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。
雖然實際施工中,質量較好的網線能夠突破100米距離的限制,設備也能夠正常工作,但這種做法并不值得推薦。因為有的潛在問題并不會立即呈現,而是隨著時間推移慢慢出現,這會造成后續維護問題。最簡單的情況比如說帶寬的升級,使得原來能在100米以上距離正常工作的設備在網速大大提升后將不能正常工作。
五類線(Cat 5)就是現在市面上最常見的標準網線,但是不同廠家生產的質量相差很大,尤其在國內這種以價格為導向的大環境下,很多廠商為了降低成本,將銅線用銅包鐵、銅包鋼替代,導致網線傳輸距離下降,甚至發生網絡不穩定、丟包等現象,而設備廠商往往會背黑鍋,也真是冤。所以如果要使PoE發揮最佳效果,一定要使用質量好的網線,不能因小失大,影響工程整體質量。
超五類線(Cat 5e):與五類雙絞線相比,超五類雙絞線的衰減和串擾更小,可提供更堅實的網絡基礎,滿足大多數應用需求(尤其支持千兆位以太網1000Base-T的布線),給網絡的安裝和測試帶來了便利,成為目前網絡應用中較好的解決方案。超五類線的傳輸特性與普通五類線的相同,但超五類布線標準規定,超五類電纜的全部4對線都能實現全雙工通信。
六類線(Cat 6):該類電纜的傳輸頻率為1MHz~250MHz,六類布線系統在200MHz時綜合衰減串擾比(PS-ACR)應該有較大的余量,它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準,最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用。
六類與超五類的一個重要的不同點在于:改善了在串擾以及回波損耗方面的性能,對于新一代全雙工的高速網絡應用而言,優良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型,布線標準采用星形的拓撲結構,要求的布線距離為:永久鏈路的長度不能超過90米,信道長度不能超過100米。
六類線與超五類線在傳輸距離上沒有嚴格的區別,即單段最大傳輸距離都是100米。當然六類線在傳輸距離上可以適當增加,所謂的100米指的是超過后就無法滿足1000M帶寬等相關的技術指標,帶來速度下降等問題。
PoE供電的安全傳輸距離?網線的選擇有哪些建議?
POE供電的安全傳輸距離100米,建議使用超五類全銅網線。
POE供電網線要求這個問題只在中國等假貨便宜貨橫行的國家是個問題,在很多發達國家不是問題。POE IEEE 802.3af標準要求PSE輸出端口的輸出功率為15.4W或者15.5W, 傳輸100米后的PD設備接受功率必須不小于12.95W,按照802.3af典型電流值為350ma計算,100米網線的電阻必須為(15.4-12.95W)/350ma = 7歐姆或者(15.5-12.95)/350ma = 7.29歐姆。
而標準網線是天然就滿足這個要求的,IEEE 802.3af poe供電標準本身就是以標準網線測定的。而只所以會產生POE供電網線要求這個問題,是因為市面上的很多網線都是非標準網線,不是嚴格按照標準網線的要求來生產的。市面的非標準網線材質主要有銅包鋼、銅包鋁、銅包鐵等,這些網線的阻值大,都不適合POE供電。POE供電必須使用無氧銅材質的網線,即標準網線。
PoE供電技術對線材的要求高,建議在監控項目中,千萬不要在線材上省成本,得不償失。
PoE供電方案的優勢?
1.簡化布線、節省人工成本
一根網線同時傳輸數據和供電,PoE使其不再需要昂貴電源和安裝電源所耗費的時間,節省了費用和時間。
2.安全方便
PoE供電端設備只會為需要供電的設備供電,只有連接了需要供電的設備,以太網電纜才會有電壓存在,因而消除了線路上漏電的風險。用戶可以安全地在網絡上混用原有設備和PoE設備,這些設備能夠與現有以太網電纜共存。
3. 便于遠程管理
像數據傳輸一樣,PoE可以通過使用簡單網管協議(SNMP)來監督和控制該設備。這個功能可以提供諸如夜晚關機、遠端重啟之類的功能。
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