网络工程设计与系统集成(3)第2章

1、杨 威问题思考 学习目标学习目标 综合布线系统标准综合布线设计与安装综合布线系统的保护综合布线系统的测试数据中心机房设计 （Structured Cabling Systems，缩写SCS）采用模块化设计和分层星型拓扑结构，它能适应任何大楼或建筑物的布线系统，其代表产品是建筑与建筑群综合布线系统（Premises Distribution System，缩写）。另外，还有两种先进的系统，即智能大楼布线系统（）和工业布线系统（）。 1985年在美国开始制定 EIA/IA-568标准 1991年形成第一版EIA/TIA-568 1995年10月正式修订为EIA/TIA-568A标准 （1）标准制定

2、的目的。建立支持多厂商用户环境的通用布线系统，进行商用建筑结构化布线系统的设计和安装指导，便于用户连接和建立系统，确定布线系统配置的性能和技术标准，提供建筑群和商用大楼内通信布线的最低要求。（2）基本内容。建议的拓扑结构和布线距离，决定性能的介质参数。为确保互通性，规定了连接器针脚功能的分配。通信布线系统要求十年以上的使用期限。 图2.2 三层配线间连接示意图 媒体形式MC-HCHC-ICIC-MC100 UTP（语音）800m500 m300 m150 STP-A700 m500 m700 m100 UTP（数据）90m 多模光纤 MM Fiber2000 m500 m1500 m单模光纤

3、SM Fiber3000 m500 m2500 m表2.1 话音和低速数据的应用 布线系统等级与类别的选用布线系统等级与类别的选用业务种类配线子系统干线子系统建筑群子系统等级类别等级类别等级类别语音DE5e6C3类(大对数)C3类(室外大对数)数据DEF5e67DEF5e67(4对)光纤(多模或单模)多模62.5um，50um单模10um 光纤多模62.5um，50um单模10um光纤多模62.5um，50um单模10um其他应用可采用5e6类4对双绞电缆和62.5um多模50um多模10um单模光缆100Mbit/s、1Gbit/s以太网中光纤应以太网中光纤应用传输距离用传输距离 光纤光纤类

4、型类型应用网络应用网络光纤直径光纤直径(um)波长波长(nm)带宽带宽(MHz)应用距离应用距离(m)多多模模100BASEFX20001000BASBSX5008501602201000BASE LX2002755501000BASE-SX5008504005005005501000BASE-LX1300400550550单单模模1000BASE-LX75,450选用绝缘铜导线的截面(mm2)6161650长度测量 衰减是信号在传输介质上进行传输的过程中所产生的损耗。 5近端串扰（近端串扰（NEXT）测试与标准）测试与标准NEXT是指在一条链路中从一对线对至另一对线的信号耦合，也就是说当一条

5、线对发送信号时在另一条相邻的线队收到的信号。近端串扰本身对终接点（跳线架、信息插座）处的非双绞金属线很敏感；同时，对粗劣的安装也非常敏感。NEXT是决定链路传输能力的最重要的参数，在施工中的工艺问题也会产生NEXT。 测量结果可能产生的原因近端串音（NEXT）不合格电缆与接插件卡接不良，或电缆线对扭绞不良，或外部噪声源影响，或接插件性能不良或没有达到5类产品技术指标。衰减不合格布线系统水平电缆超过规定长度，或现场高温影响，或电缆与接插件卡接不良，或接插件性能不良或没达到5类产品技术指标。布线图不合格线对交叉，或终接处线对非扭绞长度超过要求，或线对串接，或终接处及芯线断线，或终接处及芯线短路。长

6、度不合格测试仪表传播时延（NVP）调整不准确，或布线系统电缆超过规定长度，或电缆断线，或电缆短路。序 号 编 号内 容记录电缆系统光缆系统 地址号 缆线号 设备号 长度 接线图 衰减 近端串音（2端） 电缆屏蔽层连通情况 其他任选项目 衰减 长度 测试日期、人员及测试仪表型号 处理情况 五类及光纤综合布线系统工程电气性能测试记录五类及光纤综合布线系统工程电气性能测试记录测测测测试试仪仪精精度度最最低低性性能能要要求求性能参数1100MHz1100MHz一级精度二级精度随机噪音最低值最大不超过75dB是，同时满足50-15log（f/100）dB最大不超过75dB是，同时满足65-15log（f

7、/100）dB近端串音（NEXT） 40-15log（f/100）dB55-15log（f/100）dB平衡输出信号27-15log（f/100）dB37-15log（f/100）dB共模抑制 27-15log（f/100）dB37-15log（f/100）dB动态精确度 1dB0.75dB长度精确度 1m4%（被测长度）回波损耗 15dBTIA-942标准 设计指导思想机房布线设计机房供配电设计机房节能设计 机房接地保护 2.5.1 TIA-942标准数据中心电信基础设施标准TIA-942于2005年4月批准并发布。该标准讨论了企业级数据中心在空间布局和布线管理等方面的有关问题，为数据中心的

8、规划和建设提出了设计规范，提出了数据中心的设备用电、网络布线、安全接地、设备用电、网络布线、安全接地、防火保护、建筑结构布局防火保护、建筑结构布局等方面的技术规范及要求。 TIA-942标准中，依据机房整体重要性，将数据中心分为4个等级（Tier），如表2.22所示。 数据中心国际标准TIA-942等级一级(Tier1)二级(Tier2)三级(Tier3)四级(Tier4)线路冗余1电源+1布线1电源+1布线2电源+1布线(1套系统工作)2电源+2布线(2套系统同时工作)允许宕机时间28.8小时/年22小时/年1.6小时/年0.4小时/年可靠（用）性99.67%99.749%99.982%99

9、.995%电源UPSUPS+发电机UPS+发电机UPS+发电机备用部件NN+1N+12(N+1)系统冗余没有没有空调+电源全部冗余system+system2.5.2 设计指导思想机房整体布局机房整体布局机房建筑节能机房建筑节能机房设备节能机房设备节能机房设施安全机房设施安全数据安全数据安全新一代数据中心建设涵盖设备节能、省地、安全等“显性”因素之外，还涵盖了数据安全，机房无污染、无干扰等“隐性”因素 2.5.4 2.5.4 机房供配电设计机房供配电设计在机房内设置电源输入配电柜和输出配电柜。通常，输入配电柜配置3个空气开关，其中1个为进线总空开，1个连接UPS，1个连接制冷机等。输出配电按照

10、机柜数量与功耗的用电设备配置空开的数量。将UPS电源输出端与每个空开的金线端连接，铜电缆一端与空开出线端连接，铜电缆一端与机柜的PDU（Power Distribution Unit，电源分配单元）连接。采用这种结构化供配电的好处是，设备运行中一旦发生故障需要断电维护，即可断开相连的空开，不影响其他设备正常运行 1. 结构化供配电2 UPS的工作原理 uUPS（Uninterruptible Power System）称为不间断电源。是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。u它主要的功能就是，当市电输入正常时，会将电流稳压后供应给负载使用；当市电中断时，会及时向用电设

11、备提供电能，使设备仍能持续工作一段时间，以便处理好未完成的工作。（1）选择UPS。要依据机房所需功率，确定UPS选型。列出所有需要保护的用电设备，别忘了显示器、终端、外挂硬盘。对于整体设备的功率则以其额定数为基准。把所有设备的功率值汇总，将汇总值加上20%的扩充容量，以备系统升级时用 .（2）选择电池。电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。根据延时能力，确定所需电池的容量大小，用安时（AH值）来表示，以给定电流安培数时放电的时间小时数来计算。蓄电池数量=（UPS电源功率延时时间）（电池直流电压电池安时数）。在安装UPS时，应严格遵守厂家产品说明书中的有关规

12、定，保证UPS所接市电的火线、零线顺序符合要求。如果将火线与零线的顺序接反，那么在从市电状态向逆变状态转换时极易造成UPS的损坏。不要频繁地关闭和开启UPS电源。一般要在关闭UPS电源2分钟后才能再次开启，否则UPS电源可能处于“启动失败”的状态，亦即UPS电源处于既无市电输出、又无逆变器输出的状态。Windows Server 2008Windows Server 2008对对UPSUPS使用的支持使用的支持 应将“UPS、报警器、信使和事件日志”等Windows服务与为计算机所选择的不间断电源（UPS）设备相结合使用。配置UPS设备，可在“控制面板”中，鼠标左键单击“UPS”。应根据所使用

13、的UPS设备支持的特性来进行配置。Windows Server 2008支持的三种特性是：主电源故障检测；电量不足检测；UPS关闭功能。避雷器安装的基本要求：电源避雷器的连接引线，必须有足够粗，并尽可能短；引线应采用截面积不小于25mm2的多股铜导线；如果引线长度超过1.0m时，应加大引线的截面积；引线应紧凑并排或绊扎布放；电源避雷器的接地线应为不小于1525mm2的多股铜导线，并尽可能就近可靠入地。 机房热源计算 项目项目所需数据所需数据散热量计算散热量计算散热量小散热量小计计IT设备IT设备总负载功率机房内所有用电设备总负载功率带电池的UPS电源系统额定功率（0.04电源系统额定值）+（0

14、.06IT设备总负载功率）配电系统电源系统额定功率（0.02电源系统额定值）+（0.02IT设备总负载功率）照明设施地板面积21.53地板面积人员最大人员数100最大人员数合计各项发热量合计网络机房散热量计算数据表（表中热量和功率单位为网络机房散热量计算数据表（表中热量和功率单位为W，面积单位为平方米），面积单位为平方米）一般来说，1匹家用空调的制冷量大致为2000大卡，换算成国际单位应乘以1.162，即1匹的制冷量为2000大卡1.162=2324W。这里的W（瓦）表示制冷量。 一台5匹空调的制冷量为200051.162=11.620KW。家用空调在应用时，60%多的功率是在制冷，剩下30%

15、多的功率是在除湿。5匹空调的制冷功率约为6.97KW，大于机房IT设备发热之和6.2965KW。所以，某企业网络中心需要5匹家用空调一台 为了提高制冷系统的效率，机房内IT设备（服务器、存储、路由交换机、防火墙等）机柜摆放，常采用“面对面、背靠背”的方式，如图2.6所示。改变以往网络中心机柜面朝同一方向摆放的做法。也就是在机房内形成热风区和冷风区。使得冷、热空气能够正常流通，不形成混流。冷、热空气混杂是机房中常见的情况，空调提供的冷气还没有进入IT设备机柜就已经变热了。机房冷热风区规划 评价网站（数据中心）机房能源效率的指标评价网站（数据中心）机房能源效率的指标PUE（PowerUsageEf

16、fectiveness，电源使用效率），电源使用效率）在在1.52.0范围内，即机房总设备能耗除以数据设范围内，即机房总设备能耗除以数据设备能耗尽可能接近备能耗尽可能接近1.5。绿色节能机房最主要的特征就是低功耗、低噪声，降绿色节能机房最主要的特征就是低功耗、低噪声，降低二氧化碳排放。采用低功耗处理器及服务器虚拟化低二氧化碳排放。采用低功耗处理器及服务器虚拟化方案，可以更好地控制整个系统的总成本，并且降低方案，可以更好地控制整个系统的总成本，并且降低后期运营的耗电量。与此同时，由于服务器散热风扇后期运营的耗电量。与此同时，由于服务器散热风扇转数的降低和精密空调制冷量、风量的降低，可以大转数的降

17、低和精密空调制冷量、风量的降低，可以大大降低机房的噪声，为机房和机房周围工作人员提供大降低机房的噪声，为机房和机房周围工作人员提供更加舒适的工作环境更加舒适的工作环境综合布线的过压保护可选用气体放电管保护器或固态保护器。气体放电管保护器使用断开或放电间隙来限制导体和地之间的电压。放电间隙由粘在陶瓷外壳内密封的两个金属电柱形成，并充有惰性气体。当两个电极之间的电位差超过交流250V或雷电的浪涌电压超过700V时，气体放电管出现电弧，为导体和地电极之间提供一条导电通路。综合布线系统除了采用过压保护外，还同时采用过流保护。过流保护器串联在线路中，当线路发生过流时，就切断线路。为了维护方便，过流保护一

18、般都采用有自动恢复功能的保护器。某中学占地面积某中学占地面积120亩，包括高中部、初中部、北校区（校亩，包括高中部、初中部、北校区（校中校）三个校园区。中校）三个校园区。（1）信息点）信息点501个。个。（2）多模光缆（）多模光缆（50/125um）设备端口至设备端口距离不）设备端口至设备端口距离不得超过得超过550m。双绞线设备端口至终端（信息模块）距离不。双绞线设备端口至终端（信息模块）距离不得超过得超过90m。（3）数据传输。三个校区之间）数据传输。三个校区之间1000Mbit/s，图书馆，图书馆1000Mbit/s，其他建筑楼，其他建筑楼200Mbit/s，楼内水平区，楼内水平区100

19、Mbit/s。（4）交流电压。相电压）交流电压。相电压380400V，线电压，线电压180230V，需要采用净化电源和需要采用净化电源和UPS。（5）部分建筑楼的设备间需要安装防雷地和工作保护地。接）部分建筑楼的设备间需要安装防雷地和工作保护地。接地电阻小于地电阻小于4。 （1）建筑楼互连采用慧锦FNET多模（50/125 um）八芯室外金属光缆。（2）光纤跳线采用慧锦F-NET双芯SC-SC多模3m（50/125）跳线。 （3）光纤配线盒采用慧锦F-NET简易式12/24/48口机架式光纤盒和简易式8口墙挂式光纤盒。（1）ISO/IEC 11801信息技术-布线标准。（2）ANSI EIA/

20、TIA 568A商务建筑电信布线标准。（3）GBT/T 50312-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范。（1）符合最新国际标准ISO/IEC 11801和ANSI EIA/TIA 568A/568B标准，充分保证计算机网络高速、可靠的信息传输要求。（2）能在现在和将来适应技术的发展，实现数据通讯、语音通讯和图像传输。（3）除去固定于建筑物内的线缆外，其余所有的接插件都是模块化的标准件，以方便将来有更大的发展时很容易地将设备扩展进去。（4）能满足灵活应用的要求，即任一信息点能够连接不同类型的计算机或微机设备。（5）能够支持10/100/1000Mbit/s的数据传输，可支持快速以太网和

21、交换以太网的应用。学校建筑楼群光缆连接示意图垂直干线的设计必须满足用户当前的需求，同时又能适合用户今后的要求。为达此目的，采用超五类UTP电缆，支持数据信息100/1000Mbit/s的传输，采用5类25对非屏蔽电缆，支持语音信息的传输。从大楼主设备间主配线架上至楼层分配线间各个管理分配线架的铜线缆安装路径要避开电磁干扰源区域（如马达、变压器），并符合ANSI TIA/EIA-568安装规定。大楼垂直主干线缆长度小于90m时，建议按设计等级标准来计算主干电缆数量；但每个楼层至少配置两条CAT5 UTP做主干。大楼垂直主干线缆长度大于90m，则每个楼层配线间至少配置一条室内八芯多模光缆做主干。主

22、配线架在现场中心附近要保持路由最短原则。 采用星型拓扑结构，每个信息点均需连接到管理子系统。由UTP线缆构成,最大水平距离：90m（295ft）。综合布线的水平线缆采用超五类双绞线。所需水平电缆长度：Y（电缆总长度）信息点数平均电缆长度=501（90+25）21.1=31688m，Y305m/箱=103箱。工作区指从由水平系统而来的用户信息插座延伸至数据终端设备的连接线缆和适配器组成。工作区的UTP跳线为软线（Patch Cable）材料，即双绞线的芯线为多股细铜丝，最大长度不能超过5m。如下图所示。图：工作区子系统设备间子系统建议设在科技楼三层（中部）网络中心机房，机房的面积要考虑为以后的扩展留有余地，不要设在顶层或地下室。建筑群来的线缆进入建筑物时应有相应的过流、过压保护设施。设备间子系统空间要按ANSI/TIA/EIA-569要求设计。设备间子系统空间用于安装电信设备、连接硬件、接头套管等。为接地和连接设施、保护装置提供控制环境，是系统进行管理、控制和维护的场所。6配线间子系统配线间也称为管理子系统，是整个配线系统的中心单元，如下图所示。它的位置确定、安装及环境条件的考虑是否恰当，都直接影响到将来信息系统的正常运行和使用的灵活性。管理子系统（配线室