综合布线系统与城市电信网同步发展的设计与思考

    综合布线系统就是为了顺应发展需求而特别设计的一套布线系统。对于现代化的大楼来说,就如体内的神经,它采用了一系列高质量的标准材料,以模块化的组合方式,把语音、数据、图像和部分控制信号系统用统一的传输媒介进行综合,经过统一的规划设计,综合在一套标准的布线系统中,将现代建筑的三大子系统有机地连接起来,为现代建筑的系统集成提供了物理介质。可以说结构化布线系统的成功与否直接关系到现代化的大楼的成败,选择一套高品质的综合布线系统是至关重要的。

    只有深入了解城市电信网的发展趋势,才能准确掌握综合布线应该如何设计;也只有采取与城市电信网同步发展的策略,且与之相适应,综合布线才能真正发挥出网络的整体效益,并取得双赢的经济效果。下面仅对电信网的发展、综合布线应与之同步发展、以及综合布线产品的最新进展等问题进行研究和讨论。

     电信网的发展趋势

    传统的电信网以话音通信为主,有少量的数字数据网(DDN)、帧中继(FR)等点对点低速率数据通信,开始仅限于一个话路的带宽 64kbps 以内。在 90 年代初,我国借助国外的经验,引进综合布线及以太网等网络通信技术,并相应制订了我国的标准规范,积极推广应用,使电信网得到长足进步。仅用 10 几年时间,网络通信技术已从 10 兆、100兆、千兆发展到万兆级,甚至10万兆级的网络也即将投入规模应用。

    电信网的发展是全方位的,通信手段包括:有线、无线、卫星等;通信内容包括:电话、电视、数据等。要细分还可以分出很多种类,可谓手段众多,内容繁杂。为了使文章切题,本文仅叙述与综合布线相关的内容。

    1 无源光网络(PON)的迅速发展

    目前,无源光网络(PON)正在我国迅速发展,例如:EPON(以太网无源光网络)、GPON(千兆比无源光网络)、GEPON(千兆比以太网无源光网络)、APON(ATM 无源光网络)、BPON(宽带无源光网络)等网络应用,将会对综合布线产生直接的影响。现在举例说明 EPON/GPON 的组网方式:

    EPON/GPON 主要由 OLT(光线路终端)局端设备、ODN(光分配网络)交接设备和 ONU(光网络单元)用户端设备等组成。EPON/GPON 组网方式示意图如图 1 所示:

    EPON/GPON 的组网特点:

    1. 在 OLT 和 ONU 上除了光接口外,加上 GE(千兆以太网)、FE(光纤以太网)、RF(射频)、E1(2.048Mbps)等接口,即可应用于各种网络用途。

    2. EPON 可提供上行、下行对称速率 1.25Gbps。

    3. GPON 可提供上行 155Mbps、622Mbps、1.24Gbps 或2.48Gbps;下行1.24Gbps或2.48Gbps。

    4.公用IP网信号采用波分复用技术,将上行1490nm和下行 1310nm 信号通过局端 OLT 集成收发器分别注入同一芯光纤内,通过光分配网络 ODN 分支出 32.64 或 128 个光链路至对应的ONU。必要时,也可将CATV信号采用第3波长1550nm注入局端 OLT 集成收发器,在对应比用户端 ONU 集成收发器分离出来,经 RF 接口分接到用户有线电视分配网。

    5. EPON/GPON 网络支持树形、星形、总线型、混合型和冗余型等拓扑结构。

    6. EPON 是基于以太网技术和 IEEEP802.3ah 的标准,在传输 1.25Gbps的数据流的情况下,在光线路端(OLT)与光网络端(ONU)之间的传输距离可达 20km 左右。

    7. GPON 是基于 ITU-T 标准的 G984.1~G984.5 等版本,是欧洲和北美首选的FTTH(光纤到户)技术,正在被全球范围采用。GPON 的通用成帧协议,提供一个能提供多种协议传输效率的开放接口,具有2.48Gbps速率的对称和非对称的传输能力,OLT 与 ONU 之间的传输距离可达 3 7 k m。

    2.2 FTTH(光纤到户)还是FTTB/N(光纤到楼 / 社区节点)

    由于 EPON/GPON 的技术日趋成熟,光缆的价格也越来越便宜。光缆延伸到楼、社区节点,甚至到家庭的可能性越来越大。作为电信运营企业当然要考虑投入与产出的关系,在短期内回收成本并盈利是其最终目标。不少电信运营企业对于 F T T H 与FTTB/N 的建议方案都做了综合比较,普遍认为:

    FTTH(光纤到户)方案的特点:

    优点:

    1)提供较大的宽带容量,适用于高速网络应用。

    2)不受外界电磁干扰影响,抗干扰性能好,通信质量高。

    3)生产光纤的材料二氧化硅取之不尽、用之不竭。

    4)目前,光缆价格已低于铜缆(但光电转换设备的价格还比较高,因此,总体成本还是较高)。

    缺点:

    1)同等规模的工程,初次投资较高。

    2)新建光缆多,建设周期较长(相对于 FTTB/N 方案而言)。

    3)投资回报较慢。

    FTTB/N(光纤到楼 / 社区节点,已有铜缆到户,加装VDSLZ设备)方案的特点:

    优点:

    1)提供较好的宽带容量,适用于一般的网络应用。

    2)同等规模的工程初次投资较少,约为 FTTH 方案的 21%~34%(主干侧光电转换可节省大量用户侧的光电转换费用,利用已有铜缆也可节省费用)。

    3)利用已有铜缆,建设周期较短。

    4)投资回报较快。

    缺点:

    1)易受外界电磁干扰影响,如果采取防护措施,需另外增加投资。

    2 )铜是战略物资,应用受控。

    鉴于上述方案比较,FTTH 和 FTTB/N 各有特点,根据各地的实际情况会选取合适的建设方案。例如:在新建的社区可能会选择FTTH进行建设,而在原有的社区很可能会选择FTTB/N 进行建设。因此,在进行综合布线设计时,应对所在地区的电信环境做充分的了解,选择相适应的综合布线建设方案。

    2 举例说明FTTH 的建设方案

    2005 年4 月开始武汉电信已在紫菘花园揭开了FTTH的商用序幕,以后相继建设了武汉创业街、武汉当代国际花园等社区的综合应用的网络。

    武汉电信建设的 FTTH 网络拓扑结构示意图如图 2 所示。

    图中:

    FE/GE —光纤以太网 / 千兆以太网

    PSTN/NGN — 电话交换传输网 / 下一代网

    POTS — 电话线

    E1— 2.048Mbps接口

    武汉电信建议的 FTTH 网络的特点:

    ● 社区内三网合一,能同时提供电话、IP(含IPTV)、CATV等服务。三网合一技术上先进、经济上合理,但在管理上尚存在一些问题。例如:CATV 属广电总局管理,而 FTTH 属电信部门管理,协调处理好双方的关系将是取得双赢的关键。

    ● 采用武汉烽火通信的国产设备,具有价格优势。

    局端机 EPON OLT AN5116-02 型,放置于局端机房内。

    用户端机 ONU AN5006-04 型,放置于用户家中智能终端盒内。

    光分路器放置于光交接箱内。

    综合布线的设计应与电信网的发展相适应

    由上可知:电信网可能是 FTTH,也可能是 FTTB/N,各地的情况都不一样。而综合布线也可能是大楼的最后100m,园(社)区的最后 2km,或是数据中心机房内的布线,各工程项目也不一样。现在将典型的综合布线设计思路分别说明如下:

    1 楼宇局域网的最后100m 综合布线设计

    如果在楼的周围电信网已实施FTTB(光纤到楼),则楼内局域网一般应该采用以铜缆为主的设计方案。当然,也不排斥部分用户采用光纤到桌面的布线,满足其更高速率和安全的需要。如 果 楼 的 周 围 电 信 网 尚 未 实 施FTTB,但还应了解其近期有无扩建计划。如果有计划且能满足建设周期的需要,仍然可以按其计划的进度考虑设计方案;如果无计划,则应按电信网的现状作为依据,考虑楼内综合布线的方案,并留有适当的发展余地。

    2 园(社)区综合网络的最后2km 综合布线设计

    如果在园(社)区周围电信网已实施FTTN(光纤到园或社区节点),则在园(社)区内应该采用主干光缆延伸至各个楼层的配线间,楼层配线还是应该采用铜缆为主的设计方案,也可将部分重要用户采用光纤延伸到桌面。如果电信部门尚未实施 FTTH,则应按园(社)区的规模大小进行方案比较,规模较大时应以主干光缆为主;

    规模较小时则可采用光缆与铜缆相结合的方案;远距离用光缆,近距离可以选用铜缆。楼层配线一般应以铜缆为主,少量也可以光纤延伸到桌面。园(社)区与电信网的链接应采用光缆的设计方案。

     数据中心机房内的综合布线

    数据中心机房内的综合布线,主要用于机房内路由器、交换机、服务器等网络设备,以及配线设备之间布线,是设备之间的重要连接载体。不同的设备有不同的要求,应根据信息流量的大小配以合适的缆线,才能使网络营运处在最佳的状态,不会由于局部拥塞使网络不畅,也不会由于大马拉小车而造成浪费。

    一般情况,应首选UTP铜缆方案,目前的产品已支持10Gbps的速率,10万兆级的产品也即将规模应用,完全可以满足网络的需要。如果机房周围存在电磁干扰源,则应采取相应的防护措施,干扰严重时应采用光纤布线方案。如果机房采用屏蔽时,机房内仍可以采用UTP铜缆方案,但引出/入机房的缆线应采用光缆布线,并设置光 / 铜介质转换模块。

    数据中心与电信网的连接,应根据电信网的现状及发展情况选择决定。与上节园(社)区综合网络的最后 2km 综合布线的设计有相似之处,不再重复。

    综合布线产品的最新进展

    综合布线设计除应了解电信网的发展外,还应掌握综合布线产品的最新进展,这是能否使设计符合实际的另一重要因素。

    百通公司的 U/UTP 非屏蔽电缆采用“王”字型截面的电缆结构;IDC模块采用线对间90o转向端接、本线对簧片交叉,以及增加补偿电路等措施后,可以支持 625 MHz 的 7 类标准应用(7 类标准为 600 MHz)。

    康宁公司的铝箔屏蔽线对加铜网护套屏蔽电缆和线对屏蔽的接线模块,可以支持更高的标准。例如:

    S/FTP 1200/22型电缆(芯线22AGW,相当于0.6438mm)可以支持 1200MHz,比 7 类标准 600 MHz 高出一倍。

    S/FTP 800/23 型电缆(芯线 23AGW,相当于 0.5733mm)可以支持 800 MHz,高于 7 类标准。

    S/FTP 450/23 型电缆(护套采用铝箔,芯线 23AGW,相当于 0.5733mm)可以支持450 MHz,高于6类标准250 MHz,低于 7 类标准 600 MHz。

    康宁公司还提供即插即用光/铜介质转换模块,可直接用于光纤与铜缆千兆以太网的介质转换解决方案。

    耐克森公司的LANmark-7 cat.7 S/FTP 4对7类全屏蔽双绞线电缆(芯线23AGW,相当于0.5733)可以支持1000 MHz,高于 7 类标准 600 MHz,有很大的冗余度和发展潜力。如果用于 CATV 有线电视的传输,可以支持 1000 MHz,覆盖所有的电视频道,尚有进一步扩展的潜能。

    LANmark-6 10G F1/UTP 4 对超 6 类 10G 屏蔽双绞线电缆(芯线 23AGW,相当于 0.5733mm)可以支持 500 MHz,接近7类标准600 MHz,支持IEEE802.3an草案2.3版本中的10G 以太网应用。

    LANmark-OF 光缆系列可以支持各种应用,例如:

    按光缆结构分:

    室内紧缓冲层标准型 TB 光缆,适用于水平和竖井。

    室外松管铠装标准型 UC 光缆,适用于直埋和管道。

    室内 / 外松管通用型 UG 光缆,适用于水平、竖井和管道。

    室内紧缓冲层加强型 TBW+ 光缆,适用于水平和竖井。

    室内/外松管加强型UG+光缆,适用于水平、竖井和管道。

    按光纤类型分,在不同应用时的传输距离如表 1 所示。

    采用单模光纤OSI 9/125μm应用协议10Gbit/s时,1310nm波长的传输距离为 1 0 k m;1 5 5 0 n m 波长的传输距离为40km。采用 G652D 零水峰单模光纤 9/125μm应用协议10Gbit/s时,衰减值分别为:≤0.35dB/km(1310nm)、≤0.28dB/km(1383nm)、 ≤0.21dB/km(1550nm)、≤ 0.22dB/km(1625nm)。截止波长为1180~1330nm。

    康普公司的 S Y S T I M A X G i g aS P E E D X 1 0 D 能在 U T P 系统上支持10Gbps 的速率,能满足核心层交换机到交换机的主干高带宽需求,以及边缘层交换机到服务器的水平连接需求,同时对于存储区域网络 / 网络附加存储配置(SAN/NAS)提供冗余支持。针对数据中心的缆线安装条件,该系统还支持 100m6个连接点的信道条件下通过6包1电缆的 ANEXT 性能测试,具有较好的性能指标。

    西蒙公司的 CAT6+电缆,无论是UTP或FTP均能在100m的距离上支持万兆应用。在采用光纤传输万兆应用时,推荐采用 50μm 的激光优化多模光纤(OM3)支持 300m 万兆传输,或采用 50μm 的标准多模光纤(OM2)支持 58m 的万兆传输。单模光纤也有被用于数据中心的,但相应的光纤网络设备的成本较高,前些时IEEE已成立了专门的工作组以评估在单模光纤上传输100Gbps 的可行性。因此,考虑到今后的发展,在数据中心布线中采用一些单模零水峰光纤,也有可取之处。

    德特威勒公司推荐采用 CAT6、CAT6+或 CAT7 UTP 或FTP,保证千兆,也可发展万兆;同时推荐采用 OM3 万兆多模光纤(50μm)或 OM2 千兆多模光纤(50μm),在主配线区域(MDA)推荐采用 OSI 单模零水峰光纤。必要时,也可采用同一护套电缆内包含不同种类纤芯的产品。

    由于资料掌握不多,很难全面介绍产品,尽管存在片面性,但为了说明问题,还是列举了一些情况供大家参改。希望大家在进行工程设计时,一定要对产品进行深入调研,全面掌握情况后,再做客观的评价和决断。

    综上所述,可见综合布线的发展速度已高于网络设备,例如:康宁的铜缆能支持 1200MHz,已高出 7 类标准 600MHz 的一倍,但网络设备还仅能支持万兆,或最多 10 万兆。

    目前,正在投入商用的计算机网络协议主要有:

    铜缆:百兆以太网、千兆以太网、万兆以太网。

    光缆:百兆以太网、千兆以太网、万兆以太网,以及即将

    投入规模应用的 4 万兆和 10 万兆以太网。

    如此的局面我想不会太久,更高的商用计算机网络协议也会应运而生,这是不足为奇的,只有相互促进,才能使网络向更高的层次发展,我们应该有这样的见识。

    随着电信网的发展,使光缆越来越接近用户,综合布线及网络设备的承载能力越来越提高,铜缆可支持万兆,光缆可支持 10 万兆,相应的以太网协议也逐步配套,这是网络系统发展的必然趋势。综合布线作为电信网的重要组成部分,应该与之相适应,且还应与网络设备的产品进展相协调,使设计方案既符合发展需要,又不脱离实际的可能,成为优化而可行的方案。谢谢阅读,希望能帮到大家,请继续关注lingkb,我们会努力分享更多优秀的文章。

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