陳旭教授談6A類布線安裝與維護系統選型問題

 

 

就6A類布線安裝與維護系統選型的問題，對陳旭教授的專訪

陳旭    陜西省建筑設計研究院有限責任公司技術質量部部長、院（公司）副總程師

教授及高級工程師、國家注冊電氣工程師、陜西省優秀勘察設計師

 

    陳旭教授1986年大學畢業，從事建筑電氣及智能化設計20余年，其間主持完成了多項大型建筑設計工程，并多次獲得省部級優秀設計獎。參與編寫了多項陜西省及西安市相關的地方規范及標準圖集，如陜西省地方規范《陜西省建筑節能設計導則》、《西安市房屋建筑工程施工圖設計文件審查綱要》等。

 

記者：  很榮幸您能抽出時間接受《布線安裝與維護》的采訪，并答應作為本期雜志的封面人物。 6A類布線目前在市場上的宣傳很多，爭論很多，您能否從標準的角度闡述6A類布線的基本特性?

 

陳旭：謝謝，正如你所說，目前市場上6A類布線宣傳很多，爭論也很多。實際上美國的TIA組織在2003年就開始研究能夠傳輸萬兆以太網的水平雙絞線。并與2008年頒布了6A類布線產品的性能參數標準。實現了萬兆以太網傳輸纜線中只有光纖的缺憾，為7類水平雙絞線應用于萬兆以太網奠定了基礎。隨著6A類布線標準(TIA 568B2.10)的頒布，傳輸帶寬為500MHz的水平雙絞線、模塊和跳線正式成為綜合布線系統家族中的新生力量，也為工程驗收中的測試提供依據。

 

記者： 從應用的角度來講，現在6類的應用占據了市場的主流，增強6類的出現是為了滿足用戶更高的需求。您認為誰需要或者哪些應用需要6A類布線技術和產品？

 

陳旭：自從2008頒布了6A類布線產品的性能參數標準后，6A類布線系統就成為業內關心和宣傳的重點，因為它所對應的是下一代的計算機網絡應用系統：銅纜萬兆以太網到桌面。

 

上面我說過，支持10G網絡的布線系統分為光和銅兩大解決方案。而目前光纖網絡設備的成本還是遠高于銅接口設備，對于支持10G網絡的銅纜部分包括6A類非屏蔽、6A類屏蔽和7類系統，它們都可以在100m的長度最多四個連接點的情況下支持10G的網絡傳輸而6A布線系統提供了更高的帶寬（500MHz），能夠支持10G的網絡應用到100m的距離，傳統6類最遠只能支持37m。另外，滿足外部串擾指標的6A布線系統具備更好的抗外界干擾能力，特別在一些線纜匯聚的應用環境，如數據中心，有得天獨厚的性能優勢。我認為6A類布線產品的使用應該從使用環境、短期和長期的應用類型、預期年限、人工成本、停工成本等幾方面來考慮布線系統選型。一般核心的、重要的、年限長的應用要考慮使用高級別的布線，而一些臨時的、應用類型受限制的以及升級相關成本較低的情況下可以考慮使用低級別的布線。

記者：是的，6A傳10G.,也就是說6A類布線的出現更多的是為了滿足萬兆以太網的應用。針對這塊的應用，6A類布線產生分歧的地方主要在屏蔽與非屏蔽之分，您如何認為呢？

 

陳旭：實際上，6A類屏蔽系列產品和6A類非屏蔽系列產品都是符合TIA-568B2.10標準的500MHz等級的綜合布線產品。就性能而言，6A類屏蔽雙絞線可以有效的隔離雙絞線纜與纜之間的電磁干擾，在雙絞線設計時又充分考慮了芯線與屏蔽層之間的電磁泄漏，因此在6類和6A類等級的雙絞線中，它的芯線線徑已經小于同等級的非屏蔽雙絞線，而纜徑更是遠 遠小于非屏蔽雙絞線。

    

對于6A非屏蔽雙絞線而言，線間近端串擾(ANEXT)已經成為不可逾越的障礙，制造廠商為此想出各種各樣的辦法來解決這一難題，以便讓它的干擾值能夠低于標準的規定值，但所付出的代價則是增加了芯線線徑、大大放大了雙絞線的纜徑。

 

我認為在選擇應用了6A類布線系統的場所，一定是對工作帶寬有很高要求的，用6A類屏蔽產品應該是有優勢的。

 

記者：不管怎么樣，產品技術的性能指標再好，都需要很好的安裝施工工藝。不管是屏蔽還是非屏蔽，實驗室的數據都是在理想化的環境下產生的。在現實的應用中，如何在施工上面下文章？需要把握哪些細節？同時后期的驗收檢測能否對前期的施工進行考核和控制？

 

陳旭：6A類屏蔽及非屏蔽布線系統在設計及施工方面要注意的問題是不太一樣的，首先6A類非屏蔽布線系統的纜徑已經明顯變粗。這就要求設計師在綜合布線系統的設計中充分考慮到這種變化，在橋架和管線配線的選型時，嚴格按照《綜合布線系統工程設計規范》GB 50311-2007的設計要求，以免橋架和電線管的容量不足造成施工困難。而對于6A類屏蔽布線系統而言，這一變化則不大，其線纜線徑是從6類的7mm纜徑增加到了6A類的7.4mm纜徑。《綜合布線系統工程設計規范》GB 50311-2007明確規定了系統安裝設計中纜線布放管槽利用率與彎曲半徑，電信間、設備間、進線間等工藝要求; 防火纜線選用的重點在于所符合的測試標準規定的等級，而不完全取決于纜線所選用的護套絕緣材料，易燃區域和豎井內布放的纜線應阻燃; 對應列出了國際、北美、歐洲的纜線防火測試標準，不同的纜線布放方式和環境空間條件等。

 

在后期的驗收檢測中要嚴格按照GB 50312-2007《綜合布線系統工程驗收規范》 的要求進行驗收檢測，《綜合布線系統工程驗收規范》的內容包括檢測工具及儀表精度檢查，工程檢驗項目及內容表; 纜線的長度及電氣特性抽測，工程電氣測試（基本鏈路、永久鏈路、信道的測試連接模型）技術指標和光纖鏈路測試指標值及衰耗的計算公式; 纜線的布放及保護措施要求符合設計要求; 纜線終接（接線圖、預留長度）測試指標; 以及工程驗收的評判標準和文檔管理要求等。

 

應用案例

        

1．工程概況

    某煙廠易地技改工程按照工廠自用辦公樓、廠房進行設計建設。屬于綜合布線系統中的園區設計，各獨棟建筑間沒有地下連通空間，統一通過室外弱電管路貫通；并考慮廠區面積大，最遠600米以上連接距離，大型獨棟建筑各自按照建筑物綜合布線系統設計，如聯合工房、綜合辦公樓、鍋爐房三大建筑為區域核心，分管廠區所有空間的布線連通，構建成本方案中的廠區建筑群綜合布線系統設計。

 

    同時，考慮辦公與廠房結合的使用特點，既要滿足廠區內人員的語音通話、內部辦公、廣域網連通等多樣型通信要求，又要滿足高精確、安全的工業通信及控制要求，本綜合布線系統設計分為語音網、外網（Internet網）及內網（工業通信網）三部分。

 

2．工程項目的總體設計目標

    本工程項目的總體目標為：布線系統的目標是建立一個具有開放性、可擴充性、經濟性和安全性、易管理和維護，集語音、數據、視頻等于一體的綜合布線系統。滿足以下主要要求：

 

    2.1標準化的網絡系統：各種設計規范，技術指標及產品均應符合有關國際和國家標準，并具有支持多品牌網絡設備的能力。

 

    2.2系統冗余及可擴充性：選擇實施的配線方案應兼顧現階段和未來發展的要求，預留足夠的擴充能力。

 

    2.3網絡互通，資源共享：通過網絡實現各部門、各單位的相互連接，實現資源共享和外部網絡的連接。

 

    2.4高傳輸速率：數據垂直主干傳輸采用12、6芯千兆光纖連接。水平數據布線內、外網采用6A類屏蔽系統實現數據萬兆到桌面應用，滿足視頻多媒體及工業生產信息等高質量通信的需要。語音垂直主干傳輸采用三類25對大對數連接，在實現語音傳輸的基礎上，提供超過10兆數據傳輸性能。

 

    2.5靈活性：系統應滿足靈活性的要求，網絡結構既可適合計算機網絡的要求，也適合電話系統的要求以及其它智能系統的要求，任何一個信息點均能連接不同類型的設備。尤其是6A類屏蔽雙絞線的應用。

 

    2.6實用性：網絡布線系統能夠實現數據通訊、語音通訊和圖像傳輸。

 

    2.7模塊化結構：除了敷設在建筑物內的線纜外，其余所有連接器和插接件都應是模塊化的標準件，以方便管理和使用。

 

    2.8易維護性：盡量采用建筑智能化的標準部件，尤其考慮超前應用的產品，選擇不同顏色的產品，易于管理。

 

    2.9美觀性：布線系統的外露部件與大樓內部裝飾相協調。

 

3．總體設計結構論述

 

    3.1廠區綜合布線系統采用星形的拓撲結構，從結構上分析整個布線系統由工作區子系統，水平子系統，管理間子系統，垂直主干子系統，設備間子系統、建筑群子系統構成。

 

    整個布線系統的建筑群數據主設備間位于綜合辦公樓九層計算機中心機房，引至另外兩個廠區區域中心——聯合工房、鍋爐房的建筑群干線采用12芯單模光纖，滿足長距離（600米以上）的干線傳輸需求。樓內垂直主干采用6芯室內多模50/125um光纖與樓內每層的分配線間相連，以滿足廠區千兆比特的傳輸需求，同時預留萬兆傳輸能力。此外為了提高數據主干的冗余能力和兼容性在每個分配線間都設計雙需求6A類屏蔽跳線與主配線間連接。

 

    建筑群語音主設備間位于聯合工房一層機房內，建筑群語音干線采用三類25對大對數電纜和100對大對數電纜連接到另外兩個廠區區域中心——綜合辦公樓、鍋爐房，為每各單體區域的用戶提供語音服務接入。

 

    3.2廠區各單體建筑分析：

 

    3.2.1綜合辦公樓

 

    3.2.1.1九層計算機中心機房為廠區的建筑群內網、外網主設備間，引出建筑群12芯室外單模光纖內、外網干線至聯合工房、鍋爐房；

 

    3.2.1.2建筑物中心位置設置一個弱電專用豎井，貫通地下一層至九層，除首層在安防消防控制中心、弱電豎井兩處設置兩個個樓層配線柜，便于管理特定路由長于90米敷設條件限制外，其他各層均由弱電豎井中的樓層配線柜管理；

 

    3.2.1.3限于350米范圍內，使用6芯50/125um多模光纖就近管理南側室外廠區主出入口、西側次人流出入口。

 

    3.3.1聯合工房

 

    3.3.1.1首層計算機中心機房為廠區的建筑群語音主設備間，引出建筑群100對語音干線至綜合辦公樓、鍋爐房；

 

    3.3.1.2除首層機房兼放置聯合工房2區樓層配線柜外，其他區域的樓層配線柜均借助控制室或配線間放置，實現建筑物內各分區的區域管理，滿足規范水平敷設線纜90米要求。

 

    3.4.1鍋爐房

    3.4.1.1此建筑為小型單體建筑，建筑內只設置一級配線設備，直接管理鍋爐房內所有信息出口；

    3.4.1.2語音干線引自聯合工房、數據干線引自綜合辦公樓；

    3.4.1.3限于350米范圍內，使用6芯50/125um多模光纖就近管理化材油料庫、廢料中轉站、東側兩個室外物流主出入口。

   

    布線系統中主設備間和各分配線間中都放置標準19’’機柜,所有的布線管理跳接器件均放置在19’標準機柜中。在各配線間中光纖垂直主干使用光纖接口箱管理和跳接，大對數電纜使用100對魚骨架，6A屏蔽雙絞線均采用具有RJ45接口的24口配線架管理。

 

    廠區布線系統中水平子系統及工作區外網、內網采用6A類屏蔽系統，桌面采不同顏色的6A類屏蔽模塊以區分外網、內網、不同情況的應用。水平光纜布線實現萬兆到桌面，以廠區目前及未來的網絡帶寬需求。

 

本方案設計特點如下:

    廠區面積廣大，聯合工房、綜合辦公樓、鍋爐房三個獨立建筑分別作為區域中心，管理自身及鄰近廠房、廠區出入口管理等，分別按照建筑物綜合布線系統設計；

    廠區按照建筑群綜合布線系統設計，建筑群干線通過室外弱電管線連通，建筑群干線采用室外型單模光纖連通；

    建筑物子系統管理內容分為語音、外網、內網，提供辦公人員的所有對外通信、通訊及內部工業通信、通訊需求；

    內網同外網一致，設計中選用屏蔽線纜作為傳輸介質，考慮到信息保密需求，需隔離外網，防止外來黑客對控制網的干擾及破壞，設計中針對信息插座出口進行了區分，便于人員的使用；

 

4．工作區子系統（Work Area Sub System）設計

    廠辦公大樓工作區子系統由6A屏蔽銅纜系統組成。屏蔽系統使用6A類標準模塊和屏蔽雙絞線纜。

 

    4.1工作區點位計算

    綜合布線信息點統一采用英式雙口信息插座面板及彈出式地插安裝， 部分英式雙口信息插座面板一個使用，一個做預留以滿足未來增容或調整用。信息插座專為萬兆以太網而設計，其創新性的線纜固定卡接技術，使性能最優化。

 

    根據新樓設計要求，統計廠區信息點數，使用的面板及6A類模塊等工作區各布線設備的使用數量。

 

    工作區配置點表如下：

 

 

    4.2產品選型

    根據煙廠的要求工作區子系統由終端設備連接到信息插座的連線和信息插座所組成，通過插座既以引出電話也可以連接數據終端或其它傳感器及弱電設備，除了支持現有的服務外，能滿足未來網絡應用的要求。信息插座采用模塊化設計，配置靈活，更改方便，具有故障隔離功能，某個插座的損壞及修復不得影響整個系統的性能。插座具有性能高、尺寸小、安裝簡便等特點，安裝時可以采用垂直或水平安裝角度。

 

    工作區設備連接線采用6A類屏蔽原裝跳線，以便使整個布線系統達到最好的性能匹配。跳線提供了超強的性能，并通過了所有室外測試。6A類屏蔽跳線仍然屬于RJ45造型，它的傳輸帶寬為500MHz，長度從0.5m～5m不等，與屏蔽模塊能夠完全匹配。

 

    決定其鏈路特性的關鍵在于模塊。工作區模塊選用6A類屏蔽模塊。模塊有多種顏色，為不同功能應用提供不同的顏色區分，模塊專為萬兆以太網而設計，其創新性的線纜固定卡接技術，使性能最優化。

 

5．水平布線子系統設備選型

    水平子干線系統實現信息插座和管理子系統的連接，將主干子系統的線路延伸到用戶工作區子系統。

 

    根據煙廠要求子系統采用6A類屏蔽雙絞線（STP）布線確保500MHZ的帶寬的高速通道。雙絞線是6A類布線系統中的核心部件。本次煙廠采用的6A類布線系統使用的屏蔽雙絞線，它的物理帶寬為600MHz，屏蔽結構為S/FTP（即：絲網總屏蔽+鋁箔線對屏蔽），可以支持每個線對獨立傳輸一種信號而彼此之間互不干擾的極端環境需求，當然雙絞線自身屏蔽后對于線間干擾也就有著本質上的抵御能力，可以說是“本質安全”的。屏蔽雙絞線的線經為0.57mm，剛好貼近AWG 23線規（0.573mm），這樣細的雙絞線，幾乎比絕大多數6類非屏蔽雙絞線的線徑都要小。同時，雙絞線的絕緣層采用了物理發泡技術，使絕緣層的厚度也有所下降，最終，整根雙絞線的外徑（纜徑）僅為7.4mm，在每個線對都包裹了鋁箔，護套內又包含了一層絲網時，這一線徑非常適合于工程施工。

    6A屏蔽雙絞線的線徑為比6類非屏蔽雙絞線略細，使它十分容易彎曲，完全不會象8根棍子一樣難以駕馭。同時，外徑7.4mm使一根25mm的金屬電線管內穿2根雙絞線變得綽綽有余，也使金屬橋架的空間大大節省。這些，對于系統集成商的布線項目經理而言，都是十分價值的。

    根據電磁屏蔽理論，當它的屏蔽層良好接地后，使屏蔽層內大量的感應電流流入大地，屏蔽層的金屬材料與內部芯線之間的電磁耦合幾乎被全部切斷（由殘留電壓引起的二次輻射能量可以忽略不計），這時無論是另一根雙絞線發出的同線對干擾（ANEXT），還是周邊大面積金屬物體對非屏蔽雙絞線所可能產生的分布電容（它會引起衰減和特性阻抗變化），在屏蔽雙絞線面前都將無法施展其破壞能力，因此屏蔽雙絞線在超高頻環境中的優勢將得以發揮。

    本次所選的6A類屏蔽雙絞線自身帶有兩種介質的屏蔽材料，根據電磁理論，銅網和鋁箔分屬逆磁材料和順磁材料，而且它們的屏蔽機理并不一樣，這就使得雙絞線能夠獲得更好的屏蔽性能。同時，由于緊護套結構的緊密保護，是鋁箔斷裂的可能性將到了微乎其微的程度；而在萬一出現鋁箔縱向完全斷裂時，銅絲網使鋁箔的斷裂變成了“孔洞效應”，使破損處受電磁危害的程度大大降低。

    在端接時，由于僅需對絲網進行降低端接，而護套外的鋁箔屏蔽層可以完全剪去，因此施工人員不必擔心因技術掌握不當造成鋁箔斷裂的接地故障，使施工難度明顯下降。

 

6. 管理子系統(ADMINISTRATION SUBSYSTEM)設計

    6.1管理子系統設計

    管理子系統定義了水平分布子系統與垂直干線子系統（主干）之間的交接。根據某煙廠綜合布線系統涉及范圍的設計及各建筑物的結構特點，綜合辦公樓設置9個樓層配線間、聯合工房設置4個樓層配線間、鍋爐房設置1個樓層配線間。屏蔽雙絞線系統工作區子系統內的信息插座經水平子系統就近連接至本層弱電配線間內的管理區。配線架信息點按房間順序排列編號。使用19”標準配線柜，并配有風扇和門鎖。

 

    根據要求，布線系統中外網、內網水平銅纜跳線架均采用RJ45接口的6A類屏蔽配線架管理跳接。垂直部分的語音使用19”110機架式100對魚骨架管理。

 

    6.2管理子系統設備選型

    電纜配線架：

    根據某煙廠的需要，我們采用水平線纜管理使用24口6A類快接式模塊化配線架這樣有利于對線纜的管理，便于日后維護，并增加了機柜內部的美觀性。

 

    對于垂直大對數的管理我們建議使用100對19’跳線架，這種產品經濟使用，可放置于19”標準機柜。

 

    6.3標簽管理軟件和標簽系統

    標簽管理軟件和標簽系統（包括面板、配線架、線纜標簽和色標線扎等）可以使廠區的布線系統更加易于管理。面板標簽可使用戶輕松找到需要使用的接口。配線架標簽可使用戶和系統維護人員在配線間最快速度找到相應接口方便管理跳接。不同顏色的色標線扎方便系統維護人員對線纜系統進行維護。標簽管理軟件使得所有標簽都可以輕松的打印出來，而不是手寫。

 

7．垂直干線子系統 (RISER BACKBONE SUBSYSTEM)設計

    7.1垂直干線子系統設備選型

    垂直干線子系統是提供建筑物中主配線架（MDF）與各管理子系統中分配線架（IDF）連接的路由，根據綜合布線系統的物理星型的設計原則，并考慮到系統中數據、圖形圖像、語音和視頻信號的電子信息交換的需求，主配線間（MDF）與分配線間（IDF）通過室內多模光纖連接。

 

    本系統垂直干線子系統數據部分包括廠綜合辦公樓九層至樓內各層，聯合工房首層機房至樓內各層等連接，采用6芯50/125um多模光纜。在光纖連接方面選擇采用尾纖熔接，與傳統壓接形式相比，更好的減少接頭衰減。

 

    語音部分包括聯合工房首層的機房引出到各層分配線間的三類100對/25對語音大對數電纜。

 

8．設備間子系統 (Equipment Room Sub System)設計

    8.1設備間子系統設備選型

    設備間子系統由主配線架（MDF）以及跳線組成，它將中心計算機和網絡設備或弱電主控制設備的輸出線與干線子系統相連接，構成系統計算機網絡的重要環節；同時通過配線架的跳線控制所有主配線架（MDF）的路由。

 

    在設備間安裝19”標準機柜，并在機柜內配置24口機架式光纖盒以及嵌入式6個接口為1組的耦合器面板。

 

    銅配線架采用六類24口配線架將分別來自各配線路間的數據主干連接起來，通過服務器、網絡設備和程控交換機控制各個層之間數據傳輸。

 

9．建筑群子系統 (campus subsystem)設計

    建筑群子系統由建筑物配線設備、各建筑物之間的干線電纜或光纜、跳線等組成。本廠區的建筑群語音主配線架位于聯合工房的首層機房內，內、外網主配線架位于綜合辦公樓九層計算機機房內。主配線架引出的建筑群干線通過室外弱電管線連通。

 

10．管線設計方案

    10.1水平子系統的管線設計

    采用走吊頂的輕型裝配式槽形電纜橋架的方案，這種方式適用于大型建筑物，為水平系統提供機械保護和支持。裝配式槽型電纜橋架是一種閉合式的金屬托架，安裝在吊頂內，從弱電豎井引向設有信息點的各房間，再由預埋在墻內不同的金屬管，引至墻內的暗裝鐵盒內。

 

    結構化布線是幅射型的，線纜量較多，所以線槽容量的計算十分重要。線槽的填充比一般不超過40%。由于大廈內沒有預先安裝橋架和預埋線槽，從天花到地面應采用明線槽。為確保線路的安全，應使金屬槽體有良好的接地端,金屬軟管、電纜橋架及各種配線箱均需要整體連接后良好接地。接地的方式視建筑物結構，以采用網狀或星狀接地形式。

 

    10.2設備電源管線方式

    10.2.1動力配線要求

    電力鋪設線同弱電布線在橫向部份可平行走線，但需分隔于不同的金屬管槽中，進行良好屏蔽和接地。電力鋪設的AC插座應同信息插座的使用環境適配，以滿足網絡設備的供電需求。

 

    信息線纜線路與強電線路平行走向之間距離不能小于如下距離：

 

    10.2.2配線間電力配置

    配線間的AC電源需求與其內部安裝的設備數量有關。配線間內至少應有兩個供本系統專用的，符合一般辦公室照明要求的220V/10A的電源插座。根據接線間內入置設備的供電需求，還需配置另外的帶四個AC雙排插座的20A 專用線路，此設備不應和其它大型設備并聯，并且最好連接至UPS電源上，以確保對設備的供電及電源環境要求。

 

    值得一提的是對于照明和UPS電源線應采用薄金屬管進行屏蔽。由于可能會產生偶然斷路事故，因此不要有鄰近的輕便開關來控制這些插座。

 

    10.2.3設備間弱電接地方式

    應在設備間墻壁的相應位置設置接地銅排，經接地銅線與弱電設備做焊接或緊固的硬性連接，接地電阻不應大于0.5歐。