智能大厦的计算机网络系统设计

摘 要：对智能大厦的计算机联网系统的设计实施方案进行了研究总结，合理确定了设计施工方案、系统组成、主要设备选择等主要技术指标。
    关键词：智能大厦 系统集成 网络技术
    　　智能大厦是现代建筑技术与信息技术相结合的产物，是以系统功能集成、计算机网络与通信办公自动化等多种技术集成为基础，通过有效分配、利用人员、设备及其资源产生综合效益，满足用户对现代化建筑功能性、经济性、管理性等方面的要求。智能大厦实施的前提是信息的共享与利用，各类智能系统中，计算机网络系统（cns）提供各种应用的平台，是最基本最关键的子系统之一。Www.11665.coM
    1 网络系统的设计目标和原则
    　　 网络系统在智能建筑中起到非常重要的作用，它不是简单的计算机之间的联网，而是一个复杂的系统工程，要采用系统的设计方法。
    （1）实用化，先进性。从实用的观点出发来考虑网络系统的总体结构，满足系统技术要求，同时应该选用先进的符合国际标准的可以开发的系统产品。
    （2）模块化，扩展性。网络系统应该采用模块化设计，便于在网络工程中根据投资等情况的变化而加以调整，同时又是一个开放式系统，以保证系统的扩展。
    （3）工程化，可靠性。在网络系统设计过程中充分考虑工程的要求，在达到系统业务需求的前提下，确保更高的可靠性。
    （4）集成化，高效性。网络系统是通信子系统、控制子系统、办公自动化子系统筹集成的基础，要体现集成化设计思想，所有子系统有机地集成一个智能建筑系统，保证总系统的高效性。
    1．1 网络系统的设计原则
    （1）充分满足当前各种信息服务的需求，同时为将来的系统扩充国有充分余地。
    （2）充分考虑与其他子系统之间的联系。
    （3）统一规划，全面设计，做到有很有据，有条有理。
    （4）符合国际标准化组织（iso）提出的开放系统互联标准（osi）和实用的tcp／ip协议系统标准。
    （5）便于维护和管理。
    （6）在保护实现系统需求的前提下，提高系统的性能价格比。
    1．2 网络需求分析
    在设计时应进行下列网络需求分析：
    （1）功能需求。有信息传输、资源共享、电子函件、网络服务器、网络管理、网络控制。网络安全、网络升级等。
    （2）性能需求。有服务效率、服务质量、网络结构、网络响应时间、数据传输速度、资源利用率、可靠性、性能价格比等。
    （3）环境需求。主要相地理分布、用户数及其位置、用户间的距离、用户群的组织特点，还有特殊的限制（如电缆等介质布线是否有禁区等）。
    （4）其他子系统的需求。如办公自动化系统、设备控制系统等对网络提出的要求。
    （5）设计约束。包括需遵守的其他标准，各行各业的不同特点，以及投资对网络设计的影响等。
    1．3 设计考虑的主要方面
    （1）网络系统的一般技术要求。主要有网络通信协议、主机系统结构、主机响应速度、网络服务器通信协议、网络服务器入网速度、客户机通信权益、客户机入网速度、交换端口分配、广域网联接、网络管理、网络管理平台、网络划分、网络升级、网络主干系统速率等。
    （2）网络信息点总结。按照统计数据进行网络信息点总结。
    （3）主干网设计。随着网络技术的飞速发展，大厦的主干网应能支持快速以太网的交换以及对虚报网的支持，且具有第三层的交换和今后过渡到atm的能力，在带宽方面能满足不同应用环境下的客户终端带宽的要求，保证用户访问数据库服务器的速率要求，网络主干交换机采用千兆位或百兆位交换机，而到每一用户带宽为10／100m自适应，对特别用户可以提供千兆位到桌面的服务。而满足这一要求的网络体系有：1000base－t、100base－t、100vg－amylay、fddi和atm，它们都是高速网络技术。
    （4）水平分支网络结构。一般选用以太网或快速以太网。根据具体技术要求，可选用10base－t或100base－t。从各楼层分配线间idf配线架至工作端口插座的连接线缆采用增强5类4对非屏蔽双绞线（utp），能支持100mbps传输速率；既可服务于数据传输，又可用于语音传输，保证了系统的灵活性。
    （5）主服务器是整个网络的核心，有大量的数据进行处理、存储和转发，一般应不低于100mbps速率入网。微机服务器也要求以100mbp速率入网。
    （6）网络分段。网段的划分和地址分配。同一网段可以使用不同的传输协议，但须使用同种接口卡。
    （7）广域网联接。包括与国内其他单位、驻外机构和国际互联网的联机，vod自动点播、视频会议、远程教学、远程三表传送收费、网上购物、网上聊天和网上商务联系等功能都需要建立与外界的高速连接，选择宽带按人也就成为必然。宽带接入方式主要应考虑与公用数据通信网之间的配合。目前，可以为智能建筑提供宽带接入的服务商除中国电信外还有联通、长城宽带、铁通、吉通、广电和网通等电信经营商。接入方式也有通过电话网络、有线电视网络、高速城域网或无线、卫星等数种。从实践来看，这几种方案在传输速率、用户负担的接入成本和提供的增值服务内容等方面各不相同，所适用的范围也不一样。
    例如：
    ①adsl接入方案：该系统在用户端采用adsl调制解调器，所有信息通过现有电话线连接到电话交换局前端adsl解调设备进行解调，解调后的语音信息仍送入电话交换机，而数据信息送入atm网络进行路由交换，可提供上行1mbps、下行8mbps的接入速率。adsl接入的优点是可以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，缺点是它对线路的质量要求较高，adsl的实际速度还要受到用户和电话分局的电话线长度和线路质量的影响，线路抵抗干扰的能力较差。由于宽带可扩展的潜力不大，adsl不能满足今后日益增长的接入速率要求；只能成为过渡性产品。
    ②hfc网络方案：在有线电视光缆与同轴缆混合网上，用户使用电缆调制解调器cable modem进行数据传输，可以实现上行3mbps，下行10mbps的宽带接入。hfc方案和adsl接入方案的共同特点是利用已有的网络基础设施。但共同的缺点是带宽进一步扩展能力有限，而且无法建设独立的社区内部网络平台。
    ③高速光纤接入方案：光纤具有容量大、抗干扰和不宜窃取等优点，这些优点决定了光纤接入必然替代过渡性的adsl、cable modem及无线等其他成为宽带接入的主流趋势。
    ④无线接入：无线接入是指从交换节点到用户终端或全部采用无线手段接入技术。其优点是开通快、维护简单、用户密集区成本低，改变了本地电信业务的传统观念。
    　　 选择哪一种更合适呢？主要应考虑与公用数据通信网之间的配合。由于国内电信部门对于广域网用户的质量上有待提高，因此，在充分考虑了可靠性．性能价格比等因素下，应尽可能选用电信部门熟悉的产品及公用网型号相同的产品。
    2 网络设备选型
    　　 在确定了系统的设计方案，进行软件、硬件设计后，需要进行设备选型。设备选型是网络工程中非常重要的一环，设备选型的好坏直接影响系统的实用性、稳定性、可靠性和系统的费用。
    2．1设备选型依据
    　　 主要是根据选型原则和选型标准，对不同厂家的产品的不同型号进行综合全面的比较，选择满足系统需求的、先进、性能价格比高的设备。智能建筑内部的综合局域网，作为一个完整的网络体系，即交换机、集线器和网络管理软件直选用同一厂商的产品，以便于用户使用、管理和维护。
    　　 设计一个计算机局域网，需要考虑因素很多。从技术角度而言，目前，以太网采用的传输介质已从细同轴电缆、粗同轴电缆几乎完全改变为非屏蔽双绞线和单模、多模光纤电缆，以大网传输速率也从过去的共享10mbps上发展到10mbps交换、100mbps共享及交换正向1gbps高速交换发展。atm技术应用正在快速展开；并为以太网技术接轨而发展了局域网仿真技术，可以使以大网平滑地过渡到atm。微机服务器也从最初的来自x86cpu和isa总线、at磁盘接口发展到今天的奔腾四代cpu、agp总线，fastwide scsi-2磁盘接口。应用软件系统的种类更是数不胜数令人眼花缭乱。在这种局面下，为了从中选出最合适的产品来构成自己的计算机网络并满足应用需求，网络设计人员而要有多方面的知识，包括对新技术的深刻理解，对最新产品的广泛关注，以及对应用需求的准确把握。尤其是对应用需求的准确把握，应该是一个网络设计成功与否的关键。与应用需求脱钩，单纯追求最新技术。最快速度，脱离实际强调先进性，致使先进设备的能力不能得到充分发挥，等于浪费了资金。这一点必须得以充分注意。
    　　 在确定应用需求的前提下，设计一个网络需要考虑的主要方面包括布线、网络应用口确定、网络操作系统及服务器选程、网络拓补结构及运行枕率规划、数据安全性保障等几个大的方面。另外，网络设备及网络工作站的统一管理、远程用户介入、网络间互联也应十分重视。
    　　 目前主买的网络厂商有：3com，ibm，bay network，cabietron，cisco，hp等公司，对于各个厂家的产品进行全面的比较，结合智能建筑的技术要求，具体情况。投资等多方面因素，选择性能价格比最高的产品。
    2．2 网络操作系统的选择
    　　 在网络应用项目确定后，网络应用软件也就基本选定。对于选择商品化应用软件的项目而言，因根据应用软件需要的操作系统环境来确定网络操作系统。
    　　 对于具有多种网络操作系统环境能力的应用软件，因通过对销售商的查询，确定这种软件在哪种操作系统上效果最佳，然后确定网络操作系统。通常情况下，某种应用软件虽然移植到了多种网络操作系统下，但只有在一种操作系统下优化的最好。那当然，如果服务器并不止提供一项服务，就必须根据所提供服务的重要程度，综合考虑和选择网络操作系统。
    　　 目前，网络上常府的操作系统主要是novell公司的netware，microsoft公司的windows，ibm公司的os／2，lan server和unix，linux。
    3 服务器的选配
    3．1服务器的选择
    　　 目前服务器的选择余地比较大，主要从可靠性、i／o性能等方面考虑。衡量服务器的可靠性主要根据服务器采用的技术。如冗余技术，电源、硬盘、内存、cpu、i／o卡总线通道和故障在线修复技术等。i／o性能等方面主要考虑文件服务性能，如i／o并发操作能力。目前市场上有很多品牌的微机服务器系统，如campaq，ibm，hp等较大的微机厂商都推出了品质优异的k服务器产品。各厂家的服务器在主要功能上差距不大，但也有各自的特点。例如compaq的proliant系列服务器在windowsnt下具有实现双机双工热备份的能力，二台服务器平时各自作为独立的服务器发挥作用，而当其中任意一台出现故障时，另一台服务器可以接替其工作继续运行。ibm的pc服务器在smp方式时可以混合安装奔腾系列处理器，并且每个处理器都工作在备自的主频下而不会被降频使用。
    3．2 服务器资源配置
    　　 它要根据应用需求来确定，主要考虑的是内存容量、磁盘驱动器控制器标准、磁盘容量及容错方式等。内存的选择必须考虑网络操作系统及应用软件的要求。从操作系统的需求来说，如netware操作系统下每100m硬盘容量最好配置4mb内存；windowsnt基本内存最好确定在12mb以上，这样的才能保证网络操作系统正常运行。应用软件，尤其是目前流行的客户机服务器模式的应用软件，对服务器的内存要求也十分庞大，例如lotus notes在windows nt系统下运行，内存容量基本要求为48 mb，建议为64mb。客户机／服务器模式的应用系统在保证基本需求外，增加的内存量可以提高运行效率，减少磁盘交换的压力。但内存的扩充也不能任意增加，因为服务器所用内存是为保证服务器运行良好而专门设计的，采用了许多高级的检错、纠错技术，所以价格大大高于微机的内存价格。
    3．3 磁盘驱动器控制器
    　　 日前主要有fast scsi、t／wide scsi二种标准，前一种传输速率为10mbps，后一种为20mbps。新的控制器标准还有ultra scsi，传输速率可以达到40mbps，还有wide-ultra scsi-3的传输速率为2×40mbps。选择哪一种标准的产品要根据投资能力和是否真正需要为准。对于小型应用、整体投资额不大、应用繁忙程度不高的环境，可以选择标准的控制器驱动器。对于高强度的磁盘应用，就应选用fast／wide scsi-2标准的产品。
    3．4 磁盘容错方式
    　　 目前主要有磁盘镜像、磁盘双工和磁盘阵列技术。磁盘镜像使用一个控制器控制两个磁盘，写到磁盘和数据都要同时写入两个盘中，任意一个盘失效都不会影响数据的安全性。磁盘双工是使用两个控制器各控制一个磁盘，即在磁盘冗余基础上增加控制器冗余。磁盘阵列技术目前最广泛的是raid5，冗余度小，阵列中任意一个盘失效都可以保持数据安全有效。在阵列技术上，各服务器主要厂家还都增加了在线增容技术，即不停机增加磁盘容量及raid的smart-2阵列控制器。compaq公司还具有在线热备份方式：一个磁盘保持后备状态，当阵列中一个磁盘失效，后备盘立即启用，这样就可以在阵列中出现两个磁盘都损坏情况下也能保证数据安全。阵列技术的磁盘冗余度最小，但其控制器及所用的驱动器都比较昂贵。对于小型服务器，采用镜像技术是比较适宜的。镜像方式看上去冗余度达到了50%，但在小系统上，其综合性能价格比要比阵列式为佳。
    　　 在服务器整体容错方面可以选择的还有netware sft3双服务器镜像技术及前面提到的nt双机双工方式，sft3是用2个配置完全相同的服务器，通过专用的服务器镜像卡连接起来，2个服务器运行时内存、磁盘系统全都保持同步状态，对外表现为一个服务器。当第一个服务器出现故障时，另一个服务器可以继续工作，用户丝毫感觉不到停顿，它通常用于对系统的不停机运行要求极高的场合。
    　　 由于网络技术与综合布线系统息息相关，这就要求在设计布线系统的同时就必须充分考虑到将来布置的计算机网络能否充分发挥综合布线的优点，在适当考虑网络系统的升级的前提下，选择合理的方案，避免硬件资源的冗余与浪费