在双绞线中传输的信号会受到电阻和电容的影响,这会导致信号的衰减和畸变。当信号衰减到一定程度,它就不能被准确地接收,这就限制了传输距离。那么,为什么这个距离被定为100米呢?
我们可以从以太网的传输速率来计算。以太网规定了100 mbps的传输速率,这意味着每传输1位数据需要10纳秒的时间。以太网使用CSMA/CD技术来共享通信信道,当两个设备同时发送数据时,会造成冲突。为了检测冲突并重新发送数据,以太网规定了最小的帧长度为512位,这意味着传输一个最小帧需要5120纳秒。
此外,网络中的每个组件都会引入一些延迟。例如,五类UTP电缆的延迟为5.56纳秒/米。以太网设计时有一个中继规则,即5-4-3-2-1规则,它要求环行冲突延迟不得超过5120纳秒。如果我们将所有网络元件的延迟加起来,再乘以2,就可以计算出环行延迟和环行冲突直径。这就是为什么链路的长度被限制在100米以内的原因。
当链路长度超过100米时,设备可能无法及时检测到冲突,导致损坏的包被接收方接收并丢弃。这种情况下,后退重发机制可能无法激活,从而造成数据包丢失。然而,当传输速率低于100 Mbps时,这个距离限制可以适当放宽。
在实际施工中,为了保证工程质量,通常取80-90米作为最大线缆距离。值得注意的是,这个传输距离是指最大速率的情况,例如100 Mbps。如果将速率降低到10 Mbps,传输距离通常可以延长到150-200米,这取决于网线的质量。
网线的类别和质量对传输距离有很大影响。五类线(Cat 5)是目前市场上最常见的网线,但不同厂家的产品质量有很大差异。一些厂家为了降低成本,使用铜包铁或铜包钢替代纯铜线,这会导致传输距离缩短,网络不稳定和丢包等问题。
超五类线(Cat 5e)和六类线(Cat 6)在性能上都有所提升。超五类线衰减和串扰更小,适用于千兆位以太网的布线。六类线在传输频率和衰减串扰比方面都有较大余量,适用于传输速率高于1 Gbps的应用。
尽管六类线在传输距离上可以适当增加,但所谓的100米限制是指超过这个距离就无法满足1000 Mbps带宽等技术指标。因此,为了保证网络性能和可靠性,建议在布线时遵守这个距离限制。
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 Mul tiple 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D TE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。实际施工时的最大线缆距离由上文可见,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。线缆类别和质量对传输距离的影响五类线(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。