RJ45簡介

圖 1 RJ45模塊

RJ45模塊用于實現PHY之間的互連，包括PHY芯片經信號變壓器與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，以實現導線的電氣連續性。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]聯邦通信委員會標準和規章）中的定義是，RJ是描述公用電信網絡的接口，常用的有RJ-11和RJ-45，計算機網絡的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&極性自動翻轉（不可靠）、速率/雙工模式的自動協商功能。各速率模式又有不同的實現方法（對應不同的協議），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，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，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進制的數據，因此每一個符號可表示54=625個狀態，對應于二進制數，29=512，每個符號可以表示一個9bit的二進制數，其中一位用于控制，另外8位為有效數據。由于符號率同樣是125MT/s，工作時4對差分線同時收發，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

自協商技術

最早的以太網都是10M半雙工的，所以需要CSMA/CD等一系列機制保證系統的穩定性。隨著技術的發展，出現了全雙工，接著又相繼出現了100M、1000M，以太網的性能大大改善。但是隨之而來的問題是：如何保證原有以太網絡和新以太網的兼容？于是，自動協商技術應運而生。
802．3標準中的第28條是這樣定義自動協商功能的：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能力下。因此，自動協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。在一端打開自協商，另一端關閉自協商的情況下，連接的建立就依靠并行檢測功能實現。對于關閉自協商的一端，端口會不斷發送信號出來，10M、100M、1000M所發的信號各不相同，支持自動協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，在自動協商中，如果兩端都支持自動協商，協商的結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 三種自動協商結果

RJ45 電路設計
1、RJ45接口的線序
以太網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，但是在不同方案芯片間配合時，有時還是會出問題。
2）收發要正確，一定不能反轉，雖然現在的芯片設計在淡化收發線對的位置，但是為了不冒風險，除非布線無法實現，還是要按照規定不能反轉接線。

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

詳細的極性及收發連接規定如下：
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 網絡連接線
國際公認的網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，區別在于，超五類網線比五類網線增加了繞線密度，從而使得串擾更小，傳輸距離更遠，傳輸帶寬更大。而六類網線在超五類網線上增加了線纜的直徑，并在網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。
五類網線適用于百兆以太網，超五類和六類網線適用于千兆以太網。當然在短距離傳輸上，將五類網線用于千兆以太網連接也不會有什么問題。

網線制作標準主要有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

網線連接類型有直通和交叉兩種，直通線即網線兩端的線序相同，同為T568A 標準或T568B 標準，直通線用來連接兩個不同性質的接口,如PC to Switch/Hub，Router to Switch/Hub等；交叉線即網線兩端的線序不同，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（數據終端設備）類型設備，交換機和HUB屬于DCE（數據通信設備）類型設備。
      網絡RJ45接口作為一種常見的網絡連接接口，具有廣泛兼容性、高速傳輸性能和可靠穩定的特點。它在家庭網絡、辦公網絡和數據中心等領域中發揮著重要作用。為了保持文章的準確性和原創性，我們應該避免使用偽原創的方式進行創作。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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