[基于网络工程综合布线系统设计与优化技术的研究]网络工程优化

　　摘要：本文阐述了网络工程综合布线系统的定义、规范、和标准、特点及目前存在的问题，并论述综合布线系统设计与应用，对综合布线各子系统中的配线子系统路由优化设计方法进行分析和研究，构建了路由优化系统自动生成设备材料表和工程造价报表等实用工程方法。
　　关键词：综合布线网络工程优化技术
　　
　　智能建筑是信息时代的必然产物，综合布线系统是智能建筑物内的数据传输系统，它既实现了建筑物或建筑群内部的图像、语音和数据之间彼此相连传输，也实现了各个通信设备和交换设备与外界通信网络相连接[1]。
　　一、综合布线系统概述
　　1.1综合布线系统的定义。综合布线系统是信息时代的必然产物。它是通过网络传输介质与相关的硬件设备的有机结合，从而实现了整个系统上的各种功能，保证了信息传输的安全性、可靠性和有效性。综合布线系统使智能建筑群内所有带弱电的设备进入了同一个网络系统，由设置的中央控制室的网络管理系统进行控制和管理[2]。综合布线系统的构成分为六个子系统，它们是由计算机网络硬件、传输信息的电子链路、传输网络介质、电气保护设备等硬件集成在一起的。
　　1.2综合布线系统的规范和网络标准[3]。1）中国国内规范：GB/T50311-2000国家建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范；GB/T50312-2000国家建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范；CECS72：97建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范；CECS89：97建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范。2）国际标准及规范：ISO/IEC11801：1995，EIA/TIA568A：1995，EIA/TIA568B等。3）综合布线系统支持的网络标准：ATM异步传输模式；CDDI铜线分布式数据接口高速网络标准；FDDI光纤分布式数据接口高速网络标准；IEEE8023总线局域网标准；IEEE8025环型局域网标准。
　　1.3综合布线系统的主要特点。统一性：综合布线系统包括的各个子系统和连接链路与网络设备使用的规范和标准是高度统一的。各种的监控设备、数据设备、语音设备与图象设备的终端机的插头都与统一标准的信息插座相连接，任意一个信息插座都能够连接不同类型的设备终端；灵活实用性：当用户进行网络设备升级或变化办公空间平面布局和搬动办公室时，不需要布放新的双绞线和安装新插孔，只要在配线架上作简单灵活的跳线，即可改变网络系统的组成和服务功能，从而节约了时间和资金[2]。
　　二、综合布线系统的设计与应用
　　综合布线系统一般由六个子系统构成，分别是工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、管理子系统以及建筑群子系统。综合布线系统中还有一项最重要的组成构件就是网络传输介质，它决定了网络数据传输的最大距离、网络数据的传输速率、连接设备的选择和传输的可兼容性、安全性、可靠性及有效性等等。
　　1）水平子系统的设计。水平子系统是由水平布线子系统由信息插座、水平电缆、楼层配线架上的配线盘和跳线等组成。信息插座的接口是8针RJ45形式，必须符合ISO8877和ISO603.7标准，电气性能至少保证五类指标，可采用ST或SC形式，水平布线的长度不得超过90米。
　　2）垂直干线子系统的设计。垂直干线子系统是由设备间子系统或管理区子系统与水平子系统的引入口之间的连接线缆组成。在设计施工时，应预留一定长度的线缆作为冗余信道。
　　3）工作区子系统的设计。工作区子系统是需要设置终端设备的区域，是由终端设备及其连接到水平系统信息插座的接插线等组成。对于计算机终端，采用RJ45-RJ45的4对跳线，跳线的长度设计为1.5米、3米或5米，信息插座是由8芯模块化RJ45头插座组成，其功能规定符合568标准。
　　4）设备间子系统的设计。设备间子系统是建筑物用于进行综合布线、安装进出线设备及其应用系统管理和维护的区域，设备间的位置应设计在建筑物平面的中间位置及建筑物干线的中间楼层。
　　5）管理区子系统的设计。管理区子系统是由配线架、配线间的线缆及相关接插线等组成，它是管理连接硬件和线缆的区域。网络管理人员可以在管理区子系统中便捷地改变任意用户的路由。
　　6）建筑群子系统的设计。建筑物子系统是由连接各建筑物之间的传输介质和各种相关支持的设备构成的，敷设电缆的方法有直埋电缆法、架空电缆法和管道布线法。管道布线是由管道和入孔组成的地下系统，将建筑物的各个建筑物进行互连[4]。
　　三、综合布线系统存在的问题
　　设计不标准：当前为了满足技术指标的要求，综合布线工程中多用超五类线，但为了中标，有些集成商提出改用三类线代替，从而降低竞标预算价格，达到拿下该工程项目的目的。建立的文档不全面：为了便于日后测试、维护、运行和管理综合布线系统，必须有一套完备准确的文档资料；验收工程草率了事：没有索取完备的测试报告，没有清查信息点布置的数量，没有核准缆线的布置方法和线路等等问题，极易使日后用户与集成商发生纠纷[5]。
　　四、综合布线系统的优化
　　综合布线系统作为智能建筑的“中枢神经”系统，综合布线系统是智能建筑必备的基础设施。但发生故障导致智能系统瘫痪的根源，有70%以上是由于智能系统的布线不善[6]。当前国内综合布线的工程设计，采用AutoCAD优化网络图替代手工设计已成为趋势，但对其设计方案中器件数量的统计和各种线缆长度的测量、计算，既费力又很容易出错。因此，有必要对综合布线的配线子系统路由进行优化和研究。
　　1.配线系统路由优化算法
　　针对综合布线配线子系统的路由进行优化，可分为房间内的布线和廊道内布线（即楼层配线间至房间引入点）两部分进行。其路由优化计算方法采用改进的迪杰斯特拉算法[7-8]，以找出楼层配线间V1至各布线点的最短路径。
　　改进的迪杰斯特拉（ImprovedDijkstra）最短路算法不仅可以求出图中从一个特定顶点至所有其他顶点的最短路由，且能给出经过的最短路径点，计算出各点间的最短距离。知道了各点间的最短路由及距离，就知道了各布线路由的分支情况，便于后面利用计算机对布线材料的自动统计。
　　2.综合布线配线子系统路由优化设计
　　子系统路由优化设计的重点，即从AutoCAD图中正确地读取优化网络图中需要的数据，构建优化网络图矩阵，以便进行高效率地最短路径分析计算，最后由计算机自动地进行最短路径的布线绘制。
　　2.1构建优化网络图矩阵
　　从布线工程图中读取优化网络图中需要的数据时，计算机可以直接对各点编号，生成节点表。但在画出线缆路由前，各点是相互孤立的，计算机无法自动辨别哪些点按实际布线情况是不可能相连的。这时，计算机就能够提取到廊道内的可能布线点和这些点间的距离即优化网络图中的弧长，而不在同一直线上的点，在优化网络图的矩阵中弧长初始值为∞，由此可以将这些数据形成和构建优化网络图的矩阵。
　　2.2自动绘制布线优化路径
　　在进行优化路径分析计算时，采用改进的迪杰斯特拉算法。该算法的网络图中的特殊点、其它点和距离参数对应于布线工程图中为：楼层配线间引出点设定为特定顶点V1，由每个房间的引出点定为必经点，廊道拐点形成廊道内可能的布线路由点。然后经过改进的迪杰斯特拉算法进行廊道内布线路由优化计算。
　　最后计算机自动将前面生成的廊道内可能的布线路由按照优化计算结果进行修订，将优化计算结果中的节点连接，并生成廊道内的最优布线路由图，从而实现优化结果下的计算机自动布线。
　　3.设备材料表及工程造价报表的自动生成
　　3.1自动生成设备材料表和工程造价表的方法
　　3.1.1概述
　　综合布线系统的设备和材料用量是计算工程造价的主要依据之一。综合布线的路由优化系统给出了计算机自动计算综合布线系统主要设备和材料用量并生成材料用量报表的程序。
　　计算机自动统计和计算综合布线系统主要设备和材料用量的过程，实际上是计算机从数据库的相关表中读出已经存储的必须的参数进行计算，并将计算结果（设备或材料的用量）写入数据库的“材料用量报表”的过程。这部分程序对数据库的操作很频繁，因此采用AutoCADVBA[9]编写。
　　3.1.2信息插座及配线电缆用量的计算
　　1）信息插座用量的统计计算
　　在平面图中相关信息插座的数据已经被写入数据库的“插座信息”表中，这里统计信息插座和插座模块用量就利用表中的这些数据。将“插座信息”表中的所有数据检查完后，将累加的结果写入“材料用量报表”就完成了信息插座和插座模块的统计计算过程。
　　2）配线电缆用量的计算
　　目前，国内综合布线工程中的配线电缆多采用非屏蔽双绞线，特殊情况下也有采用屏蔽双绞线的，本文考虑非屏蔽双绞线的用量，从指定的楼层管理间引出点开始计算线缆用量，程序中求出从该楼层管理间引出点到其他各点的线缆用量之和加上各房间内所用线缆之和即为最后应得的线缆用量总和。
　　对于每根配线电缆，上述计算取所在楼层配线电缆平均长度的10%作为备用部分，端接容差取6m。
　　由于配线子系统的配线间至每个信息插座应是一整根线缆，而且线缆以箱为单位出售，所以不能纯粹以线缆的米数计算。
　　通常的包装方式有305m/箱和1000m/箱。
　　每箱可走信息插座个数=包装长度÷平均线缆长度（F+N）/，所需订购箱数=信息插座总数÷每箱可走信息插座个数，最后将订购箱数取整，其中：
　　F―最远的信息插座离楼层配线间的距离
　　N―最近的信息插座离楼层配线间的距离
　　通过对主要设备和材料用量的统计，将设备和材料的单价以及相关的预算定额输入到，即可使计算机自动生成综合布线各子系统路由优化后的造价报表，原理与自动生成设备材料表原理相同。
　　4.结语
　　综合布线系统是智能建筑的重要构成部分，为智能建筑提供了高速可靠便捷的信息通道，是实现智能建筑功能的重要基础和保证。随着我国经济实力的不断壮大和计算机网络技术的不断迅猛发展，综合布线系统会有更广阔的发展前景。
　　参考文献：
　　[1]刘国林，综合布线系统工程设计[M].电子工业出版社，1998.
　　[2]冯志明，网络综合布线系统简介[J].甘肃科技纵横，2004（3）：58-59.
　　[3]吴达金，综合布线系统工程设计和施工[M].人民邮电出版社，1999.
　　[4]田长虹，综合布线在智能建筑中的运用[J].电气时空，2004（7）：26-27.
　　[5]龙剑敏，计算机网络综合布线质量现状相关标准及其评测[J].大众标准化，2001（3）：29-30.
　　[6]薛颂石.智能建筑与综合布线系统[M].北京：人民邮电出版社，2002：167-171.
　　[7]韦鹤平.最优化技术应用[M].上海：同济大学出版社，2000：71-76.
　　[8] He Hong，Zhu Da_ming.A New Algorithm for the Shortest Path Computation by Neural Networks on Time-dependent Networks[J].Journal of Fudan University：Natural Science，2004，43（5）：714-716.
　　[9] Scott McFarlame.AutoCAD数据库连接[M].罗阿里，卢迪，译.北京：机械工业出版社，2001：211-215.