạch Ethernet hoặc sử dụng cáp quang cho đoạn dài.

Cáp được che chắn có cần thiết trong một ngôi nhà bình thường không?

Ở hầu hết các gia đình, U/UTP là đủ. F/UTP hoặc S/FTP hữu ích khi cáp chạy gần cáp nguồn, động cơ hoặc máy phát vô tuyến. Hãy nhớ rằng cáp có vỏ bọc phải được kết cuối và nối đất đúng cách ở một đầu, nếu không màn hình có thể thu nhiều tiếng ồn hơn mức nó chặn.

Tôi có thể sử dụng cáp Cat8 với bộ định tuyến cũ hơn có cổng 1 Gbps không?

Đúng. Cả hai đầu đều đàm phán tốc độ cao nhất được hỗ trợ lẫn nhau, do đó liên kết chạy ở tốc độ 1 Gbps và cáp không phải là giới hạn. Tình huống ngược lại mới là vấn đề thực sự: cáp loại thấp trong liên kết tốc độ cao sẽ làm giảm tốc độ.

Tại sao một cáp Ethernet có cảm giác cứng hơn nhiều so với cáp khác?

Độ cứng đến từ thước đo dây dẫn, vật liệu cách điện và thành phần vỏ bọc. Dây dẫn 23 AWG rắn cứng hơn dây bện mỏng và vỏ bọc PVC tiêu chuẩn cứng hơn các hợp chất dẻo. Cáp tần số cao thường sử dụng chất điện môi xốp cứng để tăng thêm độ cứng. Cả hai đều không tự động tốt hơn; nó phụ thuộc vào tuyến đường và bán kính uốn cong bạn cần.

Lớp vật lý xác định mọi thứ ở trên nó. Một sợi cáp tốt sẽ không khắc phục được bộ định tuyến yếu, nhưng một sợi cáp xấu sẽ âm thầm hạn chế một bộ định tuyến mạnh. Khi bạn lên kế hoạch cho một lần chạy mới, hãy quyết định danh mục từ các cổng, tôn trọng giới hạn khoảng cách và kết cấu công trình phù hợp với môi trường; quá trình đó lọc ra hầu hết các sự cố kết nối trước khi chúng tồn tại.

Số liệu hiệu suất trong bài viết này dựa trên thông số kỹ thuật IEEE 802.3 và các tài liệu về cáp TIA và ISO/IEC xác định các loại cáp Ethernet.