结构化布线和机房设计.ppt

第4章 结构化布线系统和机房设计 回回顾顾 需求分析的重要性 网络性能的重要指标 实验 室网络&办公网络 2 3 教学提示教学提示 教学目的 建立网络系统的环境平台是为网络工程奠定物 理基础，这包括结构化布线系统设计 、网络机 房系统的设计和供电系统的设计等内容 本章从系统设计 者的角度介绍了基本的相关知 识 重点 结构化布线系统的概要设计 网络机房供电供电功率的估算 4 要点要点 1. 1. 结结构化布构化布线线系系统统基本概念基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 布线系统工程设计 5. 网络机房设计 6. 网络机房电源设计 7. 网络工程案例教学 5 结结结结构化布构化布线线线线系系统统统统 布线系统是计算机网络系统和电话 系统的基础设 施 计算机网络布线系统有两种 结构化布线 非结构化布线 结构化布线系统是一种跨学科、跨行业的系统工程， 能够满 足综合性的应用 布线系统所采用的结构，通常要根据技术要求、地理 环境和用户分布等情况而定，设计 的目标是在满足使 用的技术指标的情况下，使系统布线合理，造价经济 ，施工及维护 方便 6 结结构化布构化布线线系系统统的特点的特点 具有良好的综合性和兼容性 集语音、数据、图像与监控等设备于一体，并 将多种终端设备的插头、插座标准化，能够满 足不同厂商终端设备的需要 适应性强，使用灵活 增减设备、变化位置或更改设备类 型，只需在 配线架上对相关部位跳线即可改变系统组成和 功能 所所谓结谓结 构化布构化布线线系系统统，就是指建筑物或建筑群内安装的，就是指建筑物或建筑群内安装的传输线传输线 路路 。 7 结结构化布构化布线线系系统统的特点的特点( (续续) ) 易于扩容，便于维护 采用模块化设计，易于扩充与重新配置。某一模块出现 故障，不影响其他模块工作 具有科学性和经济实 用性 由于开放性，能够满足不同用户需求的能力。结构化布 线系统构成了智能化建筑的基础，是智能化建筑的神经 系统 8 结结构化布构化布线线系系统统的的应应用用场场合合 智能化建筑的布线系统 这些系统中通常拥有相当数量的先进设备 ，其通信容量 大，自动化程度高 商业贸 易类型的布线系统 商务贸 易中心，商业大厦等；银行、保险公司、证券公 司等金融机构；宾馆 、饭店等服务行业 机关办公类型的布线系统 政府机关、企事业单 位、群众团体、公司机关等办公大 楼或综合型大厦等 9 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 2. 结结构化布构化布线线系系统组统组 成成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 布线系统工程设计 5. 网络机房设计 6. 网络机房电源设计 7. 网络工程案例教学 10 结结结结构化布构化布线线线线系系统组统组统组统组 成成 组成结构要遵从国家标准及国际标 准化组织 /国际电 工 委员会的标准规定 有些标准以一个建筑群为设计单 元，有的是以一幢建 筑物为设计单 元 以一个建筑群为单 元的网络系统结 构，其组成为 工作区(终端)子系统 水平布线子系统 垂直干线子系统 管理子系统 设备间 子系统 建筑群子系统 11 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 12 工作区工作区( (终终端端) )子系子系统统 工作区布线是由终端设备 到信息插座的连线组 成，就 是从通信的引出端到工作站之间的连接线 它主要包括 与用户设备连 接的各种信息插座和相关配件 终端设备 包括计算机、电话 机、传真机等 应该 配备非屏蔽双绞线 的RJ-45插座、RJ-11电话连 接插 座、图像信息连接插座以及连接这些插座与终端设备 之 间的连接软线 和扩展连接线等 布线通常属于非永久性的，根据用户的需要随时可以 移动、增加或改变，既便于连接也易于管理；种类、 数量视应 用而定 13 14 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 管理子系统管理子系统 15 水平布水平布线线子系子系统统 是建筑物平面楼层的分支系统，它一端来自垂直干线 的楼层配线间 (即管理子系统)的配线架，另一端与工作 区的用户信息插座相连 传输 介质有光缆、同轴电缆 和双绞线 等 在同一楼层可以设置楼层配线架，该子系统是由楼层 配线架至各个通信引出端为止的通信线路 传输 介质中间不宜有转接点 布线通常有暗管预埋，墙面引线；或地下管槽，地面 出线两种 16 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 管理子系统管理子系统 17 垂直干垂直干线线子系子系统统 是高层建筑垂直连接的各种传输 介质的组合，它将各 个楼层的水平布线子系统连 接起来，是结构化布线的 骨干部分 干线可以是光缆、大对数电缆 或双绞线 传输 介质安装在沿着贯穿建筑物各个楼层的竖井之内 ，垂直竖井在每个楼层有连接水平子系统的分支房间 ，这个房间通常称为管理子系统 在多层高建筑或二层以上的低建筑中，这一系统构成 垂直子系统 18 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 管理子系统管理子系统 19 管理子系管理子系统统 由各个楼层的配线架构成，实现 垂直子系统与水平布 线子系统之间的连接 管理子系统也称配线系统，它就像一个楼层调 度室。 由它来灵活调整一层中各个房间的设备 移动和网络拓 扑结构的变更 管理子系统常用的设备 包括双绞线 配线架或跳线板、 光缆配线架或跳线系统，除此之外还有一些集线器、 适配器和光缆的光电转换设备 等 20 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 管理子系统管理子系统 21 设备间设备间 子系子系统统 是一幢楼中集中安装大型通信设备 、主机、网络服务 器、网络互连设备 和配线接续设备 的场所 在这里监视 、管理建筑物内整个网络系统。设备间 子 系统所连接的设备 主要是服务的提供者，并包含大量 的与用户连 接的端子。该机房担负户 外系统与户内系 统的汇合，同时集中了所有系统的传输 介质、公用设 备和配线接续设备 等 该子系统位置通常选择 在一幢楼的中部楼层 便于垂直、水平布线子系统连 接，满足电磁环境要求 它涉及到结构化布线的投资、施工安装与维护 等 机房供电要求严格，通常必须配备不间断电源(UPS) 22 结结构化布构化布线线系系统统示意示意图图 工作区子系统 铜线 光缆 垂直干线子系统 建筑群子系统 水平布线子系统 管理子系统 设备间 子系统 管理子系统管理子系统 23 建筑群子系建筑群子系统统 是将一个建筑物中的电缆 延伸到建筑群的另一些建筑物 中的通信设备 和装置上 支持提供楼群之间通信所需要的硬件，如有光缆、同 轴电缆 或双绞线 等传输 介质 采用介质，根据网络的规模、通信的传输 距离和用户 的容量而确定，通常优先考虑采用光缆 布线通常有通过地下管道布线和架空布线两种方式， 它与户内系统的连接进入设备间 子系统 24 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 3. 结结构化布构化布线线系系统统的的设备设备 和部件和部件 4. 布线系统工程设计 5. 网络机房设计 6. 网络机房电源设计 7. 网络工程案例教学 25 结结结结构化布构化布线线线线系系统统统统的的设备设备设备设备 部件部件 结构化布线系统中所需要的设备 和部件很多， 大体上划分为 传输介质。传输介质是连接网络各个站点的物 理通道。提供可靠的物理通道是信息能够正确 、快速传递的前提（第2章讲过） 介质之间的连接部件 配线接续设备 等几类 26 结结构化布构化布线线中的中的连连接部件接部件 配线架 由各种各样的跳线板与跳线组成，能够方便地 调整各个区域内的线路连接关系 当需要调整布线系统时，通过配线架系统的跳 线重新配置布线的连接顺序 跳线的种类很多，如光纤跳线、电缆跳线等 为了操作方便，电缆配线架大多都采用无焊接 的连接方法 连连接部件及工具接部件及工具 27 连连接部件及工具接部件及工具 28 连连接部件及工具接部件及工具 29 结结构化布构化布线线中的中的连连接部件接部件( (续续) ) 双绞线连 接设备 双绞线 布线系统中的连接部件主要是RJ-45，除此之外就 是用户的信息接插座或叫通信引出端子，由此以便与终 端设备 相连接 同轴电缆连 接设备 同轴电缆 布线中所需要的连接部件比较多。如N系列和 BNC系列 光缆连 接设备 光缆布线中所需要的连接设备 有光缆配线架、光纤连 接 器和光电转换 器等设备 30 31 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 4. 布布线线系系统统工程工程设计设计 5. 网络机房设计 6. 网络机房电源设计 7. 网络工程案例教学 32 结结构化布构化布线线系系统统的工程的工程设计设计 几项内容 对用户通信要求的评估 实地勘察建筑群或建筑物的地理环境 根据地理环境选择传输 介质、网络设备 绘制网络工程布局、配置蓝图 进行工程造价估算 33 结结结结构化布构化布线线线线系系统标统标统标统标 准准 EIA/TIA 568商业建筑电信布线标 准 ISO/IEC 11801 建筑物通用布线的国际标 准 EIA/TIA TSB-67 非屏蔽双绞线 系统传输 性能验收规范 EIA/TIA 569 民用建筑建筑通信通道和空间标 准 EIA/TIA 民用建筑中有关通信接地标准 EIA/TIA 民用建筑通信管理标准 我国于1995年3月颁布并批准建筑与建筑群综合布线 系统工程设计规 范 34 结结构化布构化布线线系系统统的的测试测试 分为验证测试 和鉴别测试 两类 验证测试 就是测试线缆 的基本安装情况 鉴别测试则 是在满足正确连接的同时，测试 其电气特性是否达到设计要求等 测试 的内容通常包括 线缆长 度 特性阻抗 噪声 衰减 近端串扰 35 结结构化布构化布线线系系统统的的测试测试 ( (续续) ) 测试 工具通常分为两大类 线缆检测 工具，如TEST ALL IV检测仪 和Fluke 620检测仪 等 线缆测试 工具，如DSP-100数字式测试仪 、 TEXT-ALL25测试仪 和938系列光缆测试仪 等 36 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 布线系统工程设计 5. 5. 网网络络机房机房设计设计 6. 网络机房电源设计 7. 网络工程案例教学 37 机房的机房的总总总总体体设计设计设计设计 对机房的要求主要考虑面积、地面、墙壁、顶棚、门 窗和照明等 机房位置的选址 通常选择 在高层大楼的中层为 宜 机房面积的确定 通常网络系统机房面积设计应为设备 占用面积的57倍 的关系 计算机网络系统机房装饰设计 机房地面、机房墙面、机房顶棚、机房门窗、机房照明 38 机房的机房的环环环环境境设计设计设计设计 由于网络系统设备 的高精密和系统的接插件多，所以 机房环境的设计 要求较高 通常需要考虑的因素有：电源、灰尘、温度与湿度、 腐蚀和电磁干扰等，这些方面也是造成计算机网络系 统故障的主要环境因素 机房温度与湿度的环境：开机时的机房温度通常要求在 1530，停机时的机房温度要求在535；一般湿 度保持在2080 39 机房空机房空调调容量的容量的设计设计 机房都主要是靠空调机进行温度和湿度的调节 空调容量的设计 ，通常需要考虑设备发热 、 机房照明的发热 、机房人员的热量、机房外围 结构和空气流通等因素 计算方法 K=(100300)S (大卡) 其中K为空调容量，S为机房面积 40 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 布线系统工程设计 5. 网络机房设计 6. 6. 网网络络机房机房电电源源设计设计 7. 网络工程案例教学 41 配配电电系系统设计统设计 计算机网络系统设备间 或中心机房的供电系 统，通常要求不间断地供电，即建立不停电系 统，采用一类供电 也可以采用两路供电系统，一旦一路停电，立 即自动切换到另一路供电系统 42 供供电电系系统统的的负负荷荷计计算算 一个机房或一个用电系统，分为照明用电、空调用电 和设备 用电 负载 功率有实测 法和估算法两种 实测 法即指在通电的情况下，测量负载电 流。如果负载 为单 相时，则为 相电流与相电压 乘积的2倍作为负载 功 率；如果负载为 三相时，则用相电流与相电压 乘积的3 倍作为负载 功率 估算法则是将各个单项负载 功率加起来，所得的和再乘 以一个保险系数(可取1.3)作为总 的负载 功率 上述计算仅作为总负载 功率的基数，还要考虑为 以后 扩容设备 留余量 43 供供电电方式方式 市电直接供电方式 适应于电网系统运行稳定，质量又有保证，周围没有 大型负载 以及电磁干扰 UPS系统供电 在线型UPS即指其机内的逆变器串联在供电回路上，持 续不间断地工作着的UPS 后备型UPS是指其机内逆变器通过转换 开关并联在供 电回路上，只有当市电中断以后才受控工作的UPS 综合式供电方式 机房内，电源插座应有两种。一种由UPS电源供电，另 一种由市电直接供电 44 供供电电系系统统的安全的安全 用电设备过载 配电系统的设计时 ，对用电的负荷量要留有充分的余 地。防止因用电过负 荷使电力线发热 而可能引发的电 源火灾，同时UPS和交流稳压电 源的功率与负载 功率相 比，要有一定的余量 电气保护措施 电力线进 入机房时，入口处要有保护措施。注意防止 雷电影响，设计时 需要增加防雷保护装置 对静电干扰也要有防止措施 电气保护还 包括过压 保护和过流保护等 45 机房供机房供电设计电设计 电力供应有以下要求 电网电压 要稳定，通常要求在任何情况下，其偏差不得 超过额 定值的5 要求电网电压杂 波少、干扰小 防止工业控制系统交变电 磁场的辐射干扰 电网必须在一定的时间 内不间断地连续 供电 最好不要与大容量的感性负载电 网并联运行，以防止高 压涌流 电网的频率漂移要小，提供计算机网络系统设备 的电 源的频率偏差不得大于1 计算机网络系统所用的电源要有良好的接地 46 电电电电源系源系统统统统接地接地设计设计设计设计 所谓接地就是设备 的某一部分与土壤之间作良好的电气连 接，这就叫作“接地”，与土壤直接接触的金属导体叫作接 地体或接地极，连接接地体或设备 接地部分的导线 叫作地 线。接地是以接地电流易于流动为 目的，所以接地电阻越 低接地电流越易于流动，通常要求接地电阻越低越好，说 明接地效果好 计算机供电系统的接地，通常包括交流接地、直流接地和 保护接地几种 47 接地方式接地方式 交流接地 是将交流电电 源的地线与大地相接，通常是采用较粗的 导线 与铜排相接之后，埋设于1.52m深地下，并撒放一 些粗盐或木炭增加其导电 性能。接地电阻小于3 直流接地 将直流电源输出端的一个极(负极或正极)与大地相接，提 供稳定的零电位，以便供电压 参考，可以减少数据传输 中差错。通常要求直流接地电阻不得大于1 保护接地 通常是指各种设备 的外壳接地。保护接地的作用是屏蔽 外界各种干扰对计 算机或其他设备 的影响，同时防止因 漏电流造成的人身安全问题 48 要点要点 1. 结构化布线系统基本概念 2. 结构化布线系统组成 3. 结构化布线系统的设备和部件 4. 布线系统工程设计 5. 网络机房设计 6. 网络机房电源设计 7. 7. 网网络络工程案例教学工程案例教学 案例案例1 1：教学楼教学楼结结构化布构化布线线系系统统 案例教学要求 理解20层楼宇的结构化布线系统的网络物理传 输介质的选择方法和大致使用量。 能够用Visio绘制该楼宇结构化布线系统。 案例教学环境 PC 1台，Microsoft Visio软件1套。 49 教学楼教学楼结结构化布构化布线线系系统统 设计 要点： 建造一座20层的教学大楼，每层楼高3 m，长度 120 m，宽40m，在大楼中部设有弱电竖井，可 用于安装计算机网络线路。 在各个办公室需要部署信息点(即连接计算机网 络和电话的地方)，大约平均每2m2一个信息点 。 楼宇干线传输 速率要能够支持1000Mpbs，每层 的传输介质一般要能够支持100Mpbs。 50 需求分析和需求分析和设计设计设计设计 考考虑虑虑虑 1.不涉及建筑群子系统，可忽略 由于楼宇设有弱电间 （竖井），则本结构化布线系 统应围绕 弱电间进 行设计 大楼的设备间 一般应当选择设 置在大楼的中间部位 ，这样 通常可以节省垂直干线子系统的造价。若将大 楼设备间选择 在10层的话，则向下、向上均约30米 。 由于该楼宇的干线速率要求支持千兆速率，因此垂直 干线子系统选 用的介质应 当是光缆 51 需求分析和需求分析和设计设计设计设计 考考虑虑虑虑 2.根据用户需求，确定信息点设置并留有一定余量。否 则可采用估算的方法：每层面积约 360m 2，去除走廊 等面积约 100 m 2，大约需要130个信息点 考虑到有些楼层可能设置实验 室或计算机机房等信息 点较为 密集的场所，需要增加50个信息点 这样 就可以估算出每层的管理子系统的配线系统所需 的容量为180 52 需求分析和需求分析和设计设计设计设计 考考虑虑虑虑 3.由于弱电井位于大楼每层中间部位，从楼层管理子系 统出发的水平布线子系统最长距离约为 80米 这是因为线缆 需要从弱电桥 架上走，这往往不能走直 线。这对 于百兆速率可采用6类双绞线 ，而对于千兆 速率则要采用光纤电缆 了 4.对于工作区子系统主要是考虑信息插座的位置和样式 问题 53 教学楼教学楼结结构化布构化布线线系系统统的的设计设计 方案方案 54 教学楼教学楼结结构化布构化布线线系系统统的的设计设计 方案方案 55 弱弱电间电间 的光的光缆缆交交换换机机 56 光缆 其他其他设计问题设计问题 从弱电间 延伸出来的网络线缆桥 架，采用“工”字形方 式架设，通到该楼层的每个房间，很好地保护了连接 各房间与弱电间 的双绞线 和光缆 在同一楼层中，除了传输 速率有特殊要求的架设光缆 外，其余一律架设6类双绞线 为了节省布线成本，可以采用从弱电间 只引23根双 绞线 的方案（2根备份），该线缆 到达房间后再用配 线架进行两次跳线 57 案例案例2 2：机房机房电电源容量估算源容量估算 案例教学要求： 掌握估算一个计算机网络机房电源容量的基本 方法。 案例教学环境 PC 1台，Microsoft Visio软件1套。 58 机房机房电电源容量估算源容量估算 设计 要点： 每个计算机网络机房都需要有一个完善的供电 系统。为了保障供电安