Die Auswahl einer RJ45-Buchse für mehr als 1 Gbit/s hängt von der Signalbandbreite ab, die sie übertragen muss, nicht von der auf dem Port aufgedruckten Geschwindigkeit:
Wichtige Erkenntnisse
- Wählen Sie eine Multi-Gig-RJ45-Buchse anhand der Geschwindigkeitsklasse, für die sie spezifiziert ist, da ein passendes Footprint nichts darüber aussagt, ob sie 2,5G, 5G oder 10GBASE-T übertragen kann.
- Die Signalbandbreite steigt von 62,5 MHz bei 1000BASE-T auf 100 MHz bei 2,5GBASE-T, 200 MHz bei 5GBASE-T und 400 MHz bei 10GBASE-T, jeweils über vier Adernpaare.
- IEEE 802.3bz definiert 2,5GBASE-T und 5GBASE-T über Cat 5e oder Cat 6 bis zu 100 m, während IEEE 802.3an 10GBASE-T über Cat 6A bis zu 100 m definiert.
- Die häufige Falle ist ein Gigabit-MagJack, der in einem Multi-Gig-Design wiederverwendet wird: Er passt zwar auf die Platine, aber seine Spezifikation liegt möglicherweise unter der Bandbreite, die der Port benötigt.
- Eine Multi-Gig-Buchse eines Zweitanbieters muss nicht nur beim Footprint, sondern auch bei der Geschwindigkeitsklasse, dem internen Schaltplan und dem PoE-Typ mit dem Original übereinstimmen.
Technische Faustregel: Spezifizieren Sie die Buchse für die höchste Geschwindigkeit, die der Port jemals erreichen wird, und bestätigen Sie diese Einstufung anhand des Datenblatts, anstatt sie vom Gehäuse oder der Pin-Anzahl abzuleiten.
Was sich von 1000BASE-T zu 2,5G, 5G und 10GBASE-T ändert
Die Schnittstelle sieht bei jeder Geschwindigkeit gleich aus. 1000BASE-T, 2,5GBASE-T, 5GBASE-T und 10GBASE-T verwenden alle eine 8P8C-Buchse, einen 100-Ω-Differenzialkanal und alle vier Paare bidirektional. Was sich ändert, ist die Signalisierungsgeschwindigkeit jedes Paares. IEEE 802.3bz leitet 2,5GBASE-T und 5GBASE-T von 10GBASE-T ab, indem es mit einem Viertel bzw. der Hälfte der Signalisierungsrate betrieben wird.
Deshalb sind die Schritte nicht gleich. Der Übergang von 1000BASE-T zu 2,5GBASE-T erhöht die Signalbandbreite von 62,5 MHz auf 100 MHz, während sich jeder weitere Schritt verdoppelt, auf 200 MHz und dann 400 MHz. Die Magnetik, die Kontakte und das Platinen-Layout müssen dieses Band mit ausreichend Spielraum passieren, damit der PHY das Signal wiederherstellen kann.
Eine 10/100-Buchse ist ein Sonderfall. 10BASE-T und 100BASE-TX verwenden nur zwei Paare. Daher ist ein für diese Geschwindigkeiten gebautes Bauteil üblicherweise für zwei Paare verdrahtet und mit Magnetik ausgestattet und kann keinen Vier-Paar-Port bedienen.
Was die Buchse bei Multi-Gig-Geschwindigkeiten leisten muss
Bei RJ45-Steckverbindern mit integrierter Magnetik befindet sich die Magnetik im Gehäuse, sodass das Bauteil als eine Baugruppe qualifiziert ist. Lesen Sie diese vier Punkte im Datenblatt und prüfen Sie, ob jeder einzelne für den Frequenzbereich Ihres Ports spezifiziert ist:
- Nenngeschwindigkeit. Die Geschwindigkeitsklasse, für die der Hersteller garantiert. Ein Gehäuse, das innerhalb einer Produktfamilie verwendet wird, sagt darüber nichts aus.
- Einfügedämpfung. Signalverlust durch die Buchse. Die Dämpfung steigt mit der Frequenz, daher beschreibt ein Wert, der nur bei niedriger Frequenz angegeben ist, keinen 400-MHz-Port.
- Rückflussdämpfung. Reflexion durch Impedanzdiskontinuitäten. Alle vier Paare senden und empfangen gleichzeitig, sodass reflektierte Energie direkt auf den Empfänger trifft.
- Übersprechen zwischen Paaren. Kopplung innerhalb der Buchse. Da vier Paare gleichzeitig signalisieren, verbraucht dies Spielraum (Margin), den der PHY bei höheren Geschwindigkeiten benötigt.
Eine Tabelle, die bei 100 MHz endet, mag für ein Gigabit-Bauteil vollständig sein, für ein 10GBASE-T-Bauteil jedoch nicht. Wenn das Datenblatt Ihren Frequenzbereich nicht abdeckt, fordern Sie die Daten an, bevor Sie das Layout festlegen. Die gleiche Vorgehensweise gilt, unabhängig davon, ob sich der Transformator in der Buchse oder daneben befindet – eine Entscheidung, die in MagJack vs. diskrete Magnetik behandelt wird.
Die Prüfung vor der Wiederverwendung eines Gigabit-Footprints
Das Upgrade eines Gigabit-Ports ist der übliche Weg, wie eine Multi-Gig-Buchse in ein Design gelangt, und das Footprint ist dabei die geringste Sorge. Führen Sie diese Prüfungen für beide Zeichnungen und beide Datenblätter durch:
- Geschwindigkeitsklasse. Bestätigen Sie, dass das neue Bauteil für die Zielgeschwindigkeit ausgelegt ist und nicht nur im gleichen Gehäuse angeboten wird.
- Internes Schaltbild. Vergleichen Sie die Pin-Belegung und die Anschlüsse der Mittelabgriffe Pin für Pin und prüfen Sie das Ergebnis anhand des Referenzdesigns des neuen PHY. Ein PHY-Wechsel kann auch die erwartete Vorspannung (Biasing) ändern.
- Mechanische Passform. Vergleichen Sie Pin-Abstand, Position der Abschirmfahnen, LED-Pins, Gehäusehöhe und den Freiraum unter der Buchse. Gehen Sie nicht davon aus, dass diese zwischen den Geschwindigkeitsklassen identisch sind.
- Routing. Überprüfen Sie die 100-Ω-Paare vom PHY zur Buchse anhand des Layout-Leitfadens des neuen PHY. Ein Gigabit-Layout, das mit ausreichend Spielraum funktionierte, hat bei höherer Bandbreite möglicherweise nicht denselben Spielraum.
- Link-Verifizierung. Testen Sie auf dem tatsächlichen Board bei der längsten von Ihnen unterstützten Kabellänge. Lesen Sie die ausgehandelte Geschwindigkeit und die Fehlerzähler aus, da eine leuchtende Link-LED allein noch keinen Beweis darstellt.
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Verkabelung und Reichweite: Was der Port verspricht
Die Geschwindigkeitsklasse bestimmt auch die Verkabelung, die Sie Ihrem Kunden zusichern können. 2.5GBASE-T und 5GBASE-T wurden so konzipiert, dass bestehende Cat 5e- und Cat 6-Leitungen mehr als ein Gigabit bis zu 100 m übertragen können, weshalb sie bei Wireless Access Points weit verbreitet sind. 10GBASE-T ist für Cat 6A bis 100 m spezifiziert, sodass ein 10G-Port Installationskosten für eine Neuverkabelung verursachen kann.
Das macht die Geschwindigkeitsklasse sowohl zu einer Systementscheidung als auch zu einer Komponentenentscheidung. Wählen Sie 2.5G oder 5G, wenn die installierte Verkabelung beibehalten werden muss, und 10G, wenn die Anwendung den Durchsatz benötigt und die Verkabelung angepasst werden kann. Die Geschwindigkeitsklasse ist in der Regel der erste Filter bei der Auswahl aus einem Sortiment an RJ45-Buchsen und MagJacks, da sie die Kandidaten eingrenzt, bevor Ausrichtung oder LED-Optionen ins Spiel kommen.
Hinzufügen von PoE bei Multi-Gig-Geschwindigkeiten
Power over Ethernet und Geschwindigkeitsklasse sind separate Bewertungen, und ein Multi-Gig-PoE-Port benötigt eine Buchse, die beides unterstützt. Der PoE-Strom fließt durch die kabelseitigen Mittelabgriffe derselben Magnetics, die auch die Daten übertragen, und IEEE 802.3bt Typ 3 und 4 versorgen alle vier Adernpaare. Bestätigen Sie die Geschwindigkeitsklasse und den PoE-Typ unabhängig voneinander im Datenblatt.
Die Anforderungen summieren sich in einem Bauteil: Bandbreite durch die Magnetics und Mittelabgriffstrom durch dieselben Wicklungen. Auch die Wärmeentwicklung spielt hier eine größere Rolle, da ein schneller PHY und eine stromführende Buchse in einem versiegelten Gehäuse nebeneinander liegen können. Die zu prüfenden Werte werden in unserem Leitfaden zur Auswahl von PoE-Magnetics nach Mittelabgriffstrom behandelt.
Ethernet-Geschwindigkeitsklassen im Vergleich
| Geschwindigkeitsklasse | IEEE-Standard | Verwendete Paare | Symbolrate pro Paar | Signalbandbreite | Spezifiziertes Kabel | Maximale Entfernung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1000BASE-T | 802.3ab | 4 | 125 MBd | 62,5 MHz | Cat 5 oder besser | 100 m |
| 2.5GBASE-T | 802.3bz (2016) | 4 | 200 MBd | 100 MHz | Cat 5e oder Cat 6 | 100 m |
| 5GBASE-T | 802.3bz (2016) | 4 | 400 MBd | 200 MHz | Cat 5e oder Cat 6 | 100 m |
| 10GBASE-T | 802.3an (2006) | 4 | 800 MBd | 400 MHz | Cat 6A | 100 m |
Häufig gestellte Fragen
Kann ein 1000BASE-T MagJack 2.5GBASE-T betreiben?
Gehen Sie nicht davon aus; verwenden Sie ein Bauteil, das für 2.5GBASE-T spezifiziert ist. Die Signalbandbreite steigt von 62,5 MHz auf 100 MHz, und eine Gigabit-Einstufung garantiert keine Leistung bei dem höheren Wert. Eine Verbindung, die über ein kurzes Testkabel zustande kommt, sagt wenig über die Leistungsreserven bei 100 m aus.
Was ist der Unterschied zwischen 1G- und 2.5G-Ethernet-Ports?
Ein 2.5G-Port überträgt 2,5 Gb/s über dieselben vier Adernpaare und dieselbe 8P8C-Schnittstelle wie ein 1G-Port, jedoch bei 100 MHz Signalbandbreite statt 62,5 MHz. Beide erreichen 100 m. Um 2,5 Gb/s zu erreichen, sind ein 2.5G-fähiger PHY, eine entsprechende Buchse und ein Link-Partner erforderlich; IEEE 802.3bz ermöglicht dies über Cat 5e oder Cat 6.
Kann man 10G über Cat 6 betreiben?
IEEE 802.3an spezifiziert 10GBASE-T über Cat 6A bis zu 100 m, daher ist Cat 6 keine Option für die volle Reichweite. Wenn ein Produkt 10GBASE-T bei 100 m garantieren muss, sollte diese Zusage auf Cat 6A basieren. Betrachten Sie jede kürzere Cat 6-Verbindung als Ausnahme, die anhand des installierten Kanals überprüft werden muss.
Kann eine 10GBASE-T-Buchse PoE übertragen?
Ja, wenn das Bauteil sowohl für 10GBASE-T als auch für den benötigten PoE-Typ spezifiziert ist. Eine 10GBASE-T-Buchse ohne PoE-Zulassung sollte nicht an einem stromführenden Port verwendet werden, da ihre Mittelabgriffe und Wicklungen möglicherweise nicht für diesen Strom ausgelegt sind. Bestätigen Sie beide Spezifikationen im Datenblatt.
Kann ich von einem Gigabit-MagJack auf ein 2.5G-Bauteil umsteigen, ohne das Platinenlayout zu ändern?
Manchmal, aber nur, wenn das neue Bauteil auch hinsichtlich Footprint, Pin-Belegung, Mittelabgriff-Anschlüssen und LED-Konfiguration übereinstimmt. Ein RJ45-Vergleichstool listet Kandidaten basierend auf einer ursprünglichen Teilenummer auf, und dieselben Prüfungen gelten auch bei der Suche nach Zweitlieferanten für dieselbe Geschwindigkeitsklasse. Drop-in-Äquivalente, Muster und mechanische Zeichnungen sind auf Anfrage zur Überprüfung erhältlich.
Die Wahl einer Multi-Gig-Buchse hängt von der höchsten Geschwindigkeit ab, die der Port unterstützen muss, der dafür erforderlichen Bandbreite, der Verkabelung, die Sie gewährleisten können, und davon, ob PoE dieselben Magnetics nutzt. Bestätigen Sie jede Spezifikation im Datenblatt und überprüfen Sie die Verbindung auf der tatsächlichen Platine, da ein passender Footprint allein keine dieser Fragen beantwortet.
About the Author
Michael Wang
Senior Technical Engineer
As the technical lead at TeleWire, Michael bridges the critical gap between complex engineering requirements and precision manufacturing. With deep expertise in Design for Manufacturing (DFM) and signal integrity, he oversees the technical validation of custom interconnect solutions for mission-critical automotive, industrial, and medical applications.
