2.3 綜合布線系統設計

綜合布線系統自問世以來發展非常迅速，技術性能不斷提高；隨著計算機局域網技術的普遍應用，產品升級換代加快。3類非屏蔽雙絞線銅纜（UTP）以其較低的價格在語音和低速數據應用中仍占有一席之地；而高速數據應用主要由5類、超5類（SE）UTP擔綱。支持250MHz和600MHz帶寬的6類UTP/STP和7類STP（屏蔽雙絞線）也已獲得應用。

綜合布線系統與各個弱電子系統的實際應用緊密相關，因此綜合布線設計工程師必須對各弱電子系統的技術要求、設備性能、信號流程等有非常清晰的了解，否則，該綜合布線系統將難以保證正常應用。

一個設計合理的綜合布線系統，可以充分利用線纜及相關連接硬件，把智能建筑物的所有內、外設備互聯起來。把需求分析、系統結構、布線路由、線纜和相關連接硬件的參數、位置編碼等一系列的數據登錄入庫，對提高工程綜合管理和服務大有益處。

綜合布線系統的質量取決于系統設計、線纜和器件的選用及施工質量。綜合布線系統工程設計選用的電纜、光纜、各種連接電纜、跳線，以及配線設備等所有硬件設施，均應符合ISO/IEC11801：2002國際標準的各項規定，確保系統指標得以實施。

綜合布線系統工程的設計應遵循下面步驟：

1）用戶需求分析。

2）建筑物平面布置圖及信息點位圖。

3）按各弱電子系統技術要求，進行系統結構設計。

4）按各弱電子系統的信息流程，進行布線路由設計。

5）繪制綜合布線施工圖。

6）編制綜合布線用料清單。

2.3.1 綜合布線系統的通道標準

綜合布線系統設計指標是指布線使用的線纜（平衡電纜和光纜）和相關連接硬件組成的獨立通道的技術性能指標。是驗收綜合布線工程的依據。主要電氣特性指標有：頻率范圍、特性阻抗、回波損耗、衰減、近端串音衰減、環路直流電阻、傳播時延等。

鏈路接口之間的線纜、相關連接硬件和連接點的工藝決定了通道的技術特性，涉及無源線纜段、連接硬件、接插線和跳線。

綜合布線系統可分為五種不同的應用通道標準：

（1）A類應用通道。采用平衡電纜布線的通道，最高傳輸頻率為100kHz，用于語音和低速率數據傳輸。

（2）B類應用通道。采用平衡電纜布線的通道，最高傳輸頻率為1MHz，用于中速率數據傳輸。

（3）C類應用通道。采用平衡電纜布線的通道，最高傳輸頻率為16MHz，用于高速率數據傳輸。

（4）D類應用通道。采用平衡電纜布線的通道，最高傳輸頻率為100MHz，用于甚高速率數據傳輸。

（5）光纖類應用通道。采用光纜布線的通道，最高傳輸頻率幾乎不受限制，用于甚高速率數據傳輸。

非屏蔽雙絞線（UPT）及其連接硬件（信息插座、配線架、跳線等）不同類型線纜的傳輸頻率范圍如下：

Cat.1：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到20kHz；

Cat.2：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到1MHz；

Cat.3：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到16MHz；

Cat.4：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到20MHz；

Cat.5：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到100MHz；

Cat.6：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到250MHz；

Cat.6A：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到500MHz；

Cat.7：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到600MHz；

Cat.7A：UPT及其連接硬件的通信帶寬可達到1000MHz。

2.3.2 干線子系統

建筑群之間的連接線纜和建筑物樓層之間的垂直連接線纜稱為干線子系統。干線子系統包括干線電纜、干線光纜、主配線架和配線架上的接插線及跳線。建筑物的干線電纜和光纜應直接端接到各樓層配線架，中間不應有轉接點或接頭。

干線子系統的設計步驟：

1）根據信息點的用途，確定主干線采用傳輸介質的類型。

例如，傳輸語音信息可采用大對數3類雙絞線電纜；傳輸計算機數據信息通常采用多?；騿文９饫|。

2）根據樓層配線架的數量和語音信息插座的數量，確定主干線的規格及數量。

例如，根據樓層配線架的數量和語音信息插座的數量，計算主干線采用大對數銅纜的規格及數量。按計算機信息插座的通信量，計算主干線光纜的芯數。

3）選定主干系統傳輸線纜的型號和規格。

選擇主干傳輸系統線纜型號和規格時，必須考慮增加一定數量的裕量和備份線纜。

表2-1是5類主干線電纜設計數據匯總表。表2-2是光纜主干線設計數據匯總表。

表2-15 類主干線電纜設計數據匯總表

（續）

表2-2 光纜主干線設計數據匯總表

2.3.3 水平子系統

從樓層配線架到各信息插座的布線屬于水平子系統。該子系統包括水平連接電纜及樓層配線架上的結構終端、接插線和跳接線。

樓層配線間是放置配線架（柜）和數據交換機、Hub集線器等設備的專用房間，水平子系統的線纜在這里的配線架（柜）上進行路由交接。

設計水平子系統時，需要重點考慮以下幾方面的通信要求：

1）語音通信系統。

2）數據通信系統。

3）計算機網絡通信系統。

4）智能大樓自控系統。

5）安保監控系統。

水平電纜一般直接連接到各信息插座，必要時，樓層配線架與每個信息插座之間允許有一個轉接點。接入與接出轉接點的線纜應按1∶1的對應關系連接。

水平子系統的設計步驟：

1）確定信息點插座的數量、類型和安裝位置。

水平子系統設計的第一步是根據信息點的用途，按表2-3的格式確定各樓層工作區的各類信息插座（IO）的數量、類型和安裝位置。

信息點按用途可以分為三類：

①綜合通信服務（CA）系統信息點。最常用的是電話（語音）通信信息點、計算機數據通信信息點和視頻信號信息點。

②樓宇自控（BA）信息點。

③辦公自動化（OA）信息點。

一個信息點包括信息插座、安裝板、安裝盒和適配器在內的一套組件。通常把一個安裝位置作為一個信息點，因此就有單孔、雙孔和多孔信息點的區別。另一種理解是把布線范圍劃分成一個個小的工作區，每個工作區內設有若干個信息點。

信息點按功能劃分，有基本信息點、復合信息點、增強信息點和多媒體信息點等。因此，信息點可按性能分為3類UPT信息點、5類UPT信息點和光纖信息點等。

表2-3 大樓各樓層的各類信息點匯總表

2）根據建筑物的結構和用戶需求，確定每個樓層配線間和二級交換間的服務區域。

3）確定路由。根據建筑物的施工設計圖、結構和不同功能信息點的位置，確定水平子系統的路由設計方案。一般建筑物的水平子系統采用地板管道布線方法；有吊頂的建筑物，水平子系統可在吊頂內布線。

4）確定傳輸介質類型和長度

①確定傳輸介質類型。不同用途的信息點，通信線路（水平子系統的連接線纜）的性能規格是不同的。例如，大多數電話通信線路只要求64kbit/s的通信速率，用3類非屏蔽雙絞線傳輸就能實現。但有些用戶要求電話信息點能被擴充作為計算機網絡信息點，那么，需采用5類或超5類非屏蔽雙絞線傳輸線路。有些信息點如果要作為高速以太網的端接口，則需采用光纜傳輸線路。因此，水平子系統的傳輸介質的類型應根據信息點插座的用途來確定。

②確定電纜長度。根據布線方法和走向、可能采用的電纜路徑等，計算每根電纜的走線距離，并用式（2-1）計算每個樓層、每種電纜的總長度。

C=[0.55（F+N）+6]×n （2-1）

式中，C為電纜總長度，單位為m；F為最遠信息插座與配線架之間的實際距離，單位為m；N為最近信息插座與配線架之間的實際距離，單位為m；n為每個樓層每種信息插座的總數量，單位為個。

注意，公式（2-1）中已包含+10%的距離長度公差和6m端接公差。

表2-4是水平線纜設計表格舉例。圖2-13是星形拓撲結構的水平布線子系統圖例。

表2-4 水平線纜設計表格

圖2-13 星形拓撲結構的水平子系統圖例

2.3.4 管理區子系統

用戶工作區的信息插座是水平子系統布線的終點。信息插座是語音、數據、圖像、監控等應用設備或器件連接到綜合布線的通用進出端口。因此，只要在配線連接硬件區域調整交接方式，就可以管理整個應用系統終端設備，實現布線的靈活性、開放性和擴展性。

在樓層配線間與設備間之間有一個管理區。管理區子系統在各主干線系統與水平子系統之間和不同通信系統之間建立可靈活管理的“橋梁”。是整個綜合布線分層次管理和實現不同傳輸功能的重要組成部分。

管理區子系統根據不同安放位置可分為主干線配線間、樓層配線間、衛星電視配線間和辦公室配線間等各種管理區子系統。

主干線配線間負責整幢智能大樓布線系統的管理。把各種通信介質的主干線通過主干線配線架連接到各管理區子系統，并以各管理區的配線設備為終結。

樓層配線間在樓層范圍進行配線管理。即利用樓層配線架和跳線裝置，在樓層配線架上進行水平連接線纜與主干線線纜之間進行交叉連接。這種交叉連接方式提供了十分靈活的管理手段。

在管理區子系統中，除了水平線纜與主干線線纜的交叉連接功能外，還能在不同的主干線之間構成交叉連接。主干線之間的交叉連接除了可以在各主干線之間交換信息外，還可把主干子系統構成環形、總線型和樹形等拓撲結構。管理區子系統還可為整個大樓的通信系統提供視頻監視和環境控制。

主干線纜與水平線纜在配線架（柜）上實行交叉連接。在同一配線架（柜）上可安裝多種用途、不同性能的線纜。在配線架之間采用交叉連接的跳線進行管理，也可以直接進行相互連接，如圖2-14所示。直接相互連接可節省一半配線設備和大量跳線，但是犧牲了整個系統的靈活性，通常用于系統結構簡單、變動情況很少的場所。

圖2-14 交互連接和直接連接

2.3.5 工作區布線

工作區是指安裝電話機、計算機、監視和控制等終端設備和操作的場所，服務面積可按5～10m²考慮。

工作區布線是指用連接線把終端設備連接到工作區的信息插座上。工作區布線隨著應用系統終端設備的不同而改變，因此不是永久性的。

工作區電纜或光纜的長度及傳輸特性應符合規定要求，否則會影響系統應用。在單一信息插座上連接兩項服務的設備時，應使用“Y”形適配器。

2.3.6 綜合布線部件的典型配置

圖2-15是綜合布線部件的典型配置。根據安裝條件，電纜、光纜應敷設在管道、電纜溝、電纜托架、線槽、暗管等通道中。布線設計和安裝應符合國家有關電氣標準的規定，允許將不同功能的配線架組合在一個配線架中。

1.接口

綜合布線系統的端口位于每個鏈路的兩端。水平布線鏈路的一個端口為信息插座，該信息插座通過工作區連接電纜，與相關設備連接，另一端與樓層配線架相連。圖2-16是干線子系統光纜和水平子系統電纜的最大長度。水平鏈路中不包括工作區與應用設備之間的連接線纜。

公用電信業務的引入點為公用電信網接口。公用網的電纜、光纜（包括天線饋線）進入建筑物時，都應引入保護設備。

圖2-15 綜合布線部件的典型配置

圖2-16 綜合布線接口及連接線纜的最大長度

2.配置

（1）不同介質的最大傳輸距離。

1）工作區設備線纜和接插線或跳接線的總長度：A+B+E≤10m。

2）建筑物配線架或建筑群配線架上的接插線或跳線長度：C+D≤20m。

3）建筑物配線架或建筑群配線架上的設備電纜長度：F+G≤30m。

表2-5是各類雙絞線和光纜的最高可用傳輸速率（與距離有關）和主要用途。

表2-5 各類雙絞線和光纜的最高可用傳輸速率和主要用途

①雙絞線纜：

10Base-T：10代表信息傳輸的速率為每秒10兆比特（10Mbit/s）；“Base”表示電纜上的信號為采用曼徹斯特編碼的基帶信號；T代表雙絞線纜（Twisted pair）。

100Base-TX：代表傳輸速率為100Mbit/s的雙絞線纜。

（2）配線架（柜）。配線架（柜）是信息交換的重要設備。通常，建筑物的每個樓層都設有一個樓層配線架（柜）。如果樓層面積超過1000m²，可增加配線架。如果某一樓層的信息插座很少（例如大堂），可不單獨設置樓層配線架，由相鄰樓層的配線架提供服務。

（3）信息插座。信息插座是工作區終端應用設備與水平子系統線纜的連接接口。8針模塊化信息插座（RJ-45）是綜合布線推薦的標準信息插座。它提供數據、語音、圖像或三者皆有的多媒體信息傳輸。

每個工作區（工作臺辦公桌）至少有一個信息插座連接100Ω雙絞線平衡電纜，另一個信息插座可連接電纜或光纜。每個信息插座可連接4對或2對雙絞線平衡電纜。4對雙絞線平衡電纜具有更大的通用性，如圖2-17所示。工程設計中一般不采用2對雙絞線平衡電纜信息插座盒，這是因為，如果信息插座端只接1對或2對雙絞線，會造成計算機網絡間不能互換。在信息插座盒之外還允許使用帶分支的接插線進行線對再分配。

如今，語音通信電話機只用一對雙絞線纜，RJ-45信息插座安裝4對線，其中3對線纜暫時不用。隨著通信技術的發展以及數字電話和視聽電話的發展，一對線纜已經無法滿足更高要求了。

圖2-17 4對雙絞線電纜的信息插座

在計算機網絡中，100Mbit/s快速以太網可采用下面三種物理層標準：

①100Base-TX使用2對5類雙絞線。

②100Base-FX使用2芯多模光纖。

③100Base-T4要求采用4對3類以上的雙絞線。

1）信息插座配置。信息插座配置的數量有基本型、增強型和綜合型三種類型供用戶選擇?；拘驮O計的配置數量一般為每10m²設置一個信息插座；增強型設計的配置數量一般為每10m²設置2個信息插座（一個用于語音傳輸，另一個用于數據傳輸）。信息流量較大的工作區，每10m²可設置更多個信息插座。

2）信息插座類型。信息插座類型有多種多樣，安裝方式也各不相同，可根據應用情況選定。

①5類信息插座模塊。

●8針無鎖定信息模塊，可安裝在配線架或接線盒內；

●支持155Mbit/s信息傳輸，適合語音、數據和視頻應用；

●符合ISO/IEC118015類通道連接硬件要求。

②超5類信息插座模塊。

●支持622Mbit/s信息傳輸，適合語音、數據和視頻應用。

●可安裝在配線架或接線盒內，一旦裝入即被鎖定，只能用電線插帽將其松開。

●符合ISO/IEC118015類通道連接硬件要求。

③千兆信息插座模塊。

●支持1000Mbit/s信息傳輸，適合語音、數據和視頻應用；

●可裝在接線盒或機柜式配線架內；

●45°斜面或90°垂直安裝，應用范圍大；

●符合ISO/IEC118015類通道連接硬件要求。

④光纖插座模塊（Fiber jack）。

●支持1000Mbit/s信息傳輸，適合語音、數據和視頻應用；

●外形與RJ-45插座相同，有單工、雙工之分；凡能安裝RJ-45插座的地方均能安裝FJ插座；

●可裝在接線盒或機柜式配線架內；

●現場端接；

●符合ISO/IEC118015類通道連接硬件要求。

⑤多媒體信息插座。

●支持100Mbit/s信息傳輸，適合語音、數據和視頻應用；

●可安裝RJ-45型插座或SC、ST和MIC型耦合器；

●帶鉸鏈的插座盒面板，滿足光纖彎曲半徑要求；

●符合ISO/IEC118015類通道連接硬件要求。

3）信息插座的接線方式。按照TIA/EIA568B標準接線方式，表2-6是4對雙絞線纜的色標。表2-7是TIA/EIA568B標準的信息插座引針（腳）與雙絞線對的分配（注意，白色是指線的絕緣層顏色）。

表2-6 4對雙絞線纜的色標

表2-7 信息插座引針（腳）與雙絞線對的分配表

RS-232C終端設備的信號接線不按T568B標準進行。例如，有3對雙絞線的RS-232C的信息插座是：

插針1——振鈴指示（RI）；

插針2——數據載體檢測（DCD）/數據集就緒（DSR）/清除后發送（CTS）；

插針3——數據終端準備（DTR）；

插針4——信號接地（SG）；

插針5——接收數據（RD）；

插針6——發送數據（TD）；

插針7和插針8在需要時可分別作為清除發送（CTS）和請求發送（RTS）。

3.設備間、配線間和二級交接間

（1）設備間。設備間是建筑物用于安裝進出線設備、進行綜合布線及系統管理和維護的場所。設備間宜設置在建筑物的第二、三層靠近電梯、便于搬運笨重設備的位置，應盡量遠離強振動源、噪聲源和強電磁干擾源。圖2-18是一個典型的設備間。

設備間的主要設備有程控交換機、數據處理設備、計算機網絡互聯設備（路由器、數據交換機等）和主配線架等。

1）設備間的使用面積可按式（2-2）計算。但最小使用面積不得小于20m²。

圖2-18 典型的設備間

S=KA （2-2）

式中，S為設備間的使用面積，單位為m²；K為系數，取值（4.5～5.5）m²/臺（架）；A為設備間安裝設備的總臺（架）數。

2）設備間的環境條件要求。

①溫、濕度。常用微電子設備連續運行的正常范圍：溫度10～30℃；相對濕度20%～80%。如果超出此范圍，將導致設備性能下降、故障率增加和壽命縮短。為此，設備間的溫、濕度可分為A、B、C三個等級；表2-8是設備間的溫濕度標準。

表2-8 設備間的溫濕度標準

②照明。設備間內的照明要求：距地面0.8m處的照度不應低于200lx。設備間應設置事故照明，距地面0.8m處的照度不應低于5lx。

③噪聲。設備間的噪聲應小于70dB。長時間在超過70dB環境噪聲下連續工作會影響工作人員的工作效率和身心健康，還可能造成人為操作事故。

3）供配電要求。

①設備間供配電系統應滿足下列要求：50Hz，380/220V，三相五線制。電源參數允許變化范圍見表2-9。

表2-9 設備間供電電源等級

②供電方式。按照應用設備的用途，供電方式可分為三類：

第一類供電：需具有不間斷供電電源（UPS）；

第二類供電：需建立備用供電系統；

第三類供電：按一般用途供電系統考慮。

③供電容量。設備間內全部設備用電量標稱值的總和再乘以3（即1.73倍）。

④不間斷電源設備（UPS）系統。UPS在市電中斷時能快速無縫自動切換供電電源，供系統繼續使用。由于UPS蓄電池存儲的電能有限，一般繼續供電的時間為15～30min，這段時間用來做應急處理和起動后備電源（如柴油發電機）。

UPS的輸出功率分小型、中型和大型三類。典型小型UPS的技術規格如下：輸出功率：0.5～15kV·A；輸出電壓允許波動：±10%；輸出波形失真率：不大于10%；功率因數：0.85～0.9；輸出頻率穩定度：±0.25%；靜態電壓調整率：±2%；動態電壓調整率：±10%。

設備間通常采用直接供電與不間斷供電相結合的方式供電。圖2-19是直接供電與UPS相結合的供電方式。

圖2-19 直接供電與UPS相結合的供電方式

（2）樓層配線間。樓層配線間設在各樓層內，干線子系統與水平子系統的線纜在這里的配線架（柜）上進行交換，是放置配線架（柜）、應用系統設備的專用房間。配線間宜盡量靠近建筑物弱電的電纜孔、電纜井或管道等。

樓層配線間的設計方法與設備間相同，只是面積比設備間小。配線間兼作設備間時，其面積不應小于10m²。

可容納200個工作區的典型配線間的面積為1.8m²（長為1.5m，寬為1.2m）。如果端接的工作區超過200個，則在該樓層增加一個或多個二級交接間，其面積應符合表2-10的規定。

表2-10 配線間和二級交接間的設置

工作區數量超過600個時，則需要增加一個配線間。因此，任何一個配線間最多可支持兩個二級交接間。二級交接間通過水平子系統與樓層配線間或設備間相連。

（3）二級交接間。當水平工作面積較大，樓層信息插座超過200個時，或樓層配線間與要連接的信息插座離干線的距離超過75m時，就需要設置一個二級交接間。

設置二級交接間后，干線線纜與水平線纜連接有兩種情況：

1）二級交接間是水平線纜轉接的地方。干線電纜端接在樓層配線間的配線架上，水平線纜一端接在樓層配線架上，另一端通過二級交接間配線架連接后，再端接到信息插座上。

2）二級交接間也可是干線子系統與水平子系統轉接的地方。干線電纜直接接到二級交接間的配線架上，水平電纜一端接在二級交接間的配線架上，另一端接在信息插座上。

二級交接間的設計方法同樓層配線間，其面積應符合表2-10的規定。

4.布線系統的最大通道長度

表2-11是不同類型線纜和連接硬件布線系統的最大通道長度。

表2-11 不同類型線纜和連接硬件布線系統的最大通道長度

①100m通道長度中包括配線架上的跳線、工作區電纜和設備電纜合計為10m；通道的水平電纜按90m計算，則此類用途是有效的。

②3000m是國際布線標準ISO/IEC11801：2002規定的綜合布線的極限范圍，超過3km時已不屬綜合布線范圍。它不是光纖介質的極限。單模光纖端到端的傳輸能力可達到60km。

③UPT為無屏蔽雙絞線（特性阻抗為100Ω），SPT為屏蔽雙絞線（特性阻抗為150Ω）。實際布線距離需大于水平子系統規定的長度時，應參考具體的應用系統標準。

5.引入設備

建筑群的干線電纜、光纜和公用網的電纜和光纜（包括天線饋線）進入建筑物時，都應引入防雷保護設備和相關裝置。通常在入口處經過轉接進入室內。在轉接處應加上電氣保護裝置。這樣可以避免因電纜受到雷擊、雷電感應電動勢或與電力線路碰觸給用戶設備造成損壞或造成人身安全問題。

電氣保護包括過電壓保護和過電流保護兩類。綜合布線系統的過電壓保護可采用氣體放電管或固態保護器，當線路上出現超過允許的過載電壓時，將它引入接地。過電流保護是一種串聯在電路中的保護器，當電路中由于某種原因發生過大電流時，過電流保護器會自動切斷電路，并能在故障去除后自動復原。圖2-20是程控交換機的一種過電壓、過電流保護線路。

圖2-20 程控交換機的一種過電壓、過電流保護線路

6.電磁兼容性

電磁兼容性是指設備在規定的電磁環境中能正常工作并且不應對環境產生不能容忍的電磁干擾。

綜合布線本身是一種無源系統，不能單獨進行電磁兼容性試驗。對于待定的弱電應用系統，應符合GB/T19954.1—2005《電磁兼容專業用途的音頻、視頻、音視頻和娛樂場所燈光控制設備的產品類標準第1部分：發射》和GB/T19954.2—2005《電磁兼容專業用途的音頻、視頻、音視頻和娛樂場所燈光控制設備的產品類標準第2部分：抗擾度》的要求。

雙絞線平衡電纜布線與附近可能產生高電平電磁干擾的電氣設備（如電動機、電力變壓器、無線發射機、晶閘管調光設備等）之間，應保持必要的距離。當布線區域存在嚴重的電磁干擾影響時，宜采用光纜或帶屏蔽的平衡雙絞線纜進行布線。

7.接地

接地應符合國家標準GB/T 2887—2011《計算機場地通用規范》和中華人民共和國電力行業標準DL/T 621—1997《交流電氣裝置的接地》的要求。