基于光纤到桌面布线系统的研究与设计

宁晓青

（运城职业技术学院电子信息工程系山西运城 044000）

基于光纤到桌面布线系统的研究与设计

宁晓青

（运城职业技术学院电子信息工程系山西运城 044000）

随着多媒体技术与网络信息技术的快速发展，传统的布线系统已经不能满足人们的需求，针对传统布线系统在容量、带宽、传输距离以及信号衰减等方面的缺陷，对光纤布线系统的原理、组成、结构以及施工进行了研究，提出了一种全光纤布线系统，这种结构的布线系统从用户终端到设备端全部采用光纤进行布线，可以最大化地满足人们对网络容量、网络带宽、传输距离和保密性等方面的要求，同时易于升级、管理与维护，是未来综合布线的发展方向。

计算机网络 光纤 双绞线 综合布线

1 引言

随着计算机网络信息技术的发展，智慧城市已被列入国家“十二五”规划建设纲要，综合布线作为智慧城市的神经中枢系统，作为城市网络信息化的高速公路，传输线缆的选择至关重要，而光纤作为宽带接入一种主流方式，有着通信容量大、中继距离长、保密性能好、适应能力强、体积小重量轻、原材料来源广和价格低廉等优点，对实现智慧城市、感知传感器的互联互通、支持数据中心的网络连接都有非常重要的作用，同时布线系统水平的高低不仅是衡量国家经济实力的指标，也是在信息时代国家提高自身竞争力的一个根本所在和基本保障[1]。

2 综合布线系统现状

传统的布线系统在传输语音、数据和图像等数据信号时采用不同的线缆和不同的终端插座，各系统分别由不同的厂商设计和安装，相互独立，兼容性差，随着网络新技术的发展或者办公布局及环境的改变，就必须更换布线，而布线工程是一次工程，这样就会因增加新线缆而留下不用的线缆，造成建筑物内线缆杂乱，维护不便。

针对这种情况，提出了一种结构化布线系统，称为综合布线，它是一种预布线，能适应较长一段时间需求，是一种模块化和灵活性极高的建筑物内或者建筑群之间的信息传输通道，能支持语音、数据、图像、多媒体业务和其他控制信息的传输[2]，与传统布线系统相比，它具有兼容性、开放性、灵活性、可靠性、先进性和经济性,其整个系统由七大子系统组成，实现方式有全电缆或者光缆加电缆2种主要方式，但是由于电缆的存在，导致在网络带宽、传输距离（整个信道不能超过100 m）、安全性以及抗干扰等方面不尽人意。

进入90年代以后，计算机网络技术快速发展，特别是ODN网络、FTTD光纤到桌面、EPON以太无源光网络和WLAN回传技术构架等一系列技术的应用，推进了高速网络设备和终端设备的快速普及，使传统的铜缆双绞线传输方案日益成为现实应用和未来发展的瓶颈，并常常陷入需要不断升级和改造弊端，致使布线的传输速率越高，成本和施工难度越大[3]，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，同时随着光纤成本的降低以及操作工艺水平的不断提高，构建全光纤的布线系统已经尤为迫切。

3 全光纤集中式综合布线系统设计

3.1 综合布线系统结构

综合布线系统是一种模块化的及灵活性极大的建筑物内或建筑物之间的信息传输通道，将数据通信设备、交换设备和语音系统及其他信息管理系统集成，形成一套标准的和规范的信息传输系统。综合布线系统是建筑物智能化必备的基础设施，构成一般分为工作区、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、进线间、设备间和管理7个部分，也有的将以上7个部分整合为3个子系统：建筑群子系统、建筑物子系统和配线子系统，具体的基本构成示意图如图1所示。

图1 综合布线系统基本构成原理图

目前综合布线系统中的建筑群子系统一般都采用室外单模光缆，建筑物子系统采用室内多模光缆和大对数电缆，对于一些距离比较近，传输速率要求不是很高的系统，也可以采用4对双绞线铜缆代替室内多模光缆，配线子系统一般采用4对双绞线铜缆进行布线，到目前为止，配线子系统的传输介质已经从4对五类线、超五类线过渡到六类线、超六类线甚至七类线，虽然支持的速率不断提高，但是都有一个致命的缺陷就是传输信道不能超过100 m，同时易受外界的电磁干扰，安全性也没有保障。针对这些缺陷，提出了一种全光纤布线系统，即光纤到桌面（FTTD），就是用光纤替代传统布线系统中的干线子系统、配线子系统以及工作区中的超五类、六类、超六类、七类双绞铜缆及铜缆跳线，将光纤延伸至用户终端电脑、电话和网络打印机等设备，使用户终端全程通过光纤实现网络接入。

3.2 全光纤布线系统结构设计

全光纤布线系统就是所有布线子系统缆线全部采用光纤进行布线，组成一个全光链路的网络，采用的光纤光缆选用相同类型和品种的产品，以求全程技术性能统一，保证通信质量优良，不致产生不匹配或不能衔接的问题。其中建筑群子系统、干线子系统和配线子系统分别采用不同模式和不同芯数的光纤光缆进行敷设[4]。建筑群子系统的光缆选用和施工等与传统的布线一样，还是采用室外单模光缆，具体光纤芯数由建筑物的网络规模决定，同时根据不同的布线环境采用不同的室外单模光缆进行架空、管道或者直埋等方法进行敷设。干线子系统是综合布线系统中的关键部分，根据建筑物的结构特点和应用系统的类型可以从62.5 μm/125 μm多模光缆、50 μm/125 μm多模光缆以及8.3 μm/125 μm单模光缆中进行选择，一般对于万兆主干，千兆桌面带宽的要求选择室内62.5 μm/125 μm多模光缆就可以满足要求，具体光纤芯数根据楼层信息点的数量以及网络带宽要求决定，干线子系统的结合方式一般采用施工简单、维护方便的点对点的方法进行施工。

配线子系统选择2芯或者4芯的50 μm/125 μm室内多模光缆即可，选用4芯时，其中2芯作为备份。工作区子系统的光纤跳线采用高强度（GGP）光纤跳线，这种光跳线采用精密涂敷技术和材料技术，抗静态疲劳性高，在相同的弯曲半径下应力较低，柔韧性强,具备优异的机械强度和可以承受更小的弯曲半径，插座采用VF-45插座，用它来对配线子系统的多模光纤进行端接，可同时端接2芯光纤。VF-45的插头自带保护盖，当跳线未插入连接器前，保护盖是关闭的，当插入连接器后，保护盖自动打开，保证光束的通道，从而解决对光跳线发光头的保护，使GGP跳线像RJ-45跳线一样的方便使用，同时对于没有配备光口的终端设备可以采用光电适配器进行解决。

设备间、电信间以及进线间的配线设备全部采用光配线架进行端接，同时根据工程的实际情况，可以省去电信间，直接由建筑群或者建筑物敷设光纤到达用户端。采用全光纤布线系统结构的信道长度已经不再受限于铜缆信道不能超过100 m的限制，如果采用普通多模光缆，信道距离可达275 m，如果采用激光优化型纤芯为50 μm的多模OM4光缆，在10 Gbit/s系统中，可以传输550 m，这个运行距离是对整个信道而言的，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)，这样就可以满足目前或者未来很长时间内对网络带宽以及传输距离的要求。其中当干线子系统和配线子系统采用光纤光缆并混合组成光纤信道时，其连接方式主要有以下几种。

⑴光纤经电信间FD连接

这种信道的布线方式主要有2种，第一种是水平光纤和主干光纤都敷设到楼层电信间FD的光纤配线设备，通过光纤跳线连接构成信道，具体结构如图2所示。另外一种是水平光纤和主干光纤在楼层电信间FD进行端接构成信道，其光纤的端接可以采用光纤熔接和机械连接2种方法，具体结构如图3所示。

图2 光缆经电信间FD光纤跳线连接

图3 光缆在电信间FD做端接

⑵光纤经设备间BD连接

这种方式的水平光纤经过电信间FD不做端接或者跳接，而是直接连至大楼设备间BD光配线设备构成光纤信道，中间不做任何处理，省去了电信间这个节点，具体结构如图4所示，这种连接方式在具体工程中应用最为广泛，属于全光纤集中式布线系统，其完整的信道结构如图5所示。

图4 光缆直接连接至设备间BD

图5 完整的光纤信道结构图

当然如果用户需要其工作区的终端设备直接与公用数据网进行连接沟通时，为了简化信道结构，可以将光纤直接从工作区敷设到建筑物的进线间与光纤配线设备进行连接，此时建筑物内的所有光纤类型需要与公用通信网的引入光纤保持一致[4]，一般采用单模光纤进行敷设，这种情况一般适用于对网络带宽以及安全性等有特殊要求的场合。

4 全光纤综合布线系统的优势及应用

4.1 全光纤综合布线系统的优势

优势主要有：①光纤通信频带宽，理论可达30 G，通信容量大，带宽可以随意增加，足以应付未来网络带宽的需求，容易升级；②不受强电磁场和电磁辐射的影响，同时不往外辐射能量，通信内容保密，第三方无法窃听，安全性高；③不带电，抗化学腐蚀能力强，可用于易燃、易爆等特殊环境；④损耗低、衰减小及传输距离远，突破铜缆系统的信道长度100 m限制；⑤测试简单，纠错容易，稳定性好，易于维护。

4.2 全光纤综合布线系统的应用

鉴于全光纤布线系统的优势，除了在主干系统运用光缆外，对于一些特殊行业如电力系统（抗干扰）、医院（防辐射）、传媒机构（高速率、高带宽）以及银行、保险、金融、电信、移动、审计、财政、公安、法院和科研机构等安全性要求较高的行业都可以应用[5]。

5 结束语

基于光纤到桌面的全光网布线系统将传统布线系统中的干线子系统、配线子系统以及工作区中使用的铜缆和铜缆跳线全部采用光纤进行敷设，彻底地解决了人们在网络带宽、传输距离和数据安全性等方面的需求[6]，同时也满足了一些特殊行业的要求，对网络信息技术的快速发展以及智慧城市的建设提供了基本保障。相信随着光纤及连接器件技术的发展，国家政策上的扶持以及光纤成本的不断降低，全光纤布线系统将成为未来综合布线系统的发展趋势并得以大规模应用，光纤到桌面的布线系统将很快会步入寻常百家。

参考文献

[1]徐立强.综合布线系统设计[J].信息技术,2003,27(8):42-44.

[2]王公儒.综合布线工程实用技术[M].北京:中国铁道出版社, 2013:136-139．

[3]朱士元.全光纤集中式布线系统技术解析[J].建筑机电工程, 2013,35(10):13-16.

[4]褚建立.网络综合布线实用技术[M].北京:中国铁道出版社, 2012:53-61.

[5]张勇.浅谈光缆光纤综合布线系统[J].中国商界,2013,25(8): 21-24.

[6]周爱.塑料光纤连接技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2005:72-76．

Research and Design on Distribution System Based on Fiber-To-The-Desktop

NING Xiao-qing
(Department of Electronic and Information Engineering,Yuncheng Professional Technology College,Yuncheng Shanxi 044000,China)

With the rapid development of multimedia technology and network information technology,the traditional cabling system can't satisfy the requirements of people.Aiming at the disadvantages of traditional cabling system such as capacity,bandwidth,transmission distance and signal attenuation,this paper studies the principle,composition,structure and construction of optical fiber cabling system and proposes an all-fiber cabling system.This cabling system entirely uses the optical fiber cabling from the user terminal to the equipment terminal and can maximally satisfy people’s requirements for network capacity,network bandwidth,transmission distance and security.At the same time,the characteristics such as easy upgrade,management and maintenance are the future development direction of integrated cabling.

computer network;optical fiber;twisted pair;integrated cabling

TP393.1

A

1008-1739(2014)06-70-4

定稿日期：2014-02-26