物理網絡設計結構化布線系統(tǒng)和機房課件

1、第5章 物理網絡設計： 結構化布線系統(tǒng)和機房 天津大學計算機科學與技術學院饒國政 博士2本課程知識結構導學圖網絡工程設計概述(2學時) 網絡工程設計基礎(4+2學時)基本概念、基本設備簡單組網技能中型網絡設計知識與技能設計中型網絡大型網絡設計知識與技能設計大型網絡網絡設計綜合知識與應用配置二層以太網交換機(2+4學時)網絡需求分析 (4學時)結構化布線系統(tǒng)和機房設計(2學時)網絡安全策略設計(2+0學時)網絡維護與測試(2+0學時)設計性實驗(0+10學時)路由器配置(2+4學時)企業(yè)網設計(4學時)回顧需求分析的重要性網絡性能的重要指標實驗室網絡vs.辦公網絡34教學提示教學目的建立網絡系統(tǒng)

2、的環(huán)境平臺是為網絡工程奠定物理基礎，這包括結構化布線系統(tǒng)設計、網絡機房系統(tǒng)的設計和供電系統(tǒng)的設計等內容本章從系統(tǒng)設計者的角度介紹了基本的相關知識重點結構化布線系統(tǒng)的概要設計網絡機房供電供電功率的估算5要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學6結構化布線系統(tǒng)布線系統(tǒng)是計算機網絡系統(tǒng)和電話系統(tǒng)的基礎設施計算機網絡布線系統(tǒng)有兩種結構化布線非結構化布線結構化布線系統(tǒng)是一種跨學科、跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，能夠滿足綜合性的應用布線系統(tǒng)所采用的結構，通常要根據技術要求、地理環(huán)境和用戶分布等情況而定，設計的目標是在滿足使用的技術指標的情

3、況下，使系統(tǒng)布線合理，造價經濟，施工及維護方便7結構化布線系統(tǒng)的特點 具有良好的綜合性和兼容性集語音、數據、圖像與監(jiān)控等設備于一體，并將多種終端設備的插頭、插座標準化，能夠滿足不同廠商終端設備的需要適應性強，使用靈活增減設備、變化位置或更改設備類型，只需在配線架上對相關部位跳線即可改變系統(tǒng)組成和功能8結構化布線系統(tǒng)的特點(續(xù)) 易于擴容，便于維護采用模塊化設計，易于擴充與重新配置。某一模塊出現故障，不影響其他模塊工作具有科學性和經濟實用性由于開放性，能夠滿足不同用戶需求的能力。結構化布線系統(tǒng)構成了智能化建筑的基礎，是智能化建筑的神經系統(tǒng)9結構化布線系統(tǒng)的應用場合 智能化建筑的布線系統(tǒng)這些系統(tǒng)中

4、通常擁有相當數量的先進設備，其通信容量大，自動化程度高商業(yè)貿易類型的布線系統(tǒng)商務貿易中心，商業(yè)大廈等；銀行、保險公司、證券公司等金融機構；賓館、飯店等服務行業(yè)機關辦公類型的布線系統(tǒng)政府機關、企事業(yè)單位、群眾團體、公司機關等辦公大樓或綜合型大廈等 10要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學11結構化布線系統(tǒng)組成組成結構要遵從國家標準及國際標準化組織/國際電工委員會的標準規(guī)定有些標準以一個建筑群為設計單元，有的是以一幢建筑物為設計單元以一個建筑群為單元的網絡系統(tǒng)結構，其組成為工作區(qū)(終端)子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)垂直干線

5、子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)12結構化布線系統(tǒng)示意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)13工作區(qū)(終端)子系統(tǒng)工作區(qū)布線是由終端設備到信息插座的連線組成，就是從通信的引出端到工作站之間的連接線它主要包括與用戶設備連接的各種信息插座和相關配件終端設備包括計算機、電話機、傳真機等應該配備非屏蔽雙絞線的RJ-45插座、RJ-11電話連接插座、圖像信息連接插座以及連接這些插座與終端設備之間的連接軟線和擴展連接線等布線通常屬于非永久性的，根據用戶的需要隨時可以移動、增加或改變，既便于連接也易于管理；種類、數量視應用而定1415結構化布線系統(tǒng)示

6、意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)16水平布線子系統(tǒng)是建筑物平面樓層的分支系統(tǒng)，它一端來自垂直干線的樓層配線間(即管理子系統(tǒng))的配線架，另一端與工作區(qū)的用戶信息插座相連傳輸介質有光纜、同軸電纜和雙絞線等在同一樓層可以設置樓層配線架，該子系統(tǒng)是由樓層配線架至各個通信引出端為止的通信線路傳輸介質中間不宜有轉接點 布線通常有暗管預埋，墻面引線；或地下管槽，地面出線兩種17結構化布線系統(tǒng)示意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)18垂直干線子系統(tǒng)是高層建筑垂直連

7、接的各種傳輸介質的組合，它將各個樓層的水平布線子系統(tǒng)連接起來，是結構化布線的骨干部分干線可以是光纜、大對數電纜或雙絞線傳輸介質安裝在沿著貫穿建筑物各個樓層的豎井之內，垂直豎井在每個樓層有連接水平子系統(tǒng)的分支房間，這個房間通常稱為管理子系統(tǒng)在多層高建筑或二層以上的低建筑中，這一系統(tǒng)構成垂直子系統(tǒng)關系19結構化布線系統(tǒng)示意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)20管理子系統(tǒng)由各個樓層的配線架構成，實現垂直子系統(tǒng)與水平布線子系統(tǒng)之間的連接管理子系統(tǒng)也稱配線系統(tǒng)，它就像一個樓層調度室。由它來靈活調整一層中各個房間的設備移動和網絡拓撲結

8、構的變更管理子系統(tǒng)常用的設備包括雙絞線配線架或跳線板、光纜配線架或跳線系統(tǒng)，除此之外還有一些集線器、適配器和光纜的光電轉換設備等21結構化布線系統(tǒng)示意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)22設備間子系統(tǒng)是一幢樓中集中安裝大型通信設備、主機、網絡服務器、網絡互連設備和配線接續(xù)設備的場所在這里監(jiān)視、管理建筑物內整個網絡系統(tǒng)。設備間子系統(tǒng)所連接的設備主要是服務的提供者，并包含大量的與用戶連接的端子。該機房擔負戶外系統(tǒng)與戶內系統(tǒng)的匯合，同時集中了所有系統(tǒng)的傳輸介質、公用設備和配線接續(xù)設備等該子系統(tǒng)位置通常選擇在一幢樓的中部樓層便于垂

9、直、水平布線子系統(tǒng)連接，滿足電磁環(huán)境要求它涉及到結構化布線的投資、施工安裝與維護等機房供電要求嚴格，通常必須配備不間斷電源(UPS)23結構化布線系統(tǒng)示意圖 工作區(qū)子系統(tǒng)銅線光纜垂直干線子系統(tǒng)建筑群子系統(tǒng)水平布線子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)設備間子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)管理子系統(tǒng)24建筑群子系統(tǒng)是將一個建筑物中的電纜延伸到建筑群的另一些建筑物中的通信設備和裝置上支持提供樓群之間通信所需要的硬件，如有光纜、同軸電纜或雙絞線等傳輸介質采用介質，根據網絡的規(guī)模、通信的傳輸距離和用戶的容量而確定，通常優(yōu)先考慮采用光纜布線通常有通過地下管道布線和架空布線兩種方式，它與戶內系統(tǒng)的連接進入設備間子系統(tǒng)25要點結構化布線系統(tǒng)結構

10、化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學26結構化布線系統(tǒng)的設備部件結構化布線系統(tǒng)中所需要的設備和部件很多，大體上劃分為傳輸介質。傳輸介質是連接網絡各個站點的物理通道。提供可靠的物理通道是信息能夠正確、快速傳遞的前提（第2章講過）介質之間的連接部件配線接續(xù)設備等幾類27結構化布線中的連接部件 配線架 由各種各樣的跳線板與跳線組成，能夠方便地調整各個區(qū)域內的線路連接關系當需要調整布線系統(tǒng)時，通過配線架系統(tǒng)的跳線重新配置布線的連接順序跳線的種類很多，如光纖跳線、電纜跳線等為了操作方便，電纜配線架大多都采用無焊接的連接方法連接部件及工具28結

11、構化布線中的連接部件(續(xù))雙絞線連接設備雙絞線布線系統(tǒng)中的連接部件主要是RJ-45，除此之外就是用戶的信息接插座或叫通信引出端子，由此以便與終端設備相連接同軸電纜連接設備同軸電纜布線中所需要的連接部件比較多。如N系列和BNC系列光纜連接設備光纜布線中所需要的連接設備有光纜配線架、光纖連接器和光電轉換器等設備2930要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學31結構化布線系統(tǒng)的工程設計 幾項內容對用戶通信要求的評估實地勘察建筑群或建筑物的地理環(huán)境根據地理環(huán)境選擇傳輸介質、網絡設備 繪制網絡工程布局、配置藍圖進行工程造價

12、估算 32結構化布線系統(tǒng)標準EIA/TIA 568商業(yè)建筑電信布線標準ISO/IEC 11801 建筑物通用布線的國際標準EIA/TIA TSB-67 非屏蔽雙絞線系統(tǒng)傳輸性能驗收規(guī)范EIA/TIA 569 民用建筑建筑通信通道和空間標準EIA/TIA 民用建筑中有關通信接地標準EIA/TIA 民用建筑通信管理標準我國于1995年3月頒布并批準建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范33結構化布線系統(tǒng)的測試 分為驗證測試和鑒別測試兩類驗證測試就是測試線纜的基本安裝情況鑒別測試則是在滿足正確連接的同時，測試其電氣特性是否達到設計要求等測試的內容通常包括線纜長度特性阻抗噪聲衰減近端串擾34結構化布線系

13、統(tǒng)的測試(續(xù))測試工具通常分為兩大類線纜檢測工具，如TEST ALL IV檢測儀和Fluke 620檢測儀等線纜測試工具，如DSP-100數字式測試儀、TEXT-ALL25測試儀和938系列光纜測試儀等35要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學36機房的總體設計對機房的要求主要考慮面積、地面、墻壁、頂棚、門窗和照明等機房位置的選址 通常選擇在高層大樓的中層為宜機房面積的確定 通常網絡系統(tǒng)機房面積設計應為設備占用面積的57倍的關系計算機網絡系統(tǒng)機房裝飾設計機房地面、機房墻面、機房頂棚、機房門窗、機房照明 37機房的

14、環(huán)境設計由于網絡系統(tǒng)設備的高精密和系統(tǒng)的接插件多，所以機房環(huán)境的設計要求較高通常需要考慮的因素有：電源、灰塵、溫度與濕度、腐蝕和電磁干擾等，這些方面也是造成計算機網絡系統(tǒng)故障的主要環(huán)境因素機房溫度與濕度的環(huán)境：開機時的機房溫度通常要求在1530，停機時的機房溫度要求在535；一般濕度保持在2080 38機房空調容量的設計 機房都主要是靠空調機進行溫度和濕度的調節(jié)空調容量的設計，通常需要考慮設備發(fā)熱、機房照明的發(fā)熱、機房人員的熱量、機房外圍結構和空氣流通等因素計算方法K=(100300)S (大卡) 其中K為空調容量，S為機房面積39要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布

15、線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學40配電系統(tǒng)設計 計算機網絡系統(tǒng)設備間或中心機房的供電系統(tǒng)，通常要求不間斷地供電，即建立不停電系統(tǒng)，采用一類供電也可以采用兩路供電系統(tǒng)，一旦一路停電，立即自動切換到另一路供電系統(tǒng) 41供電系統(tǒng)的負荷計算一個機房或一個用電系統(tǒng)，分為照明用電、空調用電和設備用電 負載功率有實測法和估算法兩種實測法即指在通電的情況下，測量負載電流。如果負載為單相時，則為相電流與相電壓乘積的2倍作為負載功率；如果負載為三相時，則用相電流與相電壓乘積的3倍作為負載功率估算法則是將各個單項負載功率加起來，所得的和再乘以一個保險系數(可取1.3)作為總的負載功率上述

16、計算僅作為總負載功率的基數，還要考慮為以后擴容設備留余量42供電方式市電直接供電方式適應于電網系統(tǒng)運行穩(wěn)定，質量又有保證，周圍沒有大型負載以及電磁干擾 UPS系統(tǒng)供電在線型UPS即指其機內的逆變器串聯在供電回路上，持續(xù)不間斷地工作著的UPS后備型UPS是指其機內逆變器通過轉換開關并聯在供電回路上，只有當市電中斷以后才受控工作的UPS 綜合式供電方式機房內，電源插座應有兩種。一種由UPS電源供電，另一種由市電直接供電43供電系統(tǒng)的安全用電設備過載配電系統(tǒng)的設計時，對用電的負荷量要留有充分的余地。防止因用電過負荷使電力線發(fā)熱而可能引發(fā)的電源火災，同時UPS和交流穩(wěn)壓電源的功率與負載功率相比，要有一

17、定的余量電氣保護措施電力線進入機房時，入口處要有保護措施。注意防止雷電影響，設計時需要增加防雷保護裝置對靜電干擾也要有防止措施電氣保護還包括過壓保護和過流保護等 44機房供電設計 電力供應有以下要求電網電壓要穩(wěn)定，通常要求在任何情況下，其偏差不得超過額定值的5要求電網電壓雜波少、干擾小防止工業(yè)控制系統(tǒng)交變電磁場的輻射干擾電網必須在一定的時間內不間斷地連續(xù)供電最好不要與大容量的感性負載電網并聯運行，以防止高壓涌流 電網的頻率漂移要小，提供計算機網絡系統(tǒng)設備的電源的頻率偏差不得大于1計算機網絡系統(tǒng)所用的電源要有良好的接地45電源系統(tǒng)接地設計所謂接地就是設備的某一部分與土壤之間作良好的電氣連接，這就

18、叫作“接地”，與土壤直接接觸的金屬導體叫作接地體或接地極，連接接地體或設備接地部分的導線叫作地線。接地是以接地電流易于流動為目的，所以接地電阻越低接地電流越易于流動，通常要求接地電阻越低越好，說明接地效果好 計算機供電系統(tǒng)的接地，通常包括交流接地、直流接地和保護接地幾種46接地方式交流接地是將交流電電源的地線與大地相接，通常是采用較粗的導線與銅排相接之后，埋設于1.52m深地下，并撒放一些粗鹽或木炭增加其導電性能。接地電阻小于3直流接地將直流電源輸出端的一個極(負極或正極)與大地相接，提供穩(wěn)定的零電位，以便供電壓參考，可以減少數據傳輸中差錯。通常要求直流接地電阻不得大于1保護接地通常是指各種設

19、備的外殼接地。保護接地的作用是屏蔽外界各種干擾對計算機或其他設備的影響，同時防止因漏電流造成的人身安全問題47要點結構化布線系統(tǒng)結構化布線系統(tǒng)組成結構化布線系統(tǒng)的設備部件布線系統(tǒng)工程設計網絡機房設計網絡機房電源設計網絡工程案例教學案例1：教學樓結構化布線系統(tǒng)案例教學要求理解20層樓宇的結構化布線系統(tǒng)的網絡物理傳輸介質的選擇方法和大致使用量。能夠用Visio繪制該樓宇結構化布線系統(tǒng)。案例教學環(huán)境PC 1臺，Microsoft Visio軟件1套。48教學樓結構化布線系統(tǒng)設計要點：建造一座20層的教學大樓，每層樓高3 m，長度120 m，寬40m，在大樓中部設有弱電豎井，可用于安裝計算機網絡線路。

20、在各個辦公室需要部署信息點(即連接計算機網絡和電話的地方)，大約平均每2m2一個信息點。樓宇干線傳輸速率要能夠支持1000Mpbs，每層的傳輸介質一般要能夠支持100Mpbs。49需求分析和設計考慮不涉及建筑群子系統(tǒng)，可忽略由于樓宇設有弱電間（豎井），則本結構化布線系統(tǒng)應圍繞弱電間進行設計 大樓的設備間一般應當選擇設置在大樓的中間部位，這樣通?？梢怨?jié)省垂直干線子系統(tǒng)的造價。若將大樓設備間選擇在10層的話，則向下、向上均約30米。 由于該樓宇的干線速率要求支持千兆速率，因此垂直干線子系統(tǒng)選用的介質應當是光纜50需求分析和設計考慮根據用戶需求，確定信息點設置并留有一定余量。否則可采用估算的方法：每

21、層面積約360m 2，去除走廊等面積約100 m 2，大約需要130個信息點 考慮到有些樓層可能設置實驗室或計算機機房等信息點較為密集的場所，需要增加50個信息點 這樣就可以估算出每層的管理子系統(tǒng)的配線系統(tǒng)所需的容量為18051需求分析和設計考慮由于弱電井位于大樓每層中間部位，從樓層管理子系統(tǒng)出發(fā)的水平布線子系統(tǒng)最長距離約為80米 這是因為線纜需要從弱電橋架上走，這往往不能走直線。這對于百兆速率可采用6類雙絞線，而對于千兆速率則要采用光纖電纜了對于工作區(qū)子系統(tǒng)主要是考慮信息插座的位置和樣式問題52教學樓結構化布線系統(tǒng)的設計方案53弱電間的光纜交換機54光纜其他設計問題從弱電間延伸出來的網絡線纜橋架，采用“工”字形方式架設，通到該樓層的每個房間，很好地保護了連接各房間與弱電間的雙絞線和光纜在同一樓層中，除了傳輸速率有特殊要求的架設光纜外，其余一律架設6類雙絞線為了節(jié)省布線成本，可以采用從弱電間只引23根雙絞線的方案（2根備份），該