闡述了結構化布線系統(tǒng)的規(guī)劃設計及施工圖設計的程序，重點論述了結構化布線系統(tǒng)的抗干擾設計

1.規(guī)劃與設計

當項目立項后，該項目主體規(guī)模、建筑等級和使用功能等要求基本確定后，結構化布線系統(tǒng)進入初步設計階段，其中包括系統(tǒng)組網方案和投資控制。

1.1 初步設計

根據項目意見書進行必要的調研工作，其包括：

地區(qū)廣域網（Wan）的現(xiàn)狀和發(fā)展概況（如ISDN、INTERNET、ATM、WBB“寬帶網”和CATV）等，結構化布線系統(tǒng)應與之同步考慮，可以一次規(guī)劃分期實施。對于改、擴建項目要考慮原有設施可以依托的能力，節(jié)約投資。自然環(huán)境條件，如溫濕度、干擾源，是否有鹽霧、腐蝕等影響，是否地震帶或雷擊區(qū)。設備及主纜材的選型調查，了解類似工程的運行業(yè)績，以便提出選型建議；明確與主體專業(yè)和有關專業(yè)的協(xié)調工作和設計分工；確定采用的規(guī)范標準（包括地方行業(yè)標準）和地區(qū)概算定額。

優(yōu)化系統(tǒng)方案，初步選定纜線路由和敷設方式，完成設計文件包括設計說明書、系統(tǒng)圖和主要設備纜材表、概算等。

1.2 方案設計

網絡布線:

目前,國內外在設計建筑物內的計算機網絡系統(tǒng)時, 在網絡規(guī)劃建設中采用網絡結構化布線系統(tǒng),可以方便網絡互聯(lián)的變化及網絡的管理，以使所規(guī)劃的信息網絡具有以下特點:

兼容性；綜合布線系統(tǒng)是一套全開放的布線系統(tǒng),具有一整套全系列的適配器,可將不同廠商設備的不同傳輸介質全部轉換成相同的非屏蔽雙絞線。

靈活性；所有設備的開通及更改均不需要改變系統(tǒng)布線,只需增加相應的網絡設備及做必要的條線管理即可。改變跳線方式可組成不同的網絡拓撲結構。

可靠性；系統(tǒng)布線全部采用物理星型拓撲,點到點端接,任何一條線路故障均不影響其它線路的運行,由于各系統(tǒng)采用相同傳輸介質,因而可互為備用,減少了備用冗余。

先進性；綜合布線系統(tǒng)采用光纖、雙絞線混布方式,極為合理地構成一套完整的布線系統(tǒng)。

網絡協(xié)議及操作系統(tǒng)的選擇

TCP/IP協(xié)議:由于TCP/IP協(xié)議具有較強的異種機互連的功能,它是一個高效的、易于擴充的協(xié)議。主要特點是,能夠連接廣域網中被空間距離和低速連接隔開的不同或相似的網絡系統(tǒng)。它是當前最受支持、設計更好的互聯(lián)網協(xié)議。根據國內具有多種機型和多種操作系統(tǒng)的狀況,應選用TCP/IP作為其整個網絡的一種通訊協(xié)議。

NetBEUI協(xié)議；NetBEUI協(xié)議可以看成是NT的“母語”協(xié)議。它是局域網的協(xié)議,在局域網中是各種協(xié)議中最快的,并且它可以支持點對點的網絡。

Windows NT網絡操作系統(tǒng)；Microsoft公司的Windows NT網絡操作系統(tǒng)是近幾年發(fā)展較快的網絡操作系統(tǒng),它與目前微機的操作系統(tǒng)Windows95/98,Windows2000的使用方法十分相似。對于一般的用戶來說,容易掌握且操作方便,很受廣大計算機用戶的青睞。Windows NT網絡操作系統(tǒng)支持我們所選擇的兩種網絡協(xié)議TCP/IP、NetBEUI,并且作為數據庫應用方面優(yōu)于Netware。因此,應優(yōu)選用其作為數據庫服務器的網絡操作系統(tǒng)。

網絡結構設計應遵循以下設計原則:

采用統(tǒng)一的網絡協(xié)議和接口標準。

設計的網絡系統(tǒng),要統(tǒng)一規(guī)劃,分布實施,方便擴充。期建成主干網和局域網,使一些重要設備實現(xiàn)共享,主要用戶通過DDN專線可以訪問Internet;

能夠集中管理和監(jiān)視網絡上的各種設備,為網絡的正常運行提供可靠的保障;

充分考慮系統(tǒng)的科學性、先進性、實用性和經濟性。

以合理的投資建設高性能價格比的、具有代表當今先進水平的網絡系統(tǒng),并保證若干年內不被淘汰,使計算機網絡系統(tǒng)能夠真正發(fā)揮作用。

2.施工圖設計

根據確定的初步設計方案，制定設計工作流程圖。按照可用面積和業(yè)主的功能要求，對各個子系統(tǒng)進行具體配置，確定工作區(qū)子系統(tǒng)信息點的位置和數量，當無法確定時，宜選擇適當位置便于密集點的延伸和擴充，要留有余地。選定配線子系統(tǒng)的路由和敷設方式，對于隱蔽工程（如樓板內、天棚內或墻內）宜將管線一次到位，管內應留足備用余地；選擇干線子系統(tǒng)的路由和敷設方式，要考慮線路的安全性和方便維修。管理（接線間）子系統(tǒng)盡量避開電梯間、空調機房、配電間和有電磁干擾的影響，接線間的大小和位置應根據纜線I/O數量加以計算和選定。對于建筑群子系統(tǒng)，則應根據地理條件和信息點疏密分布情況，確定網絡拓撲結構、干線路由和敷設方式。在整個設計過程中常常采取平行或交叉作業(yè)方式，與土建和公用工程專業(yè)進行協(xié)調，提出預留孔洞，預埋安裝件和電源等設計條件，以書面形式確認記錄。按施工圖設計內容和深度的要求完成各項圖紙、圖表和概（預）算。

2.1 工程設計中問題分析

"跟著市場感覺走",有的單位或承包商沒有真正掌握綜合布線系統(tǒng)的設計原理,更沒有吃透它的傳輸理論,簡單地認為綜合布線系統(tǒng)同傳統(tǒng)的電話布線沒有什么區(qū)別,施工起來更是馬馬虎虎,不管系統(tǒng)建成后性能如何,給日后埋下了巨大隱患。

做綜合布線系統(tǒng)必須嚴把設計關,要明確綜合布線的內容和要求,要進行統(tǒng)一布局,用盡量少的投入換取較大的收入。綜合布線系統(tǒng)是一項技術含量較高的工作,有時甚至可以稱之為一門藝術,必須通過認真的學習、大膽的實踐才能使綜合布線系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)揮出應有的作用。

用經驗代替學習。有很多技術人員做綜合布線系統(tǒng)布線時并沒有系統(tǒng)地學習有關知識,只是通過一些報刊、書籍的介紹摸索著干,或是跟別人一起做過,這樣就認為可以去做所有的綜合布線系統(tǒng)工程了。這樣在簡單的、小規(guī)模的工程中還可以應付,但如果面對一個大型的、綜合的綜合布線系統(tǒng)工程就可能束手無策了。因為一個真正的綜合布線系統(tǒng)工程不但需要比較全面的計算機網絡和通信技術,還要有廠家的強有力的支持。如果在有一定經驗的前提下參加一些如美國AMP公司的網絡綜合布線工程師的認證,取得認證后再用于實踐,那一定會使你更加勝任綜合布線系統(tǒng)工程。

3.傳輸頻率與傳輸速率。

傳輸頻率和傳輸速率是結構化布線系統(tǒng)設計中接觸最多的兩個基本概念。線纜的頻帶帶寬(MHZ)和線纜上傳輸的數據速率(Mbps)是兩個截然不同的概念。MHZ表示的是單位時間內線路中的信號振蕩的次數，是一個表征頻率的物理量，而Mbps表示的是單位時間內線路中傳輸的二進制位的數量，是一個表征速率的物理量。傳輸頻率表示傳輸介質提供的信息傳輸的基本帶寬，帶寬取決于所用導線的質量、每一根導線的長度及傳輸技術。而傳輸速率則在特定的帶寬下對信息進行傳輸的能力，衡量器件傳輸性能的指標包括衰減和近端串音，整體鏈路性能的指標則用衰減/串音比ACR來衡量。帶寬越寬傳輸越流暢，容許傳輸速率越高。網絡系統(tǒng)中的編碼方式建立了MHZ和Mbps之間的聯(lián)系，某些特殊的網絡編碼方案能夠在有限的頻率帶寬度上高速的傳輸數據。一般情況下設計者關心的是特定傳輸介質在滿足系統(tǒng)傳輸性能下的更高傳輸速率。

3類UTP 4類UTP 5類UTP 超5類

傳輸頻率 16     20    100    200   600MHXZ

傳輸速率 10 16 155 100 *Mbps

4. 屏蔽與非屏蔽雙絞線的選擇。

在結構化布線系統(tǒng)中，使用最多的傳輸介質是各種各樣的線纜。常用的線纜包括銅纜和光纜，而銅纜以其性價比高而成為布線系統(tǒng)的主力，且結構化布線中所使用的銅纜均為雙絞線。雙絞線是由兩根具有絕緣保護的銅導線組成的。把兩根絕緣導線按一定的密度互相絞在一起，可降低信號干擾的影響 。每根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消。雙絞線一般由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成。雙絞線可分非屏蔽雙絞線UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽雙絞線STP(Shileded Twisted Pair)。而屏蔽雙絞線又可分為鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)、鋁箔/銅網雙層屏蔽雙絞線(S－FTP)、獨立屏蔽雙絞線(STP)。雙絞線結構差異決定了其性能、價格差異，為用戶提供了各種選擇機會。但怎樣選擇系統(tǒng)傳輸介質，往往是設計人員面臨的一個首要問題。下面我們用表二對以上幾種雙絞線作一個綜合比較。

當然系統(tǒng)中保密技術不僅可在鏈路上實行，而且可在信元上實行，非屏蔽系統(tǒng)采用鋼管布線，抗干擾能力有較大提高。隨著技術的發(fā)展，解決問題的方法和手段也在不斷的變化和提高。

除了以上這些定性的分析外，《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)設計規(guī)范修訂本》(以下簡稱《規(guī)范》)，還定量作了以下規(guī)定：

（1）各種纜線和配線設備的抗干擾能力，采用屏蔽后的綜合布線系統(tǒng)平均可減少噪聲 20dB。

（2）各種纜線配線設備的選用原則宜符合下列要求：

（a）當周圍環(huán)境的干擾場強度或綜合布線的噪聲電平低于規(guī)范12.2.1條3款規(guī)定(具體規(guī)范細則請看規(guī)范)。干擾源信號或計算機網絡信號頻率小于30MHZ，又能符合規(guī)范表12.2.2各項規(guī)定時，可采用UTP纜線系統(tǒng)和非屏蔽配線設備。

（b）當周圍環(huán)境的干擾程度或綜合布線的噪聲電平高于12.21條3款規(guī)定，干擾源信號或計算機網絡信號頻率大于等于30MHZ，應根據其超過標準的量級大小，分別選用FTP、SFTP、STP等不同的屏蔽纜線系統(tǒng)和屏蔽配線設備。另外，規(guī)范表12.2.2要求的間距不能保證時，應采取適當的保護措施。

（c）當用戶對系統(tǒng)有保密要求，不允許信號往外發(fā)射時，或系統(tǒng)發(fā)射指標不能滿足規(guī)范12.2.1條4款規(guī)定時，應采用屏蔽纜線和屏蔽配線設備或光纜系統(tǒng)。

綜上所述，究竟使用屏蔽系統(tǒng)還是非屏蔽系統(tǒng)，要根據業(yè)主的應用場所、應用需求、對未來的預期及投資狀況等方面綜合考慮，選擇適合的系統(tǒng)。

UTP和FTP纜線的選擇關鍵取決于外部EMC的干擾的影響，干擾場強低于3V/m時，一般不考慮防護措施，根據對纜線性能測試表明；在30MHz頻段內，UTP與FTP的傳輸效果和抗EMC能力相近，超過時，則FTP較之UTP的隔離度明顯要高出20~30dB，根據干擾信號超過標準的量級大小可分別選擇FTP、SFTP或STP等不同的屏蔽纜線和屏蔽配線設備，對于FTP的接地要求嚴格，且應為360°的完全屏蔽，否則屏蔽層反而成為輻射干擾源。此外，注意FTP的屏蔽結構改變了整條電纜的電容耦合，衰減也會較之同級的UTP稍有增加。FTP的綜合造價約為：FTP=1.2~1.6UTP。因此，F(xiàn)TP適用于EMC嚴重區(qū)域和保密性強的場所，如黨政專網、機場、軍事部門和工業(yè)企業(yè)。

5.選型應根據系統(tǒng)的技術性能、投資概算、產品工程業(yè)績以及售后服務質量等加綜合考慮。

Cat5+和Cat6的選擇:對于Cat5+所測試的參數極限與實驗的數據已經相近，超五類系統(tǒng)可以支持千兆以太網的運行，而且不同廠商的Cat5+系統(tǒng)之間可以互用。Cat6價格較之Cat5+昂貴，但其帶寬卻擴大25%，顯示了傳輸速率的增強，Cat6系統(tǒng)是專用的，即意謂著各個廠商的元件都有其獨特的設計和性能指標，不同廠商的元件互通性的可能性很小，元件的指標仍在研究之中。Cat6已經在少數工程中超前采用，值得注意的兩個問題是：使用CAT6線纜應選擇相同等級和商家生產的接插件器件，因為CAT6是專用件，各廠家的產品尚不能互通;CAT6對固定鏈路和通道其測試內容，除按EIA/TIA 568-67標準各項內容外，還需增加：等效遠端串擾（ELFEXT）、綜合等效遠端串擾（PS ELFEXT）、回波損耗（RETURN LOSS）、綜合近端串擾（PS NEXT）、綜合衰減串擾比（PS ACR）等內容。目前Cat6只有商家的企業(yè)標準，一般來看，企標的各項測試指標往往高于規(guī)格標準，但是否可以作為驗收確認仍然是一個待定的問題。

6.抗干擾設計

結構化布線本身是無源的，但它與各種高頻網絡設備聯(lián)成系統(tǒng)后，就成為有源設備的重要組成部分，其受到的干擾種類較多，在實際工作中可能同時或交叉發(fā)生，所以需要抑制措施也較復雜。一般采取抑制噪聲源、切斷噪聲途徑、提高受擾設備對噪聲免疫能力等方法。因此采用屏蔽（抑制噪聲源，減少耦合電容與互感）、濾波（抑制噪聲源）、合理布線（減少耦合電容與電感）和合理接地。而對于傳輸線上的反射波通過阻抗匹配解決，對導體還要采取特殊的生產工藝（雙絞線）。

3.1雙絞線抗干擾

為了消除線對間的串擾，結構化布線系統(tǒng)中使用雙絞線作為傳輸媒介，它把電流方向相反流量相等的兩根導線互相擰合。由于電流的方向相反，感應磁通引起的噪聲電流互相抵消，不影響傳輸信號，其抑制線隊間的串擾效果與絞距有關，見表三所示：

表三 雙絞線絞距對抑制串擾的影響

絞距 10     7.5      5    2.5

噪聲衰減率/dB 23     37      41     43

兩根線絞合在一起，除了可減小或消除串擾外，還可降低兩導線間的非平衡性互電容，有利于平衡傳輸，還可以降低衰減，并保持恒定的特性阻抗。

3.2 非屏蔽與屏蔽線纜的選擇

根據有無屏蔽層，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP）與屏蔽雙絞線（STP）。UTP除了采用合理的絞距消除線對之間的串擾外（可認為是內部干擾），還利用平衡傳輸特性消除外界的電磁干擾，即外界干擾在一個線對的兩根導線上的影響相同而互相抵消，接受器只對信號敏感而不受這種共模噪聲的影響，其抗干擾能力≥40dB。在一般電磁環(huán)境中使用UTP已能滿足性能要求。

3.2.1超過6類標準的高速數據傳輸中，因TUP的極限是6類標準，而實現(xiàn)7類標準必須采用屏蔽系統(tǒng)。

3.2.2有信息安全要求的場合，不允許電磁信息往外發(fā)射，若屏蔽系統(tǒng)尚不能達到要求，應采用光纜系統(tǒng)。

3.3 屏蔽系統(tǒng)

屏蔽電纜的芯線外由于有一層屏蔽網，因此其屏蔽效果是很明顯的，但它的做法要嚴格遵守下列規(guī)定：

要求全程屏蔽。包括線纜、終端、信息插座、跳接線、配線架、集線器等在內的整個系統(tǒng)都需要完全連續(xù)屏蔽，不允許有一絲的間斷或破損。

要求有良好、正確的接地。對系統(tǒng)的接地方式、接地電阻有較高的要求，確保把干擾引入大地，并不把新的干擾引入系統(tǒng)。

以上兩點在實際工程中均很難完全做到，若不能做到，則其性能可能反而不如UTP，而且屏蔽系統(tǒng)成本較高。目前，對綜合布線是采用屏蔽與非屏蔽是工程界爭論的焦點。

屏蔽系統(tǒng)除了傳輸部分屏蔽外，設備間（如機房）也需屏蔽。在高頻時屏蔽物宜用銅或鋁，其厚度可很小，而低頻時宜用鐵磁材料作屏蔽層。

傳輸線路的反射抑制；傳輸線在接有阻抗值不同于其特性阻抗Zc處，其傳輸的信號會在該處發(fā)生反射，并疊加在傳輸信號上，造成信號波形畸變，可能會使傳送信息產生錯誤，或使電壓超過電路極限值，破壞電路的正常工作。

反射包括信號源的內阻抗與傳輸線路的特性阻抗不匹配，以及傳輸線的特性阻抗與負載阻抗不匹配，或兩種不同的電纜相互連接。綜合布線線纜特性阻抗我國標準規(guī)定為100Ω與150Ω（新國標只規(guī)定為100歐姆），其偏差為±15Ω，設計時要注意阻抗匹配，以消除發(fā)射的形成。

3.4 濾波

濾波是抗干擾的一項重要手段。濾波器件分為模擬濾波器和數字濾波器，它們應用于信號電路時，都應無失真地讓需要的信號通過，即在通頻帶內，其幅頻特性應為一常數，而相頻特性應為線性，設計時應以此為原則。

模擬濾波器既可用于電源線路，也可用于信號輸入、輸出電路，能衰減脈沖噪聲、尖峰噪聲、諧波與其他雜波信號。對于共模噪聲，濾波器在電源線（信號線）和地線間構成通路，把噪聲電流引入大地；對于常模噪聲，濾波器在線間構成通路，把噪聲電流在線間短路。

在高速數字傳輸系統(tǒng)中，例如千兆位以太網中，近端串擾嚴重，而且阻抗匹配也難以作到。在系統(tǒng)中除常見措施外，還需要采用數字濾波技術消除串擾與回波損耗。因為與模擬濾波相比，數字濾波具有精度高、穩(wěn)定性好、改變系統(tǒng)特性容易（通過軟件）、易集成等優(yōu)點，隨著高速DSP的發(fā)展，數字濾波較易實現(xiàn)。

3.5 接地

目前在我國結構化布線系統(tǒng)中工作的各種微電子裝置的接地種類繁多,歸納起可分為以下幾類:

供電電源中性點的工作地，是指穩(wěn)定的供電系統(tǒng)中性點電位的接地。

防雷保護接地,是指在雷雨季節(jié)為防止雷電過電壓的保護接地。

安全保護地，是指為防止接觸電壓及跨步電壓危害人身和設備安全，而設置的微電子裝置的金屬外殼的接地。

直流系統(tǒng)地(又稱為邏輯地、工作地)，它為微電子裝置各個部分、各個環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的基準電位（一般是零點位）。這個地可以接大地，也可以僅僅是一個公共點。系統(tǒng)地如果與大地不相連，即系統(tǒng)地處于懸浮工作狀態(tài)，稱之為浮空地。

屏蔽地，屏蔽地是為抑制各種干擾信號而設置的，屏蔽的種類很多，但都需要可靠的接地，屏蔽地就是屏蔽網絡的接地。

在系統(tǒng)中各種微電子裝置的接地種類及接地的技術指標要求,因生產廠及設備功能不同而不同,下面以常規(guī)微電子裝置為例,闡述其接地的設計原則:

（1）系統(tǒng)地應為一點地,所有微電子設備的系統(tǒng)地均應連接到一點后,再進行接地。

（2）為作到等電位,應當在微電子設備較為集中處,如操作室、控制室、計算機室等區(qū)域建立接地網絡。

（3）在一個區(qū)域內,每臺設備到區(qū)域接地點應呈放射式接線，距離不應大于20米。

（4）接地電阻應小于微電子設備的要求值,微電子設備不應與非微電子設備共地,也不能利用鋼結構及建筑物的基礎接地。

（5）結構化布線系統(tǒng)的接地種類分為:數字電源地(DG),模擬電源地(AG),模擬信號地(SG),同軸電纜地(CXG),機柜地(CG)。

盡管系統(tǒng)中各公司生產的微電子裝置，對接地的種類規(guī)定及接地電阻的阻值要求不盡相同，但設備的系統(tǒng)地要求比其它幾種接地要求要嚴格得多，并有越來越高的趨勢。為了避免諸“地”間相互干擾，上述幾種地都應設置各自獨立的接地網絡。其接地線必須采用絕緣銅導線，連接到統(tǒng)一的接地點，以形成一個共同的電位點。為了研究上述各種接地系統(tǒng)間的關系，分析接地網體系的諸多因素及降低接地電阻的有效途徑和具體方法，近年來“計算機接地工程學”作為一門嶄新的學科，受到信息傳輸領域、自動化控制領域的重視，也為微電子裝置的接地系統(tǒng)的研究和實踐奠定了理論基礎。