RJ45簡介

圖 1 RJ45模塊

RJ45模塊用于實現(xiàn)PHY之間的互連，包括PHY芯片經(jīng)信號變壓器與RJ45接口相連，如圖 1所示。
RJ45連接器由插頭和插座組成，RJ45插頭又稱水晶頭，如圖 3-10所示。這兩種元件組成的連接器連接于導線之間，以實現(xiàn)導線的電氣連續(xù)性。RJ45連接器就是連接器中的最重要的一種插座。RJ45插座分屏蔽型和非屏蔽型兩種。
RJ是Registered Jack的縮寫，意思是“注冊的插座”。在FCC（[敏感詞]聯(lián)邦通信委員會標準和規(guī)章）中的定義是，RJ是描述公用電信網(wǎng)絡的接口，常用的有RJ-11和RJ-45，計算機網(wǎng)絡的RJ-45是標準8位模塊化接口的俗稱。

                                                                                                圖 2  RJ45插座與插頭

RJ45接口支持10M/100M/1000M三種速率，具有收發(fā)&極性自動翻轉(zhuǎn)（不可靠）、速率/雙工模式的自動協(xié)商功能。各速率模式又有不同的實現(xiàn)方法（對應不同的協(xié)議），10M模式包括10BASE-T、10BASE2、10BASE5；100M模式包括100BASE-TX、100BASE-F；1000M速率模式包括1000BASE-T、1000BASE-F。常用的是10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T三種。
10BASE-T采用Manchester編碼，兩電平信號，工作時兩對差分線一收一發(fā)，傳輸速率10Mbps。
100BASE-TX模式采用4B/5B編碼，效率80%，三電平信號，如圖 3-11所示。工作時兩對差分線一收一發(fā)，傳輸速率125 MT/s，因為采用4B/5B編碼，實際傳輸速率為125MT/s×80% = 100Mbps。

圖 3 100M模式RJ45信號眼圖

1000M模式采用4D-PAM5編碼，五電平信號，如圖 3-12所示。所謂4D-PAM5是指4維5電平編碼技術，4維即指4個差分線對，5電平是指每個差分線對上傳輸一個5進制的數(shù)據(jù)，因此每一個符號可表示54=625個狀態(tài)，對應于二進制數(shù)，29=512，每個符號可以表示一個9bit的二進制數(shù)，其中一位用于控制，另外8位為有效數(shù)據(jù)。由于符號率同樣是125MT/s，工作時4對差分線同時收發(fā)，端口Rx采用混合電路（Hybrid）濾掉同端口的Tx信號（原理類似ADSL混合電路，采用Tx倒轉(zhuǎn)相位后再疊加的方式消除接收到的Tx），因此實際 傳輸速率為125 MT/s×8bit = 1000Mbps。

圖 4 1000M模式RJ45信號眼圖

自協(xié)商技術

最早的以太網(wǎng)都是10M半雙工的，所以需要CSMA/CD等一系列機制保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了全雙工，接著又相繼出現(xiàn)了100M、1000M，以太網(wǎng)的性能大大改善。但是隨之而來的問題是：如何保證原有以太網(wǎng)絡和新以太網(wǎng)的兼容？于是，自動協(xié)商技術應運而生。
802．3標準中的第28條是這樣定義自動協(xié)商功能的：它允許一個設備向鏈路遠端的設備通告自己所運行的工作方式，并且偵測遠端通告的相應的運行方式。自動協(xié)商的目的是給共享一條鏈路的兩臺設備提供一種交換信息的方法，并自動配置它們工作在最優(yōu)能力下。因此，自動協(xié)商就是一種在兩臺設備間達到可能的最大傳輸速率的方式。它允許設備用一種方式“討論”可能的傳輸速率，然后選擇雙方可接受的最佳速率。它們使用叫做快速鏈路脈沖的FLP交換各自傳輸能力的通告。FLP可以讓對端知道源端的傳輸能力是怎樣的。
例如，A和B正在自動協(xié)商，并且A具有10/100/1000全半雙工的能力，但是B只有10/100全半雙工的能力，這樣雙方共有的[敏感詞]鏈路能力為100，全雙工。一旦雙方進行自動協(xié)商，鏈路就會運行在雙方能夠支持的最佳能力下。
為了保證在對端不能支持自協(xié)商的情況下也能連接，引入了被稱為并行檢測（Parallel Detection）的機制。在一端打開自協(xié)商，另一端關閉自協(xié)商的情況下，連接的建立就依靠并行檢測功能實現(xiàn)。對于關閉自協(xié)商的一端，端口會不斷發(fā)送信號出來，10M、100M、1000M所發(fā)的信號各不相同，支持自動協(xié)商的一端在接收到對端信號后，可以知道對端是工作在什么模式，如果自己也同時支持這個模式，那么它將與對端建立連接。但是這個連接只能是半雙工的，因為平行檢測不能檢測到對端的雙工模式，因此都默認采用半雙工方式連接。
因此，在自動協(xié)商中，如果兩端都支持自動協(xié)商，協(xié)商的結(jié)果建立一個兩端同時支持的最大速率和雙工模式；如果一端強制一端自協(xié)商，那么只能建立一個半雙工連接，連接速率為強制模式的速率；如果兩端都工作在強制模式，只有兩個強制模式的雙工方式完全相同的時候，才能建立有效連接。如圖 5所示。

圖 5 三種自動協(xié)商結(jié)果

RJ45 電路設計
1、RJ45接口的線序
以太網(wǎng)口的信號變壓器出來的TX-/TX+、RX-/RX+信號與RJ45相連時必須符合RJ45接口規(guī)范，如圖 3-14、圖 3-15所示。具體要求如下：
1）極性要正確，一定不能接反，雖然有些芯片支持極性反轉(zhuǎn)，但是在不同方案芯片間配合時，有時還是會出問題。
2）收發(fā)要正確，一定不能反轉(zhuǎn)，雖然現(xiàn)在的芯片設計在淡化收發(fā)線對的位置，但是為了不冒風險，除非布線無法實現(xiàn)，還是要按照規(guī)定不能反轉(zhuǎn)接線。

                                                                           圖 6 10BASE-T/100BASE-TX線序

詳細的極性及收發(fā)連接規(guī)定如下：
100M卡類終端（對應一般路由器的WAN口）RJ45接口：1-TX+、2-TX-；3-RX+、6-RX-；
100M交換機（對應一般路由器的LAN口）RJ45接口：1-RX+、2-RX-；3-TX+、6-TX-；
1000M RJ45接口：1-DA+、2-DA-；3-DB+、6-DB-；4-DC+、5-DC-；7-DD+、8-DD-；或：1-DB+、2-DB-；3-DB+、6-DB-；4-DD+、5-DD-；7-DC+、8-DC-；

圖 6 1000BASE-T線序

2、PCB Layout注意事項
PHY到信號變壓器之間為差分走線，需要做差分100歐阻抗控制。走線要求差分對兩線盡量等長，差分線等間距，盡量做到包地完整。

RJ45 網(wǎng)絡連接線
國際公認的網(wǎng)絡線纜標準劃分為七個類別，目前常用的是五類、超五類和六類雙絞線，如圖 3-19所示。三者都由四對雙絞線組成，區(qū)別在于，超五類網(wǎng)線比五類網(wǎng)線增加了繞線密度，從而使得串擾更小，傳輸距離更遠，傳輸帶寬更大。而六類網(wǎng)線在超五類網(wǎng)線上增加了線纜的直徑，并在網(wǎng)線的中間增加了絕緣十字骨架，將四對雙絞線分別置于十字骨架的四個凹槽上，進一步提高信噪比。
五類網(wǎng)線適用于百兆以太網(wǎng)，超五類和六類網(wǎng)線適用于千兆以太網(wǎng)。當然在短距離傳輸上，將五類網(wǎng)線用于千兆以太網(wǎng)連接也不會有什么問題。

網(wǎng)線制作標準主要有T568-A和T568-B兩種，T568-A 的線序是：綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕。T-568B的線序是：白橙、橙、白 綠、藍、白藍、綠、白棕、棕，如圖 7所示。
目前大量使用的是T568-B標準的線序。

圖 7  RJ45插頭和插座線序

網(wǎng)線連接類型有直通和交叉兩種，直通線即網(wǎng)線兩端的線序相同，同為T568A 標準或T568B 標準，直通線用來連接兩個不同性質(zhì)的接口,如PC to Switch/Hub，Router to Switch/Hub等；交叉線即網(wǎng)線兩端的線序不同，一端為T568A標準，另一端為T568B標準，交叉線用來連接兩個性質(zhì)相同的端口如Switch to Switch，Switch to Hub， Hub to Hub， Host to Host，Host to Router等。一般可以這么理解：同種類型設備之間使用交叉線連接，不同類型設備之間使用直通線連接，路由器和PC屬于DTE（數(shù)據(jù)終端設備）類型設備，交換機和HUB屬于DCE（數(shù)據(jù)通信設備）類型設備。
      網(wǎng)絡RJ45接口作為一種常見的網(wǎng)絡連接接口，具有廣泛兼容性、高速傳輸性能和可靠穩(wěn)定的特點。它在家庭網(wǎng)絡、辦公網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)中心等領域中發(fā)揮著重要作用。為了保持文章的準確性和原創(chuàng)性，我們應該避免使用偽原創(chuàng)的方式進行創(chuàng)作。只有通過真實的理解和表達，才能更好地向讀者傳遞有價值的信息。

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