芻議局域通信系統(tǒng)集成設(shè)計

梁旗揚

摘要：隨著現(xiàn)代通信技術(shù)快速發(fā)展，社會信息化程度不斷深入，全球網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)進度正逐漸加快。在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)時，首要任務(wù)就是進行先進、合理的規(guī)劃設(shè)計，其中局域通信設(shè)計又因為技術(shù)應(yīng)用高度集成而逐漸成為通信領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容。為更快更好的發(fā)展我國局域通信技術(shù)，全面提高局域通信系統(tǒng)建設(shè)水平與質(zhì)量，并使其保持健康的發(fā)展態(tài)勢，有必要對其進行持續(xù)深入的探討和研究。本文主要詳細闡述在局域通信系統(tǒng)建設(shè)時，如何分配局域網(wǎng)通信系統(tǒng)IP地址并進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，同時針對開發(fā)設(shè)計局域通信系統(tǒng)集成采用的重點技術(shù)與實現(xiàn)實時通信進行探討。

關(guān)鍵詞：局域通信系統(tǒng);實時通信;集成設(shè)計

一、局域網(wǎng)通信系統(tǒng)IP地址的分配與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

目前局域網(wǎng)組網(wǎng)最常用的是千兆以太網(wǎng)技術(shù)和虛擬局域網(wǎng)技術(shù)。

千兆以太網(wǎng)是建立在以太網(wǎng)標準基礎(chǔ)之上的技術(shù)。千兆以太網(wǎng)和大量使用的以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)完全兼容，并利用了原以太網(wǎng)標準所規(guī)定的全部技術(shù)規(guī)范，其中包括CSMA/CD協(xié)議、以太網(wǎng)幀、全雙工、流量控制以及IEEE802.3標準中所定義的管理對象。作為以太網(wǎng)的一個組成部分，千兆以太網(wǎng)也支持流量管理技術(shù)，它保證在以太網(wǎng)上的服務(wù)質(zhì)量，這些技術(shù)包括IEEE 802.1P第二層優(yōu)先級、第三層優(yōu)先級的QoS編碼位、特別服務(wù)和資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）。千兆以太網(wǎng)因為能提供10倍于快速以太網(wǎng)的性能并與現(xiàn)有的10/100 以太網(wǎng)標準兼容，能夠極大地滿足用戶不斷增長的通信流量需求，是局域通信系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計時網(wǎng)絡(luò)主干的首選，其最大數(shù)據(jù)傳輸率可達到1000Mb/s，常見的傳輸介質(zhì)為六類雙絞線和光纜。

虛擬局域網(wǎng)（VLAN）是一組邏輯上的設(shè)備和用戶，這些設(shè)備和用戶并不受物理位置的限制，可以根據(jù)功能、部門及應(yīng)用等因素將它們組織起來，相互之間的通信就好像在同一個網(wǎng)段中一樣，由此得名虛擬局域網(wǎng)。VLAN是一種相對比較新的技術(shù)，工作在OSI參考模型的第2層和第3層，一個VLAN就是一個廣播域，VLAN之間的通信是通過第3層的路由器來完成的。與傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)相比較，VLAN技術(shù)更加靈活，主要具有以下優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動、添加和修改的管理開銷減少;可以控制廣播活動;可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

（一）IP地址分配與虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

IP地址的劃分必須要考慮安全性和私密性這兩點局域網(wǎng)必備的特征和要求，例如以園區(qū)為單位的內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)不能被外部網(wǎng)絡(luò)直接訪問或能夠進行有限制的訪問，應(yīng)全部采用保留地址，并將其范圍以網(wǎng)絡(luò)號為依據(jù)劃分為A、B、C三個區(qū)間段，具體區(qū)間段分別為10.0.0.0-10.255.255.255段、172.16.0.0-172.31.255.255段和 192.168.0.0-192.168.255.255段。由于實際情況復(fù)雜，進行劃分時，還要根據(jù)集成設(shè)計局域通信系統(tǒng)的具體要求開展地址塊的選取，本文選擇采用C類地址塊。

規(guī)劃虛擬局域網(wǎng)（VLAN），首先要考慮的是園區(qū)建筑所屬類型及主要部門的要求，初期可以將其分為以下四個區(qū)域：管理樓區(qū)、控制樓區(qū)、變電站區(qū)和安全中心區(qū)。初步劃分工作完成后，重點要為各個區(qū)域分配互不沖突的VLAN編號，即VID號。通常情況下，保留VLAN0與VLAN4095，并把1作為默認本證，在此基礎(chǔ)上，該園區(qū)所能供使用的VID號范圍是2到4094，具體局域通信網(wǎng)絡(luò)虛擬局域網(wǎng)VID分配如表1所示。

（二）路由策略

針對如何配置網(wǎng)絡(luò)路由，有多種方法可實現(xiàn)，例如區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)的VLAN路由配置，集中式路由策略以及分布式路由策略。具體來說，分布式路由策略在一定程度上能夠彌補集中式路由策略產(chǎn)生的不足之處，并能夠隔離各區(qū)域內(nèi)與本地的流量，實現(xiàn)低負荷核心層交換機運作，其缺陷由于結(jié)合本研究局域通信系統(tǒng)設(shè)計的具體需求，暫不討論，本文針對路由配置選擇采取分布式路由策略。由于核心層是實現(xiàn)區(qū)域間路由分級方法的關(guān)鍵，而匯聚層著重實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的路由配置問題，因此虛擬局域網(wǎng)需要創(chuàng)建在基于實時通信系統(tǒng)的匯聚層交換機上，并且需要統(tǒng)籌各區(qū)域間路由，執(zhí)行管理和轉(zhuǎn)發(fā)工作，而轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域間訪問數(shù)據(jù)的工作則由核心層負責(zé)。

二、局域通信系統(tǒng)的集成設(shè)計與實時通信實現(xiàn)

（一）關(guān)鍵技術(shù)

1、綜合布線技術(shù)

綜合布線以線纜將多個基本單元連接構(gòu)成，包括建筑群配線架、建筑物主配線架、樓層分配線架等，其性價比高、獨立擴展性強、靈活便于操作。綜合布線系統(tǒng)把園區(qū)作為單位，包括5個主要子系統(tǒng)：管理子系統(tǒng)、工作區(qū)子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、水平子系統(tǒng)和垂直干線子系統(tǒng)，具體描述如圖1所示。

管理子系統(tǒng)架設(shè)在樓層配線之間，主要工作在于端接垂直干線和水平線纜，其組成主要包括交換機、跳線等。工作區(qū)子系統(tǒng)被視為連接用戶與通信系統(tǒng)的紐帶，在確保機房、車間、辦公室等場地實時通信的同時，還需要隨時提供所需要的信息數(shù)據(jù)。設(shè)備間子系統(tǒng)作為負責(zé)實現(xiàn)建筑各類主干線與外來線纜進入系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵一環(huán)。垂直干線子系統(tǒng)通過連接建筑物主配線架與各樓層配線架，給予各建筑和各樓層相互之間的通信通道。水平子系統(tǒng)呈星型狀，主要功能在于連接各樓層分配線架與工作區(qū)內(nèi)的信息插座。由于個別線路老化等出現(xiàn)的故障，并不會影響整個系統(tǒng)通信的運行。

2、軟交換技術(shù)

作為下一代通信網(wǎng)絡(luò)（NGN）的核心部分，軟交換技術(shù)以獨立形式存在于網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議中，具有路由管理、協(xié)議處理、計費、呼叫控制、帶寬管理、資源配置等多種功能，可以提供目前電路交換的所有業(yè)務(wù)以及其他第三方業(yè)務(wù)。現(xiàn)代軟交換技術(shù)脫離媒體網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)而借助軟件來實現(xiàn)呼叫控制功能，同時信令轉(zhuǎn)換、連接、路由等其他功能也借助軟件實現(xiàn)，相比于傳統(tǒng)軟交換技術(shù)，獨立性更高，對網(wǎng)絡(luò)通信影響更小。在局域通信系統(tǒng)的集成設(shè)計中，軟交換技術(shù)能夠為通信網(wǎng)絡(luò)提供實時性業(yè)務(wù)服務(wù)與連接、呼叫等多種控制服務(wù)，是保證實時通信實現(xiàn)的強有力的技術(shù)支撐。

（二）實時通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

以企業(yè)日常語音通信項目為例，將IP終端作為主設(shè)備、模擬終端作為輔設(shè)備，遵循安全性、經(jīng)濟性、實用性、可擴展性、可靠性等原則對局域通信系統(tǒng)進行設(shè)計，保障企業(yè)日常語音通信的正常進行。同時，要求系統(tǒng)設(shè)計在滿足實時通信需求的基礎(chǔ)上，盡可能降低項目開發(fā)成本，并且保證系統(tǒng)具有一定的可擴展性，使其能夠隨著通信技術(shù)的提高對系統(tǒng)進行完善擴展。

按照原則與要求，同時綜合本項目功能需求、設(shè)計成本等各方面考量，認為采用 IP分布式架構(gòu)設(shè)計企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)通信系統(tǒng)最為合適，能夠解決分組網(wǎng)絡(luò)的兼容問題，實現(xiàn)各區(qū)域間的實時通信。IP分布式架構(gòu)通過分組網(wǎng)絡(luò)在多個不同地點設(shè)置多個實時通信系統(tǒng)的接入點，同時安裝模擬設(shè)備作為模擬終端接入的相應(yīng)平臺，以便分組網(wǎng)絡(luò)設(shè)計之下局域通信系統(tǒng)實現(xiàn)模擬終端之間的實時通信。

用戶通過接入點接入到以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的實時通信系統(tǒng)中，就相當(dāng)于與實時通信主系統(tǒng)相連，以此實現(xiàn)企業(yè)總部與各部門之間的實時語音通信。分組網(wǎng)絡(luò)具有穩(wěn)定性高，能夠自我恢復(fù)故障的優(yōu)勢，依賴分組網(wǎng)絡(luò)，以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的實時通信系統(tǒng)就能使數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定的傳輸，保障的實時通信的實現(xiàn)，發(fā)生故障后，系統(tǒng)一定程度上還能夠自我修復(fù)。

整個局域通信系統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)、采用1臺主機和4臺IP接入點的部署來完成實時通信。具體設(shè)置如下：在管理樓區(qū)域設(shè)置主機，負責(zé)管理對整個系統(tǒng)及本地終端的接入，同時分別安裝一臺接入點在其余三個區(qū)域，負責(zé)分布式用戶的接入和區(qū)域內(nèi)模擬終端的接入，另外在分支機構(gòu)也安裝一臺IP接入點，以滿足與總部之間的實時通信。整個系統(tǒng)的模擬終端通過電纜匯集到IP接入點，而IP終端又通過以太網(wǎng)接入到IP接入點的相應(yīng)網(wǎng)關(guān)中，完成實時通信。

考慮到控制樓區(qū)域內(nèi)有控制樓、泵房等重要建筑，在園區(qū)地位更加特殊重要，為了保證該區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全地運行，決定增設(shè)緊急呼叫管理裝置在控制樓接入點上。作為在實時通信系統(tǒng)中不可或缺的一個必備裝置，緊急呼叫管理主要用來保障系統(tǒng)在緊急情況下仍能夠正常完成實時通信。在大型的局域通信網(wǎng)絡(luò)中，緊急呼叫管理裝置防范故障風(fēng)險的作用顯得尤其重要。

在正常情況下，緊急呼叫管理同步于實時通信系統(tǒng)主機，只是對數(shù)據(jù)進行熱備份處理，當(dāng)主機發(fā)生故障或網(wǎng)絡(luò)連接失敗時，所有的接入點會重新定位到緊急呼叫管理裝置上，同時發(fā)出將該管理裝置作為主機的請求，緊急呼叫管理對處理這些請求后重啟系統(tǒng)，取代原先的控制主機成為新的控制主機。

由于目前以太網(wǎng)信道帶寬已達到較高水平，數(shù)據(jù)傳輸速率有了大幅的提高，面對以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)，運用六類布線與光纜布線相結(jié)合的形式對通信系統(tǒng)綜合布線模塊進行布設(shè)是非常適合的。因為六類布線是目前基于以太網(wǎng)的通信系統(tǒng)的最佳選擇，同時結(jié)合光纜布線則是便于系統(tǒng)隨著技術(shù)的進步而進一步擴展完善。另外，本局域通信系統(tǒng)中引入了作為下一代網(wǎng)絡(luò)的主要傳送網(wǎng)的光傳送網(wǎng)，該網(wǎng)路以波分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)，大幅度增加了系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，有效降低故障風(fēng)險。

結(jié)語

綜上所述，本文中設(shè)計的局域通信系統(tǒng)，綜合運用軟交換技術(shù)、綜合布線技術(shù)、光傳送技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)，以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用IP分布式架構(gòu)和分組交換網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置緊急呼叫管理裝置，能夠保證數(shù)據(jù)高效穩(wěn)定的進行大容量傳輸，同時在遇到故障時具有一定的修復(fù)能力，并能夠適時進行擴展，基本能夠滿足系統(tǒng)實現(xiàn)實時通信功能的設(shè)計要求。當(dāng)然，局域通信系統(tǒng)設(shè)計還需要隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展不斷的改進完善，盡可能滿足適應(yīng)用戶更高的通信需要，促進我國通信行業(yè)的持續(xù)發(fā)展進步。

參考文獻：

[1]董春橋.面向突發(fā)事件的智能建筑管理系統(tǒng)集成的研究[D].華中科技大學(xué)，2006.

[2]殷一瑋.局域通信系統(tǒng)集成的設(shè)計探究[D].華東師范大學(xué)，2019.

作者簡介：

梁旗揚（1979-），男，壯族，廣西河池市都安縣，本科學(xué)歷，中級工程師職稱，研究方向：數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)。