认知结构化布线

随着通信技术和信息产业的飞速发展，智能建筑（IB，Intelligent Building）中越来越多地借助于计算机、控制设备和通讯设备，对建筑物的所有设备、语音交换、数据终端、网络设备、视频设备、暖通空调、消防系统、保安监控、电力系统和热力系统等进行智能化地管理和控制，达到互通信息、共享资源的目的。这样多的系统和设备，其信息种类和信息分布复杂而多变，因此必须建立一套有效的布线系统，把不同的控制设备、交换设备、网络设备和计算机设备等相互连接起来。


　　网络是将独立的设备连接在一起，并使它们可以共享信息和资源的连接系统。正确的设计和实施一个网络系统可以提高通信的速度和可靠性，从而使得一个系统工作起来更加富有效率。网络的建设应该满足已公布的国家和国际标准的要求，并应能够根据商业要求的改变进行不断的进化和升级。


　　随着计算机的大量使用，人们越来越关注网络和布线的话题。过去，台式计算机通常都是独立进行工作，现在这种情况已经发生了变化。目前约有超过50％的商用计算机连在局域网中，它们可以大大的提高工作效率。局域网可以将计算机与服务器和外设连接在一起，或者为传感器、照相机、监视器以及其他电子设备提供信号通道。如果这些链路是以临时为基础，那么，工作区将很快就堆满了各种无法辨别的电缆，对它们进行故障排除和维护几乎是不可能的。　

布线准备

　　任何事情在实施前都需要做好充分的准备。布线系统的准备工作涉及到负载评估和规划、目标生命周期和技术指标等因素。

1．负载评估和规划

　　对网络和电缆类型的选择主要是由需要连接的设备类型、它们的位置和它们的使用方式来决定的。在开始规划以前，给出关于网络潜在的负载说明是非常有必要的。当一个网络需要为多个系统服务时，应对它们的混合数据流量的峰值进行仔细的考虑。

2．目标生命周期

　　布线系统的平均目标生命周期为15年，它与主要建筑物的整修周期是一致的。在这段时间内，系统的计算机硬件、软件和使用方式都将发生重大的变化。网络的吞吐量、可靠性和安全性的要求肯定都要增加。

3．技术指标的制定

　　使用方法；用户的数量和可能的增长；用户的位置以及他们之间的最长距离；用户位置发生变化的可能性；与当前和今后计算机及软件的连接；电缆布线的可用空间；网络拥有者的总投资；
法规及安全性要求；防止服务丢失和数据泄密的重要性。

布线选择

1．布线系统的重要性

　　布线是任何网络系统的关键部件之一，因此决策人员必须准备将网络总投资的10%用于这一领域。对高质量的布线和网络设计方面的投资绝对是物有所值。

2．电缆的选择

　　连接在网络中设备类型以及电缆上所承载的通信负载是选择电缆的关键因素。在布线系统中应首先确定是使用屏蔽电缆、非屏蔽电缆、光缆，还是将它们结合在一起使用。

　　电缆通常使用带有绝缘层的导线并使用一层或多层塑料外皮。电缆中通常由2到1800个线对组成。大对数电缆通常用于主干布线系统，它们特别适合在话音和低速率数据应用中使用。

3．长度限制

　　这些电缆在干线和水平（集线器到桌面）布线系统应用中的最大长度在国际标准IS0/IECIS11801中有详细的说明。

4．尺寸限制

　　在确定电缆类型前，对电缆走线的可用空间进行检查也是非常重要的一点。尺寸、重量和屏蔽灵活性等因素主要取决于电缆是否采用金属箔或编制护层，以及电缆中使用了多少导线。

5．UTP电缆

　　非屏蔽双绞线对（UTP）可以在622Mbps或更高的传输速率上传输数据。这样就使得人们可以在原来只能使用屏蔽型电缆的应用中使用这种价格更低、体积更小的电缆。UTP电缆通过将电缆线对进行更紧密的匹配来减小EMI干扰。这种电缆被称为平衡电路。

6．电路的平衡

　　在理想的平衡电路中，导体中引入的噪声电压的和是零，这样线对之间的信号传输将没有干扰。然而这种理想情况是无法完全实现的，电缆的信噪比（SNR）是用来测量电缆中在存在噪声信号的情况下信号质量的指标。

　　屏蔽电缆中由于存在屏蔽，因此它的平衡特性较差，因此良好的屏蔽完整性和良好的接地对屏蔽电缆来说是非常重要的。高质量的UTP电缆在不需要接地或整个电路不需要屏蔽的情况下可以实现良好的平衡电路特性。由于光纤通过光波传输信号，因此它不受任何形式的电磁屏蔽影响。

7．光缆的选择

　　在传输速率要求超过155Mbps和需要更长传输距离的应用中，光纤通常是最佳选择。光纤具有体积小、耐用等优点，但它的成本要比其他类型的电缆要高。在大多数网络中，一般都采用光缆作为干线，而使用UTP电缆来充当水平连接线。对于那些由于受安装时间、空间或其他限制而不易安装电缆的系统来说，无线局域网可以作为一种可替代的方案。

布线规划

　　大多数电缆厂商为它们的产品规定了15年的保质期。在这段时间内，变化是不可避免的，同时也是无法准确预测的。惟一的解决方法是设计网络时为满足网络变化和增长的要求而进行相应的规划。

1．未来的投资保护

　　在正常使用条件下，新型网络不应该在15年建筑物整修周期内限制系统的升级。经过精心设计的布线系统可以承受超过大多数局域网传输速率10～15倍的数据流量。这将允许在不改变布线系统的情况下使用新型网络技术。

2．通用布线系统

　　通用布线系统的主要优点是用户可以利用它将不同厂商的设备接入网络。同时，它也允许用户在同一个布线网络上运行几个独立的系统。比方说用户可以在一个布线系统上建立电话、计算机和环境控制等系统。

3．布线的结构

　　通用布线和海量布线是结构化布线的核心内容，朗讯科技（前身为AT&T）和它的SYSTIMAXSCS解决方案是这方面的先驱。它使用一种开放式结构平台，支持所有的主要专用网络和非专用网络的标准和协议。SYSTIMAXSCS使用UTP电缆和光缆作为传输媒介，采用星形拓扑结构，使用标准插座进行端接。SYSTIMAXSCS使用的电缆类型简单，组成的网络模块化，在不影响用户使用的情况下可以很容易地对网络进行扩展或改变。

4．网络部件

　　位于每个建筑或建筑群内的配线架是用来实现计算机、外设、网络集线器和其他设备快速接入或撤出网络的部件。在结构和布局不断进行调整的公司内，它可以节约大量的成本。----

避免干扰

　　每种有源电子和电气设备都可能产生电磁干扰来破坏网络通信。随着电子设备使用的增加，这个问题也变得越来越突出。在选择电缆和电缆布线的考虑中，如何防止EMI干扰以保护通信也是一个非常关键的问题。

　　有两种方式来测量电缆的串音性能：线对之间的串音和PowerSum串音。线对之间的串音只是用于测量电缆中线对产生的最大干扰的情况的。

1．PowerSum

　　PowerSum以更真实的反映串音干扰的情况。它是在多线对电缆的所有线对上都有信号传输时进行测量的方法。对于电缆中线对数超过4对的电缆，PowerSum是惟一一种可正确测试串音性能的方法。

2．信噪比

　　在系统中用于测量对EMI干扰的抑制情况的指标是信噪比（SNR）。网络的信噪比越高，网络发生数据传输错误的风险就越小。

3．电缆走线

　　包括连接器和配线架在内的所有网络部件，必须都具有抗EMI干扰的一些措施。当使用不同厂商的产品构建网络时，这一点尤其要加以注意。

设计和安装

　　在决定了

采用何种网络配置和电缆类型之后，剩下的工作就是进行具体的系统设计和安装。第一步，应确定网络的结构，通常这是一项比较直接的任务。

1．折叠的干线

　　网络的典型结构可能会有所不同。例如可以采用折叠的干线结构，以便于将服务器、集线器和配线架集中放置在一个紧凑的安全的区域内，这样可以节省空间并改善系统的物理安全性。

2．冗余

　　如果系统是用于执行关键任务的，那么系统可能需要使用多条干线来实现网状网络设计，使系统具有一定程度的冗余。

3．物理限制

　　在规划的较早阶段已经选择了在干线、水平布线和海量布线中使用的电缆类型。在安装、设计和规划阶段，在选择电缆类型时考虑它的物理限制是十分重要的。

4．电缆走线

　　电缆厂商将给出电缆最小弯曲半径和最大拉力等指标，他们还将就诸如热源、EMI干扰源等方面的问题给出相关的参考建议。可以和其他哪些网络共用管线，特别是在有电力电缆分布的地方，EMI问题应特别加以注意。

5．走线图

　　在布线系统进行安装以前必须准备一份完整的电缆走线图。它对安装人员有很大的帮助，同时对于今后网络的维护、扩展和故障查找也有很大的参考价值。

6．电缆标识

　　图表与电缆上实际标签应互相参照。制定计划和标识的工作可由安装人员或室内系统部门来完成。有很多软件包可以帮助人们来完成这方面的工作。

7．安装和接入

　　网络的设计应遵循易于安装和访问的原则，并应考虑给予电缆足够的支撑和保护。厂商的应用指南应设计为保证它的产品可以满足这些要求，他们还应考虑到与电缆管线的相关的国家和国际标准的要求，现场安装人员也有责任来确保满足建筑物的代码要求和标准的规定。可供选择的电缆支撑和保护方法包括：地下管线；活动地板；电缆管道；托盘和线槽；天花板布线；边界通道。

8．管道和天花板布线

　　管道和天花板布线通常应根据通用标准的要求来实施。例如，在EIA/TIA569中，规定了管道的最大长度为30m，并且在电缆拖拉点的90°弯曲数量应小于两个。管道内部弯曲半径必须是管道直径的6倍，对于直径大于50mm的管线，弯曲半径应至少为其直径的10倍。

9．线路通道

　　在进行电缆安装时使用合适的设备和程序可以减少电缆上的张力和避免电缆损坏。在系统安装时，应遵循线路通道和管道生产厂商指南中给出的编码要求的电缆管道填充方式。

10．电缆支撑

　　天花板布线、管道、托盘和其他管道硬件必须在吊顶的天花板上方使用。另外，电缆在不超过1.5m高的空间内，可以使用J型钩、环或其他悬挂手段做电缆支撑。除了专门的设计以外，不要使用天花板瓷砖、支架和支撑物来固定电缆，也不能将通信电缆与电力电缆绑在一起来固定通信电缆。

11．电缆到桌面

　　网络连接的最后的部分可能包括在办公室家具、屋内或地毯下的布线。电缆最后走线接入永久性建筑屋内网络的转接点可能是网络中潜在的薄弱环节。

12．网络插座

　　在每个网络的末端都是一个插座，用户可以使用跳线将设备和网络连接在一起。插座的位置、质量和固定硬件在网络设计中是非常重要的环节。CENELECprEN50174和EIA/TIA569标准中对安装在墙壁上、地板上及家具中的插座位置有相关的规定。除了标准规定的原则之外，接插的方便性也应予以充分的考虑。

13．配线架

　　在一个不会发生变化的可靠网络中，是不需要使用配线架的。而实际上，每个网络都在不断地发生改变，正是配线架可以让人们更加快速、容易地实现网络的改变。配线架还使得网络的错误查找和排除变得更加容易。

投资成本

　　在确定网络的安装和供应的标书时，网络拥有者的总投资成本是一个关键的因素。由于布线网络有至少15年的使用寿命，因此网络的运营成本和升级成本将等于或超过最初的投资金额。在网络安装好后，增加、去掉和改变连接在网络中的设备通常需要较大的投入。

1．临时的布线选择

　　可替代集成的结构化布线的系统是临时性的布线系统。它具有不同的形式，其中一些也被定义为结构化布线的范畴，但它们不能被称为集成的结构化布线。在临时的布线系统中可以使用不同类型的布线部件来实现系统的功能，但可能需要更高的成本，并可能经常导致通信故障的发生。

2．兼容性

　　临时性布线系统的维护费用是很高的，由于新的部件必须从多个供应商处购买，这样就需要额外的开销，同时还会存在部件之间不兼容的风险。

3．网络故障

　　操作故障可能是更大的潜在问题，并且是最不好预料的问题。在设计和实施质量不好的网络中查找错误是非常困难和成本很高的一件工作。完备的线路文档和对电缆和连接器的容易访问可以在最大程度帮助维护工作的顺利进行。

4．质量保证

　　网络保修的质量是保护系统故障不会导致意外损失的最佳保证。在理想情况下，电缆布线系统及其所有部件的保质期应为15年。网络的设计和实施应由经生产厂商授权的公司进行，所使用的部件在它的质量保证方面也应没有疑义。这样的工程将来出现问题的几率就小得多了。