计算机网络工程实用教程 第06章 综合布线系统设计

第6章 综合布线系统设计第6章 综合布线系统设计 传统的布线系统 传统的网络布线系统主要依赖于网络体系结构、传输介质和网络拓朴结构，布线系统的设计和实施主要按网络体系结构来确定，不同类型的设备和网络采用不同类型的传输介质，设备在哪里，线缆就敷到哪里。因此，传统网络布线系统存在着许多问题：综合布线系统基本概念 综合布线是对传统布线方式的彻底变革，经过统一的规划设计，它将所有话音、数据、视频信号与控制设备的配线等综合在一套标准的配线系统中。 综合布线系统能够支持多种信息的传输，支持多种传输介质，支持多用户多类型产品的应用。 此外，通信设备替换、移动和扩充极为简单、方便。 结构化布线技术 所谓结构化布线系统是指按标准的、统一的、简洁的和结构化的方式布置各种建筑物（或建筑群）内若干种线路系统，包括计算机网络系统、电话电视系统、监控报警系统、电源照明系统等。 因此，结构化布线系统是一套标准通用的、集成化分布式的信息传输系统。 结构化布线系统与传统网络布线系统的比较 结构化布线系统传统网络布线系统统一的综合系统，支持声音、数字、图文和图像等，总体设计、统一实施、集中管理多系统、多网络，相互独立，互不兼容，单独设计、实施，分布管理能满足各类层次用户的需求，可选择等级用户群固定，不能选择等级节点硬件设备按需要改变升级时，线路可不变布线系统确定后，硬件设备不能改变节点设备需移动、搬迁时，只需将设备插到另一个信息接口（I/O），方便灵活节点设备要移动、搬迁、升级时，需重新布线初期投资稍大，但随着时间的推移、技术的发展和系统数量的增加，性能价格比更显优势系统越多，投资越大，性价比越低，且随着时间的推移、技术的发展和系统数量的增加，缺点越明显6.1 综合布线系统概述 综合布线系统优越性 兼容性 开放性 灵活性 可靠性 先进性 综合布线设计标准 国际布线标准ISO/IEC 11801 美国国家标准学会ANSI/TIA/EIA-568-B 欧洲标准EN 50173 美国国家标准学会ANSI/TIA/EIA-569-A 美国国家标准学会ANSI/TIA/EIA-570-A 欧洲标准EN 50167、EN 50168和EN 50169 中国工程建设标准CECS72:97 中国国家标准GB/T503112000 中国通信行业标准YD/T 92620016.1 综合布线系统概述 EIA/TIA-568标准的要点 （1）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综合布线系统的设计和安装 建立和完善布线系统配置的性能和技术标准 （2）基本内容 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 6.1.1 综合布线系统的概念 综合布线系统6个子系统 工作区子系统 水平干线子系统 管理间子系统 垂直干线子系统 设备间子系统 建筑群子系统 综合布线系统的体系结构 工作区子系统 配线子系统 管理子系统 干线子系统 建筑群子系统 管理子系统 设备间子系统 6.1.2 综合布线系统设计要求 综合布线系统具体设计要求 起始阶段，评估用户的通信要求和计算机网络要求；评估用户楼宇控制设备自动化程度；评估建筑物和建筑群环境和结构；确定通信、计算机网络、楼宇控制所使用的传输介质。 将系统设计方案和预算成本通知用户。 收到合同批准书后，完成系统配置、布局蓝图和文档记录。 文档齐全 6.1.2 综合布线系统设计要求 综合布线系统设计步骤 获取建筑物平面图 分析用户需求 系统结构设计 布线路由设计 绘制布线施工图 编制布线用料清单 6.1.2 综合布线系统设计要求6.2 工作区子系统设计1、工作区子系统设计概述 工作区子系统（Work Area Subsystem）又称服务区子系统，它由配线（水平）布线系统的信息插座延伸到工作站终端设备处的连接电缆及适配器组成。工作区的每一个信息插座均应支持电话机、数据终端、计算机、电视机监视器等终端设备的设置和安装，工作区子系统如图所示。 相对来说，工作区子系统布线简单，为终端设备的添加、移动和变更提供了方便。 1、工作区子系统设计概述2、工作区设计要点 确定工作区大小和信息点 一个工作区的服务面积可按510m2估算，每个工作区信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定。 信息插座的盒体和面板、模块的选择 适配器的选用 购买的网卡类型接口要与线缆类型接口保持一致 RJ45所需的数量 m=n4 +n41 5 m：表示R J 4 5的总需求量。 N ：表示信息点的总量。 n41 5：表示留有的富余量。 m=n+n3 m：表示信息模块的总需求量。 n：表示信息点的总量。 n3：表示富余量。2、工作区设计要点n每个工作区至少要配置一个插座盒。对于难以再增加插座盒的工作区，要至少安装两个分离的插座盒。n信息插座是终端（工作站）与水平子系统连接的接口。n从RJ45插座到设备间的连线用双绞线，一般不要超过5m。nRJ45插座须安装在墙壁上或不易碰到的地方，插座距离地面30cm以上。n插座和插头（与双绞线）按568A或568B端接，不要接错线头。n工作区内线槽要布得合理、美观。3、信息插座连接技术要求3、信息插座连接技术要求 工作区子系统中的插座连接如图所示。 6.3 水平干线子系统设计 1、水平干线子系统设计概述 水平干线子系统（Horizontal Subsystem）又称水平子系统，它是从工作区的信息插座开始到管理间子系统的配线架和线缆组成，结构一般为星状结构，如图所示。 2、水平干线子系统设计要点 水平子系统通常采用4对双绞线，用5类、5e双绞线可传输100Mbps，6类双绞线可传输250Mbps。 水平电缆长度应为90m以内。 用线必须走线槽或在天花板吊顶内布线，尽量不走地面线槽。 确定介质布线方法和线缆的走向。 确定线缆、槽、管的数量和类型； 确定电缆的类型和长度； 订购电缆和线槽； 如果打吊杆走线槽，则需要用多少根吊杆； 如果不用吊杆走线槽，则需要用多少根托架。 确定线路走向一般要由用户、设计人员、施工人员到现场根据建筑物的物理位置和施工难易度来确立。 信息插座的数量和类型、电缆的类型和长度一般在总体设计时便已确立，但考虑到产品质量和施工人员的误操作等因素，在订购时要留有余地。 订购电缆时，必须考虑： 确定介质布线方法和电缆走向； 确认到设备间的接线距离； 留有端接容差。2、水平干线子系统设计要点 电缆的计算公式有3种： 1) 订货总量（总长度m）所需总长所需总长1 0n6 其中： 所需总长指n条布线电缆所需的理论长度； 所需总长1 0为备用部分； n6为端接容差。2、水平干线子系统设计要点2) 整幢楼的用线量N CN楼层数；C每层楼用线量；C0 . 5 5（LS）6n；L本楼层离水平间最远的信息点距离；S本楼层离水平间最近的信息点距离；n本楼层的信息插座总数；0 . 5 5备用系数；6端接容差。2、水平干线子系统设计要点3) 总长度（AB）2n3 . 31 . 2A最短信息点长度；B最长信息点长度；N楼内需要安装的信息点数；3 . 3系数3 . 3，将米（m）换成英尺（f t）；1 . 2余量参数（富余量）。用线箱数总长度1 0 0 01双绞线一般以箱为单位订购，每箱双绞线长度为3 0 5 m（ 1 0 0 0 f t）。2、水平干线子系统设计要点2、水平干线子系统设计要点 计算水平区所需线缆长度。 确定介质布线方法和线缆的走向。 确定配线间所管理的区域。 确定离配线间最远的信息点距离。 确定离配线间最近的信息点距离。 平均线缆长度=两条线缆的总长/2。 线缆总长度=平均线缆长度+备用部分（平均线缆长度的10%）+端接冗余（510m） 信息点数。 估算总订购线缆箱数=线缆总长度/305m。 水平布线，是将电缆线从管理间子系统的配线间接到每一楼层的工作区的信息输入/输出（I / O）插座上。设计者要根据建筑物的结构特点，从路由（线）最短、造价最低、施工方便、布线规范等几个方面考虑。 但由于建筑物中的管线比较多，往往要遇到一些矛盾，所以，设计水平子系统时必须折中考虑，优选最佳的水平布线方案。一般可采用3种类型： 1) 直接埋管式； 2) 先走吊顶内线槽，再走支管到信息出口的方式； 3) 适合大开间及后打隔断的地面线槽方式。其余都是这3种方式的改良型和综合型。3、水平干线子系统布线方案 在敷设双绞线时，注意事项： 双绞线敷设时线要平直，走线槽，不要扭曲； 双绞线的两端点要标号； 双绞线的室外部要加套管，严禁搭接在树干上； 双绞线不要拐硬弯。3、水平干线子系统布线方案 3、水平干线子系统布线方案 直接埋管线槽方式 在老式的设计中非常普遍。3、水平干线子系统布线方案 先走线槽再走支管方式 3、水平干线子系统布线方案 地面线槽方式 适用于大开间或需要打隔断的场合。 6.4 管理间子系统设计 1、管理间子系统 管理间子系统（Administration Subsystem）是连接干线子系统和水平子系统的设备， 应由交接间的配线设备和输入/输出设备等组成。 2、管理间子系统设备部件 机柜 集线器 交换机 配线架和跳线 稳压电源6.4 管理间子系统设计 3、管理间子系统的设计要求 配线架的配线对数可由管理的信息点数决定； 利用配线架的跳线功能，可使布线系统实现灵活、多功能的能力； 配线架一般由光配线盒和铜配线架组成； 管理间子系统应有足够的空间放置配线架和网络设备（ H U B、交换器等）； 有H U B、交换器的地方要配有专用稳压电源； 保持一定的温度和湿度，保养好设备6.4 管理间子系统设计 3、管理间子系统的设计要求 管理间子系统宜采用单点管理双交接，如图所示 。 交接区应有良好的标记系统。 交接间及二级交接间的配线设备宜采用色标区别各类用途的配线区。6.4 管理间子系统设计 3、管理间子系统的设计要求 对楼层上的线路较少进行修改、移位或重新组合时，宜使用夹接线方式；在经常需要重组线路时使用插接线方式。 在交接场之间应留出空间，以便容纳未来扩充的交接硬件。 许多大楼在综合布线时都考虑在每一楼层都设立一个管理间，用来管理该层的信息点，屏弃了以往几层共享一个管理间子系统的做法，这也是布线的发展趋势。 作为管理间一般有以下设备： 机柜； （规格） 集线器；（数量） 配线架；（数量） 作为管理间子系统，应根据管理的信息点的多少安排使用房间的大小。如果信息点多，就应该考虑一个房间来放置；信息点少时，就没有必要单独设立一个管理间，可选用墙上型机柜来处理该子系统。6.4 管理间子系统设计 6.5 垂直干线子系统设计 1、垂直干线子系统设计概述 垂直干线子系统（Riser Backbone Subsystem）也称骨干子系统，它由设备间的配线设备、跳线以及设备间至各楼层配线间的连接电缆组成。垂直干线子系统负责连接管理间子系统到设备间子系统的子系统，即负责把各个管理间的干线连接到设备间，它如图所示。 2、垂直干线子系统的结构 垂直干线子系统的结构是一个星型结构，如图所示。星形结构是由一个中心主节点（主配线架）及其向外辐射延伸到的各从节点（分配线架）组成的，是一种模块化设计。 3、垂直干线子系统设计要点 垂直干线子系统一般选用光缆，以提高传输速率，也可用大对数双绞线； 垂直干线电缆的拐弯处，不要直角拐弯，应有相当的弧度，以防光缆受损； 垂直干线电缆要防遭破坏（如埋在路面下，要防止挖路、修路对电缆造成危害），架空电缆要防止雷击； 确定每层楼的干线要求和防雷电的设施； 满足整幢大楼干线要求和防雷击的设施。 确定每层楼的干线要求； 确定整座楼的干线要求； 确定从楼层到设备间的干线电缆路由； 确定干线接线间的接合方法； 选定干线电缆的长度； 确定敷设附加横向电缆时的支撑结构。3、垂直干线子系统设计要点 在敷设电缆时，注意事项： 光缆敷设时不应该绞结； 光缆在室内布线时要走线槽； 光缆在地下管道中穿过时要用P V C管； 光缆需要拐弯时，其曲率半径不能小于3 0 c m； 光缆的室外裸露部分要加铁管保护，铁管要固定牢固； 光缆不要拉得太紧或太松，并要有一定的膨胀收缩余量； 光缆埋地时，要加铁管保护。4、垂直干线子系统设计方法4、垂直干线子系统设计方法 垂直干线的电缆孔方法 当配线间上下结构都能对齐时，一般采用电缆孔方法。 垂直干线的电缆井方法 电缆井的选择性非常灵活，可以让粗细不同的各种电缆以任何组合方式通过。但在原有建筑物中用电缆井安装电缆造价较高，并且使用的电缆井很难防火。若在安装过程中没有采取措施去防止损坏楼板支撑件，则楼板的结构完整性将受到破坏。4、垂直干线子系统设计方法6.6 设备间子系统设计 设备间子系统 设备间子系统（Equipment Rooms Subsystem）也称设备子系统，所有楼层的资料都由电缆或光缆传送至此。它由综合布线系统的建筑物进线设备、电话、数据、计算机和保安配线设备等组成，如图所示。 6.6 设备间子系统设计 设计要点 设备间要有足够的空间保障设备的存放； 设备间要有良好的工作环境（温度湿度）； 设备间的建设标准应按机房建设标准设计。 设备间子系统设计的注意事项 设备间内的所有进线终端设备宜采用色标区别各类用途的配线区。 设备间位置及大小应根据设备的数量、规模和最佳网络中心等内容，综合考虑确定。 设备间设备的布置应遵循“强弱电分排布放、系统设备各自集中和同类型机架集中”的原则。 设备间应设在位于干线综合体的中间位置； 应可能靠近建筑物电缆引入区和网络接口； 设备间应在服务电梯附近，便于装运笨重设备； 设备间内要注意： 室内无尘土，通风良好，要有较好的照明亮度； 要安装符合机房规范的消防系统； 使用防火门，墙壁使用阻燃漆； 提供合适的门锁，至少要有一个安全通道。 防止可能的水害（如暴雨成灾、自来水管爆裂等）带来的灾害； 防止易燃易爆物的接近和电磁场的干扰； 设备间空间（从地面到天花板）应保持2 . 5 5 m高度的无障碍空间，门高为2 . 1 m，宽为9 0 m，地板承重压力不能低于5 0 0 k g / m2。6.6 设备间子系统设计6.7 建筑群子系统设计 建筑群子系统 建筑群子系统（Premises Subsystem）是将一个建筑物中的光缆延伸到建筑群的另外一些建设物中的通信设备和装置上，也就是说由两个及以上建筑物的电话、数据和电视系统组成一个建筑群综合布线系统，其连接各建筑物之间的缆线和配线设备都属于建筑群子系统。建筑群子系统由连接各建筑物之间的综合布线光缆、建筑群配线设备和跳线等组成。 6.7 建筑群子系统设计 建筑群子系统建设原则 建筑群子系统宜采用地下管道敷设方式。 建筑群子系统采用直埋沟内敷设时，如果在同一沟内埋入了其他的图像、监控电缆，应设立明显的共用标志。 电话局来的电缆应进入一个阻燃接头箱，再接至保护装置。 室外敷设光缆，一般有三种情况：，或者是这三种的任何组合，具体情况应根据现场的环境来决定。设计时的要点 6.7 建筑群子系统设计方方 式式优优 点点缺缺 点点管道内管道内提供最佳的机械保护，任何时提供最佳的机械保护，任何时候都可以敷设电缆，电缆的敷候都可以敷设电缆，电缆的敷设，扩充都很容易，能保持道设，扩充都很容易，能保持道路和建筑物的外貌整齐路和建筑物的外貌整齐挖沟，开管道，建入孔的初次挖沟，开管道，建入孔的初次投资较高投资较高直埋直埋提供某种程度的机械保护，保提供某种程度的机械保护，保持道路和建筑物的外貌整齐，持道路和建筑物的外貌整齐，初次投资较低初次投资较低扩容和更换电缆时会破坏道路扩容和更换电缆时会破坏道路和建筑物的外貌整齐和建筑物的外貌整齐架空架空如果本来有电杆，则成本最低如果本来有电杆，则成本最低没有提供机械保护，安全性差，没有提供机械保护，安全性差，影响建筑物美观影响建筑物美观电缆敷设方式电缆敷设方式 确定整个工地的大小； 确定工地的地界； 确定共有多少座建筑物。1. 确定敷设现场的特点 确认起点位置； 确认端接点位置； 确认涉及的建筑物和每座建筑物的层数； 确定每个端接点所需的双绞线对数； 确定有多个端接点的每座建筑物所需的双绞线总对数。2. 确定光缆系统的一般参数 对于现有建筑物，要确定各个入口管道的位置；每座建筑物有多少入口管道可供使用；入口管道数目是否满足系统的需要。 如果入口管道不够用，则要确定在移走或重新布置某些电缆时是否能腾出某些入口管道；在不够用的情况下应另装多少入口管道； 如果建筑物尚未建起来，则要根据选定的电缆路由完善电缆系统设计，并标出入口管道的位置；选定入口管理的规格、长度和材料；在建筑物施工过程中安装好入口管道。3. 确定建筑物的电缆入口 确定土壤类型：砂质土、粘土、砾土等； 确定电缆的布线方法； 确定地下公用设施的位置； 查清拟定的电缆路由中沿线各个障碍物位置或地理条件： 铺路区； 桥梁； 铁路； 树林； 池塘； 河流； 山丘； 砾石土； 截留井； 人孔（人字形孔道）。 确定对管道的要求。4. 确定明显障碍物的位置 对于每一种待定的路由，确定可能的电缆结构； 所有建筑物共用一根电缆； 对所有建筑物进行分组，每组单独分配一根电缆； 每座建筑物单用一根电缆； 查清在电缆路由中哪些地方需要获准后才能通过； 比较每个路由的优缺点，从而选定最佳路由方案。5. 确定主电缆路由和备用电缆路由 确定电缆长度； 画出最终的结构图； 画出所选定路由的位置和挖沟详图，包括公用道路图或任何需要经审批才能动用的地区草图； 确定入口管道的规格； 选择每种设计方案所需的专用电缆； 应保证电缆可进入口管道； 如果需用管道，应选择其规格和材料； 如果需用钢管，应选择其规格、长度和类型。6. 选择所需电缆类型和规格 确定布线时间： 包括迁移或改变道路、草坪、树木等所花的时间； 如果使用管道区，应包括敷设管道和穿电缆的时间； 确定电缆接合时间； 确定其他时间，例如拿掉旧电缆、避开障碍物所需的时间。 计算总时间（1 )项+ 2 )项+ 3 )项）； 计算每种设计方案的成本； 总时间乘以当地的工时费。7. 确定每种方案所需的劳务成本 确定电缆成本： 确定每英尺（米）的成本； 参考有关布线材料价格表； 将每米（英尺）的成本乘以米（英尺）数； 确定所有支持结构的成本 查清并列出所有的支持结构； 根据价格表查明每项用品的单价； 将单价乘以所需的数量。 确定所有支撑硬件的成本 对于所有的支撑硬件，重复（2）项所列的3个步骤。8. 确定每种方案所需的材料成本 把每种选择方案的劳务费成本加在一起，得到每种方案的总成本； 比较各种方案的总成本，选择成本较低者； 确定该比较经济的方案是否有重大缺点，以致抵消了经济上的优点。如果发生这种情况，应取消此方案，考虑经济性较好的设计方案。9. 选择最经济、最实用的设计方案6.8 综合布线设计应用1、综合布线的图纸设计 设计参考图集 综合布线系统工程设计施工图集（02X101-3） 智能建筑弱电工程设计施工图集（97X700） 系统图的设计 工作区子系统，包括各层的插座型号和数量。 水平子系统，包括各层水平线缆的型号和数量。 干线子系统，从主跳线连接配线架到各水平跳线连接配线架干线线缆的型号和数量。 管理子系统，主跳线连接配线架和水平跳线连接配线架所在楼层、型号和数量。 6.8 综合布线设计应用2、综合布线的图纸设计 平面图的设计应注意的主要问题 确定预埋管线的管径，具体可以参考以下标准：12根双绞线穿管1520mm钢管；34根双绞线穿管2025mm钢管；58根双绞线穿管2532mm钢管；8根以上双绞线最好走线槽；单根32钢管可以由2根20管代替。 水平系统和垂直系统采用金属线槽或金属梯架尺寸建议按表中数据确定。 6.8 综合布线设计应用2、综合布线的图纸设计线槽规格线槽规格3类类8芯芯UTP5类类8芯芯UTP3类类25对对UTP3类类50对对UTP3类类100对对UTP5类类25对对UTP25251082002502520154203752530255324505035307435100507565151051510010015013035221226150751701504025143010020030027070452450150150350300805028606.8 综合布线设计应用3、平面示例图 6.8 综合布线设计应用4、系统设计实例 某校园网络布线系统方案设计 设计范围及要求 布线系统的组成和器件选择原则 布线系统设计 工作区子系统设计工作区子系统设计 水平子系统设计水平子系统设计 楼间建筑群系统设计楼间建筑群系统设计 设备间系统设计设备间系统设计 校园网综合布线图纸设计 校园网综合布线系统图校园网综合布线系统图 校园网综合布线平面图校园网综合布线平面图 某办公楼布线方案设计