物理网络设计 .pdf
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1、1 8l 结构化布线系统.2811 基本概念.28 111 结构化布线系统的特点.28 112 结构化布线系统的应用场合.3812 结构化布线系统组成.48 121 工作区(终端)子系统.48 122 水平布线子系统.48 123 垂直干线子系统.58 124 管理子系统.58 125 设备间子系统.58 126 建筑群子系统.6813 结构化布线系统的设备部件.68 131 结构化布线系统中的传输媒体.68 132 结构化布线中的连接部件.9814 工程设计.10 8 141 程设计的内容.10 8 142 结构化布线系统标准.10 8 143 结构化布线系统的测试.11 82 网络机房和电
2、源.11 821 机房.11 8 211 机房的总体设计.11 8 212 机房的环境设计.13 8 213 机房空调容量的设计.14 822 电源.14 8 221 配电系统设计.14 8 222 机房供电设计.17 8 223 电源系统接地设计.17 83 基于以太网技术设计LAN.19 831 以太网原理.20 832 半双工和全双工以太网.21 833 快速以太网.21 834 千兆比以太网.22 835 千兆以太网.23 836 以太 LAN 的设计.23 8 361 应考虑的因素.23 8 362 5-4-3 规则 .24 8 363 电缆段长度和互连设备数量.24 8 364 工
3、作组级LAN.25 8 365 中等规模LAN.25 8 336 具有主干结构的企业网.26 837 升级到千兆比以太网.28 84 为企业网选择技术和设备.30 841 选择网络互连设备.30 842 构建广域企业网.31 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 38 页 -2 843 选择远地访问设备.32 844 选择 WAN 路由器和交换机.33 845 选择 WAN 服务提供商.34 85 物理网络设计举例.34 86 小结.36 第 8 章物理网络设计物理网络设计的任务包括为设计的逻辑网络选择环境平台:主要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
4、设计等内容;为企业网或园区网选择局域网(LAN)和广域网(WAN)技术及设备。由于逻辑网络设计是物理网络设计的基础,因此影响逻辑网络设计的商业目标、技术需求、网络通信特征等都会影响物理网络设计。需要强调指出的是,本章没有涉及有关结构化布线系统和网络机房、电源的设计许多非常专业的技术,而只是从系统设计者的角度介绍了最为基本的知识。在 8l 节中,我们介绍了结构化布线系统的基本概念、组成、主要装备以及工程设计包括的内容。82 节介绍了网络机房和电源的设计考虑。这两节的内容构成了网络环境层设计的主体。我们在83 中重点讨论了如何基于各种以太网技术设计LAN 的问题,对设计大、中、小型 LAN 的技术
5、进行了详细讨论。对于利用WAN 技术互连LAN 而构成更大的网络的问题,我们也在84 节中进行了讨论,并在85 节中给出了一个企业网设计实例。8l 结构化布线系统随着经济发展的需要,建筑的智能化已经是衡量建筑等级的尺度之一。新兴建筑必须满足建筑自动化、通信自动化和办公自动化以及防火自动化和信息管理自动化等方面的要求。因此,作为计算机网络系统和电话系统的基础设施,布线系统已成为计算机网络系统建设中的一个重要部分。计算机网络的布线系统有两种,一种是非结构化布线,另一种则是结构化布线。结构化布线系统是一种跨学科、跨行业的系统工程,能够满足支持综合型的应用。布线系统所采用的结构,通常要根据技术要求、地
6、理环境和用户的分布等情况而定,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。811 基本概念8111 结构化布线系统的特点在传统布线系统中,例如电话、计算机、电传机、安全保密设备、火灾报警、空调、生产设备和集中控制系统等,都是各自独立。而且各自的设计、安装都由不同的厂商实施,布线系统更是五花八门,各成体系。不同设备所使用的不同线缆、不同连接材料,连接这些不同布线的插头、插座及配线设备都不能互相兼容。结构化布线系统能够克服传统布线系统的不足之处,能够适应信息化的需要。所谓结构化布线系统,其实质就是指建筑物或建筑群内所安装的传输线路。这些传输线路将所有的语音设
7、备、数据通信设备、图像处理与安全监视设备、交换设备和其他信息管理名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 38 页 -3 系统彼此相连,并按照一定秩序和内部关系组合成为整体。从用户角度来说,结构化布线系统是使用一套标准的组网部件,按照标准的连接方法来实现的网络布线系统。结构化布线系统由一系列不同的部件组成,它包括布置在建筑物或建筑群内所有传输线缆和各种配件,例如电缆与光缆传输媒体、线路管理硬件、连接器、插头、插座、适配器、电气保护设备及硬件,各类用户终端设备接口和外部网络接口等。目前所说的结构化综合布线系统还是以通信自动化为主的综合布线系统,是智能化建筑的基础。结构化布线系
8、统所使用的传输媒体、布线设备和接插组件都符合标准化,它是目前所推行的比较先进的布线方式。它有许多特点:结构化布线系统具有良好的综合性和兼容性。该系统集语音、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,即任一插座都能够连接不同类型的设备,能综合和兼容不同系统。结构化布线系统适应性强,使用灵活。由于传输媒体、连线、配线组件的标准化,在任何网络系统的环境之下,不需要因为使用了不同的设备而与厂商协调,也不需要因为设备的增加或位置的变化或设备类型的更改等而重新更改布线,而只需要在配线架上对相关部位跳一下线就可以了,即可改变系统组成和服务功能,能够满足
9、建筑物多种弱电系统对传输平台的要求。从而大大地减少了在线路的布放及管理上耗费时间和经济上的开销,同时该布线系统实用、方便,一次投资长期受益。结构化布线系统易于扩容,便于维护。该系统采用模块化设计,布线系统采用积木式标准组件,易于扩充与重新配置。当需要扩容时,只需增加配线设备和扩容部分的新增布线,实施起来非常方便而且不影响整个系统的正常运行,就是说既不影响原有系统的工作又能保护原有系统的投资。由于结构化布线系统的积木式特点,系统性能稳定、维护非常方便,一旦某一模块出现故障,它不影响其他模块工作,而且出现故障的模块很容易通过监测系统迅速发现故障。结构化布系统具有科学性和经济实用性。该系统的设计标准
10、和系统所使用的标准化组网部件,以及检测功能和施工工具,都是符合国际标准。是目前先进而可靠的技术,由于它的开放性,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。结构化布线系统的特点和效益是多方面的,它可以合理、有序地进行弱电系统布线的总体设计,避免各个子系统重复施工所造成的种种浪费和相互间的不利影响;同时更合理地利用建筑空间,变无序为有序,方便管理和使用。8112 结构化布线系统的应用场合结构化布线系统是一套标准的配线系统,它能够适应信息社会的需要。结构化布线系统是信息高速公路向办公环境和家庭环境的延伸,它的应用场合是广泛的,尤其适用智能化建筑或者集中
11、先进技术装备的建筑群体。结构化布线系统适应场合主要有智能化建筑的布线系统。在智能化建筑系统和高级住宅小区这些系统中,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。非结构化布线难以满足其技术指标和发展的需要。商业贸易类型的布线系统。它覆盖的领域包括: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。它覆盖的领域包括: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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 38 页 -4 812 结构化布线系统组成结构化布线系统的组成结构有国家标准及国际标准化
12、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。我们的讨论是以一个建筑群为单元的网络系统结构,它由工作区(终端)子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统和建筑群子系统组成。8121 工作区(终端)子系统工作区(终端)子系统,有的也叫工作站区子系统或叫用户端子。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。目前最常用的应该配备非屏蔽双绞线的RJ-45 插座、RJ11 电话连接插座、图像信息连接插座以及连接
13、这些插座与终端设备之间的连接软线和扩展连接线等。工作区子系统所用的设备、器材均为统一标准规定的型号和规格,以满足话音、数据和图像等信息传输的要求。工作区子系统的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。工作区子系统中的信息插座视网络系统的规模和终端设备的种类、数量而定。工作区(终端)子系统中的布线,信息插座通常安装在工作间四周的墙壁下方,也有安装在用户的办公桌子上。不论安装在何处,应以方便、安全、不易损坏为目标。所谓工作区子系统的布线,实质上相当于传统专业布线系统屋内通信线路的布线,终端设备包括计算机、电话机、传真机和有线电视机等,这些终端设备与信息
14、插座或叫通信引出端(有时称适配器)之间的连接线。8122 水平布线子系统水平布线子系统又称分支干线子系统或叫水平干线子系统。与垂直干线相比,水平布线子系统是建筑物平面楼层的分支系统,它的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接。根据工作区子系统设备的数量和种类,水平布线子系统所采用的传输媒体有光缆、同轴电缆和双绞线等,目前光缆和双绞线使用得最多。依据网络系统的规模,在同一楼层可以设置楼层配线架,水平布线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;规模不大时,水平布线子系统也可以由设备干系统的配线架直接连到本楼层的各个通信引出端为止。为了网
15、络系统的安全、可靠和施工方便,水平布线系统中的传输媒体中间不宜有转接点,两端宜直接从配线架到工作区连接插座。当水平布线子系统覆盖的范围很大,一个楼层的工作区又很多,以后又可能需要有一定的扩充量的话,为适应实际需要,水平布线子系统的设计可以允许在有些工作区或适当部位设置转接点。但转接点不宜过多,转接过多后容易产生电缆附加串音,影响传输质量。水平布线子系统的布线通常有暗管预埋,墙面引线;或地下管槽,地面出线两种。前者布线方法适应多数建筑系统,但一旦铺设完成,不宜更改和维护。后者的布线方法最适合于少墙、多柱的环境,而且更改和维护方便。一般常用的水平布线大多都是采用地下管槽,地面引线或墙面引线。环境复
16、杂时,也可以根据实际情况灵活处理。事实上,水平布线子系统与传统的专业布线系统的配线通信线路相似,由各个楼层的配线架起,分别引到各个楼层的通信引出端为止的通信线路。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 38 页 -5 8123 垂直干线子系统垂直干线子系统也有称作干线子系统,是高层建筑垂直连接的各种传输媒体的组合。通过垂直连接系统将各个楼层的水平布线子系统连接起来,满足各个部分之间的通信要求,所以说它是结构化布线的骨干部分。在结构化布线的设计中,可根据各楼层的不同技术要求,分别选择相应的缆线规格或数量。例如干线可以是光缆、电缆或双绞线,以满足数据与话音的需要。垂直干线系统
17、的布线,一般是垂直安装。典型的安装方法是将传输媒体安装在沿着贯穿建筑物各个楼层的竖井之内,并固定在垂直竖井的钢铁支架上,确保其牢固程度。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关系,在单层建筑中,它的作用虽不是垂直关系,但它的功能仍然起着连接其他子区的中枢作用。垂直干线子系统与高层建筑传统的专业布线系统相似,通过一个垂直管道或垂直竖井将所有的通信传输线置于之内,在每个楼层作一个分支即管理子系统,再由管理子系统中的配线架到每一用户。8124 管理子系统管理子系统由各个楼层的配线架构成,实现垂直子系统与水平布
18、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。通过该系统能够将一个用户端子调整到另一个用户端子或设备上,也可以将某一个水平布线子系统调整到另一个水平布线子系统。整个网络系统需要调整布线时或用户有什么变更,都可以通过配线架上的跳线实现重新布线的连接顺序。这样就能够有机地调整各个工作区域内的线路连接关系。这就是结构化布线系统中的灵活性的关键所在。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。管理子系统就相当于传统专业布线系统中的屋内通信线路交换
19、箱、配线箱或跳线等接续设备。8125 设备间子系统设备间子系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。这个房间是放置网络系统的公用设备,也是进出线的地方。由这里监视、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媒体、公用设备和配线接续设备等。在设备间子系统的位置选择方面,一方面要兼顾到与垂直子系统、水平布线子系统的连接方便,同时还要考虑到电磁干扰环境的要求等。它涉及到结构化布线的投资、施工安装与维护等,所以通常选择在一幢楼的中部楼层。该
20、机房供电要求也格外严格,通常必须配备不间断电源(UPS),而且还要有备份电源。其他方面的环境要求也要比普通机房的要求严格得多。设备间子系统相当于传统专业布线系统中的外线引入机房,是通信线路的进线和总配线架等设备集中的枢纽。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 38 页 -6 8126 建筑群子系统建筑群子系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。建筑群子系统也有叫户外子系统。结构化布线系统不仅仅局限于一个建筑物,而是面对一个建筑楼群,需要一个系统来完成楼与楼之间的连接,或者是各楼设备间子系统与设备间子系统中的干线连接,实现这个功能的系统就
21、是建筑群子系统或叫户外子系统。建筑群子系统支持提供楼群之间通信所需要的硬件,例如有光缆、同轴电缆或双绞线等传输媒体。具体采用什么媒体,根据网络的规模、通信的传输距离和用户的容量而确定,除此之外还需要配置保护装置以及其他一些配件。如果考虑到避免雷击的可能,通常优先考虑采用光缆。建筑群子系统的布线,通常有通过地下管道布线和架空布线两种方式,建筑群子系统与户内系统的连接需要有专门的房间,这个机房就是设备间子系统。建筑群子系统或叫户外子系统,实质上就相当于传统专业布线系统中的各幢建筑物之间的通信线路。上述结构化布系统的组成是国际通行的标准。国家信息产业部在国际标准的基础上,结合我国国情,制定了一套既能
22、体现通信线路的系统性和整体性,同时又能反映我国国情和特点的结构化布线系统组成的国家标准。该标准规定结构化布线系统由建筑群主干线布线子系统、建筑物主干线布线子系统和水平布线子系统组成。工作区布线系统视为非永久性的布线方式,所以在工程设计以及施工安装等方面都不列入结构化布线系统。结构化布线系统的示意图如图8 l 所示。813 结构化布线系统的设备部件结构化布线系统中所需要的设备和部件很多,大体上划分为传输媒体、媒体之间的连接部件和配线接续设备等几类。8131 结构化布线系统中的传输媒体传输媒体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。在计算机网络的结构化布线系
23、统中,最常用的传输媒体有电话线路、双绞线、同轴电缆、光纤电缆、微波和卫星通信等。双绞线是目前结构化布线中最常用的传输媒体之一,不论是传输模拟数据还是数字数据,双绞线都是很好的传输媒体。所谓双绞线就是两根相互绝缘的导体按一定规律相互缠绕形成螺旋结构排列的两根铜线,外部包裹屏蔽层或塑像外皮而构成。缠绕的目的形成两根导线互相绞扭,以便传输数据时减少线对之间的电磁干扰。实际使用中通常是将这样的两对或四对放在一起,而且每对线使用不同颜色以便区分,在每对中的两根线也有不同颜色的区别。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 38 页 -7 双绞线是一种价格便宜、安装方便和可靠性高的传输
24、媒体。双绞线适用于短距离传输。双绞线通常又分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线两种。非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线是将多对双绞线集中起来,在外面包上一层塑料增强保护层而形成。非屏蔽双绞线抗干扰能力较差,误码率高,但价格便宜、安装方便,既适应于点对点连接,也适应于多点连接。其特性阻抗为100。目前非屏蔽双绞线作为计算机网络系统的传输媒体被广泛使用。国际电力工业协会EIA 为非屏蔽双绞线定义了6 种质量级别,其他类型的双绞线如超6类线正在标准化中。第 1、2 类:主要用于电话通信中的语音和低速数据线,其最高传输速率为4Mbs。第 3 类:主要用于计算机网络中的数据线。其最高传输速率为10Mbs。第 4 类:主要
25、用于计算机网络中的数据线,其最高传输速率为16Mbs。第 5 类:这是目前使用最多的一类,其最高传输速率为100Mbs。第 6 类:具有200MHz 以下的传输特性,其最高传输速率为1000Mbs。非屏蔽双绞线的连接配件是RJ45 的插头或叫水晶头。RJ45 接头有 8 个线槽分别与4 对双绞线相对应,连接方法应按标准规定,随意连接将使以后维护工作困难。RJ45 连接实际就是与双绞线的连接。非屏蔽双绞线的塑料保护层内有4 对钱,其中白一橙色和橙色为一交扭对;白-绿色和绿色为一交姐对;白一蓝色和蓝色为一交扭对;白一棕色和棕色为一交扭对。一般按由浅到深的顺序取白一橙色、橙色和白一绿色、绿色两个交扭
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