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复杂局域网如何进行综合布线设计与施工

日期:January 15,2015-01-15标签:
 

在企业局域网中,特别是在一些规模较大、结构较复杂的局域网组建中,综合布线是整个网络组建过程中至关重要的一部分,关系着整个网络组建的成败。一般来说,由于网络综合布线的复杂性,首先要进行详细的布线系统设计,然后再按照设计图纸和要求进行施工。这样才能做到有的放矢,严格按照设计要求施工,满足用户的需求。

一、综合布线的3个主要阶段

在一个大规模的建筑群中进行综合布线是一项复杂的系统工程,它需要逐步实施。以下是对综合布线工程的几个主要阶段的简要说明。

1.系统设计阶段

布线系统设计将对整个布线过程产生决定性的影响,故设计者应认真审慎,做好充分的调查研究,并最好收集与相应建筑物有关的资料,如建筑图纸资料、装修图纸资料及其他工程的资料。如果该建筑物原来已有布线,则还要收集原布线方面的资料等。然后充分结合经济因素、应用需求、施工进度要求等因素综合考虑。

如果大楼尚在筹建之中就提出综合布线的要求,则可以根据整体布局、走线的需求对建筑物的设计提出特定的要求,如提出上下楼层间走线的通道规格、预埋一些管道等,这些都可为日后的综合布线提供方便。有些可以同步进行的布线工作,最好能在建筑物设计图中体现出来,以便在施工的同时就把一些布线在前期工程中完成,免除许多后期施工的弊端,减少重复劳动,提高工作效率,做到合理易行。

在原有建筑物基础上与室内装潢工程同步进行综合布线的情况不一样,必须根据实际勘察并掌握原有建筑物的资料及装潢设计情况重新进行设计。布线设计与装潢设计之间必须保持相互沟通,这为双方的工作提供了方便。

一般设计中选材用料、设备档次及布局安排与用户的应用需求和资金投入有直接的关系。如用户资金较为紧张,则可以选择一些中庸的解决方案,在线材和设备选购上更应注意性价比,信息接入点分布也可以采用相对集中的方式,这样可以减少线材和设备的投入数量,最终达到节省资金的目的。如果用户经济较为宽裕,对布线的要求较高,可以选择更高性能的线材和设备,信息接入点也尽可能做到分布均匀,并适当超前,以备用户日后的扩展。

2.施工阶段

在具体的综合布线施工阶段中,因可能涉及多方因素,包括与用户和建筑、装潢施工单位的沟通,以及施工现场的指挥,同时还需要掌握全面的标准和技术,所以指挥人员必须有较高素质。

如果装潢与布线施工同时开展,一般来说要求布线施工队伍进场的时间较早,先把许多能做的准备性工作做好,如在墙上挖沟、打钻,敷设管道等。为争取主动,布线施工单位应该争取尽早开工,并有计划地进行施工,如可以先选典型地方做一些试验,以确定具体施工的一些细节,这样可以为下面工程的全面落实展开提供经验和问题解决办法。遇到问题尽早处理解决,一时无法解决的问题可由设计人员根据现场的施工情况提出相应的补充和修改方案。

例如,在某大楼的综合布线工程施工中,由于前期准备工作较晚,而且决策人员对具体使用什么类型的材料在思想上准备不足,加上现场指挥人员经验不足,结果进度非常缓慢。同时,可能由于经验和技术的不足,不能处理好一些技术上的问题,使得整个布线工程困难重重。再如,建筑物的隔墙所用的一般是空心砖,如果采用的方法不当,或者用力过大,很可能使整块砖破碎,不仅使自己施工困难,而且会引起装潢部门的不满,使两者间的关系非常不协调。由于相互之间配合得很不好,使得布线进程跟不上装潢的进度,双方的矛盾很可能会进一步激化,影响整体进度。所以,在这种情况下,首先需要与装潢施工队搞好关系(甚至包括下面的具体施工人员),使项目在协调的氛围下进行,只有这样,后面的许多工作才可彼此协调,同步进行。

另外,在施工时一定要考虑到拉线时的困难,要采用口径合理的管道,特别是在转弯较多的情况下必须尽量留出空隙,充分考虑下一步骤的工作。在拉线时两端要做好标记,并且按一定的方法将其分成一束束扎好,以减少下一步的整理工作。

线缆都布放到位后,一般要等装潢施工队的其他工作(如粉刷)完成之后方可进行下一步的工作,如做模块、上面板等。如果模块在粉刷之前安装好了,则在粉刷时石灰水等一些液体可能会浸入模块,从而引起质量问题,造成返工。同样过早上面板,则会把面板弄脏,增加下一步的清洁工作量。

3.检查验收阶段

布线工作完成之后要对各信息点进行测试检查。一般可采用FLUKE等专用仪器进行测试,根据各信息点的标记图进行一一测试,若发现有问题则可先做记录,等全部测完之后再对个别有问题的地方进行检查。测试的同时做好标号工作,把各点号码在信息点处及配线架处用标签纸标明,并在平面图上注明,以便今后对系统进行管理、使用及维护。如图3-14所示的就是一个机柜中的设备和线材的标注。

一般验收都是在两头发现问题,这可能是配线架没做好,也可能是模块没做好,还有一种可能就是上面板时螺钉钻入网线造成短路现象等。

全部测试完成之后,对平面图进行清理,最后做出完全正确的标号图,以备查用。这时就可以交由用户验收了。用户在验收时,由于专业水平和设备的原因,一般会要求施工方提供测试技术人员和设备,这时施工方一定要如数提供。当然因为布线施工也是有保修期(长达10年以上)的,所以用户的测试验收也只是抽验,只要求施工方承诺在实际网络安装时发现问题要及时解决。而且测试也不能发现所有潜在的问题,最好的测试就是在全面展开具体应用时,在真实的网络环境中进行。另外,整个施工图纸和标号图都应该给用户一份。

二、综合布线注意事项

综合布线是一项系统工程,其中的学问非常大。下面是笔者从实际布线工程中总结的几点经验。

1.布线产品品牌最好专一

布线所用到的网络产品,例如,普通五类双绞线或者水晶头等,传输的都是微弱信号,稍有不慎就可能会影响网络通信的整体性能。虽然各个不同的厂家所生产的布线产品在性能和质量上有些差异,如有的厂家生产的网线质量比较好,有的厂家生产的水晶头使用效果比较好,有的厂家生产出来的网络接口模块也不错,但是笔者仍然建议在同一个布线系统中最好采用同一个品牌的布线产品,因为这样可以保证最大限度地兼容。

不少布线者常常简单地认为,如果把那些"最好"的网络产品组合起来进行布线,会使网络信号衰减幅度降到最小,达到最佳通信效果。其实这样的认识是不正确的,因为不同厂家的网络产品其内部材料的阻抗是不一样的,阻抗中的细微差别都可能对高速网络的信号衰减产生很大的影响,从而影响整个网络系统的通信质量。实践证明,混用不同厂家产品布线对速度在10Mbps以下的网络交换影响很小,但如果是100Mbps或者更高速的网络系统就会有明显影响。所以最好采用同一个厂家生产的网络产品进行布线。

2.布线前合理设计,布线后严格测试

这是一个工作习惯问题。良好的工作习惯的重要性,在网络布线中更能得到体现。布线前的合理规划能大大提高网络的效率,反之会严重影响网络效率。

在设计阶段,未充分考虑信息系统用户的需要,有时情况会很糟糕。例如,连接电话和计算机到建筑物的电缆干线可以得到保证,然而其他的建筑物系统或者设备,如传真机、时钟、安全与火警系统、电梯、物业部门系统等的连接却常常被忽视了。为了避免发生这种情况,可以编写一份详细的信息系统和设备的核查清单,并在系统设计之前,把它提供给每一个部门主管,让他们参与补充。通过这种方法,就能避免上述情况的发生。

但事实上这种情况又很难保证不再发生,因为随着用户业务量的增长和业务性质的转变,员工的使用需要也会有所改变。员工的办公位置会在部门内部或部门之间进行调整,部门也会变换布置。所设计的电缆设施应当能应付这些状况,最好的办法是规划适用于所有设备的通用电缆设施。未使用的空间也应当铺设电缆,以备将来使用的需要,每一个工作间的电缆设施应当能满足任何用户的需要。例如,一个工作站的设置既应满足使用一部电话和一台连接到本地网的PC的财务人员的需要,也应满足使用电话、调制解调器及可上网的PC与共享打印机的研发人员的需要。

施工完成后,除了用常见的Ping命令测试网络是否畅通外,最好再用一些瞬时突发的大吞吐量网络交换来进行测试。因为Ping命令检查的只是网络是否连通,若网络的流量很低,问题不大,但当网络流量很高时,就可能出现很难上网的情况。

3.正确理解规定中对通道100m限制的定义

大家都知道五类、超五类和六类线的单段网线长度不能超过100m,在ANSI/EIA/TIA-568标准中都有规定。但这里要正确理解这100m的含义。按照标准规定,这100m应该是对水平段整个传输通道的限制,即管理子系统+水平子系统+工作区子系统,除去管理子系统的交叉连接和工作区连接电缆需要的10m外,预埋的水平子系统实际最大长度通常只有90m,也就是传输基本链路长度。

还可以这样简单理解:就是从工作区网络适配器RJ-45端口至最近的有源连接设备(交换机等)的整个传输通道最大为100m(包括跳线)。

4.正确选择各部分通信电缆线材

在实际的综合布线工程中,用户往往重视的只是计算机网络,或者眼前的应用,而对一些重要但又不很明显的需求或未来应用缺乏足够的重视。如大楼中预建的布线电缆结构与实际要用的电缆设施不匹配,这样会造成极大的工期延误及费用增长。建筑师和电器工程公司通常不熟悉各类线材的规格与要求,以及美国电子工业协会和美国通信工业协会(EIA/TIA)对建筑物内的电缆结构如穿线管、电缆盘和设备房等所设置的设计参数,如果设计不符合规格要求,结果可能会由于已有的穿线管不能容纳需要安装的所有电缆,而要再增加穿线管,或者穿线管的弯曲部分太多及没有连接盒,造成电缆穿线困难,或者使用了电缆盘和连接盒,却使得水平电缆的长度超出了五类线的要求

三、综合布线接地

说到综合布线接地,许多读者朋友就感到迷惑了,他们会有以下疑问:怎么平常进行的双绞线布线没有接地啊?从这一点就可以看出,许多用户,甚至是专业的网管员都不清楚网络布线中的接地,对其重要性更是一无所知。其实这是由工作经验不足或者职责所限决定的,因为他们根本没有进行过综合布线,如果有,也只是单一的网络布线。

1.综合布线的接地类型

由于综合布线针对的是一整栋建筑物,甚至建筑群,所以它的接地不再是单一的地线问题,而是包括多个层次的接地系统。根据商业建筑物接地和接线要求的规定,综合布线系统的接地类型包括接地线、接地母线、接地干线、主接地母线(总接地端子)、接地引入线和接地体6个部分,这6个部分所对应的安装位置可以说是从高到低(相对建筑物来说),如果划分层次,那就是由低到高。但要注意并不是所有综合布线系统都必须全面具备这6种接地类型。下面按照上述接地线所作用的层次分别予以简单介绍。

1)接地线

接地线也就是通常所说的地线,它是连接在设备上的最低层次的一种接地类型,也是整个接地系统的最终端部分。接地线直接作用每一个具体的节点,接地线的两端分别连接的是节点设备和下面将要介绍的接地母线,也就是整个接地系统的下一个更高层次。

有过铜轴电缆布线经验的朋友一定还记得,在铜轴电缆环形布线中,每一条线的两端都有一个阻抗匹配端子,而阻抗匹配端子通常要求与地相连的金属物连接(通常是与计算机金属机壳或金属窗连接),这就是接地,连接匹配端子与计算机机壳或金属窗的线就是接地线。当然这里所介绍的接地线的作用虽然一样,但它连接的不再是计算机机壳或金属窗,而是更高层次的接地系统。要求所有接地线均为铜质绝缘导线(铜质阻抗较小,主要是为了接地良好),其截面应不小于4mm2,而且应尽量采用锡焊接。通常在用屏蔽双绞电缆布线时,信息插座的接地可用电缆的屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜。当综合布线的电缆采用穿钢管或金属线槽敷设时,就不必另外接地了,钢管或金属线槽就可起到接地作用,但要求它们保持良好的电气连接,在两端同样应具有良好的接地。

2)接地母线

接地母线也称层接地端子,从其名字也可以看出,它是一条专门用于楼层内的公用接地端子。它的一端要直接与后面将要介绍的接地干线连接,另一端当然是与本楼层配线架、配线柜、钢管或金属线槽等设施所连接的接地线连接。它属于一个中间层次,比上面介绍的接地线高一个层次,而比下面介绍的接地干线又要低一个层次。

接地母线通常与楼层内水平布线系统并排安装,用于整个楼层布线系统的公用接地。接地母线应为铜母线,其最小的尺寸应为6mm(厚)×50mm(宽),长度视工程实际需要来确定。接地母线应采用电镀锡以减小接触电阻(不要手工绑接)。

3)接地干线

接地干线用于集中连接不同楼层的接地母线,很明显又比上面介绍的接地母线高一个层次。它是用于同一建筑物不同楼层之间的公用接地,通常垂直安装在不同楼层之间。在进行接地干线的设计时,应充分考虑建筑物的结构形式、建筑物的大小及综合布线的路由与空间配置,并与综合布线电缆干线的敷设相协调。接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处,建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。接地干线最好采用专门的屏蔽层保护,如装入钢管中。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时,垂直接地干线间每隔三层其顶层需用与接地干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘铜芯导线,最小截面应不小于16mm2

4)主接地母线(总接地端子)

主接地母线又称"总接地端子",它是用于整栋建筑物公共接地的,又比上面的接地干线高一个层次。一般每栋建筑物只需一个主接地母线,它的一端连接的是接地干线,另一端连接的是保护器类装置,最好也采用专门的屏蔽护套。但要注意,如果整个建筑物中只有一条接地干线,则这个主接地母线也就没必要了,接地干线同时起到主接地母线的作用。主接地母线作为综合布线接地系统中接地干线及设备接地线的转接点,其理想位置宜设于外线引入间或建筑配线间。主接地母线应布置在直线路径上,同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导线不宜过长。接地引入线(下面将介绍)、接地干线、直流配电屏接地线、外线引入间的所有接地线,以及与主接地母线位于同一配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母线很好地焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保护管时,此屏蔽和金属管也应焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线,其最小截面尺寸为6mm(厚)×100mm(宽),长度可视工程实际需要而定。与接地母线一样,主接地母线也应尽量采用电镀锡以减小接触电阻。

5)接地引入线

接地引入线指保护器装置与接地体(下面将要介绍)之间的连接线,这个比较容易理解。为了达到良好的接地效果,接地引入线宜采用40mm(宽)×4mm(厚)或50mm(宽)×5mm(厚)的镀锌扁钢;同时接地引入线应做绝缘防腐处理,在其出土部位应有防机械损伤措施,且不宜与暖气管道同处埋放。

6)接地体

接地体实际上是用来起到平常接地中所说的"大地"作用的,分为自然接地体和人工接地体两种。自然接地体有常年与水接触的钢筋混凝土水工建筑物的表层钢筋、压力钢管及闸门、拦污栅的金属埋设件、留在地下或水中的金属体等。而人工接地体通常是指人为在地下埋设的钢材制品和铜板制品。在钢材制品埋设中又分垂直安装接地体和水平安装接地体两种。

接地系统中的垂直接地体,宜采用长度不小于2.5m的热镀锌钢材(也可根据埋设地网的土质及地理情况决定垂直接地体的长度)、铜包钢,或者采用新型的接地电极。垂直接地体间距一般应大于5m,具体可以根据地网大小、施工情况来确定。地网四角的连接处应埋设垂直接地体。接地系统中的水平接地体一般采用热镀锌扁钢,水平接地体应与垂直接地体焊接连通。

接地体一般采用热镀锌钢材或者铜材,采用热镀锌钢材时其规格要求如下。

钢管壁厚:应不小于3.5mm

角钢:应不小于50mm×50mm×5mm

扁钢:应不小于40mm×4mm

圆钢直径:应不小于8mm

当综合布线采用单独接地系统时,一般采用人工接地体,并应满足以下条件。

距离工频低压交流供电系统的接地体不宜小于10m

距离建筑物防雷系统的接地体不应小于2m

接地电阻不应大于40

当综合布线采用联合接地系统时,一般利用建筑物基础内钢筋网作为自然接地体,其接地电阻应小于1。在实际应用中通常采用联合接地系统。

2.注意事项

安全接地也就是以大地电位为参考电位的大范围的等电位联结。在一般概念中认为接地指的是接大地,不接大地就是违反了电气安全的基本要求,这一概念有局限性。例如,飞机飞行中极少发生电击事故和电气火灾,但飞机并没有接大地,原因就是飞机中的用电安全不是靠接大地,而是靠等电位联结来保证在飞机内以机身电位为基准电位来作等电位联结。由于飞机内范围很小,即使在绝缘损坏的事故情况下电位差也很小,因此飞机上的电气安全是得到有效保证的。人生活在地球上,因此往往需要与地球等电位,即将电气系统和电气设备外壳与地球联结,这就是常说的"接地"。飞机上可用接线端子与机身联结,而在地球上则需用接地极作为接线端子与其联结。

进行综合布线系统的接地设计应注意以下几个问题。

1)一个完整的屏蔽系统要求处处屏蔽,一个连续的、完整的屏蔽路径才能达到用户预期的效果。因此,如果选择采用屏蔽系统,那么除了电缆外,模块、配线架等连接件都需要使用屏蔽的,同时再辅以金属桥架和管道。

静电屏蔽的原理是在屏蔽罩接地后干扰电流经屏蔽外层流入大地,因此屏蔽层的妥善接地十分重要,否则不但不能减少干扰,反而会引入更多的干扰。端接时金属锡箔很容易撕裂,因此在剥线时应注意不要破坏屏蔽层。端接时应尽量减少屏蔽层中接地线的剥开长度,因为剥开长度越短,引起的电感越少,接地效果也越好。现场接地时,建议采用单点接地的方法,避免多点接地引起电压回路。

2)屏蔽层的配线设备端应接地,用户端视具体情况接地,两端的接地应尽量连接至同一接地体。当接地系统中存在两个不同的接地体时,其接地电位差的均方根值应不大于1V(有效值)。

3)当电缆从建筑物外面进入建筑物内部时容易受到雷击、电源触地、电源感应电势或地电势上浮等外界因素的影响,这就必须采用保护器。

4)综合布线系统的过压保护装置宜选用气体放电管保护器。因为气体放电管保护器的陶瓷外壳内密封有两个电极,其间有放电间隙,并充有惰性气体。当两个电极之间的电位差超过250V交流电压或700V雷电浪涌电压时,气体放电管开始出现电弧,为导体和地电极之间提供了一条导电通路。

5)综合布线系统的过流保护宜选用能够自复的保护器。由于电缆上可能出现各种不同规格的电压,如果连接设备为其提供了对地的低阻通路,则不足以使过压保护器运作,而其产生的电流却可能损坏设备或引起着火。

6)在设计接地系统时,应充分考虑使线路在处于以下任何一种危险环境中的情况下,都有过压或过流保护:交流50Hz电压超过250V、工作电压超过250V的电源线路触地、较大的雷击、地电势上升到250V以上等。

上面介绍了一些在综合布线系统接地方面的主要知识,看似容易,实施起来却不易。其实综合布线的接地是一个系统问题,需要综合考虑,而不应单独基于某一台机器,或一台设备,甚至一个楼层来考虑。只有这样,整个布线系统的接地系统才能真正有效。

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