数据布线:如何提前规划?

9个月前 (06-14 11:20)阅读416回复0
创世纪
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数据布线是企业重要的数据传输的通道,而不仅仅是一根电缆,可靠且快速的数据布线解决方案是企业业务成功的必备条件。

数据电缆将电子信息从数据源传输到目的地。目前,广泛用于计算机和电信系统的数据电缆类型主要是铜缆和光纤。

数据布线的黄金法则

如果企业在实践中存在布线设计和安装不当,将可能会出现许多难以预览的问题。

以下是规划结构化布线系统时要考虑的一些规则:

  • 网络传输需求永远不会变得更小或更简单。

  • 构建一个可容纳语音和数据的布线系统。

  • 始终安装比当前需要更多的电缆。这些额外的电缆和接口总有一天会派上用场。

  • 在构建新的布线系统时使用结构化布线标准,可以有效避免任何专有的东西!

  • 质量很重要!使用高质量的布线和布线组件。布线是网络的基础,如果布线出现故障,其他一切都将变得无关紧要。对于给定等级或类别的布线,将会看到一系列不同的定价,但高价格并不一定意味着最高质量。根据制造商的声誉和经过验证的性能购买,而不是只考虑价格。

  • 不要吝啬安装费用。即使是优质组件和电缆也必须正确安装;劣质的施工龚运毁坏的将不止一个布线装置。

  • 规划比当今普遍可用的更高速技术。仅仅因为某些高带宽以太网在今天看来没有必要,并不意味着它在未来5年内就不再需要了。

  • 文档记录虽然枯燥乏味,但在设置布线系统时是必须注意的。


  • 始终使用可靠的布线

可以说,我们怎么强调可靠布线的重要性都不为过。最近的一些研究表明:

  • 数据布线通常只占网络基础设施总成本的不到 10%。

  • 典型布线系统的使用寿命可达 16 年以上。电缆可能是许多企业拥有的第二长寿资产(第一是建筑物的结构)。

  • 在所有与网络相关的问题中,将近 70% 是由于不良的布线技术和电缆组件问题造成的。

如果安装了正确类别或等级的电缆,大多数布线问题通常与跳线、连接器和端接技术有关。电缆的永久链路部分(墙上的部分)除非在安装过程中被损坏,否则不太可能成为问题。

当然,这些都是我们根据以往的经验已经知道的事实。许多企业常常花费了大量的时间对非标准、设计糟糕、记录不完整和安装不当的布线系统进行故障排除。我们已经看到许多费用被浪费在安装额外的布线和布线基础设施支持上,而这些应该属于原始安装的一部分。因此,无论你如何看待,布线都是网络的基础。

  • 数据布线和速度

在过去的几年中,不仅在网络技术方面取得了巨大的进步,而且在对网络技术的需求方面也取得了巨大进步。在过去的30年里,我们看到了10Mb以太网、16Mb令牌环、100Mb FDDI(光纤分布式数据接口)、100Mb以太网、155Mb ATM(异步传输模式)、655Mb ATM、1Gb以太网、2.5Gb ATM、10Gb以太网、40Gb以太网和100Gb以太网等标准的出现。网络技术设计人员已经在规划支持高达400Gbps,甚至800Gbps数据速率的技术。

网段上的平均节点数急剧减少,而应用的数量和传输的数据量却急剧增加。应用变得越来越复杂,典型用户所需的网络带宽量也在增加。今天是否需要一些新的超高速网络应用(例如 10Gb 以太网)提供的带宽?也许不是桌面,但网络骨干网已经利用了它们。

软件应用程序和数据对网络提出越来越高的要求这一事实与数据布线有什么关系吗?有人可能认为该问题更多地与网络接口卡、集线器、交换机和路由器有关,但随着数据速率的提高,对电缆更高级别性能的需求也在增加。

  • 传播介质的类型

今天有四种主要类型的通信介质(电缆)可用于数据网络:

  • 非屏蔽双绞线 (UTP)

  • 屏蔽或屏蔽双绞线(STP 或 ScTP)

  • 同轴线缆

  • 光纤 (FO)

区分主干电缆和水平电缆很重要。骨干电缆连接服务器、交换机、路由器等网络设备,连接机房和电信机房。水平电缆从电信机房延伸到墙上的插座。对于新安装,多股光纤电缆基本上是通用的主干电缆。对于横向,UTP 占典型应用市场的 85%。然而,更新的基于光纤的网络拓扑比 UTP 具有越来越多的优势。

双绞线电缆

传统安装中,当今最经济且安装最广泛的布线是双绞线布线。双绞线不仅比其他媒体更便宜,而且安装也更简单,安装所需的工具也不那么昂贵。非屏蔽双绞线 (UTP) 和屏蔽双绞线 (STP) 是当今市场上的两种主要双绞线。网屏式双绞线 (ScTP) 是 STP 的变体。

非屏蔽双绞线 (UTP)

尽管它已在电话系统中使用多年,但随着基于双绞线的以太网和 10Base-T 标准的出现,用于 LAN 的非屏蔽双绞线 (UTP) 在 1980 年代后期首次变得普遍。UTP 具有成本效益且安装简单,并且其带宽能力正在不断提高。

屏蔽双绞线 (STP)

屏蔽双绞线 (STP) 布线首先由 IBM 在引入数据布线类型分类时流行起来。虽然购买和安装成本高于 UTP,但 STP 具有一些明显的优势。当前的 ANSI/TIA-568-C 布线标准认可 IBM Type 1A 水平电缆,它支持高达 300MHz 的频率,但不建议将其用于新安装。STP 电缆比 UTP 电缆更不容易受到外部电磁干扰 (EMI),因为所有电缆对都得到了很好的屏蔽。

网屏式双绞线 (ScTP - Screened Twisted Pair)

ANSI/TIA-568-C 标准中公认的电缆类型是网屏式双绞线 (ScTP) 电缆,它是 STP 和 UTP 电缆的混合体。ScTP 电缆包含四对非屏蔽 24 AWG、100 欧姆电线,周围环绕着箔屏蔽层或包装线以及用于接地目的的排扰线。因此,ScTP 有时也称为铝箔屏蔽双绞电缆线(即Foiled Twisted Pair,FTP),因为铝箔屏蔽层包围了所有四根导体。这种箔屏蔽不像某些 STP 布线系统(例如 IBM 1 型和 1A 型)使用的编织铜编织护套那么大。ScTP 电缆本质上是不屏蔽各个线对的 STP 电缆;屏蔽也可能比某些类型的 STP 布线小。简而言之,ScTP在成本和抗干扰之间做了折中。

全屏蔽双绞线(S/STP 或 S/FTP)

S/STP 布线,也称为全屏蔽双绞线 (S/FTP),包含四对 24 AWG、100 欧姆的独立屏蔽线,周围环绕着覆盖整个屏蔽铜线对组的外部金属屏蔽层。这种类型的布线提供了最好的保护,免受外部源的干扰,并且还消除了外来串扰,从而为更高的速度提供了最大的潜力。7 类和 7A 类是 ISO 11801 Ed2.2 中标准化的 S/STP 电缆。分别提供 600 和 1000MHz 的可用带宽。其预期用途是用于10 Gigabit 以太网、10GBase-T 应用。S/STP 电缆具有四个单独屏蔽的导线对。

光纤电缆

直到 1993 年,为了走向桌面计算的未来,企业似乎还必须将光纤电缆直接安装到桌面。令人惊讶的是,铜缆 (UTP) 性能继续好于预期。

单模光纤电缆

单模光纤电缆最常被电信公司用于横贯大陆的链路和数据安装中,作为互连建筑物的骨干电缆。单模光纤电缆不用作将计算机连接到集线器的水平电缆,也不经常用作将电信室连接到主设备室的电缆。单模光缆中的光直接沿着光纤传播,并且在传播时不会被周围的包层反射。典型的单模波长为 1310 和 1550 纳米。

多模光纤电缆

多模光纤 (MMF) 光缆通常是用于网络应用的光纤电缆,例如需要光纤的10Base-FL、100Base-F、FDDI、ATM、千兆以太网、a10 千兆以太网、40 千兆以太网和 100 千兆以太网用于水平和主干电缆的光学器件。多模电缆允许光的一种以上模式(光脉冲的一部分)通过电缆传播。多模电缆中使用的典型光波长为 850 和 1,300 纳米。

同轴电缆

曾经,同轴电缆是网络业务中使用最广泛的电缆类型,同轴电缆规范现已包含在 ANSI/TIA-568-C.4 中。它仍然广泛用于闭路电视和其他视频分配,并广泛用于宽带和有线电视应用。然而,它正在数据网络领域中被淘汰。同轴电缆难以铺设,而且通常比双绞线电缆昂贵。然而,为了保护同轴电缆,它提供了巨大的带宽,并且不像 UTP 那样容易受到外部干扰。总体安装成本也可能低于其他电缆类型,因为连接器的安装时间更短。

  • 用于电线绝缘的材料

目前,存在多种绝缘材料,包括聚烯烃(聚乙烯和聚丙烯)、碳氟聚合物和 PVC。

制造商根据材料成本、阻燃等级和所需的传输特性来选择材料。聚烯烃等材料价格低廉且具有出色的传输性能,但它们易燃烧,因此必须将它们与具有更好阻燃等级的材料结合使用。记住这一点很重要:不要专注于特定的材料。重要的是制造商选择的材料系统。制造商将根据耐火性、传输性能和经济性的微妙平衡来选择协同工作的绝缘和护套材料。

用于绝缘5e 类和更高阻燃级电缆中的线对的最常见材料是碳氟化合物聚合物。使用的两种碳氟聚合物是氟化乙烯-丙烯 (FEP) 和全氟烷氧基 (PFA)。

这些聚合物最初由杜邦开发,有时也以其商标 Teflon 命名。这些材料中最常用和最理想的是 FEP。在过去几年中,对阻燃级电缆的需求超过了可用 FEP 的供应。在 FEP 短缺期间,出现了 5e 类增压设计,用另一种材料代替一对或多对电线。

此外,在阻燃电缆的 UL-910 燃烧测试中出现了一些边缘性能实例。这些担忧,再加上 FEP 和 MFA 等替代品供应的增加,已经推动了这些设计的发展。

  • 绝缘颜色

UTP 电缆中每根电线周围的绝缘层都有颜色编码。标准化的颜色代码有助于电缆安装人员确保每根电线都与硬件正确连接。例如,在美国,颜色代码基于 10 种颜色。其中五个用在尖端导体上,五个用在环形导体上。将尖端颜色与环颜色组合会产生 25 种可能的独特配对组合。因此,几十年来,电话电缆使用了 25 个线对组。

  • 缠绕

当您切开 UTP 通信电缆时,您会注意到一对电线中的各个导体相互缠绕在一起。起初,您可能没有意识到这些缠绕的重要性。

您是否知道在 5e 类电缆中,一对未扭绞超过半英寸的线会对整个电缆的性能产生不利影响?

  • 线规

铜线直径通常用称为AWG(美国线规)的单位测量。与许多其他测量系统相反,随着 AWG 编号变小,线径实际上变大;因此,AWG 24 线比 AWG 22 线小。较大的电线很有用,因为它们具有更高的物理强度和更低的电阻。

电缆设计师面临的挑战是使用直径尽可能小的电线(降低成本和安装复杂性),同时最大限度地提高电线的性能以支持必要的功率水平和频率。

5e 类 UTP 始终为 24 AWG;IBM Type 1A 通常为 22 AWG。跳线可能是 26 AWG,尤其是 3 类跳线。6 类和 6A 类等更高性能电缆的发展导致 23 AWG 经常被 24 AWG 取代。

下表显示了 22、23、24 和 26 AWG 尺寸以及相应的直径、面积和每公里重量。

AWGNominal Diameter (in)Nominal Diameter (mm)Circular-Mil (cm)Area (mm2)Weight (Kg/Km)
220.02530.643640.40.32562.895
230.02260.574511.50.25812.295
240.02010.511404.00.20471.82
260.01590.404253.00.12881.145



上表中的尺寸是在100多年前开发的。从那时起,由于更好的铜加工技术,铜的纯度和导电性能得到了提高。涵盖通信电缆设计的规范放弃了电线的实际尺寸。真正关心的不是电线的尺寸,而是它的性能如何,特别是关于电阻(以欧姆为单位)。AWG 标准表明 24 AWG 电线的直径为 0.0201",但根据材料的性能,电线的实际直径可能略小或略大(但通常会更小)。

  • 实心导体与绞合导体

用作水平电缆(永久电缆或墙内电缆)的 UTP 电缆具有实心导体,这与跳线和短距离布线的电缆相反,后者通常具有绞合导体。多股导线由许多较小的导线交织在一起形成一根导线。

  • 电缆长度

电缆越长,由于噪声和信号衰减,信号被完全传送到电缆末端的可能性就越小。但要意识到,对于 LAN 系统,信号到达终点所需的时间也很关键。

电缆设计工程师现在正在测量电缆的两个额外性能参数:传播延迟和延迟偏差。这两个参数都与电子通过电缆的速度和电缆中线对的长度有关。


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