计算机网络系统在智能楼宇中的应用

3.1.3　计算机网络系统在智能楼宇中的应用

计算机网络系统在智能楼宇中的应用十分广泛，大厦中许多设备的调控、系统的运行都是在计算机及其网络控制下进行的。常用的计算机网络有系统调控网、智能办公网、Internet接入网以及内网和外网等。

1）系统调控网

系统调控网的应用几乎遍及大厦和小区，用得最多的是以太网。

以太网从诞生至今，获得了飞速发展，其传输速度从早期的10Mbit/s发展到1 000Mbit/s，及至10G，优越的性能和低廉的端口价格使以太网几乎占据了整个局域网市场85%的份额，CSMA/CD协议也在局域网协议中居于统治地位，以太网几乎成了局域网的代名词。以太网在智能楼宇的各类网络中应用十分广泛。

以太网有10Base-2、10Base-5、10Base-T及快速以太网等多种类型。其中“Base”表示是“基带传输”。前两种以同轴电缆为传输介质，第三种中的“T”（Twist Pair）表示它以双绞线UTP为传输介质。

【例3.1】10Base-5网络。

10 Base-5网络是由于传输速率为10 Mbit/s，网段长度为100m的5倍而得名。它采用总线拓扑结构，使用以太网标准，传输基带信号。网络上的计算机都是通过短电缆接到介质附加装置上的，该装置又叫收发器，短电缆与收发器采用电路分接头AUI或DIX并与网络电缆相连。网络电缆使用RG-8或RG-11粗同轴电缆，这种电缆衰减较小，抗干扰性较好。安装时要注意与50Ω端接阻抗相匹配，连接时也要符合“5、4、3规则”。10Base-5网络结构如图3.1所示，表3.1给出了该网络的物理数据。

图3.1　10Base-5网络结构

表3.1　10Base-5网络的物理数据

2）智能办公网

智能办公网在政府机关大厦、商业金融大厦中获得了广泛应用，其运行速率、智能档次和等级都具有某些特殊的要求，因此常使用高速网络。

常用的高速网络如下：FDDI，多用于主干网，传输速率为100Mbit/s，网络响应时间同步时为8ms～16ms，异步时为10ms～200ms，可用光纤或五类线作传输介质；100Base-T常用于主干网、服务器群，传输速率可达100Mbit/s，网络响应时间最大为30ms，可用光纤或五类线作传输介质；100-VG Any LAN除具有以上网络的特点和性能外，还具有优先级传输的特点，网络响应时间最小为121μs；ATM是一种发展中的技术，ATM交换技术具有交换速度快、传输延迟小，分组灵活、通信效率高等优点。表3.2给出了几种高速网络的技术性能参数及其应用特点。

表3.2　高速网络技术性能参数及其应用特点

（续表3.2）

3）Internet接入网

Internet接入网广泛用于公寓大厦和住宅小区，常用的有xDSL网，又称数字用户线路（Digital Subscriber Line，DSL）。它是以电话线为传输介质的点对点传输网络。由于电话用户环路已被大量铺设，如何充分利用现有的铜缆资源，通过铜质双绞线实现计算机接入就成为人们研究的重点，因此DSL技术受到普遍重视并在我国获得广泛应用。

xDSL中的“x”代表着不同种类的数字用户线路技术。各种数字用户线路技术的区别在于信号传输速率和距离。DSL技术大体分为对称和非对称两大类：

对称DSL技术有：高比特率数字用户线路技术HDSL；多虚拟数字式技术MVL-DSL，速率0.16～2.084Mbit/s；IDSL，使用ISDN终端适配器，可提供128kbit/s服务。对称DSL技术广泛用于通信、校园网互联等。

非对称DSL技术有：ADSL，可提供普通电话和计算机接入双重服务，速率32kbit/s～8.192Mbit/s；速率自适应技术RADSL；甚高速技术VDSL等。非对称DSL应用范围十分广泛，可应用于Internet访问等。

【例3.2】　ADSL接入Internet方式。

图3.2给出了ADSL个人用户接入Internet的示意图。它具有打电话、上网两不误的优点。业务提供网络通过ATM、宽带IP网经光纤接入本地电话局；本地电话局再经双绞线，通过分离器一路信号为普通电话机提供语音服务，另一路信号经ADSL调制解调器为有10Base-T网卡的计算机提供上网服务。其功能有：Web浏览、多媒体点播、信息发布，适用于Internet接入、VOD系统等。它还可应用在Internet访问、远程LAN访问、远程学习、远程金融服务、家庭银行、网络信息、在线图书馆、远程电子购物、新闻服务等。

图3.2　ADSL个人用户接入Internet

4）内网与外网

在许多政府机关、商业金融大厦中往往要建设两大网络，即事业（业务）网和互联网，这两大网络简称为内网和外网，它们具有不同的功能和范围。内网用于部门系统内部的信息沟通，具有一定的机密性；外网则用于与社会联系。因此，两者必须严格隔离。下面以政府机关大厦网络为例，介绍内网和外网的结构。

【例3.3】　某政府机关大厦网络系统方案。

按照国家网络系统的保密要求，某政府大厦的网络系统采用互联网络和政务网络物理隔离的方法配置。即在政府大楼内建设两套网络：一套互联网，即通常所说的Internet；一套政务网，与所在市政府的信息中心及市政府内网、各区县、各部局等政务网相连。政务网也就是所管辖区域内的政府局域网，一般用户是无法连接的。

如图3.3（a）所示为互联网系统，该系统采用一台路由器实现内网地址与外网合法地址的转换及访问控制，并设防火墙保证内部网络的安全性。采用华为S6506交换机作为中心交换机。各楼层采用华为S3050交换机，该款产品可以很好实现堆叠，便于以后网络的扩充。而且每一台S3050交换机都通过GBIC模块和中心交换机相连，保证了每台交换机的独立性，便于维护。

互联网系统配备了代理服务器、Web/MAIL服务器、数据库服务器等。方便政府部门对外发布消息，也便于老百姓及时了解政府、查阅信息等。

图3.3（b）为政务网系统。该系统通过一台交换机把进入大楼的光信号转换为电信号，再利用防火墙保证大楼内部局域网的安全性。通过一台交换机与两台核心交换机相连。两台核心交换机采用千兆多层交换机Catalyst 4006，互为备份，保证了核心交换设备的冗余要求。在分配线间中，配置了多台Catalyst 3550作为二级交换机，每一台二级交换机的两个千兆口，都通过GBIC模块分别与中心交换机相连，这样既保证了每台交换机的独立性，便于维护，又保证了线路的冗余。在网管工作站安装了Cisco网管软件，通过它可了解网络流量、设备运行情况等。

政务网系统同时还配备有Web服务器、数据库服务器和MAIL服务器等，便于涉密文件的传送、审阅等。

（a）互联网（外网）系统

（b）政务网（内网）系统
说明：每一楼层的Quidway S3050交换机通过GBIC直接和中心交换机相连

图3.3　某政府机关大厦的外网与内网

整个方案在实施中，按部、局所需，进行了很细致的VLAN的规划，划分后既能满足每个部、局一个网段，实现部、局内部信息的互访，又能满足不同部、局不能互访的安全管理要求。同时VLAN的运用避免了广播包在各部门之间的传播，有效地降低了广播风暴的发生概率，提高了网络的性能。两套网络的布线系统，主干网均采用千兆光纤；用户终端接入采用六类线，保证了100Mbit/s到桌面。