UTP-kabel: waarom acht draden de netwerksnelheid bepalen
Begrijp waarom vier geleiders Ethernet vaak tot 100 Mbit/s beperken, hoe de vier paren Gigabit mogelijk maken en hoe u een defecte kabel diagnosticeert.
Een NAS, een computer en een router hebben Gigabit-poorten, maar het kopiëren van een bestand blijft steken rond de 10 tot 12,5 MB/s. De opslag is niet altijd de schuldige. Deze waarde is vaak het spoor van een Ethernet-verbinding die is onderhandeld naar 100 Mbit/s in plaats van 1 Gbit/s: 100 Mbit/s gedeeld door acht geeft 12,5 MB/s vóór je nog de kopteksten en andere verliezen aftrekt.
De schuldige kan een vierdraads kabel zijn, een afgebroken draad, een onvolledige krimpkous of apparatuur die beperkt is tot 100 Mbit/s. Om te begrijpen waarom, moet je kijken naar wat er werkelijk onder de mantel van een Ethernet-kabel zit.
Een normale UTP-kabel bevat acht draden
UTP betekent Unshielded Twisted Pair, of ongeschermde gedraaide draad. Onder de mantel bevinden zich vier paren, dat zijn acht draden. Elk paar combineert een volledige kleur met de bijbehorende witte gestreepte versie:
- wit-oranje en oranje ;
- wit-groen en groen ;
- wit-blauw en blauw ;
- wit-bruin en bruin.
De draaiing is niet decoratief. De twee draden van een paar dragen complementaire signalen. De storingen die onderweg worden opgevangen, beïnvloeden beide draden van een paar op een vergelijkbare manier en de ontvanger kan een groot deel daarvan wegnemen. Elk paar heeft een eigen draaistap om de kruisinterferentie tussen paren te beperken.
Je moet deze geometrie behouden tot zo dicht mogelijk bij de connector. Als je meerdere centimeters ondraait om de krimpkous te vergemakkelijken, verslechter je de prestaties, ook al geeft een eenvoudige doorlooptest aan dat alle acht draden zijn aangesloten.
Waarom vier draden volstaan bij 100 Mbit/s, maar niet bij 1 Gbit/s
De oudere 100BASE-TX-verbindingen maken gebruik van twee paren: één voor verzending en één voor ontvangst. Daarom bevatten sommige economische of oudere kabels maar vier draden. Ze kunnen correct werken bij 100 Mbit/s, maar kunnen geen conformere 1000BASE-T-verbinding tot stand brengen.
Gigabit Ethernet op koper maakt gebruik van de vier paren gelijktijdig in beide richtingen. De snelheden 2,5GBASE-T, 5GBASE-T en 10GBASE-T maken eveneens gebruik van de vier paren.
| Norme | Débit nominal | Paires utilisées | Conducteurs requis |
|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mbit/s | 2 | 4 |
| 100BASE-TX | 100 Mbit/s | 2 | 4 |
| 1000BASE-T | 1 Gbit/s | 4 | 8 |
| 2.5GBASE-T et 5GBASE-T | 2,5 et 5 Gbit/s | 4 | 8 |
| 10GBASE-T | 10 Gbit/s | 4 | 8 |
Één enkele onjuist bevestigde draad kan dus een werkende 100BASE-TX-verbinding laten achterblijven terwijl het Gigabit wordt verhinderd. Afhankelijk van de netwerkcontrollers en de aard van de storing kan de onderhandeling terugvallen naar 100 Mbit/s, volledig mislukken of een onstabiele verbinding opleveren met fouten en heronderhandelingen.
Tien zichtbare draden bewijst niet dat de kabel goed is
Een elementaire tester controleert vooral de doorlooptest en de volgorde van de pinnen. Het detecteert een afgebroken draad, een omkering of een kortsluiting, maar meet niet noodzakelijk de hoogfrequente kwaliteit van de verbinding. Een kabel kan acht lampjes tonen in de juiste volgorde en toch onbekwaam zijn om zijn nominale snelheid te behouden door een te los gedraaid paar, een slechte connector, een te grote lengte, een te strakke booglengte of sterke storingen.
Voor een gestructureerde installatie meet een certificateur onder meer de insertieverlies, de nabijgelegen en verre kruisinterferentie, de terugstroombescherming en de elektrische lengte. Voor een huishoudelijke diagnose blijft de snelste test vaak om tijdelijk de kabel te vervangen door een korte, gecertificeerde kabel waarvan de Gigabit-functie al bekend is.
T568A, T568B en gekruiste kabels
De bekabelingsnormen T568A en T568B gebruiken dezelfde acht draden, maar plaatsen de oranje en groene paren op een andere plek. Een rechte kabel gebruikt aan beide uiteinden dezelfde schakeling. Een oude gekruiste kabel combineert T568A aan de ene kant en T568B aan de andere kant om verzending en ontvangst te kruisen.
In een modern netwerk detecteert Auto-MDI/MDIX automatisch de richting van de paren. Het is daarom meestal niet meer nodig om een gekruiste kabel te maken om twee computers direct met elkaar te verbinden, een computer met een NAS of twee schakelaars. Het belangrijkste punt blijft de consistentie van de bevestiging en de aanwezigheid van de vier paren.
Welke categorie kies je?
De categorie beschrijft meetbare elektrische prestaties, niet alleen een op de mantel gedrukt cijfer. De kwaliteit van de connectors, de wanddozen, de verbindingspaneel en de aanleg telt net zoveel als de kabel.
| Categorie | Redelijk gebruik | Referentieafstand | Advies |
|---|---|---|---|
| Cat 5 | Oud 100BASE-TX | tot 100 m | Vervangen bij een renovatie |
| Cat 5e | 1GBASE-T, 2.5GBASE-T | tot 100 m | 5GBASE-T kan werken op een gekwalificeerde verbinding |
| Cat 6 | 1, 2,5 en 5 Gbit/s | tot 100 m | 10GBASE-T hangt af van de lengte en de externe overspraak |
| Cat 6A | 10GBASE-T | tot 100 m | Voor de hand liggende keuze voor een nieuwe 10 Gbit/s-installatie |
Voor 10GBASE-T op Cat 6 is de vaak genoemde regel van 55 m geen universele garantie. De aanbevelingen onderscheiden verbindingen die tot ongeveer 37 m moeten werken en die tussen 37 en 55 m kunnen werken afhankelijk van de externe kruisinterferentie. Alleen een meting van de geïnstalleerde verbinding geeft een betrouwbare antwoord. Voor 100 m bij 10 Gbit/s kies je Cat 6A.
Cat 7 en Cat 8 voldoen aan andere eisen en vormen niet automatisch een betere aankoop voor een huishoudelijke RJ45-doos. Een consistente Cat 6A-installatie, met van begin tot eind gecertificeerde componenten, is meestal nuttiger dan een opvallend gemarkeerde kabel die aan gewone dozen wordt aangesloten.
2,5 en 5 Gbit/s op een bestaande bekabeling
De IEEE 802.3bz-norm heeft 2.5GBASE-T en 5GBASE-T geïntroduceerd om een groot deel van de al geïnstalleerde Cat 5e- en Cat 6-bekabeling te benutten. 2,5 Gbit/s op Cat 5e tot 100 m is een normaal normdoel. 5 Gbit/s is voorzien op Cat 6 tot 100 m en kan onder gedefinieerde omstandigheden ook werken op Cat 5e, maar een oude lange en sterk gebundelde verbinding kan een kwalificatie vereisen vanwege de externe kruisinterferentie.
De onderhandeling kiest de beste gezamenlijke snelheid die door beide interfaces wordt aangekondigd. Het transformeert echter niet een defecte kabel in een kwalijke kabel. Sommige controllers beschikken over een downshift-mechanisme dat na meerdere mislukte verbindingen een lagere snelheid probeert: nuttig om de connectiviteit in stand te houden, maar een aanwijzing voor een probleem als de hardware sneller zou moeten werken.
Ronde kabel, platte kabel, koper en CCA
Een platte kabel is niet automatisch beperkt tot 100 Mbit/s. Een correct ontworpen en gecertificeerde product kan zijn aangekondigde snelheid bereiken. Anderzijds laten de zeer dunne en ongedocumenteerde kabels minder marge, buigen makkelijker en verbergen soms draden met een kleine doorsnede. Voor vaste bekabeling blijft een ronde vier-paar-kabel, gecertificeerd en aangelegd zonder knelling, de meest robuuste keuze.
Controleer ook het materiaal van de draad. Een CCA-kabel gebruikt aluminium dat met koper is bedekt. Zijn elektrische weerstand is hoger, hij warmt meer op met PoE en hij is gevoeliger voor beschadiging bij het krimpen. CCA-paar-gedraaide communicatiekabels voldoen niet aan de TIA-bekabelingseisen die koperen enkele en meerdraadige draden eisen.
- Cuivre massif : geschikt voor vaste verbindingen in muren en kabelkanalen.
- Cuivre multibrin : soepeler, geschikt voor korte verbindingskabels.
- CCA : vermijd voor gestructureerde netwerken, met name met PoE.
De doorsnede van de draad, vaak uitgedrukt in AWG, telt ook. Hoe hoger het AWG-getal, hoe dunner de draad. Voor een lange PoE-verbinding of een zwaar bevoorrdeeld apparaat kan de cumulatieve weerstand net zoveel ter zake komen als de datasnelheid.
Waarom het aantal draden ook telt voor PoE
Power over Ethernet transporteert de voeding over de paren van de kabel. Afhankelijk van de PoE-generatie kunnen twee of vier paren worden gebruikt. Een kabel die twee paren mist, kan voor een oude 100 Mbit/s-verbinding voldoende lijken, maar beperkt het mogelijk om te voeden, verhoogt de risico's op oververhitting als de draden te dun zijn en verhindert de moderne modi die de stroom over de vier paren verdelen.
Voor een camera, een draadloos toegangspunt, een telefoon of een ander PoE-apparaat kies je een conforme koperen kabel, respecteer de booglengte en vermijd bundels die blootstaan aan een hoge temperatuur.
De onderhandelde snelheid controleren op een Synology NAS
In DSM open je Bewerkingssysteem → Netwerk → Netwerkinterface, en ontwikkel je de betreffende interface. De regel « Netwerkstatus » geeft de onderhandelde snelheid, de duplex en de MTU weer.
Bij een beheerbare schakelaar controleer je de snelheid en de duplex van de poort. Bij een niet-beheerbaar model kan de kleur of de frequentie van de lampjes 100 Mbit/s, 1 Gbit/s en soms 2,5 Gbit/s onderscheiden; de exacte betekenis hangt af van de fabrikant.
Let op: de onderhandelde snelheid is niet de datasnelheid van een bestand. Een 1 Gbit/s-verbinding transporteert maximaal 125 MB/s in theorie. Bij een echte transfer is ongeveer 110 tot 118 MB/s gebruikelijk met goede schijven en een efficiënt protocol. Versleuteling, SMB, de opslag, de processor, kleine bestanden en andere gebruikers verlagen het resultaat nog verder.
Diagnoseprocedure wanneer Gigabit terugvalt naar 100 Mbit/s
- Lees de onderhandelde snelheid aan beide uiteinden vóór je een kopietest start.
- Scheiding en opnieuw aansluiten van de kabel om de onderhandeling opnieuw te starten.
- Probeer een bekende korte kabel, Cat 5e of hoger, met acht koperen draden.
- Wissel van poort op de schakelaar of router om een beschadigde connector uit te sluiten.
- Controleer de connectors : consistente T568A- of T568B-volgorde, ingedrukte contacten, bevestigde mantel en weinig losgedraaide paren.
- Test de acht draden met een doorlooptester, en kwalificeer de verbinding als het probleem aanhoudt.
- Controleer de foutentellers van de poort: CRC, verbindingsverliezen en heronderhandelingen kunnen een grensige kabel onthullen.
- Meet met iperf3 om de prestatie van het netwerk te scheiden van die van de schijven en het bestandsdelen.
Vermijd om 1 Gbit/s handmatig te forceren als eerste oplossing. Koperig Gigabit is afhankelijk van de onderhandeling voor meerdere parameters en een gedwongen instelling repareert noch een afgebroken draad noch een slechte krimpkous.
Geslote zin
Het aantal draden is geen fabricagedetail. Vier draden kunnen volstaan voor een oude 100BASE-TX-verbinding, terwijl 1000BASE-T en de hogere snelheden de vier paren nodig hebben. Als een transfer dicht bij 12,5 MB/s blijft steken, begin dan met het controleren van de onderhandelde snelheid en de kabel vóór je het NAS of de schijven beschuldigt.
Voor een nieuwe installatie houd je een eenvoudige regel vast: acht koperen draden, een passende categorie, consistente connectors, paren die tot aan de contacten behouden blijven en een validatie van begin tot eind. De markering op de mantel belooft een categorie; alleen de volledige verbinding bewijst de prestatie.
Technische referenties
- IEEE 802.3bz: 2.5GBASE-T en 5GBASE-T
- Ethernet Alliance: kwalificatie van Cat 5e-, Cat 6- en Cat 6A-bekabeling voor 2,5 en 5 Gbit/s
- Fluke Networks: testvereisten voor 10GBASE-T op Cat 6 en Cat 6A
- Synology: een lage overdrachtssnelheid in DSM diagnosticeren
- Belden: risico’s van CCA-geleiders voor netwerkbekabeling
Daarna lezen
Over de auteur
Jeremy Kraft beheert de infrastructuur en de zelfgehoste diensten van het IBCSC. Deze gidsen beschrijven configuraties die echt zijn uitgerold en voor publicatie opnieuw zijn nagekeken.
Discussie
Reacties
Nog geen reacties. U kunt de discussie openen met een vraag of uw eigen ervaring.