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综合布线国产化及关键技术的研究

    自80年代世界上第一座智能大厦问世以来,其发展异常迅速,90年代以来我国也有许多智能大厦问世,,综合布线这一实现电子系统集成和建筑艺术结合的载体,是需要紧随建筑的建立而实施的。从90年代初期10兆以太网(lOBASE-T)的出现,到90年代中期转换到100兆以太网(IOOBASE-T),到今天成为主流的千兆以太网(1000BASE-T)以及目前
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  自80年代世界上第一座智能大厦问世以来,其发展异常迅速,90年代以来我国也有许多智能大厦问世,,综合布线这一实现电子系统集成和建筑艺术结合的载体,是需要紧随建筑的建立而实施的。从90年代初期10兆以太网(lOBASE-T)的出现,到90年代中期转换到100兆以太网(IOOBASE-T),到今天成为主流的千兆以太网(1000BASE-T)以及目前己崭露头角的万兆以太网(lOGBASE-T),网络的速度在以100倍的幅度增加。配合网络的更新速度,网络布线系统的物理连接技术也在相应地不断发展,从3类系统发展到今天最先进的7类系统。为满足信息传输高速、大容量的需求,宽带高速以太网技术的推广将成为信息网络建设的新趋势。目前全球应用广泛的国家主要在美国、欧盟、澳大利亚、俄罗斯、日本、中国、印度等。世界各地的综合布线市场将逐年增长,预计以每年13.7%的增长。
  对于2010年中国布线市场的增长,所有布线企业都满怀信心,这种信心主要来自于:中国的市场空间巨大,特别是沿海城市的发展潜力将是空前的,2010年布线市场的发展还会处于稳步增长的态势。增长来源于需求。近几年来,在中国信息化发展的大环境下,能源、交通、通信等基础设施建设以及医疗、教育、金融等行业的智能化建设如火如茶,用户对智能化的认识也有很大程度的提高。越来越多的用户认识到网络安全和网络传输能力的重要性,并相信只有基于优秀的网络布线系统,新的信息技术如会议电视、视频点播、多媒体通信等才有可能得到最充分的应用。
  据国外报道,全球工业分析公司(GIA)关于结构化布线系统的数据表明,2015年,全球的布线市场将超过82亿美元。该公司表示,这个数字主要是由发展成熟的整个市场数据或日益增长的互联网宽带的需求组成。第二,是由在中国和印度等新兴国家市场的互联骨干网的发展形成。
  2009年中国综合布线产品市场发展迅速,产品产出持续扩张,国家产业政策鼓励综合布线产品产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者和企业经营者对综合布线产品市场的关注越来越密切,这使得综合布线产品市场的发展研究需求增大。

 


  2010-2012年是中国综合布线产品市场发展的关键时期,也是我国从“十一五,迈向“十二五,,的过渡期,在全球金融危机风暴大环境及国内严峻经济形势下,一系列新的政策将会陆续出台,对综合布线产品市场的发展必将产生重大影响;一批国家重大工程项目陆续开工建设,对综合布线产品市场需求市场必将产生极大的拉动作用。本领城当前急待解决的关健技术问题。
  下一代综合布线系统技术
  近年来,增长的网络数据流量已经导致网络基础设施发生了前所未有的改变。对于建筑物内水平网络布线来说,在短于100米的距离上,使用双绞铜线的以太网已经成为人们的首选模式和介质。以太网已经成为最常用的网络通信模式,并且己经从二十世纪九十年代占主导地位的lOM每秒的传输速度发展到如今的lOG每秒。
  综合布线起源于20世纪80年代初美国的智能建筑(IntelligentBuilding,113),首次从分散式布线改变到结构化综合布线,解决了过去建筑物内各种布线系统彼此独立,互不兼容的问题,产生了巨大变革和飞跃。综合布线系统以建筑物为平台,采用高质量的标准线缆和相关连接器件,在建筑物内组成标准、灵活、开放的信息传输通道,使语音、数据通信形成了一个统一的系统,再进一步与外网连接。综合布线是一条适应信息时代的建筑物内“信息高速公路,,,是建筑智能化必备的基础设施。
  综合布线系统采用标准化的语音、数据、图像、监控设备,各线综合配置在一套标准的布线系统上,统一布线设计、安装施工和集中管理维护。综合布线系统以无屏蔽双绞线和光缆为传输媒介,采用分层星型结构,传送速率高。还具有布线标准化、接线灵活性、设备兼容性、模块化信息插座、能与其它拓扑结构连接及扩充设备,安全可靠性高等优点。
  a.增强型六类缤合布找系统
  随着lOG以太网标准全面颁布,万兆网络系统正逐渐成为网络技术的发展方向。因此,支持万兆网络传输的新型布线系统也成为了高端项目用户的首选。万兆很快就将是中国网络应用的主流,万兆铜缆技术也将广泛运用增强型六类布线系统提供了更高的带宽(500MHz),能够支持lOG的网络应用到1OOm的距离,传统6类最远只能支持37m。另外,满足外部串扰指标的增强型六类布线系统具备更好的抗外界干扰能力,特别在一些线缆汇聚的应用环境,如数据中心,有得天独厚的性能优势。
  6A连接器件性能要求达到500MHZ的带宽,在这样高的带宽下如何改进线对间的串扰性能是设计6A模块的关键技术。高速网络用接插件(CAT3,CAT5,CAT5E,CAT6)的应用从1995年ISO11801CAT5综合布线标准的发行变的为我们熟知,鉴于核心技术的保密考虑,在很长一段时间内,全球除欧美的几家布线行业领导企业:美国的AT&T、美国的AMP、美国的PANDUIT、美国的SIEMON、德国的KRONE等掌握综合布线网络线缆和高频接插件的关键技术和研发制造手段。即使到今天CAT6A综合布线系统产品越来越多的出现在我们工作和生活环境的周围,我们的国内同行对高频产品的研发和制造还知之甚少,还没有形成足够数量的研发队伍,对于行业标准的制定也就不可能有相应的话语权。
  综合布线到了6A系统是为了确保loom的万兆传输,而对于评判6A系统性能的好坏,就会涉及到一个重要参数是ANEXT,这是综合布线系统到了6A以后的一个非常关键的性能参数,即线间串扰,也称外部串扰ANEXToANEXT被定义为线缆中的一对线给相临的另一对线带来的干扰,在两个相同颜色的线之间的ANEXT干扰最明显,这是由于在这对线中它们的纽距是一样的,更深一层的考虑必须基于综合线外串扰,即PSANEXT,因为在所有临近的线对之间也存在感应噪声干扰,不仅仅是那些相同颜色的线之间。除了线缆之外,配线架相临的两个端口之间互相也存在着强烈的ANEXT干扰影响。
  到了6A系统在达到万兆的传输时,信号编码己采用了矩阵编码体系,是四对线缆同时传输,如果一对线出现传输问题,对整个传输都会带来影响,因此要求每一对线的信噪比都要达到标准。
  为了解决这一技术上的问题,业界采取了众多技术上的创新让铜缆在loom的距离上传输万兆成为了现实。具体来讲,业界采用了方法包括在线缆、模块的结构以及连接上都做了很多新的设计,包括使用新的材料、新的制造技术、改变四对线缆的相对位置、改变模块的印刷电路设计等来改善ANEXT性能,满足万兆传输的要求。串扰消除和补偿技术得益于新的印刷线路板(PCB)材料和补偿技术的使用,这两种产品在消除高频串扰方面有了巨大改进。除此之外,通过采用新材料和PCB补偿技术,使得6A布线系统具有优异的外部近端串扰抑制性能。
  在6A网络电缆研发设计中,线缆将采用独特的线缆内部结构设计,特殊的填充物用以提升线缆的综合外部串扰性能。此外,线缆内部的分隔带将线对隔开从而减少线对间的串扰和回波损耗。这一切都是为了获得最佳的线缆性能我们注重如下几个关键技术:(户改进现有绞对技术,加大线对间的节距差值,减小各线对传输延迟偏差值,提高4线对之间的高频串音指标。(2)设计发泡型线对隔离骨架,增加发泡骨架内中空气的含量,提高骨架的绝缘性能。(3)改善线对单个节距的均匀性和节距的对称性,以降低传输损耗,增强抗干扰性能。
  b.七类练合布经系统
  七类综合布线系统是目前数据传输技术中最为高端的产品,七类综合布线产品信道带宽达到600MHz,传输速率可达到30Gbps,比现有的超五类数据电缆提高30倍,与6类数据电缆相比,具有更优的芯线绝缘性能、屏蔽性能,其传输损耗更低,抗线对串扰强,在万兆以太网的数据传输应用中更为稳定。采用这种系统可以极大地扩展局域网的功能.对于七类系统,我们必须解决以下关键技术:
  导体绝缘层设计新颖的皮泡皮结构,在导体外部的绝缘发泡层内外面共挤实心绝缘层,以大幅提高导体的绝缘性能,保证信号传输的稳定性。(2)设计由分屏蔽和总屏蔽组成的双层屏蔽结构,有效提高电缆的抗电磁干扰性能,解决超高频信号在传输中的串扰、损耗、延迟、误码等技术缺陷。
  面对设计出下一代7类连接器的挑战,应该对模块化插头和连接器进行一次彻底的改造,使用高频软件仿真技术,对连接器件进行电路分析和电磁分析。高频电子线路板设计技术是连接器件设计最为关键的技术:补偿电路是所有5e和更高类别模块化插座设计中的一个关键要素。其作用是应用电抗元件(例如电容和电感性原件)来抵消插头和插座接口所固有的串扰,以符合规定的性能指标。
  以下几个改进设计的关键:
  电气:
  1.消除通常状态下与现场和工厂端接过程相关的高可变性
  2.确保模块化插头性能始终在模块化插座的“最佳点”内,以提供最佳的祸合性能
  3.定位线缆端接以摆脱线对分离和线对交叉
  4.应用精密的有限元传输模型技术,以优化输入和输出线缆连接之间每个点的幅值和相位
  5.电气隔离配线架和面板上相邻的连接器,使外来的串扰最小化并消除信道间可能的屏蔽连接机械:
  优化触点形状和配置,使所有元件中的传输长度和中断最小化,并使相邻插座的引脚之间的距离最大化,以改善外来串扰。
    c.系统集成技术
  (1)系统祖杭匹配技术
  在综合布线系统中,国内厂商与知名国际品牌差距最大的就是系统集成技术,尤其在综合布线的阻抗匹配消除回波损耗上。砒这个技术指标定义在以太网实际传输应用中具有重要的现实意义,由于通常情况下作为网络物理平台的布线系统至少支持2到3代的网络设备的应用,当网络设备后续升级采用全双工方式传输应用时,如果RL性能不良,较强的反射信号将直接影响设备接收端正常信号接收,从而造成误码率上升而影响网络稳定。
  (2)优化与现场洲试技术
  在综合布线系统应用中,如何针对每个子系统的优化设计使布线系统能达到最佳和最经济的传输性能,以及6A系统和7类系统的现场测试技术都越来越得到重视。
  (3)橄据中心布魏设计与旅工技术
  近年来,数据中心正在发展成为企业的信息化建设核心,国际数据中心市场发展迅速,数据存储应用及设备,存储区域网络等方面的重大变化己改变了对数据中心和计算机房的网络物理基础设施的要求。数据中心的布线设计与施工技术因而也成为热点之一。
  (4)缤合布雌系统,理与运行雄护技术
  随着综合布线工程的普及和布线灵活性的不断提高,用户变更网络连接或跳线的频率也在提高,网管人员已不再可能根据竣工图或网络拓扑结构来进行网络维护工作。布线管理最新技术是通过布线管理软件和电子配线架实现智能管理,通过以数据库和CAD图形软件应用使用户随时拥有更新的电子数据文档。
  作为智能建筑的“信息高速公路”的综合布线系统的投资尚不占全部投资的5%,且使用时间远高于其它的设备和软件,但却足以造成50%以上的网络问题。
  因此,在迈向千兆以太网的今天,为综合布线系统做一个长远的打算非常重要。
  2010缤合布线三大看点:屏蔽、多模、绿色
  综合布线系统作为智能建筑的子系统一直在建筑行业发挥着重要作用,虽然2009年经历了经济的寒冬,但综合布线技术创新并没有止步不前。综合布线的技术发展中不乏新鲜的看点,6A系统的登场预示着万兆时代的加速到来;OM4异军突起,或将引领数据中心光纤布线的新方向;绿色引领数据中心领域发展潮流。
  2010年综合布线系统又有哪些断鲜看点
  看点一:屏蔽系统
  2008年6A的TIA标准正式颁布,引领着万兆时代的加速到来,屏蔽系统发展至今,已经被越来越多的用户所接受和采用,并日益彰显其活力。据行业专家透露,在应用选择上许多用户都率先考虑屏蔽系统,正如在设计规范中提到的那样,当外界电磁场强超过3V/m,就应考虑屏蔽系统或光纤布线系统。另外,随着周围电磁辐射越来越强,在一定程度上给屏蔽系统提供了更广泛的应用空间。
  据统计,目前在欧洲的布线系统中(包括6类,6A,甚至7类),超过70%的用户采用了屏蔽的布线系统,而在德国,高达97%的用户采用了屏蔽系统。可以说,在欧洲高端布线市场,屏蔽系统绝对是一个主流。
  由此可见在未来几年,屏蔽系统将得到更加广泛的应用。
  看点二:伪“多橄光纤未来之路
  随着带宽需求的不断增加,需要更高速率传输和开发下一代的传输标准。设备方面,对Ethernet而言,1OGb/s系统已经商用,需要开发下一代40Gb/s和1OOGb/s系统;对SAN系统,8Gb/s系统已经商用,正在开发的是16Gb/s和32Gb/s。对光纤界,则需要制定关于光纤的标准,来支持未来高速速率传输的要求。
  看点三:澡色掀据中心
  在节能减排的大趋势下,数据中心刮起了“绿色风”。绿色数据中心是数据中心发展到一定阶段的必然需求。随着绿色数据中心概念的日益普及,绿色已成为数据中心领域的发展潮流。在建设绿色数据的过程中,降低能耗和减少空间是首要考虑的问题。绿色节能如何理解?综合市场上普遍说法主要是:布线系统的绿色节能体现在散热性上,线缆的散热性好了,可以节约大量的机房空调所消耗的电量;环保则体现在线缆的材质上。
  关于缤合布线系统产品国产化的几点看法
  我国是一个制造大国,很多现在成名的企业,其前身都是做OEM起家的,只是他们在漫长的为跨国公司打工的过程中,逐渐感悟到自己挣的是很可怜的加工费,无论服装、鞋帽还是电子产品,而那些拥有严格“商标”的品牌企业却能赚取丰厚的利润,随之,很多企业开始不满足于这样不“公正”的从属地位,转而自己生产自己的品牌,但是,很多企业只是凭一腔热血使然,根本不了解,那些品牌企业之前为之付出的努力,他们简单地以为,只要注册一个商标,设计一个LOGO,打一个广告就能成为一个品牌,产品就能畅销市场,丰厚的利润就会滚滚而来……这种简单的错误逻辑,导致所有企业,包括已经进入、正在尝试和即将进行品牌之路的OEM企业,经历了一个生死存亡的危险地带,即便是最后获得成功的企业,也是一次“从奴隶到将军”的生命涅架过程。
  八十年代末九十年代初国外的布线品牌进入中国市场,为国内市场带来了5类布线系统,支持频率最高达100MHz,真正支持lOMbps和100Mbps的以太网传输。当时中国布线市场可以说是被国外企业所垄断,而且价格十分昂贵。
  国内布线行业现状:国内布线行业经过十几年的发展已具备相当规模,行业里称得上“品牌”的企业不下几十家,出于不同的考虑,各种名目的‘`TOP10"排名莫衷一是,使人如雾里看花。布线品牌定位的要素:品牌不是简单的“LOGO",也不仅仅是“TRADEMARK",他传递的是企业的文化积淀,他突显的是用户的工作和生活方式。我认为布故品牌的定位.要考虑以下几点:1.自主研发能力,2.自主制造能力,3.跟踪新技术的能力,4.长期的市场拓展计划,5.专业的技术支援团队,6.多年的行业从业年限,7.清晰的品牌性格等。
  综合布线行业目前存在的主要问题:
  1)高端产品与客户大都被国外企业所垄断。必须在消化吸收国外产品技术的基础上,研发出具有自主知识产权的系列产品。在浙江乃至全国,大都生产的是单一产品,没有系统集成的能力,国内生产企业和国际品牌相比比较吃亏的地方就是产品线的完整性,因此也没有在市场上造成真正的品牌效应。国内企业注重的往往是单一产品的性能指标与工艺制造水平,而忽略了对系统的标准内容的了解和工程中的应用需求。原因主要是因为国内的宽带接入系统厂家往往是贴牌生产,没有自主品牌或知识产权,没有真正把自己的品牌用到最终工程上去。
  2)在工程招标中,建筑市场的低价中标导致了假冒伪劣产品充斥市场。工程商不惜血本拿下项目后,就拼命降低成本,什么质量都行,不看市场、不比标准、不去检测,谁低价就给谁做。这样子假冒伪劣产品就开始滋生。
  3)在网络物理连接技术领域内,全国相关联的生产企业不下上千家,系统集成商不下上万家,虽然国家相继成立了互联网的数个国家实验室,但都是集中在网络设备领域,截至现在,尚未有起牵头作用的物理连接技术研究机构。各个企业也是各自为阵,没有形成人才培养、成果转化、国内外合作交流,特别是提供工程验证和咨询服务的基地。民族企业想要快速的成长,一定要加快资源整合,形成规模化与专业化生产体系,积极推进品牌战略,以科技为依托,以企业为主体,增强自主研发能力,大力开发新产品和促进产品升级换代。
  4)在网络物理连接技术领域,在全省乃至全国,没有一个能够吸引省内外及全球的权威专家的技术平台,以组织对引进技术的消化吸收再创新和开展国内外合作交流。同时也缺乏对关键技术的开发及成果化的实验、验证环境。
    几点意见
  1、要大力加大综合布线产品的国产化程度,目前国内产品的占有率太低,市场份额太小,国内有一定生产能力的厂家,今后要紧跟国际潮流,加大研制力度,成为国际水平产品。
  2、在标准规范、设计、产品制造、施工、测试验收等方面全方位与国际接轨。我们国家建筑智能化项目在国际上比重较高,有人言有一半的智能建筑及智能小区在中国发生。要正确引导,规范市场行为.全面地进行质量管理,做好这些项目的工程建设。
  3、要加强建筑智能化行业,包括综合布线行业的研究,加强信息行业计算机网络行业的研究,这些行业将成为国家国民经济可持续发展的重要增长点。智能建筑及信息产业迅速发展,如不正确引导,会给国家造成巨大损失。配置水平太高,会加重工程负担造成浪费,配置水平太低,则不能满足工程要求。
  

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