智能灵活型校园网络布线研究与实现

摘要:该文从校园网络的各种布线进行分析,结合使用现状及发展趋势,提出计算机网络布线方式(光纤加双绞线)作为校园网络布线的唯一方式,并通过对建筑物内与建筑群之间的布线设计,给出了具体的实现方法。可操作性强,具有重要的现实意义。

关键词:校园网;布线;智能

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)19-5169-02

Research and Realization of Intelligent and Flexible Net-cabling System for Campus

CHEN Dao-cun, LIU Kai

(Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China)

Abstract: In this article, the author analyze multifarious net-cabling of campus, synthesized actuality and trends, put forward cabling of computer-network as only method of cabling system in campus, providing a material way which is strong maneuverability and easy to actualization according design of cabling system in building and inter-buildings.

Key words: campus network; cabling; intelligent

校园网络主要包括:计算机数据网络、电话语音网络、视频监控网络、一卡通网络等,是各种相关信息网络的综合体统称。统名称但不统实际内容,各个网络均自成体系,单独铺设线路,单独设置管理设备间;互相独立,无法实现兼容,更无从谈起灵活智能。同时最新的国家规范《综合布线系统工程设计规范(GB50311-2007)》中总则要求:综合布线系统应与信息设施系统、信息化应用系统、公共安全系统、建筑设备管理系统统筹规划,相互协调,并按照各系统信息的传输要求优化设计。须做到技术先进、经济合理的八字方针要求,各系统传输都应归纳于综合布线系统,简言之,实现一线通。

1 存在的问题

1) 线路如麻。各个独立系统独立布线,太多的线路,一方面破坏了校园整体及单体楼宇的美观,另一方面避免不了造成管理上的混乱。

2) 使用介质与接口不同。计算机网络使用的介质为双绞线,接口为RJ45。电话语音网络介质为2芯线,接口为RJ11。视频监控网络介质为同轴电缆,接口为BNC。一卡通网络485线缆,接口为485。

3) 无法实现智能灵活。最典型的是语音和数据网络,目前校园宿舍信息点常见配置为2个数据网络点和1个语音网络点。假设1:若语音点线路中间断了,结果就必须重新铺设语音线路;假设2:若仅需1个数据点、2个语音点,结果无法实现,理由是只有1个语音点、语音线路是独立的。

2 校园网络布线分析

2.1 现状分析

校园网络布线,各系统建设初期,更多的是从系统安全角度出发,采取了单独组网方案。但实际利用率非常低下,也不便于网络的布线共享及系统管理。

一卡通系统网络结构分为两层,采用10MB/100MB交换机和协议转换器,将所有的485(或232)网络连接起来。形成了下层为RS485(RS232)采集转发网络,上层为100MB以太网的两层网络结构。系统流量见图1。

监控系统主要由摄像部分p传输部分p控制部分以及显示记录部分四大部分组成,传输部分常用点对点的方式传输,即图像信号由视频线(SYV75-5)传输、声音信号由音频线(RVVP2×0.5)传输、控制信号由控制线(RVVP2×O.75)传输。布线方式一般采用光纤加同轴电缆方式。

电话语音系统分为两层,采用三类大对数电缆作为主干传输层,二芯(四芯)线电缆作为终端接入层。

计算机数据网络布线主要由主干光纤、接入双绞线两大部分组成。数据网络布线采用结构化系统,便于管理与维护。一般为千兆上联,百兆下联,系统流量见图2。

2.2 光纤传输分析

光纤传输系统主要由三部分组成:光源(又称光发射机),传输介质、光接收机,其中传输介质包括单模光纤和多模光纤。单模光纤芯径9/125微米,千兆吞吐环境下,能够支持几十公里的传输;多模光纤芯径包括62.5/125微米、50/125微米,千兆吞吐环境下,能够支持的距离详见表1。

表1 光纤传输距离

从光纤传输的技术角度出发,光纤本身理论上能够传输30-50T(1T=106M),从各系统运行的情况来看,光纤的实际使用率小之又小。

目前无论单模或多模光纤,采用中心束管结构的光缆,4芯、6芯、8芯、10芯和12芯光缆价格相同,为了实现校园网络布线的灵活性,在不增加成本的前提下,选择12芯的光缆,也便于同根光缆不同纤芯传输不同业务。

2.3 双绞线传输分析

双绞线是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成,并按一定的密度互相绞在一起(一般为逆时针绞合),主要作用:利用铜导线中电流产生的电磁场互相抵消邻近线对之间的串绕,并减少来自外界的干扰,提高抗干扰性。其传输性能,见表2。

双绞线电缆属于平衡电缆,即电缆线对中的两根导体对地具有相同的电压(而同轴电缆则属于非平衡电缆,就是说中心导线和电缆屏蔽层的电气特性是不相等的)。平衡电缆更适合于传输通信信号,平衡电缆支持差分信令,即信号的正部在双绞线的一根中传输,信号的负部在另一根中传输,这样,任何加于双绞线电缆上的噪声会同时出现在传输信号的正部和负部中。这就为接收者对信号进行抵偿、排除以及电缆电磁能量自我消除等提供方法。如图3所示。

2.4 趋势

目前随着计算机网络技术的发展,包括VLAN技术的应用、访问控制列表策略的加载、防火墙技术的实现等等,以及校园计算机网络的进一步完善,利用计算机网络物理线缆(即光缆加双绞线)作为校园网络的承载平台已是大势所趋。

3 校园网网络布线设计

结合校园网络布线分析,以及最新的网络技术与施工经验,将校园网网络布线设计分成两块,分述如下。

3.1 楼内布线设计与实现

楼内布线系统采用计算机网络布线为基础,即分层星型布线架构。见图4(其中BD/CD表示楼内总配线设备,FD表示楼层配线设备,CP表示转接点,TO表示信息插座)。

计算机网络布线系统,采用六类布线,可根据用户需求铺设信息点,便于用户高速、快捷接入校园网。

语音系统网络布线直接使用数据网络布线系统,同为“RJ”标准。根据用户需求算出语音点数量,BD至FD段采用三类大对数电缆连接,而在FD至TO段直接使用六类线缆铺设,在FD采用数据配线架端接。从而便于数据语音的智能灵活共享。

监控系统的视频信号,是一种非平衡方式的视频基带信号,而双绞线是平衡传输方式,因此采用双绞线代替视频线传输视频信号,须在线缆的前、后端加平衡/非平衡转换器。布线策略包括:点对点,即每一个监控点铺设一条网线;一线串,即每四个监控点铺设一条网线;先集后发,即先将摄像头的信号通过同轴电缆集中到一起,进入多路发射器后再通过一条网线传输至监控中心;树型结构,即利用双绞线将分散的监控点信号汇聚至一处,然后通过六类双绞线传输至监控中心。根据用户需求,铺设监控点(即信息点),双绞线承载时,多余的线缆可以作为传输控制信号线及电源线。

一卡通系统下联,将485正和485负两条线用双绞线的一对线处理,如:白橙色标线对应485+、橙色标线对应485-,其余6芯备用。根据用户需求,铺设一卡通访问点(即信息点)。

3.2 建筑群布线设计与实现

鉴于多个信息系统共用建筑群互联通道,以及用户未来对于网络性能的需求,建筑群互联布线传输介质主要使用光缆。仍然采用计算机网络布线为基础。见图5(其中CD表示建筑群总配线设备,BD表示建筑物总配线设备,FD表示楼层配线设备)。

计算机网络布线系统,考虑到距离以及成本可根据表1进行光缆的选型,但对于智能灵活型校园网络布线,须采用统一的单模光缆。经测算,校园网络布线纯单模型比单多模混合型成本仅高8%-10%,而其智能灵活型系数高出79%。

计算机网络布线系统,根据楼宇用户量及网络带宽需求,目前四芯作为两两聚合,至少可以满足2Gbps的速率要求,能够达到用户上网要求的理想值。

语音系统建筑群互联,可以采用各建筑物语音交换机加光缆方式,但成本太高。目前多数校园语音网络建筑群互联仍然是大对数电缆,随着电信“光进铜退”步伐的加快,楼宇互联采用光缆已是必然趋势,因此设计考虑留有2芯光纤作为电信备用。

一卡通系统建筑群互联,考虑到一卡通数据的安全性,可以采用以下两种方式:

1) 在校园数据网络设备上启用VLAN(虚拟网)功能。建立一卡通专用虚拟逻辑网,该子网与其它子网之间取消路由功能,从而在逻辑上与其他网络隔开。

2) 使用计算机数据网络的主干光缆纤芯,仅作无源中继,通过端到端的光端机互联。

监控系统建筑群互联同一卡通系统,在此略。

3.3 网络结构图

根据楼内布线及建筑群布线设计,校园网络结构见图6。

4 总结

校园网络布线进行智能灵活型设计,将各自独立运行的计算机网络、电话语音网络、视频监控网络、一卡通网络等信息网络,进行线路整合,具有重要的现实意义。不仅增加了各信息系统之间的兼容性和灵活型,同时也在一定程度上为学校节约了线路建设资金。