選擇綜合布線系統線纜的注意事項
文中闡述了綜合布線系統線纜選擇的基本原則及其應綜合考慮的各種因素，論述了線纜選擇與系統的增長性、靈活性、可擴展性，探討了信息網絡系統布線的電磁兼容性。
一、概 述
布線是信息網絡系統的關鍵環節之一，因此布線系統設計人員必須根據網絡的特性、線纜性能、系統總投資綜合規劃設計。因網絡布線系統設計不佳造成的網絡性能不良，使得系統性能價格比下降在布線系統設計中是最常見的，同時代價也是非常昂貴的，因此優化網絡布線設計是保證信息網絡具有高質量、高性能的基礎。
線纜的選擇應綜合考慮各種因素，但在布線系統中應首先確定是使用線纜的類別和布線的結構(屏蔽線纜、非屏線電纜、光纜，還是將它們接合在一起使用)。線纜通常使用帶有絕緣層的導線并使用一層或多層塑料外皮。而線纜中通常由2到1800個線對組成。大對數線纜通常用于主干布線系統，它們特別適合在話音和低速率數據應用中使用。這些線纜在干線和水平(集線器到桌面)布線系統應用中的最大長度在國際標準ISO/IEC IS11801中有詳細的說明。需要注意的是這些最大長度限制適用于所有的媒介。它們并沒有考慮由于網絡使用的線纜類型和協議類型的不同而造成性能方面的差異的影響。實際上，最大線纜長度將取決于系統的應用、網絡類型和電纜的質量。
在確定線纜類型前，對線纜走線的可用空間進行檢查也是非常重要的一點。尺寸、重量和屏蔽靈活性等因素主要取決于線纜是否采用金屬箔或編制護層，以及電纜中使用了多少導線。這些因素與線纜所使用的屏蔽、反射材料一起將決定線纜對抗電磁干擾(EMI)能力。在選擇線纜之前，考慮線纜使用的屏蔽、反射材料也是至關重要的。
在最近幾年中，對非屏蔽雙絞線(UTP)的研究取得的突破使得它們可以在622Mbit/s或更高的傳輸速率上傳輸數據。這樣就使得人們可以在原來只能使用屏蔽型線纜的應用中使用這種價格更低、體積更小的線纜。UTP線纜通過將線纜線對進行更緊密的匹配來減小EMI干擾。這種線纜被稱為平衡電路。在理想的平衡電路中，導體中引入的噪聲電壓的和是零，這樣線對之間的信號傳輸將沒有干擾。然而這種理想情況是無法完全實現的，線纜的信噪比(SNR)是用來測量線纜中在存在噪聲信號的情況下信號質量的指標。屏蔽線纜中由于存在屏蔽，因此它的平衡特性較差，因此良好的屏蔽完整性和良好的接地對屏蔽線纜來說是非常重要的。高質量的UTP線纜在不需要接地或整個電路不需要屏蔽的情況下可以實現良好的平衡電路特性。
由于光纖通過光波傳輸信號，因此它不受任何形式的電磁屏蔽影響。在傳輸速率要求超過155Mbit/s和需要更長傳輸距離的應用中，光纖通常是最佳選擇。光纖具有體積小、耐用等優點，但目前它的成本要比其他類型的線纜高。大多數在局域網中使用的光纜是多膜光纖。它比高性能的單膜光纖更容易安裝。在大多數網絡中，一般都采用光纜作為干線，而使用UTP線纜用來水平布線。然而，隨著通信速率的提高和設備價格的下降，使用光纖直接到桌面的網絡數量也在不斷增長。對于那些由于受安裝時間、空間或其他限制而不易安裝電纜的系統來說，無線局域網可以作為一種可替代的方案。在無線局域網中使用無線電波替代物理連接來實現信號的傳輸，它們特別適合于在老建筑物中網絡的安裝。
二、線纜選擇
2.1 傳輸頻率與傳輸速率
傳輸頻率和傳輸速率是結構化布線系統設計中接觸最多的兩個基本概念。線纜的頻帶帶寬(MHZ)和線纜上傳輸的數據速率(Mbps)是兩個截然不同的概念。MHZ表示的是單位時間內線路中的信號振蕩的次數，是一個表征頻率的物理量，而Mbps表示的是單位時間內線路中傳輸的二進制位的數量，是一個表征速率的物理量。傳輸頻率表示傳輸介質提供的信息傳輸的基本帶寬，帶寬取決于所用導線的質量、每一根導線的精確長度及傳輸技術。而傳輸速率則在特定的帶寬下對信息進行傳輸的能力，衡量器件傳輸性能的指標包括衰減和近端串音，整體鏈路性能的指標則用衰減/串音比ACR來衡量。帶寬越寬傳輸越流暢，容許傳輸速率越高。網絡系統中的編碼方式建立了MHZ和Mbps之間的聯系，某些特殊的網絡編碼方案能夠在有限的頻率帶寬度上高速的傳輸數據。一般情況下設計者關心的是特定傳輸介質在滿足系統傳輸性能下的最高傳輸速率，以下通過表1來直觀地體現二者的區別。
選型應根據系統的技術性能、投資概算、產品工程業績以及售后服務質量等加綜合考慮。Cat5+和Cat6的選擇:對于Cat5+所測試的參數極限與實驗的數據已經相近，超五類系統可以支持千兆以太網的運行，而且不同廠商的Cat5+系統之間可以互用。Cat6價格較之Cat5+昂貴，但其帶寬卻擴大25%，顯示了傳輸速率的增強，Cat6系統是專用的，即意謂著各個廠商的元件都有其獨特的設計和性能指標，不同廠商的元件互通性的可能性很小，元件的指標仍在研究之中。Cat6已經在少數工程中超前采用，值得注意的兩個問題：使用Cat6線纜應選擇相同等級和商家生產的接插件器件，因為CAT6是專用件，各廠家的產品尚不能互通;Cat6對固定鏈路和通道其測試內容，除按EIA/TIA 568-67標準各項內容外，還需增加：等效遠端串擾(ELFEXT)、綜合等效遠端串擾(PS ELFEXT)、回波損耗(RETURN LOSS)、綜合近端串擾(PS NEXT)、綜合衰減串擾比(PS ACR)等內容。目前Cat6只有商家的企業標準，一般來看，企標的各項測試指標往往高于規格標準，但是否可以作為驗收確認仍然是一個待定的問題。
2.2 屏蔽與非屏蔽雙絞線的選擇
在布線系統中，使用最多的傳輸介質是各種各樣的線纜。常用的線纜包括銅纜和光纜，而銅纜以其性價比高而成為布線系統的主力，且結構化布線中所使用的銅纜均為雙絞線。雙絞線是由兩根具有絕緣保護的銅導線組成的。把兩根絕緣導線按一定的密度互相絞在一起，可降低信號干擾的影響。每根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發出的電波抵消。雙絞線一般由兩根22～26號絕緣銅導線相互纏繞而成。雙絞線可分非屏蔽雙絞線UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽雙絞線STP(Shileded Twisted Pair)。而屏蔽雙絞線又可分為鋁箔屏蔽雙絞線(FTP)、鋁箔、銅網雙層屏蔽雙絞線(S-FTP)、獨立屏蔽雙絞線(STP)。雙絞線結構差異決定了其性能、價格差異，為用戶提供了各種選擇機會。但怎樣選擇系統傳輸介質，往往是設計人員面臨的一個首要問題。
當然系統中保密技術不僅可在鏈路上實行，而且可在信元上實行，非屏蔽系統采用鋼管布線，抗干擾能力有較大提高。隨著技術的發展，解決問題的方法和手段也在不斷的變化和提高。
UTP和FTP纜線的選擇;關鍵取決于外部EMC的干擾的影響，干擾場強低于3V/m時，一般不考慮防護措施，根據對纜線性能測試表明;在30MHz頻段內，UTP與FTP的傳輸效果和抗EMC能力相近，超過時，則FTP較之UTP的隔離度明顯要高出20～30dB，根據干擾信號超過標準的量級大小可分別選擇FTP、SFTP或STP等不同的屏蔽纜線和屏蔽配線設備，對于FTP的接地要求嚴格，且應為360的完全屏蔽，否則屏蔽層反而成為輻射干擾源。此外，注意FTP的屏蔽結構改變了整條電纜的電容耦合，衰減也會較之同級的UTP稍有增加。FTP的綜合造價約為：FTP=1.2～1.6UTP。因此，FTP適用于EMC嚴重區域和保密性強的場所，如黨政專網、機場、軍事部門和工業企業。
2.3 其它因素
連接在網絡中設備類型以及線纜上所承載的通信負載是選擇線纜的關鍵因素。
同時，在進行電纜選擇時還應考慮以下因素：
2.3.1 網絡集線器和節點(信息口)之間的最大距離;
2.3.2 在管道和地板、天花板中的布線可用空間;
2.3.3 電磁干擾(EMI)的程度;
2.3.4 為系統服務的設備的可能的變化情況和它們的使用方式;
2.3.5 系統復元力、網絡擴展性;
2.3.6 網絡要求的生命周期;
2.3.7 電纜走線的限制和線纜彎曲半徑的限制;
2.3.8 具有潛在重復性使用可能的現有線纜安裝情況;
2.4 規范規定
除了以上這些定性的分析外，《建筑與建筑群綜合布線系統設計規范修訂本》(以下簡稱《規范》)，還定量作了以下規定：
2.4.1 各種纜線和配線設備的抗干擾能力，采用屏蔽后的綜合布線下系統平均可減少噪聲20dB。
2.4.2 各種線纜配線設備的選用原則宜符合下列要求：
(1)當周圍環境的干擾場強度或綜合布線的噪聲電平低于規范12.2.1條3款規定。干擾源信號或計算機網絡信號頻率小于30MHZ，又能符合規范表12.2.2各項規定時，可采用UTP纜線系統和非屏蔽配線設備。
(2)當周圍環境的干擾程度或綜合布線的噪聲電平高于12.21條3款規定，干擾源信號或計算機網絡信號頻率大于等于30MHZ，應根據其超過標準的量級大小，分別選用FTP、SFTP、STP等不同的屏蔽纜線系統和屏蔽配線設備。另外，規范表12.2.2要求的間距不能保證時，應采取適當的保護措施。
(3)當用戶對系統有保密要求，不允許信號往外發射時，或系統發射指標不能滿足規范12.2.1條4款規定時，應采用屏蔽纜線和屏蔽配線設備或光纜系統。
綜上所述，究竟使用屏蔽系統還是非屏蔽系統，要根據業主的應用場所、應用需求、對未來的預期及投資狀況等方面綜合考慮，選擇適合的系統。
三、關注增長與靈活性
大多數綜合布線系統線纜廠商為它們的產品規定了15年的保質期。在這段時間內，變化是不可避免的，同時也是無法準確預測的。唯一的解決方法是設計網絡時為滿足網絡變化和增長的要求而進行相應的規劃。在正常使用條件下，新型網絡不應該成為15年建筑物整修周期內限制系統升級。經過精心設計的布線系統可以承受超過大多數局域網傳輸速率10-15倍的數據流量。這將允許在不改變布線系統的情況下使用新型網絡技術。網絡目前所支持的應用被定義為網絡的最低指標要求。在一些應用中，可能使用3類電纜就可以滿足當前的應用要求，但為了滿足未來應用的升級可能，設計時還是應采用五類或超五類電纜。
通用布線和海量布線是結構化布線的核心內容，一般它使用一種開放式結構平臺，支持所有的主要專用網絡和非專用網絡的標準和協議，使用UTP電纜和光纜作為傳輸媒介，采用星形拓撲結構，使用標準插座進行端接。一個好的布線系統應該具有使用的線纜類型簡單、組成模塊化網絡、在不影響用戶使用的情況下可以很容易的對網絡進行擴展或改變的特點。對于高速發展的公司來說，結構化布線系統可以使公司對網絡具有平穩的、進行可控制擴展的運行能力，同時它允許公司在逐步增加投資的情況下使用新設備和新線纜。由于結構化布線系統全部使用了標準部件，當布線系統中鋪設新型線纜并增加新的信息插座時，這就簡化了任務的實施。靈活性高、直徑小的線纜比同軸電纜更加容易走線，并占據更小的空間。
隨著專用網絡向開放式計算系統的轉變，布線系統也逐漸從專用系統轉向公用布線系統。公用布線系統可以為許多不同類型的設備提供服務，這些設備可以是計算機和打印機，也可以是攝象機和溫度調節裝置等。通用布線系統的主要優點是用戶可以利用它將不同廠商的設備接入網絡。同時，它也允許用戶在同一個布線網絡上運行幾個獨立的系統。比方說用戶可以在一個布線系統上建立電話、計算機和環境控制等系統。位于每個建筑或建筑群內的配線架是用來實現計算機、外設、網絡集線器和其他設備快速接入或撤出網絡的部件。在結構和布局不斷進行調整的公司內，它可以節約大量的成本。
四、抗干擾
每種有源電子和電氣設備都可能產生電磁干擾來破壞網絡通信。隨著電子設備使用的增加，這個問題也變得越來越突出。在選擇線纜和線纜布線的考慮中，如何防止EMI干擾以保護通信也是一個非常關鍵的問題。除了外部干擾源可能會對網絡產生干擾外，在多線對電纜內部的各線對之間也會互相干擾。這種干擾被稱為串音干擾(cross talk)。
有兩中方式來測量線纜的串音性能，線對之間的串音和Power Sum串音。線對之間的串音只是用于測量線纜中線對產生的最大干擾的情況的。當多線對線纜中的許多線對上有數據傳輸時，線纜性能的損耗比線對之間的串音干擾給出的值要大。Power Sum以更真實的反映串音干擾的情況。它是在多線對線纜的所有線對上都有信號傳輸時進行測量的方法。對于線纜中線對數超過4對的電纜，Power Sum是唯一一種可正確測試串音性能的方法。
在系統中用于測量對EMI干擾的抑制情況的指標是信噪比(SNR)。網絡的信噪比越高，網絡發生數據傳輸錯誤的風險就越小。包括連接器和配線架在內的所有網絡部件，必須都具有抗EMI干擾的一些措施。當使用不同廠商的產品構建網絡時，這一點尤其要加以注意。
當使用屏蔽線纜時，線纜與連接器正確的端接和線纜外皮的良好接地特性是非常重要的一點。任何屏蔽的不完整將降低屏蔽層的保護作用，從而降低抗電磁干擾(EMI)的效率。綜合布線系統線纜的走線應遵照廠商推薦的方法進行，應盡量避免潛在的信號源干擾。在此應該充分考慮快速發展的與線纜走線相關的國際標準所規定的指標。例如，在EIA/TIA 569中規定，通信線纜與熒光燈的距離不得小于15厘米，因為熒光燈是造成EMI的主要干擾源之一。象電梯馬達、自動門和空調單元等都是潛在的EMI干擾源。設備越陳舊，產生的EMI干擾就越大。對于那些無法避免和克服的EMI干擾源來說，使用封閉的金屬管道可以為布線系統提供額外保護措施。在特定的電磁干擾或敏感環境中，使用光纖可能是唯一的選擇。
系統的設計、安裝、工程監理和測試驗收人員應共同來保證網絡系統與其他電子設備具有電磁兼容性(EMC)。設計人員在設計中要保證選擇綜合布線系統線纜的技術性能指標、走線和管道的設計能夠消除EMI問題。廠商生產、供應的綜合布線系統線纜進行認證，提供安裝的網絡系統EMC性能的保證。安裝人員確保按設計和規范組織施工，驗收人員嚴格按照規范和設計進行測試和驗收，以確保信息網絡的高質量、高性能。
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