火车站网络系统规划设计.doc
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计算机学院《网络工程与综合布线》课程设计报告
学号
2018-2019学年第一学期
《网络工程与综合布线》
课程设计报告
题目：
火车站网络系统规划设计
专业：
网络工程（对口）
班级：
姓名：
指导教师：
成绩：
计算机学院
2018年12月5日
目录
1.引言 2
1.1工程简介 2
1.2设计依据 2
1.3设计原则 3
2.综合布线系统需求分析 3
2.1功能需求分析 3
2.2信息点数量及分布 4
3.综合布线系统总体设计 4
3.1布线材料的选择 4
3.2信道总体设计 5
4.综合布线各子系统设计 7
4.1工作区子系统设计 7
4.2水平子系统设计 8
4.3UPS供电系统 9
4.4干线子系统设计 11
4.5设备间设计 12
4.6水管理设计 13
4.7进线间设计 15
4.8综合布线系统保护设计 15
5.设计总结 16
6.参考文献 17
7.致谢 17
1.引言
1.1工程简介
淮南火车站预计建设全长100Km，候车大厅共设作为500个，控制中心将设在火车站控制中心内。
淮南火车站车辆段占地面积约二十五万平方米，建筑面积八万平方米，是火车站的设备维修基地和车厢车库，共有二十八座建筑物。
主要布线建筑物包括：
综合办公楼维修中心综合检修楼、维修中心综合检修班组楼、车辆段控制中心及设备检修综合楼、检修库、材料总库办公楼，共计信息点680个。
根据火车站铁路管理决策的现状和未来发展的需要，充分考虑国内外信息技术最新动态和发展趋势，在满足实用性要求的前提下，应用网络综合布线技术、计算机网络技术和计算机软件技术，完成火车站计算机管理系统工程建设，使其技术水平整体达到国内领先水平。
淮南车辆段的网络用户将统一使用安徽地铁总公司的企业管理信息系统（EMIS）。
如使用MAXIMO系统进行设备维修管理，使用ORACLEFM系统进行财务管理，使用OA进行办公，以及邮件、上网等应用。
1.2设计依据
主要规程、规范及标准：
（1）JGJ/T16-92《民用建筑电器设计规范》；
（2）GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》；
（3）GB50348-2004《安全防范工程技术规范》；
（4）GBJ57-83《建筑防雷设计规范》；
（5）GB50339-2003《智能建筑工程质量验收规范》；
（6）GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》；
（7）GBJ32-82《电器装置安全工程施工及验收规范》；
（8）《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》；
（9）《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》；
（10）《供配电系统设计规范》；
（11）《不间断电源技术性能标定方法及实验要求》；
（12）（IEC61312）《雷电电磁脉冲的防护》；
（13）GB4943-95《信息技术设备包括电气设备的安全》
1.3设计原则
采用先进、成熟、实用的智能化系统集成技术；对火车站的各智能化子系统应实行统一的管理；所采用的系统和设备应符合标准化、开放性的要求，并具有可扩性和灵活性。
系统设计要做到功能实用；技术先进、成熟；经济合理；安全可靠；施工维修方便；环保节能、可持续发展；体现以人为本。
（1）实用性和先进性
系统设计既要强调先进性也要注重实用性。
方案在设计中应注意系统配置的经济效应，达到综合平衡。
（2）集成性和可拓展性
考虑到火车站的整体要求，和未来产品的升级换代，设计中应考虑全面和周到。
注意预留并保留一定的可扩展性。
同时兼顾到本系统工程中各个子系统之间的兼容性。
（3）标准化和结构化
设计依据国家和地区有关的标准，同时注意本项目的符合绿色智能建筑整体的要求。
（4）安全性和稳定性
系统设计应具有较高的安全性、可靠性和容错性。
（5）经济性
在现实系统功能的前提下，提高系统的优化设计。
2.综合布线系统需求分析
2.1功能需求分析
需求分析是系统规划、工程设计和以后维护管理的重要依据之一。
火车站的综合布线系统需求如下：
（1）系统应满足实用性、先进性、开放性、灵活性、安全性和经济性。
它不但应满足当前应用系统对通信的需求，又要符合今后技术发展和管理的需要。
（2）系统能在设备布局的需要发生变化时实施灵活的线路管理。
（3）能为数据及高清晰度图像星系提供高速及宽带的传输能力。
（4）提供有效的工具和手段，能简单、方便进行线路分析、检测和故障隔离，当故障发生时，可迅速找到故障点并加以排除。
（5）为未来的三网合一提供考虑和冗余。
此系统设计为千兆网系统。
2.2信息点数量及分布
根据火车站的公共环境以及提出的系统需求，整个布线包含数据和控制两大系统，数据和控制信息点分布在各个楼层的办公室、办公区域以及各个功能区。
根据各层的平面布局图，二层有两个弱电间，其他每层只有北区有一个弱电间，各层的房间的功用基本可以确定。
火车站共五层，其中地下一层为停车场，不需要布置信息点，其余各层房间数量见表2-1，信息点数量见表2-2。
表2-1各楼层房间数量
层数
大办公室
小办公室
校领导办公室
财务办公室
消控安防
值班室
报告厅
保密室
一层
3
14
0
6
1
1
1
1
二层
5
40
0
0
0
0
0
0
三层
3
5
8
0
0
0
0
0
四层
3
25
0
0
0
0
0
0
表2-2信息点数量
层数
大办公室
小办公室
校领导办公室
财务办公室
消控安防
值班室
报告厅
保密室
数据
8
4
2
4
2
2
4
2
控制
8
4
2
4
2
2
4
2
3.综合布线系统总体设计
3.1布线材料的选择
随着计算机网络应用等级的不断提高，目前5类以下等级的配线电缆在新建工程中已很少使用，当前主流布线技术为6类非屏蔽双绞线。
1）超5类双绞线
超5类双绞线是对原有5类双绞线部分性能加以改善后的电缆，其不少性能参数，如近端串扰、衰减串扰比、回波损耗等都有所提高，但传输带宽仍为100MHz，因此其本质上还是属于5类双绞线，是千兆网向万兆网升级的过渡技术。
2）6类双绞线
6类非屏蔽双绞线比超5类线的各项电气性能指标都有较大提高，带宽也扩展至250MHz或更高。
超5类和6类电缆系统都与现在广泛使用的RJ－45接插模块兼容。
6类线是目前不采用单独线对屏蔽形式而提供最高传输性能的技术。
对于绝大多数的商业应用，6类的250MHz带宽在整个布线系统生命期内对于用户来说是足够的，因此6类双绞线缆目前是商业大楼布线的最佳选择。
表2.2六类线和七类线的对比
超五类线
六类线
超五类非屏蔽双绞线是在对现有五类屏蔽双绞线的部分性能加以改善后出现的电缆，不少性能参数，如近端串扰、衰减串扰比，回波损耗等都有所提高，但其传输带宽仍为100MHz。
虽然超五类非屏蔽双绞线也能提供高达1000Mb/s的传输带宽，但是往往需要借助于价格高昂的特殊设备的支持。
因此，通常只被应用于100Mb/s快速以太网，实现桌面交换机到计算机的连接。
如果不准备以后将网络升级为千兆以太网，那么不妨在水平布线中采用超五类非屏蔽双绞线。
该类电缆的传输频率为1MHz～250MHz，六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超五类的带宽。
六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。
六类与超五类的一个重要的不同点在于：
改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。
六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：
永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。
。
综合考虑对传输速率、屏蔽性能的要求以及综合布线系统设计成本，水平子系统采用6类非屏蔽双绞线即可，干线子系统用线，语音干线采用大对数电缆；数据干线采用多芯光纤。
3.2信道总体设计
3.2.1网络拓扑结构的确定
计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路，按照一定的拓扑结构形状连接起来，在网络操作系统、网络管理软件或网络通信协议的管理和协调下，实现信息传递和交换，达到资源共享的信息系统。
综合布线是分布在一个有限地理范围内的传输网络系统，构成的网络拓扑结构有很多种，不同的拓扑结构确定了不同的网络应用，也就决定了不同的网络技术。
常用的网络拓扑结构有星型、总线型、环型、树型以及网状拓扑型等。
（1）星型拓扑结构
星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。
（2）总线型拓扑结构
总线型拓扑结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，信息传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。
（3）环型拓扑结构
环型拓扑结构示意图如图3－3所示，各节点通过各楼层配线间的有源设备相接形成环型通信回路，各节点之间无主从关系。
（4）树型拓扑结构
树型结构可以看成总线型结构的扩展，是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路；树型结构也可以看成是星型结构的叠加，又称为分级的集中式结构。
（5）网状拓扑结构
网状拓扑网络中，节点之间的连接是任意的，没有规律。
网状结构分为全连接网状和不完全连接网状两种形式。
结合以上拓补结构的特点，并综合考虑火车站对于数据通信及计算机网络的性能要求，从数据传输速率、传输可靠性以及故障检测与排查等角度着手，确定网络传输方式采用星型连接。
3.2.2干线子系统拓扑结构的确定
干线采用星型拓扑结构可以实现集中控制、便于维护管理、扩展修改简单、简化了故障处理流程，缺点是对中心主结点的依赖性太强，主结点的故障将便整个系统失效。
但失效后很容易修复，所以在干线中，星型拓扑结构用得较多。
水平子系统拓扑结构的确定
水平布线子系统通常采用星型网络拓扑结构，它以楼层配线架FD为主结点，各工作区信息插座为分结点，二者之间采用独立的线路相互连接，形成以FD为中心向工作区信息插座辐射的星型网络。
通常用双绞线敷设水平布线系统，此时水平布线子系统的最大长度为90m。
4.综合布线各子系统设计
综合布线系统划分为7个子系统，它们分别是工作区、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、设备间、进线间和管理子系统。
如图4-1
图4－1 综合布线系统结构图
4.1工作区子系统设计
工作区子系统设计要点：
（1）工作区子系统包括信息插座与终端线两部分。
对终端线，两端均为8芯RJ－45标准插头的直通双绞线，用于连接各种不同的用户设备。
信息插座选用符合EIA/TIA568的超五类及以上标准的信息插座。
（2）在每个信息插座旁边要求有一到两个单相电源插座，以供计算机设备使用。
信息插座与电源插座间距不得小于10cm。
（3）将信息插座安装于墙上，将双绞线沿墙壁线过PVC线槽至距地面40cm处，安装信息插座，使信息插座距地30cm。
信息插座全部采用埋入式安装，即所有线槽、信息插座埋在墙里，只将面板露出，这样显得更加整洁美观。
（4）工作区的布线系统是至关重要的，但布线并非永久的，设计时要充分考虑灵活性。
（5）当连接使用不同信号电路的仪器仪表时需要有源转接器。
4.1.1信息点数量汇总
表4-1数据信息点和语音信息点数量汇总
楼层
数据信息点数量（个）
数据信息点数量（个）
最远信息点与弱电间距离（m）
最近信息点与弱电间距离（m）
1层
114
114
96.5
11.6
2层
200
200
97.23
6.35
3层
60
60
48.8
10.6
4层
124
124
48.7
4.8
4.1.2适配器的选择
适配器是一种应用于工作区，完成水平电缆和信息终端之间良好电气配合的接口器件。
有些终端设备由于插座机械形状不相当，或电气参数不匹配，不能直接使用常规4对双绞用户软电缆接到信息插座上，这就需要选择适当的适配器进行转换，使应用系统的终端设备与综合布线水平子系统的线缆和信息插座匹配，保持电气性能一致性。
对于光纤布线系统需要用到光纤适配器，光纤适配器又称光纤法兰或光纤耦合器，是实现光纤连接的重要器件之一。
按功能可分为单工适配器、双工适配器、转换型适配器；按连接头结构形式可分为ST、SC、MT－RJ、LC、MU、SMA、DDI、DIN4等型式。
在应用时，根据用户需求、应用环境以及与各结构的易用性进行选择。
由于火车站的数据传输需要使用光纤，因此显然需要采购一定数量的光纤适配器；小部分终端设备接口与RJ－45接口不兼容，也应根据实际设备配置情况来采购相应的适配器。
4.1.3工作区布线路由
工作区的布线路由主要有高架地板布放式、护壁板式、埋入式这三种。
行政楼的各工作区内的信息插座均采用暗装于办公点附近的墙面；对于各大办公室和报告厅可采用护壁板式。
4.2水平子系统设计
水平子系统又称配线子系统，在建筑综合布线系统中相当于接入网，用于将干线线路延伸到用户工作区。
水平子系统通常是指楼层配线间至工作区息插座之间的水平走线，包括工作区的信息插座模块、信息插座模块至电信间配线设备的配线电缆和光缆、电信间的配线设备及设备缆线和跳线。
水平子系统设计的内容包括网络拓扑结构、设备配置、线缆选用和最大长度、路由选择、管槽的设计等，它们既相互独立又密切相关，在设计中要充分体现相互间的配合，在设计中一般应根据下列因素进行设计：
（1）根据用户对工程提出的近期和远期的系统应用要求；
（2）每层需要安装的信息插座及其位置；
（3）终端设备将来可能要增加、移动和重新安排的详细使用计划；
（4）一次性建设与分期建设的方案比较；
（5）在资金允许的条件下，子系统应尽可能配置较高等级的线缆，争取一步到位。
图2.6配线子系统示意图
4.2.1线缆和路由的选择
综合考虑线缆对传输速率、信号衰减、成本等因素，水平子系统采用6类非屏蔽四对双绞线缆。
这种双绞线可以支持话音和大多数数据传输的要求，而且与工作区普遍应用的双绞线连接器RJ－45模块相一致。
水平布线时将线缆从楼层配线间接到各自工作区的信息插座上，根据建筑的结构特点，从路由最短、造价最低、施工方便、布线规范、扩充方便等几个方面选择走线方式。
综合考虑火车站的建筑结构，线缆的布置可通过各层开水间旁的弱电井来进行垂直走线，水平走线可通过金属管从吊顶中穿过，语音与数据传输线可共用金属管。
4.3UPS供电系统
UPS产品的功能在于保障，对用户而言UPS常常是保护设备与数据安全的最后防线，相比其他产品“可靠性与品质”对UPS具有更重要的意义，而惟有长期建立起来的名牌产品才能有这样的实力。
中国目前的UPS市场十分繁荣，国际知名的品牌基本上都已进入中国，如来自欧洲的梅兰日兰，来自美国的爱克赛、APC等，洋品牌在技术上有一定优势，同时价格也较为昂贵，其主要市场份额集中在中大功率UPS市场（10KVA以上）；上世纪九十年代以来，国内一些优秀品牌在UPS市场异军突起，凭借在技术上的不断追求与本土化的生产服务优势，取得了令人瞩目的成绩，已经成为中小功率UPS市场的主力军。
为满该厂房智能化系统的不间断供电需求，中心机房及设备间需设置UPS供电系统，UPS输出电源经输出配电柜分送至各个IDF设备间用电设备。
我们此次选用了山特3A3这款高性价比产品。
图1ARRAY3A3电源
ARRAY3A3是新型的三进三出UPS，采用全数字化控制技术，集中了当今电力电子和自动控制领域最先进的技术成果，是UPS行业技术革命的一块里程碑。
ARRAY3A3的诞生给用电设备的供电方案带来了新的理念，使得用电设备的可用性得到突破性的提高。
ARRAY3A3采用抽屉式、高智能模块化设计，具有易插拔功能，不仅可以通过增减机柜内的模块来满足功率输出及可靠性要求，只要冗余允许还可以在线进行维护，实现零停机检修时间。
ARRAY3A3采用无线并联技术，降低了单点故障的概率，可靠性的设计臻于完美。
ARRAY3A3采用人性化的简易操作设计以及完备的远程监控功能，使用者可以简单明了地操作、管理UPS。
ARRAY3A3具备优异的电气性能，能为各种负载提供安全有效的电源保障。
（1）优异的电气性能
（2）全数字化控制
（3）智能充电方式
（4）业界最高的功率密度
（5）N＋X无线并联冗余
（6）并机共用电池
（7）灵活的系统配置
（8）最优化的供电系统拓扑
（9）人性化的操作介面及完善的电源管理软件
（10）极高的系统可用性
（11）最少的停机检修时间
（12）风能发电技术与UPS电源技术结合
4.4干线子系统设计
干线子系统是综合布线系统中非常关键的组成部分，如图4－2所示，干线子系统由设备间至电信间的干线电缆和光缆、安装在设备间的建筑物配线设备及设备缆线和跳线组成。
图4－2 干线子系统示意图
总的来说，干线子系统的设计要求主要包括以下几个方面：
（1）垂直干线电缆应采用星型物理拓补结构。
（2）从楼层电信间到设备间只能有一级交叉，一般在楼层电信间配线架BD上进行。
（3）干线子系统中不允许有转择点（TP），配线子系统可以有转择点（TP）。
（4）电话语音和数字骨干应该分离，以避免出现串音干扰，方便管理和维护。
（5）保证屏蔽干线电缆只有一端接地。
4.4.1线缆和路由的选择
（1）对于火车站来说，数据传输采用12芯多模光纤由设置在2层的设备间连至各层配线间，通信系统采用3类大对数电缆由设备间连至各层配线间。
（2）结合火车站的实际土建结构，垂直线缆的走线可以通过设在各层开水间旁的弱电井，水平线缆的走线可通过埋在吊顶里的电缆托架来实现。
4.4.2接合方式选择
干线线缆的端接方式有3种：
点对点端接、分支递减端接和电缆直接端接。
（1）点对点端接法
点对点端接是最简单、最直接的接合方法，首先选择一根含有足够数量的双绞电缆或光缆，用来支持一个楼层全部信息插座的需要，而且这个楼层只需设一个配线间；然后从设备间引出这根电缆，经过干线通道，直接端接于该楼层配线间里的连接硬件上。
（2）分支接合方法
分支接合方法就是将干线中可以支持若干个楼层配线间的通信的一根特大对数电缆，经过分配接续设备后分出若干根小电缆，它们分别延伸到每个配线间或每个二级交接间，并端接于目的地配线架的连接方法。
4.5设备间设计
设备间是综合布线系统的主节点，是通信设施、配线设备所在地，也是线路管理的交汇点，是进行综合布线及其他系统管理和维护的场所。
设备间是为整栋建筑物或者建筑群提供服务的特殊电信间。
设备间须支持所有的电缆和电缆通道，保证电缆和电缆通道在建筑物内部或者建筑物之间的连通性。
4.5.1设备间位置的确定
设备间的位置设计应符合下列要求：
（1）尽量设在建筑平面及综合布线干线体系的中间位置，以获得更大面积的服务覆盖；
（2）尽量靠近服务电梯，以便装运笨重设备；
（3）尽量避免设在建筑物的高层或地下室以及有水设备的下层；
（4）尽量远离强振动源和噪声源；
（5）尽量避开强电磁场的干扰；
（6）尽量远离有害气体源以及腐蚀、易燃、易爆物。
综合考虑上述要求与行政楼实际土建结构，应将设备间布置在二楼电梯旁。
4.5.2供电方式的设计
设备间的设备和照明供电电源应满足下列要求：
频率50Hz，电压380V/220V。
设备间的供电方式有直接供电方式、不间断电源方式、直接供电与不间断电源相结合的方式这三种。
为了防止设备间的照明、空调等辅助设备用电干扰程控用户交换机或计算机网络互连设备，降低不间断电源容量的购置造价，可将设备间的辅助用电设备由市电直接供电，信息设备由不间断电源供电。
4.5.3配线架数量的计算
表4-3配线架数量的统计
楼层
6类48口数据配线架
100对110配线架
地下1层
0
0
1层
2
1
2层
3
2
3层
1
1
4层
2
1
合计
8
5
4.6管理设计
管理也称管理子系统，其主要功能是使布线系统与其连接的设备、器件构成一个有序的整体。
综合布线管理人员可以通过调整管理子系统的交连方式，安排或重新安排线缆路由，使传输线路延伸到建筑物内部各个工作区，从而实现综合布线系统的灵活性、开放性和扩展性。
4.6.1设计要求
对设备间、配线间、进线间和工作区的配线设备、线缆、信息点等设施应按一定的规律进行标识和记录，并符合下列规定：
（1）综合布线系统相关设施的工作状态信息应包括设备和缆线的用途、使用部门、组成局域网的拓扑结构、传输信息速率、终端设备配置状况、占用器件编号、色标、链路与信道的功能和各项主要指标参数及完好状况、故障与维修记录等，还应包括设备位置和缆线走向等内容宜采用计算机进行文档记录与保存，简单且规模较小的综合布线工程也可按图纸资料等纸质文档进行管理，并做到记录准确、及时更新、便于查阅，且文档资料应实现汉化。
（2）综合布线的所有电缆、光缆、配线设备、终结点、接地装置、敷设管线等组成部分均应给定惟一的标识符，并设置不易脱落和磨损的标签。
标识符应采用相同数量的字母和数字组合标明。
每根电缆和光缆的两端均应标明相同的标识符。
（3）设备间、电信间、进线间的配线设备宜采用统一风格、不同色标的产品来区别各类业务与用途的配线区。
4.6.2配线间的管理设计
配线间的管理设计主要包括以下几个方面：
（1）楼层配线间不再进行跳线管理，直接连至用户工作区，常用于语音线路。
（2）配线间兼作设备间时，其面积不应小于10m2。
（3）典型的配线间面积为1.8m2（长1.5m，宽1.2m），这一面积总以容纳端接200个信息点所需的连接件设备。
如果端接的信息点超过200个，则在该楼层增加一个或多个二级交接间。
4.6.3设备间管理设计
设备间布线管理是对公用系统设备线缆和主干线和建筑群干线线缆的交连管理，是整个布线系统的主要管理区。
主布线交连场的最大规模视配线架的类型而定。
①若采用110P硬件，白场的最大规模约3600对线。
②若采用110A硬件，最大规模可以是10800对线。
③对于需用1000多条线路的交连场，应当使用最大区规模（3600对线或10800对线）作为配线架组的基本单元。
④为便于维护和管理，配线模块离地板的距离应大于0.3m。
4.7进线间设计
进线间是建筑物外部的建筑群管线、电信局管线入室部位，并可作为入口设施和建筑群配线设备的安装场地。
每个建筑物宜设置1个进线间，一般位于地下层。
进线间宜靠近外墙并在地下设置，以便于线缆引入。
进线间设计应符合下列规定：
（1）进线间应防止渗水，宜设有抽排水装置。
（2）进线间应与布线系统垂直竖井沟通。
（3）进线间应采用相应防火级别的防火门，门向外开，宽度不小于1m。
（4）进线间应设置防有害气体措施和通风装置，排风量按每小时不小于5次容积计算。
（6）与进线间无关的管道不宜通过。
进线间管道入口所有布放缆线和空闲管孔应采用防火材料封堵，并做好防水处理。
4.8综合布线系统保护设计
4.8.1接地保护设计
接地保护设计主要包括以下几个方面：
（1）
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