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6 小结和习题
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7 习题答案
第4章 结构化布线系统
建筑物结构化布线系统(Premises Distribution System,PDS)的兴起与发展,是计算机技术和通信技术发展的结果,也是建筑设计与信息技术相结合的产物,是计算机网络工程的基础。
4.1 结构化布线系统的组成
4.1.1 结构化布线系统概述
1.智能大厦的概念
智能大厦的概念是随着计算机技术和现代通信技术的迅速发展,以及人们对信息共享的强烈需求而产生的。智能大厦指利用系统集成方法,将计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合,通过对设备的自动监控,对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合,使投资合理、适合信息社会要求,并具有安全、高效、舒适、便利与灵活等特点的建筑物。
智能大厦、智能小区已成为新世纪的开发热点。智能大厦是信息时代的必然产物,是计算机系统应用的重大方向。
智能大厦一般包括:
(1)楼宇自动控制系统(BA),包括变配电监测子系统、照明监控子系统、空调监控子系统、送排风监控子系统、给排水监控子系统、电梯系统的监测。
(2)通信自动化系统(CA),包括闭路电视监控系统、防盗报警系统、门禁系统、巡更系统。
(3)计算机网络系统(CN)。
(4)办公自动化系统(0A)。
(5)背景音乐与公共广播系统。
(6)程控交换机系统。
(7)智能卡系统。
(8)视频广播、视频点播系统等。
2.结构化布线系统的概念
在一个现代化的建筑内,除了具有电话、视频、空调、消防、动力电线、照明电线以外,信息传递的连接线路也是不可缺少的。结构化布线系统是指在建筑物或楼宇内安装的传输线路,是一个用于语音、数据、影像和其他信息技术的标准结构化布线系统,以使语音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连,并使这些设备与外部通信网络连接。布线系统是由许多部件组成的,主要有传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电器保护设施等,并由这些部件来构造各种子系统。
结构化布线系统与传统的布线系统的最大区别在于:结构化布线系统的结构与当前所连接的设备的位置无关。在传统的布线系统中,设备安装在哪里,传输个质就要铺设到哪里:结构化布线系统则是先按建筑物的结构,将建筑物中所有可能放置设备的位置都预先布好线,然后再根据实际所连接的设备情况,通过调整内部跳线装置,将所有设备连接起来。同一条线路的接口可以连接不同的通信设备,如电话或计算机。
由此可见,综合布线只是智能大厦的一部分,但有了综合布线就相当于建立了"高速公路",想跑什么"车",想上什么系统,那就变得非常简单了。
3.结构化布线系统的优点
(1)结构清晰,便于管理和维护。过去的布线方法是将各种各样设施的布线分别进行设计和施工,例如电话系统、消防系统、安全报警系统、能源管理系统等都是独立进行的。一座自动化程度较高的大楼内,各种线路如麻,拉线时在墙上打洞,在室外挖沟,真可谓“填填挖挖挖填,修修补补补修”,不但难以管理,布线成本高,而且功能不足,不适应形势发展的需要。综合布线就是针对这些缺点而采取的标准化措施,实现了统一设计、统一材料、统一布线、统一安装施工,使结构清晰,便于集中管理和维护。
(2)材料统一先进,适应今后的发展需要。结构化布线系统一般会采用先进的材料,例如5类非屏蔽双绞线,其传输速率可以达到100 Mbps,目前已经得到广泛使用的还有超5 类双绞线、6类双绞线,传输速率也在不断提高,一般能够满足未来通信发展的需要。
(3)灵活性强,适应各种不同的需求。结构化布线系统使用起来非常灵活。一个标准的插座既可以接入电话,又可以用来连接计算机,也适应各种不同拓扑结构的局域网。
(4)便于扩充,节约费用,提高了系统的可靠性。结构化布线系统采用的冗余布线和星状结构布线方式既提高了设备的工作能力又便于用户扩充。传统布线由于不使用配线架等部件,一次造价成本比综合布线要低一些,但在综合布线情况下,统一安排线路走向和统一施工可减少使用大楼的空间,美观大方,尤其是在需要改变连接或扩充时,优势十分明显。
4.结构化布线系统标准
智能建筑已逐步发展成为一种产业,和计算机、建筑等行业一样,也必须有标准规范。目前,已出台的结构化布线系统及其产品、线缆、测试标准主要有:
(1)EIA/TIA 568商用建筑物电信电缆敷设标准。
(2)ISO/IEC11801国际标准。
(3)EIA/TIA TSB 67非屏蔽双绞线系统传输性能验收规范。
(4)欧洲标准包括 EN50167、EN50168、EN50169,它们分别为水平配线电缆、跳线和终端连接电缆以及垂直配线电缆。
美国 EIA 和 TIA 组织共同提出的一套规范化的智能大楼布线系统标准 EIA/TIA 568标准应用最为广泛,它将所有的语音信号、数字信号、视频信号以及监控系统的配线,经过统一规划设计,综合在一套标准系统内。这套标准系统不仅能为用户提供电信服务,而且能为用户提供通信网络服务、安全报警服务、监控管理服务。这个系统具有很大的灵活性,在各种设备位置改变、局域网结构变化时,不需要重新进行布线,只要在配线间进行适当的布线调整即可实现。这样的系统可以满足不同用户的需要,能够适应用户需求变化的需要。
中国工程建设标准化协会在1995年颁布了《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》,标志着结构化布线系统在我国也开始走向正规化、标准化。1997年该协会颁布了《中华人民共和国通信行业标准大楼通信综合布线系统》。
5.结构化布线系统结构
理想的布线系统表现为:支持语音应用、数据传输、影像影视,而且最终能支持综合型的应用。由于综合型的语音和数据传输的网络布线系统选用的线材、传输介质是多样的,一般用户可以根据自己的特点,选择布线结构和线材。
结构化布线系统(PDS)采用模块化设计和分层星状拓扑结构,可分为6个独立的子系统(模块):
(1)工作区子系统(Work Area Subsystem):由终端设备到信息插座的连接(软线)组成。
(2)水平干线子系统(Horizontal Backbone Subsystem):将电缆从楼层配线架连接到各用户工作区的信息插座上,这些用户一般处在同一楼层。
(3)垂直干线子系统(Riser Backbone Subsystem):将主配线架与各楼层配线架系统连接起来。
(4)管理子系统(Administration Subsystem):将垂直电缆线与各楼层水平布线子系统连接起来。
(5)设备子系统(Equipment Subsystem):将各种公共设备(例如计算机主机、数字程控交换机,各种控制系统,网络互联设备)等与主配线架连接起来。
(6)建筑群主干线子系统(Campus Backbone Subsystem):将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物的通信设备和装置。
以上各组成部分构成一个有机的整体,如图4-1所示。
4.1.2 工作区子系统
在综合布线中,一个独立的需要设置终端设备的区域称为一个工作区,工作区子系统又称为服务区子系统,它是由终端设备及其连接到水平子系统信息插座的接插软线等组成。它包括信息插座、信息模块、网卡和连接所需的跳线,并在终端设备和输入/输出之间搭接,相当于电话配线系统中连接话机的用户线和话机终端部分,如图4-2所示。
在进行终端设备和I/O连接时,可能需要某种传输电子装置,但这种装置并不是工作区子系统的一部分。例如,调制解调器能为终端与其他设备之间的兼容性传输距离的延长提供所需的信号转换,但它并不是工作区子系统的一部分。
工作区子系统设计时要注意以下要点:
(1)工作区可支持电信终端设备、数据终端的设置、还支持计算机、电视机及监视器等终端设备的设置。
(2)工作区内线槽要布局合理、美观。
(3)从信息插座到设备间的连线用双绞线,一般不要超过5m。
(4)信息插座需要安装在墙壁上或不易碰到的地方,插座距离地面750px 以上。
(5)购买的网卡类型接口要与线缆类型接口保持一致。
(6)插座和插头(与双绞线)不要接错线序。
(7)工作区内线槽、信息插座与供电电线、插座按照规范保持距离。
4.1.3 水平干线子系统
水平干线子系统也称为水平子系统,它是从工作区的信息插座开始到管理间子系统的配线架,结构一般为星状结构。水平干线子系统总是在一个楼层上,仅与信息插座、管理间连接。在结构化布线系统中,水平干线由4对UTP(非屏蔽双绞线)组成,能支持大多数现代化通信设备,如果有强电磁场干扰或需要信息保密时可用屏蔽双绞线。在高宽带或长距离应用时,可以采用光纤。
从用户工作区的信息插座开始,水平干线子系统在交叉处连接,或在小型通信系统中的以下任何一处进行互联:远程(卫星)通信接线间、干线接线间或设备间。在设备间中,当终端设备位于同一楼层时,水平干线子系统将在干线接线间或远程通信(卫星)接线间的交叉连接处连接。在水平干线子系统的设计中,综合布线的设计必须具有全面介质设施方面的知识,能够向用户提供完善而又经济的设计。设计时要注意以下要点:
(1)水平干线子系统用线一般为双绞线。
(2)长度一般不超过90m。
(3)用线必须走线槽或在天花板吊顶内敷设的桥架、金属软管、PVC管内布线,尽量不走地面线槽。
(4)传输速率要求为10 Mbps时可采用3类双绞线,传输速率要求达到100 Mbps时可采用5类双绞线或超5类双绞线。
(5)确定距接线间距离最近、最远的输入/输出位置。
(6)计算水平区所需线缆长度。
4.1.4 管理子系统
管理线缆及相关连接硬件的区域称为管理区,它由配线间的线缆、配线架及相关接插软线等组成,它采用交连或互联等方式管理垂直干线子系统和水平子系统的线缆。管理子系统提供了与其他子系统连接的手段,使整个综合布线及其连接的应用系统设备、器件等构成了一个有机的应用系统,其主要设备是配线架(如图4-3所示)、网络设备和机柜、电源。
交连(交叉连接)和互联允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信线路。I/0位于用户工作区和其他房间或办公室,使在移动终端设备时能够方便地进行插拔。
在使用跨接线或插入线时,交叉连接允许将端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到端接在单元另一端的电缆上的线路。跨接线是一根很短的单根导线,可将交叉连接处的两根导线端点连接起来;插入线包含几根导线,而且每根导线末端均有一个连接器。插入线为重新安排线路提供了一种简易的方法。
互联与交叉连接的目的相同,但它不使用跨接线或插入线,只使用带插头的导线、插座、适配器。互联和交叉连接也适用于光纤。
管理子系统设计时要注意以下要点:
(1)配线架的配线对数可由管理的信息点数决定。
(2)利用配线架和跳线功能,可使布线系统具有灵活性。
(3)配线设备一般由光纤接续箱和双绞线配线架组成。
(4)管理子系统应有足够的空间放置配线架和网络设备(Hub、交换机等)。
(5)有Hub、交换机的地方要配有专用稳压电源。
(6)保持一定的温度和湿度,保养好设备。
4.1.5 垂直干线子系统
垂直干线子系统也称为骨干子系统,它是整个建筑物结构化布线系统的一部分。它提供建筑物的干线电缆,是负责连接管理子系统到设备子系统的子系统,一般使用光纤或大对数双绞线。它也提供了建筑物垂直干线电缆的路由。该子系统通常是在两个单元之间,特别是在位于中央节点的公共系统设备提供多个线路设施。该子系统由所有的布线电缆组成,或由导线和光纤以及将此光纤连接到其他地方的相关支撑硬件组合而成。传输介质可能包括一幢多层建筑物的楼层之间垂直布线的内部电缆或从主要单元(例如计算机房或设备间)和其他干线接线间来的电缆。
为了与建筑群的其他建筑物进行通信,干线子系统将中继线交叉连接点和网络接口(由电话局提供的网络设施的一部分)连接起来。网络接口通常放在与设备相邻的房间。
垂直干线子系统还包括:
(1)垂直干线或远程通信(卫星)接线间、设备之间的竖向或横向的电缆走向用的通道。
(2)设备间和网络接口之间的连接电缆或设备与建筑群子系统各设施间的电缆。
(3)垂直干线接线间与各远程通信(卫星)接线间之间的连接电缆。
(4)主设备间和计算机主机房之间的干线电缆。
设计时要注意以下要点:
(1)如果需要较高的传输速率或较长的距离,垂直干线子系统可选用光纤。
(2)室内光纤一般选用多模光纤,室外远距离情况下可以是单模光纤。
(3)垂直干线电缆要有适当的保护,以免遭到破坏。
(4)确定每层楼的干线数量要求。
4.1.6 建筑群主干线子系统
建筑群主干线子系统也称为园区子系统,它是将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物的通信设备和装置,通常是由光纤和相应设备组成,建筑样子系统是结构化布线系统的一部分,它支持楼宇之间通信所需的硬件,其中包括导线电缆、光纤以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置。
在建筑群子系统中,会遇到室外敷设电缆问题,一般有三种情况:架空电缆、直埋电缆、地下管道电缆,或者是这三种的任意组合,具体情况应根据现场的环境来决定。设计要点与垂直干线子系统相同。
4.1.7 设备子系统
设备子系统也称设备间子系统。设备子系统由电缆、连接器和相关支撑硬件组成。它把各种公共系统设备的多种不同设备互联起来,其中包括邮电部门的光纤、同轴电缆、程控交换机等。设计时要注意以下要点:
(1)设备间要有足够的空间保障设备的存放。
(2)设备间要有良好的工作环境,如温度、湿度。
(3)设备间应按机房建设标准设计。