通過上一單元的學習，我們已經初步認識了計算機網絡，而網絡布線則是構建計算機網絡的重要環節之一，是計算機系統相互之間實現物理聯通的關鍵。【學習目標】掌握結構化布線的概念。了解各種網絡傳輸介質。能夠根據實際情況選擇相應的網絡傳輸介質和設備。能夠根據實際情況選擇布線方法。

第2單元網絡布線

2.1結構化布線技術 提及結構化布線，不得不說結構化布線系統與智能大廈的發展緊密相關,它是智能大廈的實現基礎。結構化布線技術，需要在初始階段就設計好布線結構，而不是根據設備已有的放置位置來決定布線。2.1.1結構化布線技術的概念結構化布線又稱開放式布線系統（OCS，OpenCablingSystem）或綜合布線系統（PDS，PremisesDistributionSystem）。它與智能化大廈的發展緊密相關，是智能大廈的實現基礎，是建筑物或建筑物內部之間的傳輸網絡，是由線纜及相關連接硬件組成的信息傳輸通道。它能使建筑物或建筑群內部的語音、數據通信設備、信息交換設備、建筑物物業管理及建筑物自動化管理設備等系統之間彼此相連，也能使建筑物信息通信設備與外部的信息通信網絡相連。它能夠支持任何用戶選擇的話音、數據、圖形、圖像的應用，支持話音、圖形、圖像、數據多媒體、安全監控、傳感等各種信息的傳輸，支持UTP、光纖、STP、同軸電纜等各種傳輸載體，支持多用戶多類型產品的應用，支持高速網絡的應用。結構化布線與傳統的布線系統的最大區別在于：結構化布線系統的結構與當前所連接的設備的位置無關。在傳統的布線系統中，設備安裝在哪里，傳輸介質就要鋪設到哪里。結構化布線系統則是事先按建筑物的結構，將建筑物中所有可能放置設備的位置都預先布好線纜，然后再根據實際所連接的設備情況，通過調整內部跳線裝置，將所有設備連接起來。同一線路的接口可以連接不同的通信設備，例如電話、終端或微型機，也可以是工作站或主機。由于結構化布線是一套綜合系統，可以使用相同的線纜、配線端板，相同的插頭及模塊插孔，解決了傳統布線存在的所謂兼容性問題，可避免重復施工造成人與物的雙重浪費。知識鏈接：理想中的結構化布線技術在同一線路上可以連接各種設備，用戶只要將設備連接到結構化布線的線路上就可以了，而且這樣的結構化布線提供相同的插頭及模塊，這是我們努力的目的。但現有情況是，往往一個智能大廈中，設備的接口和傳輸介質是不同的。所以我們在實施布線的時候必須多方面的考慮。。2.1.2結構化布線系統的組成以EIA/TIA568標準和ISO/IEC11801國際綜合布線標準為基準，并結合我國國內的實際應用情況，綜合布線系統結構的設計組合可以劃分為六個獨立的子系統，如圖2-1所示。圖2-1結構化布線系統結構這六個子系統分別為：工作區子系統、水平子系統、管理子系統、垂直子系統、設備間子系統和建筑群子系統。每個子系統均可視為各自獨立的單元組，一旦需要更改其中任一子系統時，不會影響到其他的子系統。六個組成部分相互配合，便可以形成結構靈活、適合多種傳輸介質與多種傳輸信息傳輸的結構化布線系統。1.工作區子系統

工作區子系統由終端設備連接到信息插座的連線（或接插軟線）組成。該子系統包括水平配線系統的信息插座、連接信息插座和終端設備的跳線以及適配器。目前最常用的是配合雙絞線的RJ-45插座與連接電話線的RJ-11插座，前者廣泛應用于局域網的連接之中，后者則廣泛應用于電信系統的連接之中。工作區布線要求相對簡單，這樣就容易移動、添加或變更設備。不要安放在經常有人走動或容易被損壞的地方，以免因為人為原因造成線路損壞。

2.水平子系統

水平子系統是實現信息插座和管理子系統（跳線架）間的連接，即連接管理子系統至工作區。包括水平布線、信息插座、電纜終端及交換，指定的拓撲結構為星形拓撲。綜合布線中水平子系統是計算機網絡信息傳輸的重要組成部分。由于工作區系統上所連設備的多樣性，水平子系統的通信介質也是多種多樣的。常用的介質包括100ΩUTP非屏蔽雙絞線、150ΩSTP屏蔽雙絞線和62.5/125μm光纜。為了便于管理，最遠的延伸距離不應超過90米，除了90米水平電纜外，工作區與管理子系統的接插線和跨接線電纜的總長可達10米。

3.管理區子系統

管理區在配線間或設備間的配線區域，由交連互連配線架組成。它采用交連和互連等方式，管理垂直子系統和水平子系統的線纜。管理區為連通各個子系統提供連接手段。交連和互連允許將通信線路定位或重定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信線路。

4.垂直子系統

垂直子系統實現計算機設備，程控交換機（PBX），控制中心與各管理子系統間的連接，是整個結構化布線系統的骨干部分。包括主干電纜、中間交換和主交換、機械終端和用于主干到主干交換的接插線或插頭。主干布線要采用星形拓撲結構，常用介質是大對數雙絞線電纜、光纜。接地應符合EIA/TIA607規定的要求。水平子系統與垂直子系統的區別在于：水平子系統總是處在同一樓層上，線纜一端接在配線間的配線架上，另一端接在信息插座上。在建筑物內，為了避開強干擾源，垂直子系統總是位于垂直的弱電間，并采用大對數雙絞電纜或光纜，而水平子系統一般用4對雙絞線。這些雙絞電纜能支持大多數終端設備。為了與建筑群的其它建筑物進行通信，垂直子系統把設備間的中繼線和布線交叉連接點與建筑物間設施相連，以組成建筑群子系統。

5.設備間子系統

設備間是在每一幢大樓的適當地點放置綜合布線線纜和相關連接硬件及其應用系統的設備場所。EIA/TIA569標準規定了設備間的設備布線。它是布線系統最主要的管理區域，所有樓層的資料都由電纜或光纜傳送到此。為便于設備搬運，節約投資，設備間最好位于每一幢大樓的第二層或第三層。在設備內，可把公共系統用的各種設備互連起來。如電信部門的中繼線和公共系統設備設備（如PBX）。設備間還包括建筑物的入口區的設備或電氣保護裝置及其連接到符合要求的建筑物接地點。它相當于電話系統中的站內配線設備及電纜、導線連接部分。

6.建筑群子系統

建筑群子系統將一棟建筑物中的電纜延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信設備和裝置上。比較常用的介質是光纜或大對數雙絞線。它是整個布線系統中的一部分（包括傳輸介質）并支持提供樓群之間通信設施所需的硬件，其中有導線電纜、光纜和防止電纜的浪涌電壓進入建筑物的電氣保護設備。EIA/TIA569標準規定了網絡接口的物理規格，實現建筑群之間的連接。2.1.3結構化布線的特點結構化布線是信息技術和信息產業高速大規模發展的產物，是布線系統一項重大革新。同傳統的布線技術相比有著許多優越性，是傳統布線無法企及的，其特點主要表現為它的兼容性、靈活性、模塊化、擴充性、經濟性、先進性、開放性、高速性和可靠性。1.兼容性

所謂兼容性是指它自身是完全獨立的而與應用系統相對無關，可以適用于多種應用系統。結構化布線系統將語音、數據信號的配線統一設計規劃，采用統一的傳輸線、信息插接件等，把不同的信號綜合到一套標準布線系統，能支持多種數據通信、多媒體技術及信息管理系統等，能夠適應現代和未來技術的發展。同時，該系統比傳統布線大為簡化，不存在重復投資，可以節約大量資金。。2.靈活性

結構化布線系統的靈活性主要表現在三個方面：靈活組網、靈活變位和應用類型的靈活變化。傳統的布線方式是封閉的，其體系結構是固定的，若要遷移設備或增加設備是相當困難而麻煩的，甚至是不可能的。綜合布線采用標準的傳輸線纜和相關連接硬件，模塊化的設計。所有傳遞信息線路均為通用的，即每條可傳送話音傳真、多用戶終端。所用系統內的設備（計算機、終端、網絡集散器、HUB或MAU、電話，傳真等）的開通及變動無需改動布線。只要在設備間或管理間作相應的跳線操作。此外須改動的設備就被接入到指定系統中去。當然，系統組網也靈活多樣了。3.模塊化

布線系統中，除去敷設在建筑內的線外，其余所有的接插件都是積木式的標準件，可以方便地進行更換插拔，使管理、擴展和使用變得十分簡單。

4.擴充性

結構化布線系統（包括材料、部件、通訊設備等設施）嚴格遵循國際標準。因此，無論計算機設備、通訊設備、控制設備隨技術如何發展，將來都可以很方便地將這些設備連接到系統中去。系統具有良好的可擴充和可升級性，使本期建設的投資在未來升級與擴充后得到保護。

5.經濟性

結構化布線系統設計信息點時要求按規劃容量考慮，留有適當的發展容量。因此，就整體布線系統而言，按規劃設計所作經濟分析表明，SCS會比傳統布線的價格性能比為優。后期運行維護及管理費用也會下降。相當于一次性投資,長期受益,維護費用低,使整體投資達到最少。6.先進性

綜合布線采用光纖與雙絞線混合布線的方式，極為合理地構成一套完整的布線。所有布線均采用世界上最新通信標準，鏈路均按八芯雙絞線配置。5/6類雙絞線，數據最大傳速率可達到1000Mbps，對于特殊用戶的需求可把光纖引到桌面（FiberToTheDesk）。干線語音部分用電纜，數據部分用光纜，為同時傳輸多路實時多媒體信息提供足夠的容量。

7.開放性

對于傳統布線，一旦選定了某種設備，也選定了布線方式和傳輸介質。如要更換一種設備，原有布線將全部更換。這對已完工的布線作上述更換，既極為麻煩，而又增加大量資金。而PDS布線由于采用開放式體系結構，符合國際標準，對現有著名廠商的品牌均屬開放的，當然對通信協議也同樣是支持的。

8.高速性

系統能處理和傳輸多媒體信息，采用的高等級雙絞線或光纜組成網絡，極大的提高了網絡的吞吐量。

9.可靠性

傳統布線各系統互不兼容，因此在一個建筑物內存在多種布線方式，形成各系統交叉干擾。這樣各個系統可靠性降低，勢必影響到整個建筑系統的可靠性。SCS布線采用高品質的材料和組合壓接方式構成一套標準高的信息網絡。所有線纜與器件均通過國際上的各種標準，保證SCS的電氣性能。SCS全部使用物理星形拓撲結構。任何一條線路若有故障不影響其他線路，從而提高了可靠性。各系統采用同一傳輸介質，互為備用，又提高了備用冗余。2.2傳輸介質網絡傳輸介質是指在網絡中傳輸信息的載體。各種網線、電話線、無線電等等都是傳輸信息的載體，都可以被認為是網絡傳輸介質。2.2.1傳輸介質的基本概念數據傳輸介質是指傳送信息的載體，是通信網絡中發送方和接收方之間的物理通路。因此，傳輸介質也稱傳輸媒體、傳輸媒介或傳輸線路。1.傳輸介質的分類通信介質分為有線介質和無線介質兩大類。網絡中常用的有線介質是雙絞線、同軸電纜和光纖；常用的無線介質是無線電波、微波和紅外線等。思考：藍牙是無線介質還是有線介質？2.傳輸介質的特性數據傳輸的質量除了與傳送的數據信號及收發兩端的設備特性有關外，還直接與通信線路本身的機械和電氣特性有關。這些特性主要包括：

（1）物理特性：指傳輸介質的特征。

（2）傳輸特性：傳輸信號調制技術、信道容量及傳輸的頻帶范圍。

（3）覆蓋地理范圍：指在不用中繼設備情況下，無失真傳輸所能達到的最大距離。

（4）抗干擾特性：指防止噪聲對傳輸信息影響的能力。

（5）價格：指線路安裝、維護等費用總和。知識鏈接：無線局域網依據IEEE802.11系列標準及我國相關的GB15629.11系列標準要求，主要是工作在三段，即：2.4GHz頻段（標稱頻率范圍為2400~24835MHz）、5.8GHz頻段（標稱頻率范圍5725~5850MHz）和5.2GHz頻段（標稱頻率范圍5150~5350MHz）。該頻段目前尚屬不用許可的無線頻段。簡單說，無線電的頻段是一種資源，使用某一頻段，需要申請和付費的。但是以上三個頻段現在暫時不用申請和付費。2.2.2雙絞線雙絞線采用了一對互相絕緣的金屬導線互相絞合的方式來抵御一部分外界電磁波干擾，更主要的是降低自身信號的對外干擾。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可以降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消。“雙絞線”的名字也是由此而來。其實我們普通使用的電線就是雙絞線。雙絞線布線標準雙絞線（TwistedPairwire，TP）是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波也會被另一根線上發出的電波抵消。如果把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中便成了雙絞線電纜，如在局域網中常用的五類、六類、七類雙絞線就是由4對雙絞線組成的。在雙絞線內，不同線對具有不同的扭絞長度，一般地說，扭絞長度在13mm以內，按逆時針方向扭絞，相鄰線對的扭絞長度在12.7cm以上。提示：扭絞長度值越小，說明兩根線扭絞得越緊，反之，扭絞長度值越大，則兩根線扭絞得較松。同理，扭絞長度越小，理論抗干擾能力越強，成本越貴。雙絞線芯一般是銅質的，能提供良好的傳導率。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）和屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）兩種。屏蔽雙絞線在線徑上要明顯精過非屏蔽雙絞線，而且由于它具有較好的屏蔽性能，所以也具有較好的電氣性能。但由于屏蔽雙絞線的價格較非屏蔽雙絞線貴，且非屏蔽雙絞線的性能對于普通的企業局域網來說影響不大，甚至說很難察覺，所以在企業局域網組建中所采用的通常是非屏蔽雙絞線。

（1）非屏蔽雙絞線（UTP）將一對或多對雙絞線線對放入一個絕緣套管。

國際電器工業協會(EIA)為雙絞線定義了1到5類不同的質量級別。計算機網絡中常用的是3類和5類：3類：適用速率小于16Mbps的計算機網絡，如10Mbps以太網。5類：支持快速以太網（100Mbps）超5類：支持千兆以太網（1000Mbps）圖2-3非屏蔽雙絞線（（2）屏蔽雙絞線（STP）在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個用金屬絲編織成的屏蔽層，然后再放入一個絕緣套管。按屏蔽層設置的不同又分為外層屏蔽雙絞線和全屏蔽雙絞線，如圖2-4所示。屏蔽雙絞線的價格比非屏蔽雙絞線高。屏蔽雙絞線因為外面有一層金屬網或金屬薄膜包裹，它的抗外部干擾能力明顯增強，但是在實際應用中，這種優勢并沒有發揮出來，在使用過程中非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線沒有明顯差別。所以，在一般的企業局域網中都采用非屏蔽雙絞線。提示：屏蔽雙絞線比非屏蔽雙絞線，除了本身價格較貴以外，安裝成本也高。因為屏蔽雙絞線外有金屬網或金屬薄膜層，所以它的彎曲度等指標都比非屏蔽雙絞線要高，加大了安裝成本。圖2-4外層屏蔽雙絞線和全屏蔽雙絞線2.雙絞線特性（1）傳輸特性：雙絞線既可以用于傳輸模擬信號，也可用于傳輸數字信號。 例如，早期電話系統以及目前電話系統中的用戶環路部分就是采用雙絞線進行聲音的模擬信號傳輸；而電話系統中的T1線路是采用雙絞線傳輸數字信號，總的數據傳輸速率可達1.544Mbps。（2）連通性:

常用于點到點連接，也可用于多點連接。（3）地理范圍:

雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內提供數據傳輸。例如，在100Kbps速率下傳輸距離可達1公里。但是在10Mbps或100Mbps速率下的10BASE-T和100BASE-T局域網中，傳輸距離不能超過100m。（4）抗干擾性:

在低頻傳輸時，抗干擾性高于同軸電纜；而在10～100KHz時，則低于同軸電纜。（5）價格:

在雙絞線、同軸電纜和光纖三種有線介質中，雙絞線的價格最便宜。思考：雙絞線的最長傳輸距離能超過100m嗎？答：通過實驗，一般傳輸距離可以超出100m。當超過100m后，信號衰減的很厲害，容易出現傳輸數據錯誤，所以一般建議不要超過100m。2.2.3同軸電纜同軸電纜由四層按"同軸"形式構成，如圖2-5所示。從里向外分別是：圖2-5同軸電纜的結構（1）內芯：金屬導體，用于傳輸數據。（2）

絕緣層：用于內芯與屏蔽層間的絕緣。（3）屏蔽層：金屬導體，用于屏蔽外部的干擾。（4）塑料外套：用于保護電纜。1.同軸電纜的物理特性

同軸電纜內芯一般是銅質的，能提供良好的傳導率。同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類。（1）基帶同軸電纜。采用基帶傳輸，即采用數字信號進行傳輸，用于構建LAN。常用的基帶同軸電纜有以下兩種：50Ω，RG-8和RG-11（用于粗纜以太網）。50Ω，RG-58（用于細纜以太網）。（2）寬帶同軸電纜（75Ω，RG-59）。采用寬帶傳輸，即采用模擬信號進行傳輸，用于構建有線電視網。2.同軸電纜的其他特性（1）傳輸特性。基帶同軸電纜用于傳輸數字信號，采用曼徹斯特編碼，速率最高可達10Mbps。寬帶同軸電纜既可以傳輸模擬信號，又可以傳輸數字信號。（2）連通性。可用于點到點連接和多點連接。（3）地理范圍。典型基帶同軸電纜的最大距離限制在幾km內，寬帶同軸電纜可達十幾km。但是在10BASE5粗纜以太網中，傳輸距離最大為500m，在10BASE2細纜以太網中，傳輸距離最大為185m。（4）抗干擾性。抗干擾性通常高于雙絞線。（5）價格。高于雙絞線，低于光纖。提示：同軸電纜現在一般使用在有線電視信號傳輸方面。現在大部分有線電視都是數字信號，通過同軸電纜進行傳輸高清電視數據。有些小區也提供廣域網接入服務。同軸電纜不易彎曲，同樣他的安裝成本比非屏蔽雙絞線要高。2.2.4光纖光纖由纖芯和包層構成，如圖2-6所示。（1）纖芯:傳輸光信號，光信號中攜帶用戶數據。

（2）包層:折射率比玻璃芯低，可使光信號在玻璃芯內反射傳輸。

（3）塑料外套:

用于保護光纖

光纜可以是單根光纖，但通常由多根光纖構成，外面有外殼保護，以保證光纜有一定的強度。圖2-6單模光纖和多模光纖的結構1.光纖的物理特性

數據在玻璃纖維中通過光信號進行傳輸。光纖可分為單模光纖和多模光纖。1)多模光纖

允許許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，即有多條光路。在無中繼條件下，傳播距離可達幾km，采用LED作為光源。圖2-7多模光纖傳輸示意圖2)單模光纖光纖直徑與光波波長相等，只允許一條光線在一條光纖中直線傳輸，即只有一條光路。在無中繼條件下，傳播距離可達幾十km，采用激光作為光源。圖2-8單模光纖傳輸示意圖單模光纖容量大于多模光纖，價格也高于多模光纖。2.光纖的其他特性（1）傳輸特性。每一根光纖任何時候只能單向傳輸數字信號。因此，要實現雙向通信就必須成對使用。（2）連通性。用于點到點連接。（3）地理范圍。在6km～8km的距離內，不用中繼器。（4）抗干擾性。不受外界的電磁干擾或噪聲影響。（5）價格。在雙絞線、同軸電纜和光纖三種有線介質中，光纖的價格最高。

光纖與銅纜相比，其優點是高帶寬、衰減小、不受電磁干擾、細且重量輕、安全性好；缺點是單向傳輸、且價格比較昂貴。2.2.5無線介質使用無線介質，是指在兩個通信設備之間不使用任何物理的連接器，即無需鋪設網絡傳輸線。常用的無線介質是微波。

微波通信常用的有地面微波通信和衛星通信兩種。

1.地面微波通信地面微波通信它的優點是：頻帶寬、信道容量大、初建費用小，既可傳輸模擬信號，又可傳輸數字信號；但方向性強（必須直線傳播）、保密性差。2.衛星通信

在衛星通信中，通信衛星是微波通信的中繼站，如圖2-9所示。它的優點是：容量大、可靠性高、通信成本與兩站點之間的距離無關，傳輸距離遠、覆蓋面廣、具有廣播特征；缺點是：一次性投資大、傳輸延遲時間長。同步衛星傳輸延遲的典型值為270ms，而微波鏈路的傳播延遲大約為3us/km，電磁波在電纜中的傳播延遲大約為5us/km。圖2-9衛星通信星鏈計劃：星鏈，是美國太空探索技術公司的一個項目，太空探索技術公司計劃在2019年至2024年間在太空搭建由約1.2萬顆衛星組成的“星鏈”網絡提供互聯網服務，其中1584顆將部署在地球上空550千米處的近地軌道，并從2020年開始工作。星鏈計劃就是搶占低軌道資源的計劃，如果成功將會壟斷地軌道衛星資源，對世界通訊供應商格局產生改變，獨家壟斷了全世界的戶外wi-fi通訊，而全世界的所有用戶沒有了選擇權和議價權。中國的低軌道衛星計劃已取得初步的試驗成功。航天科技和航天科工集團分別提出了“鴻雁”和“虹云”低軌衛星通信星座計劃，將分別發射300顆和156顆低軌通信衛星組建太空通信網，兩個計劃將于2023年建設完成。2.3子項目2-網絡布線規劃在總任務中，租用了一層和二層。技術部和技術支持部在一層，市場部、總務部、財務部及各部門的部門經理辦公室及公司的總經理辦公室在二層。我們怎么來劃分他們的網絡布線結構呢？2.3.1公司網絡布線規劃首先，我們先劃分他們的子系統。技術部和技術支持部在一層，那么他們公用一個水平子系統，因為他們不在一起辦公，所以他們又在不同的工作子系統中。我們為它們起一個名字，水平子系統，我們就叫它一層水平子系統，同理，其他部門在二層，