结构化布线系统:资料文件
SCS:结构化综合布线系统 —— 或以太网布线如何占据世界主导地位
想象为您的家庭办公室安装一盏新的台灯。您很兴奋地想要试用,但并不是将插头插入最近的插座那么简单,您必须将延长线一直接到地下室,接入断路器面板。之后,您要对新的打印机或其他任何需要用电的设备进行同样的操作。
在综合布线及其辅助标准问世之前,早期 IT/OT 网络也以同样的方式接入(利用接线接入)。简而言之,综合布线是有组织、标准化的布线基础设施,能够简单切换至IT/OT网络。
与连接至电源插座的固定电源布线类似,除了固定连接点外,综合布线标准定义了一系列有助于 IT/OT 网络设计、安装、运行和维护的子系统。
每个主要的综合布线标准组织(即 ISO/IEC、TIA 和 CENELEC)制定了商用办公室、数据中心、校园等地的综合布线标准。这些标准帮助指定用于这些环境中的综合布线与组件的类型,其中包括:
连接器、铜缆和光纤综合布线性能类别与设计指南标准化显著简化了IT网络的规划和实施。
综合布线的概念通常被称为以太网布线(不是一个完全准确的同义词),它已变得如此成功,以至于其他非IT应用(如楼宇自动化服务、安防和高清视听)也纳入了同样的概念,以确保终端设备可以被升级或更换,而不必改变整个布线基础设施。
综合布线解决方案开始进入我们工作和生活的场所以来已取得长足发展,但是通过标准化取得的优势已使其成为我们工作和社会中不可或缺的一部分。
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为了更好地理解 SCS 给这个行业带来的好处,我们需要正确理解在 SCS 概念之前,驻地网络是如何构建和部署的。
首先,存在不同的网络拓扑。为了简单起见,我们只考虑三个方面:总线、环形和星形。
在总线拓扑结构中,端子依次连接在线性网络电缆的不同点。甚至以太网最初也是通过总线网络支持的。
环形拓扑结构可被视为总线拓扑结构的一个版本,其线路是封闭的,形成一个环路。
当试图优化电缆的总长度时,这两种拓扑结构似乎是有意义的,但想象一下,在现实生活中的建筑中改变网络的布局,或者仅仅是增加一个新的终端,会是多么困难和麻烦。
尽管在电缆布线方面通常效率较低,但物理星形拓扑结构更加灵活,也可以容纳总线和环形网络。
双轴连接器
如果多个应用共存于同一驻地,您将看到多个平行类型的电缆辐射穿过您的建筑。这些电话通过一个特定的网络布线,建筑管理系统使用不同的电缆(每个系统一条),正如我们所看到的,计算机网络需要有自己的网络。使管理效率和容易度降低的一种混乱方法。
结构化综合布线作为一种合乎常理的方法出现,提供了一个可以支持所有上述系统和更多系统的基础设施。
结构化布线带来了什么?
SCS是组织基础设施的统一方式:
- 它使用标准介质和布局,用于主干和水平综合布线。
- 它使用标准连接接口进行设备的物理连接。
- 它支持许多供应商的设备和应用程序,而不仅仅是一个供应商。综合布线系统独立于供应商的设备,因此更加灵活。这也称为“开放式架构”。
- 它有一致且统一的设计。它遵循系统计划和基本设计原则。
- 它被设计并作为整体系统安装,因此无需根据需要安装布线。
结构化布线系统(SCS)包括所有必需的电缆、电线及相关设备和仪器,以提供从网络接口到工作场所信息插座或客户设施内的任何通信设备之间的服务。
1983 年,贝尔实验室开发了第一个综合布线系统,称为建筑配线系统(PDS),它是一个高效、受控的提供语音、数据、视频和相关应用连接的架构。这是一个星形布线配置,包括所有电缆、电线和相关设备,以提供从网络接口到客户驻地内通信设备的服务。PDS通常服务于一栋或一组建筑,但不包括电话PBX(专用分支交换机)或连接到PDS的设备。
于 1989 年更名为 SYSTIMAX® SCS,它被誉为单一的模块化集成系统,可支持铜缆和光纤之间的数据、语音、图形和视频通信。后来 SYSTIMAX 部门被 AT&T 剥离为朗讯科技公司,并进一步拆分到 Avaya,最终于 2004 年被康普收购。
PDS 和 SYSTIMAX SCS 是建筑内通信综合布线的第一个系统方法,使早期的以太网局域网使用 3 类电缆,并从那时起发展到支持今天的智能建筑、校园和数据中心的超高速和复杂网络架构。结构化综合布线系统将不同的连接系统统一起来,包括:
有线
- 四对以太网布线
- 单对以太网布线—物联网和 BAS(楼宇自动化系统)布线的新标准
- 通过 PoE 或其他直流电源解决方案为布线供电,以支持网络设备
- 传统建筑 /OT/AV 和安全布线
- 光纤电缆
4G/5G 无线网络
- 蜂窝无线:用于公共安全(3G、4G LTE 和 5G)
- CBRS 专用蜂窝网络:公共许可和私人未许可版本
- Wi-Fi
- Li-Fi
- 短程无线
- LPWAN- NB-IoT、LoRa、Sigfox 和 LTE-M
完整的结构化连接解决方案可分为六个离散子系统。每个子系统提供模块化和灵活性;更改和重排通常仅在两个子系统中进行。不同类型连接、新应用或新标准的配置可能仅涉及几个子系统。链接后,以下六个子系统提供完整的集成连接系统:
-
工作区子系统
-
水平子系统
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主干(骨干)子系统
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设备子系统
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校园主干子系统
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管理子系统
结构化布线系统的设计是一项复杂的专业任务,为此,我们建议开设专门的培训课程(如康普自己的培训模块),但有一些基本的设计原则广泛适用于大多数结构化布线安装。
- IT 机房一般应足够大,以容纳布线和设备的机架,并有增长空间,并配备适当的设施,如安全、照明、中央空调等。
- 电信机房之间的主干线/骨干线应该有适当的尺寸,并留有空间以适应未来的增长。在主干线路上使用光纤以确保支持高速未来应用或创建超过90米的链路非常常见。
- 所有铜缆插座与电信机房的电缆长度应在90米或以下
- 通常应在所有可能的房间内提供信息插座。甚至储藏室将来也可能被改造成办公室;而且,由于您不想因此而重新布线,建议在这种空间里也安装信息插座,就像电源插座一样。
- 考虑到系统性能将与最低类别的元件相匹配,所有的铜元件应属于同一类别。
使用下面的互动图来了解更多关于现代互联建筑中使用的不同应用和连接产品。
智能建筑拥有该标签的原因不止一个。在文字层面上,建筑物系统之间的网络连接使内部企业能够自动调节安全、环境条件、照明、通信和其他因素,帮助维持有利于开展工作的友好氛围。这些系统网络对企业运营的效率、有效性和经济性变得越来越重要。智能建筑采用更宽泛的定义,也是企业提高效率、降低成本和简化运营的有效手段。这是一种“智能”方法,可以减少运营费用,并促进灵活的增长模式。
随着企业接受智能建筑的效率,三个关键需求正在涌现:
- 企业内对移动连接的需求,因为只有更少的员工被绑定到办公桌,但需要无处不在的无线覆盖
- 需要为不断发展、不断壮大的物联网(IoT)奠定面向未来的基础设施基础
- 需要将许多不同的或专有的网络汇聚到一个以太网物理网络层上的统一IP
在我们的电子书中了解更多关于智能建筑的信息:《智能建筑连接》
联网设备、无线网络技术以及物联网(IoT)的突飞猛进,推动了园区网络不断增长和发展,以满足各类需求。当今的园区网络必需能够迅速提速至40 Gbps、100 Gbps,甚至更高的速度,才能一直领先于上述技术进步成果。
您的园区依靠室内与室外主干线将数据传入、传出建筑,为在其中居住、工作或接受教育的所有人联网。
在康普,我们认为今天最好是将光纤、铜线和无线基础设施无缝地结合在一起,创建一个系统,这个系统的结构足以带来效率和可靠性,但也足够灵活,可以随着未来需求的变化而增长和适应。校园网络的要素如下图所示:
数据中心是最复杂的网络环境之一,结构化综合布线方法最有帮助,甚至是不可或缺的。鉴于许多有源设备需要互连,连接这些元素的点对点方法可能很快变得难以管理。
数据中心布线标准提供有关物理介质的更多详细信息,并定义支持应用的信道。有三个主要的布线标准机构:TIA、EN和ISO。
这些小组中的每一个都有一个定义结构化综合布线的一般标准,以及一个专门针对数据中心应用的标准,以反映对更高速度、更高密度和一系列架构的需求。虽然这些标准之间存在差异,但推荐的布线类别和连接器类型却是基本一致的。
除了EN50173-5,CENELEC还开发了EN - 5060024标准“电信布线基础设施”。它主要侧重于不同直流可用性等级的设计要求,并着重强调迁移和增长。
光纤通路
由于数据中心在不同区域之间可能需要数千个光纤连接,因此正确布线所有这些光纤非常重要。
光纤线槽系统已经彻底改变了光纤的保护和路由。其主要目的是获得灵活性,减少安装时间并保持适当的光纤弯曲半径。
这种线槽的典型要求是:
- 所有组件都能最大限度地保护光纤
- 整体最小弯曲半径2英寸
- 可使用各种不同的组件,具有系统灵活性
- 可扩展性 — 最好能支持400至25,000跳线
- 并非所有数据中心都相同,因此需要各种尺寸:2x2、2x6、4x4、4x6、4x12、4x24
- 各种出口样式和尺寸
- 垂直和按需光纤管理系统
- 提供配置工具,允许用户将布局导入基于网络的工具,以3D格式设计所需的线槽,并导出用于方便安装和订购的详细图纸和BOM。
有关数据中心综合布线的更多信息:
视频:点对点与结构化综合布线:哪个选项最适合您?
视频:高速网络升级平台 – 无边界的带宽
伴随着以太网在网络世界中的巨大成功,以太网供电(PoE)已经成为向连接设备远程供电的首选技术。
随着更多的网络设备如IP安全摄像头、Wi-Fi接入点、室内无线网络、楼宇管理系统和LED照明开始使用远程供电,通过现有的综合布线供电以节省基础设施成本的机会继续增长。
为了确保PoE性能的一致性,2003年电气和电子工程师学会(IEEE)设定了15.4瓦的电源供电标准2。目前,随着企业对PoE技术的需求增长,已经完成制定新标准的工作(IEEE 802.3bt),将提供最高90瓦的电力。该标准也称为4对PoE(或简写为4PPoE),可对更广泛系列的连接设备实现远程供电。它还将增加电缆发热的效果,因为电力是从捆绑布线中耗散的。
有用的参考资料:
- TIA TSB 184-A指南,通过平衡双绞线综合布线支持电力传输
- ISO/IEC TS 29125信息技术 - 用于终端设备远程供电的电信综合布线要求
- CENELEC CLC/TR 50174-99-1 信息技术—综合布线安装—第99-1部分:远程供电
- NEC NFPA 70规范
- TIA 569.D-2额外的路径和空间考虑,以支持通过平衡双绞线综合布线的远程供电
- 包括远程供电规划和安装的ISO/IEC 14763-2修订版正在制订中
典型综合布线拓扑
有用资源:
2 IEEE 802.3af-2003
网络基础设施,特别是综合布线,往往没有被公众认识到其价值,因为它仍然是隐藏的:看不到并且不在考虑之列。如今,大多数行业话题都涉及无线(室内蜂窝或Wi-Fi)日益普遍的应用。简言之,无线意味着“少用电线”。但无线的主要优势并不是通过取代线材来节省成本。无线系统仍然要使用很多线材。
事实上,随着无线网络转型为越来越小的蜂窝,以实现用户和设备所需的容量和覆盖,将需要“为无线布设更多线材”。而且随着众所周知的物联网的出实现,预计所需的连接数量只会增加。
不管对于未来无线网络世界的说法如何,这里将仍然高度依赖基于电缆的网络基础设施,尽管很大一部分电缆可能将由光纤取代。因此,所有基础设施方面的考虑必须从结构化的方法布线开始。综合布线是处理相互关联的电子设备广泛接受的方式。由于单一类型的铜缆和/或光纤能够满足各种通信需求,随着应用从语音、数据和视频扩展到楼宇自动化系统、安防系统和其他控制网络,结构化综合布线的广泛采用势头将继续下去。但是,不同的布线类型在其应用范围和具体功能上受到诸多限制。设计团队需要在考虑到建筑用途和使用寿命的情况下仔细评估选择。
希望今天很少有建筑开发商会梦想指定一个没有足够的垂直管道、宽大的地板到天花板的高度或通道地板的新办公室。同时,在修复旧建筑时使用更简单的设计策略也已是家常便饭。设计师正致力于实现更加简单、便宜和整洁的建筑方案,以解决与安装网络相关的问题。此外,如今客户、IT专家、设施管理方以及众多各类建筑设计团队在设计和建造过程中达成一致的意见变得越来越普遍。
据推测,在整个组织中扩展网络的过程还没有或者说永远不会完成。无论连接何时何处以何种方式接入,总是会出现一些新事物所带来的不确定性和变化。然而,毫无疑问的是,大多数组织如今越来越依赖于通信网络,因此,网络和建筑设计之间的关系被视为对许多组织的生存简直太重要了,永远不会被遗忘或忽视。
查看我们关于建筑内蜂窝网络的资料文件中,了解更多关于无线背后的有线基础设施的重要性。
1990年代,局域网(LAN)蓬勃发展,但未来的应用需求推动了比5e类全铜双绞线系统所能提供的更大的带宽需求。普遍使用的RJ45模块化连接器中的串扰是阻碍可用带宽增加的关键电气因素。6类连接器的发展,与互补的6类电缆和电线匹配,解决了这个问题。
此外,1997年,SYSTIMAX引入了改进的双绞线连接器,其中包含了名为多级补偿的突破性技术。这种新的补偿技术使连接器的串扰水平大大降低,再加上改进的电缆和线绳,使综合布线系统的可用带宽增加了一倍。随后,综合布线行业在美国、欧洲和国际标准中,将这些改进后的性能水平标准化为6类E级系统。
这项突破的关键是在精确控制的位置放置多级串扰补偿,以在很大程度上克服违规串扰的负面影响。这些进一步的改进导致在2004年向市场推出了更高的性能水平,后来被业界标准化为6A类E级A。康普获得了上述补偿方法和引线框架设计的专利。
多级补偿促进了6A类综合布线的实现,并从这一初始创新产生了一整套关于补偿方法、插座设计和引线框架的相关专利。为了实现行业发展,康普将其专利技术授权给业内的其他公司使用。
6类系统使现代局域网能够有力地支持1 Gbps的网络速度。6A类系统实现了10倍的速度,达到10Gbps。6类和6A类是当今市场上最常用的布线解决方案。
为了从SCS中获得最佳利用,需要批准和遵守标准。IT行业已经认识到结构化综合布线提供的重要作用,并制定了包含这些解决方案的能力和功能的标准,包括以下内容。
在电信、智能建筑和综合布线行业,标准开发组织通过为日益增长的通信需求提供可行的解决方案,展示了相当程度的合作。总是有许多新标准和标准更新在制订过程中。例如,国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)最近发布了自动化基础设施管理(AIM)的第一个国际标准。
康普在标准组织中非常活跃,目前有多位员工担任多个委员会负责人,提供技术专长,并帮助推动标准的成功发布和实行。有几位康普员工甚至因为在IEC、电气和电子工程师协会(IEEE)和电信工业协会(TIA)的服务而获得表彰。对我们的客户来说,我们始终处于网络技术演进的前沿是非常重要的。
在《高效互联建筑》电子书中,康普概述了参与智能建筑综合布线和连接标准制订最多的组织。
美国
ANSI TIA TR42
ANSI TIA TR42是早在1990年第一个通过TIA-568标准建立“分级星形”有线网络形式的机构,支持在同一网络中的语音、数据和视频通信。从那时起,TIA TR42一直是领导性的论坛,带来了范围广泛的相关标准,包括有关路径和空间的TIA-569、有关管理的TIA-606、有关绑定和接地的TIA-607以及有关物理网络安全的TIA-5017。
ABNT NBR
CE003:046.005
在巴西,综合布线标准以及其他相关标准由与COBEI(巴西电力电子照明委员会)相关的执行委员会(CE003:046.005)制定,该委员会由来自不同领域的专业人士以不同方式组成,包括制造商、设计师、集成商/安装商和最终用户。巴西标准ABNT NBR14565规定了范围:用于园区内的单个建筑物或一组商用建筑的综合布线系统。
全球
IEEE 802
IEEE 802 负责与铜缆和光纤“以太网”应用相关的标准,范围从 10 Mb/s 到 400 Gb/s。这些标准有助于实现企业、数据中心和大都市地区通信网络不同元素之间数据流量的指数式增长,涉及我们工作、娱乐和生活方式的大部分方面。
ISO/IEC
ISO/IEC/JTC 1/SC 25/WG 3 和相关 IEC 分委员会正积极开发支持 IEEE 802 网络应用的综合布线标准。该委员会创建了“综合布线”范例,使许多不同的应用可以在同一综合布线形式和介质类型上工作。
欧洲
CENELEC TC215
CENELEC TC215 标准大致遵循I SO WG3 标准,并在大多数欧盟 (EU) 国家以及其它地区被广泛采用。CENELEC 在支持远程供电应用如以太网供电 (PoE) 的综合布线要求方面发挥了主导作用。
康普的 SYSTIMAX 解决方案符合或超过上述标准。
拥抱企业的数字化是当今竞争的当务之急。现代应用正在迅速发展,以利用广泛的服务和新技术,为新的应用提供更快的价值实现时间,并以随时随地为您的客户提供服务为目标,扩大规模和范围。需要新的设计工具来加快设计和规划阶段,并跟上容量和性能需求的步伐,同时提供最佳的基础设施投资回报。
为了应对这样的挑战,康普提供了一套工具,可以简化设计、部署和持续扩展,支持光纤连接的高速迁移。例如,SYSTIMAX® 性能规范定义了 SYSTIMAX 布线解决方案的特定通道拓扑结构限制,适用于广泛的应用。此外,SYSTIMAX 光纤性能计算器还提供拟定布线通道的衰减计算,同时确定该通道将支持哪些应用。康普支持性能规范(可在康普网站上找到)和光纤性能计算器分析,并为所有支持的应用提供保修*保证。这些工具不仅可以快速进行设计探索,而且还构成了康普独特的 SYSTIMAX 应用保障的基础。根据康普的 25 年产品延长保修和应用保障条款,康普保证布线符合规格,并且应用程序将按照性能规格运行,在很多情况下,甚至可以在超出标准中规定的距离和通道复杂性下运行。系统保修提供了我们应用保障的条款和条件的详细信息。
请参阅下面的应用指南,了解这些工具的概述,以及说明如何使用 SYSTIMAX 光纤布线在指定信道上规划应用程序性能的实际示例。其结果是,在康普及其广泛的认证安装合作伙伴 PartnerPro® 网络的支持下,实现了经过验证的应用支持、经过验证的安装性能以及端到端的应用保障。
使用结构化网络基础设施的好处包括更低的材料和人工成本、布线的单点安装、系统集成的单点接触、物理空间需求减少、更低的迁移费用、更低的维护和管理成本,以及更轻松、更低风险和更低成本迁移到新技术的能力。
理想的结构化网络基础设施不仅仅是在建筑物中使用特定类别的布线产品(类别 5e、6、6A 等)。事实上,基础设施可能混合了双绞线和光纤综合布线,但设计、安装和持续管理也很重要。这个概念是指只需布线一次。
实施真正的结构化网络基础设施所产生的额外材料成本和人工费用,与以后升级和重新布线所涉及的较高人工费用相比,是微不足道的。
如今,节约能源已成为全球优先事项。能源消耗不断增加和油价上涨也导致了电价的上涨。政府正在制定计划和法律来提高建筑的能源效率。虽然燃料价格继续波动,但全球企业都在致力于寻求保护环境和节约能源,同时要保障健康工作环境,并且希望在经济困难时期尽量减少开支。有了真正结构化的网络基础设施,随着技术的发展,电话、计算机、无线设备和楼宇管理控制系统能够汇聚到一个集中的 IP 网络上,并改善楼宇的碳排放足迹。结构化网络基础设施成为建筑物的“第四大设施”。
要设计一个合适的网络,关键是要及早规划,长远思考,避免“陷于短视”的投资,这对IT和各行各业都一样适用。
商业和技术世界在不断发展变化。所有的网络管理者都必须用比以往更多的设备连接更多的人,这意味着需要不断开发我们所使用的网络基础设施的能力和容量。
提供网络性能是一回事,但是管理相关的物理层是一个巨大的挑战,因为现代网络越来越复杂。密集的叶脊结构和点对多点连接使得这些网络的有序管理和监督变得困难。
此外,还有其他挑战,空间越来越昂贵,导致机架上的端口密度越来越高,人为失误的可能性也越来越大。精益的IT团队通常受益于AIM等复杂的管理平台
能够施以援手的标准化网络管理技术被称为AIM(自动化基础设施管理)。通过自动检测、监督和管理网络中的所有连接(包括光纤和铜缆),企业不仅能够跟踪设备,而且能够优化网络以获得最佳性能,并向企业用户提供最佳的IT体验。
请在我们的AIM资料文件中了解有关AIM的更多信息。
在 150 个国家/地区有接受过培训和提供合格的技术支持人员
SYSTIMAX 解决方案领先于标准并设定了覆盖区域
PartnerPro 网络:数百家经过培训的合格公司,具备 SCS 设计和部署方面的专业知识
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视频:SYSTIMAX品牌要义
体验SYSTIMAX品牌在现代通信网络方面的强大优势和信守承诺。
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