作者: 劉衛(wèi)東
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本文系統(tǒng)闡述了結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的基本概念及發(fā)展歷程,同時也對結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的測試作了簡單介紹。
一、結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)簡介
隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用成為人們?nèi)找嬖鲩L的一種需求,結(jié)構(gòu)化布線是網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),它能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)、話音及圖形圖像等的傳輸要求,成為現(xiàn)今和未來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)的有力支撐環(huán)境。
結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)與智能大廈的發(fā)展緊密相關(guān),是智能大廈的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。智能大廈具有舒適性、安全性、方便性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性等特點(diǎn),一般包括:中央計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)、消防自動化系統(tǒng)、保安自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)等,它通過對建筑物的四個基本要素(結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理)以及它們內(nèi)在聯(lián)系最優(yōu)化的設(shè)計(jì),提供一個投資合理、同時又擁有高效率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的基礎(chǔ)。
二、結(jié)構(gòu)化布線的發(fā)展
結(jié)構(gòu)化布線的最初實(shí)施,距今已有十幾個年頭。
1984年,世界上第一座智能大廈產(chǎn)生。人們對美國哈特福特市的一座是式大樓進(jìn)行改造,對空調(diào)、電梯、照明、防火防盜系統(tǒng)等采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控,為客戶提供話音通訊、文字處理、電子了件以及情報(bào)資料等信息服務(wù)。同時,多家公司轉(zhuǎn)入布線領(lǐng)域,但各廠家之間產(chǎn)品兼容性差。
1985年初,計(jì)算機(jī)工業(yè)協(xié)會(CCIA)提出對大樓布線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的倡儀,美國電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)和美國電信工業(yè)協(xié)會(TIA)開始標(biāo)準(zhǔn)化制定工作。
1991年7月,ANSI/EIA/TIA568即《商業(yè)大樓電信布線標(biāo)準(zhǔn)》問世,同時,與布線通道及空間、管理、電纜性能及連接硬件性能等有關(guān)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也同時推出。
1995年底,EIA/TIA 568標(biāo)準(zhǔn)正式更新為EIA/TI A/568A,同時,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)標(biāo)準(zhǔn)出相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC/IS11801。
制定EIA/TIA568A標(biāo)準(zhǔn)基于下述目的:
- l 建立一種支持多供應(yīng)商環(huán)境的通用電信布線系統(tǒng);
- l 可以進(jìn)行商業(yè)大樓的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝;
- l 建立和種布線系統(tǒng)配置的性能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
- l 該標(biāo)準(zhǔn)基本上包括以下內(nèi)容:
- l 辦公環(huán)境中電信布線的最低要求;
- l 建議的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和距離;
- l 決定性能的介質(zhì)參數(shù);
- l 連接器和引腳功能分配,確保互通性;
- l 電信布線系統(tǒng)要求有超過十年的使用壽命。
三、結(jié)構(gòu)化布線的概念
1.定義
結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是一個能夠支持任何用戶選擇的話音、數(shù)據(jù)、圖形圖像應(yīng)用的電信布線系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)能支持話音、圖形、圖像、數(shù)據(jù)多媒體、安全監(jiān)控、傳感等各種信息的傳輸,支持UTP、光纖、STP、同軸電纜等各種傳輸載體,支持多用戶多類型產(chǎn)品的應(yīng)用,支持高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
2.特點(diǎn)
結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):
1)實(shí)用性:能支持多種數(shù)據(jù)通信、多媒體技術(shù)及信息管理系統(tǒng)等,能夠適應(yīng)現(xiàn)代和未來技術(shù)的發(fā)展;
2)靈活性:任意信息點(diǎn)能夠連接不同類型的設(shè)備,如微機(jī)、打印機(jī)、終端、服務(wù)器、監(jiān)視器等;
3)開放性:能夠支持任何廠家的任意網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,支持任意網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如總線形、星形、環(huán)型等;
4)模塊化:所有的接插件都是積木式的標(biāo)準(zhǔn)件,方便使用、管理和擴(kuò)充;
5)擴(kuò)展性:實(shí)施后的結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)是可擴(kuò)充的,以便將來有更大需求時,很容易將設(shè)備安裝接入;
6)經(jīng)濟(jì)性:一次性投資,長期受益,維護(hù)費(fèi)用低,使整體投資達(dá)到最少。
3.布線系統(tǒng)的構(gòu)成
按照一般劃分,結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)包括六個子系統(tǒng):工作區(qū)子系統(tǒng)、水平支干線子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、垂直主干子系統(tǒng)、設(shè)備子系統(tǒng)和建筑群主干子系統(tǒng)。
1)建筑群主干子系統(tǒng)
提供外部建筑物與大樓內(nèi)布線的連接點(diǎn)。EIA/TIA569標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)接口的物理規(guī)格,實(shí)現(xiàn)建筑群之間的連接。
2)設(shè)備子系統(tǒng)
EIA/TIA569標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了設(shè)備間的設(shè)備布線。它是布線系統(tǒng)最主要的管理區(qū)域,所有樓層的資料都由電纜或光纖電纜傳送至此。通常,此系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和程控機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)房內(nèi)。
3)垂直主干子系統(tǒng)
它連接通訊室、設(shè)備間和入口設(shè)備,包括主干電纜、中間交換和主交接、機(jī)械終端和用于主干到主干交換的接插線或插頭。主干布線要采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),接地應(yīng)符合EIA/TIA607規(guī)定的要求。
4)管理子系統(tǒng)
此部分放置電信布線系統(tǒng)設(shè)備,包括水平和主干布線系統(tǒng)的機(jī)械終端和1或交換。
5)水平支干線子系統(tǒng)
連接管理子系統(tǒng)至工作區(qū),包括水平布線、信息插座、電纜終端及交換。指定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形拓?fù)洹?
水平布線可選擇的介質(zhì)有三種(100歐姆UTP電纜、150歐姆STP電纜及62.5/125微米光纜),最遠(yuǎn)的延伸距離為90米,除了90米水平電纜外,工作區(qū)與管理子系統(tǒng)的接插線和跨接線電纜的總長可達(dá)10米。
6)工作區(qū)子系統(tǒng)
工作區(qū)由信息插座延伸至站設(shè)備。工作區(qū)布線要求相對簡單,這樣就容易移動、添加和變更設(shè)備。
4.介質(zhì)及連接硬件的性能規(guī)格
在結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中,布線硬件主要包括:配線架、傳輸介質(zhì)、通信插座、插座板、線槽和管道等。
1)介質(zhì)
主要有雙絞線和光纖,在我國主要采用無屏蔽雙絞線與光纜混合使用的方法。光纖主要用于高質(zhì)量信息傳輸及主干連接,按信號傳送方式可分為多模光纖和單模光纖兩種,線徑為62.5/125微米。在水平連接上主要使用多模光纖,在垂直主干上主要使用單模光纖。現(xiàn)在,使用100歐姆無屏蔽雙絞線已成為一種共識,它分為3類、4類和5類三種。
2)接頭及插座
在每個工作區(qū)至少應(yīng)有兩個信息插座,一個用于語音,一個用于數(shù)據(jù)。插座的管腳組合為 :1&2、3&6、4&5、7&8。
3)屏蔽占非屏蔽系統(tǒng)的選擇
我國基本上采用北美的結(jié)構(gòu)化布線策略,即使用無屏蔽雙絞線十光纖的混合布線方式。
(1)屏蔽的含義
屏蔽系統(tǒng)是為了保證在有干擾環(huán)境下系統(tǒng)的傳輸性能。抗干擾性能包括兩個方面,即系統(tǒng)抵御外來電磁干擾的能力和系統(tǒng)本身向外插射電磁干擾的能力,對于后者,歐洲通過了電磁兼容性測試標(biāo)準(zhǔn)EMC規(guī)范。實(shí)現(xiàn)屏蔽的一般方法是在連接硬件外層包上金屬屏蔽,層以濾除不必要的電磁波。現(xiàn)已有STP及SCTP兩種不同結(jié)構(gòu)的屏蔽線供選擇。
(2)屏蔽系統(tǒng)的缺陷
A.接地問題
屏蔽系統(tǒng)的屏蔽層應(yīng)該接地。在頻率低于 1MHz時,一點(diǎn)接地即可。當(dāng)頻率高于1MHz時,EMC認(rèn)為最好在多個位置接地。通常的做法是在每隔波長十分之一的長度處接地,且接地線的長度應(yīng)小于波長的十二分之一。如果接地不良(接地電阻過大、攔地電位不均衡等),會產(chǎn)生電勢差,這樣,將構(gòu)成保證屏蔽系統(tǒng)性能的最大障礙和隱患。
B.系統(tǒng)整體性
屏蔽電纜不能決定系統(tǒng)的整體EMC性能。屏蔽系統(tǒng)的整體性取決于系統(tǒng)中最弱的元器伯。如跳接面板、連接器信息口、設(shè)備等。因此,若屏蔽線在安裝過程中出現(xiàn)襲縫,則構(gòu)成子屏蔽系統(tǒng)中最危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。
C.屏幕子流的抗干擾性能
屏蔽系統(tǒng)的屏蔽層并不能低御頻率較低的噪聲,在低頻時,屏蔽系統(tǒng)的噪音至少與非屏蔽系統(tǒng)一樣。
而且,由于屏蔽式8芯模塊插頭無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),無現(xiàn)場測試屏蔽有效程序的方法等原因,人們一般不采用屏蔽雙絞線。
四、布線測試
局域網(wǎng)的安裝從電纜開始,電纜是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。對結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的測試,實(shí)質(zhì)上就是對線纜的測試。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有一半以上的網(wǎng)絡(luò)故障與電纜有關(guān),電纜本身的質(zhì)量及電纜安裝的質(zhì)量都直接影響到網(wǎng)絡(luò)能否健康地運(yùn)行。而且,線纜一且施工完畢,想要維護(hù)很困難。
現(xiàn)在,普遍采用5類無屏蔽雙絞線完成結(jié)構(gòu)化布線。用戶當(dāng)前的應(yīng)用環(huán)境大多體現(xiàn)在10M網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,因此,有必要對結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)的性能運(yùn)行測試,以保證將來應(yīng)用。
對于電纜的測試,一般遵循"隨裝隨測"的原則。根據(jù)TSB67的定義,現(xiàn)場測試一般包括:接線圖、鏈路長度、衰減和近端串?dāng)_(NEXT)等幾部分。
1.接線圖
這一測試驗(yàn)證鏈路的正確連接。它不僅是一個簡單的邏輯連接測試,而且要確認(rèn)鏈路一端的每一個針與另一端相應(yīng)的針連接,同時,對串繞問題進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)問題并及時更正。保證線對正確絞接是非常重要的測試項(xiàng)目。
2.鏈路長度
根據(jù)T1A/E1A606標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,每一條鏈路長度都應(yīng)記錄在管理系統(tǒng)中。鏈路的長度可以用電子長度測量來估算,電子長度測量是基于鏈路的傳輸延遲和電纜的NVP值來實(shí)現(xiàn)的。由于 NVP具有10%的誤差,在測量中應(yīng)考慮穩(wěn)定因素。
3.衰減
衰減是沿鏈路的信號損失的測量。衰減隨頻率的變化而變化,所以應(yīng)測量應(yīng)用范圍內(nèi)的全部頻率上的衰減,一般步長最大為1MHz。
TSB-67定義了一個鏈路衰減的公式,并給了了兩種測量模式的衰減允許值表。它定義了在20℃時的允許值。
4.近端串?dāng)_(NEXT)損耗
NEXT損耗是測量在一條鏈路中從一對線對另一對線的信號耦合,也就是當(dāng)信號在一對線上運(yùn)行時,同時會感應(yīng)一小部分信號到其他線對,這種現(xiàn)象就是串?dāng)_。
TSB-67標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,5類鏈路必須在1-10 MHz的頻寬內(nèi)測試,測試步長為:
- l 在1-31.25MHz頻率范圍內(nèi),最大步長為0.1MHz;
- l 在31.26—100MHz頻率內(nèi),最大步長為0.25MHz。
所有測試均要進(jìn)行線時間測試。如4對線要進(jìn)行6組測試。
同時,對NEXT的測試要在兩端測試。NEXT并不是測量在近端點(diǎn)產(chǎn)生的串?dāng)_值,它只是著樂在近端點(diǎn)所測量的串?dāng)_數(shù)值。這個量值會隨著電纜長度的衰減而變小,同時遠(yuǎn)端的信號也會衰減,對其它線對的串?dāng)_也相對變小。實(shí)驗(yàn)證明:只有在40米內(nèi)量得的 NEXT是較真實(shí)的,如果另一端是遠(yuǎn)于40米的信息插座而它會產(chǎn)生一定程度的串?dāng)_,但測量儀器可能就無法測到這個串?dāng)_值,因此,必須進(jìn)行雙向測試。