问题

网线接口为什么是 RJ45 规格,而不能做成 USB 型?

回答
网线接口为何是 RJ45,而非 USB?

在数字时代,网络连接无处不在,从家庭 WiFi 到企业数据中心,我们都离不开各种接口和线缆。其中,用于有线网络连接的 RJ45 接口更是我们熟悉的“以太网口”。那么问题来了,为什么网线接口是 RJ45 规格,而不是我们更常接触的 USB 接口呢?这背后其实涉及多方面的技术考量和历史演进。

1. 专为网络传输设计的 RJ45:稳定、高效、远距离

首先,RJ45(Registered Jack 45)接口从设计之初,就是为了满足 以太网 这种特定网络传输协议的需求而生的。以太网对信号的传输有严格的要求,包括:

高频率信号传输: 以太网需要传输高频率的电信号来承载数据。RJ45 的物理结构和内部触点设计,能够很好地支持这些高频信号,减少信号衰减和干扰。
差分信号传输: 为了提高抗干扰能力和传输距离,以太网通常采用差分信号传输方式。RJ45 接口中的八个触点(通常使用四对双绞线)正是为了实现差分信号的精确配对和传输而设计的。每一对双绞线传输的信号方向相反,能够有效抵消外部电磁干扰。
坚固的物理连接: RJ45 插头采用了锁定机制,插入网线接口后会发出“咔哒”声,确保连接牢固可靠,不易意外脱落。这对于需要长期稳定运行的网络设备来说至关重要,尤其是在服务器机房或工业环境中。
传输距离限制: 以太网标准规定,标准的网线传输距离可以达到 100 米。RJ45 接口及其配套的线缆(如 Cat5e, Cat6 等)在设计时就考虑了在 100 米范围内保证信号质量,这比许多 USB 标准的传输距离要远得多。

2. USB 接口的定位:通用、易用、近距离

与 RJ45 不同,USB(Universal Serial Bus)接口的定位是 通用串行总线,旨在连接各种外围设备,如鼠标、键盘、打印机、U 盘、摄像头等。USB 的优势在于:

通用性强: 一个 USB 接口可以连接多种类型的设备,极大地简化了设备连接。
热插拔: USB 设备支持热插拔,即可以在设备运行时插入或拔出,无需重启电脑,非常方便。
供电能力: USB 接口还可以为主设备提供电力,进一步简化了许多小型设备的供电需求。
易用性: 插拔方便,不需要像 RJ45 那样需要卡扣固定。

然而,USB 在设计时,其主要目标并非长距离、高带宽的网络数据传输。虽然 USB 的速率一直在提升(从 USB 2.0 的 480Mbps 到 USB 3.2 的 20Gbps 甚至 Thunderbolt 的 40Gbps),但它在物理层和协议层上与以太网有着本质的区别:

信号完整性与阻抗匹配: USB 在高频传输时,对线材的屏蔽、阻抗匹配以及连接器的信号完整性有更严格的要求,尤其是在较长的距离下,信号衰减和串扰问题会更突出。
传输介质: USB 线缆通常是铜质的,其设计更侧重于短距离的信号传输和供电,而不像网线那样有专门的双绞结构来优化差分信号传输。
协议层: USB 是一个面向设备的通信协议,它并不直接支持以太网的 CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)等介质访问控制机制。

3. 历史原因和标准制定

在网络技术早期,以太网标准就已经确立并广泛应用。RJ45 作为以太网物理接口的标准规格,经过多年的发展和完善,已经成为行业事实上的标准。如果将网线接口改为 USB,意味着要对整个网络基础设施进行颠覆性的改变,这不仅技术上存在挑战,而且经济成本和兼容性方面也面临巨大阻碍。

4. 成本与实用性

从成本角度来看,RJ45 接口和配套的网线(尤其是常见的 Cat5e 和 Cat6)在制造和部署方面都相对成熟且成本较低。而如果要用 USB 来实现与 RJ45 相当的网络连接性能和距离,可能需要更复杂、更昂贵的线缆和接口设计,实用性上并不占优。

总结来说,网线接口选择 RJ45 而非 USB,是基于以下几点核心原因:

RJ45 专为以太网的高频差分信号传输、长距离传输(100米)以及稳定可靠的物理连接而设计。
USB 的设计目标是通用设备连接、易用性和近距离通信,其在信号完整性、传输距离和网络协议支持上与以太网有本质区别。
历史原因和行业标准的形成,使得 RJ45 成为以太网物理接口的既定选择。
成本和实用性也是一个重要考量因素。

虽然我们已经看到了 USB 技术在数据传输速度上的飞跃,并且像 Thunderbolt 这样的接口在一定程度上融合了网络和通用数据传输的能力,但就目前广泛使用的有线网络连接而言,RJ45 凭借其在网络传输领域的专业性和成熟性,依然是不可替代的选择。

网友意见

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这个是有历史渊源的。

1984年,StarLAN展示了简单非屏蔽双绞线的潜力。

这导致了 10BASE-T 及其后续产品 100BASE-TX、1000BASE-T 和 10GBASE-T 的发展,分别支持每秒 10 和 100 兆位的速度,然后是每秒 1 和 10 千兆位。

10BASE-T1S起源于汽车工业,在其他存在大量电噪声的短距离应用中可能很有用。

10BASE-T1L是一种长距离的以太网,支持长度达1公里的连接。这两种标准都在寻找实现物联网的应用。早期的标准使用8P8C模块连接器,支持的电缆标准从Cat 3到Cat 8。

这些电缆通常有四对导线用于每个连接,尽管早期的以太网只使用其中的两对。


T568A和T568B是用于8位RJ45模块插头布线的两种线序。根据ANSI/TIA-568-C布线标准,两者都是允许的。T568A和T568B之间的唯一区别是橙色和绿色的线对是互换的。T568A布线模式被认为是该标准的首选布线模式,因为它提供了对单对和双对USOC布线方案的向后兼容性。T568B标准与较早的AT&T 258A颜色代码相匹配,曾经是最广泛使用的布线方案。它也被ANSI/TIA-568-C标准所允许,但它只提供对USOC布线方案的单对向后兼容性。美国正文府要求在联邦合同下进行的布线必须使用首选的T568A标准。

ANSI/TIA-568是通过包括制造商、终端用户和顾问在内的60多个贡献组织的努力而制定的。

该标准的工作始于电子工业联盟(EIA),以定义电信布线系统的标准。EIA同意制定一套标准,并成立了TR-42委员会,有9个小组委员会来执行这项工作。这项工作继续由TIA内部的TR-42委员会维持。EIA已不复存在,因此EIA已从名称中删除。

该标准的第一个版本,TIA/EIA-568,于1991年发布。

该标准在1995年被更新为A版。在这一时期,由于个人电脑和数据通信网络的采用以及这些技术的进步,对商业布线系统的要求急剧增加。高性能双绞线的发展和光纤电缆的普及也推动了标准的重大变化。这些变化在2009年首次发布了C修订版,随后被D修订版(名为ANSI/TIA-568-D)取代。

......




电气和电子工程师协会(IEEE)于1983年发布了正式的以太网标准,以负责开发的工作组的名字命名,称为IEEE 802.3,并在1985年发布了第二版(IEEE 802.3a)。

这个第二版通常被称为 "细缆以太网 "或10Base2,在这种情况下,最大长度是185米,尽管 "2 "表明它应该是200米。1984年,IBM推出了令牌环网,能够以4Mbps的速度传输数据,该系统使用厚实的黑色2对屏蔽电缆和大型4极连接器。IBM的数据连接器,或有时被称为IDC,是一个工程杰作。数据连接器没有采用正常的公母性别连接器的插头和插座安排,而是被设计为与自己交配,是一种雌雄同体。尽管IBM布线系统至今仍是一种非常高质量和坚固的数据通信媒体,但它已经失去了很多客户的青睐。这部分是由于其庞大的尺寸和成本,部分是由于它只有4条芯线,因此不像8条芯线的UTP那样通用。据传,1型电缆最初被测试到300MHz,尽管它只被归类为20MHz的令牌环网电缆,而较新的版本,1A型据说被测试到600MHz,被归类为100MHz电缆。当时还有许多其他类型的网络(不一一列举),它们使用不同类型的电缆和连接器,因此很快就发现需要一个电信布线的标准。

1985年,计算机通信工业协会(CCIA)要求电子工业协会(EIA)制定一个布线标准,为商业建筑定义一个通用的电信布线系统,以支持多产品、多供应商环境。

从本质上讲,这将是一个布线系统,它将通过一个共同的拓扑结构,使用一个共同的媒体和共同的连接器,运行所有当前和未来的网络系统。

到1987年,一些制造商已经开发出可以利用双绞线电话电缆的以太网设备,1990年,IEEE发布了802.3I以太网标准10BaseT("T "指的是双绞线)。

1991年,EIA与电信工业协会(TIA)一起最终发布了第一个电信布线标准,称为EIA/TIA 568,结构化布线系统由此诞生。它是基于第3类非屏蔽双绞线(UTP),一个月后,技术系统公告(TSB-36)紧随其后,规定了更高等级的UTP电缆,第4类和第5类(Cat 4 & Cat 5)。Cat 4规定数据传输率高达20MHz,Cat 5高达100MHz,这在当时看来一定是未来发展的充足带宽,但现在,不到十年后,即使Cat 5也被新网络推向了极限。

这是历史造就的现实。




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1994年,由七家公司组成的小组开始了USB的开发。

目标是通过取代个人电脑后面的众多连接器,从根本上简化外部设备与个人电脑的连接,解决现有接口的可用性问题,简化连接到USB的所有设备的软件配置,以及允许外部设备有更高的数据速率和即插即用功能。 阿贾伊巴特和他的团队在英特尔公司研究该标准;第一批支持USB的集成电路是由英特尔公司在1995年生产。Joseph C. Decuir是美国电气和电子工程师协会(IEEE)的研究员,也是早期雅达利8位游戏和计算机系统(雅达利VCS、雅达利400/800)以及Commodore Amiga的设计者之一,他把自己在雅达利SIO(雅达利8位计算机的通信实现)上的工作作为USB标准的基础,还帮助设计了该标准并拥有相关专利。

最初的USB 1.0规范于1996年1月推出,定义了1.5 Mbit/s低速和12 Mbit/s全速的数据传输率。

设计草案曾要求采用单速5 Mbit/s总线,但为了支持使用非屏蔽电缆的低成本外围设备,增加了低速,形成了一种分裂的设计。最初的USB 1.0规范于1996年1月推出,定义了1.5 Mbit/s低速和12 Mbit/s全速的数据传输率。草案曾要求采用单速5兆比特/秒的总线,但为了支持使用非屏蔽电缆的低成本外围设备,增加了低速,从而形成了一种分裂的设计,12兆比特/秒的数据率用于打印机和软盘驱动器等高速设备,而较低的1.5兆比特/秒速率用于键盘、鼠标和操纵杆等低数据率设备。

微软Windows 95OSR 2.1在1997年8月为这些设备提供了OEM支持。第一个广泛使用的USB版本是1.1于1998年9月发布。苹果公司的iMac是第一个使用USB的主流产品,iMac的成功普及了USB本身。在苹果公司决定删除iMac上的所有传统端口后,导致更广泛的PC市场使用USB作为标准。

USB 2.0规范于2000年4月发布,并于2001年底得到了USB实施者论坛(USB-IF)的批准。惠普、英特尔、朗讯科技(诺基亚)、NEC和飞利浦共同领导了开发更高的数据传输率的行动,最终的规范达到了480 Mbit/s,是原来的USB 1.1规范的40倍。

USB 3.0规范于2008年11月12日发布。它的主要目标是提高数据传输率(高达5 Gbit/s),降低功耗,增加功率输出,并向后兼容USB 2.0。USB 3.0包括一个与USB 2.0总线平行的新的、更高速度的总线,称为SuperSpeed。由于这个原因,新版本也被称为SuperSpeed。第一批配备USB 3.0的设备于2010年1月推出。

截至2008年,全球市场上约有60亿个USB端口和接口,每年约有20亿个被售出。

USB 3.1规范于2013年7月发布。

2014年12月,USB-IF向国际电工委员会(TC 100 - 音频、视频和多媒体系统及设备)提交了USB 3.1、USB Power Delivery 2.0和USB-C规范,以纳入国际标准IEC 62680(数据和电源的通用串行总线接口),该标准目前是基于USB 2.0。USB 3.2规范于2017年9月发布。

USB4规范于2019年8月29日由USB实施者论坛发布。基于Thunderbolt 3协议规范。它支持40 Gbit/s的吞吐量,与Thunderbolt 3兼容,并向后兼容USB 3.2和USB 2.0。该架构定义了一种与多个终端设备类型动态共享单一高速链路的方法,最有利于按类型和应用进行数据传输。在2020年CES期间,USB-IF和英特尔表示打算允许USB4产品支持与Thunderbolt 4产品一样的所有可选功能。首批兼容USB4的产品预计将是英特尔的Tiger Lake系列和AMD的Zen 3系列CPU。在2020年发布。

USB 1.1标准规定,在设备以全速(12 Mbit/s)运行时,标准电缆的最大长度为5米(16英尺5英寸),而在设备以低速(1.5 Mbit/s)运行时,最大长度为3米(9英尺10英寸)。

USB 2.0规定,以高速(480 Mbit/s)运行的设备的最大电缆长度为5米(16英尺5英寸)。

USB 3.0标准没有直接规定最大的电缆长度,只要求所有的电缆符合电气规范:对于AWG 26线的铜缆,最大的实际长度是3米(9英尺10英寸)。


USB信号在特性阻抗为90Ω±15%的双绞线数据电缆上使用差分信号进行传输。

低速(LS)和全速(FS)模式使用单个数据对,标记为D+和D-,处于半双工状态。传输的信号电平为0.0-0.3V的逻辑低电平,2.8-3.6V的逻辑高电平。信号线没有端点。

高速(HS)模式使用相同的线对,但有不同的电气惯例。低电平的信号电压为-10至10 mV,逻辑高电平为360至440 mV,终端为45 Ω对地或90 Ω差分,以匹配数据电缆阻抗。

超高速(SS)增加了两对额外的屏蔽双绞线(和新的、大部分兼容的扩展连接器)。这些是专门用于全双工的SuperSpeed操作。SuperSpeed链路独立于USB 2.0通道运行,并在连接时具有优先权。链路配置使用LFPS(低频周期性信号,频率约为20MHz),电气特性包括发射器侧的电压去重和接收器侧的自适应线性均衡,以对抗传输线中的电气损耗,因此,链路引入了链路训练的概念。

超高速+(SS+)使用增加的数据速率(2×1代模式)和/或USB-C连接器的额外通道(1×2代和2×2代模式)。

一个USB连接总是在A型连接器一端的主机或集线器与另一端的设备或集线器的 "上游 "端口之间。



附录:

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USB 线的包皮上印的啥玩意?为啥天价发烧 USB 线上没有这些标记?










USB 线的包皮上印的啥玩意?

E123456 表制造商的 UL 认证证书编号,“E”字头加 6 个数字

“兄”表 UL 认证章, 类似大家可以兜头给俺盖的 知乎 “专业”印章一样

AWM 表“Appliance Wiring Material”, UL 的线材分类

2725 表 UL2725 是这种 USB 线材代号 ( 常用 UL2725 和 UL20276 等)

28AWG/1P+24AWG/2C 解读:

AWG 表美国线规, 换句话说就是线芯导体粗细 28AWG 对应 0.0804 平方毫米, 24AWG 对应 0.2047 平方毫米;P 表“线对”即这组线独立屏蔽,可用于数据传输;C 表“芯”,芯数,这组线非独立屏蔽,用于供电。

80℃ 表额定安全工作温度

30V 表 额定安全工作电压

VW-1 表加拿大(阻)燃测试等级;

FT1 表美国UL(阻)燃测试等级。

AWG I 表 I-内部接线 或 II-外部接线。

A 表 机械性能未评估;B 表常规正常处理。

“XXXXXX XXX”最后的这些子母是制造商的厂名,


三无产品没有这些标记。


为啥天价发烧 USB 线上没有这些标记?


天价 USB 线用 “量子调音棉布” 把这些标记遮盖起来了。



【未完待续】



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看看这个话痨答主有啥其他奇葩崩坏魔愣回答:

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网线接口为啥叫RJ45?“RJ45”这个说法其实已经是错误的了,应该叫做8P8C连接器。

指的是有8个位置8个接点的线缆终端模块。

而RJ45,确切的说应该是RJ45s是指只有引脚4和5,也就是中间的白蓝线和蓝线接入8P8C用作语音通话的接线形式。同样的还有RJ48和RJ48s等等一系列的其他接法,都用的是8P8C连接器。

例如在网络设备调试过程中经常使用的串口线,如果是很正规的厂家做的,你会发现这个插头中的芯线和网线的颜色次序都是不一样的。

如果按照“RJ45”的说法来说,你应该将网线插头叫做T568B插头。

8P8C其实是贝尔实验室在1960年代进行模块化电话设计的一个产物,和它一起出台的还有诸如4P4C、6P4C、甚至12P12C连接器,当年的设计主要是用来进行模拟信号的传播,直到T1线路借用了8P8C以RJ48的形式进行数据传输,8P8C才成了我们熟知的网线插头。

这种插头实际上在设计上是有局限的。平行的金属片之间是会在高频的状态下产生串扰的。

这就使得使用这种接头的网线最大成承载的电脉冲频率最高为200兆赫。所以跑500-1000兆赫的七类线由于这个接头的问题不被TIA承认,没有被列为真正的通信线路标准。

为了发挥七类线的优势也有厂商在做新的接头,例如GG45

这种接头在保持了8P8C的基本物理规格的前提下将8根线放在了四个角上。这样串扰的问题就被暂时性的解决了

但是现在支持GG45的设备在市场上几户没有,所以很多就不知道这种高速的网络接头了。

还有更激进的

叫做TERA,形式和之前的完全不一样,不考虑兼容问题,直接跑1GHz的信号。这个东西也就更没有网络设备来用了。不过,TERA接口速度快的优势被影音行业看上了,现在很多专业级的影音设备在用这种接口。

所以说这种插插拔拔的接口连接器的问题真的别较真,电气的圈子比你想象的要乱很多

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RJ45很不错,生命力绝对顽强

1、它是因特网的基础之一,最早还只是10M的,现在都升级千兆万兆了,速度兼容性好

2、同时期的通讯口几乎淘汰的差不多了,它还很坚挺。比如并口、串口等等。

3、RJ45制作简单,除了RJ11,再没比它们制作方便的了

4、RJ45有专用的测试工具(包括简易的和很专业的),工作有指示灯。检测维护性很好

5、综合布线里面RJ45口可以直插RJ11,也就是可以当电话线用,电话不用单独布线

6、还可以拓展POE网络供电。

一样东西生命力如此顽强只能说明它有自己独到的能力

USB的局限性

1、几乎不可能现场制作(RJ45随用随做)

2、距离远不可用(RJ45可以100米甚至更远)

3、转接设备少,无法再延长(RJ45转光纤设备很多,几公里、几百公里小CASE)

4、几乎没有测试设备(RJ45检测手段很多)

5、USB连接设备需要额外的驱动程序。RJ45只要网卡驱动好,通讯对像是遵循通用的通讯协议。

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