Padrões Ethernet sobre um par

Todos os profissionais da área de infraestrutura de TI conhecem os clássicos padrões de rede Ethernet que utilizam dois ou quatro pares de cabos de par trançado, como por exemplo:

  • 10BASE-T: Ethernet a 10 Mb/s em 2 pares
  • 100BASE-TX: Ethernet a 100 Mb/s em 2 pares
  • 1000BASE-T: Ethernet a 1 Gb/s em 4 pares
  • 10GBASE-T: Ethernet a 10 Gb/s em 4 pares

Mas com o avanço da Internet das coisas (IoT) e da Indústria 4.0, o protocolo Ethernet tem evoluído e se adaptado para atender a dispositivos cada vez mais diversos e inusitados, como sensores ambientais, de presença e luminosidade, máquinas de todos os tamanhos, luminárias, sistemas de som e de alarme, equipamentos audiovisuais e de telemedicina, relógios e muitos outros.

Só que nem todos esses equipamentos precisam das altas velocidades disponibilizadas pelo 10GBASE-T, e nem todos podem ser limitados aos 100 metros tradicionais. Por outro lado, alguns dispositivos geralmente estão bem próximos (como dentro de um automóvel), então porque precisar de um padrão elaborado para 100 metros e suas limitações?

E ainda há o problema do tamanho dos cabos. Com a utilização maciça do Ethernet em edifícios inteligentes, em veículos e em ambientes industriais, o espaço necessário para os caminhos que transportam cabos de quatro pares passa a ser um empecilho.

Com tudo isso em mente, novos padrões Ethernet que utilizam apenas um par trançado estão surgindo. Alguns exemplos:

  • 10BASE-T1, padrão IEEE 802.3cg para 10 Mb/s (aprovado em 2019)
  • 100BASE-T1, padrão IEEE 802.3bw para 100 Mb/s (aprovado em 2015)
  • 1000BASE-T1, padrão IEEE 802.3bp para 1 Gb/s (aprovado em 2016)

O padrão 10BASE-T1 possui duas especificações de camada física, dependendo da distância requerida:

  • 10BASE-T1S: alcance de 15 metros, com capacidade opcional para 25 metros em multidrop
  • 10BASE-T1L: alcance de 1000 metros

Todos trabalham com cabos contendo apenas um par trançado, com bitolas de condutor entre 18 e 24 AWG, frequências de transmissão entre 1 MHz e 1000 MHz, e para distâncias de canal entre 10 m e 1000 m.

Esses padrões são chamados de single-pair Ethernet (SPE), e estão sendo desenvolvidos pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), com suporte da TIA (Telecommunications Industry Association), ISO (International Organization for Standardization), ODVA (Open DeviceNet Vendors Association) e OPEN (One-Pair Ether-Net), dentre outros. Aliás, é o desenho de um carro dotado de Ethernet sobre um par da aliança OPEN que ilustra este artigo.

Além dos padrões de dados acima expostos, em 2016 o IEEE também publicou o padrão 802.3bu, para alimentação elétrica sobre cabos de um par, chamado de PoDL (Power over Data Lines), similar ao que o PoE (Power over Ethernet) representa para os cabos de quatro pares. O PoDL pode trabalhar com tensões entre 5,5 V e 60 V em corrente contínua, fornecendo potências entre 0,5 W e 50 W, dependendo da bitola dos fios e do comprimento do canal.

As comissões de estudo de cabeamento da ISO e da TIA estão trabalhando para publicar novas normas e boletins técnicos para suplementar as normas existentes de forma a acomodar essas novas necessidades, incluindo aspectos como:

  • Especificações para cabos, conectores, patch cords e enlaces de um par em cobre
  • Requisitos de desempenho e procedimentos de teste
  • Topologia e arquitetura
  • Transições de cabos de quatro pares para cabos de um par, incluindo compartilhamento de capa e utilização de equipamento ativo na transição
  • Conexão direta dos dispositivos nas áreas de serviço

Existem dois conectores aprovados para utilização com SPE, definidos em norma internacional:

  • IEC 63171-1: conector estilo LC para instalações em ambientes comerciais (M1I1C1E1), à esquerda na imagem abaixo
  • IEC 63171-6: conector para instalações em ambientes agressivos e industriais (M2I2C2E2 e M3I3C3E3), à direita na imagem abaixo

Todos esses novos padrões, de cabeamento e de aplicações, voltados a comunicações em canais de um par, facilitarão a adoção do Ethernet como tecnologia padrão para sistemas de comunicação em indústrias, veículos e edifícios inteligentes, em adição à sua já completa hegemonia nas redes corporativas de voz e dados.

Complemente o conhecimento com os vídeos abaixo, sobre a nomenclatura para a as interfaces Ethernet e sobre Power over Ethernet.

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Até a próxima!

Marcelo Barboza, RCDD, DCDC, NTS, ATS, DCS Design, Assessor CEEDA
Clarity Treinamentos
marcelo@claritytreinamentos.com.br

Sobre o autor
Marcelo Barboza, instrutor da área de cabeamento estruturado desde 2001, formado pelo Mackenzie, possui mais de 30 anos de experiência em TI, membro da BICSI e da comissão de estudos sobre cabeamento estruturado da ABNT/COBEI, certificado pela BICSI (RCDD, DCDC e NTS), Uptime Institute (ATS) e DCPro (Data Center Specialist – Design). Instrutor autorizado para cursos selecionados da DCProfessional, Fluke Networks, Panduit e Clarity Treinamentos. Assessor para o selo de eficiência para data centers – CEEDA.