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一、引言
智能建筑(Intelligent Building,又称为智能大厦)的概念和实践开始于八十年代,当时的主要特征是,在建筑的弱电系统中引入数据通信的技术,建立可以向用户提供共享的数据通信的设施以及实现大楼设备自动控制和集成管理。智能建筑是建筑技术与信息技术相结合的产物,适应了社会信息化与经济国际化的需要,因此发展迅速。在信息化社会中,一个现代化大楼内,除了具有电话、传真、空调、消防与安全监控系统外,各种计算机网络、综合服务数字网等都是不可缺少的。只有具备了这些基础通信设施,新的信息技术,如电子数据交换、电子邮政、会议电视、视频点播、多媒体通信等才有可能进入大楼。互联网的发展正以人们所不曾预料的速度把人类带入信息时代,这正在深刻地改变着人们工作和生活的方式,也对智能建筑的系统结构产生了深刻的影响。信息产业界认为今后的五至十年互联网必将进入千家万户,实际上人们对信息的需求和互联网的成功正是智能建筑能不断发展的主要动力。在智能建筑系统中,信息是最重要的因素,而通信网络正是为建筑的各个部分传递信息的道路。随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及,在大楼设备自动化控制系统中控制将进一步分散,在网络中传递的将更多的是管理信息,系 统的集成则越显得重要。另一方面,目前由于人们信息需求的激增,以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术,一个智能建筑的智能化瓶颈往往在于它的通信网络。可以说,通信网络技术水平的高低制约着智能建筑的智能程度。因此,智能建筑中的通信网络是保证智能建筑智能化的基础。
二、智能建筑实现的功能
从一开始,智能建筑就追求两大目标,这就是:①提供安全、舒适、快捷的优质服务功能;②建立先进与科学的综合管理机制从而达到节省能耗和降低人工成本的功效。第一目标是为建筑的使用者提供的,第二目标是建筑的管理者所需要的。要实现服务功能,可以通过以下各子系统的功能分别来实现:
⑴安全性方面:防盗报警系统;出入口控制系统;闭路电视监视系统;保安巡更管理系统;周界防卫系统;火灾报警系统;消防喷淋系统;应急广播系统;应急照明系统;应急呼叫系统。
⑵舒适性方面:暖风空调系统;供热系统;给排水系统;电力供应系统;灯光照明控制系统;卫星及电缆电视系统;背景音乐系统;多媒体音像系统;智能卡系统;停车场管理系统。
⑶便捷性方面:结构化布线系统;程控交换机系统;无线通信系统;办公自动化系统;电子转帐系统;物业管理系统;酒店管理系统;互联网通信系统。
实现第二个目标依靠两个方面,第一是通过各子系统在系统、功能、网络和软件界面的集成达到实现综合管理的支撑保证,第二是通过开发应用软件来实现综合管理和自动控制的目的。
三、 智能建筑的系统结构
在智能建筑的发展过程中,一般认为智能建筑的系统结构模式是三大系统的集成,这三个系统分别是楼宇管理自动化系统、办公自动化系统和通信网络系统,它们在综合布线系统基础之上,通过系统的、功能的、网络的和软件界面的集成,形成智能建筑物管理系统。
组成楼宇管理自动化系统的子系统为:安全防范系统;火灾报警与消防控制系统;广播系统;电力供应管理监视系统;环境控制与管理系统;照明控制与管理系统;交通运输系统;设备维修管理系统。
组成办公自动化系统的子系统为:共享信息库功能系统;办公与文件处理流程自动化管理系统;辅助决策系统;电子邮件系统;行业管理系统;物业管理系统;财务及电子转帐管理系统;机电设备维修管理系统;通信与网络线缆管理系统;广域网信息资源共享系统。
组成通信网络系统的子系统为:集成网络管理系统;程控用户交换机系统;无线通信系统;电话会议系统;电视会议系统;电视接收系统;无线寻呼及无线对讲系统;多媒体通信系统;Internet互联系统。
对于一个典型综合性办公大楼的智能化系统,可用代表智能主要成分的楼宇管理自动化系统(BA)、通信网络系统(COM)和办公自动化系统(OA)的三个功能圆相交耦合办法来描述系统集成,如图1所示。图中,
OA-常规办公自动化;
BA-常规楼宇设备自动化;
COM-大楼通信网络;
DOA-分布式网络办公自动化系统;
DBA-分布式楼宇自动化监控系统;
BOA-大楼物业办公自动化系统;
IBI-综合集成大楼智能化系统。
现在的这种三大系统集成体系结构是一个纵向的结构,在这种结构中,不论是设备的生产,还是系统的设计,其思维和行动的顺序都是先建立各个系统,再进行集成。随着计算机技术和互联网技术的发展,在楼宇设备管理系统中,技术朝着分布式智能控制和监视的方向发展。目前在楼宇自动控制系统中的各个相对独立的子系统,必将被一个统一的分布式智能控制系统所取代,而这个统一的分布式控制系统是建立在一个统一的通信网络的基础之上的。通信网络必然发展成为以TCP/IP协议体系的技术作为核心技术的统一网络。为此我们提出了智能建筑的分层体系结构,将智能建筑系统分成自下而上的五个层次结构,每一层由执行相同功能的实体构成,在同一层的实体称为对等实体,对等实体之间按照同层协议进行交流(通信)。每个层次接受下一层提供的服务,同时向上一层提供服务,层与层之间只通过有限的几个服务点(也就是接口)交流服务。自下而上,这五个层次分别是:智能建筑环境层,传输媒体层,通信网络层,自动控制层,管理应用层。图2示出了这五个层次的结构图。
智能建筑环境层的功能是提供支持建筑智能化工程而新增的建筑环境部分,传输媒体层的功能是为通信网络层提供比特流动的传输媒质,通信网络层的功能是为自动控制层实现其功能提供通信网络,自动控制层的功能是实现楼宇设备自动控制,办公设施自动控制和通信网络功能自动监控,管理应用层是直接面向用户的,提供用户体验和实现智能建筑功能的窗口和方法。智能建筑的分层体系结构从横向建立建筑智能化工程标准的体系结构,将系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成融合在体系结构之中。同时,标准的分层体系结构也可指引生产厂家发展标准化的相应产品,更好地实现智能建筑的标准化。
四、 智能建筑的通信网络系统的功能
总体上说,智能建筑的通信网络有两个功能,第一是支持各种形式的通信业务;第二是能够集成不同类型的办公自动化系统和楼宇管理自动化系统,形成统一的网络并进行统一的管理。
智能建筑中的通信业务目前主要有下列一些形式:1、电话;2、传真;3、电子邮件、语音邮件、电子信箱、语音信箱;4、可视电话;5、可视电话数据系统;6、会议电视;7、桌面会议系统;8、多媒体通信;9、公用数据库系统;10、资料查询与文档管理系统;11、学习培训系统;12、触摸屏咨询及大屏幕显示系统;13、人事、财务、情报、设备、资产等事务管理;14、访问Internet网络。
智能建筑通信网络的另一项功能是对控制的支持,这是以完成实时控制数据传递而实现建筑物设备控制自动化的网络,其特点是对时间有严格的要求,对控制有确定性和重复性,网络中数据资源共享
智能建筑通信网络的功能实现于分层体系结构的通信网络层的实体之中。通信网络层的实体为局域网,主干网,控制专用总线网和广域网连接网络等,其协议是这些网络互联的相关协议。这些功能的实现对通信网络的需求往往不同,已发展成熟的各种网络几乎都是针对特定的网络业务,而基于TCP/IP的开放的异构网络的互联的结构,使得在局域网内实现相当多的业务的综合传输交换成为可能。 五、 智能建筑的通信网络系统结构
智能建筑中的通信网络通常分为主干网、部门子网和控制网络。主干网是连接部门子网、数据传输速率较高的网络。部门子网是为完成各个部门特定目的而组建的局域网,它一般多种多样,控制网络是一种总线结构,与局域网可以互连。此外,通信网络还包括以电话通信为主的PBX网络。智能建筑的通信网络应能支持上述的通信业务和大楼管理自动化及办公自动化的要求,并且还要能够适应今后通信业务发展的需要。
通常情况下在智能建筑中作主干网的有以下一些网络技术:FDDI、100Base-T、千兆比特以太网、ATM等。
作为智能建筑中的部门子网,往往根据部门需求选择多种多样的网络。这可分为普通局域网、高速局域网和PBX网三种。在智能建筑中这三种子网往往共存。
控制网络目前是两种通信协议的总线结构共存,即RS485总线和LonTalk总线,其发展趋势是LonTalk总线。
现在,智能建筑中网络应用模式已经从传统的终端/主机, 客户/服务器应用模式逐渐向采用Internet技术、基于IP通信协议和基于Web的应用模式发展,也就是常说的Intranet发展。由于Intranet信息流是任意的和突发性的,而且由于子网之间通信的激增和多媒体应用,不仅需要大量的带宽,而且要求较小的时延。因此要进行网络集成,必须充分考虑通讯模式的改变对网络结构和网络管理提出了新的挑战。满足现在需要和将来发展的网络应该是安全的、可访问的、可管理的、动态的和可调整的网络,这样才能满足Intranet的所有要求。要满足这些要求,建立的网络应该解决网络向Intranet逐步发展的三个关键问题,以提供向Intranet进化的有效途径。这三个关键是:(1)管理网络增长,(2)扩展局域网性能,(3)优化广域网访问。解决局域网带宽的有效途径是全面采用交换技术。交换机一般分成用于主干的中心交换机和用于桌面的边缘交换机,对两者的要求不尽相同。中心交换机应提供无阻塞交换性能、高端口密度、高可靠性,以及高速子网间的路由、IP组播、基于策略的虚拟网、较强的流量控制和漫游分析端口功能。网络边缘交换机应具有较高的性能、较低的价格、高速下联接口、虚拟网支持和多媒体支持等。
主干网应采用ATM交换技术,这是因为在一些大的极端重要的网络结构中,单独的以太网已经不能满足服务质量(QoS)的需求,或不能满足在主干网之间可靠传输高带宽实时性应用的灵活性要求。ATM是面向连接的技术,它在每个连接的基础上提供真实的服务质量,允许话音、视频和数据的综合传输。因为它保证了必要的带宽和时延特性,同时保证每个呼叫不会受到主干网上其他呼叫的影响,这对于象视频会议和视频点播这类应用来说是非常重要的。另外,ATM同时提供极佳的带宽和距离上的可扩展性,在此基础上可以扩展物理网络。当前ATM 可以提供的速度从1.5 Mbps(T1) 到622 Mbps(STM-4) 和2.4 Gbps (STM-12)。如果使用单模光纤和大功率的远程激光,STM-4 ATM可以扩展到60公里,远远超过了任何以太网的速度,因此,它可以有效地支持建筑群范围的连接。同时,由于ATM在物理层使用同步光纤网/同步数字系列(SONET/SDH), 所以它可以在SONET/SDH环提供的服务上透明地扩展;又由于它天生具有连接 ATM 城域网和广域网的能力,所以它可延伸的距离实际上是无限的。
ATM技术的一个重要特性是ATM交换机通信的方式。它针对来自于ATM网络边缘非ATM用户设备的连接,使用用户网络界面(UNI)协议来动态地在主干网之间建立交换虚电路(SVC)。为了与另一个ATM交换机通信,ATM交换机依靠专用网络节点界面(PNNI)协议来确定传输路径和内部交换路由。PNNI在多个内部交换链路上能提供负载分担性能,这使得ATM具有了更强的可靠性。一个ATM交换机可以具有多个PNNI链路,所有这些链路可以同时处于活动状态。这使得管理者可以设计出高度灵活的网络拓扑结构,其中每一个ATM交换机可以连接到多个网络组成部分。由于所有的链路都是处于活动状态的,所以如果一条链路出现故障,PNNI可以自动地调节连接到其他的链路上,这样就确保了面向任务的数据和服务的可靠传输。PNNI除了可以为每个连接提供极佳的冗余性能外,还可以为每个连接选择最佳的路由来支持要求的服务质量(QoS)。当存在多个链路并能够支持新的连接时,网络负载就被分担,这样就充分利用了所有可用的带宽,保证了最大的吞吐量。ATM的另一个优点是它可以简化网络互连和网络管理。使得管理者可以简单地配置网络以取得高效的服务流。
部门网段可采用以太网技术,因为以太网相对简单且成本不高。并且以太网也在随着应用的发展而不断按比例发展。起初的以太网速度只有10Mbps,然后发展到100Mbps的快速以太网,现在已经有了1000Mbps的千兆以太网。之所以不将千兆以太网扩展到主干网中去是因为当前的网络核心需要的不仅仅是巨大的管道。千兆以太网缺乏ATM的灵活性并且它不支持负载分担。没有负载分担特性,当支持多个快速以太网输入时,即使是1000Mbps的骨干网也会被淹没。另外,千兆以太网也不能支持真实的、端到端服务质量。尽管采用服务等级流量优化技术,千兆以太网增加的成本和复杂性也不能提供ATM所保证的抖动和时延特性。相反,ATM却具有在端到端连接上保证完全的服务质量而不考虑协议层次的能力。
若干个大容量服务器(多媒体服务器)直接接入ATM网络,可满足多客户机与服务器的多媒体通信对网络带宽的要求。部门子网一般设计为交换模块式局域网, 最常用的是10Base-T,它不但是物理上的星型连接,而且使用非屏蔽双绞线作为传输媒质,这非常适合智能建筑综合布线的情况。对于多用户部门,可使用多交换模块组成多网段的部门子网。而对于有高速要求的部门来说,则可组建高速局域网,高速局域网为100Base-T。如果部门子网的高速用户数量不多,最好将高速宽带终端用户直接接入主干网,通过ATM网络的虚拟局域网功能,将一些高速宽带终端用户与一些部门子网组建成虚拟局域网。多功能电视会议中心主要包括数字化投影电视和音响系统及同声传译系统,在智能建筑的设计中,通过网络互连技术,将相应的语音和图像信息传送给相关的子网或公共网,实现信息共享,这样可使智能建筑具有更高的品质。楼宇管理自动化系统网络在逻辑上是独立的,中央监控系统监控和管理整个BAS,通过以太网接口,中央监控系统接入主干网络,可向有关终端传送监视和报警信息。通过主干网和远程接入服务器接入楼外通信系统。
六、结束语
随着通信和计算机技术的飞速发展,智能建筑的相关技术日趋成熟,目前智能建筑的建设正方兴未艾。在智能建筑的建设中,第一步是设计建设一个合理的能够满足大厦灵活组建通信网络要求的综合布线系统。其次,智能建筑中的通信网络是大厦智能化的基础,其主干网的设计须考虑其应可支持智能建筑中多种通信业务(多媒体业务)和异类部门子网及楼宇管理自动化专用控制网络的互连对主干网带宽的要求,因此,ATM是最佳的选择。楼宇管理自动化网络一般是专用网络,通过综合布线系统,可以灵活地组建物理上分散、逻辑上统一的楼宇管理自动化专用网络,其中央控制系统通过局域网交换机接入主干网,向相关的部门主机传送监视和报警信息。整个通信网络既是一个整体,又有各部分通信的灵活性和高效率。智能建筑技术是一个多门类的综合系统集成技术,所以,在建设智能建筑时,需要在大楼的设计阶段,就要融进通信网络的设计。
智能建筑(Intelligent Building,又称为智能大厦)的概念和实践开始于八十年代,当时的主要特征是,在建筑的弱电系统中引入数据通信的技术,建立可以向用户提供共享的数据通信的设施以及实现大楼设备自动控制和集成管理。智能建筑是建筑技术与信息技术相结合的产物,适应了社会信息化与经济国际化的需要,因此发展迅速。在信息化社会中,一个现代化大楼内,除了具有电话、传真、空调、消防与安全监控系统外,各种计算机网络、综合服务数字网等都是不可缺少的。只有具备了这些基础通信设施,新的信息技术,如电子数据交换、电子邮政、会议电视、视频点播、多媒体通信等才有可能进入大楼。互联网的发展正以人们所不曾预料的速度把人类带入信息时代,这正在深刻地改变着人们工作和生活的方式,也对智能建筑的系统结构产生了深刻的影响。信息产业界认为今后的五至十年互联网必将进入千家万户,实际上人们对信息的需求和互联网的成功正是智能建筑能不断发展的主要动力。在智能建筑系统中,信息是最重要的因素,而通信网络正是为建筑的各个部分传递信息的道路。随着分布式智能建筑控制系统技术的日益成熟和应用普及,在大楼设备自动化控制系统中控制将进一步分散,在网络中传递的将更多的是管理信息,系 统的集成则越显得重要。另一方面,目前由于人们信息需求的激增,以及计算机技术带来的多媒体终端等先进的终端技术,一个智能建筑的智能化瓶颈往往在于它的通信网络。可以说,通信网络技术水平的高低制约着智能建筑的智能程度。因此,智能建筑中的通信网络是保证智能建筑智能化的基础。
二、智能建筑实现的功能
从一开始,智能建筑就追求两大目标,这就是:①提供安全、舒适、快捷的优质服务功能;②建立先进与科学的综合管理机制从而达到节省能耗和降低人工成本的功效。第一目标是为建筑的使用者提供的,第二目标是建筑的管理者所需要的。要实现服务功能,可以通过以下各子系统的功能分别来实现:
⑴安全性方面:防盗报警系统;出入口控制系统;闭路电视监视系统;保安巡更管理系统;周界防卫系统;火灾报警系统;消防喷淋系统;应急广播系统;应急照明系统;应急呼叫系统。
⑵舒适性方面:暖风空调系统;供热系统;给排水系统;电力供应系统;灯光照明控制系统;卫星及电缆电视系统;背景音乐系统;多媒体音像系统;智能卡系统;停车场管理系统。
⑶便捷性方面:结构化布线系统;程控交换机系统;无线通信系统;办公自动化系统;电子转帐系统;物业管理系统;酒店管理系统;互联网通信系统。
实现第二个目标依靠两个方面,第一是通过各子系统在系统、功能、网络和软件界面的集成达到实现综合管理的支撑保证,第二是通过开发应用软件来实现综合管理和自动控制的目的。
三、 智能建筑的系统结构
在智能建筑的发展过程中,一般认为智能建筑的系统结构模式是三大系统的集成,这三个系统分别是楼宇管理自动化系统、办公自动化系统和通信网络系统,它们在综合布线系统基础之上,通过系统的、功能的、网络的和软件界面的集成,形成智能建筑物管理系统。
组成楼宇管理自动化系统的子系统为:安全防范系统;火灾报警与消防控制系统;广播系统;电力供应管理监视系统;环境控制与管理系统;照明控制与管理系统;交通运输系统;设备维修管理系统。
组成办公自动化系统的子系统为:共享信息库功能系统;办公与文件处理流程自动化管理系统;辅助决策系统;电子邮件系统;行业管理系统;物业管理系统;财务及电子转帐管理系统;机电设备维修管理系统;通信与网络线缆管理系统;广域网信息资源共享系统。
组成通信网络系统的子系统为:集成网络管理系统;程控用户交换机系统;无线通信系统;电话会议系统;电视会议系统;电视接收系统;无线寻呼及无线对讲系统;多媒体通信系统;Internet互联系统。
对于一个典型综合性办公大楼的智能化系统,可用代表智能主要成分的楼宇管理自动化系统(BA)、通信网络系统(COM)和办公自动化系统(OA)的三个功能圆相交耦合办法来描述系统集成,如图1所示。图中,
OA-常规办公自动化;
BA-常规楼宇设备自动化;
COM-大楼通信网络;
DOA-分布式网络办公自动化系统;
DBA-分布式楼宇自动化监控系统;
BOA-大楼物业办公自动化系统;
IBI-综合集成大楼智能化系统。
现在的这种三大系统集成体系结构是一个纵向的结构,在这种结构中,不论是设备的生产,还是系统的设计,其思维和行动的顺序都是先建立各个系统,再进行集成。随着计算机技术和互联网技术的发展,在楼宇设备管理系统中,技术朝着分布式智能控制和监视的方向发展。目前在楼宇自动控制系统中的各个相对独立的子系统,必将被一个统一的分布式智能控制系统所取代,而这个统一的分布式控制系统是建立在一个统一的通信网络的基础之上的。通信网络必然发展成为以TCP/IP协议体系的技术作为核心技术的统一网络。为此我们提出了智能建筑的分层体系结构,将智能建筑系统分成自下而上的五个层次结构,每一层由执行相同功能的实体构成,在同一层的实体称为对等实体,对等实体之间按照同层协议进行交流(通信)。每个层次接受下一层提供的服务,同时向上一层提供服务,层与层之间只通过有限的几个服务点(也就是接口)交流服务。自下而上,这五个层次分别是:智能建筑环境层,传输媒体层,通信网络层,自动控制层,管理应用层。图2示出了这五个层次的结构图。
智能建筑环境层的功能是提供支持建筑智能化工程而新增的建筑环境部分,传输媒体层的功能是为通信网络层提供比特流动的传输媒质,通信网络层的功能是为自动控制层实现其功能提供通信网络,自动控制层的功能是实现楼宇设备自动控制,办公设施自动控制和通信网络功能自动监控,管理应用层是直接面向用户的,提供用户体验和实现智能建筑功能的窗口和方法。智能建筑的分层体系结构从横向建立建筑智能化工程标准的体系结构,将系统集成、功能集成、网络集成和软件界面集成融合在体系结构之中。同时,标准的分层体系结构也可指引生产厂家发展标准化的相应产品,更好地实现智能建筑的标准化。
四、 智能建筑的通信网络系统的功能
总体上说,智能建筑的通信网络有两个功能,第一是支持各种形式的通信业务;第二是能够集成不同类型的办公自动化系统和楼宇管理自动化系统,形成统一的网络并进行统一的管理。
智能建筑中的通信业务目前主要有下列一些形式:1、电话;2、传真;3、电子邮件、语音邮件、电子信箱、语音信箱;4、可视电话;5、可视电话数据系统;6、会议电视;7、桌面会议系统;8、多媒体通信;9、公用数据库系统;10、资料查询与文档管理系统;11、学习培训系统;12、触摸屏咨询及大屏幕显示系统;13、人事、财务、情报、设备、资产等事务管理;14、访问Internet网络。
智能建筑通信网络的另一项功能是对控制的支持,这是以完成实时控制数据传递而实现建筑物设备控制自动化的网络,其特点是对时间有严格的要求,对控制有确定性和重复性,网络中数据资源共享
智能建筑通信网络的功能实现于分层体系结构的通信网络层的实体之中。通信网络层的实体为局域网,主干网,控制专用总线网和广域网连接网络等,其协议是这些网络互联的相关协议。这些功能的实现对通信网络的需求往往不同,已发展成熟的各种网络几乎都是针对特定的网络业务,而基于TCP/IP的开放的异构网络的互联的结构,使得在局域网内实现相当多的业务的综合传输交换成为可能。 五、 智能建筑的通信网络系统结构
智能建筑中的通信网络通常分为主干网、部门子网和控制网络。主干网是连接部门子网、数据传输速率较高的网络。部门子网是为完成各个部门特定目的而组建的局域网,它一般多种多样,控制网络是一种总线结构,与局域网可以互连。此外,通信网络还包括以电话通信为主的PBX网络。智能建筑的通信网络应能支持上述的通信业务和大楼管理自动化及办公自动化的要求,并且还要能够适应今后通信业务发展的需要。
通常情况下在智能建筑中作主干网的有以下一些网络技术:FDDI、100Base-T、千兆比特以太网、ATM等。
作为智能建筑中的部门子网,往往根据部门需求选择多种多样的网络。这可分为普通局域网、高速局域网和PBX网三种。在智能建筑中这三种子网往往共存。
控制网络目前是两种通信协议的总线结构共存,即RS485总线和LonTalk总线,其发展趋势是LonTalk总线。
现在,智能建筑中网络应用模式已经从传统的终端/主机, 客户/服务器应用模式逐渐向采用Internet技术、基于IP通信协议和基于Web的应用模式发展,也就是常说的Intranet发展。由于Intranet信息流是任意的和突发性的,而且由于子网之间通信的激增和多媒体应用,不仅需要大量的带宽,而且要求较小的时延。因此要进行网络集成,必须充分考虑通讯模式的改变对网络结构和网络管理提出了新的挑战。满足现在需要和将来发展的网络应该是安全的、可访问的、可管理的、动态的和可调整的网络,这样才能满足Intranet的所有要求。要满足这些要求,建立的网络应该解决网络向Intranet逐步发展的三个关键问题,以提供向Intranet进化的有效途径。这三个关键是:(1)管理网络增长,(2)扩展局域网性能,(3)优化广域网访问。解决局域网带宽的有效途径是全面采用交换技术。交换机一般分成用于主干的中心交换机和用于桌面的边缘交换机,对两者的要求不尽相同。中心交换机应提供无阻塞交换性能、高端口密度、高可靠性,以及高速子网间的路由、IP组播、基于策略的虚拟网、较强的流量控制和漫游分析端口功能。网络边缘交换机应具有较高的性能、较低的价格、高速下联接口、虚拟网支持和多媒体支持等。
主干网应采用ATM交换技术,这是因为在一些大的极端重要的网络结构中,单独的以太网已经不能满足服务质量(QoS)的需求,或不能满足在主干网之间可靠传输高带宽实时性应用的灵活性要求。ATM是面向连接的技术,它在每个连接的基础上提供真实的服务质量,允许话音、视频和数据的综合传输。因为它保证了必要的带宽和时延特性,同时保证每个呼叫不会受到主干网上其他呼叫的影响,这对于象视频会议和视频点播这类应用来说是非常重要的。另外,ATM同时提供极佳的带宽和距离上的可扩展性,在此基础上可以扩展物理网络。当前ATM 可以提供的速度从1.5 Mbps(T1) 到622 Mbps(STM-4) 和2.4 Gbps (STM-12)。如果使用单模光纤和大功率的远程激光,STM-4 ATM可以扩展到60公里,远远超过了任何以太网的速度,因此,它可以有效地支持建筑群范围的连接。同时,由于ATM在物理层使用同步光纤网/同步数字系列(SONET/SDH), 所以它可以在SONET/SDH环提供的服务上透明地扩展;又由于它天生具有连接 ATM 城域网和广域网的能力,所以它可延伸的距离实际上是无限的。
ATM技术的一个重要特性是ATM交换机通信的方式。它针对来自于ATM网络边缘非ATM用户设备的连接,使用用户网络界面(UNI)协议来动态地在主干网之间建立交换虚电路(SVC)。为了与另一个ATM交换机通信,ATM交换机依靠专用网络节点界面(PNNI)协议来确定传输路径和内部交换路由。PNNI在多个内部交换链路上能提供负载分担性能,这使得ATM具有了更强的可靠性。一个ATM交换机可以具有多个PNNI链路,所有这些链路可以同时处于活动状态。这使得管理者可以设计出高度灵活的网络拓扑结构,其中每一个ATM交换机可以连接到多个网络组成部分。由于所有的链路都是处于活动状态的,所以如果一条链路出现故障,PNNI可以自动地调节连接到其他的链路上,这样就确保了面向任务的数据和服务的可靠传输。PNNI除了可以为每个连接提供极佳的冗余性能外,还可以为每个连接选择最佳的路由来支持要求的服务质量(QoS)。当存在多个链路并能够支持新的连接时,网络负载就被分担,这样就充分利用了所有可用的带宽,保证了最大的吞吐量。ATM的另一个优点是它可以简化网络互连和网络管理。使得管理者可以简单地配置网络以取得高效的服务流。
部门网段可采用以太网技术,因为以太网相对简单且成本不高。并且以太网也在随着应用的发展而不断按比例发展。起初的以太网速度只有10Mbps,然后发展到100Mbps的快速以太网,现在已经有了1000Mbps的千兆以太网。之所以不将千兆以太网扩展到主干网中去是因为当前的网络核心需要的不仅仅是巨大的管道。千兆以太网缺乏ATM的灵活性并且它不支持负载分担。没有负载分担特性,当支持多个快速以太网输入时,即使是1000Mbps的骨干网也会被淹没。另外,千兆以太网也不能支持真实的、端到端服务质量。尽管采用服务等级流量优化技术,千兆以太网增加的成本和复杂性也不能提供ATM所保证的抖动和时延特性。相反,ATM却具有在端到端连接上保证完全的服务质量而不考虑协议层次的能力。
若干个大容量服务器(多媒体服务器)直接接入ATM网络,可满足多客户机与服务器的多媒体通信对网络带宽的要求。部门子网一般设计为交换模块式局域网, 最常用的是10Base-T,它不但是物理上的星型连接,而且使用非屏蔽双绞线作为传输媒质,这非常适合智能建筑综合布线的情况。对于多用户部门,可使用多交换模块组成多网段的部门子网。而对于有高速要求的部门来说,则可组建高速局域网,高速局域网为100Base-T。如果部门子网的高速用户数量不多,最好将高速宽带终端用户直接接入主干网,通过ATM网络的虚拟局域网功能,将一些高速宽带终端用户与一些部门子网组建成虚拟局域网。多功能电视会议中心主要包括数字化投影电视和音响系统及同声传译系统,在智能建筑的设计中,通过网络互连技术,将相应的语音和图像信息传送给相关的子网或公共网,实现信息共享,这样可使智能建筑具有更高的品质。楼宇管理自动化系统网络在逻辑上是独立的,中央监控系统监控和管理整个BAS,通过以太网接口,中央监控系统接入主干网络,可向有关终端传送监视和报警信息。通过主干网和远程接入服务器接入楼外通信系统。
六、结束语
随着通信和计算机技术的飞速发展,智能建筑的相关技术日趋成熟,目前智能建筑的建设正方兴未艾。在智能建筑的建设中,第一步是设计建设一个合理的能够满足大厦灵活组建通信网络要求的综合布线系统。其次,智能建筑中的通信网络是大厦智能化的基础,其主干网的设计须考虑其应可支持智能建筑中多种通信业务(多媒体业务)和异类部门子网及楼宇管理自动化专用控制网络的互连对主干网带宽的要求,因此,ATM是最佳的选择。楼宇管理自动化网络一般是专用网络,通过综合布线系统,可以灵活地组建物理上分散、逻辑上统一的楼宇管理自动化专用网络,其中央控制系统通过局域网交换机接入主干网,向相关的部门主机传送监视和报警信息。整个通信网络既是一个整体,又有各部分通信的灵活性和高效率。智能建筑技术是一个多门类的综合系统集成技术,所以,在建设智能建筑时,需要在大楼的设计阶段,就要融进通信网络的设计。