智能大厦千兆以太网网络系统研究与应用
2005-8-12
尹传勇 刘寿强
摘要：目前，网络技术的发展突飞猛进，千兆交换以太网技术日趋成熟，逐渐得到推广和应用。本文基于千兆交换以太网各种优良性能，分析了技术的各种特点，讨论了智能大厦计算机网络系统的设计方法以及千兆以太网技术在智能大厦中的应用。
关键词:千兆以太网；智能大厦；交换



1、引言
目前，智能大厦(Intelligent building, IB)成为高层建筑的主流。随着大厦的大型化和多功能化，楼内各种设备不断增多，大厦管理工作非人力所能及。智能大厦采用了"智能建筑物管理系统"，该系统采用了计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示技术，即将所谓的4C技术综合应用于建筑物，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。
智能大厦的系统集成和功能集成，也就是大厦自动系统、办公自动系统和通讯自动系统三大系统及其各相应子系统在公共高速通讯网络上的集成。因此，需要在建筑物内建立一个综合集成的计算机网络系统，实现网络集成是实现系统集成和功能集成的第一步。在现代化智能大厦的建设之中，如何更好地提供安全、舒适、快捷的优质服务，如何建立先进科学的综合管理机制，如何节省能耗和降低人工成本，以满足智能大厦用户的各种需求，建设好智能大厦的计算机网络系统极为重要。千兆以太网技术为满足智能大厦的上述要求提供了一种高质量的解决方案。

2、计算机网络系统
一般来说，网络集成实质上是通讯与网络系统在智能大厦中的具体实施，是通讯设备与网络设备的结合，以及通讯线路与网络线路的结合。计算机网络是智能大厦的重要基础设施之一。广义地说，智能大厦的计算机网络建设由四个部分组成：
(1) 主干网
负载主控中心的主机或服务器与智能大厦各局域网以及其它办公设备联网。目前，一般要求主干网传输速率达到100Mbit/s或1000Mbit/s以上，要求高可靠性、一定的覆盖范围、可扩展性、可支持多种网络协议。随着千兆以太网技术日趋成熟以及各种优良性能，千兆以太网已经成为许多用户的首选。
(2) 楼层局域网
通常采用总线以太网或令牌环网。目前以10Mbit/s或100Mbit/s为基础的交换技术以及广泛使用，使各工作站独享10Mbit/s或100Mbit/s宽带成为可能。楼层局域网可以在一个楼层内配置一个或几个局域网，也可以几个楼层配置一个局域网，不同的局域网可以通过集线器、交换机、路由器连接起来。
(3) 建筑设备计算机监控网
其上层的信息网一般采用以太网，下层为控制网，多采用RS485总线。但是，由于现场总线具有良好的开放性和互操作性，故正向现场总线发展。常用的现场总线主要有Lonworks总线和CAN总线。
(4) 对外互联网
对外互联网是智能大厦信息的进出口通道，对外互联网设备将综合利用已有和将有的通讯手段实现智能大厦与外界的通讯和信息交流。这些通讯手段包括卫星通信网、微波信道和电话网。此外，还有地面公用通信网，如X.25分组交换网、数字数据网以及综合业务数字网和帧中继网等。

3 、千兆以太网的技术特点
千兆以太网的标准化过程自1996年7月开始，经过几个月的初步可行性研究，IEEE802.3工作组成立了802.3Z千兆以太网特别工作组。该特别工作组制定了千兆以太网标准，主要包括：允许以Gbit/s的速率在全双工和半双工方式下通讯；使用了802.3以太网帧格式；使用CSMA/CD作为访问媒体协议，每一个冲突域允许中继一次；与10BASE-T和100BASE-T完全向后兼容。简单来说，千兆以太网具有如下优势：
(1) 易升级
进行系统升级时，千兆以太网提供优良的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。千兆以太网将保留IEEE802.3和以太网帧格式以及802.3受管理对象规格，从而在升级至千兆的同时，保证网络的基本结构不受破坏，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理策略。
(2) 成本底
千兆以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，是一种改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的经济可靠的途径。以太网技术的简单性和应用的普及使得千兆以太网交换机价格远远低于ATM交换机的价格。此外，网络维护也相对容易，并且不需要重新对管理人员进行技术培训。
(3) 新的应用和数据类型
千兆以太网提供高宽带；能提供宽带预留；能应用在以太网上的新协议，比如RSVP；新的标准如802.3Q/1p支持虚拟网、报文分配优先级以及组播放等功能。上述技术使得千兆交换以太网完全支持多媒体应用，语言、视频传输等新的数据类型，且更有优势。
(4) 网络设计和互联灵活
网络设计必须考虑交换和路由，必须能够方便扩充网络。千兆以太网交换机能观支持三层交换功能，集交换和路由为一体，因此在设计千兆交换式以太网时，只需关心成本，而不用把过多的精