poe供电距离分析 - 全文

　　随着近几年网络监控的迅猛发展，技术门槛也是越来越高，厂商提供的技术支持也越来越趋向于全面化、系统化。TOM是小小安防君一枚，曾经浸泡安防市场一线销售多年，天天跟工程商朋友打交道。在技术交流中，工程商困惑最多的其中就有POE供电的问题

　　何为PoE技术？

　　PoE （Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。

　　一个完整的PoE系统包括供电端设备（PSE，Power Sourcing Equipment）和受电端设备（PD，Powered Device）两部分。

　　供电端设备（PSE）：支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或者其他网络交换设备

　　受电端设备（PD）：在监控系统中主要就是网络摄像机（IPC）

　　其实回答PoE最大传输距离的问题，先要弄清楚决定最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，数据传输的最大距离才是关键所在。

　　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，最远有效传输距离为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米最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。以太网最小的帧长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最小帧发送完毕之前信号所能传输的最远距离。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。

　　

　　由上文可见，在使用PoE供电时，为何会规定网线最大长度不得超过100米。但实际施工时，为保证工程质量，一般取80-90米。

　　请注意，这里的传输距离指的是最大速率的情况，比如100M，如果将速率下降到10M，传输距离通常可以延长到150-200米（视网线质量而定）。所以PoE供电传输距离并不是由PoE技术来决定的，而是由网线类别和质量决定。

　　虽然实际施工中，质量较好的网线能够突破100米距离的限制，设备也能够正常工作，但这种做法并不值得推荐。因为有的潜在问题并不会立即呈现，而是随着时间推移慢慢出现，这会造成后续维护问题。最简单的情况比如说带宽的升级，使得原来能在100米以上距离正常工作的设备在网速大大提升后将不能正常工作。

　　

　　五类线（Cat 5）就是现在市面上最常见的标准网线，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发挥最佳效果，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，最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：永久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，即单段最大传输距离都是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。

　　PoE供电的安全传输距离？网线的选择有哪些建议？

　　POE供电的安全传输距离100米，建议使用超五类全铜网线。

　　POE供电网线要求这个问题只在中国等假货便宜货横行的国家是个问题，在很多发达国家不是问题。POE IEEE 802.3af标准要求PSE输出端口的输出功率为15.4W或者15.5W， 传输100米后的PD设备接受功率必须不小于12.95W，按照802.3af典型电流值为350ma计算，100米网线的电阻必须为（15.4-12.95W）/350ma = 7欧姆或者（15.5-12.95）/350ma = 7.29欧姆。

　　而标准网线是天然就满足这个要求的，IEEE 802.3af poe供电标准本身就是以标准网线测定的。而只所以会产生POE供电网线要求这个问题，是因为市面上的很多网线都是非标准网线，不是严格按照标准网线的要求来生产的。市面的非标准网线材质主要有铜包钢、铜包铝、铜包铁等，这些网线的阻值大，都不适合POE供电。POE供电必须使用无氧铜材质的网线，即标准网线。

　　PoE供电技术对线材的要求高，建议在监控项目中，千万不要在线材上省成本，得不偿失。

　　PoE供电方案的优势？

　　1.简化布线、节省人工成本

　　一根网线同时传输数据和供电，PoE使其不再需要昂贵电源和安装电源所耗费的时间，节省了费用和时间。

　　2.安全方便

　　PoE供电端设备只会为需要供电的设备供电，只有连接了需要供电的设备，以太网电缆才会有电压存在，因而消除了线路上漏电的风险。用户可以安全地在网络上混用原有设备和PoE设备，这些设备能够与现有以太网电缆共存。

　　3. 便于远程管理

　　像数据传输一样，PoE可以通过使用简单网管协议（SNMP）来监督和控制该设备。这个功能可以提供诸如夜晚关机、远端重启之类的功能。