Primero, la respuesta tecnocal:
Por un lado, USB3 y SATA usan pares trenzados trenzados delgados (la especificación de USB3 establece que el cable sea lo más delgado posible, con 26-34 AWG como ejemplo). 10GbE utiliza cuatro pares trenzados relativamente gruesos sólidos (23 AWG mínimo). Las hebras más gruesas y sólidas crean un área de superficie más grande que a su vez significa una menor resistencia a las altas frecuencias (que viajan en nuestras capas del cable debido al efecto de la piel).

En segundo lugar, SATA está diseñado como una interfaz de disco. No necesita ser capaz de exceder el rendimiento del disco. El USB está limitado por el hecho de que el USB no admite DMA (acceso directo a la memoria), por lo que, para velocidades más altas, la CPU del periférico se convierte en un factor limitante. Ethernet está diseñado para utilizar hardware dedicado que admita una topología multipunto a multipunto. Necesita mantener las tasas de datos por encima de las requeridas por una sola estación. Por lo tanto, también es mucho más caro.

Por último, los retrasos se convierten en un factor importante a estas velocidades. Sin embargo, Ethernet está específicamente diseñado para un medio de alta latencia y pérdida, y como tal puede tratar con cables largos. (S) ATA es exactamente lo contrario: para ofrecer el máximo rendimiento, la latencia debe mantenerse al mínimo.

Costwise, Ethernet requiere el uso de magnéticos para la separación galvánica. Esto es importante porque los cables más largos significan que no puede usar una conexión a tierra común entre los sistemas. Dado que los magnéticos (básicamente transformadores) son dispositivos físicos que no pueden implementarse en silicio puro, son caros. Un Ethernet PHY completo costará un par de dólares como mínimo, mientras que un chip USB puede hacerse por unos pocos centavos. Para DSL, la historia es similar.

En resumen, no es el cable el factor limitante (aunque también están diseñados para costar).

La respuesta no técnica, y quizás más "real" es que cada tecnología está diseñada para cumplir con sus requisitos específicos en un momento específico. La capa física es solo una pequeña parte de la historia.
Entonces, ¿por qué uno soporta distancias más largas que el otro? La respuesta es 'porque están diseñados de esa manera'.
Todo se reduce a hacer 'diseño a costo / requisitos'. La razón principal por la que existen tantos protocolos de transmisión diferentes es porque existe uno que cumple con todos los requisitos para todo. Como tal, las empresas diseñan nuevos sistemas que satisfacen todos sus requisitos, pero uno más. Sí, a nivel teórico llegaría a tener un solo sistema que cubra el 90% de las necesidades de todos, pero eso significa inmediatamente que las empresas no pueden ganar dinero con sus propios sistemas propietarios. Además, cualquier cosa que pueda encontrar estará desactualizada en unos años.

Como veo en la descripción actualizada y en los comentarios recopilados para la pregunta (" ¿Por qué Ethernet en UTP tiene un rango mucho mayor que otros protocolos modernos? "), el OP está interesado en dos aspectos ( y supongo, mucho más en el segundo :-) aquí:

1) sentido común, que él definió como

  

Estoy preguntando por la electrónica en lugar de las redes, ya que se trata de un problema de enlace físico, no de una red.

2) Sentido particular, sobre eso dejó salir en su comentario

  

... sería bueno poder conectar cámaras web remotas (USB) a unas pocas decenas de metros para usarlas como cámaras de seguridad baratas, y mover una computadora ruidosa a un armario a 20 m de una pantalla ( Displayport).

Por favor, empecemos por el segundo aspecto porque me parece más simple.

enlace USB 20+ m

No hay ningún problema con un enlace USB de esta longitud. En ese caso, debe usar el llamado "cable de extensión activo" (uno o varios apilados en serie), como this , por ejemplo. Solo puede cubrir un tramo de hasta 20 m. Sí, en ese caso necesita alimentar la cámara distante por separado (es decir, no por la AEC), pero creo que es un pequeño costo adicional para jugar ese escenario. Y sí, es caro (~ 100 USD / pcs), pero las cámaras de destino son baratas :-)

Para DisplayPort, también existen AEC, intente this , por ejemplo. También son caros (~ 100 USD / PC para los 15 m de longitud AEC referenciados). Pero, según tengo entendido, solo necesita 1-2 unidades y solo una vez para los próximos 5 a 10 años sin ruido :-)

En comparación con ellos, un UTP Cat5e de 20 m parece muy barato (~ 10 USD / pcs) y luego magnéticamente, pero una cámara habilitada para Ethernet no. Por lo tanto, puede usar la cámara USB barata conectada con un convertidor de USB a Ethernet (busque E-Bay, ~ 5 USD / pcs), y el último problema que aún no podemos resolver aquí es la necesidad de una ruta de alimentación adicional para la cámara. .

Entonces, como puede ver, su problema particular tiene una solución.

Por qué Ethernet puede ...

En su respuesta, RJR muestra varias razones técnicas que encuentro falsas ("sofisticación", "dma-less", "costo") pero no es el caso, y secundario, es el caso.

La razón principal es simple y es ... (ta-da :-) el poder necesario para habilitar el enlace.

Mira los números:

100BASE-TX: Micrel KS8041 PHY (with xformer)  ....
  for about 200 Mbps (both dirs),  consumes  about 0.33 W,  i.e.  ~3 mW/m @ 100 m span

1000BASE-T: Micrel KS9021 PHY (with xformer)  ....
  for about 2 Gbps (both dirs),    consumes  about 1.12 W,  i.e. ~10 mW/m @ 100 m span

USB 2.0: FTDIChip FT232R IC (self feed only)  ....
  for about 480 Mbps (both dirs),  consumes  about 0.08 W,  i.e. ~15 mW/m @ 5 m span

G.SHDLS: Infinion SOCRATES IC (with hibrid)  ....
  for up to 4 Mbps (both dirs),    consumes  about 2.00 W,  i.e.  ~2 mW/m @ 1000 m span 

¿Cómo podría interpretarse esto? Prefiero que:

• si desea una velocidad más rápida, necesita más potencia,

• si quieres una distancia más larga, también necesitas más potencia,

• si desea un margen SNR más amplio, necesita más potencia nuevamente,

PERO:

• De cualquier manera, mantenga su tecnología eficiente.

En otras palabras: ¿Por qué el USB gana distancias de tabla larga? porque es ineficiente desperdiciar 4 (12) veces más potencia cuando es posible trabajar con solo 0.08W. ¿Y por qué Ethernet gana en distancias de construcción? porque, de nuevo, es ineficiente desperdiciar 5 (2) veces más potencia cuando es posible trabajar a solo 0.25 (2.5) de la velocidad inicial.

Todas las demás razones, si las hay, son únicas y secundarias.

P.S. Por eso, mi opinión acerca de la "spuriosity" de RJR para no estar desnuda, prometo (intentaré) describirla informativamente como pueda si alguien aborda una pregunta por separado sobre esto (no lo explicaría aquí porque está lejos fuera del alcance de la pregunta del PO).

P.P.S. Además, como encontré mi respuesta anterior a la baja, creo que no había explicado la similitud entre 1000BASE-T y xDSL lo suficientemente clara como para ser comprensible por un revisor. Por lo tanto, si también alguien hace una pregunta por separado sobre esa similitud, prometo (intentaré) responderla también.

100BASE-T2 y -T4 (no -TX), 1000BASE-T, 10GBASE-T PHY utilizan esquemas de codificación que funcionan como los de xDSL. Los xDSL son tecnologías de última milla y fueron diseñados para alcanzar distancias de kilómetros y más.

SATA, PCI-E, USB 3.0 usan esquemas de codificación muy similares a las familias BASE-X de Ethernet (100BASE-X, 1000BASE-X, 10GBASE-X) que son mucho más simples que las subcapas físicas Ethernet similares a xDSL .

Teóricamente, SATA, PCI-E, USB-3.0 podrían asignarse en las capas PCS / PMA de Ethernet similares a xDSL, pero ... ¿para qué? Todos ellos son una especie de periférico (autopistas de datos), no de telecomunicaciones.