浅析校园网综合布线系统设计
摘要:目的:该文主要讨论校园网综合布线系统。方法:先了解综合布线系统的定义及组成,并详细分析综合布线系统的结构和设计原则。结果:基于校园网综合布线系统的基本原则,建立一套完备、全面的布线设计方案并提出详细的设计流程。结论:该文通过对校园网综合布线系统设计方案的讨论,使得我们对综合布线系统有一个全面的了解,并提出其在校园网建设中的重要作用。
关键词:校园网;综合布线系统;双绞线;系统屏蔽
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)08-1841-04
Campus Premises Distribution System Design
HU Xiao-ye
(Baoji University of Arts and Sciences Equipment Department, Baoji 721007, China)
Abstract: Aim Discuss the design of Campus Premises Distribution System. Means First understand the circumscription of PDS, then analysis the configuration and design principle of the PDS. Result Base on the campus PDS principle, constitute a suit of comprehensive project, advance detailed design flow. Conclusion Discussing the design of campus PDS, make us to understand the PDS completely, and bring forward it"s important function for the campus network.
Key words: campus network; premises distribution system; twisted-pair; system shield
随着计算机应用的不断普及,学校的教学管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理,又能达到事半功倍的效果?校园网的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势,建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源,为学生学习、教师备课、教学管理以及从外界获取信息,掌握先进的信息工具创造了环境,同时对学校的日常工作也将起到重要的促进作用,为学校未来的不断发展奠定了基础,使之能够适宜信息时代的要求。
1 概述
为了建设校园网,综合布线系统是基础。它为信息资源的传递提供了物质通道。因此寻求一种更合理、更优化、弹性强、稳定性和扩展性好的布线技术,已成为当务之急,它不但能够满足现在的需求,更重要的是迎接未来对配线系统的挑战。
结构化布线系统是现代通讯领域高科技的结晶,它为用户提供了最合理的布线方式,并依靠其高品质的材料,一改传统布线面貌,为现代化的大厦能够真正成为智慧型的楼宇奠定了线路基础。它将计算机数据处理和数据通信系统、语音通信系统、广播系统、基带图像传输和处理系统、楼宇监控自动化系统等等,综合集成在一组布线系统内,以开放的体系,灵活的模块化结构,以及遵循国际工业标准的设计原则,支持众多厂家的系统及网络,从而达到信息的高度共享,以增强自动化管理的程序,也以最好的性能价格比来满足现代通信发展的需要和适应综合业务数字网(ISDN)的需要。
2 系统组成
2.1 结构化综合布线系统的组成及设计
综合布线系统(PDS,Premises Distribution System)是一套开放式的布线系统,可以支持几乎所有的数据、话音设备及各种通信协议,同时,由于PDS充分考虑了通信技术的发展,设计时有足够的技术储备,能充分满足用户长期的需求,应用范围十分广泛。而且结构化综合布线系统具有高度的灵活性,各种设备位置的改变,局域网的变化,不需重新布线,只要在配线间作适当布线调整即可满足需求。结构化综合布线一般划分为六个子系统。
根据国际电子工业协会(EIA)和国际电信工业协会(TIA)制定的结构化布线系统标准(EIA/TIA568A),及中国工程建设标准化协会制定的标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》,结构化布线系统由工作区子系统、配线(水平)子系统、干线(垂直)子系统、设备子系统、管理子系统、建筑群子系统六个子系统组成。
如图1所示。
2.1.1 工作区子系统(Work Area)及其网络设计
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线,以及信息插座所组成。信息点由标准RJ45插座构成。信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定,并预留适当数量的冗余。例如:对于一个办公区内的每个办公点可配置2～3个信息点,此外应为此办公区配置3～5个专用信息点用于工作组服务器、网络打印机、传真机、视频会议等等。若此办公区为商务应用则信息点的带宽为100M可满足要求;若此办公区为技术开发应用则每个信息点应为交换式100M甚至是光纤信息点。
工作区的终端设备(如:电话机、传真机)可用超五类或六类双绞线直接与工作区内的每一个信息插座相连接,或用适配器(如ISDN终端设备)、平衡/非平衡转换器进行转换连接到信息插座上。
2.1.2 水平子系统(Horizontal)及其网络设计
水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统,即中间配线架(IDF)间的连接。水平子系统指定的拓扑结构为星形拓扑。水平干线的设计包括水平子系统的传输介质与部件集成。选择水平子系统的线缆,要根据建筑物内具体信息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。
双绞线水平布线链路中,水平电缆的最大长度为90m。若使用100ΩUTP双绞线作为水平子系统的线缆,可根据信息点类型的不同采用不同类型的电缆,例如对于语音信息点和数据信息点可采用超五类或六类双绞线,甚至使用光缆;对于电磁干扰严重的场合应尽量采用六类屏蔽双绞线。但是从系统的兼容性和信息点的灵活互换性角度出发,建议水平子系统采用同一种布线材料。
2.1.3 管理子系统(Administration)及其网络设计
管理子系统由交连、互连和输入/输出组成,实现配线管理,为连接其它子系统提供手段。包括配线架、跳线设备及光配线架等组成设备。设计管理子系统时,必需了解线路的基本设计原理,合理配置各子系统的部件。
2.1.4 干线子系统(Backbone)及其网络设计
干线子系统指提供建筑物的主干电缆的路由,是实现主配线架与中间配线架,计算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接。干线传输电缆的设计必须既满足当前的需要,又适应今后的发展。干线子系统布线走向应选择干线线缆最短、最安全和最经济的路由。干线子系统在系统设计施工时,应预留一定的线缆做冗余信道,这一点对于综合布线系统的可扩展性和可靠性来说是十分重要的。
干线子系统可以使用的线缆主要有:HAY三类大对数电缆;超五类或六类双绞线;室内单模或多模光纤。超五类双绞线可以支持1000BASE-T,但如要求支持1000BASE-TX则必须使用六类双绞线。如果已安装的电缆仅满足5类线标准(1995),那么在连接1000BASE-T设备之前,应对布线系统按照新增加的布线参数(如:回波损耗,等级远端串扰(ELFEXT),传播延迟和延时畸变等)进行测量和认证。
2.1.5 设备间子系统(Equipment Room)及其网络设计
设备间子系统由设备室的电缆、连接器和相关支持硬件组成,把各种公用系统设备互连起来。设备间的主要设备有数字程控交换机、计算机网络设备、服务器、楼宇自控设备主机等等。它们可以放在一起,也可分别设置。在较大型的综合布线中,可以将计算机设备、数字程控交换机、楼宇自控设备主机分别设置机房,把与综合布线密切相关的硬件设备放置在设备间,计算机网络设备的机房放在离设备间不远的位置。
2.1.6 建筑群子系统(Campus Subsystem)及其网络设计
建筑群子系统是实现建筑之间的相互连接,提供楼群之间通信设施所需的硬件。建筑群之间可以采用有线通信的手段,也可采用微波通信、无线电通信的手段。
光纤有单模光纤和多模光纤两种:单模光纤只传输主模态,可完全避免模态色散,传输频带很宽,传输容量很大,适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势(如:1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为3000m,康宁公司出品的特制光纤传输距离为标准距离的5～10倍);多模光纤传输模态较多,存在一定量的模态色散,频带较宽,传输容量较大(目前采用的62.5/125μm多模光纤,数据传输速率为100Mbps时,最大距离可以到2km),但传输千兆位数据量时距离支持十分有限。
3 系统设计目标
实用性:布线系统能在现在和将来适应技术的发展,能实现数据和语音通信。
灵活性:布线系统能满足灵活通用的要求。任何一个信息插口,均能连接不同的设备,如计算机、终端、传真机和电话。并可连接不同类型的局域网。(如:TOKEN RING网,ETHERNET 网等)。也可连接计算机终端设备实现异步通信。所有这些不同类型的连接方法均可通过在管理子系统中更改跳线来方便地实现。
模块化:布线系统中,除固定于建筑物中的线缆外,其余所有接插件均是模块化的标准件。
扩充性:布线系统是要能扩充的,以便将来要扩展时,可以方便地将设备扩充进去。
可靠性:该布线系统具有15～20年的使用寿命,在使用过程中,用户可以获得20年质量保证。
标准化:该布线系统的设计采用的是成熟的国际、国内标准、规范或工业标准等。
4 系统设计原则
为了实现上述的设计目标,我们在进行综合布线系统设计时必须遵循如下设计原则:
先进性:布线系统的设计目标决定了系统必须采用当今的最先进的技术、方法和设备,既要反映当今水平,又具有发展潜力,同时布线系统又是要在规定的时间内投入使用的一项实际工程,因此涉及的技术和器材必须是成熟的。
开放性:布线系统要具有开放性和灵活性,一方面布线系统要能适应不同用途要求(如话音、数据和图象的传输),同时又要能够支持不同厂家的网络设备。
扩充性:布线系统应具有15～20年的使用寿命。信息技术的发展非常之迅速,因此在设计布线系统时,应考虑具有充分的扩展能力。
可靠性:布线系统是智能大楼的信息传递的通道。要保证信息可靠的传递,必须要有可靠的布线系统。
标准化:为便于设计、维护和有生命力,布线系统的设计必须采用成熟的国际、国内标准、规范或工业标准等。
可比性:在满足用户的需求前提下,提供与同类产品相同功能、质量及服务,做到最佳性能价格比。
5 系统详细设计
5.1 传输介质选择
在系统设计中首先要考虑的是选用哪一类传输介质。
结构化综合布线系统中常用有四种传输介质可供选择:
a. CAT.3 (三类)非屏蔽双绞线;
b. 五类(超五类)非屏蔽双绞线(或屏蔽双绞线);
c. (GigaSPEED)千兆比特(六类)4对非屏蔽双绞线;
d. 光缆。
根据具体情况及用户所提出的要求,设计中可选用不同的传输介质。一般情况下,室外建筑物连接采用光纤连接,建筑物内用双绞线即可。三类线缆一般使用其作为语音和低速设备的传输介质,超五类线缆能支持最高622M 的高速网络,技术成熟,在各行各业得到了广泛的应用;六类线缆是近两年研究出来的最新成果,其性能指标在超五类的基础上有所提高,但其成本相对昂贵,且对产品的兼容性及施工技术要求严格。
5.2 工作区子系统
工作区子系统为用户提供一个满足高速数据传输的标准信息出口,并实现了信息口与设备终端的匹配、连接。该部分主要包括跳线、软线等非有源器件,其数据部分采用(RJ45-RJ45)超五类压接跳线,每个信息插座应可支持如下的终端设备:数据通信、语音通信、图像传输等。
5.3 水平(配线)子系统
水平(配线)子系统由信息插座、信息插座至楼层配线设备的电缆或光缆、楼层配线设备和跳线组成。信息插座均为RJ-45 制式。每一条数据水平双绞线的长度均不应超过90 米。水平双绞线布线从房间内的信息点引出并布到相应的楼宇配线柜内。整个布线为星型拓扑结构连接方式。其敷设采用PVC 线槽安装。信息点插座采取安装在墙壁上的办法,其安装高度全部为离地300mm。
5.4 管理子系统
管理应对设备间、交界间和工作区的配线设备、线缆、信息插座等设施,按一定的模式进行标识和记录,并符合以下规定:
规模较大的布线系统宜采用计算机进行管理,简单的布线系统宜按图纸资料进行管理,并应做到记录准确,及时更新、便于查阅。每条电缆、光缆、配线设备、端接点、安装通道和安装空间均应给定唯一的标志。配线设备、缆线、信息插座等硬件均应设置不易脱落和磨损的标识,并应有详细的书面记录和图纸资料。电缆和光缆的两端均应标明相同的编号。
5.5 设备间子系统
整个网络的核心设备主要放置主配线机柜、网络服务器、交换机及其它网络设备等。其他建筑物分别设立分配线间。为了保证系统的安全可靠性,所有的配线设备及网络设备必须置于机柜内。
设备间(机房)的环境要求:
1) 温、湿度要求。
根据综合布线系统有关设备和器件对温、湿度的要求,设备间安B 级执行。即温度为12～30 摄氏度,相对湿度为35%～70%,温度变化率<10 度/小时。
2) 隔热、防尘、防火、防静电要求。
这些因素会对计算机系统的性能及安全带来严重的影响,为了使系统安全、可靠地运行,在对计算机机房装修材料的选用、施工工艺等方面应加以考虑。建议地板选用抗静电活动地板,墙壁采用防火涂料或装金属塑铝板,天花吊顶选用金属天花。
3) 照明要求。
设备间在距地面0.8m处,照度不应低于200Lx。
4) 供配电要求。
设备间的供电电源应满足以下要求:频率:50Hz;电压:380V/220V;建议提供独立电源。
5.6 (垂直)干线子系统
干线系统是指从主配线间至楼层配线间的电缆。一般情况下都采用超五类双绞线连接汇聚交换机和各个接入交换机。
5.7 建筑群子系统
建筑群子系统将一个建筑物中的线缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。它是整个布线系统中的一部分(包括传输介质)并支持提供楼群之间通信设施所需的硬件,其中有铜线,光缆等。一般情况下都会采用光缆,其敷设方式室内采用金属桥架,室外采用走地沟的方式。
6 机房工作环境要求
6.1 温度、湿度及空气含尘浓度
中心机房内温度应该保持在25度左右,必需安装空调,保证夏季室内温度也不能超过25度。湿度不能过大,不能结露,造成设备潮湿损坏。主机房内的空气含尘浓度,在静态条件下测试,每升空气中≥0.5μm的尘粒数应少于18000粒。
6.2 噪声、电磁干扰、振动及静电
a. 主机房内的噪声,在计算机系统停机的条件下,在操作人员位置测量应小于68dB(A);
b. 无线电波的干扰影响到很多电子设备工作的稳定性,计算机工作属于弱小信号类,对干扰极为敏感,因此要做必要抗干扰的处理——接地或屏蔽,让工作环境的无线电波干扰场强,当频率为0.15~1000MHz 时应低于126dB;
c. 工作环境要防永磁场或电磁场干扰,其值不应小于800A/m。为此,计算机等设备的放置位置与变电站等高压强设备的距离保持5M以上;
d. 主机房地面及工作台面的静电泄漏电阻,应符合国家标准《计算机机房用活动地板技术条件》的规定;
e. 主机房内绝缘体的静电电位不应大于1kV。
6.3 机房的接地
根据国家标准2887-89《计算机站场接地技术要求》中规定计算机机房应采用下列四种接地方式:
a. 交流工作接地,接地电阻不应大于4Ω;
b. 安全保护接地,接地电阻不应大于4Ω;
c. 直流工作接地,可以分为直流地悬浮和直流地直接接大地两种,从安全角度来讲,直流地应直接接大地;
d. 防雷接地,接地电阻不应大于10Ω。
6.4 机房的消防报警与灭火系统
a. 计算机机房设置火灾自动报警系统;
b. 在机房吊顶上设置火灾自动探测器,采用均布方式,每个探测器的保护面积为10~15 平方米;
c. 火灾自动探测器采用感烟探测器;
d. 根据计算机中心的情况,机房内的灭火系统设置二氧化碳或卤化烷固定灭火系统。
6.5 通风考虑
为了保证中心机房内的新鲜空气不断得到补充和旧空气不断得到排出室外,需在中心机房设置换气扇或者空调。
6.6 检修电源考虑
依据相关的要求中心机房各房间及各楼宇配线间应装设交流220v 维修用电源插座。电源插座安装高度为距离活动防静电地板面300mm。
7 系统屏蔽
当综合布线系统的周围环境存在电磁干扰时,应采用屏蔽措施,以抑制电磁干扰。电缆即是电缆干线的主要发生器,也是主要的接收器,作为发生器,它向空间辐射电磁噪声场;灵敏的电视机、计算机、通信系统和数据系统通过它们的天线,互连线和电源线接收这种电磁噪声。
采用屏蔽系统最基本的是为了保证在有干扰环境下布线系统的传输性能。这里的干扰包括两个部分:
减少电磁辐射,即减少布线系统本身向外辐射能量。提高抗外来电磁干扰能力。线对单独屏蔽的线缆还具有降低线对间串扰的能力。为了消除干扰,除了要求屏蔽层设有间断点外,同时还要求屏蔽系统必须达到完全连续的360 度完全屏蔽。一个完整的屏蔽系统要求处处屏蔽,一是有任何一点的屏蔽不能满足要求,将势必会影响到系统的整体传输性能。地线与一个点对点的连接来说,这个要求很难达到的。因为其中的信息插口,跳接线等。都很难做到屏蔽,因此,采用屏蔽并不能完全消除电磁干扰。另外,屏蔽层接地点之间的电压差会导致接地噪声,比如接地电阻过大,接地电位不均衡等。这样在传输系统的某两点间便会产生电势差,进而产生金属屏蔽层上的电流。这时,屏蔽层本身已经成为一个最大的干扰源,因而导致其性能远不如非屏蔽的双绞线。对于屏蔽系统而言,单单有了一层金属屏蔽层是不够的,更重要的还要有正确、良好的接地系统,把干扰有效地引入大地,才能保证信号在屏蔽系统中安全,可靠地传输。
8 总结
计算机网络技术与综合布线系统息息相关。计算机和通信技术的飞速发展,网络应用已成为人们日益增长的一种需求;而结构化布线是网络实现的基础,是现今和未来计算机网络和通信系统的有力支撑环境。所以在设计综合布线系统的同时必须充分考虑所使用的网络技术及网络技术的新趋势,避免硬件资源的冗余和浪费,以便充分发挥综合布线的优点。
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