综合布线系统的干扰及防护
讯道通信工程
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001/ 电磁干扰
在综合布线系统的周围环境中,不可避免地存在着这样或那样的干扰源,如:荧光灯、氩灯、电子启动器或交感性设备,电梯、变压器、无线电发射设备、开关电源、电磁感应炉、雷达设备和500伏电压以下的电力线路和电力设备等。其中危害最大的莫过于电磁干扰和电磁辐射。
电磁干扰是电子系统辐射的寄生电能,这里的电子系统也包括电缆。这种寄生电能能在附近的其它电缆或系统上影响综合布线系统的正常工作,降低数据传输的可靠性,增加误码率,使图像扭曲变形、控制信号误动作等。电磁辐射则涉及信息在正常传输中被无关人员窃取的安全问题,或者造成电磁污染。
002/方法
加强布线系统内在的结构及材料的抗干扰性。
对计算机设备、通信、电子等设备,应在产品外形结构上应该采用金属材料制成的箱、盒、柜、架,使其成为法位第茏形式,加上接地端子作好良好的接地,一定程度上加强了设备抗干扰和防辐射的能力。
对综合布线系统电缆的材料及性能选择上,应根据用户要求,结合建筑物的周围环境状况进行考虑,一般采取以抗干扰能力和传输性能为主,经济因素次之的原则。
目前常用的各种电缆和配线设备的抗干扰能力参考值如下:UTP 电缆(无屏蔽层) 40dB FTP 电缆(纵包铝箔) 85dB SFTP电缆(纵包铝箔,加铜编织网) 90dB STP电缆(第对芯线和电缆线包铝箔、加铜编织网)98dB配线设备插入后恶化 ≤30dB
对综合布线系统的链路上,通常采用双绞线,双绞线具有吸收和发射电磁场的能力。测试显示,如果双绞线的绞距同电磁波的波长相比很小,我们可以认为电磁场在第一个绞节内产生的电流与第二个绞节内产生的电流相同,这样,电磁场对双绞线中产生的影响可以抵消。
而另一方面,电缆中的电流产生电磁场,按照电磁感应的原理,我们可以确定电磁场的方向。第一个绞节内的电缆产生的电磁场与第二个绞节内产生的电磁场大小相等、方向相反、相加为零。但是,这种情况只有在理想的平衡电缆中才能发生,实际上理想的平衡电缆是不存在的。
首先,弯曲会造成绞节的松散,另一方面,电缆附近的任何金属物体都会形成与双绞线的电容耦合,使相邻绞节内的电磁场方向不再完全相反。如果上述情况发生、电缆就会发射电磁波。
因此,当周围环境的干扰场强度或综合布线系统的噪声电平高于《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CECS72:97第 12.2.1条第3款规定:“干扰源信号或计算机网络信号频率大于或等于30MHZ时,应根据其超过标准的量级大小,分别选用FTP、SFTP、STP等不同的屏蔽电缆系统和屏蔽配线设备”.
003/屏蔽层
屏蔽电缆的屏蔽层通常用一定厚度的金属箔包裹制成。它具有以下三个方面的因素:
(1)、反射损耗:一部分电磁干扰被屏蔽层的外层反射;另一部分射入屏蔽层的电磁干扰被屏蔽的内层反射。
(2)、吸收损耗:射入屏蔽层的电磁干扰由于传播损耗而被吸收。
(3)、趋肤效应:电磁干扰会由于趋肤效应沿屏蔽层的外层传导。
因此,对电缆和配线设备采用屏蔽系统,可以增强抗干扰、防辐射的能力。
对屏蔽系统而言,单单有了一层金属屏蔽层是不够的,更重要的还要有正确、良好的接地系统,并且每一个部位的配线柜都应采用适当截面的导线单独布线至接地体;综合布线系统的所有屏蔽应保持连续性且两端接地,若存在两个接地体,其接地电位差不应大于1Vr.m.S(有效值)。
004/ 干扰源
综合布线系统通常包括以下几大组成部分:计算机网络系统、通信网络系统、机房设备自动化系统、安全防范系统、保安监控系统等。而对于消防报警及联动控制系统,因为防火规范的要求,通常应单独设置布线系统而不纳入综合布线系统的范围。
综合布线系统由几个子系统组成,各子系统所使用的信号大小、频率高低等都不相同,因而相互之间存在着干扰,还有各种负载的干扰。概括起来,综合布线系统存在以下的干扰源。
1.来自数据中心建筑内部的干扰源
(1)配电网和配电箱产生的高频干扰。
(2)大功率电动机电火花所产生的谐波干扰。
(3)荧光灯、电子镇流器产生的干扰。
(4)高频开关电源产生的干扰。
(5)电话的振铃电流所产生的干扰。
(6)信息处理设备产生的周期性脉冲干扰。
若综合布线系统不能与这些干扰源保持安全距离,可采用屏蔽系统来减小或消除以上干扰源对综合布线系统的干扰。
2.来自数据中心建筑外部的干扰源
雷达、无线电发射设备、移动电话基站、高压电线、电气化铁路、处于雷击区环境的干扰信号等。显然智能建筑外部的干扰源都具有较高的电场强度,当综合布线系统外部存在以上的干扰源之一时也应采用屏蔽系统。
3.来自综合布线系统周围环境的干扰源
综合布线系统周围环境的干扰信号场强或综合布线系统的噪声电平超过以下规定时也应采用屏蔽系统加以防护。
(1)计算机局域网,若引入的干扰信号的频率为l0kHz~600MHz时,其场强为1V/m;频率为600MHz~2.8GHz的干扰信号,其场强为5V/m。
(2)电信终端设备,通过信号直流或交流等引入线引入频率为15~80MHz的干扰信号时,场强为3V/m(幅度调制80%,1kHz)。
(3)具有模拟/数字终端接口的终端设备提供电话服务时,噪声电平超过40dB的带宽总和应小于200MHz。
(4)背景噪声最少应比基准电平小12dB。
005/抗干扰措施
综合布线系统发射的干扰波的电场强度超过规定值时,其是否需要防护措施的因素比较复杂,其中危害最大的就是防电磁干扰和电磁辐射。电磁干扰关系到综合布线系统能否正常工作的问题;电磁辐射则涉及到综合布线系统在正常运行情况下信息不被其他人员窃取的安全问题,或者造成电磁污染。
在进行综合布线系统工程设计时,必须根据建设单位的要求,进行周密的安排与设计,选择合适的防护措施。
1.减小电磁干扰的屏蔽措施
(1)信息系统的金属物外壳、电缆屏蔽层和金属线槽等在引入框架或建筑物时做等电位连接。对信息系统所处的防雷区宜进行磁场强度的衰减计算,根据计算结果采取相应的屏蔽措施。
(2)数据中心不应设在建筑物的高层,应在大楼的低层中心部位。相关设备要尽量远离建筑物的外墙。根据防雷分区和信息设备的要求采取相应的屏蔽措施,使雷击时产生的电磁场向内层衰减。
(3)信息设备是非金属外壳且建筑物的屏蔽没有达到要求时,可根据信息设备的重要性对机房或设备直接加装金属屏蔽网或屏蔽室、金属屏蔽网或屏蔽室和等电位连接带相接。
2.户外线路的屏蔽措施
进行户外线路的屏蔽要注意以下几点:
(1)需要保护的地方都应采用屏蔽电缆并将其屏蔽层的两端进行等电位连接,屏蔽层经过雷电防护区的交界处也应进行等电位连接。
(2)使用含金属部件的光缆时,在进户处应将所有金属插头、金属挡潮层及金属加强芯等金属构件进行等电位连接。
(3)建筑物间互连的电缆应敷设在金属管道内,金属管道的两端要电气连接并接到各建筑物的等电位连接带上。管道内的电缆也要进行等电位连接。如果临近的建筑物间有电力和通信电缆连接时,也要将其接地装置相互连接在一起。
3.加强布线系统内在的结构及材料的抗干扰性
这主要是对可能产生电磁干扰的产品及可能受电磁干扰影响的设备提出的要求。具体的要求可在产品制造过程中依照相应的标准进行检测。
总的来说,计算机设备、通信设备及电子设备等产品的外形结构应采用金属材料制成的箱、盒、柜或架,使其成为法拉第笼的形式,具有接地端子,并进行良好接地。这样做在某种程度上可加强设备抗干扰和防辐射的能力。
对于综合布线系统线缆的选用也要符合系统要求,并结合建筑物周围的电磁环境进行综合考虑,通常以抗干扰能力和传输能力为主要考虑因素,同时也要考虑经济成本问题。
选择综合布线系统的缆线和连接硬件的时候,确定某一类别后要保证其一致性。如选择屏蔽,则缆线和连接硬件都要是屏蔽的,且有良好的接地系统。综合布线系统的链路中通常采用双绞线,双绞线具有吸收和发射电磁波的能力。
4.注意设备和传输线路与不同干扰源间的距离
综合布线系统除采用屏蔽、做好接地以提高自身的抗干扰、防辐射能力外,还要尽可能地远离干扰源,以减少其对系统正常运行的影响,提高系统和设备的可靠性,使综合布线系统在数据中心中真正成为标准、规范的布线系统。
通过一些实验可知传输线距离干扰源不同距离时,其传输信号的失真程度是不同的。所以,在施工安装过程中要重视布线系统与不同干扰源间距离的关系,严格按规范设计、施工,并做好相应的测试工作,以保证综合布线系统正常可靠。
006/实验
注重设备传输线路离不同干扰源间距的影响。
综合布线系统除采用屏蔽做好接地,以提高自身的抗干扰,防辐射力外,还须尽可能地远离干扰源,以减少其对系统正常运行的影响。
下面做两个实验:
(1)、采用UTP网络。用对讲机对传输电缆施加干扰,距电缆0.5米开对讲机,1分钟的文件要1分45秒才传完,且屏幕出现扭曲,但结果正常。采用FTP网络,做同样的实验电缆不受干扰,1分钟传完文件,图像不扭曲。当采用UTP电缆,对讲机离开2米以外时,无干扰。
(2)、采用UTP电缆与电力线平行,离开0.2米时误码率要小的多,当离开1米以上时误码率就极少了。
从上面的实验结果可以看出,传输电缆距干扰源不同的距离,其传输信号的失真度亦将不同。
因此,在施工安装中要重视布线系统与不同干扰源间距的影响,严格按照规范设计、施工,做好电气性能测试、存档,加强防范意识。现实施工中我们考虑不到那么全面,干扰比较强的地方,做钢管穿线,穿屏蔽线。再不行,仔细考虑施工方案了。