10G万兆布线方案doc.docx
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10G万兆布线方案doc
技术方案
神州数码信息系统有限公司
2009-4-19
1.概述
2009年初我公司承接NOKIA工厂网络升级项目，该项目是NOKIA全球工厂网络升级计划的一部分，它将诺基亚全球手机工厂从原先的超五类铜缆系统直接升级为Cat 6A系统，使其生产线系统能够满足现有网络平台升级以及未来5到10年对布线系统的要求。
在整个厂区综合布线解决系统施工服务供应商的竞标中，我公司凭借清晰全面的施工方案、完备的布线产品线和高效的施工团队在竞标者中脱颖而出，成为诺基亚北京工厂升级项目的布线承建商。
目前国内应用万兆铜缆系统的案例并不多，10G布线系统统将成为未来布线系统发展的趋势，在此将Cat 6A类铜缆和OM3光缆工厂布线方案做阐述，希望能起到共同促进的作用。
2.需求分析
原工厂生产线使用Cat5e布线系统，由于各种原因该系统已经无法满足生产线对高速数据链路通讯的要求，因此设计在整个生产线水平布线子系统中布设新的6A铜缆直各工作站，在垂直子系统布设OM3连接厂区配线间和中心机房。
具体建设需求如下：
Ø厂区面积约7000平米，厂房高度约8米，布线点位近2000个；
Ø在厂区铺设新的6A铜缆，并安装配线架、两端跳线等相关设备；
Ø在厂区内新建若干配线间，优化铜缆相关路由，并做好辅助项目建设如配电、空调、接地系统等；
Ø从新建配线间铺设OM3光缆至核心就机房，所有光纤连接件为LC，并做好相关标签工作；
Ø在整个布线施工过程中不能影响手机生产线路正常工作。
3.设计依据
ØANSI/TIA/EIA-568-B商用建筑电信电缆标准
ØANSI/TIA/EIA568-B.2-1商用建筑电信电缆敷设标准.第2部分:
对称绞线对元件.补充1.四线对100OHM6类电缆敷设传输性能规范
ØANSI/TIA/EIA-568B.2-1ad104对100米增强6类布线系统传输性能规范
ØISO/IEC118012002am1.1ClassEA支持IEEE802.3标准100米范围的的10GBase-T的电缆及组件的标准和测试规范
ØANSI/TIA/EIA-TSB-155
ØTIA/TSB-140光缆系统现场测试长度、损耗和极性的附加原则
ØISO/IEC14763-3信息技术.用户住宅布线的实施和操作.第3部分:
光纤布线测试
ØANSI/TIA/EIA-569-B商用建筑电信电缆敷设标准.
ØANSI/TIA/EIA-606-B商用建筑的电信基础设施的管理标准
ØANSI/TIAJ-STD607A民用建筑远距通信接地和搭接要求
4.10G以太网介绍
4.110G光纤网络
在2002年6月IEEE802.3ae工作队制定和发布了万兆光纤以太网工业环境的布线标准，目前10G以太网标准依然是以太网标准802.3-2005的一个部分。
10千兆位规范包含在IEEE802.3标准的补充标准IEEE802.3ae中，它扩展了IEEE802.3协议和MAC规范使其支持10Gb/s的传输速率。
除此之外，通过WAN界面子层（WIS：
WANinterfacesublayer），10千兆位以太网也能被调整为较低的传输速率，如9.584640Gb/s（OC-192），这就允许10千兆位以太网设备与同步光纤网络（SONET）STS-192c传输格式相兼容。
2002年3月份颁布了激光优化50um多模光纤标准：
TIA/EIA-492AAAC。
该光纤经850nm波长激光优化，包括最小2000MHz-km有效模式带宽。
采用850nmVCSEL（波长垂直腔体表面发光）激光器传输系统相对1300nm波长系统则具有更为可观的经济价值。
OM3光纤最初在ISO/IEC-11801标准的第二版中命名，目前被TIA标准采用，可参阅TIA-568,RevC。
除OM3光纤之外，OM1和OM2光纤被分别命名为标准的62.5nm和50nm多模光纤。
表二10G光网络的应用类型
种类名称
描述
光纤类型
波长数量
光源类型
10GBASE-SR
短波850nm,2米到300米
多模
1
VCSEL
10GBASE-SW
短波850nm,连接SONET设备，远程数据通讯
多模
1
VCSEL
10GBASE-LX4
1310nm，波分复用
多模
4
Laser
10GBASE-LR
长波1310nm,2米到10公里
单模
1
Laser
10GBASE-LW
长波1310nm,连接SONET设备，远程数据通讯
单模
1
Laser
10GBASE-ER
超长波1550nm，2米到40公里
单模
1
Laser
10GBASE-EW
超长波1550nm，连接SONET设备，远程数据通讯
单模
1
Laser
10G光网络以激光优化50um多模光纤（OM3）作为首选的传输介质，在数据中心和局域网骨干网络得以应用。
OM3光网络优化了光纤通信路由与空间利用率，简化了安装施工与系统测试，在降低能耗和制冷方面表现不俗，并且支持系统设备与配线面板的高密度部署。
下表为几种标准的光纤类型（表一）
表一：
光纤类型
光纤类型
光纤标准
工作波长
（nm）
衰减
（dB/Km）
全模式带宽
（MHz/Km）
有效模式带宽
（MHz/Km）
62.5/125um
多模
（OM1）
TIA-492AAAA-A
IEC60793-2-10
A1b类
850
1300
3.5
1.5
200
500
220
—
50/125um
多模
（OM2）
TIA-492AAAB
IEC60793-2-10
A1a.1类
850
1300
3.5
1.5
500
500
—
—
850nm
50/125um
多模
（OM3）
TIA-492AAAC-A
IEC60793-2-10
A1a.2类
850
1300
3.5
1.5
1500
500
2000
—
OS1
ITU-TG.652
1310
1550
1.0
1.0
—
—
—
—
4.2 10G铜缆网络
综合布线作为数据网络的传输通道，其传输性能等级（即布线系统的类别）直接影响网络的传输速度。
10G布线系统与6类系统从技术参数上讲有一个很大的区别，其工作的频率范围从6类的250MHz扩展到了500MHz。
由于工作频率的增高带来了一些在6类系统运行时没有（准确地说是可忽略不计）的问题，即邻近的电缆和模块间产生的串绕，将之称为外部串扰（ANEXT）。
6类系统噪音的主要来源是一根电缆中的4对绞合线对之间的串绕，而周边其他电缆对这根电缆的串绕影响可忽略不计。
在10G布线系统中，由于工作频率的增高，噪音除了6类系统中电缆内的串绕外，周边的其他电缆对本电缆的串绕影响也是一个非常主要的噪音来源。
随着电子技术的进步，对于电缆内部的噪音已有方法来解决，即通过产生与噪音相反的信号，并将这一信号叠加到所接受的信号上，从而消除一部分电缆内的噪音。
电缆外的噪音由于相邻电缆的不确定性无法采用此项技术，因此对10G布线来说，线缆和模块抵抗外部串绕的能力成为一个关键的技术指标。
2008年颁布了6A类布线产品的性能参数标准TIA568B2.10，该标准在TIA568B系列标准的平台基础上，明确了6A类布线的各种技术指标，同时也为7类水平双绞线应用于万兆以太网奠定了基础。
6A类屏蔽双绞线可以有效的隔离双绞线缆与缆之间的电磁干扰，在双绞线设计时又充分考虑了芯线与屏蔽层之间的电磁泄漏，性能好价格低，因此在本次施工中我方使用6A类布线器材来满足甲方需求。
5.产品选型
由于诸多商务和技术的原因，我方在本次工程选用了康普SYSTIMAXLazerSPEED万兆多模光缆解决方案、SYSTIMAXGigaSPEEDX10DCat6A类屏蔽铜缆解决方案。
目前各布线器材厂商已经陆续推出各自的万兆布线产品的解决方案，我方在本次工程中也接触了数家厂商，在此作总结。
产品提供商
6A铜缆（FTP）
配线架
模块
跳线
光纤（OM3）
康普布线系统
1291/2291/3291
MFP520
MFP520
G10FP
5302024AZHAQ
安普布线系统
1859218/1859222
1933319/1933321
1711160
1499827/1711077
1-0599159-3
西蒙布线系统
9A6M4
TM-PNL-24
10GMX-FS
MC6A
9F5LB3
6.方案设计
6.1工作区子系统
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线和信息插座所组成，通过插座既以引出电话也可以连接数据终端或其它传感器及弱电设备。
在NOKIA工厂生产线布线中工作子系统有以下特点：
1、工作区的信息点位的接入根据生产线的要求制定时间进度表。
2、在首次布线中布线的一端端接在配线间的机柜配线架上，另一端固定在厂区上空的在桥架安装的配线架上。
生产线需要时从桥架的配线架上沿竖向梯形桥架接入到生产线的工作台上。
点表如下：
1
配线间
位置
24口配线架
模块
线管理器
Cat6A跳线（2M）绿色
Cat6A跳线（5M）绿色
Cat6A跳线（10M）绿色
Cat6A跳线（2M）黄色
Cat6A跳线（5M）黄色
机柜
2
3
40
720
20
32
160
128
16
16
3
3
2
43
774
22
32
160
128
16
16
3
4
1
24
432
12
32
160
128
8
8
1
5
小计
107
1926
54
96
480
384
40
40
7
6.2水平干线子系统
水平子干线系统的作用是将主干子系统的线路延伸到用户工作区子系统，在NOKIA工厂生产线布线中工作子系统设计和施工有以下特点：
1.工厂区原有开放式梯形桥架可以利用，但需要安装新桥架将线缆引入新的配线间。
2.工厂区内原有正在使用的Cat5e线路不变，在布线时将这部分线缆捆扎，新布放的线缆安装在其一侧捆扎好。
3.为了不影响生产线上手机生产，我方采取布线区上空沿桥架架设大面积防尘布，人员作业由桥架一侧马道4-5人和电动升降架3-4人共同完成。
6A水平布线施工经验：
在TIA/EIA-568-B.1中有规定4pair24AWGUTPcable拉力要小于110N=25lbf（磅）。
拉力过大会使：
线缆内的扭绞线对层数发生变化，严重影响线缆抗噪（NEXT.FEXT）的能力导体及绝缘层的拉伸破坏；降低线缆的传输性能-导致插入损耗（INSERTIONLOSS）的数值降低；破坏特性阻（IMPEDANCE）的稳定-导致回波损耗（RETURNLOSS）的数值降低。
按照TIA/EIA-568-B.1规范，水平布线4对线缆SFTP弯曲半径不能小于所安装线缆直径的8倍，保在用系缆带固定线缆时，线缆外皮不变形。
在配线柜，也要格外注意这一点，因为配线柜里面的线缆密度很高，为了保持线缆整齐，有可能把线缆束得太紧。
另外，在接插面板后面，由于很难接到端接点，也容易造成这个问题，解决这个问题的方法一般是使用系缆钩或环最好用专业的尼龙绑带，这种装置不会压迫线缆，而且，它们也很容易拆下来，简化了往线缆束里增加线缆的操作。
在六类模块打接中，要求线缆PVC绝缘层的外皮与IDC打线端子平齐，以降低近端线对的串扰值，同时，在线缆到达IDC打线端子刀口处，尽量不要破坏对绞线的绞距。
打接配线架也是如此，对于机柜内，线缆的两种走线方式一是采用顶部水平线槽出线，二是采用防静电地板式出线方式，两种方式到达六类配线架背板理线器时，均要注意线缆的弯曲半径，应大于90度直角。
在线缆端接处，除非必须，否则线缆外皮不应被去除。
TIA或ISO布线标准中都没有说明需去除的外皮长度。
尽可能少地去除外皮，可确保线缆内的扭绞率和扭绞层数。
在IDC去除的外皮若过长，将会影响布线系统的NEXT和FEXT性能。
六类安装过程中主要是注意拉力的控制，对于带卷轴包装的线缆，预拉出的线不能过多，避免多根线在场地上缠结环绕。
6.3配线间子系统
配线间子系统主要包括工厂各产区数据链路的配线管理，在NOKIA工厂生产线布线中配线间子系统设计和施工有以下特点：
由于6A线缆外径尺寸已经达到7.5MM，因此配线间选用的800（宽）*800（深）*2000（高）的19英寸机柜，增加机柜两侧及机柜后部的走线空间。
由于6A布线对线与线间的电磁串扰有较高要求，因此在机柜内绑扎线缆采用理线带而非尼龙绑扎带。
选用性能优异康普MFP520配线架，保证线缆间的充足的间隔，减少线缆间的串扰。
机柜内安装汇流铜排，使用独立的接地导线连接机柜内的配线架。
配线架的配线管理采用电子表格对应方式，根据工厂各产区信息点的分布、单元/区域，记录下布线的通路、线缆终结的位置、所用部件或材料的说明，并对布线通路、信息插座、接地电缆等加上永久性标志，以方便维护人员识别和管理。
6.4接地子系统
在本次布线施工工作中，屏蔽布线系统中的接地系统的安装工作虽然不明显但却是非常重要的工作。
如果在整个系统中接地不良屏蔽系统将有可能会比非屏蔽系统提供更差的性能水平，达不到工程的预期目标。
在工程中每个配线间内接地端子箱联合接地，并使用6MM2黄绿粗绝缘铜线引致各网络机柜内接地极。
我方使用接地电阻测试仪对配线间内接地电阻值进行摇测。
按照国标GB50174-2008和EIA/TIA607要求，系统接地电阻不应超多1Ω。
屏蔽电缆的端接
Ø屏蔽布线要求屏蔽层与模块和配线架有良好的接触，在布线时应防止过度扭折线缆、过度用力捆扎线缆、过度用力拖拽线缆等造成线缆屏蔽层的损伤。
Ø在配线架端或面板端端接时应尽量精确测量需保留的长度，剪断多余的线缆。
使用专业剥线工具剥离屏蔽双绞线的外皮，但应避免割裂铝箔屏蔽层。
剥线长度适当，避免屏蔽层裸露在外。
Ø模块安装完成，将模块安装到面板或配线架上，整理线缆。
在屏蔽双绞线上制作永久标签。
屏蔽配线架的端接
Ø在机柜内安装接地汇流铜排，使用独立的接地导线将接地铜排连接到配线间（电信间）的接地桩（接地铜排）上，使各个机柜之间的接地形成星型接地结构；
Ø使用配线架自带的接地组件连接到机柜的汇流铜排上，形成星型接地结构；
Ø将端接完成的屏蔽模块插入配线架，其金属壳体自动与接地配件形成良好的连接，完成了屏蔽模块的接地工作。
屏蔽链路的测试
在确保整个配线间的接地电阻不应超多1Ω后，对布线完成后的屏蔽系统进行测试就显得比较简单。
使用Fluke1800中TIACat6AChannel标准进行链路测试，在测试结果中就包含了屏蔽层为S线的联结测试。
7.系统测试及验收
7.16A铜缆测试
综合布线系统安装完毕后，应按TIA技术公告155（TIATSB155）及《TIA/EIA-568-B.2建议附录10》提出的技术规范要求进行全面的系统测试，项目及其指标如下：
Ø插入损耗；
Ø回波损耗；
Ø线对到线对近端串扰；
Ø综合近端串扰；
Ø线对到线对远端串扰；
Ø综合远端串扰；
Ø回波损耗等；
10GBASE-T的测试限制与最高频率为250MHz的Cat6的测试限制完全相同，但为了支持10GB/S以太网技术获得更高的数据传输速率，这些测试的频率范围和性能要求被扩大到了500MHz.此外，现场验证10GB/S以太网必须涉及到本白皮书中讨论的外部串扰测试参数。
ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10
频率（MHz）
插入损耗（dB/100M）
近端串扰（dB/100M）
衰减串扰比（dB/100M）
综合近端串扰（dB/100M）
综合衰减串扰（dB/100M）
回波串扰（dB/100M）
1
2.1
74.3
72.2
72.3
70.2
20
4
3.8
65.3
61.5
63.3
59.5
23
8
5.3
60.8
55.4
58.8
53.4
24.5
10
5.9
59.3
53.4
57.3
51.4
25
16
7.5
56.2
48.8
54.2
46.8
25
20
8.4
54.8
46.4
52.8
44.4
25
25
9.4
53.3
44
51.3
42
24.3
31.25
10.5
51.9
41.4
49.9
39.4
23.6
62.5
15
47.4
32.4
45.4
30.4
21.5
100
19.1
44.3
25.2
42.3
23.2
20.1
155
24.1
41.4
17.4
39.4
15.4
18.8
200
27.6
39.8
12.2
37.8
10.2
18
250
31.1
38.3
7.3
36.3
5.3
17.3
300
34.3
37.1
2.9
35.1
0.9
16.8
400
40.1
35.3
33.3
15.9
500
45.3
33.8
31.8
15.2
我们采用FlukeDTX1800进行现场布线链路的测试，该设备技术指标达到ANSI/TIA/EIA-568-B.2-10中规定的精度，该仪器为CommScope公司认可的现场测试器，满足增强六类系统的测试。
针对6A布线系统得测试分为两步：
1、针对单链路的TIACat6AChannel测试，此过程与CAT6/CALSSE系统的测试无异，只是测试频率从250MHz提高到500MHz，仍然是快速的端到端测试，每条链路耗时不超过30秒。
2、针对线缆之间的干扰即线外串扰（AlienCrosstalk简称AXTalk）
单链路的TIACat6AChannel测试
TIACat6AChannel测试方法
TIACat6AChannel测试报告
线缆间的线外串扰测试
线外串扰（AXT）是描述成束布放的电缆之间，信号能量耦合现象的术语。
在数据通信活动中，串扰是一个关键的性能参数。
串扰程度随着信号发送频率的提高而加深，而信号频率越高，衰减也越严重（信号在沿着链路传输时变得越来越弱）。
为了支持10GB/S以太网技术获得更高的数据传输速率，6A类布线系统测试的频率范围和性能要求被扩大到了500MHz，在如此高的频率下线缆与线缆间的串扰变成一个亟待解决的问题。
外部串扰的测量将包括线对之间的外部近端串扰（PSANEXT）和外部远端串扰（PSAFEXT）。
测试线外串扰则包含指定链路的不同组合，即选择哪些链路作为干扰源及哪条作为测试对象的被干扰链路。
线束中心的红色电缆是被干扰或称“受害链路”，周围的蓝色电缆是干扰源链路，这种情况被称为“6包1”或“6A1”结构，代表测试线外串扰的最差状况。
在“6包1”结构中测试1根“受害链路”，根据厂商现场测试要求，实际包含最少6种，最多12种不同的测试配置。
在实际布线工程中，要求对每条链路都进行100％线外串扰测试是不切实际的。
如果对每条链路都进行100％测试组合，测试数量为（n2+n）/2，其中n为布线链路条数。
按此公式，测试500条链路的工程，需要125,250种测试组合！
这种测量方式显然是不切实际的。
所以，在布线工程中采用抽样测试线外串扰才是可行的。
在布线工程中以下情形需要作为被干扰链路（受害链路）：
●在总链路中抽取1％或5条（数值大者）插入损耗最大的链路（最长链路）；
●在总链路中抽取1％或5条（数值大者）插入损耗最小的链路（最短链路）；
●在总链路中抽取1％或5条（数值大者）插入损耗居中的链路（中等长度链路）；
测试过程中，如果前3个干扰/被干扰组合呈献的线外串扰可忽略不计，则测试可中止，而无需到达1％或5条链路的采样数量。
可忽略不计的线外串扰表明，其干扰情况低于某个电平等级或不能被现场测试仪检测到。
7.2OM3光缆测试
当进行测试万兆光纤布线系统时，最重要的是确保端到端的光纤链路衰减满足ANSI/TIA/EIA568-B.1和IEEE802.3-2005的指标要求。
1、测试指标
Ø衰减量<1.5dB，（1300nm）
Ø衰减量<2.6dB，（850nm）
2、测试项目
Ø连通性测试
Ø全程衰减及耦合器连接头衰减测试
3、具体测试方法
Ø多模光纤水平子系统需要测试端的参数；
沿一个方向在波长850nm或1300nm处测试衰耗值
Ø多模光纤主干系统需要测试的参数；
沿一个方向在波长850nm及1300nm处测试衰耗值
4、测试工具
为符合TIA/EIA528-14A关于"多模光纤的安装及光功率损耗的测试"等要求，光纤测试采用FTK200型测试仪进行测试，对于光纤系统，测试指标可由以下公式计算得出：
衰减=光纤损耗+耦合器连接件损耗+插入损耗
注：
耦合连接具体依据其连接插头型号有多种方式，相关的一些测试指标如下：
50um多模光纤系统
多模光纤
连接头
信号波长
最大衰减dB/km
最大容量MHz/km
类型
最大衰减dB
850nm
3.50
1500
多模ST/SC连接头
0.37
1300nm
1.50
500
多模ST/SC连接头
0.37
⏹一组耦合器连接件的衰减约为0.75dB；
⏹插入损耗产生的衰减约为0.3dB；
一组耦合器连接件
8.总结
升级会员 