烟草行业卷烟厂综合布线系统简析
罗森伯格亚太电子有限公司：朱华东 陈凤霞
1前言
在WHO烟草控制框架公约和国内垄断法的双重压力下，烟草行业积极探索新的发展之路，根据《中国烟草》提供的信息，2014年行业卷烟产销量同比增长：全年累计生产内销卷烟5170万箱，同比增长2.02%；累计已销售卷烟5099.04万箱，同比增长2.1%。国际上烟草行业正在加速向全球化、垄断化发展，加入WTO使烟草企业面临的竞争更加激烈，外加WHO烟草控制框架公约的压力，使我国烟草企业进入广泛兼并、异地技改等高潮时期，烟草企业对信息化的需求越来越高，综合布线系统在烟草企业所发挥的作用越来越重要。
近年来罗森伯格公司积极参与了诸多烟草企业异地技改项目的综合布线，从不同类型、不同规模的烟草企业综合布线项目中，积累了大量可行的行业经验。本文将在实际案例中获得的经验进行分享，以供正在进行或即将进行的烟草企业技改（异地或原地）项目综合布线项目参考。
2烟草行业的布线与网络架构
综合布线系统作为企业弱电建设工程项目中的重要组成部分，是实现烟草企业信息通信最基础的物理平台，是网络通信应用得以实现的保证。根据应用领域的不同，烟草行业网络一般有内网（生产网）、外网（办公网）、专网（政务网）等之分，不同应用网络之间需要进行物理或逻辑隔离。这些应用网络分别将烟草企业的各个建筑体，如联合工房、动力中心以及原料库、辅料库、污水站、垃圾站等区域连接起来（不同企业名称稍有不同，此名称仅供参考），最终组成了烟草企业完整的网络系统，如图1。
图1 烟草企业网络总体架构图
2.1园区主干光缆的设计规划
烟草企业建筑单体之间的物理距离相对较远，尤其是污水处理站、垃圾站接入间IDF等到汇聚机房的主干数据光缆距离可能远远大于500米，这对于以万兆接入为主要传输模式的网络系统来说，采用多模光缆将无法满足整个系统的要求，尽管标准规定万兆多模OM4光纤支持万兆以太网的距离达到550米。因此针对烟草企业的尤其是卷烟厂，各独立体建筑到汇聚/核心机房之间的接入光缆多采用室外单模光纤为主。
由于烟草企业综合布线系统需要支持多套网络的应用，为确保不同网络之间的独立性以及安全性。在传统的网络规划设计中，网络隔离多采用逻辑隔离方式，即通过对交换机端口不同网络IP地址的设定来达到网络隔离的目的。随着网络技术的不断发展，烟草企业的日常生产生活对于网络的依赖度越来越高，从而对网络的安全性、可靠性等提出了更高的要求。当前烟草行业在进行综合布线设计规划时，诸多烟草企业异地新建项目已经采用了更加可靠的双数据主干、物理隔离等方式。
2.2传统弱电机房的设计规划
众所周知烟草企业建筑单体数量众多、建筑面积大（基本都要超过10万平方米），网络系统多采用三层星型架构，弱电机房分为核心层CD（企业核心机房）、汇聚层BD（建筑物设备间MDF）以及接入层FD（楼层配线间IDF）等几类，为确保网络的安全性和可靠性，烟草企业综合布线系统各网络层之间多敷设双数据主干光缆，如核心层CD与汇聚层BD之间、汇聚层BD与接入层FD之间，整体网络综合布线规划如图2所示。
图2 结构化布线系统星形拓扑图
2.3烟草行业的布线楼宇布线规划
2.3.1核心层CD、汇聚层BD弱电设备间规划
核心层CD机房需要端接来自各汇聚机房、运营商接入网和烟草系统内接入网引入的各类光纤、光纤芯数较多，在CD机房应根据具体的光纤数量以及机柜安装空间，选择适合项目需求的光纤熔接配线架产品，如1HU-24芯、1HU-48芯、5HU-288芯等。
烟草企业端接光纤数量众多的汇聚机房，接入机房上行而来的大量光纤以及上行至核心机房的光纤都需要进行端接、管理，一般汇聚机房同时承担着接入机房的功能，在有限的机柜空间内，需要安装大量的光纤以及铜缆配线架。这一区域的光纤配线架建议采用1HU-48芯、5HU-288芯等密度更高的光纤配线架产品，如5HU-288芯熔纤式光纤配线架，其熔纤采用模块化结构、自带理线器，较常规1HU-24芯光纤配线架可节省80%的机柜空间。
2.3.2接入层FD弱电机房（IDF）规划
相比于核心层和汇聚层，接入层弱电机房IDF主干光纤数量一般较少（光纤到桌面项目除外），用于端接和管理光纤的光纤配线架选用常规1HU-24芯熔纤式结构即可。对少数接入光纤数量较多的IDF，如机柜空间允许尽量避免采用更高密度不同规格的光纤配线架。
接入机房承载着整个项目工程水平信息点的管理工作，在从点位方面每个接入机房需要管理几十至几百个信息点，在区域面积上覆盖至整个甚至几个生产工作楼层。对于烟草企业的IT维护人员来说，管理整个企业庞大的网络系统是非常繁杂而且困难的，整个综合布线的系统可靠性以及管理便利性对于改善和提升企业的IT效率具有非常重要的作用。
2.3.3接入层FD弱电机房（IDF）方案优化
接入机房在选择综合布线配线架产品时，除需考虑维护管理的需要外，还需考虑到配线架模块端子的防尘功能。机房装修以及清洁过程中的粉尘、水滴等都会对配线架模块的镀金Pin针造成损坏，这种损坏将直接影响模块的使用寿命，而这种损坏一般都是比较隐蔽的，在项目完工测试时链路性能良好，在产品使用3-5年后性能出现急剧下降（Pin针镀金层磨损后引起的氧化），到这时候项目的质保期又经过结束，从而给用户带来很大的损失。
为解决这一潜在的风险，在选择水平铜缆配线架时，应尽量选择具有防尘功能的产品。如选择配线架端口自带推拉式防尘门的铜缆配线架，当配线架端口尚未连接跳线时（机房装修时配线架端口一般都没有连接跳线），配线架上防尘门自复位至将模块Pin针完全覆盖，以防止粉尘、水滴等进入。为防止标签等标识掉落、遗失，配线架的标签系统应选择可长期保留的方式，如透明弧形翻转标签保护盖等结构，如图3罗森伯格防尘式配线架。
图3 自带推拉式防尘门配线架
烟草企业的接入机房分布于各类建筑单体内，尽管大部分的弱电机房具有摆放标准落地式机房的空间，另有部分建筑单体为节省有限的建筑空间，选择采用小型壁挂式机柜，这类机柜容量较小，机柜只能进行前端维护。针对这类区域内的配线架产品，可选择采用光铜混合、前端维护结构的产品，如罗森伯格公司TaurusII光铜混合配线架。
图4 罗森伯格TaurusII光铜混合配线架
实际操作中每个项目的接入机房都将有各自具体的特殊需求，甚至同一项目不同区域的要求也各不相同，在进行网络规划时应尽量选择适合项目需求的产品，从设计阶段就开始控制网络故障的发生率，避免综合布线存在的潜在风险，提升网络可靠性、稳定性。
2.3.4烟草行业的布线管理
烟草企业各建筑单体内的信息点分布非常分散，日常的管理维护非常困难，为提高系统的可靠性和管理的便利性，接入机房建议采用自带管理功能的智能布线系统（电子配线架）。该系统对于日常的跳线维护采用电子工单的方式进行跟踪，避免常规方式下存在的工单记录丢失或错误；跳线的插拔通过电子配线架对应端口的LED显示灯进行引导，避免因端口跳接错误而引起的网络风险；对于非授权的跳线操作实时通过告警提示，及时发现网络故障和恶心破坏；企业全部信息点的物理位置通过平面图纸进行快速定位，帮助IT人员快速查找故障位置、尽快恢复网络应用；图形化的机房管理帮助企业IT人员随时了解机柜以及设备资源等信息，可节省因现场核对所耗费的大量时间；网络化管理模式极大地提高了IT管理的效率，企业IT人员可通过远程登录方式及时了解网络运行状态。智能布线系统可以实现的部分功能如图5所示：
图5 智能布线系统可实现的功能
智能布线系统之所以能实现对综合布线的管理，在于该系统采用了完全独立于以太网的管理网络，拥有自己独立的智能主机、管理单元以及扫描模块，采用双配线架架构的链路技术，将信息点与交换机端口分别映射到不同的电子配线架端口，通过智能跳线根据要求将映射了信息点端口和交换机/语音配线架端口的配线架端口进行正确连接，最终通过智能管理软件对综合布线系统进行智能化的管理。
2.3.5烟草企业信息点规划方案
新建烟草企业的生产自动化程度非常高，无论是制丝、卷包还是成品入库等都已实现流水线自动化生产方式，生产网络的安全性、可靠性对于烟草企业生产效率以及产品控制等具有至关重要的作用。工作区信息点铜缆模块应选择RJ45接口通用型产品，为减少后期维护的困难，建议选用无需采用任何安装工具的免工具型模块（尤其不要采用厂家提供专用安装工具的所谓免工具模块）；对于光纤模块则推荐选用与RJ45模块安装兼容的类型，不仅安装更加可靠，同时可以与铜缆模块的墙面或地面安装面板风格统一。
2.3.6烟草特殊区域的布线方案
针对某些特殊场合如贵宾接待室等，墙面装修一般更具有特色，使用普通墙面面板或许与这些区域的风格不协调。在这类区域建议选择特殊的产品，如下图中罗森伯格弹启式面板，该面板颜色可根据装修风格进行定制。当信息点不使用时，模块被隐藏在信息面板下，需要使用时只需轻轻按压面板下方的按钮，日常维护则通过面板前端完成，无需拆卸面板外框、不会对装修墙面造成任何影响和损坏。
图6 弹启式墙面面板
某些项目在规划设计时需求并不完全明确，如某烟草企业新建项目是由2个不同的烟草制造厂合并，多处办公室内的办公人员数量、办公桌位置等均无法确定，选择常规墙面或地面安装信息点的方式都无法解决这一问题。针对类似问题，可以采用二次布线的方式加以解决：项目设计时先将这类区域的所有信息点集中安装在同一个布线箱内，后续根据办公室人员的变化，通过长跳线的方式连接至办公人员的终端设备。布线箱可以预先安装在墙壁内，也可以安装在天花板吊顶内。
部分项目如省市级以上烟草专卖局等，由于管辖的业务范围广泛，对数据需求的增长非常迅速，网络规划最少应满足未来10年的需求。因无法预知10年内终端设备端口的发展变化，在满足当前以RJ45铜缆接口为主的网络需求外，在部分重要区域还应预留未来设备光纤接口的需要。为满足未来设备端口的变化，同时使项目投资更具经济性，光纤信息点建议采用集中布线方式，从弱点接入机房IDF布放光缆至办公区域的集中布线区域如墙装式光纤配线架内，配线架可安装于不影响日常办公的转角或天花板吊顶等区域，随着带光纤端口设备的增加而添加相应的光纤跳线。
无论是墙面安装还是地面安装，应尽可能选用单孔或双孔面板/地插进行安装，这是因为在每个底盒内除需容纳信息模块外，还需盘绕一段用于后续维护的线缆。如在同一底盒内安装的模块达到3个及以上，几乎没有用于盘绕预留线缆的空间，尤其是对于六类屏蔽及以上级别的线缆产品，每个底盒内容纳2个屏蔽模块后空间就已经比较紧张，3孔以及4孔面板面板几乎没有与之匹配的安装底盒。
对于采用熔接方式的光纤信息点，水平光缆应选择有利于熔接方式的产品如紧套型室内光缆，如采用现场压接连接器方式，则紧套室内光缆和皮线光缆均可选择。
2.4烟草数据中心网络架构规划
2.4.1烟草企业数据中心机房布线特点
和互联网、金融行业等动辄成百上千机柜的数据中心相比，烟草企业自用的数据中心一般规模比较小、，机柜数量多数在100个以内。这类企业自用型的数据中心建设初期设备端口利用率相对较低，网络系统对于综合布线在扩展性、灵活性以及管理性的要求更高。数据中心网络架构设计无论是从经济性还是实用性方面考虑，采用EOR方式都更加适合，根据不同项目的具体需求，可以选择交换机直连或者交叉方式进行配线。
烟草企业数据中心网络架构设计时，可根据机柜数量、管理需要等选择是否采用MDA-HDA-EDA的三层网络架构。当机柜数量少于20个时，如机柜位置摆放合理，采用MDA-EDA的二层网络架构也可很好的满足要求。
烟草企业数据中心各区域根据功能可分为：主配线区、交换机区、服务器区以及存储区等。整个网络主要是由基于TPC/IP的LAN网络和基于FC的存储网络SAN组成，因两种网络所遵循的传输协议不同，综合布线规划设计应该分别为其进行规划设计。
对于数据传输的要求更高SAN网络，综合布线规划时无论采用何种网络架构，均建议直接通过预制光缆连接到主配线区，即MDA-EDA二层网络架构，小型机、存储等区域采用集中化的综合布线方式。
主配线区汇集了来自各个列头柜（或服务器柜）的主干铜缆和光缆，规划设计时不仅应满足当前的配线需求，还应为将来扩容预留足够的布线空间。
交换机区尤其针对核心交换机分散安装时，综合布线建议采用交叉配线的方式进行规划，具体做法是在核心交换机柜内安装配线架，通过水平线缆连接到主配线区，在主配线区通过跳线与列头柜上行过来的主干/水平链路进行跳接，所有主干/水平链路与核心交换机端口的连接只需在主配线区即可完成。
服务器机柜包括核心网络设备柜等，每柜应先根据设备端口数量安装足够的光、铜配线架，端口数量按照每台服务器2个光口、2个铜口（一主一备）以及1个用于KVM系统的铜口进行计算，同时还应为将来的系统扩容预留部分端口。
根据以上建议提供的模型，典型烟草企业数据中心的网络拓扑如图7所示，主配线区采用交叉配线方式。
图7 数据中心机房拓扑图
在当前我国烟草企业广泛进行兼并重组的环境下，重组后的烟草企业规模不断增大，生产自动化程度不断提高，同时虚拟化技术的采用也给数据量带来了快速的增长，因此企业数据中心处理的数据量也将持续增加，在其当前以万兆主干、千兆接入为主的网络基础上，我们还应思考综合布线如何满足未来几年网络传输的需求，数据中心在未来几年内将逐步实现万兆接入、40G/100G主干的网络传输模式。
烟草企业数据中心在介质选择时可参考如下方案：从列头柜至服务器柜之间的水平链路部署以万兆接入为主，铜缆选择超六类系列，光缆则以性价比更高的OM3为主。其综合布线规划如下：在主配线区与水平配线区列头柜之间部署MPO/MTP-MPO/MTP多芯预连接光缆，分别敷设至主配线区配线柜及列头柜内的光纤配线架模块内，通过配置的万兆光纤模块以及万兆跳线将核心交换机与接入交换机连接起来，作为支持当前主干万兆网络应用的物理链路，当网络需要从10G升级到40G/100G时，只需将预连接光缆两端的配线架10G模块及设备跳线更换成40G/100G模块和跳线即可，在接入交换机至各服务器之间则以部署万兆铜缆为主。
2.4.2主配线区综合布线
主配线区MDA是整个数据中心的核心，也是数据中心结构化布线系统的中心分布点，整个数据机房的主干光缆都将连接到MDA进行交叉配线，因此该区域需要管理的光纤数量多、密度大。光纤配线架建议采用4U-288芯/384芯等高密度的产品，如罗森伯格TaurusII、Vela高密度光纤配线架，4U空间可以实现288芯~384芯预连接光缆的安装，自带理线器以及明暗两套标签系统，从安装密度方面较传统光纤配线架节省60%以上的安装空间，模块化安装方式使光纤的管理更加便利灵活，配以罗森伯格低损耗、抗弯曲的快速插拔光纤跳线，实现了高密度与维护便利性的完美结合，如图8所示。
图8 罗森伯格4U-384芯高密度光纤配线架系统
2.4.3服务器、网络设备机柜综合布线
在烟草企业数据中的服务器、网络设备机柜以及采用机架式存储设备等区域，为使管理更加高效灵活，综合布线多采用EOR的方式，即在每个机柜上安装足够数量的光纤配线架和铜缆配线架。为满足虚拟化网络系统对数据量的需求，应选择万兆传输介质如Cat6A超六类万兆铜缆以及性价比更高OM3万兆光缆。
针对不同EDA机柜的综合布线规划也有所不同，服务器机柜因为所安装的服务器网络端口可能是铜缆连接、也可能是光缆连接，根据前文所述按照每个服务器机柜预留2个光口、2个铜口以及1个KVM铜口进行配置，考虑到部分冗余的需要，每台服务器机柜配置24芯光纤、24个铜口应能满足大部分烟草企业服务器机柜的布线需要；网络设备机柜内所安装的网络设备多数都是光口模式，考虑到也会有部分铜口的需求，因此在规划设计时按照每机柜48芯光缆、24根铜缆计算比较合适；而存储机柜以及小型机等区域光纤数量相对较多，设备接口基本不要铜缆，铜缆多仅用于KVM布线，因此该区域内按照每机柜敷设48~72芯光纤、12根铜缆基本能满足需求。
以上各区域机柜推荐的传输介质以及具体数量可供烟草企业数据中心规划设计作为参考，实际项目案例综合布线采用何种方案应根据实际需求以及可预见的扩容需要、再增加约50%左右的冗余链路。考虑到烟草企业数据中心的特点，无论是传统的现场机柜装配方式还是目前比较流行的微模块机房，应优先考虑采用EOR网络架构。
3结束语
烟草行业作为一个具有其本身特色的行业，其综合布线系统的建设也拥有其独有的特点：主干链路方面由于园区比较大、单体建筑比较多，因此多选择可以支持更长传输距离的单模光缆；除办公楼外其余区域包括联合工房、动力中心等信息点分布较为分散，同时由于生产需要不能全部提供专门用于放置标准弱电机柜的空间，因此在这些区域可以考虑更为灵活的小型壁挂式机柜作为弱电机柜；分散的信息点位给日常的管理维护带来不小的烦恼，因此综合布线系统采用电子配线架的方式值得烟草行业参考；除此之外，特殊区域信息点的施工和安装也是不可忽略的问题之一。
对于烟草行业的数据中心机房，除需要管理企业内部的生产、管理以及日常办公数据外，还需要实时与上级单位保持数据的互通，因此数据中心的建设不仅能满足当前的数据传输要求，还应满足未来最少10年网络升级所需的传输链路要求，因此数据机房应考虑接入层满足万兆传输、主干链路应能支持平滑升级至40G/100G以太网。
随着国家的控烟标准越来越严格，新建烟草企业对于信息化的需求越来越高，综合布线系统在烟草企业所发挥的作用越来越重要。我国烟草行业在一定时期内将仍然处于广泛兼并、异地技改的高潮期，希望通过本文的介绍对烟草行业综合布线建设具有一定的借鉴意义。
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