全光纤集中式布线系统技术解析.docx
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全光纤集中式布线系统技术解析
全光纤集中式布线系统技术解析
01
前言
光纤通信技术出现后给通信领域带来了蓬勃发展的机遇，如今光技术开始渗透于整个通信网，推进了全光网的发展。
当前，大家逐渐发现铜缆的传输开始到了一个瓶颈期，从最早的3类，到现在的6类、6类A，以及现在正在制定的8类标准。
随着POE、POE+、POE++的发展，在传输信号时铜缆一定会发热，随着它传输带宽的越来越高，它的发热量会越来越大，这对于整个设备的节能、制冷，会造成成本上的变化，也难以实现绿色建筑、智能建筑的节能收益。
纵观国内综合布线工程的应用，综合布线系统作为一个智能建筑的基础性设施，传统的铜缆布线系统已经不能适应高标准布线系统的要求，在技术上，综合布线的结构可分为三类。
本文从技术层面就全光纤集中式布线系统向大家做一个技术解析，希望我们对这一技术有一个正确的认识和应用，从而提升智能化建设工程的技术含量和质量。
02
集中式布线与传统布线的区别
如同计算机联网的发展一样，布线系统的结构是依据一定的国际标准发展变化的。
在布线标准被普遍接受以前，根据终端用户的需要，布线是随意的。
在布线标准被接受以后，布线也就“结构化了”。
随着结构化布线系统的出现，许多大楼布线采用了多用电信插座来满足用户安装计算机或外围设备的需要。
经常被采用的三种布线系统的标准是：
●ISO/IEC11801，信息技术——用户房屋的普通布线
●ANSI/TIA/EIA-568，商业建筑电信布线标准
●EN50173，信息技术——普通布线
这些标准定义了布线系统的结构由三个布线子系统组成：
建筑群主干网，建筑物主干网和水平布线，相对应的有工作区和管理区设置，这种结构被称作为分布式布线系统。
在分布式系统中，每根水平铜缆必须支持一个长度为90m的基本传输链路和一个长度为100m（328ft）的传输信道。
ANSI/TIA/EIA568建议在每个工作区插座点至少安装两种媒体接口，一个是用于传送语音（3类或5类线）的UTP接口;另二个用于传输数据的UTP接口。
同时，每根缆为二个接点的端到端基本链路。
1995年10月颁布了TIA/EIATSB-75中说明了将合并接点（CP）和多用户电信接口（MUTOAs）集成合并在一起的开放式布线结构，以及在TIA/EIATSB-72中说明的集中式布线结构。
尽管这些结构在公告中有详细的说明，但标准组的意图在于减少在一个信道内的结点数目，从而提高系统的可靠性。
根据集中式布线系统的定义，集中式主干布线系统从定位于系统中心的建筑群配线架或建筑物配线架直接延伸到工作区插座。
这一结构可以包括建筑群和建筑物主干缆（由室内/室外缆组成）、水平缆、端接、建筑群配线架和建筑物配线架的交叉连接以及在工作区插座的端接。
集中式布线允许设计者在使用普通多模光缆时，信道距离为275m（900ft），如果采用OM4光缆，最大距离可达500m以上。
这个运行距离是对整个信道而言的，它包括从设备端口到工作区的设备和工作站端口的整个线路全长（含接插光跳线）。
实现真正意义上的集中式布线系统，见下图一：
图一分布式布线与集中式布线示意图
美国托立集团是评估前沿技术、提供真实信息方面的权威的第三方咨询机构。
托立集团曾经就分布式铜缆布线和集中式光纤到桌面布线发表过一份白皮书。
这份白皮书针对局域网使用全光纤的集中式布线系统和使用铜缆的分布式布线系统，使用两种模型进行比较，并给出了如下的结论：
对于一个面积为60,000平方英尺的建筑，使用光纤到桌面集中式布线可以比使用铜缆分布式布线节省40,000.00美元的投资;
对于一个面积为240,000平方英尺的建筑，使用光纤到桌面集中式布线可以比使用铜缆分布式布线节省235,000.00美元的投资。
这份白皮书还指出，集中式的光纤到桌面系统不仅仅使得布线成本降低了，还使得网络维护成本也降低了，因为：
●电子设备集中在一个设备间，使空调的使用更有效、网络交换设备的运行环境更好（相对于楼层管理间的网络设备环境条件），网络管理和控制更方便，系统安全性更强;
●集中式的网络结构，使网络的分布一目了然，可以实现故障的快速处理、问题的解决更有效;
●快速的故障处理，缩短了系统故障的历时，这就相应的增强了工作效率，增加了收入，使客户更满意。
03
全光纤集中式布线技术的主要优势
01
足以应付未来的带宽需求
长期以来，始终有一个问题萦绕在铜揽布线系统的用户面前，即网速的不断升级所带来的网络物理层带宽的升级需求。
铜揽布线系统正在向缆径越来越粗、屏蔽层越来越复杂、屏蔽接地实施越来越严格、包括模块和线缆在内的系统各组件造价越来越高、对施工人员的要求越来越高、等等方面的困扰。
而光缆，哪怕是最普通的多模光缆所能够提供的带宽也是铜缆系统所望尘莫及的。
见图二：
图二光缆与铜缆的传输带宽比较
当我们用发展的眼光看待网络系统，会发现网络实施的三个必然规律：
首先，网络速度会变得越来越快，所以，设计网络时，应该考虑更高的速率，更大的带宽，更快的网络响应时间。
第二，网络容量会变得越来越大，设计时需要考虑更多的用户，更大网络的流量和更高的性能。
第三，网络构架绝对不会保持不变，设计时应该考虑更大的灵活性，更能方便的更改网络配置和更强的可管理性。
布线系统是IT的重要组成部分，为高速发展和快速淘汰的IT设备提供物理层的必要支撑。
同时，光缆布线系统由于其传输介质的先进性，最能够适应未来的网络构架。
更重要的是，布线系统是建筑物基础设施的一部分，一旦布放之后，很难重新更换产品和对产品进行升级换代。
从各方面来说，光缆系统能够满足未来的布线需求这一特征，显现出了突出的重大优势。
02
传输损耗小,传输距离长
对于铜缆来说，无论升级到几类，无论所传输的带宽是多少，在楼宇综合布线的数据传输中，都会受到以太网传输协议的限制，导致最大距离不能超过90米物理长度。
90米的限制，对网路结构和建筑结构两个方面都产生了一定的影响。
首先，从网络结构方面来说，每隔90米就需要有一个节点，通常设置楼层管理间，配置机柜、有源的网络设备、配线架、网络跳线等一套完整的硬件系统，一般网络结构越复杂，在运行阶段的故障点也越多，修复成本也越高。
同时，由于受到90米的限制，一般将在同一个物理区域的信息点划分到同一个楼层配线间进行管理，往往不能充分利用有源设备端口，造成浪费，并且增加了建设成本。
而光纤提供了长距离的传输能力，可以不受不同建筑结构的限制，使得多楼层的布线能集中端接于一个电信间或设备间，形成“集中式布线”结构。
集中式布线可以减少配线间占用的建筑面积，减少配线间装修费用，减少机柜和后备电源成本（共享UPS）。
同时，设备可以集中放置，从而提高端口利用率，减少节点，方便日后维护，降低人工成本。
对有些场地，是铜缆布线很难解决的难题。
03
抗干扰
在我们工作和生活的环境中，充斥着各种电磁干扰，这些干扰都会影响到铜缆网络的传输。
这种干扰最终导致铜缆布线网络的运行。
举例来说，当一栋新的建筑物及其机房内越来越多的大功率设备增添进来之后，网络的传输性能会下降。
而光纤布线不会受到电磁、射频、噪音的干扰，这一特点被广泛地应用于工厂、医院和数据中心机房等场合。
其次，光缆的这一特性为某些老建筑的改造项目提供了方便的走线路径，可以利用原来的强电桥架和管道走线，而无需考虑与强电电缆的距离限制，而不受强电电磁干扰。
04
高度可靠的保密性
由于光纤本身的物理特性，只要光缆不破损，光纤布线系统在运行过程中光纤本身也不会对外产生辐射，从而所传输的信息很难被窃听。
所以，在政府、军事、科研机构等保密性要求高的领域，光纤是天然的屏蔽系统。
05
测试的重要性
安装好的布线系统的性能决定了运行在其上的网络系统的传输性能，因此对布线系统的测试一向非常重要。
对于铜缆布线，需要测试近端串音衰减、衰减、混断线、屏蔽（存在时）连续性等等20个左右的指标，对于6A类及以上的铜缆布线系统，更要求进行线间串扰（ANext）等十分复杂、高成本的测试。
在测试过程中一旦发现问题，铜缆布线系统的排错过程往往十分消耗人力、物力，且对工程师的经验要求较高。
而对于光缆布线系统，只需要测试链路的衰减，测试设备简单，测试快捷，更重要的是，在测试过程中一旦发现问题，通过OTDR即可准确定位到故障点。
在使用和维护阶段，光缆布线系统的故障少、抗干扰性强、稳定性好，并且可以集中式管理，从而可以提高网络运行效率。
06
升级到POL（PONoverLAN）
PositiveOpticalNetwork（PON），即无源光网络，已经从2005年起开始在中国的光纤到户中广泛部署。
在部署过程中，PON所表现出来的巨大的优势保证了PON的强大生命力。
正是基于全球各个国家在部署PON的过程中所认识到的PON的巨大优势和强大生命力，另外一个称为POL的新技术开始蓬勃发展起来。
POL即PONoverLAN，无源光纤局域网，相对于以太网来说，具有以下4大优势，这4大优势也正是POL的驱动力所在：
●颠覆性的总成本优势：
总成本可以节省大于50%，含投资节省25~70%，操作成本节省60~80%
●“绿色节能”建筑认可：
使用很少的有源电子器件，能源节省达到80%
●环境可持续性：
使用少得多的材料。
以4000GbE口为例，可以节省8000磅的铜
●未来网络升级：
由单模光纤提供长距离、高带宽，提供可靠的光纤网络，满足未来的需求
POL将越来越多地在商用楼宇中取代目前的有源以太网。
而目前全光网的实施，将有利于从有源以太网到POL的升级。
综上所述，光纤布线的优势是显而易见的。
针对这些优势，我们可以把适合做光纤布线系统的行业总结如下：
●所有布线系统的主干
●在所有楼宇中实现集中布线（降低建筑成本、改善建筑结构、实现集中管理、提高端口利用率）
●工厂（如电力系统）：
长距离、且抗干扰
●医院：
减少对外辐射
●传媒机构：
大数据量（高速率、高带宽）、保密、图像传输
●存储基地和存储局域网：
银行、保险、金融、电信、移动;大数据量（高速率、高带宽）
●政府、军队、科研机构：
保密、大数据量、长距离
●住宅小区：
FTTH光纤到户
04
全光纤集中式布线系统解决方案
自95年TIA/EIATSB-72标准提出集中式布线的概念以后，要真正实现理想的全光纤集中式布线，要解决的技术难题很多。
作为综合布线的一项先进技术，全光网能否保留铜缆布线的全部优势，克服铜缆布线的发展瓶颈，才是技术进步的标志。
经过10多年的发展，一些厂商投入巨资研发全光网器件，在技术上有重大突破，有效解决了全光网的技术难题，国外主流综合布线厂家都相继推出了具有特色的全光网产品，使全光纤集中式布线系统的技术再次成为热点。
01
了解不足
然而，对光纤布线了解不足会导致一系列的错误的主观观点产生，例如：
可靠性（光缆的强度和光纤易折断）、稳定性（接口怕灰尘，不易日常维护）、不易施工（接续工艺难）。
这些技术上的难题近年来国外厂商已经有了完善的解决方案，从光纤可靠性和布线系统稳定性及系统维护几个方面来了解一下。
02
集中式布线系统解决方案
VF-45全光纤集中式布线系统解决方案图示
VF-45全光纤集中式布线系统解决方案的特点可以实现像铜缆端到端一样方便的施工技术，它包括全光网的专用高强度光缆、GGP高强度光纤跳线、VF-45光纤连接器（接续工艺）、带盘纤盒桌面面板和清洁液。
03
高强度专用光缆
对于很多施工人员来说，有一个认识上的误区需要得到纠正，一般都认为光缆比铜缆的施工难度高，主要的心理阴影是穿线怕拉断。
这主要是对光缆产品缺乏了解，事实上，用于全光网的光缆与普通光缆在结构上是不同的，专用的全光网光缆是一管双芯结构，如果是4芯光缆，
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