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一文了解機房綜合布線系統基本知識

技術交流2018年10月08日 09:39來源: 機房百科
  所謂綜合布線系統是指按標準的、統一的和簡單的結構化方式編制和布置各種建筑物(或建筑群)內各種系統的通信線路,包括網絡系統、監控系統、電源系統和照明系統等。因此,綜合布線系統是一種標準通用的信息傳輸系統。
 
  一、綜合布線的發展過程
 
  回顧歷史,綜合布線的發展與建筑物自動化系統密切相關。傳統布線如計算機局域網都是各自獨立的。各系統分別由不同的廠商設計和安裝,傳統布線采用不同的線纜和不同的終端插座。而且,連接這些不同布線的插頭、插座及配線架均無法互相兼容。辦公布局及環境改變的情況是經常發生的,需要調整辦公設備或隨著新技術的發展,需要更換設備時,就必須更換布線。這樣因增加新電纜而留下不用的舊電纜,天長日久,導致了建筑物內一堆堆雜亂的線纜,造成很大的隱患。維護不便,改造也十分困難。
 
  隨著全球社會信息化與經濟國際化的深人發展,人們對信息共享的需求日趨迫切,就需要一個適合信息時代的布線方案。
 
  美國電話電報公司(AT&T)的貝爾實驗室(Bell)的專家們經過多年的研究,在辦公樓和工廠試驗成功的基礎上,于20世紀80年代末期率先推出SYSTIMATMPDS(建筑與建筑群綜合布線系統),現時已推出結構化布線系統SCS。經中華人民共和國國家標準GB/T50311-2000命名為綜合布線GCS(Genericcablingsystem)。綜合布線是一種預布線,能夠適應較長一段時間的需求。
 
  二、綜合布線的特點
 
  綜合布線同傳統的布線相比較,有著許多優越性,是傳統布線所無法相比的。其特點主要表現在它具有兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進性和經濟性。而且在設計、施工和維護方面也給人們帶來了許多方便。
 
  (1)兼容性:綜合布線的首要特點是它的兼容性。所謂兼容性是指它自身是完全獨立的而與應用系統相對無關,可以適用于多種應用系統。
 
  過去,為一幢大樓或一個建筑群內的語音或數據線路布線時,往往是采用不同廠家生產的電纜線、配線插座以及接頭等。例如用戶交換機通常采用雙絞線,計算機系統通常采用粗同軸電纜或細同軸電纜。這些不同的設備使用不同的配線材料,而連接這些不同配線的插頭、插座及端子板也各不相同,彼此互不相容。一旦需要改變終端機位置時,就必須敷設新的線纜,以及安裝新的插座和接頭。
 
  綜合布線將語音、數據與監控設備的信號線經過統一的規劃和設計,采用相同的傳輸媒體、信息插座、交連設備、適配器等,把這些不同信號綜合到一套標準的布線中。由此可見,這種布線比傳統布線大為簡化,可節約大量的物資、時間和空間。
 
  在使用時,用戶可不用定義某個工作區的信息插座的具體應用,只把某種終端設備(如個人計算機、視頻設備等)插人這個信息插座,然后在管理間和設備間的交接設備上做相應的接線操作,這個終端設備就被接入到各自的系統中了。
 
  (2)開放性:對于傳統的布線方式,只要用戶選定了某種設備,也就選定了與之相適應的布線方式和傳輸媒體。如果更換另一設備,那么原來的布線就要全部更換。對于一個已經完工的建筑物,這種變化是十分困難的,要增加很多投資。
 
  綜合布線由于采用開放式體系結構,符合多種國際上現行的標準,因此它幾乎對所有著名廠商的產品都是開放的,如計算機設備、交換機設備等;并對所有通信協議也是支持的,如ISO/IEC8802-3,ISO/IEC8802-5等。
 
  (3)靈活性:傳統的布線方式是封閉的,其體系結構是固定的,若要遷移設備或增加設備是相當困難而麻煩的,甚至是不可能。
 
  綜合布線采用標準的傳輸線纜和相關連接硬件,模塊化設計。因此所有通道都是通用的。每條通道可支持終端、以太網工作站及令牌環網工作站。所有設備的開通及更改均不需要改變布線,只需增減相應的應用設備以及在配線架上進行必要的跳線管理即可。另外,組網也可靈活多樣,甚至在同一房間可有多用戶終端,以太網工作站、令牌環網工作站并存,為用戶組織信息流提供了必要條件。
 
  (4)可靠性:傳統的布線方式由于各個應用系統互不兼容,因而在一個建筑物中往往要有多種布線方案。因此建筑系統的可靠性要由所選用的布線可靠性來保證,當各應用系統布線不當時,還會造成交叉干擾。
 
  綜合布線采用高品質的材料和組合壓接的方式構成一套高標準的信息傳輸通道。所有線槽和相關連接件均通過ISO認證,每條通道都要采用專用儀器測試鏈路阻抗及衰減率,以保證其電氣性能。應用系統布線全部采用點到點端接,任何一條鏈路故障均不影響其它鏈路的運行,這就為鏈路的運行維護及故障檢修提供了方便,從而保障了應用系統的可靠運行。各應用系統往往采用相同的傳輸媒體,因而可互為備用,提高了備用冗余。
 
  (5)先進性:綜合布線,采用光纖與雙絞線混合布線方式,極為合理地構成一套完整的布線。
 
  所有布線均采用世界上新通信標準,鏈路均按八芯雙絞線配置。5類雙絞線帶寬可達100MHz,6類雙絞線帶寬可達200MHz。對于特殊用戶的需求可把光纖引到桌面(FiberToTheDesk)。語音干線部分用鋼纜,數據部分用光纜,為同時傳輸多路實時多媒體信息提供足夠的帶寬容量。
 
  (6)經濟性:綜合布線比傳統布線具有經濟性優點,主要綜合布線可適應相當長時間需求,傳統布線改造很費時間,耽誤工作造成的損失更是無法用金錢計算。
 
  通過上面的討論可知,綜合布線較好地解決了傳統布線方法存在的許多問題,隨著科學技術的迅猛發展,人們對信息資源共享的要求越來越迫切,通信網逐漸向綜合業務數字網(ISDN)過渡,越來越重視能夠同時提供語音、數據和視頻傳輸的集成通信網。因此,綜合布線取代單一、昂貴、復雜的傳統布線,是"信息時代"的要求,是歷史發展的必然趨勢。
 
  三、綜合布線系統
 
  綜合布線系統應是開放式結構,應能支持多種計算機數據系統,還應能支持會議電視、監視電視等系統的需要。
 
  綜合布線系統可劃分成六個子系統:工作區子系統、配線(水平)子系統、干線(垂直)子系統、設備間子系統、管理子系統、建筑群子系統。
 
  智能建筑與智能建筑園區的工程設計,應根據實際需要,可選擇以下三種類型的綜合布線系統:
 
  (1)基本型:適用于綜合布線系統中配置標準較低的場合,用銅芯雙絞線電纜組網。基本型綜合布線系統配置如下:
 
  ●每個工作區有一個信息插座;
  ●每個工作區的配線電纜為1條4對雙絞線電纜;
  ●采用夾接式交接硬件;
  ●每個工作區的干線電纜至少有1對雙絞線。
 
  (2)增強型:適用于綜合布線系統中中等配置標準的場合,用銅芯雙絞電纜組網。增強型綜合布線系統配置如下:
 
  ●每個工作區有2個或以上信息插座;
  ●每個工作區的配線電纜為2條4對雙絞電纜;
  ●采用夾接式或插接交接硬件;
  ●每個工作區的干線電纜至少有2對雙絞線。
 
  (3)綜合型,適用于綜合布線系統中配置標準較高的場合,用光纜和銅芯雙絞電纜混合組網。綜合型綜合布線系統配置應在基本型和增強型綜合布線系統的基礎上增設光纜系統。
 
  綜合布線系統應能滿足所支持的數據系統的傳輸速率要求,并應選用相應等級的纜線和傳輸設備。綜合布線系統應能滿足所支持的數據和電視系統的傳輸標準要求。
 
  綜合布線系統工程設計,選用的電纜、光纜、各種連接電纜、跳線,以及配線設備等所有硬件設施,均應符合ISO/IEC11801:1995(E)國際標準的各項規定,確保系統指標得以實施。
 
  綜合布線系統應設置漢顯計算機信息管理系統。人工登錄與綜合布線系統相關的硬件設施的工作狀態信息,這些狀態信息包括:設備和纜線的用途和使用部門、組成局域網的拓撲結構、傳輸信息速率、終端設備配置狀況、占用硬件編號和色標、鏈路的功能和各項主要特征參數、鏈路的完好狀況和故障記錄等內容。還應登錄設備位置和纜線走向內容以及建筑物名稱、位置、區號、樓層號和房間號等內容。
 
  在系統設計時,全系統所選的纜線、連接硬件、跳線、連接線等必須與選定的類別相一致。如采用屏蔽措施時,則全系統必須都按屏蔽設計。
 
  四、綜合布線的標準
 
  1、標準委員會
 
  國際標準化組織(ISO)的職責是保證所有普遍性的標準得到所有成員國的一致認可。ISO所負責的標準范圍從制造和質量控制規程到電氣與電信分布布線系統。在北美洲,有四個標準化組織為北美市場開發或推行市線標準。
 
  美國國家標準協會(ANSI)于1918年在美國成立。該組織的主要任務是美國國內的國家標準的協調、正規化和采納工作。ANSI還在ISO技術會議上代表美國。
 
  電訊工業協會(TIA)是一個由ANSI授權的單獨的組織。并附屬于電子工業協會(EIA)。TIA最著名的活動是開發用于當今的結構化布線系統的設計與安裝的布線標準,并支持未來廣泛的應用及滿足高速的要求。
 
  在加拿大,所有國內使用的電氣與電子商品必須經CSA批準。產品獲得批準說明它符合加拿大電氣標準(CEC)的所有要求。CEC引用CSA相關的標準。在TIA/EIA內開發布城標準的過程中,決定CSA應參與結構化布線標準的進一步的共發工作.以保證將加拿大獨特的要求包含在標準內。
 
  2、綜合布線標準的歷史
 
  在1985年前的布線系統沒有標準化。其中有幾個原因。首先,本地電話公司總是關心他們的基本布線要求。其次,使用主機系統的公司要依靠其供貨商來安裝符合系統要求的布線系統。隨著計算機技術的R益成熟,越來越多的機構安裝了計算機系統,而每個系統都需要自己獨特的布線和連接器。客戶開始大聲報怨每次他們更改計算機平臺的同時也不得不相應改變其布線方式。為贏得并保持市場的信任,計算機通信工業協會(CCIA)與EIA聯合開發建筑物布線標準。
 
  討論在1985年開始,并取得一致,認為商用和住宅的話音和數據通信都應有相應的標準。EIA將開發布線標準的任務交給了TR-41委員會。
 
  TR-41委員會認識到該任務的艱巨性,于是設立了下屬委員會及數個工作組來負責開發商用和住宅建筑物布線標準的各方面的廣泛工作。這些委員會在開發這些標準時卞要關注的重點是保證開發的標準是獨立于技術及生產廠一家的。
 
  五、布線系統必須使用星型拓撲方法
 
  一些固定裝置,如對講機,保安系統鍵盤,探頭及煙感器是可以使用底座接線方式直接安裝。即使標準建議使用星型拓撲方法,但固定裝置器可以使用回路(Loop)或鏈路(daisy chain)的方法連接。
 
  足夠數量的通訊插座是必需的,主要是預備將來新增點數。插座必須安裝于所有房間,插座位置于一些固定墻的位置。
 
  所有新建筑從插座到配線架的電纜必須埋藏于管道,不可使電纜外露,有關管道或喉管設計及標準,請參考ANSI/TIA/EIA-569-A。
 
  插座必須安裝于固定的位置,如使用非屏蔽雙絞線,必須使用8芯T568A接線方法。如某些網絡及服務需要連接一些特別的電子部件,如分頻器,放大器,匹配器等,所有電子部件必須安裝于插座外。
 
  配線架可以使用跳線,設備線及交叉跳線提供一個互連方法或交叉跳線,以信道為標準,跳線,設備線及交叉跳線之長度不可超過10米(33尺)。
 
  六、綜合布線系統的幾個基本問題
 
  1、帶寬與傳輸速率
 
  提到如何選擇綜合布線系統,首先有兩個概念要分清,那就是帶寬(以MHZ來度量)和數據傳輸速率(以 Mbit/S來度量)。分不清這兩個概念就很難作出正確的選擇。關于二者的定義和具體含義可以參考有關的技術文章。這里要指出的是二者之間的關系,這種關系與編碼方式等技術有關,但不一定是一對一的關系。例如ATM155,其中155是指數據傳輸的速率,即155Mbit/S,而實際的帶寬只有80MHZ;又如1000Mbit/S千兆位以太網,由于采用4對線全雙工的工作方式,對其傳輸帶寬的要求只有100MHZ。在計算機網絡作業中,廣泛使用的是數據傳輸速率,而在電纜行業中使用的則是帶寬,所以不要將二者混淆。
 
  2、新型電纜系統
 
  ① 超5類電纜系統(Enhanced Cat 5):是在對現有的5類UPT雙絞線的部分性能加以改善后產生的新型電纜系統,不少性能參數,如近端串擾(NEXT)、衰減串擾比(ACR)等都有所提高,但其傳輸帶寬仍為100MHz。
 
  ② 6類電纜系統(Cat 6):一個新級別的電纜系統,除了各項性能參數都有較大提高外,其帶寬將擴展至200MHZ或更高。
 
  ③7類電纜系統:7類電纜系統是歐洲提出的一種電纜標準,其計劃的帶寬為600MHZ,但是其連接模塊的結構與目前的RJ-45完全不兼容。它是一種屏蔽系統。
 
  3、質量保證
 
  提到布線系統的質量保證,每個廠商都有各自的獨特表現,有的提供若干年產品質保,有的提供若干年系統質保,還有的提供終身質保。各廠商對質保的內容和方法的解釋也各有不同。廠商提出質保承諾對國內用戶來說是件好事,它表示廠商對用戶是負責的。但用戶首先要搞清楚“質保”到底保什么?
 
  首先,不要把廠商提供的若干年產品或系統質保,當作是保證產品多少年不落后。隨著人類科學技術日新月異的變化和通信技術的飛速發展,沒有誰能預見到幾年、十幾年甚至幾十年后會發生什么,也就是說廠家的若干年質保,并不保證系統不會在一段時期內過時。但用戶可以放心的是,布線系統本身的一大特點就是便于擴容和升級。
 
  布線系統本身是一種無源的物理連接系統,一旦安裝完成并通過測試,一般情況下無需維護,只需要對其加以正確的管理即可;所以廠家的所謂若干年質保,主要是針對其在工程項目中所提供的全系列市線產品本身的質量而言。對于由非人為因素造成的產品質量問題,廠家是完全負責的;而真正意義的售后服務,應該是由負責實施該項目的系統集成商來完成的。所以用戶應選擇品質優良的產品,通過廠家提供的正規渠道拿貨,并選擇國內信譽好、技術水平高的系統集成商來施工,讓他們在得到合理的利潤后,使用戶也得到這些集成商所提供的增值服務以及售后的長期服務和質保。
 
  4、綜合布線并非萬能
 
  布線系統在剛進入我國時,曾給國人一種神秘的感覺,似乎大廈里一旦有了布線系統就立即成了智能大廈,并且各個弱電系統都可以利用這套布線系統。其實從理論上講,綜合布線系統是將大樓內的各個弱電系統的傳輸介質統一為一種高性能的傳輸介質,從而使其便于管理、維護和擴展。但實際上,目前在國內我們不可能也沒有必要這樣做。
 
  ① 例如保安監控系統,目前使用的75fi同軸電纜價格低廉,傳輸距離遠(超過100m),其帶寬也很高;而綜合布線中用到的8芯雙絞線就沒有這方面的優勢。還有,樓宇自控等弱電系統具有自己的布線系統,通常其布線的拓撲結構為總線型,即在2芯線上可串聯很多控制單元,而綜合布線系統采用的是星型拓撲結構,要求每根8芯線只能接一個設備。由此可見,如果樓宇自控等弱電系統也采用星型拓撲結構,那將需要大量的線纜,從而使整個系統的造價猛增。
 
  ② 單獨設計、單獨施工、單獨管理的有些系統,例如消防保安系統,采用綜合布線是不適宜的。
 
  ③ 綜合布線系統為經常變更終端設備的種類和位置的用戶提供了極大的靈活性;而像樓宇自控、保安監控等弱電終端設備幾乎長期固定在房間或走廊的某一位置,不需要經常改變。
 
  由此可見,綜合布線系統并不是萬能的,它主要為智能大廈中高性能的通信自動化系統提供基礎。
 
  5、合理選擇綜合布線系統
 
  隨著千兆位以太同標準的出臺,布線廠商也相繼推出支持千兆位以太網的“超5類”、“6類”甚至“7類”布線系統。推出先進的產品固然是件好事,但用戶不要被廠商的炒作沖昏頭腦,在選擇布線產品時應冷靜地考慮一下,是否需要如此高檔的系統。
 
  ① 5類和超5類系統已經可以滿足千兆位以太同的傳輸要求,而且不管是155Mbit/S或 622Mbit/S的 ATM還是干兆位以太網,目前也只能作為網絡主干使用;而對于真正到終端的水平系統,恐怕目前國內的用戶很少有人能使用上真正獨享的10Mbit/S速率,大多數局域網仍采用共享10Mbit/S速率的連網方式。所以當用戶有一天真要在水平到終端的系統中以1000Mbit/S的速率傳輸數據時,恐怕6類系統早就過時了。即使某些用戶現在馬上就需要1000Mbit/S傳輸速率,也不過是用來傳輸一些多媒體信息(即語音、數據和圖像),這實在有些“大材小用”。目前多媒體信息的傳輸應用(例如VOD、電視會議等)在25Mbit/S的ATM和10Mbit/S的以大網上即可實現,很難想象用戶現在還會用1000Mbit/S。的速率傳些什么。
 
  ② 6類、7類的標準還未正式出臺,6類系統的安裝規范和方法目前也沒有形成,更重要的是有關6類或7類系統的測試規范和方法還沒有。目前普遍使用的測試設備仍是基于100MHZ的5類系統標準,所以即使用戶在工程中采用了6類產品,也無法知道所采用的布線系統是否符合6類系統要求。究竟什么樣的產品才算是6類產品,恐怕誰也說不清楚。
 
  ③ 隨著通信技術的飛速發展,鋼纜終將被淘汰,淘汰的主要原因就是帶寬、傳輸距離以及電磁波擴散和干擾問題,而替代它的將是光纖甚至未來的某種傳輸介質。有資料表明全光纖網已在美國興起,10Gbit/S的以太網也已經在實驗室中誕生了。無論是對廠商還是用戶來說,全光纖的局域網都將會更具吸引力。
 
  6、最后是如何保證安裝的質量。
 
  除了布線系統本身的質量以外(通常是由廠家來保證,而且通常不是問題的主要原因),不論是3類、5類、超5類還是6類電纜系統,都必須經過施工安裝才能完成,而施工過程對電纜系統的性能影響很大。即使選擇了高性能的電纜系統,例如超5類或6類,如果施工質量粗糙,其性能可能還達不到5類的指標。所以,不論選擇安裝什么級別的電纜系統,最后的結果一定要達到與之相應的性能,也就是說需要對安裝的電纜系統進行相關標準的認證測試以保證。目前的情況是5類雙絞線系統已有認證標準可循,而超5類系統1998年底就有標準出臺,至于6類系統的標準則尚需等待。
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