# Camadas físicas da Ethernet, do 10BASE-T ao 400GBASE: nomenclatura, autonegociação, duplex e o mismatch que arruína um link

> A Ethernet é um único formato de frame rodando sobre dezenas de camadas físicas, de 10 Mb/s em cobre de padrão telefônico a 400 Gb/s em fibras paralelas. Como ler um nome como 100GBASE-SR4, as emendas que trouxeram cada velocidade, o que o cobre exige para chegar a 100 metros, como os bits viram sinal, por que o full duplex acabou com as colisões, o que a autonegociação define e como uma ponta fixada em full duplex, com a outra negociando, produz o clássico duplex mismatch.

Source: https://ronutz.com/pt-BR/learn/ethernet-physical-layers  
Updated: 2026-10-07  
Related tools: https://ronutz.com/pt-BR/tools/cable-run-planner, https://ronutz.com/pt-BR/tools/bits-bytes

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O nome "Ethernet" vale para uma coisa só na parte de cima da pilha e para dezenas de coisas na parte de baixo. Todo link Ethernet carrega os mesmos frames (quadros), mas a camada física por baixo deles (a PHY, de physical layer: o cabo, a luz ou o sinal elétrico, o jeito de codificar os bits nesse meio) foi reinventada a cada nova velocidade e a cada novo meio físico. Um link de 1 Gb/s em cobre e um de 100 Gb/s em fibra não têm quase nada em comum abaixo do frame. Saber qual PHY está em uso explica que cabo o link exige, até onde ele alcança e por que às vezes ele sobe na velocidade errada.

## Como ler o nome

O IEEE 802.3 dá nome às suas camadas físicas com um código compacto, e David Law, que presidiu o grupo de trabalho, deixou a chave desse código por escrito ([Law, IEEE 802.3, 2009](https://ieee802.org/3/hssg/email/msg01702.html)):

- o número é a velocidade: 10, 100, 1000, 10G, 100G, 400G;
- **BASE** quer dizer baseband (banda base): um único sinal no meio físico, e não várias portadoras moduladas;
- as letras depois do hífen indicam o meio e a codificação: **T** para par trançado (twisted pair); **X** para uma codificação em blocos herdada de outro padrão (4B/5B, 8B/10B); **R** para "scrambled coding (64B66B)"; na fibra, **S**, **L** e **E** para comprimento de onda curto, longo e extralongo (850, 1310 e 1550 nanômetros);
- um número no final indica quantas lanes (vias paralelas de transmissão) o link usa: "where the data rate is 10Gb/s or more the number (m) represents the number lanes, the absence of a number indicating single lane operation".

Uma lista posterior do mesmo autor associa às letras da fibra também classes de alcance: S para cerca de 100 m, L para 10 km, E para 40 km. A lista acrescenta ainda o D, "parallel single mode (500m)", e o F, "fiber (2 km)" ([Law, nomes de PHY, 2015](https://www.ieee802.org/3/cb/public/jan16/PHY_names_1115.pdf)). Então, 100GBASE-SR4 se lê assim: 100 Gb/s, banda base, fibra multimodo de curto alcance, quatro lanes. E, de fato, o datasheet da Cisco descreve o módulo 100GBASE-SR4 como "100m over OM4 MMF", com conector MPO ([Cisco, datasheet QSFP de 100G](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/datasheet-c78-736282.html)).

## Uma breve história, emenda por emenda

Cada velocidade chegou como uma emenda (amendment) ao IEEE 802.3, aprovada numa data que as páginas das forças-tarefa (task forces) ainda registram:

| Emenda | Aprovada em | O que trouxe |
|---|---|---|
| 802.3i | 28 de setembro de 1990 | 10BASE-T, 10 Mb/s em par trançado |
| 802.3u | 1995 | 100BASE-T, o Fast Ethernet |
| 802.3x | 20 de março de 1997 | Full duplex e controle de fluxo (pause) |
| 802.3z | julho de 1998 | Gigabit Ethernet em fibra (1000BASE-X) |
| 802.3ab | junho de 1999 | 1000BASE-T, o Gigabit em par trançado |
| 802.3ae | junho de 2002 | 10 Gigabit Ethernet em fibra |
| 802.3an | 8 de junho de 2006 | 10GBASE-T |
| 802.3ba | junho de 2010 | 40 e 100 Gigabit Ethernet |
| 802.3by | 30 de junho de 2016 | 25 Gigabit Ethernet |
| 802.3bs | 6 de dezembro de 2017 | 200 e 400 Gigabit Ethernet |
| 802.3df | 16 de fevereiro de 2024 | 800 Gigabit Ethernet |

As datas vêm da página de cada força-tarefa ([802.3i](https://standards.ieee.org/ieee/802.3i/1068/), [802.3z](https://www.ieee802.org/3/z/index.html), [802.3ab](https://www.ieee802.org/3/ab/index.html), [802.3ae](https://www.ieee802.org/3/ae/index.html), [802.3an](https://www.ieee802.org/3/an/index.html), [802.3ba](https://www.ieee802.org/3/ba/index.html), [802.3by](https://www.ieee802.org/3/by/index.html), [802.3bs](https://www.ieee802.org/3/bs/index.html), [802.3df](https://www.ieee802.org/3/df/index.html), [802.3x](https://standards.ieee.org/ieee/802.3x/1082/)); o ano do 802.3u vem da visão geral publicada pelo próprio grupo de trabalho ([Law, 2011](https://grouper.ieee.org/groups/802/minutes/2011-March/802%20workshop/IEEE_802d3_Law_V1p1.pdf)).

## Cobre: 100 metros e a categoria de cabo que chega lá

Toda PHY de par trançado, do 10BASE-T ao 10GBASE-T, foi feita para o mesmo alcance de 100 metros, que é o comprimento de um lance horizontal num cabeamento estruturado; o que muda é o cabo que cada uma exige.

| PHY | Cabo | Alcance |
|---|---|---|
| 10BASE-T | "Category 3 or Category 5 UTP" | "100 m (328 ft.)" ([Cisco, fundamentos de Ethernet](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/routers/10000-series-routers/46792-ethbase.html)) |
| 100BASE-TX | dois pares de Categoria 5 | 100 m ([Law, 2011](https://grouper.ieee.org/groups/802/minutes/2011-March/802%20workshop/IEEE_802d3_Law_V1p1.pdf)) |
| 1000BASE-T | os quatro pares de Categoria 5 | "100 meters of Category 5 balanced cabling" ([tutorial do 802.3ab, 1998](https://www.ieee802.org/3/tutorial/march98/mick_170398.pdf)) |
| 10GBASE-T | Categoria 6A (55 m em Categoria 6 sem blindagem) | "up to 100 meters" ([Cisco, white paper do 10GBASE-T](https://www3-realm.cisco.com/en/US/prod/collateral/switches/ps5718/ps6021/white_paper_c11-609513.pdf)) |

Para instalações novas, a recomendação da Fluke Networks é direta: um sistema de cabeamento novo "should be at least category 5e ANSI/TIA-568-C" ([Fluke Networks](https://www.flukenetworks.com/knowledge-base/application-or-standards-articles-copper/1000base-t-over-category-5)). Como projetar a instalação para que cada lance fique dentro dos 100 metros é assunto do artigo sobre [cabeamento estruturado](https://ronutz.com/pt-BR/learn/structured-cabling), e o [planejador de lances de cabo](https://ronutz.com/pt-BR/tools/cable-run-planner) faz as contas.

## Como os bits viram sinal

A outra função de uma PHY é a codificação: transformar um fluxo de bits num sinal que o meio consiga transportar e que o receptor consiga recuperar. A codificação mudou a cada geração:

- **Codificação Manchester** no 10BASE-T: "10Base-T uses Manchester encoding" ([UNH-IOL](https://www.iol.unh.edu/sites/default/files/knowledgebase/ethernet/10basetmau.pdf)), com uma transição em cada bit; simples, mas pouco eficiente.
- **4B/5B e MLT-3** no 100BASE-TX: o codificador "converts 4-bit (4B) nibble data generated by the MAC into 5-bit (5B) code-groups", e um sinal MLT-3, de três níveis, transporta esses grupos ([Texas Instruments, datasheet do DP83822](https://www.ti.com/document-viewer/lit/html/SNLS505G/GUID-3C55A2C7-780A-44DB-BC52-C0653D0E6F52)).
- **PAM-5 em quatro pares** no 1000BASE-T: cinco níveis de sinal, e "each pair a full duplex channel supporting effective data rate of 250Mbp/s in both directions simultaneously" ([tutorial do 802.3ab](https://www.ieee802.org/3/tutorial/march98/mick_170398.pdf)). Ou seja, o Gigabit em cobre transmite e recebe nos mesmos pares, ao mesmo tempo.
- **8B/10B e 64B/66B**: o X e o R dos nomes que vimos acima. O 64B/66B é a codificação da família BASE-R, mas não vale para tudo em 10 Gb/s: o 10GBASE-T, a PHY de cobre, usa outra codificação.
- **PAM-4**: quando cada lane passou de 25 Gb/s, a Ethernet "transitioned from non-return-to-zero (NRZ) used for 25Gb/s per lane to four level Pulse-amplitude modulation (PAM-4) for 50 Gb/s per lane and above" ([Ethernet Alliance, roadmap de 2022](https://ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2022/03/Ethernet-Roadmap2022-Final.pdf)): dois bits por símbolo, em vez de um.

## Fibra e a velocidade que vem das lanes

Na fibra, os nomes indicam o alcance e o comprimento de onda. A visão geral do grupo de trabalho lista o 1000BASE-SX com 220 ou 550 metros em fibra multimodo, o 1000BASE-LX com 5 km, o 10GBASE-SR com até 300 m em multimodo, o 10GBASE-LR com 10 km e o 10GBASE-ER com 40 km em monomodo ([Law, 2011](https://grouper.ieee.org/groups/802/minutes/2011-March/802%20workshop/IEEE_802d3_Law_V1p1.pdf)). Acima de 10 Gb/s, a velocidade vem tanto do número de lanes quanto de sinais mais rápidos: o 40GBASE-SR4 usa "4 lanes, 850 nm MMF" ([Cisco, QSFP de 40G](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/data_sheet_c78-660083.html)); os módulos de 400G usam oito pares de fibra multimodo até 100 m (o SR8, que o objetivo do IEEE descreve como "400 Gb/s operation over 8 pairs of MMF with lengths up to at least 100m") ou quatro comprimentos de onda num único par monomodo até 2 km (o FR4) ([objetivos do IEEE 802.3cm](https://www.ieee802.org/3/cm/Adopted_Objectives_NGMMF_01_08mar18.pdf); [objetivos do IEEE 802.3cu](https://www.ieee802.org/3/cu/Objectives_Approved_Sept_2019.pdf); [Cisco, datasheet de 400G](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/datasheet-c78-743172.html)). A fibra em si, com seus tipos, conectores e orçamento de perdas (loss budget), é assunto dos [fundamentos de fibra](https://ronutz.com/pt-BR/learn/fibre-basics).

## Full duplex e o fim das colisões

A Ethernet original era um meio compartilhado: uma estação transmitia de cada vez, as colisões eram detectadas e resolvidas, e o half duplex era o único modo. Nesse meio, como lembra a Cisco, "collisions are not bad; they are essential to correct Ethernet operation" ([Cisco, colisões](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/interfaces-modules/port-adapters/12768-eth-collisions.html)). Com os switches, cada link passou a ligar só duas estações, e o 802.3x, aprovado em 1997, acrescentou o "full duplex mode of operation on a speed-independent basis", com "pause-based flow control" ([IEEE 802.3x](https://standards.ieee.org/ieee/802.3x/1082/)). "In full-duplex Ethernet, collision detection is disabled" (Cisco, colisões). O Gigabit Ethernet ainda definia half duplex no papel, mas de 10 Gb/s em diante todas as forças-tarefa escreveram o mesmo objetivo: "Support full-duplex operation only" ([objetivos do IEEE 802.3ae](https://www.ieee802.org/3/ae/objectives.pdf)).

## Autonegociação

Na Ethernet de par trançado, velocidade e duplex são acertados automaticamente. A Cisco descreve a autonegociação (auto-negotiation) como "an optional function of the IEEE 802.3u Fast Ethernet standard that enables devices to automatically exchange information over a link about speed and duplex abilities" ([Cisco, autonegociação](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/lan-switching/ethernet/10561-3.html)). Ela é definida na Cláusula 28 e viaja em Fast Link Pulses (FLPs): "An FLP burst is simply a sequence of 10BASE-T Normal Link Pulses", e essas rajadas (bursts) são enviadas a cada "16ms +/- 8ms" ([UNH-IOL, Cláusula 28](https://www.iol.unh.edu/services/testing/ethernet/knowledgebase/Clause_28_Auto-Negotiation.pdf)). A página base (base page) da negociação também anuncia se a porta suporta pause, para o controle de fluxo ([grupo ad hoc do IEEE 802.3bz, 2015](https://www.ieee802.org/3/NGEBASET/public/archadhoc/Kim_AutoNegotiation_v2_2015_4_14c.pdf)).

Do Gigabit em cobre em diante, ela deixa de ser opcional. O padrão diz "All 1000BASE-T PHYs shall provide support for Auto-Negotiation (Clause 28)", e uma interpretação do IEEE confirma que "selecting 1000BASE-T mode of operation still requires that Auto-Negotiation be used", porque é na negociação que as duas pontas também definem a relação MASTER-SLAVE, "necessary for establishing the timing control of each PHY" ([interpretação 2-07/05 do IEEE 802.3](https://grouper.ieee.org/groups/802/3/interp/interp-2-0705.pdf)). A força-tarefa do 2.5GBASE-T e do 5GBASE-T propôs a mesma regra para essas duas PHYs ([grupo ad hoc do IEEE 802.3bz, 2015](https://www.ieee802.org/3/NGEBASET/public/archadhoc/Kim_AutoNegotiation_v2_2015_4_14c.pdf)), e o suporte à autonegociação foi um objetivo do 10GBASE-T desde o início ([objetivos do IEEE 802.3an](https://www.ieee802.org/3/an/objectives.pdf)). Na fibra é diferente: no 1000BASE-X, "speed selection is not possible through Auto-negotiation" (mesma interpretação citada acima), e alguns adaptadores de fibra de 10 Gb/s "do not support Auto_Negotiation mode because they only work at one speed" ([IBM](https://www.ibm.com/docs/ssw_aix_72/performance/adapter_speed_duplex_mode_settings.html)).

## Detecção paralela e o duplex mismatch

A falha clássica acontece quando um lado negocia e o outro não. Uma porta em auto que não recebe negociação nenhuma do vizinho recorre à detecção paralela (parallel detection), "an auto-negotiating device's means to establish links with non-negotiating, fixed speed devices": ela consegue descobrir a velocidade pelo sinal, mas "a device can never parallel detect to a full duplex link" ([UNH-IOL](https://www.iol.unh.edu/services/testing/ethernet/knowledgebase/Clause_28_Auto-Negotiation.pdf)). Por isso, ela assume half duplex. A tabela de combinações da Cisco mostra o resultado: uma ponta fixada em "100 Mbps, Full-duplex", a outra em "AUTO", que se acomoda em "100 Mbps, Half-duplex", e o comentário "Duplex Mismatch" ([Cisco, documento 17053](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/switches/catalyst-6500-series-switches/17053-46.html)).

Um link com duplex mismatch (as duas pontas em modos de duplex diferentes) não cai; ele fica capengando. "The late collision is seen on the half-duplex side. As the half-duplex side transmits, the full duplex side does not wait its turn and transmits simultaneously", e os contadores se enchem com um "rapid increase of FCS and alignment errors on the half-duplex side, and runts on the full-duplex port" ([Cisco, autonegociação](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/lan-switching/ethernet/10561-3.html)). Os sintomas que a Cisco lista são "slow performance, intermittent connectivity, data link errors, and other issues" (documento 17053) e pioram com carga, e é por isso que a falha pode passar meses despercebida numa porta com pouco tráfego.

A correção é uma regra que vale para as duas pontas, nunca para uma só: "Always set both sides of the connection to auto-negotiate speed/duplex or set the speed/duplex manually on both sides" ([Cisco, documento 12027](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/switches/catalyst-6500-series-switches/12027-53.html)), e a recomendação atual da Cisco é "to leave auto-negotiation on for those devices compliant with 802.3u" (Cisco, autonegociação). Fixar uma ponta e deixar a outra em auto é a única configuração que com certeza dá errado.

## Para lembrar

- Leia o nome: velocidade, BASE, letras do meio e da codificação, número de lanes. 100GBASE-SR4 é multimodo de curto alcance, com quatro lanes.
- O par trançado alcança 100 metros em todas as velocidades; o que muda é a categoria do cabo, Categoria 6A no caso do 10GBASE-T.
- O full duplex acabou com as colisões; de 10 Gb/s em diante, a Ethernet é só full duplex.
- No cobre, a autonegociação é obrigatória do Gigabit para cima. A fibra de velocidade fixa não negocia velocidade.
- Duplex mismatch: uma ponta fixa, a outra em auto. Late collisions (colisões tardias) e erros de FCS no lado half duplex, runts no lado full duplex. Configure as duas pontas do mesmo jeito.

## Fontes

- [David Law, IEEE 802.3, letras da nomenclatura de PHY, 12 de julho de 2009 (lida em 2026-10-07)](https://ieee802.org/3/hssg/email/msg01702.html)
- [David Law, nomes de PHY anteriores, IEEE 802.3, 2015: letras de alcance, incluindo D e F (lida em 2026-10-07)](https://www.ieee802.org/3/cb/public/jan16/PHY_names_1115.pdf)
- [David Law, visão geral do IEEE 802.3, workshop do IEEE 802, março de 2011: emendas, alcances das PHYs (lida em 2026-10-07)](https://grouper.ieee.org/groups/802/minutes/2011-March/802%20workshop/IEEE_802d3_Law_V1p1.pdf)
- [Páginas das forças-tarefa e dos padrões IEEE 802.3i, 802.3x, 802.3z, 802.3ab, 802.3ae, 802.3an, 802.3ba, 802.3by, 802.3bs e 802.3df: datas de aprovação (lidas em 2026-10-07)](https://www.ieee802.org/3/ba/index.html)
- [Cisco, datasheet dos transceptores QSFP de 100G, atualizado em 6 de outubro de 2026: 100GBASE-SR4, LR4, DR (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/datasheet-c78-736282.html)
- [Cisco, datasheet QSFP de 40G: 40GBASE-SR4 (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/data_sheet_c78-660083.html)
- [Cisco, datasheet de 400G, atualizado em 3 de março de 2026: módulos DR4, FR4, SR8 (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/interfaces-modules/transceiver-modules/datasheet-c78-743172.html)
- [Objetivos do IEEE 802.3cm, março de 2018, e do IEEE 802.3cu, setembro de 2019 (lidos em 2026-10-07)](https://www.ieee802.org/3/cm/Adopted_Objectives_NGMMF_01_08mar18.pdf)
- [Cisco, tecnologias Ethernet, documento 46792: cabeamento e alcance do 10BASE-T (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/routers/10000-series-routers/46792-ethbase.html)
- [Tutorial do IEEE 802.3ab, março de 1998: 1000BASE-T sobre Categoria 5, PAM-5, quatro pares nos dois sentidos (lida em 2026-10-07)](https://www.ieee802.org/3/tutorial/march98/mick_170398.pdf)
- [Fluke Networks, 1000BASE-T sobre Categoria 5, 27 de janeiro de 2014 (lida em 2026-10-07)](https://www.flukenetworks.com/knowledge-base/application-or-standards-articles-copper/1000base-t-over-category-5)
- [Cisco, white paper do 10GBASE-T C11-609513-02, dezembro de 2012 (lida em 2026-10-07)](https://www3-realm.cisco.com/en/US/prod/collateral/switches/ps5718/ps6021/white_paper_c11-609513.pdf)
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- [Cisco, Configure and Verify Ethernet 10/100/1000Mb Half/Full Duplex Auto-Negotiation, documento 10561, 6 de novembro de 2025 (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/lan-switching/ethernet/10561-3.html)
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- [Interpretação 2-07/05 do IEEE 802.3: autonegociação obrigatória no 1000BASE-T; 1000BASE-X (lida em 2026-10-07)](https://grouper.ieee.org/groups/802/3/interp/interp-2-0705.pdf)
- [Objetivos do IEEE 802.3an, setembro de 2003 (lida em 2026-10-07)](https://www.ieee802.org/3/an/objectives.pdf)
- [IBM, AIX, configurações de velocidade e duplex dos adaptadores (lida em 2026-10-07)](https://www.ibm.com/docs/ssw_aix_72/performance/adapter_speed_duplex_mode_settings.html)
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- [Cisco, documento 12027: contadores de erro, a regra para as duas pontas (lida em 2026-10-07)](https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/switches/catalyst-6500-series-switches/12027-53.html)