网络布线标准概况及其应用讨论
摘要:多年来,随着PC的兴起和LAN的出现,布线系统开始出现不断变化。到20世纪80年代末期,专有布线系统在逐渐被淘汰,当时许多网络专家都预测未来网络技术会对网络布线有较大的依赖性。后来发现专家们的预测是有道理的,因而许多厂家开发了适应语音和数据传输的布线系统。开放系统变得通用,而专有系统则比较少见。
众所周知,计算机工业是从生产大型计算机开始的,后来再发展成小型机和微机。在大型机时代主要以IBM的产品为主,因此那时的计算机布线系统是专有的,结构也比较复杂。传输媒体大多采用铜线(同轴电缆和屏蔽双绞线)。多年来,随着PC的兴起和LAN的出现,布线系统开始出现不断变化。到20世纪80年代末期,专有布线系统在逐渐被淘汰,当时许多网络专家都预测未来网络技术会对网络布线有较大的依赖性。后来发现专家们的预测是有道理的,因而许多厂家开发了适应语音和数据传输的布线系统。开放系统变得通用,而专有系统则比较少见。标准媒体是非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。在美国UTP布线系统占支配地位,STP在欧洲则较普遍。随着高速数据网的出现,人们移向较高的数据速率(100Mb/s或1000Mb/s),再次遇到布线的阻碍,为了克服这个摆在人们面前的新问题,世界上许多主要网络布线标准机构正在开发新的布线标准。
1 网络布线标准组织
1.1 国际组织
近十几年来,国际布线产业一直在快速增长,主要原因是由于以下几个主要标准组织促进了新布线标准。
(1)国际标准化组织(ISO)。ISO是一个世界性的标准组织。由100多个国家的国内标准体联合而成。每个国家有一个成员,成立于1947年,是一个非政府组织。其使命是促进世界范围的标准开发及其相关活动,推动商品和服务的国际交流,发展全球智力、科学、技术和经济活动的协作。
(2)国际电工委员会(IEC)。IEC的目标是促进国际上电气和电子工程领域的标准化以及相关问题的全面协作。IEC由大约50个国家的国内委员会组成,它代表世界上所有工业国家。
(3)视频电子标准协会(VESA)。VESA是从事和支持PC、工作站和其它计算机环境的全产业接口标准的国际组织。VESA及时地促进和开发用于电子工业的开放标准,确保互动性,鼓励革新和市场增长。
(4)国际电信联盟(ITU)。ITU是公用和专用电信部门为发展电信工业进行协作的政府间组织。ITU采用国际规章和条约管理所有地面和空间的频谱使用,以及通信卫星轨道的使用。此外,它还开发一些全球性的电信系统互联技术。
(5)因特网工程特委会(IETF)。IETF的中文直译是因特网工程特别工作组,这里转译为因特网工程特委会。IETF是因特网的协议工程和开发支柱。它是一个与因特网结构的演变及其平稳操作相关的网络工程师、操作员、售主和科研人员的大型开发国际团体,对任何感兴趣的个人都是开放的。IETF的实际技术工作由几个课题组共同完成。有许多工作是经过邮件列表进行处理,此外每年还举行三次会议。
(6)联合国教育、科学和文化组织(UNESCO)。UNESCO的主要目的是通过国家间的教育、科学、文化和通信方面的协作促进世界和平与安全,维护世界人民的正义行动、法律准则、人权和基本自由。不同种族、性别、语言和宗教的人民,一律平等。1945年伦敦会议采用了它的章程,现在已有186个成员国。
(7)电气和电子工程师学会(IEEE)。IEEE是世界上最大的专业技术社会,它是由原来的电气工程师学会(IEE)和无线电工程师学会(IRE)合并发展而来的。当今这个学会包括大约158个国家的430000名成员,这些成员均是科技专业人员。大多在科技领域有一定成就。它的技术目标是瞄准电气、电子、计算机工程和计算机科学的理论与实践。为了达到这些目的,经常召开各种会议,出版多种有关电气、电子、计算机科学和工程的刊物。为保持学会成员的知识水平和先进的技能,它提供教育程序。
1.2 地方组织
地方网络布线标准组织由欧洲标准化委员会(CEN)、欧洲电信标准学会(ETSI)和开放系统欧洲学部(EWOS)组成。
(1)欧洲标准化委员会(CEN)。CEN为除电工和电信外的所有领域的欧洲标准化负责。CEN在Web方面的相关项目是欧洲字符集的标准化,包括识别和编码等问题。
(2)欧洲电信标准学会(ETSI)。ETSI成立于1988年。目的是建立电信、广播和办公信息技术方面的欧洲标准。该组织包括许多技术委员会,例如信令、协议、交换、网络、传输、复用和与电信相关的其它领域的委员会。
(3)开放系统欧洲学部(EWOS)。EWOS是一个有关信息和通信技术(ICI)方面发展方向和标准草案的开放式欧洲论坛。该标准组织为售主、设计者、采购者、实现者和用户的利益而工作。
1.3 各国的组织
各国的网络布线标准组织将支持最广泛应用的有效布线系统。但在布线标准规范的开发方面,不同的组织之间存在重大差别。
(1)澳大利亚标准协会(SAA)。SAA是澳大利亚的两个主要国际准标体ISO和IEC的代表。澳大利亚标准协会于1922年成立,它的原名是澳大利亚联邦工程标准协会(ACESA)。该组织的任务是根据澳大利亚的技术基础结构需要,制定与国际接轨的标准和相关的服务,以增强国家的经济实力和在国际上的竞争力。
(2)加拿大标准协会(SCC)。SCC与加拿大的两个国际标准组织ISO和IEC密切配合。SCC在国家标准系统的环境内部开展活动,国家标准系统是向加拿大公众提供标准化服务的许多组织的联合,SCC是这个系统的领导。
(3)德国标准协会(DIN)。DIN不是政府机构。由DIN承办的标准化工作是向整个社会团体提供的科技方面的服务。标准化的结果是给全国经济带来利益。
(4)爱尔兰国家标准管理局(NSAI)。NSAI的主要任务是开发和公布爱尔兰的标准,包括建立一些同欧洲标准组织(CEN,CENELEC,ETSI)或国际标准组织(ISO和IEC)相应的标准。此外,NSAI也提供广泛的产品和管理系统认证服务。NSAI活动分为两个不同的领域:标准开发和标准应用。
(5)标准和度量衡制学会(SMIS)。SMIS制定、采用和发布斯洛文尼亚(南斯拉夫)标准,同时还按照国际标准化的规则协调任务,因此斯洛文尼亚标准是按照ISO IECGuide21的规则而采纳的国际或欧洲标准。
(6)美国国家标准学会(ANSI)。ANSI是具有80年历史的美国义务标准化系统,于1918年由5个工程公司和3个政府机构组建。该学会现在仍旧是一个私有的非盈利成员组织,由专用和公用部门组织的多种赞助支持。ANSI是ISO的创办成员,而且在ISO的管理方面表演重要角色。ANSI是管理ISO理事会的5个常任成员之一,也是ISO的4个常任成员之一。此外,ANSI和IEC也保持紧密关系。通过ANSI美国能直接参与ISO和IEC标准开发过程。ANSI几乎参与ISO和IEC的全部技术计划,并管理许多关键委员会和子组。总之,ANSI在沟通美国和ISO与IEC之间的关系方面起重要作用。
(7)美国国家标准和技术学会(NIST)。NIST是通过正式会议建立的,其目的是以开发改进产品质量所需要的技术为手段来帮助发展工业,使制造过程现代化,确保产品可靠性,促进基于新科技的产品快速商品化,NIST的主要任务是通过开发和应用技术以及测量和标准,促进美国经济增长。以上这些标准组织是国际,地方和各国标准组织的代表。下面介绍几种与这些网络布线标准组织相关联的布线标准。
2 网络布线标准
网络布线标准是整个信息技术网络的生命线,它们是网络赖以运行的基础。一个正确设计、安装和管理的基于标准的结构化布线系统可以大大减少整个网络生命期每个阶段的成本,包括初装、硬件升级、维护和管理。通过安装基于标准的一致性的网络布线系统可明显减少或消除停机时间。几乎和楼宇一样经久“长命”的布线系统是整个网络寿期最长的部分。标准一致的布线系统能使你的网络持久运行,保证未来的应用支持,确保你的投资继续回报,一直坚持到网络寿命的晚期。
2.1 ANSI TIA/EIA-T568-A
在1991年前,电信布线受计算机设备厂家控制,端用户被厂家五花八门的布线规范困扰,而且面临支付高价的安装费和适应专有系统的管理成本。
长期的安装和运行经验使电信工业界认识到需要规定一种能支持最宽范围应用程序和设备的节省成本的布线系统。在这种思想指导下,电子工业协会(EIA)、电信工业协会(TIA)和领导电信公司的大型国际财团共同努力,于1991年建立起ANSI TIA/EIA-T568商业大厦电信布线标准。以后又陆续推出了包括管道和空间、管理、电缆和连接硬件的附加标准资料。并在1995年对ANSI TIA/EIA-T568-1991作了修订。这就是现在通称的ANSI TIA/EIA-T568A.
TIA/EIA-T568A标准的目的是:第一,规定将支持多产品、多售主环境的一般语音和数据电信布线系统;第二,为商业企业提供信息设备和布线产品的设计方向;第三,启动商业大厦的结构化布线系统的规划和安装,应考虑到能支持楼内住户的多种电信需要;第四,为多种电缆类型与连接硬件,以及布线系统设计与安装建立性能与技术指标。TIA/EIA-T568A规范被设计成适用于面向办公的电信安装。系统的可用寿命达10年以上,规范涉及以下几方面:办公环境内电信布线的最小要求;建议的拓扑和距离;决定性能的媒体参数;为确保互连通性,连接器和引出端分配;电信布线系统的可用期限。
标准TIA/EIA-T568A的目标是规定结构化布线(能实际支持任何语音,图像或数据应用的电信布线系统)。按照TIA/EIA-T568A标准的要求,整个结构化布线系统设计考虑包括6个子系统:楼宇入口(或楼间子系统);设备间子系统;主干(垂直)布线子系统;电信间(或管理子系统/配线间子系统/交接间子系统);水平布线子系统;工作区子系统。
2.1.1 楼宇入口子系统
楼宇入口子系统也称楼间子系统或建筑群子系统。楼宇入口是来自电信局的电缆,或其它楼宇的电缆的入口处。楼宇入口设施提供外部电缆和楼内主干布线之间的连接点。关于连接点的物理要求在EIA/TIA-569标准(TIA/EIA-T568-A)中有详细规定。
2.1.2 设备间子系统
设备间子系统通常在地下室或一层,这里安放的是整个大楼的公用设备,如服务器PBX,HUB和UPS等设备。设备间的设计要求应符合计算机房标准,感兴趣的读者可参考EIA/TIA-569标准和我国标准CECS72:95,GB/T 50311-2000及GB/T 50312-2000.电信间的任何或所有功能可由设备间提供。
2.1.3 主干布线子系统
用于TIA/EIA-T568-A标准的主干布线提供电信间、设备间和入口设施之间的互联。它由主干电缆、主和中间交叉连接、机械终接设备和用于主干对主干交叉连接的插接绳或跳线组成。此外,主干也可在园区环境的楼间扩伸。主干距离是依赖应用的。布线类型和距离需按规定确定,其所规定的最大距离是以经过UTP传输语音,经过STP和光纤传输数据为基础的。STP的90m长度适用于具有20MHz~300MHz的频谱带宽的应用,此外90m的距离也适合于使用3类UTP(UTP3)传输频谱带宽为5MHz~16MHz的应用。使用UTP4传输10MHz~20MHz的应用和使用UTP5传输20MHz~100MHz的应用。
2.1.4 电信间子系统
电信间有时也称配线间或电缆间或交接间。电信间子系统也称管理子系统。电信间通常是每层楼的一个保存电信布线系统设备的房间。这里安放着用于水平和主干布线系统的机械终接设备和/或交叉连接。关于电信间的设计规范可参考EIA/TIA-569标准。
2.1.5 水平布线子系统
用于TIA/EIA-T568-A标准的水平布线子系统是指从M工作区(或工作站)的电信信息口(插座)到电信间的水平交叉连接。水平布线系统包括电信信息口、一个任选的连接器、水平电缆机械终接设备和连接水平交叉连接的插接绳或跳线。水平布线可以采用以下3种媒体(每种媒体均可扩伸到90m的最大距离):4对100Ω UTP电缆(24AWG实心导体);2对 150ΩSTP电缆;2对62.5/125μm光纤电缆。
虽然可以承认50Ω同轴电缆也是水平布线媒体类型,但不推荐它用于新的安装。在ANSI EIA/TIA-569-A标准的下一版本中会取消它。除90m的水平电缆外,还应考虑到信息口和计算机之间的跳线或插接绳以及插接板和Hub之间的跳线或插接绳。这两部分的连接总计为10m的最大值。每个工作区应有两个信息端口的最小值,一个用于语音,另一个用于数据。
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