综合布线-垂直干线子系统概述

垂直干线子系统
综合布线系统应是开放式星型拓扑结构，应能支持电话、数据、图文、图像等多媒体业务需要。

综合布线系统可划分成六个部分，其中三个子系统：配线（水平）子系统（TO—FD）；干线（垂直）子系统（FD—BD）；建筑群子系统（BD—CD）；外加三个部分：工作区（TO—TE）、设备间、管理区（有的资料上说布线系统还包括进线间，进线间：提供空间给光缆成端盘留。

）。

在干线子系统中常用以下五种线缆：
（1）5e以上4对双绞线电缆（UTP或STP）；——一般用于传输数据和图像。

（2）3类100欧姆大对数对绞电缆（UTP或STP）;——一般用于电话语音传输。

（3）62.5/125微米多模光纤；
（4）8.3/125微米单模光纤。

垂直干线子系统布线的建筑方式：预埋管路、电缆竖井和上升房（又称交接间或干线间）。

垂直干线子系统通常是由主设备间（如计算机房、程控交换机房）提供建筑中最重要的铜线或光纤线主干线路,是整个大楼的信息交通枢纽。

一般它提供位于不同楼层的设备间和布线框间的多条联接路径，也可连接单层楼的大片地区。

垂直主干线子系统设计要点
它连接通讯室、设备间和入口设备,包括主干电缆、中间交换和主交接、机械终端和用于主干到主干交换的接插线或插头。

主干布线要采用星形拓扑结构,接地应符合EIA/TIA607规定的要求。

垂直干线子系统应由设备间的配线设备和跳线以及设备间至各楼层分配线间的连接电缆组成。

如果设备间与计算机机房处于不同的地点，而且需要把语音电缆连至设备间，把数据电缆连至计算机机房，则应在设计中选取不同的干线电缆或干线电缆的不同部分来分别满足不同路由语音和数据的需要。

当必要时，也可以采用光缆系统予以满足。

一、设计要求干线子系统应由设备间子系统、管理子系统和水平子系统的引入口设备之间的相互连接电缆组成。

它是建筑物内的主馈电缆，用于楼层之间垂直(或水平)干线电缆的统称。

在确定垂直子系统所需要的电缆总对数之前，必须确定电缆中话音和数据信号的共享原则。

对于基本型每个工作区可选定2对，对于增强型每个工作区可选定3对双绞线，对于综合型每个工作区可在基本型或增强型的基础上增设光缆系统。

布线走向应选择干线电缆最短，确保人
员安全和最经济的路由。

建筑物有两大类型的通道，封闭型和开放型，宜选择带门的封闭型通道敷设干线电缆。

封闭型通道是指一连串上下对齐的交接间，每层楼都有一间，电缆竖并、电缆孔、管道、托架等穿过这些房间的地板层。

每个交接间通常还有一些便于固定电缆的设施和消防装置。

开放型通道是指从建筑物的地下室到楼顶的一个开放空间，中间没有任何楼板隔开。

例如：通风通道或电梯通道，不能敷设干线子系统电缆。

干线电缆可采用点对点端接，也可采用分支递减端接以及电缆直接连接方法。

点对点端接是最简单、最直接的接合方法。

干线子系统每根干线电缆直接延伸到指定的楼层和交接间。

分支递减端接是用一根大容量干线电缆足以支持若干个交接间或若干楼层的通信容量，经过电缆接头保护箱分出若干根小电缆，它们分别延伸到每个交接间或每个楼层，并端接于目的地的连接硬件。

而电缆直接连接方法是特殊情况使用的技术，一种情况是—个楼层的所有水平端接都集中在干线交接间；另一种情况是二级交接间太小，在干线交接间完成端接。

如果设备间与计算机机房处于不同的地点，而且需要把语音电缆连至设备间，把数据电缆连至计算机房，则宜在设计中选取干线电缆的不同部分来分别满足不同路由语音和数据的需要。

综合布线系统中的垂直干线子系统并非一定是垂直布置的。

从概念上讲它是楼群内的主干通信系统。

在某些持定环境中，如在低矮而又宽阔的单层平面的大型厂房，干线子系统就是平面布置的。

它同样起着连接各配线间的作用。

而且在大型建筑物中，干线子系统可以由两级甚至更多级组成。

主干线敷设在弱电井内，移动、增加或改变比较容易。

很显然，一次性安装全部主干线是不经济也是不可能的。

通常分阶段安装主干线。

每个阶段为3—5年．以适应不断增长和变化的业务需求。

当然，每个阶段的长短还随使用单位的稳定性和变化而定。

在每个设计阶段开始前，需要系统规划一下管理区、设备间和不同类型的服务，应估计一下在该阶段最大规模的连接，以便确定该阶段所需要的最大规模的主干线总量。

主干线是选用铜缆还是光缆，应根据建筑物的业务流量和有源设备的档次来确定。

另外，还需注意以下几点：l 网络线一定要与电源线分开敷设，可以与电话线及电视天线放在一个线管中。

布线时拐角处不能将网线折成直角，以免影响正常使用。

l 网络设备必须分级连接，主干线是多路复用的，不可能直接连接到用户端设备；所以不必安装如此多的缆线。

如果主干距离不超过100米，当网络设备主干高速端口选用RJ45铜缆口时，可以采用单根8芯5类或6类双绞线作为网络主干线即可。

l 五类的大对数电缆容易引入线对之间的近端串扰(NEXT)以及它们之间的NEXT的迭加问题，这对高速数据传输十分不利。

此外，5类25对线缆在110跳线架上的安装比较复杂，如果不细心很难达到5类的安装要求。

这是很多布线系统设计者常犯的错误之一。

在主干电缆中，电话系统、网络系统等都不要用同一保护层内的不同线芯，这样的做的原因是同一保护层内
的线芯上传输不同性质、不同速率的信号间容易造成干扰，如非平衡的RS-232和平衡的网络传输信号就可能有这样的问题；管理维护上容易造成误操作，击穿通信设备或造成相关系统中断正常工作；法规上也不允许。

垂直干线子系统的设计
垂直干线子系统的任务是通过建筑物内部的传输电缆，把各个服务接线间的信号传送到设备间，直到传送到最终接口，再通往外部网络。

它必须满足当前的需要，又要适应今后的发展。

干线子系统包括如下两项：
供各条干线接线间之间的电缆走线用的竖向或横向通道。

主设备间与计算机中心间的电缆。

设计时要考虑以下几点：
确定每层楼的干线要求。

确定整座楼的干线要求。

确定从楼层到设备间的干线电缆路由。

确定干线接线间的接合方法。

选定干线电缆的长度。

确定敷设附加横向电缆时的支撑结构。

在敷设电缆时，对不同的介质电缆要区别对待。

光纤电缆：
光纤电缆敷设时不应该绞结。

光纤电缆在室内布线时要走线槽。

光纤电缆在地下管道中穿过时要用PVC管。

光纤电缆需要拐弯时，其曲率半径不能小于30cm。

光纤电缆的室外裸露部分要加铁管保护，铁管要固定牢固。

光纤电缆不要拉得太紧或太松，并要有一定的膨胀收缩余量。

光纤电缆埋地时，要加铁管保护。

同轴粗电缆：
同轴粗电缆敷设时不应扭曲，要保持自然平直。

粗缆在拐弯时，其弯角曲率半径不应小于30cm。

粗缆接头安装要牢靠。

粗缆布线时必须走线槽。

粗缆的两端必须加终接器，其中一端应接地。

粗缆上连接的用户间隔必须在2.5m以上。

粗缆室外部分的安装与光纤电缆室外部分安装相同。

双绞线：
双绞线敷设时线要平直，走线槽，不要扭曲。

双绞线的两端点要标号。

双绞线的室外部要加套管，严禁搭接在树干上。

双绞线不要拐硬弯。

同轴细缆：
同轴细缆的敷设与同轴粗缆有以下几点不同：
细缆弯曲半径不应小于20cm。

细缆上各站点距离不小于0.5m。

一般细缆长度为183m，粗缆为500m。

（1）垂直干线子系统的结构
垂直干线子系统的结构是一个星状结构，如图4-14所示。

垂直干线子系统负责把各个管理间的干线连接到设备间。

（2）垂直干线子系统设计方法
确定从管理间到设备间的干线路由，应选择干线段最短、最安全和最经济的路由，在大楼内通常有如下两种方法。

电缆孔方法：干线通道中所用的电缆孔是很短的管道，通常用直径为10cm的钢性金属管做成。

它们嵌在混凝土地板中，这是在浇注混凝土地板时嵌入的，比地板表面高出2.5～10cm。

电缆往往捆在钢绳上，而钢绳又固定到墙上已铆好的金属条上。

当配线间上下都对齐时，一般采用电缆孔方法。

电缆井方法：电缆井方法常用于干线通道。

电缆井是指在每层楼板上开出一些方孔，使电缆可以穿过这些电缆并从某层楼伸到相邻的楼层。

电缆井的大小依所用电缆的数量而定。

与电缆孔方法一样，电缆也是捆在或箍在支撑用的钢绳上，钢绳靠墙上金属条或地板三角架固定住。

离电缆井很近的墙上立式金属架可以支撑很多电缆。

电缆井的选择性非常灵活，可以让粗细不同的各种电缆以任何组合方式通过。

电缆井方法虽然比电缆孔方法灵活，但在原有建筑物中开电缆井安装电缆造价较高，它的另一个缺点是使用的电缆井很难防火。

如果在安装过程中没有采取措施去防止损坏楼板支撑件，则楼板的结构完整性将受到破坏。

在多层楼房中，经常需要使用干线电缆的横向通道才能从设备间连接到干线通道，以及在各个楼层上从二级交接间连接到任何一个配线间。

请记住，横向走线需要寻找一个易于安装的方便通道，因而两个端点之间很少是一条直线。

干线子系统一般在大楼的弱电井内(建筑上一般把方孔称为井，圆孔称为孔)，位于大楼的中部，它将每层楼的通信间与本大楼的设备间连接起来，构成综合布线结构的最高层——星型结构。

星位在各楼层配线间，中心位在设备间。

干线子系统也称垂直子系统、主干子系统、骨干电缆系统。

干线子系统负责把大楼中心的控制信息传递到各楼层，同时会聚各楼层信息到控制中心，一般还包括外界的信号接入与传出。

干线子系统也有采用总线结构或环型结构的。

(3) 62.5/125 μm多模光纤。

一般是4芯、6芯、12芯组合构成的光缆。

(4) 8.3/125 μm单模光纤。

这种光纤也用得不多。

(5) 同轴电缆。

这种电缆早期较常见。

6.5.2 拓扑结构
干线子系统常见的有下列几种拓扑结构。

(1) 星型结构：主配线架为中心节点，各楼层配线架为星节点，每条链路从中心节点到星节点都与其他链路相对独立。

可以集中控制访问策略，目前最常见。

其优点有维护管理容易，重新配置灵活，故障隔离和检察容易；缺点有施工量大，完全依赖中心节点。

(2) 总线型结构：所有楼层配线架都通过硬件接口连接到一个公共干线上(总线)，如消防报警系统。

它仅仅是一个无源的传输介质，楼层配线间内的设备负责处理地址识别和进行信息处理。

本结构布线量少，扩充方便，但故障诊断与隔离困难。

(3) 环型结构：各楼层配线间的有源设备相接成环，各节点无主次之分，分单环和双环两种。

信息以分组信息发送，适宜于分布式访问控制。

电缆总长度短，常见于光纤，但访问控制协议复杂，节点故障可能引发系统故障。

(4) 树型结构：多层的星型结构。

注意：物理的拓扑结构和应用的逻辑拓扑结构可以是不一致的。

6.5.3 设计建议
有下列几条设计建议在设计时应该考虑：
(1) 在确定干线子系统所需要的电缆总对数之前，必须确定电缆中话音和数据信号的共享原则。

(2) 对于话音，主干线和水平配线(馈线/配线)的推荐比例为1:2；对于数据，推荐比例为1:l。

对于主干电缆(话音和数据系统)，为将来扩容考虑，通常应有20％的余量。

(3) 确定每层楼的干线电缆要求，根据不同的需要和经济性(价格)选择干线电缆类别。

要注意不同线缆的长度限制：双绞线<100 m，1000Base-SX多模短波<550 m，100Base-SX<2 km，1000Base-LX单模光纤<3 km。

(4) 应选择干线电缆最短、最安全和最经济的路由。

宜选择带盖的封闭通道敷设干线电缆。

(5) 干线电缆可采用点对点端接，也可采用分支递减端接以及电缆直接连接的方法，当然也可混合端接。

点对点接合是最简单、最直接的接合方法，但是由于干线中的各根电缆长度不同，粗细不同，因而设计难度大。

其优点是在干线中可采用较小、较轻、较灵活的电缆，不必使用昂贵的接线盒，故障范围可控；其缺点是干线缆数目较多。

分支接合方法是由干线电缆中一根很大的主馈电缆，经过绞线盒分出若干根小电缆，分别接到邻近楼层的配线间。

其优点是干线中的主馈电缆数目较少，可节省时间，成本低于点对点接合方式。

(6) 如果设备间与计算机机房处于不同的地点，而且需要把话音电缆连接至设备间，把数据电缆连接至计算机机房，则宜在设计中选择干线电缆的不同部分来分别满足话音和数据的需要。

(7) 注意防火、阻燃、强绝缘、防屏蔽、防鼠咬，合理接地，加强防护强度，紧固防振。

根据我国国情和标准规范要求，一般常采用通用型电缆，外加金属线槽敷设。

特殊场合可采用增强型电缆敷设。

(8) 尽量选购单一规格的大对数电缆，一方面可以批量采购，另一方面可以减少浪费。

(9) 干线电缆的长度可用比例尺在图纸上实际量得，也可用等差数列计算。

每段干线电缆长度要有备用部分(约10%)和端接容限(可变)的考虑。

相对于水平子系统来说，毕竟干线电缆的数量较少，一般根据大楼的楼层高度进行计算会更准确些。

6.5.4 布线方法
大型建筑中都有开放型的弱电井和弱电间。

选择干线电缆路由的原则应是最短、最安全、最经济。

垂直干线通道有两种方法可供选择：电缆孔法和电缆井法。

水平干线有管道法和托架法两种。

(1) 电缆孔法：垂直固定在墙上的一根或一排大口径圆管，大多是直径10 cm以上的钢管，垂直电缆走线其中，常见于楼层配线间上下对齐时的情形。

(2) 电缆井法：即弱电井，与强电井一样是高层建筑中必备的，是一个每层有小门的独立小房间，房内楼板上的方孔从低层到顶层对直，垂直电缆走线其中，并捆扎于钢绳上，固定在墙上；也可以放置垂直桥架，走线缆于桥架内。

(3) 管道法：楼层水平方向上预埋金属管道或设置开放式管道，对水平干线提供密封、机械保护、防火等功能。

这种布线方法不太灵活，造价也高，常见于大型厂房、机场或宽阔的平面型建筑物。

干线电缆穿入金属管道的填充率一般为30%～50%。

(4) 托架法：也叫托盘、水平桥架，可以是梯子型金属架或密封有盖的方槽。

常安装于吊顶内、天花板上，适用于线缆数量较大、变动较多的情形。

该方法安装维护方便，但托架和支撑件较贵，占空大，防火难，不美观。

各种方法的比较如表6.2所示。

垂直干线子系统
垂直干线子系统由连接主设备间至各楼层配线间之间的线缆构成。

其功能主要是把各分层配线架与主配线架相连。

用主干电缆提供楼层之间通信的通道，使整个布线系统组成一个有机的整体。

垂直干线子系统Topology结构采用分层星型拓扑结构，每个楼层配线间均需采用垂直主干线缆连接到大楼主设备间。

垂直主干采用25对大对数线缆时，每条25对大对数线缆对于某个楼层而言是不可再分的单位。

垂
直主干线缆和水平系统线缆之间的连接需要通过楼层管理间的跳线来实现。

垂直主干线缆安装原则：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高EMI电磁干扰源区域（如马达、变压器），并符合ANSI TIA/EIA-569安装规定。

电缆安装性能原则：保证整个使用周期中电缆设施的初始性能和连续性能。

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一条CAT5 UPT/FPT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六芯多模光纤做主干。

主配线架在现场中心附近、保持路由最短原则。

综合布线系统工程设计
综合布线部件
建筑群配线架（CD）；建筑群干线电缆、建筑群干线光缆；建筑物配线架（BD）；建筑物干线电缆、建筑物干线光缆；楼层配线架（FD）；水平电缆、水平光缆；转接点（选用）（TP）；信息插座（IO）；通信引出端（TO）。

设计要点
⑴ 尽量满足用户的通信要求；
⑵ 了解建筑物、楼宇间的通信环境；
⑶ 确定合适的通信网络拓扑结构；
⑷ 选取适用的介质；
⑸ 以开放式为基准，尽量与大多数厂家产品和设备兼容；
⑹ 将初步的系统设计和建设费用预算告知用户
系统设计时的对象不同原则
1) 对于使用功能比较明确的专业性建筑物，信息插座的布置可按实际需要确定。

2) 对于机关或企事业单位的普通办公楼，信息插座的配置可结合单位实际，按照设计等级中规定的原则进行设计。

3) 对于房地产部门开发的写字楼、综合楼等商用建筑物，宜采用开放办公环境综合布线结构。

4) 采用多用户信息插座时，多用户插座宜安装在墙面或柱子等固定结构上，每一多用户插座包括适当的备用量在内，最多包含12个信息插座。

综合布线设计的一般步骤
⑴ 分析用户需求；⑵ 获取建筑物平面图；⑶ 系统结构设计；⑷ 布线路由设计；⑸ 可行性论证；⑹ 绘制综合布线施工图；⑺ 编制综合布线用料清单。

一个完善而合理的综合布线的目标：
在既定时间以内，允许在集成过程中提出新的需求时，不必再去进行水平布线，以免损坏建筑结构或装饰而影响美观。

不去进行水平布线的原因：
水平布线是在建筑物的吊顶、地面线槽或管道内，施工费比初始投资的材料费高。

若更换水平布线，要损坏建筑结构，影响整体美观。

综合布线总体规划的设计原则：总体规划，分步实施，水平布线尽量到位。

信息插座的数量和类型确定的原则为：
1．根据已掌握的客户需要，确定信息插座的类别；
2．根据建筑平面图计算实际可用的空间，依据空间的大小来确定信息插座的数量。

RJ45 头的需求量一般用下述方式计算：
m = n × 4 + n × 4 × 15 ％
m ：表示 RJ45 的总需求量。

n ：表示信息点的总量。

n×4×15％：表示留有的富余量。

信息模块的需求量一般为：
m = n + n × 3 ％
m ：表示信息模块的总需求量。

n ：表示信息点的总量。

n×3％：表示富余量。

工作区设计要点
⑴ 工作区内线槽的敷设要合理、美观；
⑵ 信息插座设计在距离地面30cm以上；
⑶ 信息插座与计算机设备的距离保持在5m范围内；
⑷ 网卡接口类型要与线缆接口类型保持一致；
⑸ 所有工作区所需的信息模块、信息插座、面板的数量要准确；
⑹ RJ45水晶头所需的数量。

工作区设计时，具体操作可按以下三步进行：
⑴ 根据楼层平面图计算每层楼布线面积。

⑵ 估算信息引出插座数量，一般设计两种平面图供用户选择：为基本型设计出每9平方米一个信息引出插座的平面图；为增强型或综合型设计出两个信息引出插座的平面图。

⑶ 确定信息引出插座的类型。

配线子系统：由工作区的信息插座、信息插座至楼层配线设备（FD）的配线电缆或光缆、楼层配线设备和跳线等组成。

配线子系统与干线子系统的区别：配线子系统总是处在一个楼层上，并端接在信息插座或区域布线的中转点上。

水平干线子系统设计涉及到水平子系统的传输介质和部件集成，主要有6点：
1) 确定线路走向；2) 确定线缆、槽、管的数量和类型；
3) 确定电缆的类型和长度；4) 订购电缆和线槽；
5) 如果打吊杆走线槽，则需要用多少根吊杆；6) 如果不用吊杆走线槽，则需要用多少根托架。

确定线路走向一般要由用户、设计人员、施工人员到现场根据建筑物的物理位置和施工难易度来确立。

水平子系统设计要求
⑴根据用户对工程提出的近期和远期的终端设备要求。

⑵每层需要安装的信息插座数量及其位置。

⑶终端设备将来可能要增加、移动和重新安排的详细情况。

⑷一次性建设和分期建设的方案比较。

线缆选择的一般原则：
⑴ 产品选型必须与工程实际相结合。

⑵ 选用的产品应符合我国国情和有关技术标准（包括国际标准、我国国家标准和行业标准）。

⑶ 近期和远期相结合
⑷ 符合技术先进和经济合理相统一的原则。

电缆的计算公式有3种， 3种方法为：
1) 订货总量（总长度m）＝所需总长＋所需总长×10％＋n×6
其中：所需总长：指n条布线电缆所需的理论长度；所需总长×10％为备用部分；n×6 为端接容差。

2) 整幢楼的用线量＝Σ N C
N：楼层数；C：每层楼用线量；
C ＝［0.55×（L＋S）＋6］×n；
L：本楼层离水平间最远的信息点距离；S：本楼层离水平间最近的信息点距离；
n：本楼层的信息插座总数；0.55：备用系数；6：端接容差。

3) 总长度＝A＋B／2×N×3.3×1.2
A：最短信息点长度；B：最长信息点长度；N ：楼内需要安装的信息点数；
3.3：系数 3.3 ，将米（m）换成英尺（ft）； 1.2：余量参数（富余量）。

用线箱数＝总长度／1000＋1
双绞线一般以箱为单位订购，每箱双绞线长度为305m。

设计人员可用这3>种算法之一来确定所需线缆长度。

打吊杆走线槽时，一般是间距1m左右一对吊杆。

吊杆的总量应为水平干线的长度（m）×2（根）。

使用托架走线槽时，一般是1～1.5m安装一个托架，托架的需求量应根据水平干线的实际长度去计算。

托架应根据线槽走向的实际情况来选定。

一般有2种情况：
1) 水平线槽不贴墙，则需要定购托架；2) 水平线贴墙走，则可购买角钢的自做托架。

配线架
作用：使所有信息点的数据线缆均集中到配线架上。

常见的配线架有RJ45配线架、电话配线架、光纤配线箱等。

水平子系统布线距离
1、水平电缆、水平光缆最大长度为90米。

2、工作区接插线、设备接插线和楼层配线架上的跳线总长度一般≤10米。

3、双绞电缆水平布线模型。

4、在能保证链路性能时，水平光缆距离允许适当加长，超过90米。

5、在一些较大的房间，可以在楼层配线架与信息插座之间设置转接点（最多转接一次）。

水平子系统布线方案
设计者要根据建筑物的结构特点，从路由（线）最短、造价最低、施工方便、布线规范等几个方面考虑。

水平子系统布线一般可采用以下3种类型：
1) 直接埋管式；
2) 先走吊顶内线槽，再走支管到信息出口的方式；
3) 适合大开间及后打隔断的地面线槽方式。

其余都是这3种方式的改良型和综合型。

地面线槽方式优点：
1) 用地面线槽方式，信息出口离弱电井的距离不限。

地面线槽每4～8m接一个分线盒或出线盒，布线时拉线非常容易，因此距离不限。