Significado del ancho de banda de 100 MHz del cable Cat 5

Cable de categoría 5 en Wikipedia :

El ancho de banda de la categoría 5 y 5e es el mismo (100 MHz) y la construcción física del cable es la misma, y ​​la realidad es que la mayoría de los cables Cat 5 cumplen con las especificaciones de Cat 5e, aunque no está probado ni certificado como tal.

Entonces, ¿qué significa el ancho de banda del cable? ¿Es correcto decir que la respuesta de frecuencia del cable Cat 5 es casi plana en una región con un ancho de 100 MHz y una atenuación de 3 dB ? Algo así con B=100Mhz :

                         Respuesta de frecuencia del cable

Si es correcto, ¿cuál es la frecuencia f 0 para el cable cat 5?

¿Y cómo se relaciona la velocidad máxima de cat5, es decir, 100 Mbps , con el ancho de banda de 100 MHz ?

Si queremos enviar una señal digital con algún código de línea simple como NRZ, ¿cuál será la duración de un bit (tiempo de bit) en milisegundos?

Búsqueda de imágenes de Google: "pérdida de inserción cat5 frente a frecuencia". Los cables Cat5 suelen tener una pérdida de aproximadamente 20 dB/100 m a 100 MHz, y la pérdida depende en gran medida de la longitud y la frecuencia. Esa cita está mal escrita por alguien con poca comprensión de lo que está hablando.
También vale la pena señalar que Ethernet de 100 Mbit no significa 100 MHz. Gigabit, 10G y 40G se pueden ejecutar sobre cobre, pero no requieren anchos de banda de cable de 1 GHz/10 GHz/40 GHz. Infórmese sobre la codificación MLT y PAM.

Respuestas (2)

Básicamente, la cita que ha mostrado fue escrita por alguien que no entendió de qué estaba hablando o lo simplificó en exceso.

El ancho de banda del cable es el resultado de la resistencia del cable y del hecho de que es capacitivo. Estos actúan como un filtro de paso bajo RC que limita el ancho de banda. Además, la inductancia y la capacitancia distribuidas del cable dependen de la frecuencia, por lo que tienen un efecto más complejo en el ancho de banda.

La "pérdida de inserción", que es una medida de la ganancia del cable, depende tanto de la frecuencia como de la longitud. Cuanto más largo es el cable, más pérdidas tiene.

Aquí hay un ejemplo de la pérdida de inserción de un cable CAT5e, esto para una longitud de 100 m:

Pérdida de inserción frente a frecuencia
Fuente de imagen

Aquí vemos que a 100MHz, la pérdida es en realidad más de 20dB, mucho más que el punto de 3dB (ganancia de potencia) o 6dB (ganancia de voltaje) que se usaría para especificar el ancho de banda de un filtro de paso bajo de primer orden como el cita implica.

Más arriba en la página de Wikipedia se explica con mayor precisión de dónde proviene la cifra de 100 MHz:

La especificación para cable de categoría 5 se definió en ANSI/TIA/EIA-568-A, con aclaraciones en TSB-95. Estos documentos especifican las características de rendimiento y los requisitos de prueba para frecuencias de hasta 100 MHz.

Básicamente, los requisitos en cuanto a pérdida de inserción que se deben cumplir para que un cable sea clasificado como Cat5 solo se especifican hasta 100MHz . Más allá de este punto, las especificaciones del cable no están definidas por el estándar, aunque los fabricantes pueden proporcionar datos en las frecuencias más altas.

En términos de cómo la velocidad de Ethernet se relaciona con la frecuencia, eso es un poco más complejo. Los datos sin procesar se codifican utilizando varios esquemas que se describen brevemente en la página wiki aquí . Para 100BASE-TX, se utilizan varios esquemas de codificación que dan como resultado una frecuencia fundamental máxima de 31,25 MHz a través del propio cable.

¿Cómo se obtienen 31,25 MHz? Leí en alguna parte que para una transmisión confiable de la señal de onda cuadrada, se debe transmitir al menos el tercer armónico. Entonces, al tener un ancho de banda de 100 MHz, la frecuencia de la señal de onda cuadrada puede ser máxima (100/3) MHz (aproximadamente 33 MHz). ¿Es la misma frecuencia de 31,25 MHz?
¿Y es correcto decir? : Con una frecuencia fundamental de 33 MHz, una codificación de línea simple como NRZ nos dará un máximo de 33 Mbps pero en 100BASE-TX, cada cuatro bits se transmite por una muestra, por lo que tenemos 33*4 = 132 Mbps pero también usa codificación 4B5B que convierte 132Mbps a 100Mbps. Perdón por hacer una pregunta trivial.
@MehranTorki ¡No 33 MHz, 31,25 MHz! (31.25MSps * 4bpS * (4/5)) = 100Mbps.
Genial, pero ¿cómo se determinan los 31,25 MHz? ¿No está relacionado con el tercer armónico de las ondas cuadradas?
@MehranTorki tiene que ver con el requisito de ancho de banda en el peor de los casos para MLT-3, que es el esquema NRZ utilizado durante la transmisión.
Las señales de Ethernet de alta velocidad NO son ondas cuadradas de todos modos.

La diferencia entre Cat5 y Cat5e está en la forma en que se trenzan los pares de cables. El giro en un Cat5e es más apretado y esto se hace para reducir la diafonía.

Fast ethernet (100 Mbps) utiliza solo 2 pares (uno para TX y otro para RX). Gigabit Ethernet usa los 4 pares para RX y TX en ese momento (usando la cancelación de eco), lo que lo hace muy sensible a la diafonía.

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