綜合布線“綜合探討”智能建筑進入中國市場10多年來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和Internet的發(fā)展，人們工作和生活對信息、對資源共享的需求，無論新建寫字樓、綜合樓、智能小區(qū)等各種建筑已將綜合布線系統(tǒng)作為必須設(shè)計、必須實施的系統(tǒng)，它是建筑智能化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是智能建筑的基本特征之一。GB／T50311—2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》條文說明的總則中有這樣一段話：“綜合布線系統(tǒng)以一套單一的配線系統(tǒng)，綜合幾個通信網(wǎng)絡(luò)，可以協(xié)助所面臨的有關(guān)電話、數(shù)據(jù)、圖文、圖像及多媒體設(shè)備的配線上之不便，并為未來的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(ISDN)打下基礎(chǔ)”，這段說明非常清楚地指出，“單一的配線系統(tǒng)”、“綜合通訊網(wǎng)絡(luò)”，其媒體是電話、數(shù)據(jù)、圖文、圖像及多媒體，很顯然，綜合布線就是以一套單一的配線系統(tǒng)完成各種媒體的綜合傳輸。無論是樓宇內(nèi)機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的信息媒體，還是安全防范系統(tǒng)的媒體、火災(zāi)自動報警媒體、一卡通媒體、辦公自動化系統(tǒng)的媒體、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)媒體、信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的媒體以及智能化系統(tǒng)集成媒體的傳輸都應(yīng)歸納于綜合布線系統(tǒng)。簡言之，即為實現(xiàn)“一線通”。

1綜合布線系統(tǒng)能“綜合”到什么程度

20世紀90年代初智能大廈在中國大地剛剛興起，直至90年代中期，由于對綜合布線的認識不夠全面、準(zhǔn)確，往往把“綜合布線”的功能神化、模糊化。早期曾經(jīng)出現(xiàn)過“有綜合布線的大樓就是智能大樓”的說法，經(jīng)過十幾年的實踐，已經(jīng)無人再幼稚的把綜合布線與智能化大樓等同，但它的綜合功能究竟在實際工程中綜合了嗎?早期綜合布線的綜合功能主要體現(xiàn)在將語言與數(shù)據(jù)綜合了，有廠統(tǒng)一的物理布線和系統(tǒng)管理，而且路徑可以相互調(diào)換，大大方便了語言和數(shù)據(jù)的通訊，僅此而已。隨著“數(shù)字化”的發(fā)展，綜合布線的綜合功能在工程設(shè)計與實施中有了擴展，但到目前為止，并沒有完全實現(xiàn)各種信息媒體傳輸全部綜合。為什么不能真正作為電話、數(shù)據(jù)、圖文、圖像及多媒體的綜合傳輸?下面筆者做了一個簡單的分析：首先，如果“信息”是以基帶在綜合布線上傳輸是困難的，所有媒體中以多媒體的傳輸最為困難，其困難點在于視頻圖像尤其是圖像與語音的同步傳輸。要知道模擬信號的數(shù)字化及其壓縮是關(guān)鍵，如一幀中等分辨率的圖像數(shù)字化后(640x480，彩色，24bit／s像素)的數(shù)據(jù)量為8Mbit／s，動態(tài)圖像的幀速率為30幀／秒，則視頻信息傳遞的速率大約為240Mbps。音頻信號采用PCM系統(tǒng)，系統(tǒng)頻率44．1KHZ。每個采樣點量為16bit／s，二通道立體聲，則音頻信號的傳遞速率大約為160Kbps。用這種經(jīng)數(shù)字化后的多媒體信息采用六類雙絞線也難完成傳輸任務(wù)，因此對數(shù)字化后的信息要進行壓縮，即要實時地壓縮視頻和音頻等信號的數(shù)據(jù)量。如6MHZ的模擬信號(一路模擬會議電視信號所占帶寬為6MHZ)數(shù)字化后約為100Mbit／s碼率。經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮處理，在會議電視的特定環(huán)境下去掉一些與視覺相關(guān)性不大的信息，壓縮為2Mbit／s信號(還可進一步壓縮84Kbit／s或更低的碼率信號)?？梢娨赃@種數(shù)字化又經(jīng)壓縮的數(shù)字化信號在雙絞線上傳輸(超五類其寬帶可以達到100M，六類可以達到200M或250M)可行了。當(dāng)然在模數(shù)、數(shù)模體制下在接收端還有一個解壓、數(shù)模還原的問題。在目前由模擬體制向模數(shù)體制轉(zhuǎn)變還沒有完全實現(xiàn)全數(shù)字體制的情況下，必然造成成本增加。比如電視監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻圖像要實現(xiàn)網(wǎng)上傳輸，必須增添視頻流轉(zhuǎn)接器之類的設(shè)備，每路要增加幾千元至上萬元的成本，再通過視頻服務(wù)器或數(shù)模轉(zhuǎn)接器還原為圖像，又要增加成本，即使作低檔次的配置，每一路視頻圖像的傳輸成本也要增加2倍以上。這是一般開發(fā)商、投資者難以接受的，雖然從技術(shù)角度，模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換及壓縮技術(shù)越來越成熟，但經(jīng)濟問題是阻礙“綜合”的最大障礙之一。應(yīng)特別指出的是，不是說技術(shù)上解決了轉(zhuǎn)換與壓縮，就可以在傳輸通道上可以實現(xiàn)一線通了，這里僅僅是解決了傳輸帶寬和傳輸速率問題，而各個系統(tǒng)信號的傳輸通道仍然是單獨的，只是在綜合布線上多增加了線數(shù)。各智能化系統(tǒng)仍然是獨立的，就像在8芯4對UTP上不能同時傳輸語言和數(shù)據(jù)一樣，各用各的線，何時能真正實現(xiàn)“一線通”在技術(shù)上還沒有完全解決，在語音通信中已采用的信道復(fù)用、頻分技術(shù)、虛擬技術(shù)等還沒有運用到綜合布線上來。有些樓宇自控廠商、火災(zāi)報警廠商、保安監(jiān)控廠商等號稱能進入綜合布線體系，也僅僅是在綜合布線中增了線數(shù)，而非真正的融合，“一線通”的實現(xiàn)還有待時日。在沒有實現(xiàn)“一線通”的情況下要特別強調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，綜合考慮從物理走向上各系統(tǒng)走線應(yīng)綜合設(shè)計，統(tǒng)一路徑在充分考慮相互干擾的前提下統(tǒng)一布線，讓不同介質(zhì)的傳輸系統(tǒng)，盡量走在一起，以免相互強占空間，橋架尺寸的選取要綜合考慮，隔離問題統(tǒng)一安排。施工統(tǒng)一調(diào)度，減少分系統(tǒng)間的施工協(xié)調(diào)，實施建筑弱電的總承包是解放業(yè)主精力，減少施工中的扯皮是優(yōu)化設(shè)計和施工的好辦法。也就是說，在目前還沒有實現(xiàn)“一線通”的情況，綜合布線系統(tǒng)設(shè)計與工程實施時，首先應(yīng)考慮綜合哪些智能化系統(tǒng)，哪些暫不綜合，不綜合的系統(tǒng)其統(tǒng)一管理問題、施工協(xié)調(diào)問題如何解決這都是業(yè)主、設(shè)計者和總包商應(yīng)該考慮的問題。

在綜合布線的綜合問題上有一種傾向值得注意：在某些正在設(shè)計、正在施工的工程中完全不考慮綜合布線的綜合。語音通信仍然采用兩芯電話線，計算機網(wǎng)絡(luò)單獨布線，這樣做完全否定了綜合布線的綜合功能，更不符合GB／T503N—2000設(shè)計規(guī)范，在技術(shù)上是一種很落后的設(shè)計，且不說這種設(shè)計完全否定其綜合性，也拋棄了綜合布線的靈活性(語音和數(shù)據(jù)可以隨意跳線使用)，在技術(shù)上是短視的。設(shè)想，一旦數(shù)字電話普及那么還用二芯線嗎?再去更換傳輸介質(zhì)就費事了!有的業(yè)主提出，綜合布線要敞，同時還要單獨搞一套電話線，解決內(nèi)部互通電話問題。在技術(shù)體制的轉(zhuǎn)型期間(由模擬向數(shù)字)什么要求都會有，當(dāng)然要考慮經(jīng)濟實用性。

2綜合布線系統(tǒng)的屏蔽與非屏蔽問題

綜合布線是使用屏蔽還是實施非屏蔽系統(tǒng)，是智能建筑業(yè)界爭論不休的問題。北美和中國大部分地區(qū)以非屏蔽系統(tǒng)為主，而歐洲推行屏蔽系統(tǒng)。

歐洲普遍認為頻率高于30MHZ的信號使用UTP(外界的無線電干擾頻段在30MHZ~1GHZ范圍內(nèi))，30MHZ以上的數(shù)據(jù)傳輸容易受到外界電磁干擾(高頻共振)。因此傳30MHZ以上信號的PDS應(yīng)使用STP(屏蔽雙絞線)，而且認為屏蔽雙絞線單獨決定整個系統(tǒng)的EMC性能(電磁兼容)，由此，歐洲在1989年5月頒布EMC規(guī)范89／336／EEC。1993年又進一步修改為93／31／EEC，此規(guī)范成為歐洲成員的法規(guī)，到1996年1月1日在歐盟內(nèi)強制執(zhí)行。

事情真的如此嗎?歐洲EMC到底規(guī)定了什么呢?EMC規(guī)定了有源電子設(shè)備或系統(tǒng)在電磁干擾環(huán)境中仍能良好工作的能力，且本身不對周圍的其他設(shè)備產(chǎn)生難以容忍的電磁干擾。

其實這個規(guī)范中沒有明確指出只有采用屏蔽措施才行，其實，改善EMC并不是只有屏蔽這一種辦法。如平衡傳輸、選擇線路編碼方式濾波、屏蔽或綜合以上幾中方法都可以提高EMC性能。而UTP的最大特點就是平衡傳輸，STP的最大特點是屏蔽。由此可見，在EMC規(guī)范中，使用非屏蔽和屏蔽系統(tǒng)都是可以的，兩種系統(tǒng)在典型辦公環(huán)境的工作性能是相同的。這就清楚地指明：歐洲標(biāo)準(zhǔn)EW55022、EW5504及國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR22，CISPR22只是規(guī)定高頻輻射及抗干擾標(biāo)準(zhǔn)，而沒有規(guī)定滿足EWC標(biāo)準(zhǔn)必須采用何種技術(shù)，因此不存在頻率高30MHZ時需要使用STP這種說法的基礎(chǔ)。當(dāng)然采用屏蔽系統(tǒng)是解決EMC最簡單有效的辦法。實際上，不同傳輸信號頻譜和輻射性能的關(guān)系取決于印刷線路板的布線，輸出濾波和磁場特性，傳輸信號電平及傳輸協(xié)議，信號端口的共模阻抗縱向平衡度及傳輸介質(zhì)。就屏蔽系統(tǒng)來說，其屏蔽還取決于屏蔽采用什么材料，屏蔽層是否360度完整接續(xù)，以及屏蔽層是否良好接地，地線保持對地阻抗，接地系統(tǒng)是否滿足IS011801規(guī)定的“注意兩個接地點之間的電位差小于1有效值”(由于電源線開關(guān)轉(zhuǎn)換和高電阻地線而產(chǎn)生地線噪聲可能會成為一個大問題)。屏蔽的作用是阻止共模能量輻射，如果所有屏蔽線均在接插板進線端接，而雙絞線暴露在拼接板后面，則所有共模能量將在這個位置集中和輻射，從而使它成為電磁輻射的焦點。如果屏蔽的一端懸空或者通過大電阻接地，它會形成發(fā)射天線，進而再輻射信號。在屏蔽系統(tǒng)中，連接器的屏蔽及對電纜的端接是否良好(360度良好接續(xù))，都嚴重的影響著屏蔽系統(tǒng)的EMC性能?？梢?，輻射性能并不僅取決于信號頻率。

至于屏蔽雙絞線單獨決定整個系統(tǒng)的EMC性能這種提法也是沒有依據(jù)的。屏蔽系統(tǒng)的EMC性能取決于系統(tǒng)內(nèi)EMC最差的元件，而屏蔽雙絞線系統(tǒng)最薄弱的部分是配線架和信息出口(除設(shè)備接口本身外)STP和FFP系統(tǒng)還必須在系統(tǒng)的整個生命周期內(nèi)保證屏蔽層的完整性。

到目前為止，屏蔽效果的現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)及方法沒有確定，不能對屏蔽系統(tǒng)進行現(xiàn)場檢測。因此屏蔽后的效果如何說清，隨著政府對上網(wǎng)工程的重視，辦公自動化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，電子政務(wù)的普及以及重要部門行業(yè)(如金融系統(tǒng)軍工單位等)對系統(tǒng)保密和安全的需求，在我國對PDS屏蔽系統(tǒng)的實施已不是個別工程了，不少單位不僅提出了屏蔽系統(tǒng)，而且還實施內(nèi)、外網(wǎng)物理隔離，但一個系統(tǒng)的保密性和安全性，不僅僅取決于綜合布線的屏蔽，有源設(shè)備與PDS的端接，有源設(shè)備本身以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟、硬件保護措施，都是一個真正安全、保密系統(tǒng)要考慮的問題。為了減少信號衰減，降低遠、近端串?dāng)_、它線串?dāng)_，已從單層屏蔽發(fā)展到雙層屏蔽，模塊線芯之間還加骨件，從超五類、六類又發(fā)展到七類，通訊插座從RJ45模塊變成Mimic模塊。

不是只有屏蔽系統(tǒng)才能解決EMC問題，非屏蔽雙絞線UTP也能解決EMC問題。眾所周知，雙絞線是使其信號能平衡傳輸。平衡傳輸即是雙絞線上產(chǎn)生能量相同而極性相反的電磁場，從而使雙絞線不產(chǎn)生輻射。平衡傳輸使兩條導(dǎo)線的噪聲，相當(dāng)極性相反，使接人接收器端口的噪聲信號相互抵消，系統(tǒng)的平衡特性越好、輻射越小、抗干擾能力越強，因此平衡法通常被視為改善EMC性能的一種節(jié)省成本的辦法，這就是為什么要絞線，且絞距越小能傳輸?shù)念l率越高。

我們用圖1來說明與平衡雙絞線有關(guān)部分的兩個基本點參數(shù)。

橫向轉(zhuǎn)換損耗(TCL)描述橫向(差模)輸入信號，由于布線失衡而向縱向(共模)信號轉(zhuǎn)換，例如：如果差模信號為+／-500mv(峰一峰電壓為1V)，并且有10mV轉(zhuǎn)換為共振信號，那么TCL為20log(10／(500+500))=40dB。

電磁輻射(電場和磁場與設(shè)備的TCL有關(guān))

縱向轉(zhuǎn)換傳輸損耗(LUTL)描述縱向(共模)輸入信號向橫向(差模)輸出信號的轉(zhuǎn)換。例如：如果電纜線對感應(yīng)100mV共模噪聲信號，并且在雙絞線輸出測量到100mV(+／-5mV)差模噪聲信號，那么，LCTL為20log(10／1000)=40dB，LCTL說明布線系統(tǒng)對外部干擾的相對抵抗能力。一般，五類電纜本身在1~100MHz頻率范圍內(nèi)可以提供40db以上的平衡。但是，當(dāng)UTP加上屏蔽層后，屏蔽層將改變整個電纜的電容及電感分布，這就增加了衰減，降低了雙絞線的平衡性，導(dǎo)致很強的共模信號進入雙絞線。此外，雙絞線與屏蔽層藕合度很高，因此屏蔽后必須良好接地，而且整個系統(tǒng)必須全部是屏蔽器件，還須接續(xù)得非常好，沒有pigtail電路，否則這種共模信號將導(dǎo)致系統(tǒng)向外輻射而形成發(fā)射天線，這種情況在高頻時尤為嚴重。因此，對雙絞線加屏蔽要求十分高，否則會弄巧成拙。

以上從理論上說明非屏蔽系統(tǒng)的EMC特性并不是有的人講的那么差。有人做試驗如圖3以此來進一步證明UTP的良好EMC特性。

系統(tǒng)中選用INTELEtherExpress10／100快速以太網(wǎng)集線器作為EMC敏感測試的平臺。集線器連接兩臺個人計算機進行相關(guān)的文件傳輸和視頻運用，按以太網(wǎng)推薦的最大利用率30％的負荷量進行試驗，為了充分滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以布線通道都以TSB—67設(shè)定的最壞情況和IS011801規(guī)定的最大布線長度進行測試，設(shè)備用5類UTP進行連接，線纜被松散地盤在標(biāo)準(zhǔn)機架上(保證水平布線能同時被干擾源干擾，以得到最壞情況下的數(shù)據(jù))。

干擾源有：

電鉆電磁波輻射強度為1~2V／m

發(fā)報機電磁波輻射強度為3~18V／m

熒光燈具電磁波輻射強度為1~3V／m

微波爐電磁波輻射強度為1~3V／m

將布線系統(tǒng)中的線纜盤起來放在干擾源附近，然后測試兩個通道，在測試過程中將干擾源移動到各個地方，包括工作區(qū)和路線附近。

測試結(jié)果。無論干擾在何處，無論是什么干擾源，也無論干擾時間多長，所有五類或超五類系統(tǒng)都沒有檢測出錯誤。

(1)“頻率高于30MHz，UTP就不行了”這個結(jié)果不可輕易下論斷，理論與試驗表明：UTP在高速傳輸時其EMC特性良好。

(2)屏蔽雙絞線單獨決定整個系統(tǒng)的EMC性能的說法是不妥的。

若論屏蔽與非屏蔽的優(yōu)劣，還應(yīng)涉及成本、投資與施工難度。屏蔽產(chǎn)品與非屏蔽產(chǎn)品價差在30％以上，顯然建筑方需在同等規(guī)模的工程中多投資30％以上，是否能得到理想的回報還要看施工質(zhì)量。眾所周知，任何電氣硬件設(shè)備的成本取決于運用的集成電路和其他元器件的數(shù)目，以及生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)規(guī)模，生產(chǎn)規(guī)模越大，生產(chǎn)成本越低。非屏蔽系統(tǒng)除了整個價格便宜外，還有安裝簡單、維護方便。而屏蔽系統(tǒng)施工要求極高，維護查錯很不方便。非屏蔽系統(tǒng)已使用于安全性、保密性要求較高的工程，如用于干擾環(huán)境極強的美國HBO廣播電臺、福特汽車、美國聯(lián)合航空公司等。

不能過于強調(diào)屏蔽系統(tǒng)的優(yōu)越性。對絕大多數(shù)智能建筑物來說，除政府、軍事、金融等重要特殊的用途外使用UTP，即非屏蔽雙絞線作綜合布線系統(tǒng)是完全可以的，可以節(jié)省的錢，應(yīng)該節(jié)省。對特殊環(huán)境、特殊用途的工程使用屏蔽系統(tǒng)也要特別注意施工。要使整個系統(tǒng)真正形成“法拉第外罩”，良好