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突破以太网100米极限

答案:

  无论是10Base-T和100Base-TX标准,还是1000Base-T标准,都明确表明最远传输距离为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。其实,我们可以通过一些方法来突破100米的极限。

  100米极限的由来

  双绞钱为什么要规定100米的传输极限呢?原因不外乎以下几个方面:

  1.信号在双绞线中传输时,会由于电阻和电容的原因而导致信号衰减或畸变。累积的信号衰减将不能保证信号稳定地传输。

  2.信号在导线传输过程中既会产生彼此之间的相互干扰,也会受到外界电磁波的干扰,当背景噪声过大时,误码率也将随之而增高。

  3.以太网络所允许的最大延迟为512比特时间(1比特时间=10纳秒)。也就是说,从信号发送到最后得到确认的时间不能超过512比特时间,否则,将认为该信号在传输途中丢失,没有到达目的地。因此,最大延迟时间也在很大程度上制约着信道长度。

  4.根据IEEE 802.3标准要求,集线设备和网卡端口的PHY芯片只保证驱动100米的铜缆,对更远的传输距离则不作保证。

  突破极限

  当双绞线信道长度超过100米极限时,轻则导致传输速率大幅下降、网络延迟明显增加、网络应用无法保障,重则无法实现与远程终端的通信,甚至导致网络瘫痪。也就是说,当布线长度超过100米后,就应当采用光纤取代双绞线。但是光纤本身非常昂贵,并且光纤端口也往往是双绞线端口价格的十几倍甚至几十倍。因此,当远程节点数量较少时,使用光纤是非常不经济的。难道双绞线的信道长度就只能局限于100米吗?答案是否定的。原因很简单,所有标准都留有一定安全留量,因此,通过选择优质的布线产品和网络设备,可以最大限度地减少信号衰减和延迟时间,从而将信道长度延伸至150米。

 1. 优质布线产品

  综合布线中的所有组件和接插件都会影响到整个信道的电气性能,进而最终影响信道的长度。因此,对于那些传输距离较远的信息点,不仅应当选择具有良好电气性能的配线架、信息模块、端接跳线、双绞线和水晶头,而且还必须采用同一厂商的产品,使之完美地相互匹配和兼容,保证阻抗的稳定性和EMC性能,降低信号衰减和传输延迟,减少误码率,取得最佳的通信效果。虽然超五类或者六类非屏蔽系统都是非常好的选择,不过,还是建议在整条链路都选用六类产品(图1)。

  

                     图1

  另外,必须严格按照施工要求实施水平布线,严禁对双绞线进行挤压、扭曲、打折,避免影响其固有的电气性能。跳线应当尽量选择制式产品,自己手工压制的跳线往往工艺有问题,水晶头质量也不过关。最后,接插件之间的连接一定要紧密,以最大限度地减少信号损耗。

  注意:如果没有采用综合布线,而是直接使用跳线将计算机连接到集线设备,那么,也可以通过在计算机端以端接信息插座的方式,获得10米左右的延长距离。

  2. 高品质的网络设备

  高品质的网络设备除了可以保证驱动100米双绞线外,往往还有余力驱动更长的铜缆,可以将信号传输至更远的距离。因此,集线器、交换机和网卡的选择对传输距离也有着非常重要的影响。实验表明,国际知名品牌的网络设备往往能够到达更远的距离。如磊科Netcore Net-3824NS交换机采用CRC校验削减错误帧,拥有超强容错能力,明确表示可以支持150米传输距离。
 3. 降低传输速率

  传输速率越高,对线路质量的要求越高,传输距离也就越短。因此,适当地降低传输速率,把网卡和交换机的速率由100Mbps降为10Mbps,工作模式由全双工降为半双工,也可以在很大程度上扩展信道长度。

  延伸更远的距离

  若欲将网络延伸至比150米更远的距离,只有借助专用的网络设备才能实现。

  1. 延伸至750米

  使用网络延伸器扩展网络是一种非常经济的解决方案,国内许多厂商都有生产,价格只比交换机稍贵一些,5端口还不到600元。网络延伸器采用LRE(Long Reacher Ethernet)长线以太网驱动技术,可以使10Base-T的五类双绞线传输扩展至300米~750米(上联口400米、下联口350米)。有些网络延伸设备还拥有远程供电功能,无须在中间位置接插电源,从而使网络的远程扩展变得更加简单。网络延伸器使用一个上联端口实现与局域网的连接,下联端口则用于连接远程计算机。网络延伸器与普通交换机的连接方式非常相似,网络拓扑结构如图2所示。



                     图2

  2. 延伸至1500米

  在Cisco Catalyst 2950 LRE系列交换机中,提供了一种称作长距离以太网的新型创新技术,可以将以太网扩展到5000英尺(1524米)的距离。它是一种极为强大且易于部署的解决方案,适用于超远程、节点分散的网络环境。在全双工状态下,每端口拥有5到15Mbps的带宽,从而为远程节点提供远程快速接入,实现Internet连接共享、交互式游戏、视频点播(VoD)、IP电话等各种网络服务。这种交换机甚至可以不必使用五类非屏蔽双绞线,而通过现有电话线即可执行全部功能,也就是说,即使只有一条电话线也能够安装LRE。不过,每个端口都应当安装一个Cisco LRE客户端设备(CPE),用于实现与以太网的桥接。网络拓扑结构如图3所示。 


  小知识


  10Base-T:以太网,执行IEEE 802.3标准。在三类、四类和五类双绞线电缆上提供10Mb/s带宽,使用2对线,支持CSMA/CD访问规则,传输距离100米,是以太网中最著名的技术。

  100Base-TX:快速以太网,执行IEEE 802.3u标准。在五类双绞线上提供100Mb/s带宽,使用2对线,支持CSMA/CD访问规则,传输距离100米,是应用最为广泛的以太网技术。

  1000Base-T:千兆以太网,执行IEEE 802.3ab标准。在超五类双绞线上提供1000Mb/s带宽,使用4对线,传输距离100米,主要应用于与服务器或交换机的连接。

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