¿Por qué el retraso de propagación de los cables Ethernet no se ve afectado por la longitud del cable?

Investigué un poco sobre cómo la demora de propagación en los cables de ethernet se ve afectada por la longitud del cable. La respuesta parece ser que el retraso es insignificante hasta que la longitud del cable alcanza una especie de valor umbral que impone un límite a la longitud máxima de ethernet antes de que se vuelva demasiado poco fiable. Sin embargo, el retraso de propagación es distancia/velocidad, por lo que técnicamente un cable más largo debería tener un retraso mayor. Supongo que los cables tienen el mismo diámetro.

Mi conjetura es que, dado que la información se envía continuamente en un flujo, aunque lleva más tiempo iniciar la transferencia, la tasa de transferencia de datos no se ve afectada. Sin embargo, la latencia seguiría siendo más lenta, lo que sería un problema. ¿Por qué rara vez se habla de la longitud del cable?

Respuestas (3)

No, no hay un umbral como tú dices; cualquier longitud de cable produce un retraso y ese retraso es proporcional a la longitud del cable. Por supuesto, diferentes cables se propagan más lentamente y esto se debe en gran medida al dieléctrico del material entre los dos conductores (o centro y pantalla en coaxial). Cuanto mayor sea la capacitancia, menor será la velocidad de propagación.

Con respecto a la longitud máxima que se puede usar para una determinada velocidad de datos, sí, hay un "tipo de" umbral: básicamente, los datos se deforman cuanto más tienen que viajar por un cable debido a las pérdidas del cable (resistivas y dieléctricas). Con cierta longitud de cable y cierta velocidad de datos, se puede considerar que el cable se encuentra en el "punto de no retorno" ya que, estadísticamente, la cantidad de errores de datos incurridos es demasiado para garantizar una mayor corrección/detección de errores. ¡Es hora de obtener un mejor cable o un esquema de modulación diferente!

La longitud del cable se discute con bastante frecuencia donde trabajo por las razones destacadas anteriormente.

@apalopohapa mi respuesta solo se refería a la física del cable en lugar de los requisitos del protocolo
Acabo de notar esto después de escribir una respuesta basada en protocolo. :(
Regla general: 2/3 de la velocidad de la luz, o aproximadamente 5 ns por metro de cable. Una trama corta a 100 Mbit/s tarda unos 6 us en transmitirse o recibirse. Sin embargo, existe un protocolo llamado PTP que sincroniza los relojes a través de Ethernet con una precisión de submicrosegundos donde se mide realmente el retraso del cable.

Como Andy alias ya escribió, cualquier longitud de cable produce un retraso. Sin embargo, al limitar la duración, sabe cuál es el retraso máximo y puede corregirlo. Ethernet hace esto especificando un tamaño mínimo de marco en combinación con una longitud máxima de cable.

Por lo tanto, asegúrese de que incluso dos computadoras en los extremos del cable (y, por lo tanto, las más alejadas entre sí según lo permitido) verán que la otra está transmitiendo antes de que terminen su propia trama.

Imagine la siguiente configuración con dos computadoras y un coaxial antiguo:ingrese la descripción de la imagen aquí

Tanto la computadora #1 como la #3 quieren transmitir algo.
Ambos revisan el cable y no ven a nadie más transmitiendo.
Ambos comienzan a transmitir su propio marco pequeño que viajará por el cable a una velocidad limitada.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ni la computadora 1 ni la computadora 3 verán la señal de los demás mientras están transmitiendo.
Ambos recibirán un marco legible del otro.

sin embargo, la computadora 2 verá un desorden no identificable en lugar de uno o más marcos válidos.

La solución empleada por Ethernet es limitar la longitud del cable a unos 200 metros y hacer obligatorio un tamaño de trama de al menos 64 caracteres. (Si el marco es más corto será acolchado).

De esa manera, cualquier transmisión desde un borde de la red llegará al otro lado de la red. Cualquier computadora (bueno, cualquier NIC) que desee transmitir debe verificar si la línea está libre y permanece libre desde el inicio de la transmisión hasta que haya enviado al menos el min. tamaño del marco.


Finalmente llegando a su pregunta sobre Why is the cable length rarely discussed?(en combinación con la etiqueta Ethernet):

Desde la antigüedad el min. tamaño del marco y máx. la longitud del cable se ha definido para Ethernet. Este es un estándar. Incluso con UTP nos adherimos a esos estándares. Esto hace que los valores sean siempre los mismos y no valga la pena discutirlos.

Gracias por esto; como Andy mencionó, estaba buscando una respuesta puramente basada en la física en lugar de basada en el protocolo, así que acepté su respuesta
La descripción aquí es para Ethernet semidúplex. Si bien es preciso, no es la forma en que Ethernet suele funcionar hoy en día. Los cables Ethernet actuales se conectan solo entre dos dispositivos (p. ej., PC y Switch) en dúplex completo, no hay colisión cuando ambos dispositivos transmiten al mismo tiempo. El reenvío de conmutadores crea mucho más retraso que la propagación de la señal por cable.
@Hennes, ¿qué software usas para dibujar eso?
@maxy, ¿Qué pasa con las grandes redes?
Eso era simple y antiguo mspaint.exe. :) En cuanto a la gran LAN, esencialmente nada cambia. Si agrega más NIC/computadoras, es posible que deba esperar más a menudo hasta que la línea esté libre y tenga mayores riesgos de colisiones. O con conmutadores modernos: usted y el conmutador son los únicos en su segmento de cable particular. Y en ese caso, existe un riesgo muy bajo de colisión o incluso más el protocolo a FD, básicamente cambiando el par de 'la línea está ocupada' a una segunda ruta de datos. Entonces, ambos dispositivos obtienen sus propias líneas de 100 Mbit (o lo que sea).

Cualquier longitud de cable impone un retraso que es aproximadamente proporcional a su longitud. También habrá una degradación en la integridad de la señal, empeorando nuevamente con la longitud.

Si la integridad de la señal se degrada demasiado, el receptor no podrá interpretar correctamente las señales. Para Ethernet coaxial y de par trenzado, esto es lo que limita la longitud de un solo "segmento".

Grandes retrasos en la propagación pueden provocar una detección incorrecta de colisiones en un sistema CSMA/CD. Específicamente, hay problemas si los retrasos de propagación crecen más que la longitud mínima del paquete. Con un solo segmento de Ethernet coaxial o de par trenzado que cumpla con los requisitos de longitud para la integridad de la señal, no se encontrará con este problema. Sin embargo, puede encontrarse con él en dos casos.

  1. cadenas de repetidores/hubs (NO conmutadores): con Ethernet de 10 megabits, la regla era que no debería tener más de 4 repetidores entre los segmentos más distantes en un dominio de colisión. Con Ethernet de 100 megabits esto se reduce a 2[1].
  2. enlaces de fibra óptica: las capas físicas de fibra pueden mantener la integridad de la señal en una distancia mucho más larga. Por lo tanto, los enlaces de fibra larga no pueden funcionar correctamente en modo semidúplex.

Los enlaces dúplex completos no utilizan CSMA/CD. Los puertos de conmutador que se ejecutan en modo semidúplex utilizan CSMA/CD, pero el dominio de colisión no cruza el conmutador.

Entonces, básicamente, siempre que se asegure de que se respeten los límites de longitud de la capa física, asegúrese de usar conmutadores en lugar de concentradores y asegúrese de que los enlaces de fibra de larga distancia se ejecuten en modo dúplex completo, entonces estará bien.

[1] Con gigabit, las reglas se mantuvieron igual que con 100 megabit porque aumentaron el tamaño mínimo de paquete para enlaces gigabit semidúplex, pero en la práctica era irrelevante porque los concentradores gigabit son como dientes de gallina.