智能楼宇：综合布线系统

第二章综合布线系统内容提要本章主要对楼宇控制中的综合布线系统进行系统的介绍，主要包括综合布线系统的组成、网络传输介质、布线工艺、PDS各子系统的布线、综合布线工程的验收。知识要点综合布线系统的组成传输介质PDS子系统布线布线工艺工程验收重点综合布线系统的组成传输介质PDS子系统布线布线工艺工程验收难点综合布线系统的组成传输介质PDS子系统布线布线工艺工程验收关键词：系统组成、传输介质、PDS子系统、工程验收课程内容：第一节综合布线系统的组成综合布线系统是一套用于建筑物或建筑群内的传输网络,它将语音、图像、数据等设备彼此相连，也能使上述设备与外部通信网络连接。综合布线系统设计应具有开放性、灵活性和扩展性，并对其服务的设备有一定的独立性。工程项目中综合布线系统设计的产品类别及链路、信道等级确定，应按建筑物的功能、应用网络、业务终端类型、业务的需求及发展、性能价格、现场安装条件等因素综合考虑。一美国标准的综合布线系统的组成在美国标准《商业建筑电信布线标准》和我国标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》中，把综合布线划分为六个部分，即工作区子系统、水平（配线）子系统、干线（垂直）子系统、设备间子系统、管理子系统和建筑群子系统，其结构如下图所示。从图中可以看出，这六个部分中的每一部分都相对独立，可以单独设计，单独施工。更改其中一个子系统时，均不会影响其他子系统。1一个独立的需要设置终端设备的区域宜划分为一个工作区。工作区子系统的范围应从通信引出端(信息插座)开始到终端设备的接线处为止,它由终端设备连接到信息插座(TO)的连线(或软线)组成,如下图所示,包括装配软线、连接器和连接所需的扩展软线等，但不包括终端设备。2水平子系统是由工作区的信息插座及到楼层配线间的线缆组成，如下图所示。通常线缆一端接在信息插座上，另一端接在配线架上。线缆一般为电缆或光缆，长度规定为90m；信息插座可以是8针(脚)模块化插座，也可以是由电缆（如RJ45）和光纤插座（如ST、SC、LC）组成的多媒体插座。3干线子系统又称垂直干线子系统，它由设备间和楼层配线间的连接线缆组成，是建筑物综合布线系统的主干部分。线缆一般为大对数双绞线电缆或多芯光缆，两端分别端接在设备间和楼层配线间的配线架上,如下图所示。干线子系统的线缆常常设在电缆竖井内或上升管路内。干线电缆长度为90m，多模光纤长度为2000m，单模光纤长度为3000m。水平子系统与干线子系统的区别在于：水平子系统通常处在同一层;干线子系统通常位于垂直的弱电间，并采用大对数双绞线电缆或多芯光缆，而水平子系统多为4对双绞电缆或两芯光缆。这些双绞电缆能支持大多数终端设备。在需要较高宽带应用时，水平子系统也可以采用“光纤到桌面”的方案。当水平工作面积较大时，需要在这个区域设置二级交接间。这时干线线缆、水平线缆连接方式将有所变化。一种情况是干线线缆端接在楼层配线架上，水平线缆一端连接在楼层配线间的配线架上;另一种情况是干线线缆直接接到二级交接间的配线架上，这时的水平线缆一端接在二级交接间的配线架上，另一端接在信息插座上。点对点端接是最简单、最直接的配线方法，电信间的每根干线电缆直接从设备间延伸到指定的楼层电信间。4设备间是在每一栋大楼内的适当位置放置综合布线线缆和相关连接硬件及其应用系统设备的场所，是设置电信设备、计算机网络设备和建筑物配线设备，进行网络管理的场所。设备间子系统由设备间的线缆、连接器和有关的支撑硬件组成,其作用是采用跳线或接插线把应用系统的主设备连接起来，如计算机网络交换机的端口用接插线连接到配线架上。5管理子系统处在配线间及设备间的配线区域，它由配线间的交叉连线和互接连线以及标识符等组成，应对工作区、电信间、设备间、进线间的配线设备、缆线、信息插座模块等设施按一定的模式进行标识和记录。交叉连线和互接连线为连接各个子系统提供了手段，并且通过交连和互连等方式将通信线路定位或重新定位在建筑物的不同部分，从而管理通信线路。它相当于电话系统中机房配线架（柜）、楼层配线箱或电话分线盒部分。管理子系统如下图所示。6建筑群由两个或两个以上的建筑物组成,这些建筑物之间彼此要进行信息交流，就需要信息传输通道。建筑群子系统由连接各建筑物的线缆组成,它将一个建筑物中的线缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。建筑群子系统提供楼群之间通信所需的硬件设施，其中包括电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置等。二我国标准的综合布线系统的组成我国建设部于2007年4月批准了《综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311—2007）和《综合布线系统工程施工和验收规范》（GB/T50312—2007）。新规范明确规定综合布线系统分为三个布线子系统，其结构如下图所示。工作区布线为非永久性部分，在工程设计和施工中一般不被列在内，所以不包括在综合布线系统工程中。1从建筑群配线架（CD）到各建筑物配线架（BD）的布线属于建筑群主干布线子系统。该子系统应由连接多个建筑物之间的主干电缆和光缆、建筑群配线设备(CD)及设备缆线和跳线组成,如下图所示。2从建筑物配线架（BD）到各楼层配线架（FD）的布线属于建筑物主干布线子系统。该子系统应由设备间至电信间的干线电缆和光缆、安装在设备间的建筑物配线设备(BD)及设备缆线和跳线组成，如下图所示。建筑物干线电缆、光缆应直接端接到有关的楼层配线架，中间不应有转接点或接头。3从楼层配线架到各信息插座的布线属于配线子系统，配线子系统信道的最大长度不应大于100m。该子系统应由工作区的信息插座模块、信息插座模块至电信间配线设备（FD）的配线电缆和光缆、电信间的配线设备及设备缆线和跳线等组成。配线电缆、配线光缆一般直接连接到信息插座。必要时，楼层配线架和每个信息插座之间允许有一个集合点（CP）。进入与接出转接点的电缆线对或光纤应点对点连接，以保持对应关系。集合点处的所有电缆、光缆应作为机械终端。集合点处只包括无源连接硬件，应用设备不应在这里连接。用电缆进行转接时，所用的电缆应注意是否符合对称电缆的附加串扰要求。集合点处宜为永久性的连接，不应做配线用。对于包括多个工作区的较大区域，且工作区划分有可能调整时，允许在较大区域的适当位置设置非永久性连接的集合点。这种集合点最多可以为12个工作区配线，如下图所示。4工作区布线是用接插线把终端设备连接到工作区的信息插座上。一个独立的需要设置终端设备（TE）的区域宜划分为一个工作区。工作区应由配线子系统的信息插座模块（TO)延伸到终端设备处的连接缆线及适配器组成。工作区设备缆线、电信间配线设备的调线和设备缆线之和不应大于10m;当大于10m时，水平缆线长度（90m）应适当减少。工作区布线随着应用系统终端设备的改变而改变，因此它是非永久性的。工作区电缆、光缆的长度及其传输特性应有一定的要求。若不符合要求，将影响系统的传输性能。第二节网络传输介质目前，综合布线使用的线缆主要有电缆和光缆两类。电缆有双绞线电缆和同轴电缆。双绞线电缆又分为非屏蔽双绞线（UTP）电缆和屏蔽双绞线（STP）电缆。光纤主要有62.5/125μm多模光纤、50/125μm多模光纤和8.3/125μm单模光纤三种。二双绞线电缆双绞线电缆由多对双绞线外包缠护套构成，其护套称为电缆护套。电缆护套可以保护双绞线免遭机械损伤和其他有害物体的损坏。与其他绝缘体一样，电缆护套也能提高电缆的物理性能和电气性能。在某些情况下，还可以在电缆的护套外再加一层外护套形成保护铠装（皮）。在综合布线中使用的每一根电缆，其导线都是经过退火处理的。退火处理能改善它的机械性能，使它在特定环境中能减少扭曲和振动应力。1双绞线（TwistedPair，TP）是一种综合布线工程中最常用的传输介质。对绞线是两根铜芯导线，其直径一般为0.4～0.65mm，常用的是0.5mm。它们各自包在彩色绝缘层内，按照规定的绞距互相扭绞成一对对绞线。双绞线的缠绕密度、扭绞方向及绝缘材料直接影响它的特性阻抗、衰减和近端串扰。扭绞的目的是使对外的电磁辐射和遭受外部的电磁干扰减少到最小。对绞线按其电气特性的不同进行分级或分类。根据我国通信行业标准《数字通信用对绞／星绞对称电缆》和《大楼通信综合布线系统》的规定，国内只生产特性阻抗为100Ω和150Ω的两种规格的产品，不生产120Ω的产品。（1）非屏蔽双绞线电缆非屏蔽双绞线电缆由多对双绞线外包缠一层绝缘塑料护套构成。4对非屏蔽双绞线电缆（UTP）如下图所示。非屏蔽缆线每对线采用不同的绞距，并结合滤波与对称性等技术，经由精确的生产工艺制成。其中，橙色对和绿色对通常用于发送和接收数据，绞合度较高；蓝色对次之；而棕色对一般用于进行检验，绞合度较低。如果双绞线的绞合密度不符合技术要求的话，将会引起电缆阻抗不匹配，导致较为严重的近端串扰，从而使传输距离变短，传输速率降低。由于它具有质量轻、体积小、弹性好和价格适宜等特点，所以使用较多，甚至在传输较高速数据的链路上也有采用。图0UTP结构（2）屏蔽双绞线电缆与非屏蔽双绞线电缆相比，屏蔽双绞线电缆只不过在绝缘层内增加了金属屏蔽层。按增加的金属屏蔽层数量和绕包的方式，它又分为铝箔屏蔽双绞线电缆（FTP）、铝箔/金属网双层屏蔽双绞线电缆（SFTP）和独立双层屏蔽双绞线电缆（STP）三种，如下图所示。本书中将这三种电缆统称为屏蔽双绞线电缆（STP）。由下图可以看出,非屏蔽双绞线电缆和屏蔽双绞线电缆都有一根用于撕开电缆保护套的撕剥线。屏蔽双绞线电缆在铝箔屏蔽层和内层聚酯包皮之间还有一根漏电线，把它连接到接地装置上，可泄放金属屏蔽层的电荷，解除线对间的干扰。屏蔽双绞线电缆外面包有较厚的屏蔽层，所以它具有抗干扰能力强、保密性好、不易被窃听等优点。2对于通常使用的双绞线电缆，每隔2英尺有一段文字。不同生产厂商的产品标记可能不一样，但一般包括以下一些信息：(1)双绞线电缆的类型；(2)NEC/UL防火测试和级别；(3)CSA防火测试；(4)长度标志；(5)生产日期；(6)双绞线电缆的生产商和产品号码。由于双绞线标记没有统一的标准，因此并不是所有的双绞线电缆都会有相同的标记。如VCOMSYSTEMSCABLEE438134140024AWG（UL）PCCFT4VERIFIED、ETL、CAT5、01000FT，其主要含义如下：(1)VCOM：公司名称。(2)24：表示线芯是24号（常见的有22、24、26三种规格）。(3)AWG：表示美国线规标准。(4)UL：表示通过认证。(5)CMR/MPR：表示安全级别。(6)FT4：表示4对线。(7)CAT5：表示5类线。二同轴电缆同轴电缆是计算机网络布线中较早使用的一种传输介质，目前还有一些小型的网络仍在使用同轴电缆。通常，同轴电缆用于视频领域较多，在数据电缆传输方面应用较少。1同轴电缆由中心导体（金属线）、绝缘材料层、金属网状织物构成的屏蔽层和外部的绝缘护套组成，其结构如下图所示。其中中心导体主要用于传导电流，金属屏蔽层用于接地。同轴电缆的中心导体与屏蔽层恰好可构成电流的回路,因此，在制作同轴电缆的接头时，千万不能使屏蔽层的任何部分与中心导体接触，以免造成短路。图同轴电缆的结构1,2—中央铜芯；3—塑料绝缘层；4—金属屏蔽层；5—外包皮2目前广泛使用的同轴电缆有两种：一种是50Ω电缆，用于数字传输。由于这种电缆多用于基带传输，因此也叫做基带同轴电缆。另一种是75Ω电缆，用于模拟传输，也叫做宽带同轴电缆。(1)基带同轴电缆基带同轴电缆易于连接，数据信号可以直接加载到电缆上，阻抗特性均匀，电磁干扰屏蔽性好，误码率低，适用于各种局域网络，速率最高为10Mbit/s。按同轴电缆的直径大小，基带同轴电缆一般可分为细同轴电缆（简称为细缆或10Base-2）和粗同轴电缆（简称为粗缆或10Base-5）两种。目前计算机网络中常使用细缆。粗同轴电缆直径约为12.7mm，铜芯比细芯粗，也比较硬，其外表为黄色。IEEE把粗缆称为10Base5，其中“10”代表最高的数据传输速率为10Mbit/s，“Base”代表传输方式是基带传输，“5”代表最长可