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標題: 電子配線架的檢測原理評析 [打印本頁]

作者: zhineng 時間: 2011-4-13 11:53 標題: 電子配線架的檢測原理評析

來源:德特威勒電纜系統（上海）有限公司　作者：曾松鳴點擊:25 時間：2011-04-08 11:26:25

電子配線架是綜合布線系統自動檢測系統中的重要組成部分，也是當今唯一有效的綜合布線自動檢測產品，它正在逐步獲得客戶的信任和支持。

電子配線架的基本思路是借助于自動控制系統中已經成熟的檢測手段，對每個配線架端口的跳線狀態進行實時檢測，爭取在最短的時間內將跳線被插拔等異常信息上報給當班的管理人員，以便及時地處理和解決問題。作為附加效益，它可以在施工過程中形成電子工單，讓跳線插接人員不必看著圖紙，而是僅憑指示燈就可以不動腦筋地、迅速地完成跳線插接任務，這樣做的最大好處是大大減輕了施工人員的勞動強度，加快了現場的施工速度。所以電子配線架無論是對于最終客戶還是對于施工方都是受到青睞的綜合布線產品。

本文不打算描述電子配線架的全部功能，僅打算針對它的檢測原理，展開自己的理解和分析，進而提出進一步完善的建議。

電子配線架的檢測手段，在數十年的自動控制系統、自動檢測技術發展中早已使用、早已成熟的技術，而在綜合布線系統中使用這樣成熟的技術，有助于提高使用人員的信任度，因為它不需要使用人員再去論證和冒險。
在電子配線架的檢測技術中，現在常見的有兩種：端口檢測技術和跳線鏈路檢測技術（簡稱九針檢測技術）。它們的檢測原理有所不同，成本和優缺點也有所不同：

1  端口檢測技術工作原理

端口檢測技術是指在使用跳線插入模塊（RJ45模塊、110型連接器、光纖端口等等）的同時，觸發安裝在模塊上的一個特制小開關，利用開關的狀態改變（“斷開”到“吸合”或“吸合”到“斷開”），使檢測電路知道有跳線插入，同理也可以確認有跳線被拔出。這種方法的原理與安防系統中的門磁開關非常相似，是一種可靠性比較高和成本十分低廉的檢測手段。它的電路結構示意圖參見圖一：

圖一  端口檢測型電子配線架中的檢測部分電路示意圖

在圖一中，OAB是一個安裝在模塊上或模塊附近的檢測開關，在跳線沒有插入模塊時，OA之間連通而OB之間斷開，I1為經過檢測開關的電流；IC為檢測用的集成電路，當集成電路的輸入電壓Vi為高電位時，它的輸出電位Vo為低電位，它的輸入電流I2基本為0；Vc為電源，假設為+5V電壓；D為發光二極管；R為限流電阻，使發光二極管的光亮度保持恒定（溫度引起的亮度變化不在本文考慮范圍之內）；C為濾波電容，可以消除開關狀態變換時所產生的抖動和震蕩波形，確保Vo的狀態穩定；I為檢測電路的電源電流，它流經發光二極管D，可以使發光二極管發光，I = I1 + I2。

根據圖一，在跳線沒有插入模塊時，因從Vc到地之間沒有電流，使Vi為高電位，這時集成電路IC的輸出電位Vo為低電位，它的含義是“跳線沒有插入”；一旦跳線插入模塊，則觸發檢測開關，這時由于開關簧片的作用，O點電位與B點電位相等，使Vi變為低電位，同時，電流I1從O經過開關流向B，而流經發光二極管的電流I = I1 + I2 ≈ I1，這個電流使發光二極管D發光，向配線架面前的人們示意有跳線插入模塊。與此同時，當Vi為變換為低電位時，集成電路IC的輸出電位Vo迅速翻轉，變成高電位，后繼電路將這個信號送到軟件中，軟件記錄中自動填寫“xx時xx分xx秒，xx號模塊中插入跳線”，并在屏幕中顯示給管理人員。

同理，如果跳線被拔出，則發光二極管D應電流為0停止發光，而集成電路的輸入端電位Vi立即升為高電位，輸出端電位Vo降為低電位，后繼電路將這個信號送到軟件中，軟件記錄中自動填寫“xx時xx分xx秒，xx號模塊中的跳線被拔出”，并在屏幕中顯示給管理人員。若這根跳線不應該被拔出（異常），則管理電腦將會發出聲光報警，通知管理人員注意。

2  虛擬跳線的檢測原理

在上一部分，說明了一個模塊端口被檢測的過程，但一個跳線有兩端，利用上述檢測方法還不足以對跳線進行檢測。如果采用以下思路，則跳線可以被檢測：

任何跳線都有兩端，分別插入兩個模塊（光纖端口類同），只要同時檢測成對出現的兩個模塊，則這根跳線兩端的插拔都得到了有效的檢測。由此，可以形成“虛擬跳線”的概念，即：在管理軟件中將一根跳線的兩端成對的做好記錄，插入跳線時也按已經記錄好的組合完成跳線插入，這樣這根跳線的任意一端（或兩端）被拔出，都會引起軟件留下記錄，甚至報警（雙端檢測）。

當然，如果軟件中設定虛擬跳線的一端（一般是沒有相應檢測端口的網絡設備端）狀態不作記錄和報警，則跳線僅進行單端檢測。

當虛擬跳線的兩端都有端口檢測型電子配線架時，一般采用雙端檢測方案；當虛擬跳線的一端有端口檢測型電子配線架，另一端為網絡設備時，一般采用單端檢測方案。從檢測原理可知，雙端檢測的成本遠高于單端檢測的成本，但雙端檢測方案能監測跳線的兩端而單端檢測方案僅能監測跳線的一端。

3  跳線鏈路檢測技術的基本原理

跳線鏈路檢測技術主要采用9針技術，有時也會見到10針技術。以9針檢測技術為例，它從一個模塊上發出一個電流，經9針跳線（RJ45型中的8針為信號傳輸線，1針為監測線；光纖跳線需另添1根金屬監測線）中的監測線傳遞到跳線另一端的模塊上，該電流如果能夠正常流動，則跳線鏈路處于正常工作狀態，如果電流的流動中斷，則跳線沒有插入或在中部發生斷裂。這一工作原理的示意圖可以參見圖2：

圖2  九針跳線的模塊連接示意圖

在圖2中，8針模塊的上方有一個金屬檢測片，8針跳線的中上方有一根凸起的針，當跳線插入模塊時，跳線上方的針與模塊上方的金屬檢測片接觸，形成了貫穿整個跳線的檢測電流回路。由此，跳線的檢測鏈路得以形成。

9針跳線的另一種變形是將第9針與前8針平行，并入水晶頭中，即構造專用的9針水晶頭，當然，檢測電路也就從模塊的外部轉入模塊內，配套的模塊也同時具有9根九針。這種變形的最大優點是美觀，并利用模塊金針的抗疲勞強度達到了最佳的插拔特性。

不管是哪一種9針結構，從電子學角度上看，它們的檢測電路都基本歸入圖3所示的示意結構：

圖3  跳線連接技術的檢測電路示意圖

圖3中，V1為來自控制電路的掃描信號，IC1為掃描信號驅動電路，O1為發出信號端的檢測片電位，D1為發出信號端的發光二極管，R1為發出信號端的發光二極管限流電阻，C1為發出信號端的濾波電容；Vo為來自接收信號端的輸出電平，IC2為接收信號端的檢測集成電路，O2為接收信號端的檢測片電位，D2為接收信號端的發光二極管，R2為接收信號端的發光二極管限流電阻，C2為發接收號端的濾波電容。

圖3的檢測原理如下：

   ?當控制電路沒有發出檢測信號V1時，Vi為低電平，驅動電流IC1輸出高電平，這時發光二極管D1因沒有電流而不發光；同時，如果沒有9針跳線，則Vi為高電平，發光二極管D2因沒有電流而不發光，檢測集成電路的輸出電平Vo因Vi為高電平而呈現低電平；如果有9針跳線，則因O1 = O2均為高電平，所以發光二極管D1、D2均不發光，而IC2輸出Vo因Vi為高電平而呈現低電平。

?當控制電路發出檢測信號Vi時，Vi為高電平，驅動電流IC1輸出低電平，吸納經過發光二極管D1的電流I1，致使發光二極管D1發光，此時，如果沒有插入9針跳線，則不影響其它模塊端的檢測電路；如果已經插入了9針跳線，則IC1會同時吸納9針跳線中監測線上的電流，導致Vi端電位降至低電平，發光二極管D2因有電流流過而發光，檢測集成電路的輸出電平Vo因Vi為低電平而呈現高電平，向控制電路輸出跳線連通信號。

根據以上分析可知，9針檢測技術的核心在于從一個模塊的探測電路中發出信號，經過跳線改變對方模塊探測電路的輸出狀態，只有跳線同時插入了兩端模塊內、且跳線中的監測線完好無損時，才能輸出“正常”的狀態信號，否則輸出電位將與所指定的電位相反。

4  兩種檢測技術的優缺點

平心而論，兩種檢測技術各有優缺點。由于所涉及的技術比較多，本文不進行詳細的論述，只是將結果羅列如下：
表1  兩種檢測技術的優缺點一覽表

5 兩種檢測技術的融合

在當今的市場上，遇到電子配線架都會問：“采用哪一種檢測技術”？因為現在的電子配線架都僅使用了幾種檢測技術中的一種。根據表一可以看出，端口檢測技術與九針檢測技術各有優缺點，如果能將它們融合到一個電子配線架中，就可以取長補短，實現在電子配線架技術中的最佳狀態。在想象中，這兩項技術的融合可以達到以下目標：
?
?利用九針檢測技術避免跳線連接錯誤，利用端口檢測技術確定是在哪個端口還是在跳線中間發生的故障。
?
?單、雙配線架均可：通過軟件設置，可以關閉九針檢測或端口檢測，使低層次的單配線架型、中層次的端口檢測型和高層次的雙配線架雙檢測型系統都可以在同一套電子配線架中完成。
?
?利用雙重檢測手段，避免單一檢測時元器件故障導致的檢測失效：兩種檢測技術引入了兩種檢測部件，它們之間互為備份和互檢，可以使電子配線架具有自動檢出故障和帶故障運行的能力，不但提前發現故障，而且還可以保留一定的修復時間，以免修復不及時所帶來的心理負擔。

6 對新型檢測技術的看法

在前幾部分，所說的都是傳統的電子配線架檢測技術，它們的最大特點是可靠、實用、成本低。隨著時代的進步，新的檢測技術層出不窮然，如果能夠在智能布線系統中引入先進的檢測技術，對于技術人員來說，那是夢寐以求的。當然，前提是不違反相關的標準。

就檢測的對象而言，流行的檢測技術僅限于跳線兩端的檢測，這也許還不夠。正因為如此，出現了載波式永久鏈路檢測技術，盡管這一技術有著比較大的局限性，但它卻將智能布線管理系統（電子配線架的升級版）的管理范圍擴大到了整個永久鏈路。

對于智能布線管理系統而言，它的最終管理范圍應該是整個物理層，即包含著每個信道，配合網管系統對網絡7個層次管理中的物理層進行監測和管理，從邏輯結構來說，智能布線管理系統應該是網管系統中的一個子系統。

結束語

在本文結束之前，需說明幾件事：圖一和圖三所示的電路示意圖純屬依據電子學形成的構思，并非引自任何一個電子配線架產品。而本文中所描述的檢測技術特點也是根據元器件特點、電子電路特點和檢測技術特點而成，并非針對任何已知的產品。至于本文中的觀點，則僅僅代表筆者個人的看法。

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