寧曉青

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系山西運(yùn)城 044000）

基于光纖到桌面布線系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

寧曉青

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系山西運(yùn)城 044000）

隨著多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的需求，針對(duì)傳統(tǒng)布線系統(tǒng)在容量、帶寬、傳輸距離以及信號(hào)衰減等方面的缺陷，對(duì)光纖布線系統(tǒng)的原理、組成、結(jié)構(gòu)以及施工進(jìn)行了研究，提出了一種全光纖布線系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)的布線系統(tǒng)從用戶終端到設(shè)備端全部采用光纖進(jìn)行布線，可以最大化地滿足人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量、網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸距離和保密性等方面的要求，同時(shí)易于升級(jí)、管理與維護(hù)，是未來綜合布線的發(fā)展方向。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 光纖 雙絞線 綜合布線

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，智慧城市已被列入國家“十二五”規(guī)劃建設(shè)綱要，綜合布線作為智慧城市的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，作為城市網(wǎng)絡(luò)信息化的高速公路，傳輸線纜的選擇至關(guān)重要，而光纖作為寬帶接入一種主流方式，有著通信容量大、中繼距離長、保密性能好、適應(yīng)能力強(qiáng)、體積小重量輕、原材料來源廣和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)智慧城市、感知傳感器的互聯(lián)互通、支持?jǐn)?shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)連接都有非常重要的作用，同時(shí)布線系統(tǒng)水平的高低不僅是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的指標(biāo)，也是在信息時(shí)代國家提高自身競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)根本所在和基本保障[1]。

2 綜合布線系統(tǒng)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)在傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像等數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)采用不同的線纜和不同的終端插座，各系統(tǒng)分別由不同的廠商設(shè)計(jì)和安裝，相互獨(dú)立，兼容性差，隨著網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的發(fā)展或者辦公布局及環(huán)境的改變，就必須更換布線，而布線工程是一次工程，這樣就會(huì)因增加新線纜而留下不用的線纜，造成建筑物內(nèi)線纜雜亂，維護(hù)不便。

針對(duì)這種情況，提出了一種結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)，稱為綜合布線，它是一種預(yù)布線，能適應(yīng)較長一段時(shí)間需求，是一種模塊化和靈活性極高的建筑物內(nèi)或者建筑群之間的信息傳輸通道，能支持語音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體業(yè)務(wù)和其他控制信息的傳輸[2]，與傳統(tǒng)布線系統(tǒng)相比，它具有兼容性、開放性、靈活性、可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性,其整個(gè)系統(tǒng)由七大子系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)方式有全電纜或者光纜加電纜2種主要方式，但是由于電纜的存在，導(dǎo)致在網(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸距離（整個(gè)信道不能超過100 m）、安全性以及抗干擾等方面不盡人意。

進(jìn)入90年代以后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，特別是ODN網(wǎng)絡(luò)、FTTD光纖到桌面、EPON以太無源光網(wǎng)絡(luò)和WLAN回傳技術(shù)構(gòu)架等一系列技術(shù)的應(yīng)用，推進(jìn)了高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端設(shè)備的快速普及，使傳統(tǒng)的銅纜雙絞線傳輸方案日益成為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和未來發(fā)展的瓶頸，并常常陷入需要不斷升級(jí)和改造弊端，致使布線的傳輸速率越高，成本和施工難度越大[3]，綜合布線系統(tǒng)作為一個(gè)智能建筑的基礎(chǔ)性設(shè)施，傳統(tǒng)的銅纜布線系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)布線系統(tǒng)的要求，同時(shí)隨著光纖成本的降低以及操作工藝水平的不斷提高，構(gòu)建全光纖的布線系統(tǒng)已經(jīng)尤為迫切。

3 全光纖集中式綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 綜合布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

綜合布線系統(tǒng)是一種模塊化的及靈活性極大的建筑物內(nèi)或建筑物之間的信息傳輸通道，將數(shù)據(jù)通信設(shè)備、交換設(shè)備和語音系統(tǒng)及其他信息管理系統(tǒng)集成，形成一套標(biāo)準(zhǔn)的和規(guī)范的信息傳輸系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)是建筑物智能化必備的基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)成一般分為工作區(qū)、配線子系統(tǒng)、干線子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)、進(jìn)線間、設(shè)備間和管理7個(gè)部分，也有的將以上7個(gè)部分整合為3個(gè)子系統(tǒng)：建筑群子系統(tǒng)、建筑物子系統(tǒng)和配線子系統(tǒng)，具體的基本構(gòu)成示意圖如圖1所示。

圖1 綜合布線系統(tǒng)基本構(gòu)成原理圖

目前綜合布線系統(tǒng)中的建筑群子系統(tǒng)一般都采用室外單模光纜，建筑物子系統(tǒng)采用室內(nèi)多模光纜和大對(duì)數(shù)電纜，對(duì)于一些距離比較近，傳輸速率要求不是很高的系統(tǒng)，也可以采用4對(duì)雙絞線銅纜代替室內(nèi)多模光纜，配線子系統(tǒng)一般采用4對(duì)雙絞線銅纜進(jìn)行布線，到目前為止，配線子系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)已經(jīng)從4對(duì)五類線、超五類線過渡到六類線、超六類線甚至七類線，雖然支持的速率不斷提高，但是都有一個(gè)致命的缺陷就是傳輸信道不能超過100 m，同時(shí)易受外界的電磁干擾，安全性也沒有保障。針對(duì)這些缺陷，提出了一種全光纖布線系統(tǒng)，即光纖到桌面（FTTD），就是用光纖替代傳統(tǒng)布線系統(tǒng)中的干線子系統(tǒng)、配線子系統(tǒng)以及工作區(qū)中的超五類、六類、超六類、七類雙絞銅纜及銅纜跳線，將光纖延伸至用戶終端電腦、電話和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等設(shè)備，使用戶終端全程通過光纖實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入。

3.2 全光纖布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全光纖布線系統(tǒng)就是所有布線子系統(tǒng)纜線全部采用光纖進(jìn)行布線，組成一個(gè)全光鏈路的網(wǎng)絡(luò)，采用的光纖光纜選用相同類型和品種的產(chǎn)品，以求全程技術(shù)性能統(tǒng)一，保證通信質(zhì)量?jī)?yōu)良，不致產(chǎn)生不匹配或不能銜接的問題。其中建筑群子系統(tǒng)、干線子系統(tǒng)和配線子系統(tǒng)分別采用不同模式和不同芯數(shù)的光纖光纜進(jìn)行敷設(shè)[4]。建筑群子系統(tǒng)的光纜選用和施工等與傳統(tǒng)的布線一樣，還是采用室外單模光纜，具體光纖芯數(shù)由建筑物的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模決定，同時(shí)根據(jù)不同的布線環(huán)境采用不同的室外單模光纜進(jìn)行架空、管道或者直埋等方法進(jìn)行敷設(shè)。干線子系統(tǒng)是綜合布線系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用系統(tǒng)的類型可以從62.5 μm/125 μm多模光纜、50 μm/125 μm多模光纜以及8.3 μm/125 μm單模光纜中進(jìn)行選擇，一般對(duì)于萬兆主干，千兆桌面帶寬的要求選擇室內(nèi)62.5 μm/125 μm多模光纜就可以滿足要求，具體光纖芯數(shù)根據(jù)樓層信息點(diǎn)的數(shù)量以及網(wǎng)絡(luò)帶寬要求決定，干線子系統(tǒng)的結(jié)合方式一般采用施工簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方法進(jìn)行施工。

配線子系統(tǒng)選擇2芯或者4芯的50 μm/125 μm室內(nèi)多模光纜即可，選用4芯時(shí)，其中2芯作為備份。工作區(qū)子系統(tǒng)的光纖跳線采用高強(qiáng)度（GGP）光纖跳線，這種光跳線采用精密涂敷技術(shù)和材料技術(shù)，抗靜態(tài)疲勞性高，在相同的彎曲半徑下應(yīng)力較低，柔韌性強(qiáng),具備優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和可以承受更小的彎曲半徑，插座采用VF-45插座，用它來對(duì)配線子系統(tǒng)的多模光纖進(jìn)行端接，可同時(shí)端接2芯光纖。VF-45的插頭自帶保護(hù)蓋，當(dāng)跳線未插入連接器前，保護(hù)蓋是關(guān)閉的，當(dāng)插入連接器后，保護(hù)蓋自動(dòng)打開，保證光束的通道，從而解決對(duì)光跳線發(fā)光頭的保護(hù)，使GGP跳線像RJ-45跳線一樣的方便使用，同時(shí)對(duì)于沒有配備光口的終端設(shè)備可以采用光電適配器進(jìn)行解決。

設(shè)備間、電信間以及進(jìn)線間的配線設(shè)備全部采用光配線架進(jìn)行端接，同時(shí)根據(jù)工程的實(shí)際情況，可以省去電信間，直接由建筑群或者建筑物敷設(shè)光纖到達(dá)用戶端。采用全光纖布線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信道長度已經(jīng)不再受限于銅纜信道不能超過100 m的限制，如果采用普通多模光纜，信道距離可達(dá)275 m，如果采用激光優(yōu)化型纖芯為50 μm的多模OM4光纜，在10 Gbit/s系統(tǒng)中，可以傳輸550 m，這個(gè)運(yùn)行距離是對(duì)整個(gè)信道而言的，包括從設(shè)備端口到工作區(qū)的設(shè)備和工作站端口的整個(gè)線路全長(含接插光跳線)，這樣就可以滿足目前或者未來很長時(shí)間內(nèi)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬以及傳輸距離的要求。其中當(dāng)干線子系統(tǒng)和配線子系統(tǒng)采用光纖光纜并混合組成光纖信道時(shí)，其連接方式主要有以下幾種。

⑴光纖經(jīng)電信間FD連接

這種信道的布線方式主要有2種，第一種是水平光纖和主干光纖都敷設(shè)到樓層電信間FD的光纖配線設(shè)備，通過光纖跳線連接構(gòu)成信道，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。另外一種是水平光纖和主干光纖在樓層電信間FD進(jìn)行端接構(gòu)成信道，其光纖的端接可以采用光纖熔接和機(jī)械連接2種方法，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 光纜經(jīng)電信間FD光纖跳線連接

圖3 光纜在電信間FD做端接

⑵光纖經(jīng)設(shè)備間BD連接

這種方式的水平光纖經(jīng)過電信間FD不做端接或者跳接，而是直接連至大樓設(shè)備間BD光配線設(shè)備構(gòu)成光纖信道，中間不做任何處理，省去了電信間這個(gè)節(jié)點(diǎn)，具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，這種連接方式在具體工程中應(yīng)用最為廣泛，屬于全光纖集中式布線系統(tǒng)，其完整的信道結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖4 光纜直接連接至設(shè)備間BD

圖5 完整的光纖信道結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)然如果用戶需要其工作區(qū)的終端設(shè)備直接與公用數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行連接溝通時(shí)，為了簡(jiǎn)化信道結(jié)構(gòu)，可以將光纖直接從工作區(qū)敷設(shè)到建筑物的進(jìn)線間與光纖配線設(shè)備進(jìn)行連接，此時(shí)建筑物內(nèi)的所有光纖類型需要與公用通信網(wǎng)的引入光纖保持一致[4]，一般采用單模光纖進(jìn)行敷設(shè)，這種情況一般適用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬以及安全性等有特殊要求的場(chǎng)合。

4 全光纖綜合布線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用

4.1 全光纖綜合布線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

優(yōu)勢(shì)主要有：①光纖通信頻帶寬，理論可達(dá)30 G，通信容量大，帶寬可以隨意增加，足以應(yīng)付未來網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，容易升級(jí)；②不受強(qiáng)電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響，同時(shí)不往外輻射能量，通信內(nèi)容保密，第三方無法竊聽，安全性高；③不帶電，抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，可用于易燃、易爆等特殊環(huán)境；④損耗低、衰減小及傳輸距離遠(yuǎn)，突破銅纜系統(tǒng)的信道長度100 m限制；⑤測(cè)試簡(jiǎn)單，糾錯(cuò)容易，穩(wěn)定性好，易于維護(hù)。

4.2 全光纖綜合布線系統(tǒng)的應(yīng)用

鑒于全光纖布線系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，除了在主干系統(tǒng)運(yùn)用光纜外，對(duì)于一些特殊行業(yè)如電力系統(tǒng)（抗干擾）、醫(yī)院（防輻射）、傳媒機(jī)構(gòu)（高速率、高帶寬）以及銀行、保險(xiǎn)、金融、電信、移動(dòng)、審計(jì)、財(cái)政、公安、法院和科研機(jī)構(gòu)等安全性要求較高的行業(yè)都可以應(yīng)用[5]。

5 結(jié)束語

基于光纖到桌面的全光網(wǎng)布線系統(tǒng)將傳統(tǒng)布線系統(tǒng)中的干線子系統(tǒng)、配線子系統(tǒng)以及工作區(qū)中使用的銅纜和銅纜跳線全部采用光纖進(jìn)行敷設(shè)，徹底地解決了人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)帶寬、傳輸距離和數(shù)據(jù)安全性等方面的需求[6]，同時(shí)也滿足了一些特殊行業(yè)的要求，對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展以及智慧城市的建設(shè)提供了基本保障。相信隨著光纖及連接器件技術(shù)的發(fā)展，國家政策上的扶持以及光纖成本的不斷降低，全光纖布線系統(tǒng)將成為未來綜合布線系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)并得以大規(guī)模應(yīng)用，光纖到桌面的布線系統(tǒng)將很快會(huì)步入尋常百家。

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Research and Design on Distribution System Based on Fiber-To-The-Desktop

NING Xiao-qing
(Department of Electronic and Information Engineering,Yuncheng Professional Technology College,Yuncheng Shanxi 044000,China)

With the rapid development of multimedia technology and network information technology,the traditional cabling system can't satisfy the requirements of people.Aiming at the disadvantages of traditional cabling system such as capacity,bandwidth,transmission distance and signal attenuation,this paper studies the principle,composition,structure and construction of optical fiber cabling system and proposes an all-fiber cabling system.This cabling system entirely uses the optical fiber cabling from the user terminal to the equipment terminal and can maximally satisfy people’s requirements for network capacity,network bandwidth,transmission distance and security.At the same time,the characteristics such as easy upgrade,management and maintenance are the future development direction of integrated cabling.

computer network;optical fiber;twisted pair;integrated cabling

TP393.1

A

1008-1739(2014)06-70-4

定稿日期：2014-02-26