“十二五”期间, 我国电影行业完成了胶片电影向数字电影的整体转换, 实现了拍摄、制作、发行、放映、经营、管理全产业链的数字化, 全行业步入数字电影时代, 这就为电影行业进入信息化、网络化时代奠定了基础。而在电影行业完成数字化转换, 开始步入信息化后, 除了电影院票务管理系统外, 网络运营中心 (Network Operations Center, 简称NOC) 、影院管理系统 (Theater Management System, 简称TMS) 、电影拷贝卫星传输系统和数字影片密钥管理系统等开始在影院得到了应用。同时也对影院的网络提出了更高的要求, 无论是新建影院还是老旧影院的改造都必须将网络综合布线工程当作整个影院建设工程重点来看待, 否则将会对影院之后的运营造成巨大的影响。下面我们从标准、设计、线缆选择和检测几个方面来简单介绍一下网络综合布线。

目前, 国际上综合布线标准有很多, 其中影响力较大的标准主要有以下三种:

首先是美国标准, 由美国电子工业协会 (Electronic Industries Association, 简称EIA) 和美国通讯工业协会 (Telecommunications Industries Association, 简称TIA) 制定的ANSI/EIA/TIA 568系列标准。该系列标准的初始版本于1991发布;1995年更新到第二个版本ANSI/TIA/EIA-568.A;2001年更新到第三个版本ANSI/TIA/EIA-568.B;2009年更新到第四个版本ANSI/TIA/EIA-568.C, 该版本也是现行标准, 其中包括了:

ANSI/TIA-568-C.0《用户建筑物通用布线标准 (Generic Telecommunications Cabling for Customer Premises) 》

ANSI/TIA-568-C.1《商业楼宇电信布线标准 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) 》

ANSI/TIA-568-C.2《平衡双绞线电信布线和连接硬件标准 (Balanced Twisted-Pair Telecommunications Cabling and Components Standard) 》

ANSI/TIA-568-C.3《光纤布线和连接硬件标准 (Optical Fiber Cabling Components Standard) 》

ANSI/TIA-568-C.4《宽带同轴电缆和连接硬件标准 (Broadband Coaxial Cabling and Components Standard) 》

第二是国际标准, 由国际标准化组织 (International Organization for Standardization, 简称ISO) 和国际电工委员会 (International Electrotechnical Commission, 简称IEC) 发布的标准ISO/IEC11801《信息技术—用户基础设施综合布线 (Information technology—Generic cabling for customer premises) 》。该标准1995年发布第一个版本, 2002年更新到第二个版本, 现行的ISO/IEC 11801标准就是在2002年第二版基础上经过2008年和2010年两次修订后的版本。

第三种是欧洲标准 (European Normative, 简称EN) , 由欧洲电工标准化委员会 (European Committee for Electrotechnical Standardization, 一般使用法文缩写CENELEC) 发布的EN 50173-1《普通电缆系统第1部分:一般要求和办公区 (Information technology-Generic cabling systemsPart 1∶General requirements and office areas) 》。该标准最早发布于1995年, 除了主要版本的勘误版本以外, 还有2002、2007和2011三个版本, 现行版本为2011版本。EN 50173与国际标准ISO/IEC110801是一致的, 但是要比ISO/IEC 110801更加严格。

原邮电部于1997年发布通信行业标准YD/T926《大楼通信综合布线系统 (Telecommunication Generic Cabling System for Building) 》, 该标准非等效采用了ISO/IEC 11801, 同时也参考了美国ANSI/EIA/TIA568系列标准。此后2001年和2009年分别发布了更新版本, 当前最新的版本是2009版。该标准是我国通信行业标准, 既密切结合我国国情, 也符合国际标准。

此外, 原信息产业部于2000年发布了国家标准GB/T 50311《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》和GB/T 50312《建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》。经过2007年和2016年两次修订, 现行标准是2016版, 其基于国际标准ISO/IEC 11801AMD 2-2010而来。同时, 两个标准对标准名称进行了简化, 分别是GB/T 50311-2016《综合布线系统工程设计规范》和GB/T50312《综合布线系统工程验收规范》。

根据GB/T 50311-2016标准, 综合布线系统可划分成七个子系统, 如图1所示:

图1 综合布线系统   下载原图

(1) 工作区:一个独立的需要设置终端设备 (TE) 的区域宜划分为一个工作区。工作区应包括信息插座模块 (TO) 、终端设备处的连接缆线及适配器。

(2) 配线子系统:配线子系统应由工作区的信息插座模块、信息插座模块至电信间配线设备 (FD) 的水平电缆、电信间的配线设备及设备缆线和跳线等组成。通常也称之为水平子系统。

(3) 干线子系统:干线子系统应由设备间至电信间的主干缆线、安装在设备间的建筑物配线设备 (BD) 及设备缆线和跳线组成。通常也称之为垂直子系统。

(4) 建筑群子系统:建筑群子系统应由连接多个建筑物之间的主干缆线、建筑群配线设备 (CD) 及设备缆线和跳线组成。

(5) 设备间:设备间应为在每幢建筑物的适当地点进行配线管理、网络管理和信息交换的场地。综合布线系统设备间宜安装建筑物配线设备、建筑群配线设备、以太网交换机、电话交换机、计算机网络设备, 入口设施也可安装在设备间。

(6) 进线间:进线间应为建筑物外部信息通信网络管线的入口部位, 并可作为入口设施的安装场地。

(7) 管理:管理应对工作区、电信间、设备间、进线间、布线路径环境中的配线设备、缆线、信息插座模块等设施按一定的模式进行标识、记录和管理。

对于影院来讲, 工作区就是每个影厅的放映间、卖品部、售票处等位置;配线子系统是从设备间到各个工作区的线缆;干线子系统和建筑群子系统要视影院的实际情况, 可能有也可能没有;设备间很多影院都没有单独的, 这里强烈建议影院能够单独设立一个IT机房, 如果没有, 也请配置一个专业的19英寸机架用于安装配线架和其他网络设备;进线间在影院一般也没有单独的房间, 这里建议影院可以将进线间和设备间合并成一个;管理是必要的, 很多次到影院都要携带寻线器来找线, 如果标识明确可以减少大量维护工作。简化的影院网络综合布线系统如图2:

图2 简化的影院网络综合布线系统   下载原图

工作区 (放映间等位置) GB/T 50311规定:

(1) 信息插座:安装在墙体上距地面高度为300毫米;安装在工作台侧板距地面高度在1米;信息插座面板采用86系列;安装光纤模块底盒深度不小于60毫米。强烈建议影院使用信息插座, 而不要直接甩线。

(2) 电源:至少配置两个单向交流220V/10A带保护电源插座;高度与信息插座一致。

设备间 (IT机房) GB/T 50311规定:每栋建筑应至少有一个设备间, 应满足布线需求;不小于10平米;梁下净高不小于2.5米;地面高于本层地面不小于100毫米或设置防水门槛;配置双扇外开防火门, 不小于2米高1.5米宽;至少配置两个单相交流220V/10A带保护电源插座。其运行时, 温度应保持在10℃到35℃, 湿度保持在20%到80%, 并通风良好。同样的在设备间中应使用双绞线或光纤配线架, 不要直接甩线。

线缆的敷设要采用导管或者桥架;管线弯曲时弯曲半径应按下表要求:

表1     下载原表

线缆的选择是网络综合布线中的重点, 在合适的场景下选择适合的线缆才能够达到设计的目标。目前, 网络综合布线主要使用双绞线和光纤两种线缆, 这里就分别介绍一下。

双绞线是由美国人亚历山大·格雷厄姆·贝尔在1881年发明的, 最初是用来作为电话的物理传输介质。大家知道目前最广泛使用的通信协议标准是以太网, 而最早的以太网是使用同轴电缆的, 1984年展示的星形连接局域网拓扑结构采用了非屏蔽双绞线作为物理传输介质。此后, 美国电气和电子工程师协会 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, 简称IEEE) 在1990年发布了IEEE802.3i标准, 定义了10BASE-T即在双绞线上传输速率达到10Mbits/s。

目前, 双绞线主要分为1类 (Cat 1) 、2类 (Cat 2) 、3类 (Cat 3) 、4类 (Cat 4) 、5类 (Cat5) 、超5类 (Cat 5e) 、6类 (Cat 6) 、超6类 (Cat6a) 、7类 (Cat 7) 、超7类 (Cat 7a) 、8类 (Cat8) 、8.1类 (Cat 8.1) 、8.2类 (Cat 8.2) 十三类。1类主要用于传输语音, 2类传输速率只有4MBits/s, 4类主要用于令牌环, 8类以上比较新还未写入标准中。

此外, 双绞线还分为屏蔽双绞线 (Shield Twist Pair, 简称STP) 和非屏蔽双绞线 (Un-shield Twist Pair, 简称U/UTP或UTP) 。屏蔽双绞线根据总屏蔽层和线对屏蔽层的不同分为以下几类:

表2     下载原表

注:U=非屏蔽 (unshielded) , F=铝箔屏蔽 (foil shiel-ding) , S=丝网屏蔽 (braided shielding) , TP=双绞线 (twisted pair)

双绞线外皮还有一个防火等级特性, 根据美国国家电气规范 (National Electrical Code, NEC) 的定义主要分为以下几个等级:

阻燃CMP, 适用于通风管道或有空气回流增压区域;

非助燃干线级CMR, 适用于垂直主干及水平区域;

非助燃商用级CM, 适用于水平区域;

非助燃通用级CMG, 适用于水平区域;

一般家居级CMX, 必须单根水平铺设。

影院可根据线缆所使用的场景来选择相适应防火等级外皮的线缆。

一般双绞线采用称之为8P8C的连接器插头, 也就是一般我们常说的RJ45, 更口头一些的称呼是水晶头 (尽管这种叫法并不准确, 因为电话所采用的RJ11也可称为水晶头, 但其是2P2C的) 。8P8C的意思是其有8个位置 (Position) 和8个触点 (Contact) 。

水晶头也与网线一样拥有分类, 分类名称也与网线一致。在做线的时候一定要使用相同分类的网线和水晶头, 否则会对完成后的线缆指标造成影响, 甚至是造成网线不通。例如:超5类网线一定要匹配超五类的水晶头, 6类屏蔽双绞线要匹配6类屏蔽水晶头。

水晶头针顺序如图3所示:

图3 水晶头   下载原图

当前所使用的双绞线也是有4个线对共8根线, 分为橙 (O, Orange) 、白橙 (W-O, OrangeWhite) 、蓝 (BL, Blue) 、白蓝 (W-BL, BlueWhite) 、绿 (G, Green) 、白绿 (W-G, GreenWhite) 、棕 (BR, Brown) 和白棕 (W-BR, White-Brown) 。根据ANSI/EIA/TIA 568系列标准定义, 分为两种线序:

图4 T568A   下载原图

T568A:1-白绿、2-绿、3-白橙、4-蓝、5-白蓝、6-橙、7-白棕、8-棕

T568B:1-白橙、2-橙、3-白绿、4-蓝、5-白蓝、6-绿、7-白棕、8-棕

图5 T568B   下载原图

在双绞线中应用的线序又可分为交叉线和直通线, 交叉线指的是在双绞线的一端采用T568A线序和另一端T568B线序, 应用于计算机直连计算机或是交换机的上联端口;直通线是指两端同时采用T568B线序, 应用于计算机连接交换机等设备。过去设备需要使用正确的线序双绞线来进行通信, 但是在当前许多网络设备已经支持了自动MDI-X (Medium Dependent Interface Crossover) 功能, 也就是可以自适应交叉线和直通线。虽然在设备的帮助下可以在错误使用交叉线的情况下进行通信, 但应该避免这种情况的出现, 严格地使用T568B线序直通线布线。

根据电缆和连接硬件所支持的最高带宽的不同, GB/T 50311-2016中对布线系统进行了分级定义:

表3     下载原表

    下载原表

这里需要注意的是5e也就是超五类在GB/T50311-2007有定义, 而在GB/T 50312-2016则没有。考虑到超五类现在广泛的应用, 表中依然综合了GB/T 50311-2007将超五类列在了表中。另外, 高级别的布线系统向下兼容低级别的布线系统。

根据上表的定义, 可以看出在E级的6类双绞线已经可以支持到万兆以太网, 也就是说其具有良好的扩展性。同时, 在当前6类双绞线价格已经降低到一个可接受的范围内。考虑到综合布线对于影院基本是一个永久性工程, 因此建议影院在进行网络综合布线时首先考虑6类双绞线。如果影院周边没有特别强的电磁辐射干扰源, 可选用非屏蔽双绞线, 否则应选用屏蔽双绞线。如果双绞线通过室外环境, 还需要选择室外缆。

还有需要注意的是双绞线最大传输距离为100米, 即设备间的双绞线缆的最大长度为100米。这个距离包括永久链路中双绞线的长度和所使用跳线的总长度。当线缆长度超过这个最大传输距离时, 会造成误码率升高, 传输速度下降, 甚至是无法通信。

双绞线的最大传输距离为100米, 如果这个距离无法满足要求怎么办呢?答案就是使用光纤, 多模光纤可传输几百米, 而单模光纤甚至可以传输几十公里的距离。

GB/T 50312-2016中定义的光纤分为以下两类:

(1) 多模光纤:使用波长为850nm和1300nm, 分为四个标准

OM1:纤芯直径为50μm或62.5μm, 包层外径125μm

OM2:纤芯直径为50μm或62.5μm, 包层外径125μm

OM3:纤芯直径为50μm, 包层外径125μm

OM4:纤芯直径为50μm, 包层外径125μm

(2) 单模光纤:分为两个标准

OS1:使用波长为1310nm和1550nm

OS2:使用波长为1310nm、1383nm和1550nm

光纤具有良好的扩展性, 无论使用什么标准的光纤都可支持到万兆以太网, 只是在传输的距离上有所区别。下表就是各以太网标准应用光纤的传输距离对照表:

表4     下载原表

图6 LC连接器   下载原图

图7 SC连接器   下载原图

光纤连接器宜采用SC和LC类型, GB/T50312-2016只是做了推荐, 而不是强制, 因此也可以使用其他连接器。但是, 我们在这里依然推荐使用标准中提到的连接器。

光纤布线一般不直接使用光纤而是使用光缆, 一根光缆可以包含多根光纤, 多的可以容纳上百芯的光纤。而且光缆本身具有更好的保护性, 使得光纤不容易被损坏。一般只有用作跳线的光纤才使用单芯尾纤。

我们建议在影院的综合布线如果在距离允许的情况下优先选择多模光纤, 因为单模光纤虽然传输距离较远, 但其发射功率也较大, 过近的距离使用可能需要增加衰减器以降低其功率保护设备不被损坏。而在多少距离下使用多大的衰减器要视所使用的光模块而定, 这比较难把握。

此外, 光缆也许要注意其室内和室外要选用不同的光缆, 使得在室外的光缆能够得到更好的保护。

对比光纤, 双绞线具有以下特点:

(1) 双绞线比光纤从物理介质来讲更加结实一些, 光纤在永久链路中的光缆保护下还好, 尾纤比较易折, 只要尾纤弯曲度过大就会对通信造成影响;

(2) 双绞线相比光纤来讲无论从介质本身, 还是配套设备, 其整体造价较低;

(3) 双绞线不受尘土影响。

而相较于双绞线, 光纤有以下特点:

(1) 光纤传输距离远;

(2) 光纤不受电磁干扰;

(3) 光纤具有更好的扩展性, 可以在不更换物理介质的情况下支持更高速率的传输标准, 例如现在光纤已经可以支持40G的网络传输速率。

因此, 推荐影院在做网络综合布线时首选双绞线, 在双绞线无法满足要求的情况下使用光纤, 光纤优先选用多模光纤, 最后选择单模光纤。

在完成影院的网络综合布线之后, 对其进行测试, 需要使用相应的测试工具。本文中使用了福禄克Versiv新一代布线认证平台来介绍网络综合布线当中的线缆测试方法, 该设备具有以下的特点:

(1) 福禄克参与了国标制定, 其测试设备具有一定的权威性;

(2) 具备自动出具检测报告功能, 使用方便;

(3) 测试效率更高:测试速度快, 具备ProjectX管理功能;

(4) 精度更高, 达到V级精度;

(5) 测试范围更广:完全支持最新国标的相关参数测试;

(6) 模块化设计, 携带一对主机, 根据不同的测试内容搭配相应的模块就可完成多项测试任务。

双绞线测试需要关注以下16个参数:

Wire Map接线图 (线序图)

Impedance阻抗

Length长度

RL (Return Loss) 回波损耗

IL (Insertion Lose) 插入损耗

NEXT (Near End Cross-Talk) 近端串音

PS NEXT (Power Sum Near End CrossTalk) 近端串音功率和

ACR-N (Attenuation to Crosstalk Ratio at the Near-end) 衰减近端串音比

PS ACR-N (Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio at the Near-end) 衰减近端串音比功率和

ACR-F (Attenuation to Crosstalk Ratio at the Near-Far) 衰减远端串音比

PS ACR-F (Power Sum Attenuation to Crosstalk Ratio at the Near-Far) 衰减远端串音比功率和

d.c. (Direct Current Loop Resistance) 直流环路电阻

Propagation Delay传输时延

Delay Skew时延偏离

TCL (Transverse Conversion Loss) 横向转换损耗

ELTCTL (Equal Level Transverse Conversion Transfer Loss) 两端等效横向转换损耗

在这里介绍三个测试模型:

(1) 跳线测试

跳线测试, 顾名思义就是测试在机房或者工作间中所需要使用的跳线。测试中需要用到Versiv主机、远端单元和两个跳线适配器。

Versiv主机、远端单元分别插入跳线适配器, 将被测跳线插入条线适配器, 如图11所示:

图8 Versiv主机   下载原图

图9 跳线适配器   下载原图

图1 0 远端单元   下载原图

图1 1 跳线测试连接图   下载原图

在Versiv主机上选择要测试的电缆类型和测试标准极限值之后直接按测试按钮, 等待一会后Versiv主机会自动显示测试结果。

(2) 永久链路测试

图1 2 Versiv主机   下载原图

图1 3 永久链路适配器   下载原图

图1 4 远端单元   下载原图

永久链路测试, 是测试从机房配线架到工作间中插座中的电缆。测试中需要用到Versiv主机、远端单元和两个永久链路适配器。

Versiv主机、远端单元分别插入永久适配器, 再将永久链路适配器RJ45端分别插入被测链路的插座和该插座对应的配线架端口, 如图15所示:

在Versiv主机上选择要测试的电缆类型和测试标准极限值之后直接按测试按钮, 等待一会后Versiv主机会自动显示测试结果。

图1 5 永久链路测试连接图   下载原图

(3) 通道测试

通道链路测试, 是测试从机房配线架到工作间信息模块中的电缆再加上跳线的整条通道链路。测试中需要用到Versiv主机、远端单元和两个通道适配器。

图1 6 Versiv主机   下载原图

图1 7 通道适配器   下载原图

图1 8 远端单元   下载原图

图1 9 通道测试连接图   下载原图

Versiv主机、远端单元分别插入通道适配器, 将两端跳线分别插入被测链路的信息模块和该模块对应的配线架端口, 再将跳线插入通道适配器中, 如图19所示。

在Versiv主机上选择要测试的电缆类型和测试标准极限值之后直接按测试按钮, 等待一会后Versiv主机会自动显示测试结果。

目前, 从影院的网络综合布线来看存在很多不规范的做法, 例如永久链路需要在配线架和插座中布线, 而许多影院没有配线架也没有插座, 就是直接拉了一根网线, 这样做是错误的。但考虑到影院的实际情况, 以上还是介绍了一下测试方法。如果做了配线架和插座就用永久链路加上跳线的测试方法, 如果只是拉了一根网线就是用通道测试方法。

光纤测试分为一级 (Tier 1) 和二级 (Tier 2) 测试。一级测试有两个参数:一是长度, 二是衰减;二级测试包含一级测试内容, 还增加了光纤链路的OTDR追踪。由于OTDR设备昂贵, 同时去现场测试也不便于携带更多的设备, 因此一般情况下只需要完成一级测试即可。

设备选用福禄克CertiFiber Pro Optical Loss Test Set套包, 可以对多模和单模的光纤进行测试。同时, 由于光纤接口端面容易磨损和污染, 因此这里建议在测试时需要配套光纤显微镜和清洁试纸一类的清洁用品, 这样可以检查和处理光纤接口端面的问题。

图2 0 CertiFiber Pro   下载原图

光纤的测试虽然参数较少, 但是其测试较铜缆测试更加复杂一些。第一, 根据单模或多模测试选择相应的单模或多模测试模块和相应的发射光纤, 通过发射光纤连接主机和远端;第二, 设置测试类型、光纤类型和测试标准的极限值;第三, 按照Versiv屏幕向导设定测试参考值;第四, 连接被测光纤;第五, 接入被测链路;第六, 启动测试等待结果。

通过这些年为影院所做的项目, 可以看到影院信息化水平还有待提高。特别是在网络综合布线这种基础性建设方面还存在较大的差距, 一般影院没有网络专用机房, 只是找一个角落把网线和设备等随便一甩了事。这样的做法无法保证传输质量, 同时也存在安全隐患。个人认为目前的状况跟影院对于网络综合布线认识不到位有关, 只有当信息化应用对于影院来讲变成刚需才会改变现状。电影主管单位在十二五期间提出了五位一体的影院信息化发展思路, 相信不久的将来影院就能够投入更多的力量来进行信息化网络化的建设。本文只是简单介绍了网络综合布线, 希望能够给影院提供一些参考, 更多详细的内容请大家关注最新版本的GB/T50311和GB/T 50312。