
综合布线情况说明
千兆以太网指的是网络主干的带宽,要求主干布线系统必须满足千兆以太网的要求。建筑物间的布线通常均采用多模光纤或单模光纤。由于单模光纤可以非常好地支持千兆以太网,1000Base-Lx的有效距离为2千米,因此,不必任何担心。但如果原有布线采用多模光纤,就应当小心地进行确认了。62.5/125微米的多模光纤的传输距离为220米,50/125微米多模光纤的传输距离为550米。超出该距离时,应当重新布线,更换为单模光纤。
事实上,单模光纤在干兆网络和10G网络中的传输距离都较多模光纤要长得多,所以,考虑到网络的升级性和投资的保护,建议选择采用单模光纤布线系统。
对于垂直布线系统和水平布线系统而言,如果最远距离不超过100米,则可以利用原来的超五类或六类布线系统,以1000Base-T设备接入千兆网络。垂直布线系统建议选用多模光纤,水平布线系统则建议选用六类非屏蔽双绞线。需要注意的是,虽然五类线也支持千兆,但设备总体费用太高,反而不如重新铺设超五类或六类电缆。另外,如果需要重新布线,水平布线建议选择六类布线产品,垂直布线建议选择多模光纤,建筑群布线建议选择单模光纤,以保证千兆网络的性能,并适当保留进一步提高带宽的冗余。
网络总体规划
网络升级前一定要先做好整体的规划和设计,也就是说,应当确保中心交换机具有较高的背板带宽和数据吞吐能力,能够满足大数据量转发和路由的需要;服务器应当实现集群服务。负载分担。提高对数据请求的响应速度,减少客户等待时间;骨干交换机与中心交换机之间应当建立多条链路,实现负载均衡。实现数据的无阻塞传输。也就是说,优化配置中心交换机、骨干交换机和服务器,避免可能出现的网络瓶颈,从而确保千兆性能的充分发挥。
据统计,网络内80%以上的数据流量都是外网和访问服务器形成的。因此,汇聚层的设备性能显得尤其重要。如果某个部门的用户数量非常多,或者频繁访问某台专用服务器,也可以考虑选用模块化三层交换机,并在该部门设置一台专用服务器,以减少网络内的数据流量,提高网络传输效率。如果建筑物内的计算机数量较少.可以不再设置汇聚层交换机,而是借助GBICStack技术将接入层交换机堆叠在一起,并借助GBIC模块实现与中心交换机的连接。
接入层交换机被放置在每一个楼层的设备间内或计算机集中的位置.选用带有千兆端口的10/100Mb/s可网管交换机,以实现与汇聚交换机的千兆连接,并实现对每个接入端口的远程监视、管理与控制,提高网络访问的安全性.以及网络设备的可管理性。在一些对安全性要求不高的场所,也可以采用10/100Mb/s傻瓜交换机,以降低设备购置成本。需要注意的是,为了节约通信成本,特别是实现与远程公司的异地通信,建议在需要频繁通信的办公场所,选择支持VoIP功能的可网管交换机。
连接局域网中的每台计算机都是用双绞线来实现的,但是并不是用双绞线把两台计算机简单地相互连接起来,就能实现通信目的,我们必须按照一定的连线规则来进行连线。双绞线的连接距离不能超过100米,我们如果需要连接超过100米的两台计算机时,必须使用转换设备。在连接转换设备和交换机时,我们还必须进行跳线。这是因为以太网中,一般是使用两对双绞线,排列在1、2、3、6的位置,如果使用的不是两对线,而是将原配对使用的线分开使用,就会形成串扰,对网络性能有较大影响。10M网络环境这种情况不明显,100M的网络环境下如果流量大或者距离长,网络就会无法联通。 当然,不要使用劣质的水晶头和线。
严格执行接地要求:由于在局域网中传输的都是一些弱信号,如果操作稍有不当或者没有按照网络设备的具体操作要求来办的话,就可能在联网中出现干扰信息,严重的能导致整个网络不通。特别是一些网络转接设备,由于涉及到远程线路,它对接地的要求非常严格,否则该网络设备将达不到规定的连接速率,从而在联网的过程中产生各种莫名其妙的故障现象。
网络瓶颈指的是影响网络传输性能及稳定性的一些相关因素,如网络拓扑结构,网线,网卡,服务器配置,网络连接设备等,下面我们逐一加以简单分析:
1、组网前选择适当的网络拓扑结构是网络性能的重要保障,这里有两个原则应该把握:一是应把性能较高的设备放在数据交换的最高层,即交换机与集线器组成的网络,应把交换机放在第一层并连接服务器,二是尽可能减少网络的级数,如四个交换机级联不要分为四级,应把一个交换机做一级,另三个同时级联在第一级做为第二级;
2、网线的做法及质量也是影响网络性能的重要因素,对于100M设备(包括交换机,集线器和网卡),要充分发挥设备的性能,应保证网线支持100M,具体是网线应是五类以上线且质量有保障,并严格按照100M网线标准(即568B和568A)做线;
3、网卡质量不过关或芯片老化也容易引起网络传输性能下降或工作不稳定,选择知名品牌可有很好的保障;
4、对某些如无盘网络,游戏网络等对服务器的数据交换频繁且大量的网络环境,服务器的硬件配置(主要是CPU处理速度,内存,硬盘,网卡)往往成为影响网络性能的最大瓶颈,提升网络性能须从此入手;
5、选择适当的网络连接设备(交换机和集线器)同样也是网络性能的重要保障,除选择知名品牌外,网络扩充导致性能下降时应考虑设备升级的必要性。
二、信道传输量的定义是指信道在一定时间内通过或传输数据的总量。信道最大传输量仅在理想信道条件下方可实现,而在现实的环境下无法达到。所有信道都存在不同的损耗,因此信道只能在低于最大工作能力或传输量的条件下工作。在通信系统或特定的局域网中,信道的设计必须考虑要能弥补这些损耗。
三、系统元器件以及周围环境等因素给信道的传输特性带来一定的损害,从而影响结构化布线系统的传输性能。一些干扰因素给结构化布线系统的信道传输性能带来负面影响,这些干扰因素被记入在1000BASE-T的IEEE 802.3ab千兆以太网标准中,现将其列出如下:
•散射
•外界干扰
•延迟偏差
•衰减
•阻抗失配/回波损耗
•近端串扰及远端串扰
所有这些潜在的干扰因素都可能导致信道比特误码,从而降低结构化布线系统的信道传输量。比特误码率是指错误接收比特与总传输比特的比率。在使用高速网络带宽及密集型信息传输应用中,需要最低的比特误码来保证最高传输性能。在数据应用中,较高的比特误码率、网络性能迟缓会导致信号重发。在视频应用中,较高比特差码率导致图像间断,丢失祯或产生白斑(雪花)。在任何应用领域,较高的比特误码率都会导致令人不满的性能。以下各节将探讨一些对比特误码率及其后传输量有影响的因素。
散射:
散射是位脉冲在通过信道时产生的扩散。它起因于每一比特与相邻比特的叠加,从而导致信道终端接收到的传输位发生错误。散射的影响通常被称为内扰,能够用可见图形来反映,以跳动来测量。信道缆线和连接线匹配性是产生散射的主要原因。对于象270Mb/s串行数字视频的数字传输应用而言,散射会增加比特误码率及降低信道的性能,造成接收端的图像分辨率降低。通常会把自适应性均衡电路加入通信硬件系统的电路接口处来补偿散射的影响。
外界干扰:
噪音通过信道附近的外部电场和磁场进入信道,这就是外界干扰。ESD或EFT的不定向发射是外界干扰来源的一种。需要注意的是,即使是设计和安装非常完美的结构化布线系统信道,外界电磁场的转化仍然会对其起作用,影响比特误码率,并导致原有的不平衡因素由通信硬件电路与缆线接口处侵入信道,从而对系统性能造成不良效果。
延迟偏差:
延迟偏差是在多对线缆套内不同对线缆产生的传输速率差异,绞合率变化以及线对的绝缘结构限定了偏差,并以秒为单位。一些应用系统需要信号在复合双绞线上传输,并且同时到达信道末端的接收器。所以把延迟偏差减至最小非常重要。
利用双绞线进行现场传输的典型案例是在证券交易所内把金融信息发送到高分辨率显示屏。这类显示屏需要100兆赫兹以上的可用带宽和RGB同步模拟视频信号。过度的延迟偏差可能会导致色素分散,随着信道长度增加则会产生重影。1000BASE-T(千兆位以太网)是另一个需要使用UTP双绞线进行传输的案例。延迟偏差在IEEE802.3ab协议标准中被定义为在2MHz到100MHz频率之间,所有对组合之间双工信道的偏差差异不得超过50ns 。
衰减:
衰减是信号幅度通过信道时能量的减小。与散射类似,缆线与连接接插件是造成衰减的主要因素。IEEE 802.3协议中对1000BASE-T标准规定,衰减是接入损耗,双工信道的最大衰减使用下面的公式计算:
接入损耗(f) = 2.1 f (0.529) + 0.4/f (dB) [f=1MHz to 100MHz]
信道衰减的不良影响可以通过考察模拟视频信号的传输效果来论证。过度衰减导致视频流中的低频亮度信号部分的强度低于高频色度信号部分,使得接收的影像灰暗,对比度过低。
阻抗失配/回波损耗:
阻抗失配/回波损耗发生在负载阻抗与设备内部阻抗不平衡的情况下。对结构化布线系统而言,这类损耗多出现于构成信道的组件没有适当匹配的情况下。这样会影响能源与负载间的最大传输功率。对于使用混合功能接口电路的1000BASE-T的系统而言,将阻抗匹配失衡减至最小是非常重要的。混合功能常用来实现数据信息的全双工传送。
混合电路提供四对终端,信号由一个终端对进入后,从相邻两对分发出来,但却不能到达相对应的终端线对。设备电路与信道的阻抗匹配是相当重要的,否则产生回波,也就是反射的传输能量将以噪音的形式在接收端出现。将回波补偿电路并入1000BASE-T接口电路,目的是有效的抵制混合功能产生的回波影响。
1000BASE-T ,IEEE 802.3ab标准指出阻抗失配就象回波损耗一样用分贝来表示,即每一个特定频率段上的相关阻抗(100欧姆)。回波损耗是由于阻抗不匹配而产生的应用信号反射,是一个分数数值的比率。IEEE 802.3ab 标准记录了信道上的阻抗失配影响,并用以下公式表示阻抗失配的容限范围。
Return Loss (f)=15 (dB) {f= 1MHz to 20MHz}
Return Loss (f) =15 - 10log(f/20) (dB)
{f= 20MHz to 100MHz}
第二个公式允许在回波损耗适合值里有一个较宽的容限。例如,这个容限范就是标准规定的100 MHz频率下8dB的回波损耗。这个回波损耗等于100欧姆(-57欧姆到133欧姆)的阻抗失配。诸如1000BASE-T之类应用的能力可以容许很宽范围的阻抗失配。这表明,此类损害因素还没有象其他因素那样危及到布线传输性能。
近端串扰及远端串扰:
从一对或多对线缆到其他相邻线对上的信号耦合被称做串扰。近端串扰损耗被定义为:耦合信号与原来的传输信号从同一信道端被测量情况下,传输信号大小与耦合信号大小的比率。远端串扰损耗被定义为:耦合信号在原来传输信号相对另一端进行测量的情况下,传输信号大小与耦合信号大小的比率。近端串扰和远端串扰损耗同样是用分贝(dB)来表示的。
对于1000BASE-T等多线对传输系统来讲,把近端串扰最小化是非常关键的。每个1000BASE-T全双工信道接收器从与四对信道相连接的三个相邻传送器感受近端串扰。因此,在1000BASE-T传送系统中,引入近端串扰补偿以减少近端串扰的干扰。同样的方式,把远端串扰补偿引入1000BASE-T传送系统也可以降低远端串扰的干扰。但是,如果远端串扰与近端串扰作的影响比较起来,就明显小的很,以至于可以忽略不计。
另外,近端串扰干扰产生于相邻的的线缆之间,这些线缆不在同一护套内。近端串扰一般指来自于外在的近端串扰干扰,当线缆被紧紧束在一起的时产生。外在的近端串扰一般被视为外部干扰。
总而言之,结构化布线系统信道的传输性能被一些潜在干扰因素所影响。不管是近端串扰、远端串扰还是外部噪音产生的串扰,对比特误码率都有非常重要的影响,随之也殃及到结构化布线系统信道的传输性能。串扰就象其他影响结构化布线系统信道的损害因素一样,它可以蔓延到难以控制的地步并且影响更多的应用。
光纤与双绞线的比较和选择
一般说来,光纤支持传统10Mbps以太网、令牌环网、100Mbps快速以太网、FDDI以及ATM和千兆位以太网等。非屏蔽双绞线(UTP)可用于各类以太网,对中小企业来说,往往采用100Mbps快速以太网,或以此为主干,低端与10Mbps以太网混合,高端则可向千兆位以太网迁升,而所有这些均可通过价格低廉、易于安装和管理的UTP实现。
然而,UTP 并不能解决所有问题,主要原因是UTP的传输距离短,每条链路不能超过90米。另一方面,UTP是以金属铜为介质的导体,对周围环境的电磁干扰抵抗能力较差,更不能抵御直接雷击或雷电感应对整个系统的破坏,故特别不适宜做楼宇之间的网络连接线路。光纤的传输距离远(可达2公里甚至几十公里)、容量大,并且不怕雷击和电磁干扰。只要少量的在关键线路上使用光纤,如作为网络主干,许多问题就迎刃而解,其费用并不见得不可接受。
光纤类型的选择
光纤按传输方式的不同分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤由于存在模间色散和模内色散,相对单模光纤来说,其传输距离较短(一般在2公里之内),带宽较窄(约2.5GMHz)。单模光纤纤芯直径较小,一般为8.3微米,包层直径为125微米,光在其中直线传播,很少反射,不存在模间色散,模内色散也较小,故传输距离长(如3公里甚至几十公里),带宽大(超过10GMHz),但其端接设备比多模端接设备贵得多。在距离和带宽不特别高的中小企业网,选用多模光纤比较合适。
实际中使用的光纤是含有多根纤芯、并经多层保护的光缆,中小企业网多选用价格低廉的4芯室外光缆作为楼宇之间的主干连接,4芯室内光缆作为楼内的主干连接。
光纤通信的主要优点
(1)频带宽,信息容量大
现在单模光纤的带宽可达THz•km量级,极大地扩大了通信 容量。值得指出的是,光纤具有极宽的潜在带宽。石英光纤的低 损耗区在λ=1.45~1.65 ttm的范围,频带宽度为25×1012 Hz= 25 THz,这意味着只用一根光纤便可在1 min左右的时间内将人 类古今中外的全部文字知识传递完毕。这样巨大的带宽,就是开 发一小部分也将从根本上改变通信产业的面目。
(2)传输损耗低,传输距离长
最低光纤损耗已降至O.2 dB/km以下,这是以往任何传输线 所不能与之相比的。损耗低、无中继,传输距离就长。用强度调制 直接检测的光纤通信系统的无中继传输距离在几十到上百公里, 而利用相干光纤通信,可超过200 km,比电缆大1~2个数量级。
(3)材料资源丰富
通信电缆的主要材料为金属铜。铜资源属紧缺资源。石英系 光纤的主体材料,材料资源丰富。
(4)体积小,质量轻,便于铺设
光导纤维细如发丝,可多根成缆。例如,一条12芯光缆直径 为12 mm,约90 g/m,由于线径细,可绕性好,便于铺设,可架空。 直埋,甚至可插入已有的电缆管道,方便地扩容,在飞机、轮船、人 造卫星和宇宙飞船上也特别适用。
(5)抗干扰性强,使用安全
光纤传输密封性好,有很强的抗电磁干扰性能,不易引起串音 与干扰。有些电力通信光纤线路就和电力电缆平行架设,甚至可 以和电力线一起制成复合光缆。由于光纤是石英介质传导,不打 火花,并有抗高温和耐腐蚀的作用,因此,可抵御恶劣的工作环境。