论文部分内容阅读
摘要：矿区通信网络结构是煤炭企业信息化建设的重要基础。本文在阐述通信网基本网络形状的基础上，结合煤炭矿区的特殊性及淮南矿区企业通信专网成功建设案例，分析矿区通信网络结构的设计思路、规划方案，实现矿区信息化网络的本质安全。
关键词：通信专网；网络结构；主干网络；子干网络；环形网
中图分类号：TN915.85 文献标志码：A
1 概述
近年来，随着煤炭工业现代化的建设。矿区信息化建设也在快速发展，信息技术在煤矿安全生产、调度监控、自动控制、管理和数据服务等方面发挥着日益重要的作用。矿区通信已迈入高速率、大容量、综合化时代，矿区通信网络和通信技术正在不断地更新和升级。
矿区通信网络是矿区企业信息化建设的基础和关键要素，适中的规模和优化的网络结构可以使信息技术在矿区发挥最佳效用。由于矿区煤炭资源的自然分布特性和产业的关联性，集团级企业辖属单位在地域上形成点多面广、战线长的特点，局矿间距甚至达到上百公里，各单位所处的地理环境也存在较大的差异性。矿区通信网络结构需适应矿区企业自身的特殊性。本文结合网络的基本形状和矿区的特殊性分析矿区通信网络结构的设计思路、规划方案。
2 网络基本形状及其比较
(1)环形网 环形网在企业专网建设中是比较常见的组网方案，基本的组网形式为：集团公司企业所属生产矿、地面单位的信息系统(以下统称为节点)通过传输媒介(如光缆、电缆、微波等)串联起来。且两两首尾相连。构成闭合环。
环形网内每一个节点可以在环内通过两个方向实现数据的发送和接收。环形网具有自愈保护能力和抗灾害性。生存能力很强，适应矿区复杂的地理环境。
(2)线形网
线形网的基本形式为：把涉及通信的每个节点串联起来，使首尾两个节点开放，便组成了线形网。线形网结构简单。是一种较为经济的网络结构。这种结构无法应付节点和链路失效问题，生存性较差。
(3)星形网
星形网的基本形式为：把涉及通信网中的一个特殊的枢纽节点与其余所有节点相连，而其余所有节点之间互相不能直接相连时，就形成了星形拓扑，又称枢纽形拓扑。在这种拓扑结构中，除枢纽节点之外的任意两节点间的连接都是通过枢纽节点进行的，这种结构对枢纽节点依靠性过大，存在枢纽点的潜在瓶颈问题和失效问题。
(4)树形网
树形网的基本形式为：将点到点拓扑单元的末端节点连接到几个特殊节点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。这种拓扑结构适合于广播式业务。但存在瓶颈问题。
(5)网孔形网
网孔形网的基本形式为：把涉及通信的许多节点直接互连时就形成了网孔形网，如果所有节点都直接互连，则组成理想网孔形网。网孔形结构不受节点瓶颈问题和失效的影响。两节点间有多种路由可选，可靠性很高，但结构复杂、成本较高，适用于业务量很大的地点。
以上阐述了通信网中的几个基本网络形式，这些网络的拓扑结构各有特点，在实际中都有不同程度的应用。在规划建设矿区通信专网时，对网络结构的选择应结合矿区自身的特殊性，形成特色的组网思路和原则。实现网络的优化和高效。
3 网络结构选择思路和原则
(1)高生存型。矿区通信专网是矿区企业生产、管理、服务等方面的信息化手段，要求专网具有较高的安全性、可靠性和抗灾难性。建网初期网络设计时对网络物理拓扑结构的选择十分关键。确定的网络结构能够保证网络受到灾难时，网中承载的信息业务不受影响。或在最短的时间内恢复正常。
(2)经济性。复杂的网络结构给企业带来较大的投资和运营维护成本，增加建设和维护的难度，形成一定的资源浪费。简单的网络结构不能满足企业信息化需要，可靠性较差。适中和优化的网络结构，使企业通信专网在建设和运营时具有较佳的经济性和可靠性。
(3)可发展性。企业的规模和科技水平在不断发展，新业务、新技术的不断投入、引进和使用，企业对信息技术的要求也在不断地提高。另一方面，信息技术本身也在迅速发展，促进和要求信息网络结构适时改进与升级。企业专网建成后，应为企业长期使用。企业在规划设计专网时，网络结构、规模、带宽等方面需为企业和信息技术未来的发展保留一定的冗余度。
(4)网络配置实现容易。优化选择的网络结构，应使网络内运行的信息系统、通信设备及节点间传输媒介的配置实现起来较为容易。
(5)适应现有网络。企业在发展过程中已经建立和使用了一定规模和技术层次的通信网络，原有网络中的部分设施需要在新建网络中继续存留，新建网络的组网方案和技术规范具有兼容原有网络保留部分的功能。
(6)适应矿区环境。矿区企业专网是在矿区企业所处的地区范围内建设的，企业辖属的单位分布的地理环境各有特点，差异性也较大。网络建设的难易度存在差距，对专网的组网方案影响较大。在建网初期，清晰和掌握企业内涉及通信的所有单位的地理分布和地形环境，并绘制这些单位地理位置分布拓扑图，标注地形环境，作为专网网络结构方案选择的重要依据。
4 网络结构规期设计方案
不同地区的矿区企业，在企业规模、经济条件、信息化设施及所处地域的环境等方面存在差异性，规划建设矿区企业通信专网时，依据各自企业自身的特点设计和选择网络结构方案和网络模型。一个矿区企业专网的整体网络结构呈现出复杂性、多样性，但它们都是由几种基本形式的网络结构组成的。
(1)淮南矿区专网网络结构实例分析
该网络结构是在对矿区原有通信网络、地理环境等方面经过广泛调研、方案选择、分析论证后设计的。网络建成投入使用以来。虽经历了几次较大的自然和突发性灾害(强对流天气、恶性交通、采煤塌陷区沉降等)，但网络承载的信息业务没有中断，仍然安全运行。实践表明，此网络结构可靠性高，抗灾难性强。淮南矿区通信专网网络结构的主要特点：设置主环网、子环网，主环携带子环构成综合性网络，网络的基本形式为环形网，以光缆为主要传输媒介。
(2)规划矿区总体网络结构
从全局的角度规划矿区通信总体网络结构，一般包括矿区通信主干网络、子干网络、矿井或其它下属单位通信网络。
①矿区通信主干网络，是从全矿区内选择一些具有代表性和特殊性的单位作为通信节点，并将这些节点通过传输媒介组织起来形成的网络。主干网络可通过网络中的通信节点汇接和管理子干网络、矿井或其它从属单位的网络，覆盖整个矿区通信。主干网络设置数量根据矿区企业规模、组网条件来设定，一般1～2个即可。
②矿区通信子干网络，是矿区内局部干线网络，它是在一定的区域内分布相对集中或业务相近的单位通过传输媒介组织起来的网络。子干网络中的节点具有汇接矿井等单位内部网络功能，子干网络接入主干网络。子干网络数量的配置由矿区企业从属单位所处的地理位置、业务种类等方面的实际情况来定。
③矿井或其它从属单位通信网络，是矿区通信终端网络。它包括生产调度、安全监控、行政通信、计算机网络、视频会议、自动控制、有线电视等系统。
(3)确定网络结构的形状
①环形网具有高生存性，抗灾能力强，矿区主干网络、子干网络尽可能地使用环形网方案组建。
②终端网络结构形状的配置比较灵活，方式较多，随单位内部具体情况而定。但为了安全起见，需采用多通道方式实现信息的传输。
(4)网络的组建和管理
①矿区主干网络实现全程全网集中管理，子干网络、终端网络可实行分级管理。
②子干网络汇接入主干网络，主干网络和子干网络均可以汇接终端网络。为了组网需要，主干网络之间、子干网络之间、子干网络与主干网络之间可实现相交、相连、相切。
③新建网络结构具有可发展性，为企业网络未来的扩容、更新和升级做好基础。同时，也具有兼容性，能够实现企业原有网络的接入或与其它类型网络的互连。
④网络节点之间的传输媒介以光缆为主，对条件受限的个别地点，采用微波或其它无线信道作为传输媒介。
5 结束语
矿区通信技术经过了多次的发展历程，每一次的技术变革都带来了通信网络结构及其规模的升级。为适应技术进步和企业发展的需要，矿区企业网络结构从传统的、简单的点对点式的通信模式发展成现代的综合性、多样化的网络结构。网络中承载的业务由音频、电报信号发展为可同时适时传送的图像、声音、文字等数字信号。现在，矿区企业的网络结构不仅具有开放式的外网互联功能，还具备适应企业自身需求的安全监控、生产调度、自动控制、视频会议、自动办公、业务管理等功能。矿区企业的网络结构有其自身的特殊性，对其规划、建设和管理应按照企业安全生产、经营管理的需求和自身的特点进行。
参考文献
[1]李旭，数据通信技术教程[M]，北京：机械工业出版社，2001
[2]张公忠，现代网络技术教程[M]，北京：电子工业出版社，2000
[3]吴秋峰自动化系统计算机网络[J]，北京：机械工业出版社，2001
[4]梁生耀，彭秦军，网络规划与优化初探，通信世界,2001，(11)：24—27
关键词：通信专网；网络结构；主干网络；子干网络；环形网
中图分类号：TN915.85 文献标志码：A
1 概述
近年来，随着煤炭工业现代化的建设。矿区信息化建设也在快速发展，信息技术在煤矿安全生产、调度监控、自动控制、管理和数据服务等方面发挥着日益重要的作用。矿区通信已迈入高速率、大容量、综合化时代，矿区通信网络和通信技术正在不断地更新和升级。
矿区通信网络是矿区企业信息化建设的基础和关键要素，适中的规模和优化的网络结构可以使信息技术在矿区发挥最佳效用。由于矿区煤炭资源的自然分布特性和产业的关联性，集团级企业辖属单位在地域上形成点多面广、战线长的特点，局矿间距甚至达到上百公里，各单位所处的地理环境也存在较大的差异性。矿区通信网络结构需适应矿区企业自身的特殊性。本文结合网络的基本形状和矿区的特殊性分析矿区通信网络结构的设计思路、规划方案。
2 网络基本形状及其比较
(1)环形网 环形网在企业专网建设中是比较常见的组网方案，基本的组网形式为：集团公司企业所属生产矿、地面单位的信息系统(以下统称为节点)通过传输媒介(如光缆、电缆、微波等)串联起来。且两两首尾相连。构成闭合环。
环形网内每一个节点可以在环内通过两个方向实现数据的发送和接收。环形网具有自愈保护能力和抗灾害性。生存能力很强，适应矿区复杂的地理环境。
(2)线形网
线形网的基本形式为：把涉及通信的每个节点串联起来，使首尾两个节点开放，便组成了线形网。线形网结构简单。是一种较为经济的网络结构。这种结构无法应付节点和链路失效问题，生存性较差。
(3)星形网
星形网的基本形式为：把涉及通信网中的一个特殊的枢纽节点与其余所有节点相连，而其余所有节点之间互相不能直接相连时，就形成了星形拓扑，又称枢纽形拓扑。在这种拓扑结构中，除枢纽节点之外的任意两节点间的连接都是通过枢纽节点进行的，这种结构对枢纽节点依靠性过大，存在枢纽点的潜在瓶颈问题和失效问题。
(4)树形网
树形网的基本形式为：将点到点拓扑单元的末端节点连接到几个特殊节点时就形成了树形拓扑。树形拓扑可以看成是线形拓扑和星形拓扑的结合。这种拓扑结构适合于广播式业务。但存在瓶颈问题。
(5)网孔形网
网孔形网的基本形式为：把涉及通信的许多节点直接互连时就形成了网孔形网，如果所有节点都直接互连，则组成理想网孔形网。网孔形结构不受节点瓶颈问题和失效的影响。两节点间有多种路由可选，可靠性很高，但结构复杂、成本较高，适用于业务量很大的地点。
以上阐述了通信网中的几个基本网络形式，这些网络的拓扑结构各有特点，在实际中都有不同程度的应用。在规划建设矿区通信专网时，对网络结构的选择应结合矿区自身的特殊性，形成特色的组网思路和原则。实现网络的优化和高效。
3 网络结构选择思路和原则
(1)高生存型。矿区通信专网是矿区企业生产、管理、服务等方面的信息化手段，要求专网具有较高的安全性、可靠性和抗灾难性。建网初期网络设计时对网络物理拓扑结构的选择十分关键。确定的网络结构能够保证网络受到灾难时，网中承载的信息业务不受影响。或在最短的时间内恢复正常。
(2)经济性。复杂的网络结构给企业带来较大的投资和运营维护成本，增加建设和维护的难度，形成一定的资源浪费。简单的网络结构不能满足企业信息化需要，可靠性较差。适中和优化的网络结构，使企业通信专网在建设和运营时具有较佳的经济性和可靠性。
(3)可发展性。企业的规模和科技水平在不断发展，新业务、新技术的不断投入、引进和使用，企业对信息技术的要求也在不断地提高。另一方面，信息技术本身也在迅速发展，促进和要求信息网络结构适时改进与升级。企业专网建成后，应为企业长期使用。企业在规划设计专网时，网络结构、规模、带宽等方面需为企业和信息技术未来的发展保留一定的冗余度。
(4)网络配置实现容易。优化选择的网络结构，应使网络内运行的信息系统、通信设备及节点间传输媒介的配置实现起来较为容易。
(5)适应现有网络。企业在发展过程中已经建立和使用了一定规模和技术层次的通信网络，原有网络中的部分设施需要在新建网络中继续存留，新建网络的组网方案和技术规范具有兼容原有网络保留部分的功能。
(6)适应矿区环境。矿区企业专网是在矿区企业所处的地区范围内建设的，企业辖属的单位分布的地理环境各有特点，差异性也较大。网络建设的难易度存在差距，对专网的组网方案影响较大。在建网初期，清晰和掌握企业内涉及通信的所有单位的地理分布和地形环境，并绘制这些单位地理位置分布拓扑图，标注地形环境，作为专网网络结构方案选择的重要依据。
4 网络结构规期设计方案
不同地区的矿区企业，在企业规模、经济条件、信息化设施及所处地域的环境等方面存在差异性，规划建设矿区企业通信专网时，依据各自企业自身的特点设计和选择网络结构方案和网络模型。一个矿区企业专网的整体网络结构呈现出复杂性、多样性，但它们都是由几种基本形式的网络结构组成的。
(1)淮南矿区专网网络结构实例分析
该网络结构是在对矿区原有通信网络、地理环境等方面经过广泛调研、方案选择、分析论证后设计的。网络建成投入使用以来。虽经历了几次较大的自然和突发性灾害(强对流天气、恶性交通、采煤塌陷区沉降等)，但网络承载的信息业务没有中断，仍然安全运行。实践表明，此网络结构可靠性高，抗灾难性强。淮南矿区通信专网网络结构的主要特点：设置主环网、子环网，主环携带子环构成综合性网络，网络的基本形式为环形网，以光缆为主要传输媒介。
(2)规划矿区总体网络结构
从全局的角度规划矿区通信总体网络结构，一般包括矿区通信主干网络、子干网络、矿井或其它下属单位通信网络。
①矿区通信主干网络，是从全矿区内选择一些具有代表性和特殊性的单位作为通信节点，并将这些节点通过传输媒介组织起来形成的网络。主干网络可通过网络中的通信节点汇接和管理子干网络、矿井或其它从属单位的网络，覆盖整个矿区通信。主干网络设置数量根据矿区企业规模、组网条件来设定，一般1～2个即可。
②矿区通信子干网络，是矿区内局部干线网络，它是在一定的区域内分布相对集中或业务相近的单位通过传输媒介组织起来的网络。子干网络中的节点具有汇接矿井等单位内部网络功能，子干网络接入主干网络。子干网络数量的配置由矿区企业从属单位所处的地理位置、业务种类等方面的实际情况来定。
③矿井或其它从属单位通信网络，是矿区通信终端网络。它包括生产调度、安全监控、行政通信、计算机网络、视频会议、自动控制、有线电视等系统。
(3)确定网络结构的形状
①环形网具有高生存性，抗灾能力强，矿区主干网络、子干网络尽可能地使用环形网方案组建。
②终端网络结构形状的配置比较灵活，方式较多，随单位内部具体情况而定。但为了安全起见，需采用多通道方式实现信息的传输。
(4)网络的组建和管理
①矿区主干网络实现全程全网集中管理，子干网络、终端网络可实行分级管理。
②子干网络汇接入主干网络，主干网络和子干网络均可以汇接终端网络。为了组网需要，主干网络之间、子干网络之间、子干网络与主干网络之间可实现相交、相连、相切。
③新建网络结构具有可发展性，为企业网络未来的扩容、更新和升级做好基础。同时，也具有兼容性，能够实现企业原有网络的接入或与其它类型网络的互连。
④网络节点之间的传输媒介以光缆为主，对条件受限的个别地点，采用微波或其它无线信道作为传输媒介。
5 结束语
矿区通信技术经过了多次的发展历程，每一次的技术变革都带来了通信网络结构及其规模的升级。为适应技术进步和企业发展的需要，矿区企业网络结构从传统的、简单的点对点式的通信模式发展成现代的综合性、多样化的网络结构。网络中承载的业务由音频、电报信号发展为可同时适时传送的图像、声音、文字等数字信号。现在，矿区企业的网络结构不仅具有开放式的外网互联功能，还具备适应企业自身需求的安全监控、生产调度、自动控制、视频会议、自动办公、业务管理等功能。矿区企业的网络结构有其自身的特殊性，对其规划、建设和管理应按照企业安全生产、经营管理的需求和自身的特点进行。
参考文献
[1]李旭，数据通信技术教程[M]，北京：机械工业出版社，2001
[2]张公忠，现代网络技术教程[M]，北京：电子工业出版社，2000
[3]吴秋峰自动化系统计算机网络[J]，北京：机械工业出版社，2001
[4]梁生耀，彭秦军，网络规划与优化初探，通信世界,2001，(11)：24—27