摘 要： 针对高校校园网络及数字化校园的建设需求, 以许昌学院为例设计了综合布线方案, 方案对设计目标、系统设计原则、总体系统设计方案、线槽及线缆布设要求和综合布线测试与验收等内容进行了详细说明, 实现了校园网的高性能和低成本, 能够为广大师生提供优质的教学及科研服务。
关键词：校园网络；综合布线； 方案设计
一、引言
计算机技术、通讯技术、网络技术正在以前所未有的速度发展,人类步入了计算机技术发展的新时代———网络时代,数据、话音、视频、多媒体等信息量急剧膨胀。信息传输的高速、安全可靠及各任意点之间的计算机网络通讯对信息传输介质及结构提出了更高的要求。如何适应当前及将来网络技术对建筑物布线的挑战是在设计之初必须考虑的课题。综合布线系统以其极大的灵活性、适用性、可靠性、完整性等优点代替了传统的布线系统概念,并在我国很快为各级主管和技术人员所认识。
二、校园网综合布线需求分析
(一)设计目标
许昌学院建设校园网一期工程建设,将达到以下目标:构架千兆校园网主干,实现教学办公综合楼、教学楼、图书馆楼群的互联;每个教室、实验室、办公室、均可实现100M的校园网接入,实现信息资源的充分共享。学校领导、老师、学生可以随时随地进入校园网获取校园网信息; 校园网将采用200M光纤接入中国新联通网络;校园网将设置WWW服务、FTP服务、E - MA IL服务;校园网必须安装内容过滤器,以过滤网站不良信息;校园网将构建一个完整的网络防毒系统,以有效地杜绝病毒的传播;校园网必须能进行全网的智能化管理,使系统管理员能够方便、高效地实现网络管理;校园网的一期建设必须为以后网络建设预留发展和扩容的空间;要求全网的交换机设备必须采用同一厂家的产品,服务器也统一品牌。全网综合布线产品必须全部统一。
(二)网络拓扑结构
根据许昌学院校园网结构具体分析之后得出网络中心设在启智楼二楼,因此各办公楼、教学楼、图书馆的核心交换机将采用千兆可控网管型交换机接入。同时各办公楼、教学楼、图书馆配置千兆汇聚交换机连接到核心交换机。对于核心机房也就是网络中心要求全部铺设防静电地板并做好接地和防雷措施,除此之外还安装了一台LEMUS10KVA的UPS备用电源以及4个8小时的后备电池作为停电之需。
(三)系统设计原则
11实用性:实施后的楼宇自动化系统及其所有的子系统的通讯线路和接口都满足国际标准。具有良好的用户使用界面,并且网络管理功能完善、使用方便,也使得安装成本可以用来降低对整个校园网长久的运行花费,从而取得良好的远期经济效益。
21灵活性:系统中任一部分的连接都是灵活的,即从物理接线到数据通讯、语音通讯、智能控制设备之间的连接都不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制,减少了对传统管路的需求,信息口设备合理,可即插即用,同时提供了一种结构化的设计来实现与管理这一系统。
31模块化:所有用于连接设备的适配件都是积木式的标准件,不需要掌握很多有关这些领域的专门知识,就能够连接这些设备。模块化结构设计使得用最小的附加布线与变化可实现系统的搬迁、扩充与重新安装。
41扩展性:由于系统的所有基础设施(材料、部件、通讯设备)都采用国际标准,因此,无论计算机设备、通讯设备、智能控制设备随技术的发展,将来都可能很方便地将其连接到楼宇自动化系统中去。那么不管是现在还是将来,都能对建筑物内的环境提供完全的兼容支持。
51可靠性:系统中的各个部分都采用高质量的材料、组部件设备实现,并谨慎施工和测试,以保证系统的各个环节都是可靠的。
三、校园网综合布线总体系统解决方案设计
整个综合布线系统由工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统构成。
(一)工作区子系统的设计
工作区子系统布线由信息插座至终端设备的连线组成,是插座到用户终端的区域,包括所有用户实际使用区域。信息插座采用地面安装形式,也可以采用墙面安装方式。信息插座选用RJ45 型插座。墙面安装插座盒底边距地300mm,在地面插座盒内和墙面信息插座旁安装单相三孔电源插座。工作区子系统为满足信息高速传输具体情况,全部选用超五类系列信息模块,性能全部超过国际标准ISO IS 11801的指标。而数据点采用超5类RJ45信息插座模块,其功能100MHz时其最差线对近端串音衰减高达44dB。
(二)管理子系统设计
管理子系统连接水平电缆和垂直干线,是综合布线系统中关键的一环,常用设备包括配线架、理线架、跳线和必要的网络设备,其作用是为连接其他子系统提供连接手段,允许将通信线路定位或重新定位到建筑物的不同部分,以便能容易地管理通信线路,使移动设备时能方便地进行跳接。为方便维护,必须要对整个布线系统的电缆、连接硬件、空间、走道等进行统一管理。许昌学院校园网设计方案中,将各个楼层的信息点通过PVC管槽走墙边通向各个楼层的配线机柜,机柜里放置超5类24口配线架,对各个信息点的接头进行跳线配置,再通过配线架与交换机相连。采用超5类24口配线架,可安装在19标准机架上,只占用1U空间,占用地方小,搬运迁移方便。
(三)垂直干线子系统设计
11干线子系统选型
垂直干线的设计必须满足用户当前的需求,同时又能适合用户今后的要求。为此,我们采用6芯多模室内光缆,支持数据信息的传输。其功能在于多用途室内布线光缆是由若干根单模或多模单芯紧套光纤围绕中心加强构件胶合成缆芯后,外加绕包层,再套上PVC或低烟无卤(LSZH)材料外护套构成。由于多模光纤光耦合率高,纤芯对准要求相对较宽松。当计算机数据传输距离超过100米时,用光纤作为数据主干将是最佳选择,并具有大对数电缆无法比拟的高带宽和高保密性、抗干扰性。随着计算机网络和光纤技术的发展,光纤的应用愈来愈广泛。光纤的数据传输速率可达1Gbp/s以上,可满足学院校园网信息化的需求,适应计算机网络的发展。
21干线电缆布设方法
垂直干线子系统的作用是把主配线架与各分配线架连接起来,在许昌学院垂直干线子系统中连接计算机中心机房至楼层配线间的主要是主干光纤和大对数电缆。目前拟用多模光缆进行,由于构架千兆校园网主干,也方便日后的网络扩展,干线电缆将使用明铺金属线槽由连接设备传递到设备间并送至最终接口。而计算机数据线路采用6芯室内多模光缆。其优点是传输损耗小、抗干扰能力强、频带较宽
,也是为了适应将来信息技术发展的要求。垂直干线电缆(包括双绞线和光缆)沿弱电竖井中架设的金属线槽内(规格为200mm ×100mm)敷设,电缆与金属线槽每米设一固定点。
(四)设备间子系统设计
设备间子系统是整个布线数据系统的中心单元,实现每层楼汇接来的电缆的最终管理。设备间是在每幢大楼的适当地点设置进线设备,进行网络管理以及管理人员值班的场所。由综合布线系统的建筑物进线设备,数据、计算机等各种主机设备及其保安配线设备等组成,主要用于汇接各个IDF,包括配线架、连接条、绕线环和单对跳线等。设备间子系统所有进线终端设备采用色标区别各类用途的配线区。为满足各种计算机网络系统对布线系统的要求。计算机网络可以通过光纤跳线组成结构航的线路连接,并通过各种网络协议支持着各种计算机网络。
(五)建筑群子系统设计
建筑群子系统将一栋建筑的线缆延伸到建筑群内的其它建筑的通信设备和设施。它包括铜线、光纤、以及防止其它建筑的电缆的浪涌电压进入本建筑的保护设。在民政学院校园网综合布线设计方案中各楼间的距离都超过了100米,而当计算机数据传输距离超过100米时,用光纤作为数据主干将是最佳选择,并具有大对数电缆无法比拟的高带宽和高保密性、抗干扰性。因此各楼间的连接采用6芯多模室内光缆,支持数据信息的传输。在许昌学院校园网综合布线设计方案中,将使用光纤把各教学办公综合楼、教学楼、图书馆互联,并集中于图书馆一楼网络中心,其敷设方式室内采用金属桥架,室外采用暗埋深沟填铺的方式进行。在设计中进入主设备间的所有光纤、大对数电缆、网通电缆都采用金属桥架或钢管进行硬件保护,同时采用IDC线对保护器对铜缆予以电气保护,避免人员和设备免遭外部电压和电流的伤害。
(六)线槽及线缆布设要求
11安装前注意事项
主机房内预留接地端子,接地线与建筑共用接地系统连成一体。各楼层配线柜单独接地,接地导线截面为20mm2,各段金属桥架和钢管应保持电气连接,并在两端做良好接地。
21符合规范化标准
结构化布线的实施设计不仅要做到设计严谨,满足用户使用要求,还要使其造价合理,符合规范化标准。国际和国内对结构化布线有着严格的规定和一系列规范化标准,这些标准对结构化布线系统的各个环节都做了明确的定义,规定了其设计要求和技术指标。
31线槽线缆布设要点
PVC管道布设:管道可以明敷或预埋,在线路中间要注意管道的拐弯半径必须满足线缆最小半径要求。金属管道和强电系统保持足够距离,并且保护接地。
金属桥架安装:金属桥架用于本设计弱电系统的线缆敷设,所以其大小要求考虑所有弱电系统线缆的使用,要注意桥架的拐弯半径必须满足线缆最小半径要求。金属桥架要尽量和强电系统的管线保持足够距离,并且保护接地。
布线线缆:每个系统线缆在管道和桥架内要求分开布放、绑扎,在布线缆时,避免拉力过大和不匀,线缆头要有标签编号,方便识别。
四、校园网主要设备选型
由于高校校园网网络结构复杂,所以该方案在网络结构上分为核心层、汇聚层、接入层。
(一)网络设备选型
11网络中心设在校启智楼二楼
学校网络中心的设备应当具有很高的可管理性;同时学校的用户数比较多,如果这么多用户同在一个子网内,势必会造成广播数据干扰正常的数据传输,造成网络的阻塞、丢包。划分虚网(VLAN)是解决广播干扰和隔离不同部门的一个解决方案,为了在虚网间进行通讯,必须在网络中心有三层的路由机制。由于一般路由器的数据路由速度很慢,因此使用三层交换机是解决上述问题的关键。
21汇聚层交换机设在教学楼、办公楼、图书馆等中心部位,起到管理本楼用户的作用。汇聚交换机应支持全面的网络管理、VLAN、端口镜像、Spanning Tree、IEEE80211x身份验证等功能。
31因为多媒体教室的用户较多,且需要实现组播,所以多媒体教室的汇聚交换机必须支持组播功能;另外,为了提高网络速度,在多媒体教室中建议使用支持堆叠的交换机。
41实验室、研究所、阅览室等环境可以使用非智能型交换机。这部分交换机为第三级接入级交换机,通过汇聚交换机将这些交换机每台设置为1个VLAN,用于隔离广播。
(二)服务器选型
根据校园网服务器的应用特点,服务器选型应该按照如下原则: (1)要求反应时间短,能快速响应和处理用户的访问需求。(2)具有强大的信息吞吐能力、多Web站点和内容缓存、能在一定投资下提供更多的访问服务和提高用户满意度。( 3)易于发布和实现信息共享。(4)易于建立和运行Web应用,简化业务进程。(5)具有可靠的品质,保证Web服务不间断。(6)易于设置和管理,使网络管理变得更容易,易于扩展,满足业务的扩大需求,保护用户投资。在该方案中,许昌学院校园网服务器选用DELL系列服务器产品。
五、性能分析
通过对工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统的设计和实施,可以为校园网提供完整的网络布线系统,同时也提拱监控系统为学生提供了生活的安全保障,并且能够充分适应现代和未来技术发展,实现高速数据通信、传输,支持各种网络设备、通讯协议和包括管理信息系统在内的广泛应用。许昌学院校园网网络中心包括网络系统、监控系统等为一体的中心机房,方便网络管理员对整个校园进行维护管理,还可以节省在维护、更新资金,方便数据交流,为生活、娱乐、学习、工作上提供便利,让老师、学生得到快速的网络服务。
参考文献：
[1]黄明章1综合布线详解[M ]1河北:石家庄出版社, 2003181
[2]郭亚超1详细解析综合布线[M ] 1北京:中国邮电出版社,20051111
