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计算机和通信技术的飞速发展,网络应用已成为人们日益增长的一种需求;而结构化布线是网络实现的基础,是现今和未来计算机网络和通信系统的有力支撑环境。校园网络表现为一种区域网,主要包括网管中心、图书馆大楼、教工宿舍、外语中心、教学楼以及学生宿舍等,各楼分别需要网络布线以建设楼内局域网。系统特点要求主干网络具有先进性和可扩展性,以备将来各楼内局域网在需要时与计算中心连接成整体校园网。
一、结构化综合布线系统的组成及设计
综合布线系统是一套开放式的布线系统,可以支持几乎所有的数据、话音设备及各种通信协议,同时,由于PDS充分考虑了通信技术的发展,设计时有足够的技术储备,能充分满足用户长期的需求,应用范围十分广泛。而且结构化综合布线系统具有高度的灵活性,各种设备位置的改变,局域网的变化,不需重新布线,只要在配线间作适当布线调整即可满足需求。结构化综合布线一般划分为六个子系统。
1-1.工作区子系统及其网络设计
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线,以及信息插座所组成。信息点由标准RJ45插座构成。信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定,并预留适当数量的冗余。例如:对于一个办公区内的每个办公点可配置2～3个信息点,此外应为此办公区配置3～5个专用信息点用于工作组服务器、网络打印机、传真机、视频会议等。若此办公区为商务应用则信息点的带宽为100M可满足要求;若此办公区为技术开发应用则每个信息点应为交换式100M甚至是光纤信息点。工作区的终端设备(如:电话机、传真机)可用FutureCom超五类或六类双绞线直接与工作区内的每一个信息插座相连接,或用适配器(如ISDN终端设备)、平衡/非平衡转换器进行转换连接到信息插座上。
1-2.水平子系统及其网络设计
水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统,即中间配线架(IDF)间的连接。水平子系统指定的拓扑结构为星形拓扑。水平干线的设计包括水平子系统的传输介质与部件集成。选择水平子系统的线缆,要根据建筑物内具体信息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。
双绞线水平布线链路中,水平电缆的最大长度为90m。若使用100ΩUTP双绞线作为水平子系统的线缆,可根据信息点类型的不同采用不同类型的电缆,例如对于语音信息点和数据信息点可采用FutureCom超五类或六类双绞线,甚至使用FutureLink光缆;对于电磁干扰严重的场合应尽量采用FutureCom六类屏蔽双绞线。但是从系统的兼容性和信息点的灵活互换性角度出发,建议水平子系统采用同一种布线材料。
1-3.管理子系统及其网络设计
管理子系统由交连、互连和输入/输出组成,实现配线管理,为连接其它子系统提供手段。包括配线架、跳线设备及光配线架等组成设备。设计管理子系统时,必需了解线路的基本设计原理,合理配置各子系统的部件。
1-4.干线子系统及其网络设计
干线子系统指提供建筑物的主干电缆的路由,是实现主配线架与中间配线架,计算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接。干线传输电缆的设计必须既满足当前的需要,又适应今后的发展。干线子系统布线走向应选择干线线缆最短、最安全和最经济的路由。干线子系统在系统设计施工时,应预留一定的线缆做冗余信道,这一点对于综合布线系统的可扩展性和可靠性来说是十分重要的。
干线子系统可以使用的线缆主要有:HAY三类大对数电缆;FutureCom超五类或六类双绞线;FutureLink室内单模或多模光纤。 超五类双绞线可以支持1000BASE-T,但如要求支持1000BASE-TX则必须使用六类双绞线。如果已安装的电缆仅满足5类线标准(1995),那么在连接1000BASE-T设备之前,应对布线系统按照新增加的布线参数(如:回波损耗,等级远端串扰ELFEXT,传播延迟和延时畸变等)进行测量和认证。
1-5.设备间子系统及其网络设计
设备间子系统由设备室的电缆、连接器和相关支持硬件组成,把各种公用系统设备互连起来。设备间的主要设备有数字程控交换机、计算机网络设备、服务器、楼宇自控设备主机等等。它们可以放在一起,也可分别设置。在较大型的综合布线中,可以将计算机设备、数字程控交换机、楼宇自控设备主机分别设置机房,把与综合布线密切相关的硬件设备放置在设备间,计算机网络设备的机房放在离设备间不远的位置。
1-6.建筑群子系统及其网络设计
建筑群子系统是实现建筑之间的相互连接,提供楼群之间通信设施所需的硬件。建筑群之间可以采用有线通信的手段,也可采用微波通信、无线电通信的手段。
在LANscape综合布线解决方案中,FutureLink光纤不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面,还可以支持CATV/CCTV及光纤到桌面(FTTD)。光纤有单模光纤和多模光纤两种:单模光纤只传输主模态,可完全避免模态色散,传输频带很宽,传输容量很大,适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势(如:1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为3000m;多模光纤传输模态较多,存在一定量的模态色散,频带较宽,传输容量较大(目前采用的62.5/125μm多模光纤,数据传输速率为100Mbps时,最大距离可以到2km),但传输千兆位数据量时距离支持十分有限。
二、校园网解决方案
2-1.网络设计
针对校园网络的具体性能要求及建网的经费支出,一般可设计三种方案供参考选择。
方案一:基于交换技术的主干网和二级局域网络方案;
方案二:基于核心路由器的主干网解决方案;
方案三:基于ATM信元交换技术的校园主干网方案。
本文主要讨论应用广泛的第一种方案,即基于交换技术的主干网和二级局域网络方案的综合布线。
2-2.网络拓扑结构
一般来说,大学校园网的网络结构为分层星型结构,网络分为三级:第一级是网络中心,为中心节点。网络中心选址在学校地域的中心建筑(实验大楼),布置了校园网的核心设备,如路由器、交换机、服务器(WWW服务器、电子邮件服务器、拨号服务器、域名服务器等),并预留了将来与本部以外的几个园区的通信接口。
第二级是建筑群的主干结点,为二级节点。校园网按地域设置了几条干线光缆,从网络中心辐射到几个主要建筑群,并在二级主干节点处端接。在主干网节点上安装的交换机位于网络的第二层,它向上与网络中心的主干交换机相连,向下与各楼层的集线器相连。学校校园网主干带宽全部为100Mbps,并考虑到向ATM或千兆以太网的升级。
第三级是建筑物楼内的HUB,为三级节点。三级节点主要是指直接与服务器和工作站连接的局域网设备,即以太网或快速以太网集线器(3COM堆叠式集线器3COMSUPERSTACK)。设计楼内的综合布线时根据需要可进行了一定取舍:如取消干线子系统;合并管理子系统与设备间子系统;将水平子系统的布线直接引入到设备间的主配线架上等。
2-3.设计说明
校园网建筑群子系统光缆工程采用分支递减端接方法:用1根足以支持若干幢楼通信容量的多用途Breakout干线光缆,经过配线架分出若干根小容量光缆,再分别延伸到每个楼层配线间。从应用、备份和扩容三个方面考虑,由于多模光纤对未来GigabitEthernet和ATM2.5Gbps的支持距离有限,故从网络中心到分支递减端接点应选用36芯或48芯单模MPC光纤,支持100Mbps以上带宽。从光缆分支递减端接点到楼内设备子系统根据数据流量及信息点数量分别采用12芯、6芯的单模光纤。楼内水平布线采用六类非屏蔽双绞线为传输媒介,桌面计算机以100M速率接入网络。
网络中心设施是CISCO的Catalyst 3560千兆以太网交换机。Catalyst 3560交换机的主要作用是在各系和各部门的局域网之间建立千兆带宽的快速通道,以提高不同局域网间交换数据和信息以及访问公用数据资源的效率。Catalyst 3560交换机的另一个优点就是,具有良好的虚拟网络支持能力,可以跨越各个系或部门地理限制,在全校范围内建立必要的虚拟网络,从而为网络的应用、管理和维护带来极大的便利。网络中心用的各种服务器都可直接连接到中心的CISCO Catalyst 3560交换机的以太网端口或快速以太网端口上,以解决可能会出现的瓶颈问题。
各建筑物楼内配置3COM交换机,用于按地域将连续IP地址划分子网,建立虚拟局域网。各系或部门的服务器可直接挂在3COM交换机上。各单位楼内可每层放一个3COMSUPERSTACKHUB,也可几层共用一个3COM SUPERSTACK HUB。所有这些3COM SUPERSTACK HUB都连在楼内3COM的交换机上。3COM SUPERSTACK HUB下可以接工作站,服务器或各单位局域网。3COM SUPERSTACK HUB是一种结构灵活的堆叠式集线器,它可以根据部门应用规模的变化和发展而灵活地改变,从而达到以最少的投资取得最大的效益之目的。另外,3COM SUPERSTACK HUB也支持SNMP简单网络管理协议,因此能够在统一的网络管理平台上有效的运行。园区内暂时无法接入校园主干网的分散的单个用户以及个人用户,可采用MODEM通过电话线拨号方式连接校园网。
2-4.技术特点
采用模块化星型拓扑结构,主干段相互独立,便于网络维护和扩充。
光纤主干采用单模光缆,有利于千兆网及今后更高速率的网络应用。而且通过跳线的不同跳接,组网方式也十分灵活。可以实现:①点对点。在两台计算机之间建立起高速通道。传输速率为几十个Mbps至几百个Mbps,距离可达2km(多模)至5km(单模)。②逻辑星型网络。通过光纤网络设备,建立起星型网络拓扑结构的快速以太网或ATM网。③环形网络。用信号再生器连接光纤,形成环路,组成FDDI主干网。
楼内线缆全部采用六类非屏蔽双绞线,性价比高,施工方便,且可以达到1000Mbps的数据传输速率,并支持155/622MbpsATM。
交换是在第二层进行,真正支持即插即用工作,无需人工干预。园区扩展十分方便。对于多园区的学校,每一个园区可按上述方案设计好局域网,再通过卫星通信或专用的远程通信线路将各园区网络中心的第三层交换机链接,实现长距离通信,形成统一的多园区校园网。最后,来看一下设计方案的结构示意图吧。
一、结构化综合布线系统的组成及设计
综合布线系统是一套开放式的布线系统,可以支持几乎所有的数据、话音设备及各种通信协议,同时,由于PDS充分考虑了通信技术的发展,设计时有足够的技术储备,能充分满足用户长期的需求,应用范围十分广泛。而且结构化综合布线系统具有高度的灵活性,各种设备位置的改变,局域网的变化,不需重新布线,只要在配线间作适当布线调整即可满足需求。结构化综合布线一般划分为六个子系统。
1-1.工作区子系统及其网络设计
工作区子系统由终端设备连接到信息插座的连线,以及信息插座所组成。信息点由标准RJ45插座构成。信息点数量应根据工作区的实际功能及需求确定,并预留适当数量的冗余。例如:对于一个办公区内的每个办公点可配置2～3个信息点,此外应为此办公区配置3～5个专用信息点用于工作组服务器、网络打印机、传真机、视频会议等。若此办公区为商务应用则信息点的带宽为100M可满足要求;若此办公区为技术开发应用则每个信息点应为交换式100M甚至是光纤信息点。工作区的终端设备(如:电话机、传真机)可用FutureCom超五类或六类双绞线直接与工作区内的每一个信息插座相连接,或用适配器(如ISDN终端设备)、平衡/非平衡转换器进行转换连接到信息插座上。
1-2.水平子系统及其网络设计
水平子系统主要是实现信息插座和管理子系统,即中间配线架(IDF)间的连接。水平子系统指定的拓扑结构为星形拓扑。水平干线的设计包括水平子系统的传输介质与部件集成。选择水平子系统的线缆,要根据建筑物内具体信息点的类型、容量、带宽和传输速率来确定。
双绞线水平布线链路中,水平电缆的最大长度为90m。若使用100ΩUTP双绞线作为水平子系统的线缆,可根据信息点类型的不同采用不同类型的电缆,例如对于语音信息点和数据信息点可采用FutureCom超五类或六类双绞线,甚至使用FutureLink光缆;对于电磁干扰严重的场合应尽量采用FutureCom六类屏蔽双绞线。但是从系统的兼容性和信息点的灵活互换性角度出发,建议水平子系统采用同一种布线材料。
1-3.管理子系统及其网络设计
管理子系统由交连、互连和输入/输出组成,实现配线管理,为连接其它子系统提供手段。包括配线架、跳线设备及光配线架等组成设备。设计管理子系统时,必需了解线路的基本设计原理,合理配置各子系统的部件。
1-4.干线子系统及其网络设计
干线子系统指提供建筑物的主干电缆的路由,是实现主配线架与中间配线架,计算机、PBX、控制中心与各管理子系统间的连接。干线传输电缆的设计必须既满足当前的需要,又适应今后的发展。干线子系统布线走向应选择干线线缆最短、最安全和最经济的路由。干线子系统在系统设计施工时,应预留一定的线缆做冗余信道,这一点对于综合布线系统的可扩展性和可靠性来说是十分重要的。
干线子系统可以使用的线缆主要有:HAY三类大对数电缆;FutureCom超五类或六类双绞线;FutureLink室内单模或多模光纤。 超五类双绞线可以支持1000BASE-T,但如要求支持1000BASE-TX则必须使用六类双绞线。如果已安装的电缆仅满足5类线标准(1995),那么在连接1000BASE-T设备之前,应对布线系统按照新增加的布线参数(如:回波损耗,等级远端串扰ELFEXT,传播延迟和延时畸变等)进行测量和认证。
1-5.设备间子系统及其网络设计
设备间子系统由设备室的电缆、连接器和相关支持硬件组成,把各种公用系统设备互连起来。设备间的主要设备有数字程控交换机、计算机网络设备、服务器、楼宇自控设备主机等等。它们可以放在一起,也可分别设置。在较大型的综合布线中,可以将计算机设备、数字程控交换机、楼宇自控设备主机分别设置机房,把与综合布线密切相关的硬件设备放置在设备间,计算机网络设备的机房放在离设备间不远的位置。
1-6.建筑群子系统及其网络设计
建筑群子系统是实现建筑之间的相互连接,提供楼群之间通信设施所需的硬件。建筑群之间可以采用有线通信的手段,也可采用微波通信、无线电通信的手段。
在LANscape综合布线解决方案中,FutureLink光纤不但支持FDDI主干、1000Base-FX主干、100Base-FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面,还可以支持CATV/CCTV及光纤到桌面(FTTD)。光纤有单模光纤和多模光纤两种:单模光纤只传输主模态,可完全避免模态色散,传输频带很宽,传输容量很大,适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势(如:1000BASE-LX基于1300nm的单模光缆,使用8B/10B编码解码方式,最大传输距离为3000m;多模光纤传输模态较多,存在一定量的模态色散,频带较宽,传输容量较大(目前采用的62.5/125μm多模光纤,数据传输速率为100Mbps时,最大距离可以到2km),但传输千兆位数据量时距离支持十分有限。
二、校园网解决方案
2-1.网络设计
针对校园网络的具体性能要求及建网的经费支出,一般可设计三种方案供参考选择。
方案一:基于交换技术的主干网和二级局域网络方案;
方案二:基于核心路由器的主干网解决方案;
方案三:基于ATM信元交换技术的校园主干网方案。
本文主要讨论应用广泛的第一种方案,即基于交换技术的主干网和二级局域网络方案的综合布线。
2-2.网络拓扑结构
一般来说,大学校园网的网络结构为分层星型结构,网络分为三级:第一级是网络中心,为中心节点。网络中心选址在学校地域的中心建筑(实验大楼),布置了校园网的核心设备,如路由器、交换机、服务器(WWW服务器、电子邮件服务器、拨号服务器、域名服务器等),并预留了将来与本部以外的几个园区的通信接口。
第二级是建筑群的主干结点,为二级节点。校园网按地域设置了几条干线光缆,从网络中心辐射到几个主要建筑群,并在二级主干节点处端接。在主干网节点上安装的交换机位于网络的第二层,它向上与网络中心的主干交换机相连,向下与各楼层的集线器相连。学校校园网主干带宽全部为100Mbps,并考虑到向ATM或千兆以太网的升级。
第三级是建筑物楼内的HUB,为三级节点。三级节点主要是指直接与服务器和工作站连接的局域网设备,即以太网或快速以太网集线器(3COM堆叠式集线器3COMSUPERSTACK)。设计楼内的综合布线时根据需要可进行了一定取舍:如取消干线子系统;合并管理子系统与设备间子系统;将水平子系统的布线直接引入到设备间的主配线架上等。
2-3.设计说明
校园网建筑群子系统光缆工程采用分支递减端接方法:用1根足以支持若干幢楼通信容量的多用途Breakout干线光缆,经过配线架分出若干根小容量光缆,再分别延伸到每个楼层配线间。从应用、备份和扩容三个方面考虑,由于多模光纤对未来GigabitEthernet和ATM2.5Gbps的支持距离有限,故从网络中心到分支递减端接点应选用36芯或48芯单模MPC光纤,支持100Mbps以上带宽。从光缆分支递减端接点到楼内设备子系统根据数据流量及信息点数量分别采用12芯、6芯的单模光纤。楼内水平布线采用六类非屏蔽双绞线为传输媒介,桌面计算机以100M速率接入网络。
网络中心设施是CISCO的Catalyst 3560千兆以太网交换机。Catalyst 3560交换机的主要作用是在各系和各部门的局域网之间建立千兆带宽的快速通道,以提高不同局域网间交换数据和信息以及访问公用数据资源的效率。Catalyst 3560交换机的另一个优点就是,具有良好的虚拟网络支持能力,可以跨越各个系或部门地理限制,在全校范围内建立必要的虚拟网络,从而为网络的应用、管理和维护带来极大的便利。网络中心用的各种服务器都可直接连接到中心的CISCO Catalyst 3560交换机的以太网端口或快速以太网端口上,以解决可能会出现的瓶颈问题。
各建筑物楼内配置3COM交换机,用于按地域将连续IP地址划分子网,建立虚拟局域网。各系或部门的服务器可直接挂在3COM交换机上。各单位楼内可每层放一个3COMSUPERSTACKHUB,也可几层共用一个3COM SUPERSTACK HUB。所有这些3COM SUPERSTACK HUB都连在楼内3COM的交换机上。3COM SUPERSTACK HUB下可以接工作站,服务器或各单位局域网。3COM SUPERSTACK HUB是一种结构灵活的堆叠式集线器,它可以根据部门应用规模的变化和发展而灵活地改变,从而达到以最少的投资取得最大的效益之目的。另外,3COM SUPERSTACK HUB也支持SNMP简单网络管理协议,因此能够在统一的网络管理平台上有效的运行。园区内暂时无法接入校园主干网的分散的单个用户以及个人用户,可采用MODEM通过电话线拨号方式连接校园网。
2-4.技术特点
采用模块化星型拓扑结构,主干段相互独立,便于网络维护和扩充。
光纤主干采用单模光缆,有利于千兆网及今后更高速率的网络应用。而且通过跳线的不同跳接,组网方式也十分灵活。可以实现:①点对点。在两台计算机之间建立起高速通道。传输速率为几十个Mbps至几百个Mbps,距离可达2km(多模)至5km(单模)。②逻辑星型网络。通过光纤网络设备,建立起星型网络拓扑结构的快速以太网或ATM网。③环形网络。用信号再生器连接光纤,形成环路,组成FDDI主干网。
楼内线缆全部采用六类非屏蔽双绞线,性价比高,施工方便,且可以达到1000Mbps的数据传输速率,并支持155/622MbpsATM。
交换是在第二层进行,真正支持即插即用工作,无需人工干预。园区扩展十分方便。对于多园区的学校,每一个园区可按上述方案设计好局域网,再通过卫星通信或专用的远程通信线路将各园区网络中心的第三层交换机链接,实现长距离通信,形成统一的多园区校园网。最后,来看一下设计方案的结构示意图吧。