综合布线“综合”探讨

综合布线系统有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍综合布线系统能综合到什么程度、综合布线系统的屏蔽与非屏蔽等问题，包括介绍电磁辐射、EMC等方面  。

智能建筑进入中国市场十多年来，随着计算机网络的普及，Intenet的发展，人们工作和生活对信息，对资源共享的需求，无论新建写字楼，综合楼，智能小区等等各种建筑已将综合布线系统作为必须设计，必须实施的系统  。它是建筑智能化系统的基础，是智能建筑的基本特征之一  。

《GB/T50311—2000》“建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范”条文说明的总则中有这样一段话：“综合布线系统以一套单一的配线系统，综合几个通信网络，可以协助所面临的有关电话、数据、图文、图像及多媒体设备的配线上之不便，并为未来的综合业务数字网络（ISDN）打下基础”  。这段说明非常清楚的指出，“单一的配线系统”，“综合几个通讯网络”其媒体是电话、数据、图文、图像及多媒体很显然，综合布线就是以一套单一的配线系统完成各种媒体的综合传输  。无论是楼宇内机电设备监控系统的信息媒体，还是安全防范系统的媒体，火灾自动报警媒体、一卡通媒体，办公自动化系统的媒体，通信网络系统媒体，信息网络系统的媒体，以及智能化系统集成媒体的传输都应归纳于综合布线系统  。简言之，实现一线通  。

（一）综合布线系统能综合到什么程度

二十世纪九十年代初智能大厦在中国大地刚刚兴起直至九十年代中期，由于对综合布线的认识不够全面、准确、往往把“综合布线”的功能神化、模糊化  。（也许有某些开发商的商业利益问题）  。早期曾今出现过：“有综合布线的大楼就是智能大楼”  。经过十几年的实践，已经无人再幼稚的把综合布线与智能化大楼等同，但它的综合功能究竟在实际工程中综合了吗？早期综合布线的综合功能主要体现在将语言与数据综合了，有了统一的物理布线，有了统一的系统管理，而且路径可以相互调换，大大方便了语言和数据的通讯，但仅此而已  。

随着“数字化”的发展，综合布线的综合功能在工程设计与实施中有了扩展  。但到目前为止并没有完全实现各种信息媒体传输全部综合  。为什么不能真正作为电话、数据、图文、图像及多媒体的综合传输？下面我想作一个简单的分析：首先，如果“信息”是以基带在综合布线上传输是困难的，所有媒体中以多媒体的传输最为困难，其困难点在于视频图像尤其是图像与语音的同步传输  。要知道模拟信号的数字化及其压缩是关键，如一帧中等分辨率的图像数字化后（640×480，彩色，24bit/s像素），的数据量为8Mbit/s，动态图象的帧速率为30帧/秒，则视频信息传递的速率大约为240Mbps  。

音频信号，采用PCM系统，系统频率44.1KHZ  。每个采样点量为16bit/s，二通道立体声，则音频信号的传递速率大约为160Kbps  。用这种经数字化后的多媒体信息采用六类双绞线也难完成传输任务，因此对数字化后的信息要进行压缩，即要实时地压缩视频和音频等信号的数据量  。如6MHZ的模拟信号（一路模拟会议电视信号所占带宽为6MHZ）数字化后约为100Mbit/s码率  。经过数据压缩处理，在会议电视的特定环境下去掉一些与视觉相关性不大的信息，压缩为2Mbit/s信号（还可进一步压缩84Kbit/s或更低的 码率信号）  。可见以这种数字化又经压缩的数字化信号在双绞线上传输（超五类其宽带可以达到100M，六类可以达到200M或250M）可行了  。当然在模数、数模体制下在接收端还有一个解压、数模还原的问题  。

在目前由模拟体制向模数体制转变还没有完全实现全数字体制的情况下，必然造成成本增加  。比如电视监控系统中的视频图像要实现网上传输，必须增添视频流转接器之类的设备，每路要增加几千元至上万元的成本，再通过视频服务器或数摸转接器还原为图像，又要增加成本，即使作低档次的配置，每一路视频图像的传输成本也要增加2倍以上  。这是一般开发商、投资者难以接收的，虽然从技术角度，模数、数模转换及压缩技术越来越成熟，但经济问题是阻碍“综合”最大障碍之一  。应特别指出的是：不是说技术上解决了转换与压缩，就可以在传输通道上可以实现一线通了，这里仅仅是解决了传输带宽和传输速率问题，而各个系统信号的传输通道仍然是单独的，只是在综合布线上多增加了线数  。

各智能化系统仍然是独立的，就像在 8芯4对UTP上不能同时传输语言和数据一样，各用各的线，何时能真正实现一线通在技术上还没有完全解决，在语音通信中已采用的信道复用，频分技术，虚拟技术等等还没有运用到综合布线上来  。有些楼宇自控厂商，火灾报警厂商，保安监控厂商等等号称能进入综合布线体系，也仅仅是在综合布线中增了线数，而非真正的融合，一线通的实现还有待时日  。在没有实现一线通的情况要特别强调系统设计，综合考虑从物理走向上各系统走线应综合设计，统一路径在充分考虑相互干扰的前题下统一布线，让不同介质的传输系统，尽量走在一起，以免相互强占空间，桥架尺寸的选取要综合考虑，隔离问题统一安排  。

施工统一调度，减少分系统间的施工协调  。实施建筑弱电的总承包是解放业主精力，减少施工中的扯皮是优化设计和施工的好办法  。也就是说，在目前还没有实现一线通的情况，综合布线系统设计与工程实施时，首先应考虑，综合哪些智能化系统？哪些暂不综合，不综合的系统其统一管理问题，施工协调问题如何办？这都是业主、设计者总包商应该考虑的问题  。

在综合布线的综合问题上有一种倾向值得注意：

在某些正在设计，正在施工的工程中完全不考虑综合布线的综合  。语音通信仍然采用两芯电话线，计算机网络单另布线  。这样做完全否定了综合布线的综合功能，更不符合GB/T503N—2000设计规范，在技术上是一种很落后的设计，且不说这种设计完全否定其综合性，也抛弃了综合布线的灵活性（语音和数据可以随意跳线使用）  。在技术上是短视的  。

设想，一旦数字电话普及时二芯线能用吗？再去更换传输介质就费事了！还有一种情况也使人感到为难，有的业主提出，综合布线要作，同时还要单独搞一套电话线，解决内部互通电话问题  。是需要物理隔离吗？好象不是？综合布线中的语音通道只作为外线？如果说内部要装电话总机对内，还不如搞虚拟总机，内、外都可以打电话，且内部电话不计费  。真的，在技术体制的转型期间（由模拟向数字）什么事都会有  。当然，业主愿意出钱对设计施工来说是没有困难的  。

（二）综合布线系统的屏蔽与非屏蔽问题

对综合布线是使用屏蔽还是实施非屏蔽系统，是智能建筑业界争论不休的问题  。北美和中国大部分地区以非屏蔽系统为主，而欧洲推行屏蔽系统  。

欧洲普遍认为频率高于30MHZ的信号使用UTP（外界的无线电干扰频段在30MHZ—1GHZ范围内）  。30MHZ以上的数据传输容易受到外界电磁干扰（高频共振）  。因此传30MHZ以上信号的PDS应使用STP（屏蔽双绞线），而且认为屏蔽双绞线单独决定整个系统的EMC性能（电磁兼容），由此，欧洲在1989年5月颁布EMC规范89/336/EEC  。1993年又进一步修改为93/31/EEC，此规范成为欧洲成员的法规，到1996年1月1日在欧盟内强制执行  。

事情真的如此吗？欧洲EMC到底规定了什么呢？

EMC规定了有源电子设备或系统在电磁干扰环境中仍能良好工作的能力，且本身不对周围的其他设备产生难以容忍的电磁干扰  。其实这个规范中没有明确指出只有采用屏蔽措施才行  。其实，改善EMC并不是只有屏蔽这一种办法  。如平衡传输、选择线路编码方式滤波、屏蔽或综合以上几中方法都可以提高EMC性能  。而UTP的最大特点就是平衡传输，STP的最大特点是屏蔽  。由此可见在EMC规范中，使用非屏蔽和屏蔽系统都是可以的，两种系统在典型办公环境的工作性能是相同的  。

这就清楚的指明：欧洲标准EW55022、EW5504及国际标准CISPR22 ，CISPR22只是规定高频辐射及抗干扰标准，而没有规定满足EWC标准必须采用何技术  。因此不存在频率高30MHZ时需要使用STP这种说法的基础  。当然采用屏蔽系统是解决EMC最简单有效的办法  。实际上，不同传输信号频谱和辐射性能的关系取决于：印刷线路板的布线，输出滤波和磁场特性，传输信号电平及传输协议，信号端口的共模阻抗纵向平衡度及传输介质  。就屏蔽系统来说，其屏蔽还取决于屏蔽采用什么材料，屏蔽层是否360度完整接续，以及屏蔽层是否良好接地，地线保持对地阻抗，接地系统是否满足ISO11801规定的注意两个接地点之间的电位差小于1伏有效值（由于电源线开关转换和高电阻地线而产生地线噪声可能会成为一个大问题）  。屏蔽的作用是阻止共模能量辐射  。

如果所有屏蔽线均在接插板进线端接，而双绞线暴露在拼接板后面，则所有共模能量将在这个位置集中和辐射，从而使它成为电磁辐射的焦点  。如果屏蔽的一端悬空或者通过大电阻接地，它会形成发射天线，进而再辐射信号  。在屏蔽系统中，连接器的屏蔽及对电缆的端接是否良好（360度良好接续）都严重的影响着屏蔽系统的EMC性能  。可见，辐射性能并不仅取决于信号频率  。

至于屏蔽双绞线单独决定整个系统的EMC性能这种提法也是没有依据的  。屏蔽系统的EMC性能取决于系统内EMC最差的元件，而屏蔽双绞线系统最薄弱的部分是配线架和信息出口（除设备接口本身外）STP和FTP系统还必须在系统的整个生命周期内保证屏蔽层的完整性  。

到目前为止，屏蔽效果的现场测试标准及方法没有确定，不能对屏蔽系统进行现场检测  。因此屏蔽后的效果如何说清？随着政府对上网工程的重视，办公自动化，网络化的发展，电子政务的普及以及重要部门行业（如金融系统军工单位等）对系统保密和安全的需求，在我国对PDS屏蔽系统的实施已不是个别工程了，不少单位不仅提出了屏蔽系统，而且还实施内、外网物理隔离，但一个系统的保密性和安全性，不仅仅取决于综合布线的屏蔽，有源设备与PDS的端接，有源设备本身以及网络系统软、硬件保护措施，都是一个真正安全、保密系统要考虑的问题  。为了减少信号衰减，降低远、近端窜扰、它线窜扰，FTP或STP已从单层屏蔽发展到双层屏蔽，模块线芯之间还加骨件，从超五类、六类又发展到七类  。

是不是只有屏蔽系统才能解决EMC问题，非也！

非屏蔽双绞线UTP也能解决EMC问题，众所周知，双绞线是使其信号能平衡传输  。平衡传输即是双绞线上产生能量相同而极性相反的电磁场，从而使双绞线不产生辐射  。平衡传输使两条导线的噪声相当极性相反，使接入接收器端口的噪声信号相互抵消，系统的平衡特性越好，辐射越小，抗干扰能力越强，因此平衡法通常被视为改善EMC性能的一种节省成本的办法，这就是为什么要绞线，且绞距越小能传输的频率越高  。

我们来说明与平衡双绞线有关部分的两个基本点参数  。

横向转换损耗（TCL）描述横向（差模）输入信号，由于布线失衡而向纵向（共模）信号转换，例如：如果差模信号为+/－500mv（峰—峰电压为1伏）并且有10mv转换为共振信号，那么TCL为20log（10/（500+500））=40dB  。

电磁辐射（电场和磁场与设备的TCL有关）

纵向转换传输损耗（LUTL）描述纵向（共模）输入信号向横向（差模）输出信号的转换  。例如：如果电缆线对感应100mV共模噪声信号，并且在双绞线输出测量到100mV（＋／－5mV）差模噪声信号，那么，LCTL为20log（10/1000）＝40dB，LCTL说明布线系统对外部干扰的相对抵抗能力  。一般，五类电缆本身在1MHZ频率到100MHz频率范围内可以提供40db以上的平衡  。但是，当UTP加上屏蔽层后，屏蔽层将改变整个电缆的电容及电感分布，这就增加了衰减，降低了双绞线的平衡性，导致很强的共模信号进入双绞线  。此外，双绞线与屏蔽层藕合度很高，因此屏蔽后必须良好接地，而且整个系统必须全部是屏蔽器件，还须接续得非常好，没有pigtail电路，否则这种共模信号将导致系统向外辐射而形成发射天线，这种情况在高频时尤为严重  。因此，对双绞线加屏蔽要求十分高，否则会弄巧成拙  。

以上从理论上说明非屏蔽系统的EMC特性并不象有的人讲的那么差  。有人作个这样的试验如图3以此来进一步证明UTP的良好EMC特性  。

系统中选用INTEL Ether Express 10/100快速以太网集线器作为EMC敏感测试的平台  。集线器连接两台个人计算机进行相关的文件传输和视频运用，按以太网推荐的最大利用率30%的负荷量进行试验，为了充分满足国际标准的要求，所以布线通道都以TSB—67设定的最坏情况和ISO11801规定的最大布线长度进行测试，设备用5类UTP进行连接，线缆被松散地盘在标准机架上（保证水平布线能同时被干扰源干扰，以得到最坏情况下的数据  。）