隨著近幾年網絡監控的迅猛發展,技術門檻也是越來越高,廠商提供的技術支持也越來越趨向于全面化、系統化。TOM是小小安防君一枚,曾經浸泡安防市場一線銷售多年,天天跟工程商朋友打交道。在技術交流中,工程商困惑最多的其中就有POE供電的問題
何為PoE技術?
PoE (Power Over Ethernet)指的是在現有的以太網Cat.5布線基礎架構不作任何改動的情況下,在為一些基于IP的終端(如IP電話機、無線局域網接入點AP、網絡攝像機等)傳輸數據的同時,還能為此類設備提供直流供電的技術。PoE技術能在確保現有結構化布線安全的同時保證現有網絡的正常運作,最大限度地降低成本。
一個完整的PoE系統包括供電端設備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設備(PD,Powered Device)兩部分。
供電端設備(PSE):支持POE功能的以太網交換機、路由器、集線器或者其他網絡交換設備
受電端設備(PD):在監控系統中主要就是網絡攝像機(IPC)
其實回答PoE最大傳輸距離的問題,先要弄清楚決定最大距離的關鍵因素是什么。事實上,用標準以太網線纜(雙絞線)傳輸直流電是可以傳輸很遠的,這個距離遠遠大于數據信號的傳輸距離。所以說,數據傳輸的最大距離才是關鍵所在。
對網絡比較了解的朋友,都知道雙絞線有一個“無法逾越”的“100米”傳輸距離。無論是10M傳輸速率的三類雙絞線,還是100M傳輸速率的五類雙絞線,甚至1000M傳輸速率的六類雙絞線,最遠有效傳輸距離為100米。
在綜合布線規范中,也明確要求水平布線不能超過90米,鏈路總長度不能超過100米。也就是說,100米對于有線以太網而言是一個極限,這個極限是從網卡到集線設備的鏈路長度。
100米最大距離是怎么得來的?
是什么造成了雙絞線的100米傳輸距離上限?這就要深究一下雙絞線的深層物理原理了。網絡的傳輸,其實就是網絡信號在雙絞線上的傳輸,作為一種電子信號,在雙絞線中傳輸時,必然要受到電阻和電容的影響,這就導致了網絡信號的衰減和畸變。信號的衰減或者畸變達到一定的程度,就會影響到信號的有效、穩定傳輸。因此,雙絞線有傳輸距離限制,那么具體是怎么計算出100米的上限呢?
5類UTP、超五類UTP主要是為計算機網絡服務的,按快速以太網的100Base-TX規定,其通信速率為100mbps,100mbps以太網傳送1位數據所花的時間(又名”位時間”)可計算如下:
1位時間=1/100mbps=10ns
以太網是采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)即帶沖突檢測的載波監聽多路訪問技術(載波監聽多點接入/碰撞檢測)共享通信信道的,當引入交換后,仍離不開這一技術。一個鏈路兩端均連有設備,這兩個設備可能會在同一時刻發送數據,造成沖突,此時沖突域為2。沖突將會丟失數據包。為避免由于沖突所造成的丟包,以太網采用了沖突檢測和后退重發技術。為了做到后退、重發,必須保證一端在傳送完一個數據包前可檢測到沖突。以太網最小的幀長64字節,即512位。按100mbps速率計算,傳送512位需時512位*10ns=5120ns。
數據信息在網絡中傳輸,當通過不同部件時均會產生延遲,五類UTP的延時為5.56ns/m。在設計以太網時,要求遵守一個中繼規則,這個規則又稱為黃金規則或5-4-3-2-1規則,此規則不但適用于10mbps的以太網,也適用于快速以太網。這個規則要求環行沖突延遲不得超過512位時,對于100mbps的傳輸率,即為5120ns。環行中,網絡元件有電纜、中繼單元、MAU和DTE等,把它們的延時加起來,再乘2,即得出環行延時,同時也可計算出環行沖突直徑。按此理論,可計算出為保證一個最小幀發送完畢之前信號所能傳輸的最遠距離。這就是為何要將鏈路跨距限定為100米的理由。
當超過100米時,由于不能及時檢測出沖突,因沖突而受到破壞的信息包傳送完畢,而且被接收方接收,此信息包因通不過驗證而被迫丟棄,此時后退重發的機制未被激活,故而會造成包的丟失。當傳輸速率低于100 mbps時,在實際應用中,可適當放寬100米的限長。必須聲明,這樣做實際雖然有效果,但并不符合標準。在認證測試時,必須加以說明,否則將有可能產生一些問題,比如產品質保。
由上文可見,在使用PoE供電時,為何會規定網線最大長度不得超過100米。但實際施工時,為保證工程質量,一般取80-90米。
請注意,這里的傳輸距離指的是最大速率的情況,比如100M,如果將速率下降到10M,傳輸距離通常可以延長到150-200米(視網線質量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術來決定的,而是由網線類別和質量決定。
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