第3章
水平子系统的设计与安装
本章要点：
掌握水平子系统的基本概念；
熟悉水平子系统的设计原则和设计步骤；
熟悉水平子系统缆线的选择，掌握缆线长度的计算方法；
熟悉水平子系统的各种布线方式，掌握管槽、缆线的敷设技巧。
3.1基 本 概 念
水平子系统是由连接各办公区的信息插座及各楼层配线架之间的线缆构成的,在GB 503112007国家标准中也称为配线子系统。水平子系统一般在同一个楼层上，是从工作区的信息插座开始到管理间子系统的配线架，由用户信息插座、水平电缆和配线设备等组成，如图31所示。
图31水平子系统示意图
水平子系统的设计涉及水平布线子系统的传输介质及组件的集成，水平布线子系统的传输介质包括铜缆和光缆，组件包括8针脚模块插座以及光纤插座，它们被用来连接工作区的铜缆和光缆。
3.2设 计 原 则
在水平子系统的设计中，一般遵循下列原则。
1. 性价比最高原则
这是因为水平子系统范围广、布线长、材料用量大，对工程总造价和质量有比较大的影响。
2. 预埋管原则
认真分析布线路由和距离，确定缆线的走向和位置。新建建筑物优先考虑在建筑物梁和立柱中预埋穿线管，旧楼改造或者装修时考虑在墙面刻槽埋管或者墙面明装线槽。因为在新建建筑物中预埋线管的成本比明装布管、槽的成本低，工期短，外观美观。
3. 水平缆线最短原则
为了保证水平缆线最短原则，一般把楼层管理间设置在信息点居中的房间，保证水平缆线最短。对于楼道长度超过100m的楼层，或者信息点比较密集时，可以在同一层设置多个管理间，这样既能节约成本，又能降低施工难度，因为布线距离短时，线管和电缆也短，拐弯减少，布线拉力也小一些。
4. 水平缆线最长原则
按照GB 50311国家标准规定，铜缆双绞线电缆的信道长度不超过100m，水平缆线长度一般不超过90m。因此在前期设计时，水平缆线最长不宜超过90m。
5. 避让强电原则
一般尽量避免水平缆线与36V以上强电供电线路平行走线。在工程设计和施工中，一般原则为网络布线避让强电布线。
如果确实需要平行走线时，应保持一定的距离，一般非屏蔽网络双绞线电缆与强电电缆距离大于30cm，屏蔽网络双绞线电缆与强电电缆距离大于7cm。
如果需要近距离平行布线甚至交叉跨越布线时，需要用金属管保护网络布线。
6. 地面无障碍原则
在设计和施工中，必须坚持地面无障碍原则。一般考虑在吊顶上布线，楼板和墙面预埋布线等。对于管理间和设备间等需要大量地面布线的场合，可以增加抗静电地板，在地板下布线。
3.3设 计 步 骤
水平子系统的设计步骤一般为：
（1） 需求分析。根据用户对建筑物综合布线系统提出的近期和远期设备需求来分析。
（2） 阅读建筑物图纸。根据建筑物建筑平面图，确定建筑物信息插座的数量类型及安装位置。
（3） 规划和设计。确定每个布线区的布线方式及布线路由图。
（4） 材料统计。确定每个布线区的电缆类型及计算电缆长度，为确认的水平布线子系统订购电缆和其他材料。
一般工作流程如图32所示。
图32水平子系统设计步骤
3.3.1需求分析
需求分析对水平子系统的设计尤为重要，因为水平子系统是综合布线工程中最大的一个子系统，使用材料最多，工期最长，投资最大，也直接决定每个信息点的稳定性和传输速度，对后续水平子系统的施工是非常重要的，也直接影响网络综合布线工程的质量、工期，甚至影响最终工程造价。
智能建筑往往各个楼层功能不同，甚至同一个楼层不同区域的功能也不同，建筑结构也不同，这就需要针对每个楼层，甚至每个区域布线路由进行分析和设计。例如，地下停车场、商场、餐厅、写字楼、宾馆等楼层信息点的水平子系统有非常大的区别。
由于水平子系统往往覆盖每个楼层的立面和平面，布线路径也经常与照明线路、电器设备线路、电器插座、消防线路、暖气或者空调线路有多次的交叉或者并行，因此不仅要与技术负责人交流，也要与项目或者行政负责人进行交流。在交流中重点了解每个信息点路径上的电路、水路、气路和电器设备的安装位置等详细信息。在交流过程中必须进行详细的书面记录，每次交流结束后要及时整理书面记录。
3.3.2阅读建筑物图纸
认真阅读建筑物设计图纸是不能省略的程序，通过阅读建筑物图纸掌握建筑物的土建结构、强电路径、弱电路径，特别是主要电器设备和电源插座的安装位置（在第2章工作区子系统的设计中已经讲解了电源插座的规划和设计），重点掌握在综合布线路径上的电器设备、电源插座和暗埋管线等。在阅读图纸时，进行记录或者标记，正确处理水平子系统布线与电路、水路、气路和电器设备的直接交叉或者路径冲突问题。
3.3.3规划和设计
1. 水平子系统的拓扑结构
建筑综合布线系统从整体布局上来看是分级星型拓扑结构，当然水平部分在应用上有所区别。例如，在语音应用中，电缆的连接方式是星型结构，但在计算机网络应用中的拓扑结构并不一定是星型结构，它可以通过在水平配线架上的跳接来实现各种网络结构的应用。因此，水平布线应采用星型拓扑结构，如图33所示。从图中可以看出，水平子系统的线缆一端与工作区的信息插座端接，另一端与楼层配线间的配线架连接。
图33水平子系统拓扑图
2. 水平子系统的布线距离规定
GB 503112007国家标准对于水平子系统的线缆长度做了统一规定，如图34所示。
图34水平电缆和信道长度
水平子系统的长度应符合以下要求：
（1） 在电缆水平子系统中，信道最大长度不应大于100m。其中水平电缆长度不大于90m，一端工作区设备连接跳线不大于５m，另一端设备间（电信间）的跳线不大于５m。
（2） 信道总长度（包括综合布线系统的水平缆线和建筑物主干缆线及建筑群主干三部分缆线之和）不应大于2000m。
（3） 建筑物或建筑群配线设备之间(FD与BD、FD与CD、BD与BD、BD与CD之间)组成的信道出现4个连接器件时，主干缆线的长度不应小于15m。
具体要求如表31所示。
表31水平子系统各段缆线长度限值表
电缆总长度/m 水平布线电缆H/m 工作区电缆w/m 电信间跳线和设备电缆D/m
100 9055
998595
9880135
9775175
9770225
3. CP集合点的设置
对大多数企业来说，模块化的办公室已经越来越流行。模块化办公的基础依赖一种结构化布线安装方法，它既可以满足日后频繁的移动、增加和变更（MAC），而又无须重新敷设连至电信间的所有水平线缆。为此，设计者需要在水平线缆通道内提供一个靠近办公区域的集合点或多用户电信插座盒，使将来布线系统的重新配置离工作区更近。
ANSI TIA/EIA 568 B.1商用建筑物电信布线标准给集合点(Consolidation Point，CP)下的定义是： 连接建筑物通道的水平线缆和连至家具通道的水平线缆之间的对接位置。CP是水平电缆的转接点，不设跳线，也不接有源设备； 同一个水平电缆不允许超过一个CP或同时存在转接点（TP）； 从CP引出的水平电缆必须接于工作区的信息插座或多用户信息插座上（北美标准ANSI TIA/EIA 568中有TP(Transition Point)和CP，国际标准ISO/IEC 11801中只有TP）。
为了便于变更，集合点应该安装在一个容易被技术人员访问的地方。而集合点经常安装在一个带锁的箱体内，如西蒙的CPEV，此配线箱可以被固定在靠近工作区的柱子或墙壁上。配线箱内的对接一般通过将来自电信间的线缆端接在S110（增强5类）或S210（6类）连接架上来完成。在集合点和工作区插座之间使用实心双绞线，线缆的集合点端一般使用S110 或S210现场制作插头接到连接架上，而工作区端则直接卡接到插座背面。
在某些时候，必须把集合点安装在吊顶内或架空地板下的特殊设计密闭箱体内，此时的安装空间会比较局促，特别是在架空地板的环境下，因此需要使用薄型箱体及使用模块化插座。连接集合点到工作区时，需要使用单端RJ45接头（使用实心线缆）的模块化跳线。模块化插头端插入集合点的插座/配线架，另一端卡接到工作区插座的背面。
为了保证增强5类或更高的系统性能，西蒙推荐使用工厂原装和测试过的单端模块化跳线，比如IC5（增强5类）或IC6（6类）。另外，集合点并不仅限于双绞线，铜缆集合点节省时间和节约开支的优势同样适用于采用光纤到桌面的用户。
CP的设置需要注意以下几点。
（1） 如果在水平布线系统施工中，需要增加CP集合点时，同一个水平电缆上只允许一个CP集合点，而且CP集合点与FD配线架之间水平线缆的长度应大于15m。CP配线设备容量宜以满足12个工作区信息插座需求设置。
（2） CP集合点的端接模块或者配线设备应安装在墙体或柱子等建筑物固定的位置，不允许随意放置在线槽或者线管内，更不允许暴露在外边。
（3） CP集合点只允许在实际布线施工中应用，规范了缆线端接做法，适合解决布线施工中个别线缆穿线困难时中间接续，实际施工中尽量避免出现CP集合点。在前期项目设计中不允许出现CP集合点。
4. 布线方式
水平子系统缆线的路径在新建筑物设计时易采取暗埋管线，这种设计简单明了，安装、维护都比较方便，工程造价也低。一般可分为三种： 直接埋管方式； 吊顶内线槽和支管方式； 适合大开间的地面线槽方式。其他布线方式都是这三种方式的改良型和综合型。
旧建筑（如住宅楼、老式办公室、厂房）进行改造或者需要增加网络布线系统时，一般采取明装布线方式。一般将机柜安装在每个单元的中间楼层，然后沿墙面安装PVC线槽到每户门上方墙面固定插座。
已经入住的住宅楼需要增加信息插座时，一般设计在楼道，位于入户门上方。这是因为每个住户家里的布局和装饰结构不同，进入室内施工不方便。
3.3.4材料统计
1. 线缆用量的估算
（1） 确定信息插座的数量。根据建筑物的平面图，计算出每层楼的工作区数量，以及整个建筑物的工作区总数量，并充分考虑用户对综合布线系统信息量的需求后，决定该建筑物所采用的设计等级，估算出整个建筑物信息点的总数。
（2） 确定水平子系统的布线路由。根据建筑物的用途、建筑物平面设计图、楼层配线间的位置及楼层配线间所服务的区域、转接点的位置、水平子系统的布线方式以及信息插座的安装位置，设计水平子系统布线路由图。
（3） 确定水平子系统线缆类型。综合布线设计的原则是向用户提供支持语音、数据传输、视频图像应用的传输通道。按照水平子系统对线缆及长度的要求，在水平区段，即楼层配线间到工作区的信息插座之间，应优先选择4对双绞线电缆，在配线间与转接点之间可选25对双绞线电缆。这种双绞线电缆具有支持语音和数据传输要求所需的物理特性和电气特性。因为水平电缆不易更换，所以在选择水平电缆时应按照用户的长远需求配置较高类型的双绞线电缆。
（4） 水平电缆用量的估算。
目前，国际与国内生产的双绞线长度不等，一般从90m到5km。另外，双绞线电缆可以以箱为单位订购，并有两种装箱形式： 卷盘形式和卷筒形式。水平子系统的双绞线电缆一般以箱订购，而每箱的电缆长度为305m(1000ft)，如有特殊需求时，可按需要的长度订购。
布线前要估算一下线缆的用量，可采用公式3.1进行计算。
C=［0.55(L+S)+6］(IO)（3.1）
其中，L为配线架连接最远信息点（IO）的距离； S为配线架连接最近信息点的距离； 6为余量，可根据需要调整（缆线布放时应该考虑两端的预留，方便理线和端接。在管理间电缆预留长度一般为3～6m，工作区为0.3～0.6m； 光缆在设备端预留长度一般为5～10m。有特殊要求的应按设计要求预留长度）。
这个公式只算出平均线缆的长度C，然后用305除以C，得到一箱线缆可以布几个点（余数只舍不入），再用楼层总点数除以这个值，得到此楼层所需的线缆箱数即可（因为材料表中的线缆单位是箱而不是米）。
水平子系统电缆的数量按照设计用电缆工作单所需电缆数量订购。
2. 线缆估算举例
已知某学生宿舍楼有7层，每层有12个房间，要求每个房间安装两个计算机网络接口，以实现100M接入校园网络。为了方便计算机网络管理，每层楼中间的楼梯间设置一个配线间，各房间信息插座连接的水平线缆均连接至楼层管理间内。根据现场测量知道每个楼层最远的信息点到配线间的距离为70m，每个楼层最近的信息点到配线间的距离为10m。请确定该幢楼应选用的水平布线线缆的类型并估算出整幢楼所需的水平布线线缆用量。实施布线工程应订购多少箱电缆？
解答： 由题目可知每层楼的布线结构相同，因此只须计算出一层楼的水平布线线缆数量即可以计算整栋楼的用线量。
要实现100Mbps传输率，楼内的布线应采用超5类4对非屏蔽双绞线。
楼层信息点数N=12×2=24（个）
一个楼层用线量C=［0.55(70+10)+6］×24=1200m
整栋楼的用线量S=7×1200=8400m
订购电缆箱数M=INT（8400/305）=28（箱）
3.4施 工 技 术
3.4.1水平子系统布线方式
水平布线是将线缆从配线间连接到工作区的信息插座上。而对于综合布线系统设计工程师来说，要根据建筑物的结构特点，从布线路由最短、工程造价最低、施工方便及布线规范等诸多方面考虑，才能设计出合理的、实用的布线系统。
在新的建筑物中，所有的管线都是预埋的(包括强电电缆、楼宇控制电缆、消防电缆、保安监控电缆和有线电视电缆等)，所以建筑物内的预埋管道就比较多，往往要遇到一些具体问题，所以在综合布线系统设计时，应考虑并与相应的专业设计人员相配和，选取最佳的水平布线方式。
水平子系统的布线方式一般可分为三种： 直接埋管方式； 吊顶内线槽和支管方式； 适合大开间的地面线槽方式。其他布线方式都是这三种方式的改良型和综合型。
1. 直接埋管方式
直接埋管布线由一系列密封在混凝土中的金属布线管道组成，如图35所示。这些金属管道从楼层管理间向信息插座的位置辐射。根据通信和电源布线要求、地板厚度和占用的地板空间等条件，直接埋管布线方式可以采用厚壁镀锌管或薄型电线管。
老式建筑物由于布设的线缆较少，因此一般埋设的管道直径较小，最好只布放一条水平电缆。如果要考虑经济性，一条管道也可布放多条水平电缆。现代建筑物增加了计算机网络、有线电视等多种应用系统，需要布设的水平电缆会比较多，因此推荐使用SC镀锌钢管和阻燃高强度PVC管。考虑到方便于以后的线路调整和维护，管道内布设的电缆应占管道截面积的30%~50%，每根直接埋管在30m处加装线缆过渡盒，且不能超过两个90度弯头。预埋在墙体中间暗管的最大管外径不宜超过50mm，预埋在楼板中暗埋管的最大管外径不宜超过25mm，室外管道进入建筑物的最大管外径不宜超过100mm，如图36所示。
……
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