|
|
来源:德特威勒电缆系统（上海）有限公司 作者：曾松鸣点击:25 时间：2011-04-08 11:26:25
电子配线架是综合布线系统自动检测系统中的重要组成部分，也是当今唯一有效的综合布线自动检测产品，它正在逐步获得客户的信任和支持。
电子配线架的基本思路是借助于自动控制系统中已经成熟的检测手段，对每个配线架端口的跳线状态进行实时检测，争取在最短的时间内将跳线被插拔等异常信息上报给当班的管理人员，以便及时地处理和解决问题。作为附加效益，它可以在施工过程中形成电子工单，让跳线插接人员不必看着图纸，而是仅凭指示灯就可以不动脑筋地、迅速地完成跳线插接任务，这样做的最大好处是大大减轻了施工人员的劳动强度，加快了现场的施工速度。所以电子配线架无论是对于最终客户还是对于施工方都是受到青睐的综合布线产品。
本文不打算描述电子配线架的全部功能，仅打算针对它的检测原理，展开自己的理解和分析，进而提出进一步完善的建议。
电子配线架的检测手段，在数十年的自动控制系统、自动检测技术发展中早已使用、早已成熟的技术，而在综合布线系统中使用这样成熟的技术，有助于提高使用人员的信任度，因为它不需要使用人员再去论证和冒险。
在电子配线架的检测技术中，现在常见的有两种：端口检测技术和跳线链路检测技术（简称九针检测技术）。它们的检测原理有所不同，成本和优缺点也有所不同：
1 端口检测技术工作原理
端口检测技术是指在使用跳线插入模块（RJ45模块、110型连接器、光纤端口等等）的同时，触发安装在模块上的一个特制小开关，利用开关的状态改变（“断开”到“吸合”或“吸合”到“断开”），使检测电路知道有跳线插入，同理也可以确认有跳线被拔出。这种方法的原理与安防系统中的门磁开关非常相似，是一种可靠性比较高和成本十分低廉的检测手段。它的电路结构示意图参见图一：
图一 端口检测型电子配线架中的检测部分电路示意图
在图一中，OAB是一个安装在模块上或模块附近的检测开关，在跳线没有插入模块时，OA之间连通而OB之间断开，I1为经过检测开关的电流；IC为检测用的集成电路，当集成电路的输入电压Vi为高电位时，它的输出电位Vo为低电位，它的输入电流I2基本为0；Vc为电源，假设为+5V电压；D为发光二极管；R为限流电阻，使发光二极管的光亮度保持恒定（温度引起的亮度变化不在本文考虑范围之内）；C为滤波电容，可以消除开关状态变换时所产生的抖动和震荡波形，确保Vo的状态稳定；I为检测电路的电源电流，它流经发光二极管D，可以使发光二极管发光，I = I1 + I2。
根据图一，在跳线没有插入模块时，因从Vc到地之间没有电流，使Vi为高电位，这时集成电路IC的输出电位Vo为低电位，它的含义是“跳线没有插入”；一旦跳线插入模块，则触发检测开关，这时由于开关簧片的作用，O点电位与B点电位相等，使Vi变为低电位，同时，电流I1从O经过开关流向B，而流经发光二极管的电流I = I1 + I2 ≈ I1，这个电流使发光二极管D发光，向配线架面前的人们示意有跳线插入模块。与此同时，当Vi为变换为低电位时，集成电路IC的输出电位Vo迅速翻转，变成高电位，后继电路将这个信号送到软件中，软件记录中自动填写“xx时xx分xx秒，xx号模块中插入跳线”，并在屏幕中显示给管理人员。
同理，如果跳线被拔出，则发光二极管D应电流为0停止发光，而集成电路的输入端电位Vi立即升为高电位，输出端电位Vo降为低电位，后继电路将这个信号送到软件中，软件记录中自动填写“xx时xx分xx秒，xx号模块中的跳线被拔出”，并在屏幕中显示给管理人员。若这根跳线不应该被拔出（异常），则管理电脑将会发出声光报警，通知管理人员注意。
2 虚拟跳线的检测原理
在上一部分，说明了一个模块端口被检测的过程，但一个跳线有两端，利用上述检测方法还不足以对跳线进行检测。如果采用以下思路，则跳线可以被检测：
任何跳线都有两端，分别插入两个模块（光纤端口类同），只要同时检测成对出现的两个模块，则这根跳线两端的插拔都得到了有效的检测。由此，可以形成“虚拟跳线”的概念，即：在管理软件中将一根跳线的两端成对的做好记录，插入跳线时也按已经记录好的组合完成跳线插入，这样这根跳线的任意一端（或两端）被拔出，都会引起软件留下记录，甚至报警（双端检测）。
当然，如果软件中设定虚拟跳线的一端（一般是没有相应检测端口的网络设备端）状态不作记录和报警，则跳线仅进行单端检测。
当虚拟跳线的两端都有端口检测型电子配线架时，一般采用双端检测方案；当虚拟跳线的一端有端口检测型电子配线架，另一端为网络设备时，一般采用单端检测方案。从检测原理可知，双端检测的成本远高于单端检测的成本，但双端检测方案能监测跳线的两端而单端检测方案仅能监测跳线的一端。
3 跳线链路检测技术的基本原理
跳线链路检测技术主要采用9针技术，有时也会见到10针技术。以9针检测技术为例，它从一个模块上发出一个电流，经9针跳线（RJ45型中的8针为信号传输线，1针为监测线；光纤跳线需另添1根金属监测线）中的监测线传递到跳线另一端的模块上，该电流如果能够正常流动，则跳线链路处于正常工作状态，如果电流的流动中断，则跳线没有插入或在中部发生断裂。这一工作原理的示意图可以参见图2：
图2 九针跳线的模块连接示意图
在图2中，8针模块的上方有一个金属检测片，8针跳线的中上方有一根凸起的针，当跳线插入模块时，跳线上方的针与模块上方的金属检测片接触，形成了贯穿整个跳线的检测电流回路。由此，跳线的检测链路得以形成。
9针跳线的另一种变形是将第9针与前8针平行，并入水晶头中，即构造专用的9针水晶头，当然，检测电路也就从模块的外部转入模块内，配套的模块也同时具有9根九针。这种变形的最大优点是美观，并利用模块金针的抗疲劳强度达到了最佳的插拔特性。
不管是哪一种9针结构，从电子学角度上看，它们的检测电路都基本归入图3所示的示意结构：
图3 跳线连接技术的检测电路示意图
图3中，V1为来自控制电路的扫描信号，IC1为扫描信号驱动电路，O1为发出信号端的检测片电位，D1为发出信号端的发光二极管，R1为发出信号端的发光二极管限流电阻，C1为发出信号端的滤波电容；Vo为来自接收信号端的输出电平，IC2为接收信号端的检测集成电路，O2为接收信号端的检测片电位，D2为接收信号端的发光二极管，R2为接收信号端的发光二极管限流电阻，C2为发接收号端的滤波电容。
图3的检测原理如下：
•当控制电路没有发出检测信号V1时，Vi为低电平，驱动电流IC1输出高电平，这时发光二极管D1因没有电流而不发光；同时，如果没有9针跳线，则Vi为高电平，发光二极管D2因没有电流而不发光，检测集成电路的输出电平Vo因Vi为高电平而呈现低电平；如果有9针跳线，则因O1 = O2均为高电平，所以发光二极管D1、D2均不发光，而IC2输出Vo因Vi为高电平而呈现低电平。
•当控制电路发出检测信号Vi时，Vi为高电平，驱动电流IC1输出低电平，吸纳经过发光二极管D1的电流I1，致使发光二极管D1发光，此时，如果没有插入9针跳线，则不影响其它模块端的检测电路；如果已经插入了9针跳线，则IC1会同时吸纳9针跳线中监测线上的电流，导致Vi端电位降至低电平，发光二极管D2因有电流流过而发光，检测集成电路的输出电平Vo因Vi为低电平而呈现高电平，向控制电路输出跳线连通信号。
根据以上分析可知，9针检测技术的核心在于从一个模块的探测电路中发出信号，经过跳线改变对方模块探测电路的输出状态，只有跳线同时插入了两端模块内、且跳线中的监测线完好无损时，才能输出“正常”的状态信号，否则输出电位将与所指定的电位相反。
4 两种检测技术的优缺点
平心而论，两种检测技术各有优缺点。由于所涉及的技术比较多，本文不进行详细的论述，只是将结果罗列如下：
表1 两种检测技术的优缺点一览表
5 两种检测技术的融合
在当今的市场上，遇到电子配线架都会问：“采用哪一种检测技术”？因为现在的电子配线架都仅使用了几种检测技术中的一种。根据表一可以看出，端口检测技术与九针检测技术各有优缺点，如果能将它们融合到一个电子配线架中，就可以取长补短，实现在电子配线架技术中的最佳状态。在想象中，这两项技术的融合可以达到以下目标：
•利用九针检测技术避免跳线连接错误，利用端口检测技术确定是在哪个端口还是在跳线中间发生的故障。
•单、双配线架均可：通过软件设置，可以关闭九针检测或端口检测，使低层次的单配线架型、中层次的端口检测型和高层次的双配线架双检测型系统都可以在同一套电子配线架中完成。
•利用双重检测手段，避免单一检测时元器件故障导致的检测失效：两种检测技术引入了两种检测部件，它们之间互为备份和互检，可以使电子配线架具有自动检出故障和带故障运行的能力，不但提前发现故障，而且还可以保留一定的修复时间，以免修复不及时所带来的心理负担。
6 对新型检测技术的看法
在前几部分，所说的都是传统的电子配线架检测技术，它们的最大特点是可靠、实用、成本低。随着时代的进步，新的检测技术层出不穷然，如果能够在智能布线系统中引入先进的检测技术，对于技术人员来说，那是梦寐以求的。当然，前提是不违反相关的标准。
就检测的对象而言，流行的检测技术仅限于跳线两端的检测，这也许还不够。正因为如此，出现了载波式永久链路检测技术，尽管这一技术有着比较大的局限性，但它却将智能布线管理系统（电子配线架的升级版）的管理范围扩大到了整个永久链路。
对于智能布线管理系统而言，它的最终管理范围应该是整个物理层，即包含着每个信道，配合网管系统对网络7个层次管理中的物理层进行监测和管理，从逻辑结构来说，智能布线管理系统应该是网管系统中的一个子系统。
结束语
在本文结束之前，需说明几件事：图一和图三所示的电路示意图纯属依据电子学形成的构思，并非引自任何一个电子配线架产品。而本文中所描述的检测技术特点也是根据元器件特点、电子电路特点和检测技术特点而成，并非针对任何已知的产品。至于本文中的观点，则仅仅代表笔者个人的看法。 |
|
