撰文⊙林柏凱、羅正漢

臺灣近幾年許多新建或重整的機房,都採用結構化布線的方式建置,而採用這種布線必須將既有的線路全部撤除,究竟這種布線方式和傳統習慣的布線方式有何不同?

接下來,我們將介紹這種布線方式的特色與相關配件,並且藉由一家民間企業與公家機關的實際導入經驗,印證這種布線方式的效用。



為什麼新機房都用結構化布線?
散布在各處的線路,是系統最重要與基礎的硬體元件,因此在國際間也制定了結構化布線的規範與標準,只要依循這些準則建置系統,就能確保線路穩定無虞,並且遠比直接對接的架構更具彈性

蓋大樓時一併導入vs.就地改建
結構化布線可解決過去不重視布線工程所衍生的問題,考量上應從大樓建置初期便規畫好,而就地重建的困難度較高

如何選擇網路線與驗證連線效能
纜線肩負所有設備連結,以及訊息溝通的任務,因此如何確保我們所使用的纜線,擁有它該有的傳輸能力,便是相當重要的驗證過程

結構化布線經驗談 1
艾思妮採用結構化布線,讓機房管理更簡易
艾思妮藉由大樓改建的機會,分2階段導入結構化布線,並且考量日後導入網路電話需求,將電話線路一併整合

結構化布線經驗談 2
教育部重視布線環境打造綠色機房
就地重整機房時,要確實做好查線的動作,並做好假設工程的沙盤推演,同時也要考量設備轉移時的安全與散熱問題

結構化布線常見的相關器材與元件
在結構化布線下,包含各類電纜種類與配置,以及布線通道、配線間等設施與其他相關器材為什麼新機房都用結構化布線?

系統不穩定是每個IT人員最怕碰到的情況,因為檢查的項目不外乎個人電腦的網路設定、網路線是否脫落、交換器或伺服器等設備硬體功能是否正常,檢查後還是無法找出答案,那就確認軟體設定,或是用防毒程式檢查是否中毒,以上幾項都檢查過後,若還是無法解決問題,便是檢查線路是否有異狀。

不過當我們進到機房的時候,往往會發現內部線路錯綜複雜,哪條線連到哪都分不清楚,這種情況多數人都只能摸摸網路線,看看是否有鬆動,運氣好就會回復正常,運氣不好就只能拜託機房內的乖乖發揮作用,讓系統乖乖的回復。但是,我們總是忽略了蔓延在天花板與地板的線路。

根據調查,70%的網路問題都是因為布線引起,而線路是系統整體架構的基礎,就如同連貫各設備之間的高速公路一般,這些道路設計得宜,就能讓往來的資訊封包暢通無阻,但是設計不良或偷工減料的道路,就可能造成網路阻塞甚至中斷的情況。

如果,在最初系統建置的時候,採用結構化布線(Structured Cabling)的方式,就能確保設備與設備之間的連接品質,也就不會有網路不穩的疑慮,因此機房從此不必放乖乖。

什麼是結構化布線?
結構化布線來自於各版本的ANSI/TIA/EIA-568規範,而這些規範中並沒有教我們如何拉線,重點也不是如何讓機房變得美觀,而是訂定了所有與建置機房相關的規範,因此涵蓋的範圍相當廣泛。例如網路拓撲、各種線材的有效傳輸距離、訊號衰減度、線與線的間距、彎曲角度、機櫃規格、機房樓層高度,甚至高架地板高度等。

制定了這些規範的好處,就是確保不同系統架構的相容性與穩定性,並且制定統一規格的纜線標準,即使將來擴增新的設備或系統,也可以在不必更動既有架構的情況下新增設備或擴充系統。因此結構化布線的主要目的,就是確保未來異動的需求。


結構化布線規範的由來

結構化布線系統(Structure Cabling)對部份IT人來說是個有點陌生的名詞,但是其實這概念與名詞,早在上個世紀就已經被 提出,並且制定了相關規範。

結構化布線是一種支援各種通信的布線系統,例如電話、網路、監視器材等,而且這種系統同時適用於銅軸纜線、非屏蔽雙絞線(UTP)、屏蔽雙絞線(STP),以及光纖等傳輸媒介。

在1985年,美國電腦工業協會(CCIA)提議要對大樓布線系統標準化,並且由電子工業聯盟(EIA),以及電信工業協會(TIA)共同制定規範,並且在1991年發佈了第一版商業建築通信 布線標準TIA/EIA-568,其後陸續更新為TIA/EIA-568-A、與TIA/EIA-568-B,而目前最新版本為2010年9月頒佈的TIA-568-C.0-1。文⊙林柏凱


採用結構化布線的好處
在系統發生狀況時,IT人員時常為了追查問題的源頭,從軟體到硬體逐一檢查,一般的判斷不是系統中毒,就是硬體設備損壞,卻沒想到問題的起因,可能是線材類型與品質不適合。

採用結構化布線,不僅是確保基礎架構硬體部份的耐用度,另外還可以提升系統的可靠度、建置彈性、便於IT人員管理,並且在發生如網路斷線的狀況時,還可因為結構化的設計與布線方式,快速發現問題所在。

保持系統彈性
企業環境與需求是不斷在改變的,例如使用者人數的增加,或是辦公座位的變更等,以臺灣的布線方式,在面對這些狀況時不是變更系統設定,就是重新拉線。這樣的情況對於中小企業來說或許不常發生,因此少數的變動都是在可以掌握的範圍內,但是長時間下來,線路將會變得錯綜複雜且難以管理。

另外,一般系統建置的時候,雖然會預留將來的擴充性,但是在硬體設備之間的連接,都是採用直接對連的方式,例如伺服器與儲存設備直接對連,或是直接由集線器(HUB)或交換器(Switch)拉一條線直通個人電腦。

這樣的連接方式在小型的環境裡頭並沒有太大的影響,但是在員工人數眾多,且變異性大的大型企業中,這種一旦啟動便不容易更動的架構就非常的不適合,因為許多企業環境都是跨樓層之外,還橫跨許多辦公室,而這種直接連接的方式,不僅日後無法變更,線路也會過度延伸,而超出線材的最大傳輸距離。

因此結構化布線的配件中,我們可以看到配線面板(Patch Panel)被大量採用,這個面板的作用,就是交換器與個人電腦連線之間的一個轉接點,主要功能就是避免系統因為直接的連線而呈現無法更動的狀況。

提升穩定度
在TIA/EIA-568的規範中,制定了傳輸介質的標準,所謂的傳輸介質就是銅線與光纜,而制定了這些標準,就是要確保線材的傳輸距離與品質,避免因為傳輸距離不足而影響到系統的穩定性。

另外,在規範中也明確的定義出不同的線材,如Cat 5E、Cat 6與Cat 6A等,應該擁有的傳輸速度,以及應該具備的傳輸距離,因此在建置系統時,只要因應不同的距離與傳輸速度,選用適當的線材,就可確保網路的穩定性,而不會有「時通,時不通」的靈異現象發生。

由於網路線內部包覆了多條線路,而這些細小的電線為了避免彼此之間互相產生干擾(噪音)的現象,因此會採用特殊的絞線方法,將彼此之間的干擾降到最低,而不同規格的線材,也會有不同的絞線方式。

在線路連接頭的部份,因為網路線接頭與線路連結,必須使用物理接觸的方式才可達到導電的效果,但是這個連接的部份若暴露在空氣中也會有氧化的情況發生,進而造成訊號衰減,影響傳輸效能,因此線材的製作影響著傳輸效能與有效距離。

目前市面上有許多廠商製作符合規範標準的線材,而這些線材不是使用者自行裁切、壓制,而是經過廠商自行驗證,確保有效傳輸距離,以及訊號衰減度都符合標準,因此價格比一般線材貴許多。

便於管理與維護
使用結構化布線建置系統之後,由於線路穩定,且系統架構具備彈性,因此只要搭配適當的命名原則,在擴增新設備或是尋找問題時都較為容易。
另外,建置系統的時候,我們可以搭配廠商針對結構化布線所推出的套件,例如光導槽、網籃與配線面板等,不僅在整體外觀上更簡潔,且目前的配線面板都可搭配不同顏色的連接孔,或是不同顏色的線材,不同功能的線路一目了然,在管理上更加方便。

另外,這些套件也有許多便於追查問題的設計,在維護時不必依照命名原則追尋來源,也可找到線的另一頭所連接的位置,維護時更簡易。


採用結構化布線建置的機房,會有整潔的外觀,而且搭配特定配件,對系統的管理與維護也更加簡易。

必須付出更多建置費用的原因
採用結構化布線,可以提高系統穩定度、增加系統彈性、便於管理,甚至因為搭配特殊的機櫃與整線器具,增加美觀的同時,還不影響機房與機櫃的散熱效能。這些優點所付出的代價,就是系統建置時,要花費更多的成本。

許多企業在建置系統時,注意到的是初期成本的考量,認為系統只要能夠順利運作即可,因此一般都選用廉價線材,而設備之間的連結也都採用直接連接的方式。這樣的做法在系統剛建置好時都沒有問題,但是隨著劣質線材的損耗,以及使用環境的變異,系統就會有不穩的狀態發生。

而採用了結構化布線雖然可以免除上述這些系統不穩定的狀況,但是在最初建置系統時,卻必須支出較多的經費。

這些增加的費用,並不是在設備的添增,而是線材價格的差異,以及增加了如配線面板與垂直導線架等配件。這些線材與配件,在臺灣的售價都不便宜,往往高出一般產品價格一倍以上,因此在建置系統的時候經費較高。不過,除了最初的建置成本較高之外,後續的維護與管理費用卻降低許多,甚至評估得當,這樣的系統在未來10年或15年,都不必變更,且沒有重新拉線的必要性,以整體花費來看,是比較划算的。

系統彈性仰賴預先規畫
另外,建置機房時,除了採用符合規範內容的線材與配線面板等設備,提供系統的穩定與彈性之外,另一個要注意的,就是系統在未來的擴充性還必須仰賴IT人員的規畫。也就是說建置之前,必須預先規畫好所要採用的網路拓樸、為將來使用者人數增加做預留,並且預估未來10年甚至15年的系統擴增需求,否則預留的網路數量不足,不論系統再穩定,接口數量少於使用者人數時,新增線路也是一大工程,甚至必須開啟高架地板,並且重新鋪線。因此為將來做預留的考量是非常重要的。

另外,每個系統剛建置完成時,線路都整理的很乾淨,但是如果管理人員長時間不妥善維護與管理的話,就容易有線路交錯,或是網路線多到像瀑布一般的情況。而結構化布線搭配妥善的命名原則,可以讓管理人員便於維護系統,但是如果長時間置之不理,也是會有一樣的後果,因此後續的管理也是維持系統穩定相當重要的一環。


線路命名原則EIA/TIA-606

系統建置的時候,因為線路眾多,因此標示線路功能的命名原則便顯得相當重要。因此命名原則一般也都是在系統建置的時候,也要一併納入考量與規劃的重點。好的命名方式,可以在線路查詢的時候,快速掌握特定的網路線,減少追查問題來源的時間與人力。

國際間也為線路的命名方式訂定規範EIA/TIA-606,在這規範中列舉了多種常見的命名方式,並且將各種狀況都考量進去,因此我們可依照使用環境,並參考規範即可建立符合的命名 系統。不過,這些命名方式僅是參考而已,只要符合自身的使用環境,並且將命名方式詳細記錄建檔,每個企業環境仍然可依照自己的系統狀況與使用習慣定義名稱。文⊙林柏凱


哪些環境不需使用結構化布線?
雖然,採用結構化布線可以確保系統穩定,以及將來擴充的需求,但是對於某些環境而言,結構化布線不一定是合適的選擇。

多數中小企業的辦公環境都不屬於企業自己的──辦公室都是租來的,而且沒幾年就搬遷一次,而系統也會重新建置一次,對於這類企業環境而言,高成本的的結構化布線方式並不適合,因為沒隔幾年公司就搬遷一次,對系統長期穩定性的要求並不高,所以這類企業在建置系統的時候,可以比較不考慮採用結構化的布線方式。

另外,隨著無線網路設備普及,也有越來越多企業使用無線網路建置辦公室內的網路環境,而這種情況對於終端的網路預留與彈性就可以不必如此講究,因為單一無線網路設備,就能支援多個使用者的連線需求,因此建構實體網路環境時,針對未來需求所預留的線路就可省略。

其實,在臺灣還處於起步階段的結構化布線,在歐美與大陸地區早就行之有年,甚至有專門探討這個主題的論壇與雜誌。會有這樣的現象,根據我們採訪的結果,是因為多數企業都無法意識到結構化布線對系統穩定的功效,以及日後可節省的維護管理費用;另一方面,則是無法理解價格雖然較高,但符合規範的線材與配件,對整體系統的影響與價值,因此在建置系統時,無法接受採用這類線材,以及周邊配件所必須付出的經費。文⊙林柏凱

未採用與採用結構化布線的機房比較

Before:未採用結構化布線的傳統機房,除了因一般線材傳輸距離與效能不如符合標準的線材,而容易造成系統不穩的狀況外,沒有採用布線配件的機房,也容易因為線路沒有適當的整理,而顯得凌亂,還會有圖中線路瀑布的特殊景象。而且這樣垂掛的各種纜線,不僅會因為沒有整理而有交叉、過度彎折,甚至打結的情況之外,還會阻礙設備的熱氣排放,而形成熱點。


After:採用結構化的布線方式,可以確保系統的穩定之外,另外再搭配適當的整線配件,除了可以有條理的整理纜線,增加管理的便利性,並且讓機房更美觀之外,?蓋大樓時一併導入vs.就地改建

許多資訊人員對於布線的管理,可能是相當頭大的一個問題,這主要是布線建設普遍受到忽視的緣故。多數機房的網路線缺乏管理,可能讓網路線呈現「瀑布」一樣未妥善管理的情形發生,這樣不僅造成管理上的困難,視覺上也會覺得機房並不美觀。而且,過去網路不通的狀況發生時,可能是鋪設時沒有將線路標示清楚,或是線路預留不夠,或是線路難以整理,使資訊人員無法迅速改善,此外,在高密度的機房中,纜線布設可能會影響氣流,進而增加空調的負荷。

結構化布線工程應從大樓建置初期規畫
纜線設計與施工規範是臺灣企業IT機房建置時,較常輕忽的範疇,其實纜線和資訊安全與系統穩定性有相當大的關連。而結構化布線的導入是為了能夠提供較高的穩定性保障,並獲得易於維護管理,並確保往後的擴充彈性的好處。

不過,目前要建置結構化布線的環境,通常都是以較具規模、新建置的大樓機房為主。舉例來說,事先評估企業屬性與需求,若定位不明時,可將辦公區各區域預留資訊插座,按照建築物的結構,將建築物中所有可能放置電腦及設備的位置都布好纜線,而應用模式確定的大樓,可依據使用功能和管理模式來確定資訊插座的位置,以便工程完成後能夠符合需求。同時估算網路環境能夠負載的使用年限,進而選擇電纜媒介與架構,避免線路頻寬不夠的未來擴增需求。而要建置機房時,也要清楚機房建置的等級要到什麼程度,簡單說也就是可接受的斷線程度。這些都是決定採用結構化布線時的考量因素。

還有要注意的是,要建置結構化布線的環境,經費也是考量,多數廠商均表示,布線建置這種基礎網路建設,應該一開始就做好,後續就不用再增加維護管理的成本,但這種隱形成本並不會在企業機房一開始布線時就受到重視。加上,結構化布線配件的價格與品質有其落差,舉例來說,像是線材的成本就可能差到2到3倍,但效果也的確有差,出廠前就經測試證明的纜線,在4點連結測試時不會出問題,但一般纜線可能就會測不過。

最後,從結構化布線的角度來看整體規畫建置,更進一步就是智慧型大樓的設計,將建築、設備、服務各要素優化並集中管理,以獲得高效率的建築大樓,當然,這需要整合各項系統,做到更集中的協調作業。

設備停機問題是影響就地改建布線環境的最大難度
如果要將現有的大樓機房環境就地改造,是比較困難的一件事,你可能要準備兩套同樣的設備,才方便系統或是設備的搬遷,成本勢必會比較高,同時也要在清理出大片的區域才能開始實行,不過,設備是否能夠停機更是相當關鍵的問題,要在不停機的狀況下就地改造,是非常困難的一件事,許多設備雖然運行地相當穩定,但管理人員可能不敢去動這些線路。此外,對於經年累月未好好整頓維護的機房線路,管理人員不一定能辨識出線路的來龍去脈,加上內部人員的交接問題,整理上需要花費相當大的心力才能夠完成。

擺脫過去的舊包袱是件不容易的事,以目前臺灣企業的情況來看,說服具有決策權的主管與老闆是一個問題,而解決跨部門整合的問題也很重要。讓決策主管決定,企業是否計畫建置結構化布線系統,而要做好結構化布線,應整合跨部門來做這樣的事情,國內常見的職權分類上,雖然定義得很詳細,但問題出在過去定位上,布線可能不是由IT單位負責,像是有些企業可能是由總務負責,甚至是樓管負責,造成這些基礎的網路建設,並不是都由IT單位負責的窘境,這也將是企業應審慎思考的範疇。文⊙羅正漢


結構化布線考量要項

● 大樓、機房新建時,除了水、電、空調管道,也應注意網路資訊纜線的通道配置

● 事先評估企業需求確定應用模式,再依照用途、定位與建築物結構,規畫布線方式

● 結構化布線器材、元件可能較貴,企業也可採用變通方式來遵循TIA規範

● 由於臺灣對於布線觀念尚不普及,導入前,建議讓決策主管先了解作用

● 就地重整或需評估系統環境所能承擔的停機風險,注意散熱、供電、系統穩定問題

如何選擇網路線與驗證連線效能

系統在不同的使用環境中,網路傳輸所需要的頻寬與距離都不相同,因此適當的線材選擇,是結構化布線中最重要的環節之一。使用正確的纜線,不僅可以確保網路的頻寬,還可以擁有穩定的傳輸品質與距離。

在EIA/TIA-568B的規範中,常見的傳輸介質可分為5類雙絞線,如CAT-5e(Category 5e)、6類雙絞線(Category 6 cable),如CAT-6與CAT-6A等,以及光纖等,這些線材彼此之間的差異,就在於內部的絞線方式,進而提供不同的傳輸速度與距離。

目前CAT-5e支援100Base-TX與1000Base-T,水平面上最長長度為90公尺,而6類雙絞線則支援10GbE的傳輸速度,以距離來說,CAT-6支援10G Base-T僅達37公尺,而CAT-6A則可達100公尺。

另外,光纖的部份依照傳播狀態可分為多模(Optical Multimode)與單模(Optical Single-mode)兩種,而規範中再依照不同的規格,將這類傳播介質分為多模的OM1(62.5/125微米)、OM2(傳統50/125微米)、OM3(56/125微米,雷射優化)、OM4(50/125微米,加強型雷射優化),以及單模的OS1與 OS2等。其中傳輸距離以雷射優化的OM3與加強型雷射優化的OM4最遠,距離分別可達300與500公尺。

從這些規格即可看出,不同線材支援不同的傳輸速度,而且所支援的傳輸距離也不同,因此在選擇時,要注意採用的環境距離,以及搭配的傳輸速度。

網路效能驗證方式:4點連結測試
要系統與網路正常運作,除了系統本身要穩定之外,延伸至各個作業環境的線路也必須通暢才行。受限於每種介質纜線在一定距離,並且經過跳接之後,訊號一定會有某種程度的衰竭,此時便能看出線材的傳輸品質好壞。

一般常見的測試方式有3點或4點連結測試,這裡所指的點是設備引線與水平纜線連接的配線面板,或是水平纜線與終端設備引線連結的資訊插座等,線與線交接延伸的地方,而不是設備與設備連接的點。

這些連接點介於交換機與末端的個人電腦之間,就像網路線的延長線一般不斷延伸,因此也是整套系統中,線路延伸最長的部分,所以線材的品質在此時便十分重要。

而採用結構化布線,為了讓系統保有彈性,網路經由骨幹至各樓層機房之後,便經由交換器、跳線面板、水平電纜,最後連接至使用者辦公區域的插座,再連接至終端設備,而這整個過程中,最多會經過4個線路連接點,想了解所使用的線材品質,就必須測試經過這幾個接點的連線狀況。
對於小型的環境,或是系統架構沒有如此複雜的環境來說,線路只需要能通過3點連結測試即可,而規模較大的環境則需要透過4點連結測試,才可以確保網路的穩定性。文⊙林柏凱


6種支援10GbE纜線有效距離比較

企業的核心設備,如伺服器與儲存設備等,許多都採用10GbE的線路連結,以確保傳輸效能。另一方面,網路除了越來越普及之外,頻寬也越來越快高,許多新建的機房,為了因應日後傳輸頻寬成長的變化,將所有的線路都使用支援10GbE的線材 。

而這些支援10GbE的纜線,可分為銅纜與光纖兩種材質,其中銅纜的CAT-6與光纖OM1因為傳輸距離較短,較適合短距離布線。而CAT-6A與OM2的距離都在100公尺左右,比較適合延伸至辦公區的末端,而OM3與OM4的距離都超過100公尺,適合遠距離布線。



2點連結測試與4點連結測試的架構

4點連結測試的4點,指的是介於集線器與個人端設備之間,線與線連接的每個節點,而依照結構化布線的架構來看,連接點最多為4點。
 
而臺灣多數機房則是2點連結的連結方式,也就是從交換器到終端設備之間,只有3條線,共2個節點的架構。

不論採用幾點連結的架構,在這些連接點之中,交換機器與個人設備之間,全都是依靠線材與配線面板等介面連接,並沒有其他設備可增加訊號強度,減少訊號衰竭的現象,因此線材的品質,在此時便相當重要。

看大圖

艾思妮採用結構化布線,讓機房管理更簡易

以生產「曼黛瑪璉」女性內衣著稱的艾思妮國際,是一家位於彰化的臺灣企業,他們的母公司是丁守企業(Nike與愛迪達運動鞋供應商)。艾思妮以前的機房架構,就是伺服器連接交換器,再直接用網路線連接到個人電腦。這樣的連接方式,在早期並不會有什麼困擾,長時間使用下來,經歷多次辦公座位異動,機房與辦公室的線路已經趨近無法整理的狀態。

該公司資訊部經理賴國弘表示,這種直接連接的佈線方式,讓他們在部門更動時,往往無法快速改變,而且這些線路長久下來,也讓他們的線路呈現混亂與無法更動的狀態。


艾思妮資訊部經理賴國弘(左)與課長黃畯瓏(右)負責該公司結構化布線的導入。

因為大樓改建,移除舊有線路,並改用結構化布線
要改變這樣的狀況,公司搬遷或是大樓改建是重整的好時機。艾思妮前後一共有2次的改建工程,在2008年11月,艾思妮原本的倉庫要更改為研發大樓,資訊設備與系統也必須整個重建,因此他們便趁著這機會,撤除原本的布線方式,改用結構化布線。而隔年3月,他們的行政大樓也隨著改建,所以改建過程並沒有一開始就從機房開始,因為他們的機房位於行政大樓內部,與研發大樓不同地方。

賴國弘表示,其實艾思妮內部電腦數量並不多,且整體架構也不大,因此原本的系統架構整體穩定度並不會太差,而且百貨公司駐點的電腦也採用精簡型電腦架構,機房內部的伺服器數量也大幅度減少,因此系統的穩定度,其實並不是他們採用結構化布線的主要原因。會改用這樣的布線方式,最主要的目的,是想讓日後的管理更加簡易與彈性,而另一個原因,則是機房太過雜亂,必須加以整理保持機房的美觀。

改建過程中,資訊部門並不是水電工程完畢之後才開始規畫,而是在建設初期,就與水電工程一併協商與進行。該公司資訊部課長黃畯瓏表示,真正的結構化布線,應該是在建築物開始設計管線配置時,就和水電等基礎設施一起考量,這樣做最大的好處,就是資訊部門不必因為水電等管線已經安裝好,只能使用剩餘的管線空間而處處受限。

也因為資訊部門從一開始就參與規畫,因此艾思妮研發大樓在新增辦公區域與電腦設備時,比較擁有彈性,而不會因為插座、網路或電話線等接孔與理想位置不符合,而必須重新拉線或是位置必須更換。

而另一個比較不一樣的,就是艾思妮在研發大樓與行政大樓改建的時候,考量到日後有可能會導入網路電話,因此電話線路也一併整合到機房內,且全部採用CAT 6等級的線材。

採用雙線並行的方式重建
由於艾思妮的百貨門市駐點採用精簡型電腦架構,透過網路連回位於機房內的刀鋒伺服器,因此每天晚上10點以前,都是處於不能停機或斷線的狀態。

而他們為了在重建的過程中,讓系統處於可以運作的狀態,因此施工時,他們先布置了一條網路線暫時替代原本的線路,他們的施工時間,就是深夜10點過後,所有專櫃駐點都下班了,才將系統切換到新的線路進行測試,而且只要在隔天上班之前將線路切換回來即可。

因為艾思妮整體大約只有100多臺電腦,端點的數量並不會太多,因此實際施工時間只有2至3個禮拜,若再包括前期規畫,也只要兩個月的時間。例如研發大樓是從2008年11月3日開始,2009年1月20日結束;而行政大樓則是2009年3月20日開始,同年的5月17日就全部施工完畢,整體重建的速度相當快速。

在設備的連結上,他們將原本伺服器直接連接交換器的連接方式,改成透過配線面板整合,再連接到在大樓各樓層的辦公座位上,而大樓與大樓之間,則是使用光纖來連接,因此除了行政大樓有機房之外,其他大樓都只有一個配線間,甚至只有一個配線箱,整合網路與電話線,再透過配線面板分接至各個辦公區域。

改用結構化布線,管理與維護更方便快速
改用結構化布線之後,雖然艾思妮的整體系統穩定度沒有因此大幅提升,卻擁有更佳的彈性,在管理上也較為簡易。賴國弘與黃畯瓏一致表示,雖然系統線路的維護,全部外包給原本的布線廠商,但是他們現在一旦有辦公室異動的狀況,能夠在不改變既有的辦公室裝潢,快速改變線路配置,再加上最初與水電的共同規畫,電力與網路都有預留的情況下,新的辦公區域能夠迅速就定位。而且一旦線路有問題,在追查問題來源時也更快速與簡易。

不過,艾思妮採用結構化布線的代價,就是成本高出一般布線將近一倍。黃畯瓏說,如果以一般線材來算,平均一臺個人電腦的網路線大約是1,500元左右,但是採用特定品牌的線材,價格則是3,000左右,多了一倍,而且採用特定的機櫃以及各式配件,價格也都比一般高出許多。因此,一開始必須付出高於一般布線的成本,是採用這種布線方式所必須面對的情況。文⊙林柏凱

機房


光導槽
行政大樓與研發大樓之間使用光纖連結,且因為光纖的可彎曲角度與半徑等都與一般網路線不同,所以艾思妮使用光導槽將光纖與一般網路線分開。


看大圖

網路與電話線整合
由於系統重建時將電話線路也整併在一起,因此艾思妮的資訊部門也可以一併管理電話線路,且透過不同線材顏色,可以快速分辨兩者。圖內黃色線為網路線,綠色線為電話線。



配線間
位於研發大樓的配線間(左圖),透過光纖與機房連接,並且使用配線面板將線路散發至個人電腦。而且不同屬性與長度的纜線,艾思妮使用不同顏色做區分。

另外還配置了一臺UPS(右圖)讓交換機與研發大樓的電腦在停電時,仍然可以持續幾分鐘的運作,可將重要資料儲存起來。



配線盤
艾思妮廠區因為使用電腦的人員較少,且電話線需求比網路纜線更多,因此改用配線盤與配線箱的作法,明顯和行政大樓的機房與研發大樓的配線間不同。

這個配線箱透過光纖(橘色線)與機房連結,再藉由配線盤(灰色線)分接至各個工作區。


預留網路插座並編號
在每個辦公座位上,都有預留好的電源插座,以及網路與電話線。只要透過配線面板上的編號定位,就可以知道該座位所連接的網路線。在查詢線路時,能迅速找到每條線路的頭尾,在管理與維護上相當方便。

圖中為資訊部門的辦公區,因此有兩組網路與電話線,比一般工作區域多一組。

教育部重視布線環境打造綠色機房

一般來說,機房內存放大量設備,因此纜線的集中程度相當高,不過,普遍國人對於機房內的管理僅將焦點放在設備,而纜線的管理成為容易忽略的一環。

教育部位於臺北市科技大樓的資料中心,因為機房設備逐漸增加,用電容易超過負荷,加上資訊中心內的非IT設備總用電量高,長久下來不環保也不節能,加上纜線過於凌亂沒有效率的整理方式,因此,重新將機房規畫整理,其中布線建設的改善,也是他們相當重視的一環。

教育部電子計算機中心主任何榮桂表示,經由寬普數位科技公司的協助,他們共花了3個月的時間,在2010年1月完成重整工作。不過,在重整工作前的規畫與討論上,則耗了將近一年的時間。

從教育部資料中心的重整經驗來看,在布線重建過程中,他們要解決過去的一些習慣問題,像是機房內有許多設備與纜線沒有計畫性的妥善配置,大多依照過往的習慣,當設備增加時,找尋任意的空位擺放,而纜線也是重新拉線的方式處理。

整理機房纜線能帶來的好處在於,提高配線設備的穩定與可靠性,並且利於後續管理,而模組化設備的特性,也能讓他們加快布建的速度。

在改善布線空間的利用上,也能增加機房內氣流的效益,像是過去他們的高架地板下,纜線密度高且雜亂,阻礙了氣流的循環,同時也無從辨別線路是否有效使用中,無法清理出已經沒有在使用的纜線。如此一來,改善布線環境後,也可以做到節省機房空間、改善空氣流通的效益,進而減少能耗的支出。

整建後之機房環境設施、機櫃系統,以及結構化線路布局與導線槽配置,能夠符合TIA-942規範,並滿足未來10年線路擴充需求。此外,電力工程也不可小視,他們設置UPS雙迴路供電系統及TVSS突波保護裝置。


教育部電子計算機中心主任何榮桂表示,在機房布線建設方面,上層要能有決心去做,並規畫好未來十年以上的需求,能便於日後的擴增或異動,讓後續維運更容易,並且也能配合綠色機房的建置規畫,進一步達到節能減碳的效果。

要能讓設備能在接近不停機的狀態下重整機房
教育部電子計算機中心數位平臺組組長林瑞龍表示,就地重整機房過程中,由於要能夠在不影響設備運行的情境下搬移,因此,事前的沙盤推演可花了不少時間,尤其在前期的規畫階段上,進行假設工程的預演是相當重要的動作,以預防設備斷線等問題。

他們將既有的空間分成兩個區域,先把設備全部集中到靠近門口的位置,再開始用較內部的位置來整理。

光是要移動這些設備時就很麻煩,最困難的問題在於查線,由於過去沒有系統化的管理,因此重整時需要花上非常大的心力。藉由這樣的動作,他們也將原先不需要的設備、線路整理出,避免不必要的空間浪費。

至於清出來的區域,參考機房規範標準重新規畫,同時也針對實際環境做出相對應的調整措施。舉例而言,她們首先改變的是資訊中心的樓層高度,將天花板與高架地板重新規畫,以增加樓層高度。這是因為下吹式空調需要45公分高的高架地板,受限於樓高限制,因而捨棄原先的下吹式空調方式,改以機房兩側增加雙氣室空調系統的方式,來完成冷熱風的循環,因此可以降低原先高架地板的高度,同時將原先布設於高架地板下的纜線清出,僅留下重電纜線布線路徑。而機房內的網路纜線與光纖纜線的走線路徑,則利用梯架與光導槽從機櫃上方通過。

接下來,他們再將設備移至新整理好的空間,並將舊的空間重新改造,最後再將整個機房設備與線路擺放至定位,結果,新機房在空間上獲得更大的預留區域,機房與機櫃內的布線環境也看起來相當整齊,機房的走線路徑獲得相當大的改善,擺脫凌亂的機房環境,纜線管理方式更容易,整體空調利用率也比過去要好。

在設備轉移過程中,還有一個相當重要的問題,就是當設備集中在暫時擺放的區域時,由於空間狹小、設備密度高,所產生的熱空氣將非常密集,因此,他們以增加空調的方式,以免熱密度太高影響設備的散熱效果,進而影響設備的運行。同時,也增加UPS設備的數量,避免因臨時停電造成設備損壞,或是服務中斷。

此外,施工時要特別注意到粉塵與氣流的問題,因此他們也特別將新空間與舊空間之間加裝垂幕。

提升機房布線建設基礎,協助機房後續維運,改善機房空間利用
在就地重整的情況下,教育部資訊中心增加了一些設備,像是Panduit機櫃、配線面板、梯架與光導槽,設備上也增加UPS不斷電系統。此外,他們在重整規畫時,便決定採購新的機櫃,並具有理線架的機構,以利布線整理,同時也能方便設備轉移時,有新的機櫃可以安置設備。

他們將重要設備都依循TIA-942的要求,設置高適用度機櫃系統,以增加空間的利用率,同時減少相關建置的成本,而機櫃選擇上,也建議買深度較長的機櫃,並選擇支援垂直理線架槽設計的機櫃,以解決機櫃內的走線路徑。不過,基於成本考量,他們仍保留3個舊式機櫃放置較不常使用的設備。

重整後的新機房中,他們也利用結構化布線的優勢,將線路主要的骨幹纜線路徑先集中至最內排的機櫃,再藉由Panduit配線面板、梯架以及光導槽等配件,讓纜線分流至不同排的設備機櫃當中,而各排機櫃也利用配線面板串接的方式,讓線路配置更具彈性,也更有條理。將纜線放落於梯架上時,利用魔鬼沾將之綑住,讓纜線整齊而且有效率的擺放。

舉例來說,在伺服器機櫃中,採用具有垂直理線架的Panduit 4-POST模組式高密度機櫃系統,增強線纜的管理,像是網路跳線及電源線、KVM線等。而在網路設備機櫃中,搭配具有垂直及水平理線槽的Panduit PatchRunner高密度網路機架系統,並利用45度曲面跳線面板,在主配線櫃能夠有效的設置及管理480個網路節點,以配合線纜管理。

教育部電子計算機中心數位平臺組組長林瑞龍表示,要做好電源和纜線管理,可透過機櫃內垂直安裝的配線架和電源排插。在機櫃內的纜線整理方面,以往普遍遇到的問題是,隨著不斷增加伺服器數量,讓機櫃後方的纜線相當雜亂。這些堆積的線路可能阻礙伺服器背面出風口,使伺服器風扇無法有效將熱空氣排出。

因此,移除不必要的纜線,並將纜線平均分配至機櫃兩旁的垂直導線槽,可避免影響設備的散熱效果,同時也應注意到機櫃內的纜線長度,能具有合適的長度,避免影響到走線的順暢。

此外,電源線也能夠依照同樣的走線方式來整理。機櫃旁的電力插座選擇可以監控耗電的電源排插,讓機房設備的電力能夠做進一步的管控,同時,合理的電源分配對於機房IT系統的穩定性,也有相當大的作用,在這次機房重整中,教育部將資料中心內的電盤集中在最內部的區域,不同於以往散布在機房各處,而高架地板下僅保留機房內的重電纜線,也設置網格式的電纜布線方式,以解決機房大量電纜繞送走線的需求。文⊙羅正漢


教育部資訊中心機房重整前後布線差異


 重整前

缺乏管理的纜線往往是機房人員心中的痛,機櫃中凌亂的線路,機房人員可能不敢任意扯動纜線,一旦交接後,新的人力也需要花上不少時間才能掌握這樣的環境。


過去機櫃後方的纜線多,而且明顯許多纜線有過長的問題,雖然這樣可以應付未來變動上的需求,但這樣的預留方式多半是不得已的作法。


在高架地板下,過去沒有妥善布線計畫的環境中,布線、拉線隨著設備的增加,加上無效線路可能沒有撤除等因素,讓纜線看起來相當雜亂。

 重整後

重整後的機房重視布線建設,將水平纜線走線路徑從原本的高架地板下,改成利用機櫃上方的梯架與光導槽走線。同時配合環控、空調、水電等系統的改善,讓機房管理能更符合規範,同時也達到節能減碳的功效。


以配線面板與標號原則的措施,能夠便於線纜管理,也能考慮到未來IT設備的彈性與擴充性。


機房整建後,各排機櫃利用配線面板、垂直導線機制,讓布線管理更具彈性且易於整理。


設備後方的網路纜線以及電源纜線,都能利用同樣的方式管理,清晰的走線路徑,讓後續的維運變得相當方便,交接後的人員也能迅速判斷。


結構化布線可以應付未來變動上的需求,整體走線路徑也不會讓機櫃後方的線路長短差異太大,使維運管理人員能夠方便地整理纜線路徑。結構化布線常見的相關器材與元件

在結構化布線中,最重要的就是各種電纜媒介,目前常見的各類跳線規格像是Cat 5e、Cat 6、Cat 6a銅纜線及光纖纜線,在前文中我們也描述了它們的差異,當我們挑選這些不同規格的纜線時,同時可以注意防火材質的要求,在電纜分級當中,有很多是關於防火的要求。

在結構化布線這樣的概念下,除了線材之外,關於布線方面也有很多配件及工具可以幫助企業更方便地管理與建置。

我們將結構化布線中應用的器材配件加以介紹,共分為4大類:骨幹纜線與水平纜線、布線通道、配線間與其他相關配件。從簡化的規模架構來看,依據建築物大小與組織規模,可能會有一個至多個通信間透過骨幹纜線連接到主要設備間,而通信間就是網路配線開始的地方,通常各樓層會有一個主要通信配線間,此外,通信間之間的連接也是透過骨幹纜線。而在同一樓層中,水平纜線透過線槽路徑等布線通道,連接至工作區的各個資訊出口,也就是各員工位置附近的資訊插座。此外,布線通道也是布線環境中重要的一環,在中心設備間,可能利用網籃、梯架與光導槽來負載這些纜線,而工作區中也可以利用表現的安裝線槽來鋪設布線通道。

除了透過這些元件建構出結構化布線系統,還有一些比較特殊的設計,也能夠輔助布線的管理與防護。像是經過設計的跳線接頭、資訊插座、智慧型整合布線系統,以及工作區的配線箱可適應不同需求的環境。文⊙羅正漢


看大圖

1. 骨幹纜線與水平纜線
在結構化布線中,電纜媒介可以依架設性質分成骨幹纜線(Backbone cable)與水平纜線(Horizontal cable)。以最簡單的情況來看,骨幹纜線就是讓整體網路能夠相互連接的主要纜線,也就是從一個主要的設備間,連接至各樓層的配線間的纜線。而水平纜線是從各樓層配線間延伸至各資訊插座,像是在辦公區中,如果將辦公區的每個位置都視為標準辦公座位,再依此配置資訊插座,當未來辦公室異動調整時,可以輕易規畫新的工作區配置。最後,從資訊插座連結至一般電腦設備的部分則稱為配線纜線。而這些纜線媒介,在設計時仍以整體環境考量未來需求,規畫好預計使用的年限,來決定纜線,並注意其傳輸容量與傳輸距離。


在資訊中心中,位於牆面中的骨幹電纜,主要提供設備間與配線間電纜的相互連接。採用不同顏色的纜線分類,能夠讓管理人員直覺了解其纜線用途。


水平纜線從配線間延伸至辦公室的多個資訊插座,並可利用棋盤式分割將辦公區各點都當成辦公座位,再利用條碼標籤標示,以利資訊人員後續網路線的管理與維護。

2. 布線通道
在布線通道方面,我們能夠運用布線槽、高架地板、網籃、梯架、光導槽等設計,讓龐大的纜線能夠排列得整整齊齊,協助走線及預留網路線通道容量,只要持續能夠維護這部分,對於後續管理上有相當的幫助。

像是機房內的布線路徑計畫中, UTP銅纜線可以利用高架地板、網籃、梯架來布設走線,而在機櫃中則可採用垂直走線的整線方式,利用開放式理線架、垂直理線架等設備,讓布線脈絡更佳流暢。而為了保護重要的骨幹纜線,尤其是脆弱的光纖纜線,光導槽也成為近年常看到的布線通道配件。這些布線配件的優點在於,具有美觀的外型,強度高、安裝方便等特點,它的安裝尺寸也可由使用者依據機房實際情況靈活設計。

而辦公區中,過去習慣使用穿牆佈線,走表面布線槽或是天花板上線架的方式,現在也可採用機房中常見的高架地板方式,讓布線維護更容易,只要掀開高架地板即可碰觸到纜線。


梯架與網籃的作用沒有差異,都是負載網路纜線的工具,只是外觀上網籃比梯架多了兩側的防護。同時,也要考量這些器材所能夠支撐纜線的重量極限。

網籃、梯架與光導槽
利用光導槽與梯架,將銅纜線與光纖纜線布設在機房上方,讓走線路徑整齊畫一,並保持美觀。



機櫃與垂直理線架
利用光導槽與梯架,將銅纜線與光纖纜線布設在機房上方,讓走線路徑整齊畫一,並保持美觀。


利用機架旁的垂直導線架,或是機櫃內側的垂直導線槽,可以協助水平纜線進入機櫃時的走線路徑,外觀上也可讓機房布線顯得整齊畫一。


利用機架旁的垂直理線架,可以讓走線方式更順暢,也不易影響到整體美觀。

3. 配線間
在結構化布線中,配線間可以分成通信間與設備間,這些配線間把骨幹纜線與水平纜線連結在一起,而我們可以透過配線間改變水平纜線之間的連接關系,其中最主要的就是配線面板(Patch Panel)的應用。

配線面板的好處在於能夠方便管理,異動時只需更改網路線(Patch Cord),而不用整條線重拉。透過調整內部跳線裝置,就能將所有線路上的設備連接起來,配合標示管理,可以增加管理的容易性。

特別的是,現在配線面板還有曲型面板(Angle Panel)的設計,好處在於可以讓網路線的走線空間更充裕,讓配線接頭可以更密集。

綜合來說,配線間是網路配線的開始點,建置時,首先應考量接地、獨立電源、通風和冷卻系統的要求,目前多數配線間都會搭配獨立的不斷電系統。

配線間與配線面板

嚴格來說,配線間可分成兩種類型:設備間和通信間。設備間通常包含了總配線架、不斷電系統、區域網路設備、檔案伺服器與資料處理設備。而通信間的結構較為簡單,通常只有配線面板和支架,以及不斷電系統設備。(如圖)


▲▼曲型的配線面板相當適合高密度的纜線使用環境,配合機架旁的垂直線槽,以及機櫃後方的布線整理,讓纜線配置能夠有充裕的空間,能夠讓纜線從垂直導線機制順利與配線面板連接,並且利用束帶或魔鬼沾的配合,讓纜線整齊畫一。加上面板前的色彩與標號管理,線路需要異動時也不需要太大的調整。



4. 其他布線配件(跳線接頭、資訊插座、智慧型整合布線系統、配線箱)
還有一些上述未提及的配件,像是在跳線方面,市面上有廠商推出針對資安設計的特殊連接頭相當特別,例如跳線防拔的設計,讓重要的纜線能夠無法以平時插拔的方式拔出,需以特殊的工具或是不同的拔出方法,才能將跳線鬆開,以減少因意外而產生的網路斷線事故,也有可以封鎖未使用連接插槽的工具,這些特別的卡榫設計,Panduit、Siemon均提供關於此方面的工具。

而線材的綑綁方面,像是魔鬼沾與束帶是常見的線材整理好幫手,可以方便地將銅纜線綑綁整齊,而這類產品若定位在高品質,更要求能夠可以耐高溫、抗酸鹼,以確保這些配件不會造成纜線的安全疑慮。

此外,使用者端的資訊插座也是有講究的,例如每一插孔要有明顯圖示,標明為電腦或電話使用,需預留幾個纜線接頭也要有明確的計畫。現在有一些廠商生產斜角模組的資訊插座,以確保電纜具有正確的彎曲半徑,以防止不小心的鬆脫行為對纜線造成傷害,像是Panduit和Siemon的產品。

特別值得一提是智慧型的整合布線系統,像是CommScope提供的Systimax整合式網路布線系統。我們可以利用管理軟體、控制系統與智慧型面板的搭配,來檢測光纖、銅纜跳線的連接,同時也能夠自動偵測網路上端到端的連接、追蹤所有具有網路連接的設備,而非計畫、授權的纜線插拔行為也會自動警示,使變更和故障管理的流程更友善。舉例來說,當跳線鬆脫,系統檢測到事件發生便會在將事件發送給伺服器,由於該狀況非屬於計畫的事件記錄,便會由系統發出警報訊息給管理者,當管理者發出恢復指令後,現場控制器元件同時也會顯示清楚的引導提示,以便現場人員將跳線接回正確的連接位置。

防拉跳線接頭
纜線採用特殊的跳線接頭設計,讓接頭管理更輕鬆,也不會因意外導致網路斷線。例如圖中的這種跳線,當拉住跳線滑套處,即可輕鬆將卡榫鬆開將跳線抽出,不過,當單純拉住網路線扯動時,並無法將跳線拔出。


資訊插座
資訊插座方面,不僅標示需明確,預留接頭數量也要有明確的規畫,除了一般常見的接線盒,也有廠商為了確保電纜的彎曲半徑,提供斜角模組的資訊插座。在辦公區的資訊插座中,常見作法是,可以配置1個資訊埠、1個語音埠,以及1個資訊/語音通用之預留埠。



智慧型整合布線系統
智慧型整合布線系統結合管理軟體、控制系統與面板,能夠自動偵測網路上端到端的連接、追蹤所有具有網路連接的設備。在變更和故障管理時,可以讓控制器元件上的螢幕,清楚顯示線路連接的提示,讓現場管理人員可以迅速連接至正確的插孔。


配線箱
單位規模、需求不大時,在辦公區內可採用壁掛式配線箱,來收容配線面板與纜線的連接。

這種方式具有可易於安裝和維修的特性,也能適合光纖配線的收容管理,並可根據需求提供客製化設計。


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