了解結(jié)構(gòu)化布線

概 述
隨著通信技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，智能建筑（IB，Intellige
nt Building） 中越來越多地借助于計算機、控制設(shè)備和通訊設(shè)
備，對建筑物的所有設(shè)備、語音交換、數(shù)據(jù)終端、 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、視
頻設(shè)備、暖通空調(diào)、消防系統(tǒng)、保安監(jiān)控、電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)
等進行智能化地管理和控制， 達到互通信息、共享資源的目的。
這樣多的系統(tǒng)和設(shè)備，其信息種類和信息分布復(fù)雜而多變， 因此
必須建立一套有效的布線系統(tǒng)，把不同的控制設(shè)備、交換設(shè)備、
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和計算機設(shè)備等相互連接起來。
網(wǎng)絡(luò)是將獨立的設(shè)備連接在一起，并使它們可以共享信息和資源
的連接系統(tǒng)。 正確的設(shè)計和實施一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以提高通信的速
度和可靠性，從而使得一個系統(tǒng)工作起來更加富有效率。 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)應(yīng)該滿足已公布的國家和國際標準的
要求，并應(yīng)能夠根據(jù)商業(yè)要求的改變進行不斷的進化和升級。
隨著計算機的大量使用，人們越來越關(guān)注網(wǎng)絡(luò)和布線的話題。過去，臺式計算機通常都是獨立進行工作，
現(xiàn)在這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化。目前約有超過50％的商用計算機連在局域網(wǎng)中，它們可以大大的提高工作
效率。 局域網(wǎng)可以將計算機與服務(wù)器和外設(shè)連接在一起，或者為傳感器、照相機、監(jiān)視器以及其他電子設(shè)
備提供信號通道。 如果這些鏈路是以臨時為基礎(chǔ)，那么，工作區(qū)將很快就堆滿了各種無法辨別的電纜，
對它們進行故障排除和維護幾乎是不可能的。　
布線準備
任何事情在實施前都需要做好充分的準備。布線系統(tǒng)的準備工作涉及到負載評估和規(guī)劃、 目標生命周期和
技術(shù)指標等因素。
1．負載評估和規(guī)劃
對網(wǎng)絡(luò)和電纜類型的選擇主要是由需要連接的設(shè)備類型、它們的位置和它們的使用方式來決定的。 在開始
規(guī)劃以前，給出關(guān)于網(wǎng)絡(luò)潛在的負載說明是非常有必要的。當一個網(wǎng)絡(luò)需要為多個系統(tǒng)服務(wù)時， 應(yīng)對它們
的混合數(shù)據(jù)流量的峰值進行仔細的考慮。
2．目標生命周期
布線系統(tǒng)的平均目標生命周期為15年，它與主要建筑物的整修周期是一致的。在這段時間內(nèi)，系統(tǒng)的計算
機硬件、 軟件和使用方式都將發(fā)生重大的變化。網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、可靠性和安全性的要求肯定都要增加。
3．技術(shù)指標的制定
使用方法；用戶的數(shù)量和可能的增長；用戶的位置以及他們之間的最長距離；用戶位置發(fā)生變化的可能
性； 與當前和今后計算機及軟件的連接；電纜布線的可用空間；網(wǎng)絡(luò)擁有者的總投資； 法規(guī)及安全性要
求；防止服務(wù)丟失和數(shù)據(jù)泄密的重要性
1．布線系統(tǒng)的重要性
布線是任何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，因此決策人員必須準備將網(wǎng)絡(luò)總投資的10%用于這一領(lǐng)域。 對高質(zhì)
量的布線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方面的投資絕對是物有所值。
2．電纜的選擇
連接在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備類型以及電纜上所承載的通信負載是選擇電纜的關(guān)鍵因素。 在布線系統(tǒng)中應(yīng)首先確定是
使用屏蔽電纜、非屏蔽電纜、光纜，還是將它們結(jié)合在一起使用。
電纜通常使用帶有絕緣層的導線并使用一層或多層塑料外皮。電纜中通常由2到1800個線對組成。 大對數(shù)
電纜通常用于主干布線系統(tǒng)，它們特別適合在話音和低速率數(shù)據(jù)應(yīng)用中使用。
3．長度限制
這些電纜在干線和水平（集線器到桌面）布線系統(tǒng)應(yīng)用中的最大長度在國際標準IS0/IECIS11801中有詳細
的說明。
4．尺寸限制
在確定電纜類型前，對電纜走線的可用空間進行檢查也是非常重要的一點。尺寸、 重量和屏蔽靈活性等因
素主要取決于電纜是否采用金屬箔或編制護層，以及電纜中使用了多少導線。
5．UTP電纜
非屏蔽雙絞線對（UTP）可以在622Mbps或更高的傳輸速率上傳輸數(shù)據(jù)。 這樣就使得人們可以在原來只能使
用屏蔽型電纜的應(yīng)用中使用這種價格更低、體積更小的電纜。 UTP電纜通過將電纜線對進行更緊密的匹配
來減小EMI干擾。這種電纜被稱為平衡電路。
6．電路的平衡
在理想的平衡電路中，導體中引入的噪聲電壓的和是零，這樣線對之間的信號傳輸將沒有干擾。 然而這種
理想情況是無法完全實現(xiàn)的，電纜的信噪比（SNR）是用來測量電纜中在存在噪聲信號的情況下信號質(zhì)量的
指標。
屏蔽電纜中由于存在屏蔽，因此它的平衡特性較差，因此良好的屏蔽完整性和良好的接地對屏蔽電纜來說
是非常重要的。 高質(zhì)量的UTP電纜在不需要接地或整個電路不需要屏蔽的情況下可以實現(xiàn)良好的平衡電路
特性。由于光纖通過光波傳輸信號， 因此它不受任何形式的電磁屏蔽影響。
7．光纜的選擇
在傳輸速率要求超過155Mbps和需要更長傳輸距離的應(yīng)用中，光纖通常是最佳選擇。光纖具有體積小、耐用
等優(yōu)點，
但它的成本要比其他類型的電纜要高。在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中，一般都采用光纜作為干線，而使用UTP電纜來充當
水平連接線。
對于那些由于受安裝時間、空間或其他限制而不易安裝電纜的系統(tǒng)來說，無線局域網(wǎng)可以作為一種可替代
的方案。
布線規(guī)劃
大多數(shù)電纜廠商為它們的產(chǎn)品規(guī)定了15年的保質(zhì)期。在這段時間內(nèi)，變化是不可避免的， 同時也是無法準
確預(yù)測的。惟一的解決方法是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時為滿足網(wǎng)絡(luò)變化和增長的要求而進行相應(yīng)的規(guī)劃。
1．未來的投資保護
在正常使用條件下，新型網(wǎng)絡(luò)不應(yīng)該在15年建筑物整修周期內(nèi)限制系統(tǒng)的升級。 經(jīng)過精心設(shè)計的布線系統(tǒng)
可以承受超過大多數(shù)局域網(wǎng)傳輸速率10～15倍的數(shù)據(jù)流量。 這將允許在不改變布線系統(tǒng)的情況下使用新型
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
2．通用布線系統(tǒng)
通用布線系統(tǒng)的主要優(yōu)點是用戶可以利用它將不同廠商的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。同時， 它也允許用戶在同一個布
線網(wǎng)絡(luò)上運行幾個獨立的系統(tǒng)。比方說用戶可以在一個布線系統(tǒng)上建立電話、 計算機和環(huán)境控制等系統(tǒng)。
3．布線的結(jié)構(gòu)
通用布線和海量布線是結(jié)構(gòu)化布線的核心內(nèi)容， 朗訊科技（前身為AT&T）和它的SYSTIMAXSCS解決方案是
這方面的先驅(qū)。它使用一種開放式結(jié)構(gòu)平臺， 支持所有的主要專用網(wǎng)絡(luò)和非專用網(wǎng)絡(luò)的標準和協(xié)議。SYST
IMAXSCS使用UTP電纜和光纜作為傳輸媒介， 采用星形拓撲結(jié)構(gòu)，使用標準插座進行端接。SYSTIMAXSCS使
用的電纜類型簡單，組成的網(wǎng)絡(luò)模塊化， 在不影響用戶使用的情況下可以很容易地對網(wǎng)絡(luò)進行擴展或改
變。
4．網(wǎng)絡(luò)部件
位于每個建筑或建筑群內(nèi)的配線架是用來實現(xiàn)計算機、外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)集線器和其他設(shè)備快速接入或撤出網(wǎng)絡(luò)
的部件。 在結(jié)構(gòu)和布局不斷進行調(diào)整的公司內(nèi)，它可以節(jié)約大量的成本。----
避免干擾
每種有源電子和電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生電磁干擾來破壞網(wǎng)絡(luò)通信。隨著電子設(shè)備使用的增加， 這個問題也變
得越來越突出。在選擇電纜和電纜布線的考慮中， 如何防止EMI干擾以保護通信也是一個非常關(guān)鍵的問
題。
有兩種方式來測量電纜的串音性能：線對之間的串音和PowerSum串音。 線對之間的串音只是用于測量電纜
中線對產(chǎn)生的最大干擾的情況的。
1．PowerSum
PowerSum以更真實的反映串音干擾的情況。它是在多線對電纜的所有線對上都有信號傳輸時進行測量的方
法。 對于電纜中線對數(shù)超過4對的電纜，PowerSum是惟一一種可正確測試串音性能的方法。
2．信噪比
在系統(tǒng)中用于測量對EMI干擾的抑制情況的指標是信噪比（SNR）。網(wǎng)絡(luò)的信噪比越高， 網(wǎng)絡(luò)發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸
錯誤的風險就越小。
3．電纜走線
包括連接器和配線架在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)部件，必須都具有抗EMI干擾的一些措施。 當使用不同廠商的產(chǎn)品構(gòu)
建網(wǎng)絡(luò)時，這一點尤其要加以注意。
設(shè)計和安裝
在決定了采用何種網(wǎng)絡(luò)配置和電纜類型之后，剩下的工作就是進行具體的系統(tǒng)設(shè)計和安裝。 第一步，應(yīng)確
定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，通常這是一項比較直接的任務(wù)。
1．折疊的干線
網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)可能會有所不同。例如可以采用折疊的干線結(jié)構(gòu)，以便于將服務(wù)器、 集線器和配線架集中
放置在一個緊湊的安全的區(qū)域內(nèi)，這樣可以節(jié)省空間并改善系統(tǒng)的物理安全性。
2．冗余
如果系統(tǒng)是用于執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的，那么系統(tǒng)可能需要使用多條干線來實現(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)設(shè)計， 使系統(tǒng)具有一定
程度的冗余。
3．物理限制
在規(guī)劃的較早階段已經(jīng)選擇了在干線、水平布線和海量布線中使用的電纜類型。在安裝、 設(shè)計和規(guī)劃階
段，在選擇電纜類型時考慮它的物理限制是十分重要的。
4．電纜走線
電纜廠商將給出電纜最小彎曲半徑和最大拉力等指標，他們還將就諸如熱源、 EMI干擾源等方面的問題給
出相關(guān)的參考建議。可以和其他哪些網(wǎng)絡(luò)共用管線， 特別是在有電力電纜分布的地方，EMI問題應(yīng)特別加
以注意。
5．走線圖
在布線系統(tǒng)進行安裝以前必須準備一份完整的電纜走線圖。它對安裝人員有很大的幫助， 同時對于今后網(wǎng)
絡(luò)的維護、擴展和故障查找也有很大的參考價值。
6．電纜標識
圖表與電纜上實際標簽應(yīng)互相參照。制定計劃和標識的工作可由安裝人員或室內(nèi)系統(tǒng)部門來完成。 有很多
軟件包可以幫助人們來完成這方面的工作。
7．安裝和接入
網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計應(yīng)遵循易于安裝和訪問的原則，并應(yīng)考慮給予電纜足夠的支撐和保護。 廠商的應(yīng)用指南應(yīng)設(shè)計
為保證它的產(chǎn)品可以滿足這些要求，他們還應(yīng)考慮到與電纜管線的相關(guān)的國家和國際標準的要求， 現(xiàn)場安
裝人員也有責任來確保滿足建筑物的代碼要求和標準的規(guī)定。可供選擇的電纜支撐和保護方法包括：地下
管線； 活動地板；電纜管道；托盤和線槽；天花板布線；邊界通道。
8．管道和天花板布線
管道和天花板布線通常應(yīng)根據(jù)通用標準的要求來實施。例如，在EIA/TIA569中，規(guī)定了管道的最大長度為3
0m， 并且在電纜拖拉點的90°彎曲數(shù)量應(yīng)小于兩個。管道內(nèi)部彎曲半徑必須是管道直徑的6倍，對于直徑
大于50mm的管線， 彎曲半徑應(yīng)至少為其直徑的10倍。
9．線路通道
在進行電纜安裝時使用合適的設(shè)備和程序可以減少電纜上的張力和避免電纜損壞。在系統(tǒng)安裝時， 應(yīng)遵循
線路通道和管道生產(chǎn)廠商指南中給出的編碼要求的電纜管道填充方式。
10．電纜支撐
天花板布線、管道、托盤和其他管道硬件必須在吊頂?shù)奶旎ò迳戏绞褂谩Ａ硗猓娎|在不超過1.5m高的空
間內(nèi)， 可以使用J型鉤、環(huán)或其他懸掛手段做電纜支撐。除了專門的設(shè)計以外，不要使用天花板瓷磚、 支
架和支撐物來固定電纜，也不能將通信電纜與電力電纜綁在一起來固定通信電纜。
11．電纜到桌面
網(wǎng)絡(luò)連接的最后的部分可能包括在辦公室家具、屋內(nèi)或地毯下的布線。 電纜最后走線接入永久性建筑屋內(nèi)
網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接點可能是網(wǎng)絡(luò)中潛在的薄弱環(huán)節(jié)。
12．網(wǎng)絡(luò)插座
在每個網(wǎng)絡(luò)的末端都是一個插座，用戶可以使用跳線將設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)連接在一起。插座的位置、 質(zhì)量和固定
硬件在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中是非常重要的環(huán)節(jié)。CENELECprEN50174和EIA/TIA569標準中對安裝在墻壁上、 地板上及
家具中的插座位置有相關(guān)的規(guī)定。除了標準規(guī)定的原則之外，接插的方便性也應(yīng)予以充分的考慮。
13．配線架
在一個不會發(fā)生變化的可靠網(wǎng)絡(luò)中，是不需要使用配線架的。而實際上，每個網(wǎng)絡(luò)都在不斷地發(fā)生改變，
正是配線架可以讓人們更加快速、容易地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的改變。配線架還使得網(wǎng)絡(luò)的錯誤查找和排除變得更加
容易。
投資成本
在確定網(wǎng)絡(luò)的安裝和供應(yīng)的標書時，網(wǎng)絡(luò)擁有者的總投資成本是一個關(guān)鍵的因素。 由于布線網(wǎng)絡(luò)有至少15
年的使用壽命，因此網(wǎng)絡(luò)的運營成本和升級成本將等于或超過最初的投資金額。 在網(wǎng)絡(luò)安裝好后，增加、
去掉和改變連接在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備通常需要較大的投入。
1．臨時的布線選擇
可替代集成的結(jié)構(gòu)化布線的系統(tǒng)是臨時性的布線系統(tǒng)。它具有不同的形式，其中一些也被定義為結(jié)構(gòu)化布
線的范疇， 但它們不能被稱為集成的結(jié)構(gòu)化布線。在臨時的布線系統(tǒng)中可以使用不同類型的布線部件來實
現(xiàn)系統(tǒng)的功能， 但可能需要更高的成本，并可能經(jīng)常導致通信故障的發(fā)生。
2．兼容性
臨時性布線系統(tǒng)的維護費用是很高的，由于新的部件必須從多個供應(yīng)商處購買，這樣就需要額外的開銷，
同時還會存在部件之間不兼容的風險。
3．網(wǎng)絡(luò)故障
操作故障可能是更大的潛在問題，并且是最不好預(yù)料的問題。 在設(shè)計和實施質(zhì)量不好的網(wǎng)絡(luò)中查找錯誤是
非常困難和成本很高的一件工作。 完備的線路文檔和對電纜和連接器的容易訪問可以在最大程度幫助維護
工作的順利進行。
4．質(zhì)量保證
網(wǎng)絡(luò)保修的質(zhì)量是保護系統(tǒng)故障不會導致意外損失的最佳保證。在理想情況下， 電纜布線系統(tǒng)及其所有部
件的保質(zhì)期應(yīng)為15年。 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和實施應(yīng)由經(jīng)生產(chǎn)廠商授權(quán)的公司進行，所使用的部件在它的質(zhì)量保證
方面也應(yīng)沒有疑義。 這樣的工程將來出現(xiàn)問題的幾率就小得多了。