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    PoE供電技術的最大傳輸距離

    時間:2021-11-22 來源:北京旭雪機房技術有限公司

        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麼。事實上,用标準以太網線纜(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号的傳輸距離。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。
        在綜合布線規範中,也明确要求水平布線不能超過90米,鍊路總長度不能超過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鍊路長度。
        100米最大距離是怎麼得來的?
        是什麼造成了雙絞線的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,其實就是網絡信号在雙絞線上的傳輸,作為一種電子信号,在雙絞線中傳輸時,必然要受到電阻和電容的影響,這就導緻了網絡信号的衰減和畸變。信号的衰減或者畸變達到一定的程度,就會影響到信号的有效、穩定傳輸。因此,雙絞線有傳輸距離限制,那麼具體是怎麼計算出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(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)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,當引入交換後,仍離不開這一技術。一個鍊路兩端均連有設備,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。沖突将會丢失數據包。為避免由于沖突所造成的丢包,以太網采用了沖突檢測和後退重發技術。為了做到後退、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産生延遲,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,此規則不但适用于10mbps的以太網,也适用于快速以太網。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号所能傳輸的最遠距離。這就是為何要将鍊路跨距限定為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丢棄,此時後退重發的機制未被激活,故而會造成包的丢失。當傳輸速率低于100mbps時,在實際應用中,可适當放寬100米的限長。必須聲明,這樣做實際雖然有效果,但并不符合标準。在認證測試時,必須加以說明,否則将有可能産生一些問題,比如産品質保。
        225774a78ceac7029d7bcf4ed0349ac.png實際施工時的最大線纜距離
        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,這裡的傳輸距離指的是最大速率的情況,比如100M,如果将速率下降到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,而是由網線類别和質量決定。
        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,而是随着時間推移慢慢出現,這會造成後續維護問題。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後将不能正常工作。
        微信圖片_20200330091033.jpg
        線纜類别和質量對傳輸距離的影響
        五類線(Cat5)就是現在市面上最常見的标準網線,但是不同廠家生産的質量相差很大,尤其在國内這種以價格為導向的大環境下,很多廠商為了降低成本,将銅線用銅包鐵、銅包鋼替代,導緻網線傳輸距離下降,甚至發生網絡不穩定、丢包等現象,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(Cat5e):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,但超五類布線标準規定,超五類電纜的全部4對線都能實現全雙工通信。
        六類線(Cat6):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)應該有較大的餘量,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标準,最适用于傳輸速率高于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。六類标準中取消了基本鍊路模型,布線标準采用星形的拓撲結構,要求的布線距離為:永久鍊路的長度不能超過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别,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适當增加,所謂的100米指的是超過後就無法滿足1000M帶寬等相關的技術指标,帶來速度下降等問題。
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