现代综合布线系统设计要点与难点
发布时间：2012-08-09 16:35:32 作者：佚名 
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我要评论本文结合某援外智能大楼实例，对综合布线系统的设计要点、网络结构特点、自适应网络交换机的应用、配线架的选配、系统供电、接地及防火要求等设计难点，作了较全面的归纳总结和较具体的分析论述，旨在对综合布线系统的设计起到借鉴作用。
1 工程概况
本工程是某非洲国家的外交部大楼，是中国政府重点援外工程项目，地处该国首都，占地2万m2，工程总投资 1 亿元人民币，总建筑面积 1 万余 m2，总高度 22.5m.大楼为五层智能办公建筑，消防控制室、保安监控室、空调自控室等设在大楼1层;电话及电脑设备间设在大楼 2 层。变配电房、发电机房、水泵房、冷冻机房等设在大楼东侧的附属设备用房内。
为满足外方的使用要求，实现大楼智能化办公和管理，本工程设置综合布线系统。该系统主要支持电话通信和计算机通信，系统组网要求具备较好的兼容性、开放性和灵活性。
2 设计要点
本工程电话语音及电脑数据系统构成综合布线系统，该系统由工作区子系统、配线子系统、干线子系统、管理子系统及设备间子系统等组成。
根据外方实际需求，全楼共设有语音信息点276 个(其中 1 层 42 个，2 层 76 个，3 层 97 个，4层61个);数据信息点276个(其中1层42个，2层76 个，3 层97个，4层61个)，信息点总计552个。
系统按增强型配置，其设计要点如下：
1) 每个工作区(10m2)设置2 个信息点(1个双孔信息插座)，任一信息点均可提供语音和高速数据应用。
2) 每个工作区的水平配线采用2条4对六类非屏蔽双绞线。
3) 每个工作区的语音干线电缆采用三类大对数(100对)铜缆、数据干线电缆采用六类4对非屏蔽双绞电缆。
4) 水平配线，先沿走道吊顶内的弱电金属线槽(GXC-65)敷设，后分别穿钢管(φ 20)沿吊顶和墙体暗敷至各双孔信息插座;垂直干线，沿弱电竖井内的弱电金属线槽(200 × 100)敷设。
5) 主配线架(MDF)设在系统设备间内，楼层配线架(IDF)设在各层弱电竖井间内。主配线架端接语音和数据干线电缆，管理全楼各信息点，层配线架管理本层各信息点。
6) 电话、电脑主机房设备间设在大楼2层，内设程控数字用户电话交换机、计算机主机、网络交叉连接设备等。
7) 网络拓扑结构形式采用两级星形，以实现整个系统在连接、配置上的灵活性。系统内部形成局域网，对外可接入Internet(因特网)。
3 网络拓扑结构
本系统网络拓扑结构形式采用两级星形，其结构特点是：由一个中心主节点(主配线架)向外辐射延伸到各从节点(楼层配线架)，再由从节点(楼层配线架)向外辐射延伸到各目标节点(信息插座)。由于每一条链路(相邻节点间的连接线路)均与其它线路相对独立，所以布线系统设计是一种模块化的设计。
主节点采用集中式访问控制方式，它可与各从节点直接通信，而从节点之间必须经过主节点转接才能通信。因此，主节点的信息处理量大，对控制设备要求高，而从节点的信息处理负担相对较小。
这种星形拓扑结构具有以下优点：
1) 维护管理容易。由于星形拓扑结构的所有信息通信都要经过中心主节点来支配，所以维护管理比较容易。
2) 重新配置灵活。在楼层配线架上，可以移动、增加或拆除任何一个信息插座所连接的终端设备，而不影响其它终端设备。因此配置灵活、操作方便、适应性强。
3) 故障易于检测和隔离。由于各信息点都直接连接到楼层配线架，所以故障容易检测和隔离，可很方便地将有故障的信息点从系统中隔离。
4) 网络平均延时小。因终端设备到中心处理机有直接通路，故网络平均延时小。
5) 利于结构化布线。模块化的系统设计为结构化布线提供了便利条件。
当然，星形拓扑结构存在线缆较长、安装量大的缺点。同时系统依赖于中心主节点，若中心处理系统发生故障，将造成全网瘫痪，故要求中心信息处理设备的可靠性和冗余度都很高。
随着帧中继与信元交换技术的发展，以及电子元器件制造工艺的不断提高，以 Hub(集线器)或Switch(交换机)为代表的网络中心处理系统的可靠性越来越高，因此综合布线系统主要采用星形拓扑结构。
系统网络拓扑结构见图1.
为实现设计要求，并保证系统具有高可靠性、高稳定性，本设计采用了 3COM 公司具备创新技术的SuperStack 3 Switch 4400 交换机作为主交换机。这是一款可网管、可感知应用(Application-aware)(第4层)的线速可堆叠(可堆叠8台)、可进行VLAN(虚拟局域网)划分定义的24口10M/100Mbps自适应快速智能以太网交换设备。该设备具有千兆光纤模块或千兆铜缆模块及堆叠的插槽，可根据未来发展需要，增加千兆光纤模块或千兆铜缆模块、堆叠模块套件，极易快速实现升级。
设计采用 3COM 公司推出的 SuperStack 3Switch 4226T 26 端口交换机作为层交换机，以接入各层信息点。该交换机具有 24 个 10M/100Mbps自适应端口加 2 个 1 0 M / 1 0 0 M /1000M bps自适应端口，其性能简介如下：
1) 灵活性。两个内置千兆端口提供简便的千兆铜介质连接，可提高连接的灵活性和堆叠能力。
2) 弹性。支持快速生成树协议、链路集合(用于千兆端口)和冗余电源，可实现不间断运行。
3) 高速率。转发速率高达660万/s个数据包(26端口)。
4) 管理简便。3COM NetworkSupervisor可配置、映射和监控系统，并提供定制报警和报告。
可见，该款交换机同样具有与上级主交换机极易快速实现升级的能力。
考 虑 网 络 系 统 余 量 不 低 于10%，另加 3 台 3COM16794(8 口)10M/100Mbps 自适应交换机以增加系统冗余度。
5 交换机、配线架的选配
5.1 主配线架MDF 及2 层配线架2IDF
主机房的主交换机与各层交换机有15根4对线相联，故主交换机采用 1 台 3COM 4400 型 10M/100Mbps自适应交换机，主数据配线架选用 1 台 AVAYA24 口即可;主交换机冗余 8 口，冗余率 50%.
2层配线架 2 IDF共152个信息点，按设计要求分为 76 个数据点及76 个语音点。用3 台3COM4200及2台8口10M/100Mbps自适应交换机，共有89口可用数据出口，冗余 1 3 口，冗余率 1 7 % .采用AVAYA48 × 3+24 × 1 共 168 口配线架。信息点冗余16口，冗余率10.5%.因2层2 IDF与主机房MDF极近，因此其语音及数据设备全部放入 2层主机房2m 高主机柜内。
5.2 1层配线架1IDF
1层共84个信息点，按设计要求分为42个数据点及 42 个语音点;采用 2 台 3COM4200 型 10M/100Mbps 自适应交换机，共有 50 口可用数据出口，冗余 8 口，冗余率 19%;采用 AVAYA48 × 2 共 96口配线架，信息点冗余12口，冗余率14.3%.放入1 层 1.6m 高机柜内。
5.3 3层配线架3IDF
3 层共 194 个信息点，按设计要求分为 97个数据点及 97 个语音点;采用 4 台 3COM4200 型及 1 台8口10M/100Mbps自适应交换机，共有107口可用数据出口，冗余 10台，冗余率10.3%.采用AVAYA48× 4+24×1口共 216口配线架，信息点冗余22口，冗余率 11.3%.放入 3 层 1.6m 高机柜内。
5.4 4层配线架4IDF
4 层共 122 个信息点，按设计要求分为 61个数据点及 61 个语音点。采用 3 台 3COM4200 型 10M/100Mbps 自适应交换机，共有 75 口可用数据出口，冗余 14 口，冗余率 23%.采用 AVAYA48 × 3 口共144 口配线架，信息点冗余 22 口，冗余率 18%.放入4层 1.6m 高机柜内。
自适应网络交换机的配置见图 1;语音及数据配线架配置见图2.
程控电话交换机选用沪光 SW2000 型 400 门数字程控用户电话交换机，要求有 32 路中继接入及368门分机电话，配置主机箱一台，包括：主机板、分机控制板、23块用户板(可实现接入368门分机电话)、4块中继板(可实现32 路中继接入)、计费及管理控制软件。
另考虑其高可靠性，增设一套电脑及12V 65A.h蓄电池4节，以满足日常管理及市电断电时继续使用的要求。
由当地电信公司引来100条外线(含32条中继线)，其中 68 条外线为直拨，不需经过程控电话交换机，直接接入大楼重要的指定场所。另外32路中继线直接接 100 对 AVAYA 语音配线架，并接入程控电话交换机环路中继板。368 路分机线由交换机用户板引出经 400 对 AVAYA 语音配线架，按设计的分区要求，由 CAT3(三类)100对大对数电缆接入相对应楼层 AVAYA 语音配线架，再经 CAT6(六类)UTP 双绞线接入各终端信息模块。
系统主要设备材料清单，见表1.
7.1供电要求
本设计由大楼变配电所的低压配电柜专门供给综合布线系统二路独立电源，一用一备，在电话及电脑主机房设备间内设置双电源切换专用盘。供交换机用的交流220V电源线应单独穿管敷设，不能与语音及数据信号线共管或共线槽敷设。
7.2接地及防火要求
综合布线系统的接地，设计采用联合接地方式，即与电源中性线工作接地、电气保护接地、防雷接地等共用基础钢筋作接地装置，要求其接地电阻不大于 1 Ω，否则应增设人工接地体。
设计中另在主机房内设置专用接地端子板，用专用接地干线引至接地体;主机房设备的专用接地线选用 BV-4.0mm2铜芯线，并采用一点接地方式，以防止低频干扰和交流杂波干扰。布线用的金属线槽或钢管应保持连续的电气连接，并应在两端有良好的接地;
电缆引入大楼时，其金属护套应有良好的接地，并采用气体放电管保护器作过压保护，采用能够自复的保护器作过流保护。系统布线采用LSHF-FR低烟无卤阻燃型电缆，以达到防火要求。
本工程是某非洲国家的外交部大楼，是中国政府重点援外工程项目，地处该国首都，占地2万m2，工程总投资 1 亿元人民币，总建筑面积 1 万余 m2，总高度 22.5m.大楼为五层智能办公建筑，消防控制室、保安监控室、空调自控室等设在大楼1层;电话及电脑设备间设在大楼 2 层。变配电房、发电机房、水泵房、冷冻机房等设在大楼东侧的附属设备用房内。
为满足外方的使用要求，实现大楼智能化办公和管理，本工程设置综合布线系统。该系统主要支持电话通信和计算机通信，系统组网要求具备较好的兼容性、开放性和灵活性。
2 设计要点
本工程电话语音及电脑数据系统构成综合布线系统，该系统由工作区子系统、配线子系统、干线子系统、管理子系统及设备间子系统等组成。
根据外方实际需求，全楼共设有语音信息点276 个(其中 1 层 42 个，2 层 76 个，3 层 97 个，4层61个);数据信息点276个(其中1层42个，2层76 个，3 层97个，4层61个)，信息点总计552个。
系统按增强型配置，其设计要点如下：
1) 每个工作区(10m2)设置2 个信息点(1个双孔信息插座)，任一信息点均可提供语音和高速数据应用。
2) 每个工作区的水平配线采用2条4对六类非屏蔽双绞线。
3) 每个工作区的语音干线电缆采用三类大对数(100对)铜缆、数据干线电缆采用六类4对非屏蔽双绞电缆。
4) 水平配线，先沿走道吊顶内的弱电金属线槽(GXC-65)敷设，后分别穿钢管(φ 20)沿吊顶和墙体暗敷至各双孔信息插座;垂直干线，沿弱电竖井内的弱电金属线槽(200 × 100)敷设。
5) 主配线架(MDF)设在系统设备间内，楼层配线架(IDF)设在各层弱电竖井间内。主配线架端接语音和数据干线电缆，管理全楼各信息点，层配线架管理本层各信息点。
6) 电话、电脑主机房设备间设在大楼2层，内设程控数字用户电话交换机、计算机主机、网络交叉连接设备等。
7) 网络拓扑结构形式采用两级星形，以实现整个系统在连接、配置上的灵活性。系统内部形成局域网，对外可接入Internet(因特网)。
3 网络拓扑结构
本系统网络拓扑结构形式采用两级星形，其结构特点是：由一个中心主节点(主配线架)向外辐射延伸到各从节点(楼层配线架)，再由从节点(楼层配线架)向外辐射延伸到各目标节点(信息插座)。由于每一条链路(相邻节点间的连接线路)均与其它线路相对独立，所以布线系统设计是一种模块化的设计。
主节点采用集中式访问控制方式，它可与各从节点直接通信，而从节点之间必须经过主节点转接才能通信。因此，主节点的信息处理量大，对控制设备要求高，而从节点的信息处理负担相对较小。
这种星形拓扑结构具有以下优点：
1) 维护管理容易。由于星形拓扑结构的所有信息通信都要经过中心主节点来支配，所以维护管理比较容易。
2) 重新配置灵活。在楼层配线架上，可以移动、增加或拆除任何一个信息插座所连接的终端设备，而不影响其它终端设备。因此配置灵活、操作方便、适应性强。
3) 故障易于检测和隔离。由于各信息点都直接连接到楼层配线架，所以故障容易检测和隔离，可很方便地将有故障的信息点从系统中隔离。
4) 网络平均延时小。因终端设备到中心处理机有直接通路，故网络平均延时小。
5) 利于结构化布线。模块化的系统设计为结构化布线提供了便利条件。
当然，星形拓扑结构存在线缆较长、安装量大的缺点。同时系统依赖于中心主节点，若中心处理系统发生故障，将造成全网瘫痪，故要求中心信息处理设备的可靠性和冗余度都很高。
随着帧中继与信元交换技术的发展，以及电子元器件制造工艺的不断提高，以 Hub(集线器)或Switch(交换机)为代表的网络中心处理系统的可靠性越来越高，因此综合布线系统主要采用星形拓扑结构。
系统网络拓扑结构见图1.
为实现设计要求，并保证系统具有高可靠性、高稳定性，本设计采用了 3COM 公司具备创新技术的SuperStack 3 Switch 4400 交换机作为主交换机。这是一款可网管、可感知应用(Application-aware)(第4层)的线速可堆叠(可堆叠8台)、可进行VLAN(虚拟局域网)划分定义的24口10M/100Mbps自适应快速智能以太网交换设备。该设备具有千兆光纤模块或千兆铜缆模块及堆叠的插槽，可根据未来发展需要，增加千兆光纤模块或千兆铜缆模块、堆叠模块套件，极易快速实现升级。
设计采用 3COM 公司推出的 SuperStack 3Switch 4226T 26 端口交换机作为层交换机，以接入各层信息点。该交换机具有 24 个 10M/100Mbps自适应端口加 2 个 1 0 M / 1 0 0 M /1000M bps自适应端口，其性能简介如下：
1) 灵活性。两个内置千兆端口提供简便的千兆铜介质连接，可提高连接的灵活性和堆叠能力。
2) 弹性。支持快速生成树协议、链路集合(用于千兆端口)和冗余电源，可实现不间断运行。
3) 高速率。转发速率高达660万/s个数据包(26端口)。
4) 管理简便。3COM NetworkSupervisor可配置、映射和监控系统，并提供定制报警和报告。
可见，该款交换机同样具有与上级主交换机极易快速实现升级的能力。
考 虑 网 络 系 统 余 量 不 低 于10%，另加 3 台 3COM16794(8 口)10M/100Mbps 自适应交换机以增加系统冗余度。
5 交换机、配线架的选配
5.1 主配线架MDF 及2 层配线架2IDF
主机房的主交换机与各层交换机有15根4对线相联，故主交换机采用 1 台 3COM 4400 型 10M/100Mbps自适应交换机，主数据配线架选用 1 台 AVAYA24 口即可;主交换机冗余 8 口，冗余率 50%.
2层配线架 2 IDF共152个信息点，按设计要求分为 76 个数据点及76 个语音点。用3 台3COM4200及2台8口10M/100Mbps自适应交换机，共有89口可用数据出口，冗余 1 3 口，冗余率 1 7 % .采用AVAYA48 × 3+24 × 1 共 168 口配线架。信息点冗余16口，冗余率10.5%.因2层2 IDF与主机房MDF极近，因此其语音及数据设备全部放入 2层主机房2m 高主机柜内。
5.2 1层配线架1IDF
1层共84个信息点，按设计要求分为42个数据点及 42 个语音点;采用 2 台 3COM4200 型 10M/100Mbps 自适应交换机，共有 50 口可用数据出口，冗余 8 口，冗余率 19%;采用 AVAYA48 × 2 共 96口配线架，信息点冗余12口，冗余率14.3%.放入1 层 1.6m 高机柜内。
5.3 3层配线架3IDF
3 层共 194 个信息点，按设计要求分为 97个数据点及 97 个语音点;采用 4 台 3COM4200 型及 1 台8口10M/100Mbps自适应交换机，共有107口可用数据出口，冗余 10台，冗余率10.3%.采用AVAYA48× 4+24×1口共 216口配线架，信息点冗余22口，冗余率 11.3%.放入 3 层 1.6m 高机柜内。
5.4 4层配线架4IDF
4 层共 122 个信息点，按设计要求分为 61个数据点及 61 个语音点。采用 3 台 3COM4200 型 10M/100Mbps 自适应交换机，共有 75 口可用数据出口，冗余 14 口，冗余率 23%.采用 AVAYA48 × 3 口共144 口配线架，信息点冗余 22 口，冗余率 18%.放入4层 1.6m 高机柜内。
自适应网络交换机的配置见图 1;语音及数据配线架配置见图2.
程控电话交换机选用沪光 SW2000 型 400 门数字程控用户电话交换机，要求有 32 路中继接入及368门分机电话，配置主机箱一台，包括：主机板、分机控制板、23块用户板(可实现接入368门分机电话)、4块中继板(可实现32 路中继接入)、计费及管理控制软件。
另考虑其高可靠性，增设一套电脑及12V 65A.h蓄电池4节，以满足日常管理及市电断电时继续使用的要求。
由当地电信公司引来100条外线(含32条中继线)，其中 68 条外线为直拨，不需经过程控电话交换机，直接接入大楼重要的指定场所。另外32路中继线直接接 100 对 AVAYA 语音配线架，并接入程控电话交换机环路中继板。368 路分机线由交换机用户板引出经 400 对 AVAYA 语音配线架，按设计的分区要求，由 CAT3(三类)100对大对数电缆接入相对应楼层 AVAYA 语音配线架，再经 CAT6(六类)UTP 双绞线接入各终端信息模块。
系统主要设备材料清单，见表1.
7.1供电要求
本设计由大楼变配电所的低压配电柜专门供给综合布线系统二路独立电源，一用一备，在电话及电脑主机房设备间内设置双电源切换专用盘。供交换机用的交流220V电源线应单独穿管敷设，不能与语音及数据信号线共管或共线槽敷设。
7.2接地及防火要求
综合布线系统的接地，设计采用联合接地方式，即与电源中性线工作接地、电气保护接地、防雷接地等共用基础钢筋作接地装置，要求其接地电阻不大于 1 Ω，否则应增设人工接地体。
设计中另在主机房内设置专用接地端子板，用专用接地干线引至接地体;主机房设备的专用接地线选用 BV-4.0mm2铜芯线，并采用一点接地方式，以防止低频干扰和交流杂波干扰。布线用的金属线槽或钢管应保持连续的电气连接，并应在两端有良好的接地;
电缆引入大楼时，其金属护套应有良好的接地，并采用气体放电管保护器作过压保护，采用能够自复的保护器作过流保护。系统布线采用LSHF-FR低烟无卤阻燃型电缆，以达到防火要求。
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