隨著近幾年網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的迅猛發(fā)展,技術(shù)門檻也是越來越高,廠商提供的技術(shù)支持也越來越趨向于全面化、系統(tǒng)化。TOM是小小安防君一枚,曾經(jīng)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(shù)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(shù)?
PoE (Power Over Ethernet)指的是在現(xiàn)有的以太網(wǎng)Cat.5布線基礎(chǔ)架構(gòu)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(jī)、無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等)傳輸數(shù)據(jù)的同時,還能為此類設(shè)備提供直流供電的技術(shù)。PoE技術(shù)能在確保現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作,最大限度地降低成本。
一個完整的PoE系統(tǒng)包括供電端設(shè)備(PSE,Power Sourcing Equipment)和受電端設(shè)備(PD,Powered Device)兩部分。
供電端設(shè)備(PSE):支持POE功能的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器、集線器或者其他網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備
受電端設(shè)備(PD):在監(jiān)控系統(tǒng)中主要就是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)(IPC)
其實(shí)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(guān)鍵因素是什么。事實(shí)上,用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)線纜(雙絞線)傳輸直流電是可以傳輸很遠(yuǎn)的,這個距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)信號的傳輸距離。所以說,數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲缶嚯x才是關(guān)鍵所在。
對網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)有效傳輸距離為100米。
在綜合布線規(guī)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(wǎng)而言是一個極限,這個極限是從網(wǎng)卡到集線設(shè)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(wǎng)絡(luò)的傳輸,其實(shí)就是網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)信號的衰減和畸變。信號的衰減或者畸變達(dá)到一定的程度,就會影響到信號的有效、穩(wěn)定傳輸。因此,雙絞線有傳輸距離限制,那么具體是怎么計(jì)算出100米的上限呢?
5類UTP、超五類UTP主要是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的,按快速以太網(wǎng)的100Base-TX規(guī)定,其通信速率為100mbps,100mbps以太網(wǎng)傳送1位數(shù)據(jù)所花的時間(又名”位時間”)可計(jì)算如下:
1位時間=1/100mbps=10ns
以太網(wǎng)是采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)(載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測)共享通信信道的,當(dāng)引入交換后,仍離不開這一技術(shù)。一個鏈路兩端均連有設(shè)備,這兩個設(shè)備可能會在同一時刻發(fā)送數(shù)據(jù),造成沖突,此時沖突域?yàn)?。沖突將會丟失數(shù)據(jù)包。為避免由于沖突所造成的丟包,以太網(wǎng)采用了沖突檢測和后退重發(fā)技術(shù)。為了做到后退、重發(fā),必須保證一端在傳送完一個數(shù)據(jù)包前可檢測到?jīng)_突。以太網(wǎng)最小的幀長64字節(jié),即512位。按100mbps速率計(jì)算,傳送512位需時512位*10ns=5120ns。
數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)絡(luò)中傳輸,當(dāng)通過不同部件時均會產(chǎn)生延遲,五類UTP的延時為5.56ns/m。在設(shè)計(jì)以太網(wǎng)時,要求遵守一個中繼規(guī)則,這個規(guī)則又稱為黃金規(guī)則或5-4-3-2-1規(guī)則,此規(guī)則不但適用于10mbps的以太網(wǎng),也適用于快速以太網(wǎng)。這個規(guī)則要求環(huán)行沖突延遲不得超過512位時,對于100mbps的傳輸率,即為5120ns。環(huán)行中,網(wǎng)絡(luò)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(huán)行延時,同時也可計(jì)算出環(huán)行沖突直徑。按此理論,可計(jì)算出為保證一個最小幀發(fā)送完畢之前信號所能傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離。這就是為何要將鏈路跨距限定為100米的理由。
當(dāng)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(yàn)證而被迫丟棄,此時后退重發(fā)的機(jī)制未被激活,故而會造成包的丟失。當(dāng)傳輸速率低于100 mbps時,在實(shí)際應(yīng)用中,可適當(dāng)放寬100米的限長。必須聲明,這樣做實(shí)際雖然有效果,但并不符合標(biāo)準(zhǔn)。在認(rèn)證測試時,必須加以說明,否則將有可能產(chǎn)生一些問題,比如產(chǎn)品質(zhì)保。
由上文可見,在使用PoE供電時,為何會規(guī)定網(wǎng)線最大長度不得超過100米。但實(shí)際施工時,為保證工程質(zhì)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(wǎng)線質(zhì)量而定)。所以PoE供電傳輸距離并不是由PoE技術(shù)來決定的,而是由網(wǎng)線類別和質(zhì)量決定。
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