本文系统阐述了结构化布线系统的基本概念及发展历程,同时也对结构化布线系统的测试作了简单介绍。
一、结构化布线系统简介
随着计算机和通信技术的飞速发展,网络应用成为人们日益增长的一种需求,结构化布线是网络实现的基础,它能够支持数据、话音及图形图像等的传输要求,成为现今和未来的计算机网络和通信系统的有力支撑环境。
结构化布线系统与智能大厦的发展紧密相关,是智能大厦的实现基础。智能大厦具有舒适性、安全性、方便性、经济性和先进性等特点,一般包括:中央计算机控制系统、楼宇自动控制系统、办公自动化系统、通信自动化系统、消防自动化系统、保安自动化系统结构化布线系统等,它通过对建筑物的四个基本要素(结构、系统、服务和管理)以及它们内在联系最优化的设计,提供一个投资合理、同时又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。结构化布线系统正是实现这一目标的基础。
二、结构化布线的发展
结构化布线的最初实施,距今已有十几个年头。
1984年,世界上第一座智能大厦产生。人们对美国哈特福特市的一座是式大楼进行改造,对空调、电梯、照明、防火防盗系统等采用计算机监控,为客户提供话音通讯、文字处理、电子了件以及情报资料等信息服务。同时,多家公司转入布线领域,但各厂家之间产品兼容性差。
1985年初,计算机工业协会(CCIA)提出对大楼布线系统标准化的倡仪,美国电子工业协会 (EIA)和美国电信工业协会(TIA)开始标准化制定工作。
1991年7月,ANSI/EIA/TIA568即《商业大楼电信布线标准》问世,同时,与布线通道及空间、管理、电缆性能及连接硬件性能等有关的相关标准也同时推出。
1995年底,EIA/TIA 568标准正式更新为EIA/TI A/568A,同时,国际标准化组织(ISO)标准出相应标准ISO/IEC/IS11801。
制定EIA/TIA568A标准基于下述目的:
*建立一种支持多供应商环境的通用电信布线系统;
*可以进行商业大楼的结构化布线系统的设计和安装;
*建立和种布线系统配置的性能和技术标准。
该标准基本上包括以下内容:
*办公环境中电信布线的最低要求;
*建议的拓扑结构和距离;
*决定性能的介质参数;
*连接器和引脚功能分配,确保互通性;
*电信布线系统要求有超过十年的使用寿命。
三、结构化布线的概念
1.定义
结构化布线系统是一个能够支持任何用户选择的话音、数据、图形图像应用的电信布线系统。系统应能支持话音、图形、图像、数据多媒体、安全监控、传感等各种信息的传输,支持UTP、光纤、STP、同轴电缆等各种传输载体,支持多用户多类型产品的应用,支持高速网络的应用。
2.特点
结构化布线系统具有以下特点:
1)实用性:能支持多种数据通信、多媒体技术及信息管理系统等,能够适应现代和未来技术的发展;
2)灵活性:任意信息点能够连接不同类型的设备,如微机、打印机、终端、服务器、监视器等;
3)开放性:能够支持任何厂家的任意网络产品,支持任意网络结构,如总线形、星形、环型等;
4)模块化:所有的接插件都是积木式的标准件,方便使用、管理和扩充;
5)扩展性:实施后的结构化布线系统是可扩充的,以便将来有更大需求时,很容易将设备安装接入;
6)经济性:一次性投资,长期受益,维护费用低,使整体投资达到最少。
3.布线系统的构成
按照一般划分,结构化布线系统包括六个子系统:工作区子系统、水平支干线子系统、管理子系统、垂直主干子系统、设备子系统和建筑群主干子系统。
1)建筑群主干子系统
提供外部建筑物与大楼内布线的连接点。EIA/TIA569标准规定了网络接口的物理规格,实现建筑群之间的连接。
2)设备子系统
EIA/TIA569标准规定了设备间的设备布线。它是布线系统最主要的管理区域,所有楼层的资料都由电缆或光纤电缆传送至此。通常,此系统安装在计算机系统、网络系统和程控机系统的主机房内。
3)垂直主干子系统
它连接通讯室、设备间和入口设备,包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用于主干到主干交换的接插线或插头。主干布线要采用星形拓扑结构,接地应符合EIA/TIA607规定的要求。
4)管理子系统
此部分放置电信布线系统设备,包括水平和主干布线系统的机械终端和1或交换。
5)水平支干线子系统
连接管理子系统至工作区,包括水平布线、信息插座、电缆终端及交换。指定的拓扑结构为星形拓扑。
水平布线可选择的介质有三种(100欧姆UTP电缆、150欧姆STP电缆及62.5/125微米光缆),最远的延伸距离为90米,除了90米水平电缆外,工作区与管理子系统的接插线和跨接线电缆的总长可达10米。
6)工作区子系统
工作区由信息插座延伸至站设备。工作区布线要求相对简单,这样就容易移动、添加和变更设备。
4.介质及连接硬件的性能规格
在结构化布线系统中,布线硬件主要包括:配线架、传输介质、通信插座、插座板、线槽和管道等。
1)介质
主要有双绞线和光纤,在我国主要采用无屏蔽双绞线与光缆混合使用的方法。光纤主要用于高质量信息传输及主干连接,按信号传送方式可分为多模光纤和单模光纤两种,线径为62.5/125微米。在水平连接上主要使用多模光纤,在垂直主干上主要使用单模光纤。现在,使用100欧姆无屏蔽双绞线已成为一种共识,它分为3类、4类和5类三种。
2)接头及插座
在每个工作区至少应有两个信息插座,一个用于语音,一个用于数据。插座的管脚组合为 :1&2、3&6、4&5、7&8。
3)屏蔽占非屏蔽系统的选择
我国基本上采用北美的结构化布线策略,即使用无屏蔽双绞线十光纤的混合布线方式。
(1)屏蔽的含义
屏蔽系统是为了保证在有干扰环境下系统的传输性能。抗干扰性能包括两个方面,即系统抵御外来电磁干扰的能力和系统本身向外插射电磁干扰的能力,对于后者,欧洲通过了电磁兼容性测试标准EMC规范。实现屏蔽的一般方法是在连接硬件外层包上金属屏蔽,层以滤除不必要的电磁波。现已有STP及SCTP两种不同结构的屏蔽线供选择。
(2)屏蔽系统的缺陷
A.接地问题
屏蔽系统的屏蔽层应该接地。在频率低于1MHz时,一点接地即可。当频率高于1MHz时,EMC认为最好在多个位置接地。通常的做法是在每隔波长十分之一的长度处接地,且接地线的长度应小于波长的十二分之一。如果接地不良(接地电阻过大、拦地电位不均衡等),会产生电势差,这样,将构成保证屏蔽系统性能的最大障碍和隐患。
B.系统整体性
屏蔽电缆不能决定系统的整体EMC性能。屏蔽系统的整体性取决于系统中最弱的元器伯。如跳接面板、连接器信息口、设备等。因此,若屏蔽线在安装过程中出现袭缝,则构成子屏蔽系统中最危险的环节。
C.屏幕子流的抗干扰性能
屏蔽系统的屏蔽层并不能低御频率较低的噪声,在低频时,屏蔽系统的噪音至少与非屏蔽系统一样。
而且,由于屏蔽式8芯模块插头无统一标准,无现场测试屏蔽有效程序的方法等原因,人们一般不采用屏蔽双绞线。
四、布线测试
局域网的安装从电缆开始,电缆是整个网络系统的基础。对结构化布线系统的测试,实质上就是对线缆的测试。据统计,约有一半以上的网络故障与电缆有关,电缆本身的质量及电缆安装的质量都直接影响到网络能否健康地运行。而且,线缆一且施工完毕,想要维护很困难。
现在,普遍采用5类无屏蔽双绞线完成结构化布线。用户当前的应用环境大多体现在10M网络基础上,因此,有必要对结构化布线系统的性能运行测试,以保证将来应用。
对于电缆的测试,一般遵循"随装随测"的原则。根据TSB67的定义,现场测试一般包括:接线图、链路长度、衰减和近端串扰(NEXT)等几部分。
1.接线图
这一测试验证链路的正确连接。它不仅是一个简单的逻辑连接测试,而且要确认链路一端的每一个针与另一端相应的针连接,同时,对串绕问题进行测试,发现问题并及时更正。保证线对正确绞接是非常重要的测试项目。
2.链路长度
根据T1A/E1A606标准的规定,每一条链路长度都应记录在管理系统中。链路的长度可以用电子长度测量来估算,电子长度测量是基于链路的传输延迟和电缆的NVP值来实现的。由于 NVP具有10%的误差,在测量中应考虑稳定因素。
3.衰减
衰减是沿链路的信号损失的测量。衰减随频率的变化而变化,所以应测量应用范围内的全部频率上的衰减,一般步长最大为1MHz。
TSB-67定义了一个链路衰减的公式,并给了了两种测量模式的衰减允许值表。它定义了在20℃时的允许值。
4.近端串扰(NEXT)损耗
NEXT损耗是测量在一条链路中从一对线对另一对线的信号耦合,也就是当信号在一对线上运行时,同时会感应一小部分信号到其他线对,这种现象就是串扰。
TSB-67标准规定,5类链路必须在1-10 MHz的频宽内测试,测试步长为:
*在1-31.25MHz频率范围内,最大步长为0.1MHz;
*在31.26―100MHz频率内,最大步长为0.25MHz。
所有测试均要进行线时间测试。如4对线要进行6组测试。
同时,对NEXT的测试要在两端测试。NEXT并不是测量在近端点产生的串扰值,它只是着乐 在近端点所测量的串扰数值。这个量值会随着电缆长度的衰减而变小,同时远端的信号也会衰减,对其它线对的串扰也相对变小。实验证明:只有在40米内量得的NEXT是较真实的,如果另一端是远于40米的信息插座而它会产生一定程度的串扰,但测量仪器可能就无法测到这个串扰值,因此,必须进行双向测试。
