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PoE那些事:PoE供电技术的Z大传输距离

2016年12月20日 16:45深圳市丰润达科技有限公司点击量:2589

  在国内甚至国外的网络技术论坛上,经常能见到的一个问题是:用Cat 5/5e/6线缆传输PoEzui大能传多远?这确实也是使用PoE技术布线时经常会遇到的问题,本文中PoE交换机及方案提供商丰润达将针对“PoEzui大传输距离”进行详细解答。
 
 
  决定传输距离的关键因素
 
  要回答PoEzui大传输距离的问题,先要弄清楚决定zui大距离的关键因素是什么。事实上,用标准以太网线缆(双绞线)传输直流电是可以传输很远的,这个距离远远大于数据信号的传输距离。所以说,数据传输的zui大距离才是关键所在。
 
  网线数据传输zui大距离
 
  对网络比较了解的朋友,都知道双绞线有一个“无法逾越”的“100米”传输距离。无论是10M传输速率的三类双绞线,还是100M传输速率的五类双绞线,甚至1000M传输速率的六类双绞线,zui远有效传输距离为100米。在综合布线规范中,也明确要求水平布线不能超过90米,链路总长度不能超过100米。也就是说,100米对于有线以太网而言是一个极限,这个极限是从网卡到集线设备的链路长度。
 
  100米zui大距离是怎么得来的?
 
  是什么造成了双绞线的100米传输距离上限?这就要深究一下双绞线的深层物理原理了。网络的传输,其实就是网络信号在双绞线上的传输,作为一种电子信号,在双绞线中传输时,必然要受到电阻和电容的影响,这就导致了网络信号的衰减和畸变。信号的衰减或者畸变达到一定的程度,就会影响到信号的有效、稳定传输。因此,双绞线有传输距离限制,那么具体是怎么计算出100米的上限呢?
 
  5类UTP、超五类UTP主要是为计算机网络服务的,按快速以太网的100Base-TX规定,其通信速率为100mbps,100mbps以太网传送1位数据所花的时间(又名”位时间”)可计算如下:
 
  1位时间=1/100mbps=10ns
 
  以太网是采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)即带冲突检测的载波监听多路访问技术(载波监听多点接入/碰撞检测)共享通信信道的,当引入交换后,仍离不开这一技术。一个链路两端均连有设备,这两个设备可能会在同一时刻发送数据,造成冲突,此时冲突域为2。冲突将会丢失数据包。为避免由于冲突所造成的丢包,以太网采用了冲突检测和后退重发技术。为了做到后退、重发,必须保证一端在传送完一个数据包前可检测到冲突。以太网zui小的帧长64字节,即512位。按100mbps速率计算,传送512位需时512位*10ns=5120ns。
 
  数据信息在网络中传输,当通过不同部件时均会产生延迟,五类UTP的延时为5.56ns/m。在设计以太网时,要求遵守一个中继规则,这个规则又称为黄金规则或5-4-3-2-1规则,此规则不但适用于10mbps的以太网,也适用于快速以太网。这个规则要求环行冲突延迟不得超过512位时,对于100mbps的传输率,即为5120ns。环行中,网络元件有电缆、中继单元、MAU和DTE等,把它们的延时加起来,再乘2,即得出环行延时,同时也可计算出环行冲突直径。按此理论,可计算出为保证一个zui小帧发送完毕之前信号所能传输的zui远距离。这就是为何要将链路跨距限定为100米的理由。
 
  当超过100米时,由于不能及时检测出冲突,因冲突而受到破坏的信息包传送完毕,而且被接收方接收,此信息包因通不过验证而被迫丢弃,此时后退重发的机制未被激活,故而会造成包的丢失。当传输速率低于100 mbps时,在实际应用中,可适当放宽100米的限长。必须声明,这样做实际虽然有效果,但并不符合标准。在认证测试时,必须加以说明,否则将有可能产生一些问题,比如产品质保。
 
  实际施工时的zui大线缆距离
 
  由上文可见,在使用PoE供电时,为何会规定网线zui大长度不得超过100米。但实际施工时,为保证工程质量,一般取80-90米。
 
  不同网线对PoE供电传输的影响
 
  

 
  五类线(Cat 5)就是现在市面上zui常见的标准网线,但是不同厂家生产的质量相差很大,尤其在国内这种以价格为导向的大环境下,很多厂商为了降低成本,将铜线用铜包铁、铜包钢替代,导致网线传输距离下降,甚至发生网络不稳定、丢包等现象,而设备厂商往往会背黑锅,也真是冤。所以如果要使PoE发挥效果,一定要使用质量好的网线,不能因小失大,影响工程整体质量。
 
  超五类线(Cat 5e):与五类双绞线相比,超五类双绞线的衰减和串扰更小,可提供更坚实的网络基础,满足大多数应用需求(尤其支持千兆位以太网1000Base-T的布线),给网络的安装和测试带来了便利,成为目前网络应用中较好的解决方案。超五类线的传输特性与普通五类线的相同,但超五类布线标准规定,超五类电缆的全部4对线都能实现全双工通信。
 
  六类线(Cat 6):该类电缆的传输频率为1MHz~250MHz,六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比(PS-ACR)应该有较大的余量,它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准,zui适用于传输速率高于1Gbps的应用。
 
  六类与超五类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:*链路的长度不能超过90米,信道长度不能超过100米。
 
  六类线与超五类线在传输距离上没有严格的区别,即单段zui大传输距离都是100米。当然六类线在传输距离上可以适当增加,所谓的100米指的是超过后就无法满足1000M带宽等相关的技术指标,带来速度下降等问题。
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