在CIO们所需要做的决定中，其中一个最具挑战性的决定就是如何设计一个合理的光纤布线网络。光纤光缆由于其极高的带宽，是支持语音、数据和视频应用的最好的介质。但是，如果在系统设计阶段没有充分考虑系统的连接性，即光缆系统的可管理性，灵活性和可升级性，那么使用光纤的优势就不存在了。那种传统的基于不同应用而安装光缆或系统的方式已经过时了，设计师和用户正在通过合理的设计和规划结构化布线系统来节省时间和费用。例如，即使针对点到点而安装的光缆，也要充分考虑光缆的指标，以便日后的升级，并成为将来网络的一个部分。总之，通过对未来应用的预测和为未知的应用提供容余光纤通道，可以避免将来光缆，连接设备和安装施工的重复投资。
康宁公司建议结构化光纤布线的理念，并采用物理层星型拓扑结构的方式。这种星型结构的通信传输网络可以有效地支持所有的逻辑拓扑结构（星型，总线型，点到点，环型和网格型）。这里阐述的指导原则符合TIA/EIA-568-B(Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) 以及 TIA/EIA-942(Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers)的总体建议。本章将首先概述目前常用的逻辑拓扑结构的区别，然后讨论在建筑环境下(园区主干，建筑物主干和水平布线)这些拓扑结构的物理实施。
逻辑拓扑
作为支持所有可能发生的网络应用的基础通用系统，结构化布线必须能够支持所有的逻辑拓扑结构。这些拓扑定义了系统设备的电子连接方式。光纤应用可以支持以下的逻辑拓扑：
• 点到点
• 星型
• 环型
• 总线型
• 网状
点到点（Point-to-Point）
今天的用户建筑网络，通常仍然采用点到点的逻辑拓扑结构；两个需要直接通信的设备通过光纤（通常是两根光纤，一收一发）直接连接。典型的点到点应用包括：
• ＣＣＴＶ摄像头
• 远程计量／传感
• 工业环境下的可编程控制器
• 以太网
• 光纤通道
• 终端复用
• 卫星上／下链路
• ESCON®
星型（Star）
星型结构是点到点结构的拓展，将点到点的链路集中到同一个通信控制设备。通常，星型应用包括：
• 交换，如以太网，ＰＢＸ或数据交换
• 带集中监控站的安全视频系统
• 服务于多点的互动视频会议系统
环型（Ring）
有两种主要的标准支持环型逻辑拓扑结构：(1)令牌环（Token Ring，IEEE802.5）和 (2) FDDI (ANSI X3T9)。采用这种结构，每一个设备都和它相邻的设备在一个环上连接。环型拓扑结构的例子有：
• FDDI
• 令牌环（Token Ring）
在这里，设备连接在一个单向环或双向环中。实际应用中，常采用双向环结构，两个环的传输方向相反。当环上的一个设备损坏时，其中一个环就会自动绕回到另一个环，从而允许其它设备正常工作。这就要求每个设备有两芯光纤连接，而不象单向环，只有一根光纤连到设备上。通常在应用FDDI网络时，主干采用双环结构，水平采用单环结构。
逻辑总线（Logical Bus）
IEEE 802.3标准规定了基于逻辑总线拓扑的数据通信，在这种结构中，所有设备共享线路。在同一个线路上，数据传输是双向的，而不是象环型拓扑，是单向的。当其中一个设备发射信号时，其它所有设备几乎都在同一时间接受信号。目前，基于总线结构最常用的系统是：
• 共享以太网≤ 100Mb/s
• MAP（生产自动化协议）
• 令牌总线(Token bus)
逻辑网状型（Logical Mesh）
逻辑上，采用网状拓扑结构，网络中的每一个设备都与其他设备相连接，如果其中有任何一台设备或传输端口不能工作，信号可以绕到其他设备，这样就可以使系统的可靠性最大化。这种逻辑拓扑结构主要应用于网络交换或路由，当需要提供非常高可靠性系统的时候，其中每一台设备都可以提供通信流量通路。
物理拓扑和逻辑拓扑的实施
康宁公司建议，前面提到的所有逻辑拓扑结构都可以由物理星型布线结构实现。当然，这也是TIA/EIA-568-B 建议的标准，而实施物理拓扑的点到点和星型结构则非常直观。
虽然市场上仍然存在使用总线或环型结构传输数据的网络，物理星型光纤布线能够支持所有逻辑拓扑，使得这种结构成为设计的主流。
物理星型与物理环行结构（Physical Star vs. Physical Ring）
虽然某些场合下，似乎采用物理环型结构更合适，但通过与物理星型结构仔细比较后可以发现，实际上采用星型结构会更好地支持结构化布线系统。
冗余和零宕机时间
冗余电子设备
为保证系统的宕机时间的要求，许多系统采用冗余的设备，但所用的光纤仍然在一根光缆里。这种情况下，如果主系统出现故障，冗余系统会马上启动。采取这种方式，可以保护有源设备或端口的故障，但如果光缆被切断，整个系统就会出现问题。
冗余路由
如果需要更好地保护系统宕机时间，可以通过冗余光缆路由的方式。冗余光纤通过备份路径连接设备，当一条路由受损后，另一条路由马上接管。当需要光纤路由“零”宕机时，就需要有冗余的光纤路由。
物理星型结构的具体实施
TIA/EIA-568-B 商业建筑通信布线标准
下面我们对TIA/EIA-568-B标准有关光纤和拓扑结构方面的内容做个总结。该标准建议采用分层星型结构做为主干，单层星型结构用于水平配线。
在布线的主干部分，既主配线(MC)至水平配线(HC)或其中最多增加一个中间配线(IC)，当采用多模光纤时，最大距离为2000m；如采用单模光纤，最大距离为3000m。MC可以允许连接任意数量的HC或IC，同时IC允许连接任意数量的HC。标准对室外园区主干或市内建筑物主干不作区分，因为这些定义是由设施的大小和园区的规划而决定的。然而，在大多数应用里，我们可以把MC至IC看作园区主干连接，而把IC至HC看作是建筑物主干连接。还有一些例外情况，如超高大楼，其中所有的主干部分都在楼内；或对小型建筑情况，其中只有HC,没有任何IC。
有时在水平布线部分，在HC和工作区插座或多用户通信插座组之间，有可能增加一个集合点(CP)；采用这种方式，可以使高芯数光缆更靠近每个用户。高芯数光缆可以通过CP点的方式，分支出几根低芯数光缆。如果采用CP点分支的方式，那么按照上述光纤标准设计，对ＣＰ点的位置就没有要求。但如果采用屏蔽铜缆布线并采用CP点设计方案，ＣＰ点至ＨＣ的距离最小为15m，以便抑制近端串绕(NEXT)和回损。
水平布线一般采用单层星型连接，从水平配线至工作区电信插座之间的距离不能超过90m，设备跳线不超过10m。这个距离的限制并不是由于光纤的传输能力，而是基于铜缆用于数据网络的距离的限制。星型结构的中心是HC，它可以放置在电信间(TR)或电信箱(TE)内。TE可以和TR结合，用于大型空间环境。这样，水平布线将连接HC和每个用户工作区通信插座(TO)或在开放办公区环境下，连接多用户电信插座组件(MUTOA)。
园区主干（Campus Backbone）
在设计园区主干网络布线部分，设计师和用户有很多的选择方案，尤其是针对大学，大型工业园或基地等大型网络的设计。园区主干的设计也会受到物理条件的限制，诸如管道的资源，路权以及障碍物等。由于这些原因，这一部分有很多需要考虑的因素。
对较小的网络（无论建筑物数量和建筑区域），最好的设计方式是把所有的建筑通过光纤连接到主配线(MC)。建筑物内的每个配线区就可以作为中间配线(IC)，用来连接每个建筑物的水平配线(HC)，然后各(IC)集中连接到MC。MC的位置应该尽可能靠近或放置在主设备间，如数据中心， PBX机房等。理想情况下，MC放置在所有建筑物的中间位置，并有足够的空间放置配线硬件和设备，以及有合适的路由连接其它建筑物。以上网络布线设计符合TIA/EIA-568-B 的标准。采用这种单层星型物理拓扑结构的园区主干，有很多好处：
• 提供集中控制，简化系统管理
• 允许在MC对系统进行测试以及重新对拓扑结构作配置
• 维护简单，对非法入侵进行安全管理更方便
• 方便处理未来园区主干增加链路的要求
对更大型的网络（无论建筑物数量和建筑区域），如大学，大型工业园或基地等，可能需要两层星型结构的园区网络。采用这种设计，并不是所有的建筑物都连接到MC；而是在某些区域放置IC来代替MC，然后将这些IC连接到MC。这种选择不完全符合TIA/EIA-568-B规范要求，但在某些情况下，如没有合适的路由将所有的光缆连到MC，或由于地理环境的需要，或要求对通信功能进行分组等需要分隔网络，那么就可以考虑以上设计方案。在大型网络里，采用上述方案，意味着可以增加电子设备，如复用器，交换机或路由器等使用的有效性，并能够更好地利用光纤带宽或分隔的网络。
如果能够很好的保证IC的数量，用户就可以体会到网络作分隔的好处，同时不会明显地牺牲集中控制，灵活性和可管理性。
如果在园区主干采用这种分层的星型结构，我们建议在每个分隔区域都采用物理星型。这样可以保证灵活性，多样性和可管理性。但在以下两种主要情况下，用户可以考虑采用物理环型结构来连接IC和MC：(1)现存的管道资源只能支持环型，而不能支持星型结构，或者(2)网络的主要（或唯一）目的是支持基于环型网络的设备。
我们一般不建议采用物理环型连接各建筑物。但由于管道资源的限制，光缆路由只能采用环型连接。我们这里有一个更好的建议，既在同一根光缆中，分配一部分光纤通过IC环行连接到MC，而另一部分光纤在IC处采用熔接方式，直接连接到MC处。这样，既可以充分利用管道资源，又为用户将来的应用提供了灵活性。当然，采用这种设计方案，就需要详细了解用户当前和未来的通信需求。
建筑物主干（Building Backbone）
从MC或IC到HC（水平配线）的建筑物主干部分的设计相对比较简单和直接。但有时也会有一些不同的选择。
我们一般建议在建筑物内，从建筑物配线（MC或IC）到水平配线（HC）之间采用单层物理星型结构。但有些情况下，如高楼内，可以考虑两层星型结构。前面所述的选择和决策过程在这里也同样适用。
在某些情况下，可能会出现HC至HC的链接而不是IC至HC，特别是某些建筑物每层有多个HC的情况。只有在很特殊的情况下，我们才需要采用HC至HC的链接。例如，需要在某些路径为HC和IC之间提供冗余通道。
水平布线（Horizontal Cabling）
由于光纤的特性，可以采用光纤进行非常灵活的布线设计。铜缆在实际应用中由于其传输距离和运营余量的限制，数据在铜缆上的传输必须满足非常严格的设计规定。另外，光纤不仅能用于传统的水平布线网络；特别是在开放办公或集中管理环境下，只有采用光纤网络设计，才能达到需求。
在传统网络设计中，要求电信间到用户电信插座的距离小于90m，跳线长度小于10m，水平区总长度小于100m。这样，就要求电子设备（交换或路由设备）放置在电信间或电信箱的HC处。由于交换机放在HC，那么网络就只需要很少芯数的光纤主干（通常采用12，14或48芯激光优化多模光纤(OM3)连接MC/IC 至HC，采用一根4芯标准50/125 μm多模光缆连接HC至TO）。
对开放式办公区间，我们建议采用多用户插座网络。多芯光纤从电信间TR连接到开放办公区，并选择一个固定的地方连接多用户插座组件。该组件通常支持6到12个办公室，然后采用跳线连到工作区。这样就可以允许用户在调整办公区时不需要破坏或重新布置水平布线。在TIA/EIA-568-B.1里可以找到有关这种网络的设计规范。从长远看，这种设计可以节省投资。
当需要支持集中管理的电子设备方案时，可以在水平部分采用多模光纤替代光纤在水平部分的配线，并进行集中光纤布线。
按照要求，铜缆系统限制在100m的长度范围，因此，需要在每个电信间都放置电子设备。如果采用光纤系统，就可以不用在每一层的电信间使用电子设备，从而实现集中式网络布线。这样，就可以极大简化光纤系统的管理，提高交换机端口的使用效率并简化网络分组的建立。通过采用在电信间直通熔接或内连接光缆，将光纤直接从集中配线区接到工作区来代替水平配线，可以实现集中式布线。虽然上述的选择都有其优点，但最好的选择是在电信间将水平低芯数光缆直接内连接（熔接或机械连接）到主干高芯数光缆。
电信箱（Telecommunications Enclosure）
有些场合下，如超大面积的楼层环境，一个电信间的HC不足够支持水平的连接，或有些特殊需求场合，如教室，实验室，大堂或古建筑等，需要多个电信间来支持水平连接服务。在这些情况下，可以在同一楼层设计/安装多个电信间或增加一个或多个电信箱（TE）。TE虽然可以用来安装水平配线（HC），但从IC出来的主干光纤布线还是需要经过电信间（TR）进行路由分配。由于有源设备，如交换机，集线器等放到电信箱，就需要把它放置在固定的办公家具或天花板空间里。
TE的功能和TR一样，可以安装有源设备，这样，铜缆就可能直接从TE连接到电信插座TO。目前，这种布线方式非常有吸引力，因为采取这个方案，可以减少现场施工严格且费用不菲的铜缆布线，降低将来需要移动/增加/改变（MAC）的总体成本，同时将光纤带来的可靠性和带宽优势延伸到水平布线。
TE的使用规范可以查找TIA/EIA-569-B，Telecommunications Pathways and Spaces和TIA/EIA-568-B.1-5 Commercial Building Telecommunications Cabling Standard – Part 1 General Requirements: Addendum 5 – Telecommunications Cabling for Telecommunications Enclosures.
设备间和网络布线接口
在上述园区主干部分我们已经谈到，主配线（MC）最好放在设备间，与PBX，数据中心，安防监控设备或其它有源设备放在一起。但在有些情况下，由于物理条件的限制，比如存在多个设备间等，这种方案就不能操作。有些情况下，由于地理或外部条件的限制，MC就不一定放在任何一个设备间，而可以放到诸如管道或端接空间内。但无论上述那一种情况，我们都建议只设立一个主要的MC，然后通过一根单独的光缆或主干光缆的某些光纤连接到设备间。
为了使光纤布线充分达到灵活性，可管理性和用途广泛性，我们建议所有的主干光缆和设备间链路都要在MC端接。光纤可以根据实际需求，通过跳线交叉连接到设备间；但如果出现链路连接损耗的问题，或基于安全性的考虑，也可以在MC将需要的光纤进行熔接，并连接到相应的设备间。虽然这样做会降低网络布线的灵活性，但只要所有的光缆都汇集到MC，可以改变熔接点来重新分配光纤路由。
多根光缆和多个熔接点
多根光缆
光纤系统的物理设计应该尽可能减少熔接点。大多情况下，由于光纤光缆体积小，传输距离长，可以采用多根光缆分别连接到配线，交接箱或插座上。这样可以减少光纤熔接，并减少不同芯数光缆的种类，安装简便，同时也避免了需要订购多种光缆而产生的麻烦。总之，可以用增加一点光缆成本的代价来避免熔接不同芯数光缆，并增加额外的费用。
集中熔接点
当出现管道资源限制的时候，采取熔接方案，将高芯数光缆分配到低芯数光缆的方案就不可避免。在同一个熔接点要尽可能集中所有的熔接，因为同一个点增加熔接数量要比在多个点熔接同样数量的接头其费用要低的多。因此，如果要采用熔接方案，事前要仔细分析整个网络。例如，当你计划在某个人孔处进行光纤熔接，而人孔又非常靠近配线点，那么就可以把熔接点放到端接点，并在一个可控的环境下放置熔接点，同时也可以节省人工费用。
熔接点
熔接点应该选择在能够满足光纤熔接条件的地方
• 为有效地满足熔接操作，光缆端头需要放置在合格的工作台上。
• 必须有足够的空间放置多余长度的光缆。
• 必须为多余长度的光缆提供物理保护。
• 计算光缆长度时，必须考虑熔接和光缆余长。通常需要剥除2到3m的光缆长度，以便在接头盒内对光纤熔接。
光缆中间开剥
当出现特殊需求时，比如需要将星型和环型网合并，此时只需要接入光缆中几根光纤，而其它光纤原封不动，这就要对光缆中间开剥。中间开剥的光缆需要有10m左右的余长。理想情况下，所需要中间接入的光纤芯数最好是在一个光缆子管內-通常为12芯光纤，这样可以使操作更加简单。
修复线路用光缆储备余长
通常我们建议在光缆路由上选择几个点，在这些点上储备一小段光缆（6至10m）。当需要维护或改动光缆位置时，这些光缆余长会非常有用。如果光缆被切断，储备的光缆会放开，这样切断点处就会有多余的长度进行熔接，只增加一个接头有可以重新永久性连接光缆。如果没有储备的光缆长度，就只能在断头中间再熔接一根光缆，就会再增加一个光纤熔接点。通过工程中储备一些富余长度的光缆，可以有效降低将来维护的成本，同时可以节省链路的功率预算。
光缆储备余长用于改动位置和将来的光纤下线
在未来有可能需要下线的位置储备大约10m长度的光缆，可以在下线时节省人工和材料成本。另外，如果储备的余长足够的话，当终端或光缆需要移动时，可以避免熔接。
光缆安装
最小弯曲半径
光缆安装实际上要比安装同轴电缆或数据铜缆要简单和容易的多。光缆安装时，最主要的考虑因素就是保证光缆的最小弯曲半径。如果弯曲半径小于要求的最小弯曲半径，就会造成光纤衰耗的增加甚至会断纤。如果光缆外护套或子管单元在弯曲时未受损伤，那么，将光缆弯曲放开后，光纤衰耗就会恢复到正常情况。厂家会规定光缆在拉伸和安装状态下的最小弯曲半径。在不受力的状况下，光缆的最小弯曲半径一般为光缆外径的10倍；而受拉伸力的情况下，其最小弯曲半径为光缆外径的15倍。
最大拉伸力
通常厂家都会规定最大拉伸力，在安装光缆时，不能超过这个规定的值。如果采用机械布放光缆装置，就必须检测拉力。手工布放的时候，就不需要监测了。
光缆安装以后，必须释放所有的外部拉力。只有在垂直主干光缆中，允许光缆自重力的存在。
光缆垂直安装最大长度
所有的光缆都有一个最大的垂直安装长度，该长度与光缆的重量和长期拉伸力指标有关。该长度表示在垂直安装的光缆中间没有支撑的情况下，光缆的最大垂直距离。以下是一些垂直安装光缆的指导建议：
• 所有垂直安装的光缆必须在顶端抓牢
• 光缆的中间抓紧点在抓紧光缆时必须满足光缆最小弯曲半径的要求
我们建议专用的网状抓紧套来抓紧光缆，并支撑光缆的重量。在中间点，为防止光缆移动，可以系紧光缆，但光缆的重量必须有抓紧点来承担。
光缆通路和空间
充分在设计阶段考虑合适的光缆通路（管孔，桥架，竖井等）和端接空间（主/中间配线，水平配线以及工作区插座），实际上和网络布线设计一样重要。TIA/EIA-569-B规范在这方面提供了很好的规范。另外一个很有用的文件是国际建筑行业咨询与服务（BICSI）编写的Telecommunications Distribution Methods Manual 手册。以下是一些针对已建光缆通路和空间在设计和工作时，需要考虑的方面。
光缆保护
如果将来可能在同一个管道里增加光缆，可以考虑在管道内敷设子管。如果不采用子管来分隔，在将来敷设新的光缆时，由于光缆之间摩擦接触，可能造成工作光缆的损坏，引起服务中断。在穿子管时要非常小心，保证子管尽可能直。如果打弯，在穿缆时就可能增加光缆的拉力。
在配线管槽，电缆桥架安装光缆时，要考虑不要移动正在工作的光缆。虽然移动正在运行的光缆并不能影响光纤的性能，但采用管道可以保证光缆不受损伤。
管道的利用率
如果在管道内敷设光缆，光缆所占用的管道截面积（填充率）应不超过65%。例如，如果光缆的外经是20.3mm，那么它所要求的子管内径至少要25.4mm。对更大的管道，可以多根光缆一起穿，但此时要考虑光缆受拉时，所受到的张力不能超出指标，并且不能超过光缆填充率。建议两根光缆的填充率为50%, 三根或大于三根的光缆，其填充率为40%。
单根光缆的填充率
当你考虑到未来需求时，可以看到光缆填充率会影响你敷设更多的光纤。显然，同样截面积下，采用单根光缆所容纳光纤的密度要远大于多根光缆。总之，在用户的企业网络里，如果在一根光缆中增加一些冗余光纤，这些光纤只有在将来使用时再端接，那么光纤初期的投资并不会增加很多。考虑到将来通路中再增加光缆的困难，这种随着应用需求增加连接的方案会最经济。
如果要采用预端接光缆，在订购产品时就要考虑组件的大小和牵引环。
建筑物和防火等级
使用光缆时，不仅要考虑室内通信布线产品的建筑防火等级，当建筑群通信光缆进入室内时，也要考虑这些光缆的防火等级。北美最常用的标准是National Electrical Code® (NEC®)。通常，室外园区主干用的室外光缆都不采用防火材料。NEC允许这样的光缆在没有子管的保护下，直接进入大楼；前题是进入的长度不能超过15.2m（50ft）。因此，在大楼内规划MC/IC位置时，必须考虑到这一点。如果需要该光缆的长度大于15.2m，设计师和工程商可以有以下三种选择：
• 选择室内外通用光缆。这种光缆采用阻燃护套材料，可以达到室内阻燃级别（垂直级或水平级）
• 在建筑物入口处规划一个熔接点，将室外光缆转接成室内光缆。采用这种方案，实际增加的熔接损耗很小，对整体的链路损耗预算没有什么影响。但会增加一些硬件和紧固件的成本。
• 光缆通过满足一定标准的配线管路进入建筑物。
我们建议尽可能采用全非金属光缆。但如果一定要采用金属铠装光缆，比如采用钢带铠装，从安全方面考虑，必须保证金属部分的良好接地。
光纤端接空间
设计和工程阶段，在整个建筑物内一定要为光纤的端接和安装硬件准备充分的空间和合适的地方；在主配线区和工作区电信插座都如此。室内光纤硬件设备通常设计成机架式或墙装式。不仅要考虑配线箱的空间，还要考虑电子设备光纤跳线的路由空间。其中，管理光纤的最小弯曲半径是最主要的原因。
其它安装方面的考虑
园区主干光缆的敷设通常都通过管道通路，但有时设计师也会考虑架空或直埋的敷设方式。
架空光缆
采用架空方式，光缆架设会有两种形式 – 杆塔到杆塔和杆塔到建筑物。架空光缆会受到很多的外力作用，风力和结冰后的重力会对光缆产生拉伸张力；温度变化也会远高于其它任何的安装环境。另外，架空光缆也可能会受到交通事故，腐蚀，雷击甚至枪击的损坏。以下是一些指导建议：
• 如果架空杆塔之间的距离小于 91m时，可以采用常规的LANscape® 层绞式或中心管式室外光缆。施工时，光缆扎捆到一根钢绞线上以减小光缆受到的拉力。如果架空档距大于91m或需要采用带状光缆施工，可以咨询康宁公司的工程师。
• 有些情况下，可能需要将光缆吊挂到已有的杆塔上，这时候就需要咨询康宁公司的工程师。
• 可以选择LANscape® 自承式光缆，这样就不需要安装吊装钢绞线。
直埋光缆
直埋光缆所承受的外界环境影响要比架空光缆小的多。这种光缆一般埋到沟道里，或直接埋到地里。虽然钢带铠装可以为光缆提供保护，但光缆仍然可能受地面开挖和鼠咬的损害。如果把光缆放到直埋的塑料管里，就可以大大降低上述的危害。以下是一些指导建议：
• 我们建议光缆尽可能埋得深一些，但深度不能小于0.8m。
• 光缆必须埋到冻土以下的位置。
• 在有些不能使用金属铠装的地方，可以使用塑料管防止鼠咬。塑料管的外径须大于4cm。
数据中心
企业或私有数据中心是由企业，机构或政府部门拥有的，主要是用来为本组织提供数据处理和Web服务的。其中的设备、应用、支持和维护都是由企业内部的IT部门来完成的。
IDC机房（数据中心）一般由电信运营商，服务提供商或其它类型的商业运营商所拥有的。他们都希望能够通过Internet连接，提供IT服务。其商业模式就是为他们的客户提供各种租赁服务，这些服务包括广域网通信，Internet接入，Web应用，主机托管，内容分发等。
