网络技术

本地局域网络和以太网

对绞线包括四条线对,一般端部连接RJ-45插头。

局域网(LAN)是一组计算机在局部区域相互连接,彼此通信并共享打印机等资源。数据以分组形式发送并调节分组传输,可以采用不同的技术。以太网是 使用最为普遍的LAN技术,IEEE 802.3 标准规定了以太网的技术标准。(其他类型的LAN网络技术包括令牌环和FDDI。)

以太网采用星形拓扑结构,其中每个节点(设备)通过交换机等有源设备相互连接。LAN连网设备数量由两个到数千个不等。

有线LAN的物理传输介质是线缆,主要是双绞线或光纤。双绞线缆由八股导线组成四条铜线对,采用RJ-45插头和插座。双绞线缆最大长度为100米 (328英尺),而光缆最大长度可达10到70公里,取决于光纤类型。根据采用的双绞线或光缆类型,目前数据速率可以达到100Mbit/秒至 10,000Mbit/秒。

容量高于当前要求是构建网络的一条经验法则。为满足今后网络要求,现有用量仅占网络设计容量30%比较理想。目前越来越多的应用通过网络运行,对网络性能的要求不断提高。尽管网络交换机(后面讨论)几年之后可以升级,但更换布线一般比较困难。

以太网类型

远距离传输可采用光缆。光缆一般用于网络主干,而不是网络节点,如网络摄像机。

快速以太网

快速以太网指数据传输速率为100Mbit/秒的以太网,可采用双绞线或光缆进行传输。(早期10 Mbit/秒以太网仍在安装使用,但这种网络不能为某些网络视频应用提供必要的带宽。)

快速以太网指数据传输速率为100Mbit/秒的以太网,可采用双绞线或光缆进行传输。(早期10 Mbit/秒以太网仍在安装使用,但这种网络不能为某些网络视频应用提供必要的带宽。)网络连接的大部分设备,如桌面系统或网络摄像机,配有 100BASE-TX/10BASE-T以太网接口,通常称为10/100接口,支持10Mbit/秒和快速以太网。支持快速以太网的双绞线称为Cat- 5网络线。

千兆以太网

千兆以太网也采用双绞线或光缆进行传输,数据传输速度为1,000Mbit/秒(1Gbit/s)。千兆以太网目前已十分流行,并有望很快取代快速以太网成为事实标准。

支持千兆以太网的双绞线为Cat-5e网线,线缆的四对线可实现高速数据传输。网络视频系统建议采用Cat-5e或更高规格的网络线。大部分接口向后兼容10和100Mbit/秒以太网,通常称为10/100/1000接口。

远距离传输可采用光缆,如1000BASE-SX(最远550米/1,639英尺)和1000BASE-LX(多模光纤最远550米,单模光纤最远5,000米)。

万兆以太网

万兆以太网是最新一代网络,传输速率达10Gbit/s(10,000Mbit/秒),以光纤或双绞线作为传输介质。10GBASE-LX4,10GBASE-ER和10GBASE-SR光缆传送距离可达10,000米(6.2英里)。采用双绞线时,对网络线的质量要求非常高(Cat-6a 或 Cat-7)。

交换机

当只有两台设备需要通过双绞线相互直接通信时,可采用所谓交叉线。交叉线只交叉连接线缆一端的传输线对与另一端的接收线对,反之亦然。

不过,要连网LAN中的大量设备,需采用网络设备,如网络交换机。采用网络交换机时,应使用规定的网线而不是交叉线。

网络交换机的主要功能是将一台设备的数据传送给同一网络中的另一台设备。这的确是一种高效的传输方式,因为数据可由一台设备传送到另一台设备,而不会影响同一网络中的其他设备。

其工作原理是,交换机注册与其连接的所有设备的MAC(介质访问控制)地址。(每台入网设备有各自唯一的MAC地址,由制造商设置的序号和字母组成,这种地址一般可在产品表中查找。)收到数据时,交换机只将其传送到相应MAC目的地址连接的设备的端口。

交换机一般以每端口速率,以及主干或内部数据传输速率(比特率和每秒包数)表示性能。端口速率表示特定端口最大传输速率。也就是说,交换机的速率,如100Mbit/秒,往往是每个端口的性能。

网络交换机一般可以同时支持不同的数据传输速度。最常用的速度是10/100,同时支持10Mbit/秒以及快速以太网。不过,10/100/1000很快将成为标准交换速率,因此可同时支持10Mbit/秒、快速以太网和千兆以太网。交换机端口与连接设备之间的传输速率和模式一般通过自动检测决定,以采用最高通用数据速率和最佳传输模式为准。交换机还可以使连接的设备以全双工模式工作,即同时收发数据,从而提高性能。

交换机可以配置不同的性能或功能。有些交换机包括路由器功能。交换机还可以支持“以太网供电”或“服务质量”,控制不同应用使用的带宽。

采用网络交换机可以非常有效地管理数据传输,因为数据由一台设备传送到另一台设备时,不会影响交换机的任何其他端口。

以太网供电

以太网供电(PoE)功能可将电源设备接入以太网,利用数据通信线路供电。以太网供电广泛用于为IP电话、无线网关及LAN中的网络摄像机供电。

PoE的主要优点是节省固有成本,不必聘用电工,也不需要单独安装电源线路。这是非常有利的,特别是在难以进行电源布线的区域。事实上,不装电源线每台摄像机可以节省几百美元,视摄像机的位置而定。PoE还便于摄像机迁至新的位置,或在视频监控系统中增加摄像机。

同时,PoE使视频系统更加可靠。采用PoE的视频监控系统由机房供电,机房通常备有UPS(不间断电源)。这意味着,即使在断电的情况下,视频监控系统仍然可以正常工作。
基于上述优点,建议设备尽可能多地采用PoE。PoE交换机和中跨设备可有效保证连接设备的用电需求,设备支持电源分类。这些内容将在下面详细说明。

802.3af 标准与高性能 PoE

目前,大部分PoE设备符合2003年颁布的IEEE 802.3af 标准。IEEE 802.3af 标准采用标准Cat-5或更高规格的线缆,确保数据传输不受影响。标准中,提供电源的设备称为供电设备(PSE),可以是 PoE交换机或中跨设备。接受电源的设备称为受电设备(PD)。这种功能一般内置在网络设备中,如网络摄像机,或通过独立的分离器提供。

保证向后兼容非PoE支持的网络设备。标准包括自动识别设备是否支持PoE的方法,仅在符合标准时才为设备供电。也就是说,如果连接的不是PoE支持设备,连接PoE的以太网线缆不供电。这样可以避免安装或改造网络线路时发生触电。

对绞线中有四股线对。PoE可采用其中的两个‘裸’线对,或将电流加在用于数据传输的线对上。内置PoE的交换机往往利用两个数据传输线对供电,而中跨设备一般采用两个裸线对。受电设备支持这两种供电方式。

根据IEEE 802.3af标准,PSE提供48V电压直流电,每端口最大功率15.4W。考虑到双绞线功耗,PD 功率仅保证12.95W。IEEE 802.3af标准规定了各种性能类型的PD。
交换机和中跨设备等PSE一般提供一定量的功率,通常为300W到500W。以48端口交换机为例,线每端口平均为6W到10W,如果所有端口都连接到使用PoE的设备上的话。除非PD支持电源分类,否则每个使用PoE的端口必须预留满功率15.4W。这意味着,300W交换机只能为48个端口中的20个供电。不过,如果所有设备能够让交换机知道他们是1类设备的话,300W足以支持全部48个端口。

分类 PSE 最大功率 PD 使用的最大功率 用法
0 15.4 W 0.44 W - 12.95 W 默认
1 4.0 W 0.44 W - 3.84 W 可选
2 7.0 W 3.84 W - 6.49 W 可选
3 15.4 W 6.49 W - 12.95 W 可选
4 视为0类   备用

 

IEEE 802.3af 电源分类。

大部分固定网络摄像机根据IEEE 802.3af标准通过PoE供电,一般标记为1类或2类设备。

根据IEEE802.3at准标准或PoE+,PSE两个线对功率权限至少提高到30W。最终技术规格尚待确定,标准有望2009年中期获得批准。

在此期间,PTZ摄像机和配有电机控制的PTZ半球摄像机,以及装有加热器和风扇的摄像机等设备,可采用IEEE 802.3at准标准(高性能 PoE)中跨设备和分离器,所需功率将高于IEEE 802.3af标准。

中跨设备与分离器

中跨设备和分离器(也称有源分离器)是用于现有网络支持以太网供电的设备。

现有系统可采用中跨设备和分离器升级配置PoE功能。

为以太网线缆加电的中跨设备位于网络交换机与受电设备之间。为保证数据传输不受影响,一定要注意,数据源(如交换机)与网络视频产品之间的最大距离不得超过100米(328英尺),也就是说,中跨设备和分离器必须位于100米范围之内。

分离器用于将以太网线缆中的电源和数据分成单独两路,然后连接无内置支持PoE的设备。由于 PoE或高性能PoE仅支持48V直流电源,因此分离器的另一个功能是,将电压步降到设备相应的额定水平,例如12V或5V。

安讯士已推出PoE和高性能PoE中跨设备和分离器。的更多信息:以太网供电

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