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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。
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。
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。
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。
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。
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,因為線路全收納於機櫃兩側,並且集中在機房上頭,還可避免散熱不良的情況發生。
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。
小辭典
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。
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
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。
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
相關報導請參考「機房布線環境大改造:結構化布線」
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