白云机场综合布线系统技术交流以及建设探讨.docx
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白云机场综合布线系统技术交流以及建设探讨
摘要：
本文介绍了综合布线的基本概念，分析综合布线在国内外的应用状况，阐述综合布线技术的发展趋势，并结合白云机场一期建设情况对二期扩建工程中综合布线系统工程进行了建设探讨。
关键词：
机场、综合布线、发展技术、建设
导言：
随着我国加入世贸组织后，在全球经济一体化和国际产业转移加快的形势下，信息产业快速发展，信息程度日益提高，电子信息网络建设已经全面展开。
在民航发展“十一五”计划中，信息化建设被列为“十一五”期间三大建设重点，作为集成整合民航各个信息系统的网络基础，其建设的程度与优劣对提高民航信息化整体水平和民航企业核心竞争力将产生重大的影响。
不少民航管理局、机场、航空公司等都已经或准备进行信息网络基础建设。
综合布线作为网络建设和构件的基础部分，其产品和技术也得到了前所未有的应用和发展。
本文通过分析了综合布线在国内外机场应用现状，结合实际的工程建设经验，探讨综合布线系统在白云机场二期扩建中的原则、需求与目标，讨论如何规划和建设一个高可用性、高安全性、较好的成本有效性的信息基础网络，希望能对机场信息化建设提供借鉴参考。
一、综合布线系统概况
1、综合布线系统概念
综合布线系统是一套用于建筑物内或建筑群之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。
它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。
作为一种特别设计的布线方式，综合布线系统为智能大厦和智能建筑群中的信息设施提供了多厂家产品兼容，模块化扩展、更新与系统灵活重组的可能性。
既为用户创造了现代信息系统环境，又为用户节约了费用，保护了投资。
综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分。
综合布线系统应用高品质的标准材料，以非屏蔽双绞线和光纤作为传输介质，采用组合压接方式，统一进行规划设计，组成一套完整而开放的布线系统。
综合布线的硬件包括传输介质（非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等）、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。
2、综合布线系统特点
采用星型拓扑结构、模块化设计的综合布线系统，主要表现在系统具有开放性、灵活性、可靠性及独立性等特点。
（1）开放性
综合布线系统采用开放式体系结构，符合多种国际上现行的标准，它几乎对所有著名厂商的产品都是开放的，并支持所有的通信协议。
这种开放性的特点使得设备的更换或网络结构的变化都不会导致综合布线系统的重新铺设，只需进行简单的跳线管理即可。
（2）灵活性
综合布线系统的灵活性主要表现在三个方面：
灵活组网、灵活变位和应用类型的灵活变化。
综合布线系统采用星型物理拓扑结构，为了适应不同的网络结构，可以在综合布线系统管理间进行跳线管理，使系统连接成为星型、环型、总线型等不同的逻辑结构，灵活地实现不同拓扑结构网络的组网；
当终端设备位置需要改变时，除了进行跳线管理外，不需要进行更多的布线改变；
同时，综合布线系统还能够满足多种应用的要求，如数据终端、模拟或数字式电话机、个人计算机、工作站、打印机和主机等，使系统能灵活的联接不同应用类型的设备。
（3）可靠性
综合布线系统采用高品质的标准材料，并采用组合压接方式构成一套高标准信息通道，所有器件均通过UL、CSR等标准组织认证，布线系统采用物理星形拓扑结构，点到点端接，任何一条线路故障均不影响其它线路的运行；同时为线路的运行维护及故障检修提供了极大的方便，从而保障了网络系统可靠运行。
各系统采用相同传输介质，因而可互为备用，提高了备用冗余。
能适应较复杂的空间使用环境，保证不受高频电气设备、空间电磁波辐射干扰，并保证在综合布线系统中传输的各类信号之间互不干扰
（4）独立性
综合布线系统的最根本的特点是独立性。
在网络体系结构中，最底层是物理布线，与物理布线直接相关的是数据链路层，即网络的逻辑拓扑结构。
而网络层和应用层与物理布线完全不相关，即网络传输协议、网络操作系统、网络管理软件及网络应用软件等与物理布线相互独立。
3、综合布线系统组成
根据EIA/TIA568标准，建筑物综合布线系统分为六个子系统：
a、工作区子系统
b、水平布线子系统
c、干线子系统
d、设备间子系统
e、管理子系统
f、建筑群子系统
（1）工作区子系统
工作区布线子系统由终端设备连接到信息插座的连线（或软线）组成，它包括装配软线、适配器和连接所需的扩展软线，并在终端设备和I/O之间搭桥。
（2）水平布线子系统
水平区子系统应由工作区用的信息插座，楼层分配线设备至信息插座的水平电缆、楼层配线设备和跳线等组成。
一般情况，水平电缆应采用4对双绞线电缆。
在水平子系统有高速率应用的场合，应采用光缆，即光纤到桌面。
水平子系统根据整个综合布线系统的要求，应在二级交接间、交接间或设备间的配线设备上进行连接，以构成电话、数据、电视系统和监视系统，并方便地进行管理。
水平子系统的电缆长度应小于90米，信息插座应在内部做固定线连接。
（3）管理子系统
管理子系统由交连、互连和配线架和信息插座式配线架以及相关跳线组成。
管理点为连接其它子系统提供连接手段。
交连和互连允许将通信线路定位或重新定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信线路。
（4）干线子系统
干线子系统是建筑物内网络系统的中枢，该子系统把公共系统设备互连起来，由它将各楼层的水平子系统联系起来。
它提供建筑物的干线（馈电线）电缆的路由。
通常由垂直大对数铜缆或光缆组成，它的一端端接于设备机房的主配线架上，另一端通常端接在楼层接线间的各个管理分配线架上。
（5）设备间子系统
设备间子系统由设备间中的跳线电缆、适配器组成，它把中央主配线架与各种不同设备互连起来，如PBX，网络设备和监控设备等与主配线架之间的连接。
通常该子系统设计与网络具体应用有关。
（6）建筑群子系统
建筑群子系统将一个建筑物中的电缆延伸到建筑群的另外一些建筑物中的通信设备和装置上。
它是整个布线系统中的一部分（包括传输介质）并支持提供楼群之间通信设施所需的硬件，其中有导线电缆、光缆和防止电缆的浪涌电压进入建筑物的电气保护设备。
建筑群子系统应采用地下管道敷设方式，管道内敷设的铜缆或光缆应遵循电话管道和入孔的各项设计规定。
二、综合布线市场应用状况
中国作为快速增长的布线市场在全球已占有举足轻重的地位，其中活跃着不少品牌企业，目前国外品牌已经由当初的10多家增加到30～40家，国内制造厂家由于受宽带盲目投资的影响也已经有100多家。
北京奥运、上海世博、广州亚运的申办成功，使各大城市智能楼宇不断兴起。
房地产业的迅猛发展，使得智能小区也在不断增加。
综合布线在中国得到了越来越广泛的应用。
综合布线系统最初进入中国市场时候是以五类产品的形式出现，当时应用于10M和100M的网络。
后来随着超五类和六类产品的出现，综合布线系统也开始涉及越来越多的高传输速率的应用。
2002年，更高传输速率的万兆铜缆布线开始得到众多用户的瞩目，最新的研究发现宽带视频也可以通过六类系统传输而且能得到非常好的图像品质，布线产品与楼宇自动化系统（BAS）的应用得到了越加紧密的结合。
作为“信息高速公路”重要组成部分，综合布线系统在近两年的热点可以归纳为：
万兆铜缆使布线速率进一步提升；智能布线管理系统将进一步被中国用户所接受；将与具有楼宇管理自动化（BA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）等功能的智能建筑的方方面面更加紧密结合在一起。
1、综合布线在国内外机场的应用状况
随着民航信息化建设的加快发展，国内的大型机场如首都国际机场、上海浦东国际机场等经过多年的规划建设，综合布线已经得到大量的应用，而中小型机场虽然由于早期认识、、环境、资金等方面的原因有所落后，但近期也开始加快了这方面的建设步伐。
下表是近几年几个国内外机场综合布线系统的应用情况。
机场名称
建筑面积（平米）
信息点数
应用标准
产品厂商
建设时间
北京首都机场
32万
13000
超五类屏蔽
IBMACS
1997年
北京首都机场三号航站楼
98万
47000
6类UTP
万兆以太网
美国康普SYSTIMAX
2005年3月
上海浦东机场
28万
27000
超五类屏蔽
IBM
1998年
上海浦东机场扩建
48万
2006年
广州新白云机场一期
30万
15000
6类UTP
万兆以太网
美国康普SYSTIMAX
2002年
西安咸阳机场
8万
2400
增强5类UTP
瑞士德特威勒的UNILAN布线系统
2001年
成都双流机场
5万
3500
增强5类
美国西蒙
2001年
成都双流机场国际航站楼北指廊
2万
6类UTP
万兆以太网
美国西蒙
2003年
杭州萧山国际机场货站楼
5万
5300
6类UTP
万兆以太网
澳大利亚CLIPSAL公司
2005年
福州长乐国际机场
13万
1900
5类UTP
1994年
德国法兰克福国际机场
20000
5类屏蔽
瑞士德特威勒UNINET
90年代
由上表中可看出，综合布线产品在机场中的使用都是国外知名的品牌，在应用标准上都是贴紧当期的技术主流。
这很容易理解，因为这些都是大型招标建设工程，综合布线又是属于长期投资的信息基础项目，在应用上一定要严格按照已有的国际国内技术标准，选用比较成熟稳定的产品，获得可靠的投资保证。
2、综合布线在白云机场一期迁建工程中的建设和应用情况
作为国内第一个导入中枢机场理念而设计建设的大型国际机场，其综合信息网络基础的建设应满足现代化通信技术发展的需要。
新白云国际机场一期迁建工程中的旅客航站楼计算机网络系统采用的是千兆以太网技术，因此，综合布线系统主干线也是按照千兆布线标准来建设的，不但能适用于主流网络拓扑结构，还能适应不断发展的网络技术的需求，支持数据通信、语音通信、多媒体通信以及各种控制信号的通信。
范围包括公用电话与内通电话系统、计算机网络系统、离港系统、航班信息显示系统、公共广播系统、闭路电视监视系统、有线电视系统、时钟系统等。
整个航站楼信息点15000个，数据主干采用美国AVAYA的单模Gigaspeed和多模Lazrspeed阻燃型光纤，支持万兆传输；语音主干采用Cat3大对数非屏蔽双绞线；水平系统采用六类非屏蔽线缆。
该项目在2001年7月招标时六类标准还未正式公布，设计阶段是按六类标准草案来做的，并考虑了充分的余量，在施工阶段时又进行了严格的管理，系统建设完成后经过测试，系统各项指标完全符合2002年6月正式颁布的六类国际标准，能够支持250MHz的数据传输。
自2002年7月开始建设，到2004年8月成功转场，目前为止，整个系统运行稳定，保证了新机场各种弱电信息的可靠传输。
一期迁建工程的综合布线系统是一个技术先进、性能优异、保障有力的系统，创造了多项国内机场综合布线方面的第一，如第一个六类机场，第一个万兆主干机场，第一个阻燃耐温机场，第一个高效管理机场等，为我国机场航站楼树立了高性价比、高等级布线的典范，随后国内又翻版了几个类似机场如重庆二江国际机场、青岛机场、深圳宝安机场二期等。
三、综合布线发展的新技术和新趋势
1、综合布线系统规范标准的历史演进及评价
在参考布线的标准时，主要可以从以下几个标准体系来入手：
美洲标准TIA/EIA568、欧洲标准EN50173、国际标准ISO11801、国家标准。
（1）为了定义由某一类别部件所组成的整个系统的性能等级，标准化组织建立了“级（Classes）”。
如ClassA，ClassB，直至ClassF。
标准化组织首先选择所要定义的布线等级，随后确定相适应的各个部件所需要的特性，并建立相关联系。
构建最复杂情况下的布线结构模型，计算出相应的“最差值（worstcase）”，由此确定各个部件所需的特性参数。
值得注意的是，TIA（TelecommunicationIndustryAssociation）并没有使用“级（Classes）”来命名布线系统，而是使用相同的分类方法“Cat3，Cat4，Cat5……”来区分各种部件以及由这些部件组合成的布线系统。
布线系统等级
部件分类
最小带宽
ClassA
100KHz
ClassB
1MHz
ClassC
Cat3
16MHz
Cat4
20MHz
ClasD
Cat5（5e）
100MHz
ClassE
Cat6
250MHz
ClassF
Cat7
600MHz
实际上，布线系统标准领域的先行者是EIA/TIA协会，1985年EIA/TIA开始布线标准的制定工作，经过六年的努力，于1991年形成第一版EIA/TIA568，这是综合布线标准的奠基性文件。
与EIA/TIA-569（关于施工安装的技术手册）、TSB67（关于非屏蔽双绞线测试的规范）、TSB40（关于墙上插座的技术系统手册）等文件形成北美综合布线系列文件。
EIA/TIA568标准经过改进，于1995年10月正式修订为EIA/TIA568A标准。
另一国际标准ISO/IEC11801《信息技术——电缆敷设要求》是1995年8月16日正式颁布。
欧洲CENELEC颁布的标准EN50173则是在ISO11801的基础上完成的，已经得到欧洲共同体的批准，并在1995年7月开始执行。
随着技术的发展，一些高速网络应用的出现，国际标准化委员会ISO/IEC，欧洲标准化委员会CENELEC和北美的工业技术标准化委员会TIA/EIA都在努力制定更新的标准以满足技术和市场的需求，以求更好地支持这些全新的网络应用，许多新的布线系统和方案被开发出来，更多的特性参数被定义，如各种功率和参数以及结构参数等等。
（2）与国际标准不同的是，国内有不同的体系在进行不同的布线标准的制定工作，例如建设部、信息产业部都在进行布线标准的制定工作。
中华人民共和国国家标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）和《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》（GB/T50312-2000），中华人民共和国通信行业标准《建筑与建筑群综合布线系统工程设计施工图集》（YD5082-99）是我国政府颁布的唯一的一套综合布线建设标准，由建设部标准定额司、信息产业部综合规划司和勘察设计司、国家广电总局、电信总局等部门共同主编和审定。
《设计规范》和《验收规范》原来是通信行业标准，以“中国工程建设标准化协会标准”97版本为基础修订的，根据建设部的建议，将它们上升为国家标准来颁布。
几年来，《图集》和《设计规范》《验收规范》配套使用，指导和规范了我国综合布线系统工程的设计施工，推动了我国现代化城市建设，大大推进了我国楼宇建设的信息化发展进程。
值得提出的是，信息产业部所颁布的标准只是部颁标准。
而且出台时间较早，涉及内容也相对狭窄，主要是针对器件信道等内容做了规范。
且主要观点及内容来自某电信研究机构的专家，基本没有征求业内厂商及其他研究机构的意见。
标准内容上是给出了相关的指标要求，而对于实现过程没有给出指导，所以在实际操作及执行中，缺乏统一性，缺乏与中国实际布线现状相结合的依据。
建设部颁布的标准虽然较为详细，但由于是从建筑布线角度出发，该标准大部分只规定了智能建筑的设计标准和验收标准，厂商或者系统集成商只需要在总体上满足这些标准就可以，没有涉及到电子元器件产品的要求，包括性能、产品等等相当重要的部分都缺失了。
对照来看，其他国家的布线设计已经严格到器件尺寸、测试方法，乃至设计方法等内容，甚至形成了与布线标准相对应的外围标准，而这些内容在中国建设部所颁布的标准中几乎没有。
《图集》和《设计规范》、《验收规范》都是以北美ANSI/EIA/TIA568A标准和国际标准ISO/IEC118011995年版本为参考本，铜缆双绞线也只写到5类。
技术在发展，社会在前进，为适应网络通信平台的需要，综合布线新的产品不断推出，现在市场上大量使用的是5e及6类，有的厂家还推出了7类。
2002年6月，在美国电信工业协会（TIA）TR-42.7委员会的会议上，正式通过了六类布线标准，命名为TIA/EIA-568B.2-1的铜缆双绞线6类的国际标准己正式出台，并于2002年6月24日正式印刷出版。
北美ANSI/TIA/EIA/568B已替代了ANSI/EIA/TIA/568A。
为适应发展和与国际接轨，综合布线《设计规范》《验收规范》《图集》一套标准规范均应进行修订。
所幸的是，从2004年开始，建设部已经着手新的布线标准工作。
新的标准中比较规范地将诸多厂商、专家纳入工作组，预计将会对产品要求、空间要求、其他相关系统（例如空调系统、弱电等）加入到新版本中来。
2、光纤技术的发展
近年来，光纤的应用增速很快，这主要是因为世界光纤通信技术将逐步转向纵深发展。
随着千兆以太网的建立，以太网还将从Gbps向10Gbps的超高速率升级，10Gbps以太网标准（IEEE802.3ae），已于2002年上半年出台。
通信技术的不断进步，大大促进了光纤的发展
（1）多模光纤
多模光纤的中心纤芯较粗（50或62.5μm），可传多种模式的光。
常用的多模光纤为：
50/125μm（日本和欧洲标准），62.5/125μm（美国标准）。
美国是从应用角度来选择光纤，62.5微米光纤安装更容易，连接效率更高。
而日本等国家，往往是为了获得更高的性能和技术而选择光纤。
在多模光纤上进行激光数据传输，会产生一种效应，叫做差分模式延迟（DMD），它发生在当一束激光射入光纤芯的中心时，这束激光分散成几种光模式。
由于DMD效应，不同光模式到接收端的时间不相同，从而造成信号失真，降低传输容量。
光纤芯越细产生的光模式越少，从而失真越小。
因为50微米光纤的芯更细，所以它比芯粗一些的62.5微米光纤，能传输更长距离。
在GbE之前，主干网和竖直布线，有时还包括到桌面，都普遍采用62.5微米光纤。
但是当主干网的速度提高到10Gbps，就很少再用62.5微米光纤了。
而且以前一直作为传输光源的廉价的发光二极管（LED）信号激励技术不再适用于当前的布线系统，LED每秒开关的次数有限，最快只有大约622Mbit/sec，于是一种叫垂直腔表面发射激光器（VCSELS）的技术被开发出并在数据中心得到应用，成为新的传输光源。
用于园区主干网传输架构的多模光纤需要能支持500米的传输距离。
对于千兆网来说，62.5微米光纤信道长度最多只能有220米，所以TIA/EIA-568-B.3把50微米光纤选进结构化布线和连接器件标准。
另外，考虑到传输速度今后不会停步于千兆，也需要选择50微米光纤。
2002年9月ISO/IEC11801颁布了新的多模光纤标准等级，即OM3类别，符合OM3标准的50/125光纤能在光缆网络最廉价的窗口850nm处支持高达10Gbit/s的网络传输应用，距离可达300米，单模方式下能够达到10公里以上（1550纳米波长更可支持40公里传输距离）。
正因为此，新机场航站楼综合布线和工作区园区网主干光缆全部采用50微米光纤。
进一步展望，对带宽需求的提高必将推动技术的发展，10Gb主干网的来临，使得50微米光纤由于它的长距离传输性能而得到广泛应用。
100Gb到来的时间可能比我们想象得还要快，真到了那么一天，如果激光技术发展到成熟实用阶段，那么单模可能就会完全替代今天多模的位置。
（2）全波光纤
随着人们对光纤带宽需求的不断扩大，通信业界一直在努力探求消除“水吸收峰”的途径。
全波光纤（All-WaveFiber）从本质上来说，就是通过尽可能地消除OH离子的“水吸收峰”的一项专门的生产工艺技术，它使普通标准单模光纤在1383nm附近处的衰减峰，降到足够低的程度。
1998年，美国朗讯公司研制了一种新的光纤制造技术，它能消除光纤玻璃中的OH离子，从而使光纤损耗完全由玻璃的特性所控制，“水吸收峰”基本上被“压平”了，从而使光纤在1280-1625nm的全部波长范围内都可以用于光通信，由此，全波光纤制造技术的难题也逐渐得到了解决。
到目前为止，已经有许多厂家能够生产通信用全波光纤，如朗讯公司的All-wave光纤、康宁公司的SMF-28e光纤、阿尔卡特的ESMF增强型单模光纤等。
全波光纤主要应用在城域网建设中。
2000年4月，为适应光纤产品技术的最新进展，ITU对G.652单模光纤标准进行了大规模的修订，到10月份正式定稿，对应于IEC（国际电工委员会）的分类编号B1.3，ITU-T将“全波光纤”定义为G.652c类光纤。
（3）聚合物光纤
目前通信的主干线已实现了以石英光纤为基质的通信，但是，在接入网和光纤入户（FTTH）工程中，石英光纤却遇到了较大的困难。
由于石英光纤的纤芯很细（6-10μm），光纤的耦合和互接都面临技术困难，因为需要高精度的对准技术，因此对于距离短、接点多的接入网用户是一个难题。
而聚合物光纤（polymeropticalfiber，POF）由于其芯径大（0.2-1.5mm），故可以使用廉价而又简单的注塑连接器（安装成本只有玻璃光纤的十分之一），并且其韧性和可挠性均较好，数值孔径大，可以使用廉价的激光源，在可见光区有低损耗的窗口，损耗可与石英光纤相比拟，有研究表明，数据传输速率可达到11Gbps。
聚合物光纤是目前FTTH工程中最有希望的传输介质。
在光纤连接器方面，ST连接器在出现SC之前一直被认为是标准连接器。
SC后来同ST一起被TIA/EIA-568-B标准列为结构化布线推荐连接器。
SC用了很长时间才占领市场，然而ST仍拥有一定的用户，所以ST现在仍没有完全退出。
新型的小封装连接器（SFF）的端口密度更高，底座更小，使得每个交换器的端口更多，而端口成本更低。
因此，在大量光纤汇聚的航站楼两大弱电主机房和四大中机房内的ODF全部采用LC连接头这种小封装连接器。
3、水平铜缆系统的发展
1993年，5类UTP铜缆布线工作频率是100MHz，支持10/100Base-T系统，结构化的布线技术满足了人们对网络容量和速度的需求。
随后，人们不断要求带宽拓宽再拓宽，以提高数据传输速率。
到了90年代末期，发展趋势明显表明，要支持下一代高速率应用，布线系统必须要运行吉比特以太网（GbE）。
于是出现了在铜缆布线上以100MHz频率运行GbE的5e类标准，5类系统只要安装质量高，一般都能满足5e类标准。
在TIA/EIA颁布5e类标准的时候，工作在250MHz的高频段的6类标准也在制定当中，并在2002年6月出台，6类标准规定了正衰减交叉串扰比（ACR）高达200MHz，使得GbE支持更繁重的数据流量和更快的速度。
要达到苛刻的6类标准，需要有新的工艺和设计。
当UTP铜缆传输信号的频率越高，每个传输信号的线对对周围线对的影响就越大。
线缆制造商们增大了电缆中铜线芯的直径，以获得更好的信号功率，还增加了一个隔离器件，以达到标准规定的NEXT值。
在连接器件方面，不少厂商开发出自己独特的产品，如TCL新一代六类模块PM2013，采用了四项边缘技术，特别适合高频度插拔跳线的应用环境。
美国西蒙公司近期推出的角形TERA模块化配线架，不但满足并超越了万兆标准的所有要求，甚至西蒙公司把它作为七类布线系统的组成部分。
不断提高的带宽要求呼唤速率更高、频带更宽的数据铜缆出现，在六类缆的基础上已有些厂家宣传其七类及八类缆等数据铜缆，如以色列Teldor公司称其产品已达600MHz甚至800MHz，其GIGA-Solution工作频率可达到600MHz，远超出ISO/IEC提案对七类缆的要求，而据称属于八类缆的HI-GIGA
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