上海建峰职业技术学院张正坤.docx

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上海建峰职业技术学院张正坤

上海建峰职业技术学院

土木系毕业设计

智能化小区网络设计规划

专业：

楼宇智能化技术

班级:

10楼宇

姓名：

张三

学号：

23号

指导老师：

2013年3月1日

【摘要】

随着社会经济和科技的发展，我国大步跨入了信息化社会，人们的工作生活与通信、信息的关系日益紧密，网络信息化社会在改变我们生活方式与工作习惯的同时,也对传统的住宅提出了挑战.人们对居住环境要求不断提高，希望有一个安全、舒适、便捷的家，智能小区于是在中国各地蓬勃发展起来,并成为21世纪建筑业的发展主流.目前我国大部分城市居民居住的小区,特别是新建的都兴起智能化控制管理，小区住宅的智能化建设是以人为本，以需要为前提的发展趋势.现在，我国大部分新建的小区都实现了小区住宅智能化。

智能小区是在智能大厦的基本含义中扩展和延伸出来的,它通过对小区建筑群四个基本要素（结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联）的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的居住环境。

计算机网络，也渐渐成为人们生活中不可分割的一部分。

智能化小区是指智能化系统和建筑有机合成,通过高效的管理控制，为小区住宅居民提供一个安全舒适便利的居住环境.所以，有人称居住小区的智能化建设是现代高科技的结晶,也是建筑建设结构与现代科学技术的有效结合。

关键词:

智能小区，网络的发展，管理控制，发展趋势

第一章前言…………………………………………………………………………1

1.1局域网的特性…………………………………………………………………1

1.2物业管理的需要………………………………………………………………1

1.3数据安全………………………………………………………………………1

1.4使用居民小区局域的意义……………………………………………………1

2.1规划和设计居民小区局域网的原则…………………………………………2

第二章智能小区的系统组织和基本功能…………………………………………3

第三章计算机网络…………………………………………………………………5

3.1网络分类………………………………………………………………………5

3。

1。

1按网络的地理位置分类………………………………………………………5

3。

1。

2按网络的拓扑结构分类……………………………………………………5

3。

2局域网的结构类型……………………………………………………………7

第四章智能小区局域网络方案设计………………………………………………10

4.1小区网络设计原则……………………………………………………………10

4.2宽带接入方案…………………………………………………………………11

4.2.1网络设计思路………………………………………………………………11

4。

2.2室（楼）内无线联网解决方案……………………………………………13

4。

2。

3室外无线网络系统…………………………………………………………13

4。

3IP地址分配……………………………………………………………………14

4。

4组播实现………………………………………………………………………15

4.5安全问题………………………………………………………………………15

终结…………………………………………………………………………………18

【参考文献】………………………………………………………………………19

第一章前言

近年来中国大步跨入了信息化社会，人们的工作生活与通信、信息的关系日益紧密，信息化社会在改变我们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战。

人们对居住环境要求不断提高，希望有一个安全、舒适、便捷的家，智能小区于是在中国各地蓬勃发展起来,并已成为21世纪建筑业的发展主流。

居民小区局域网的规划与设计对于现在的城市居民生活来讲是日益重要的部分。

构建好居民小区的局域网能更好的为市民生活和小区的日常管理更好的进行服务.因此，此课题是对进行居民小区局域网的规划和设计进行初步的科学化设计。

为更好的做好这项工作，提高居民的生活质量，尤其是对信息的及时准确的要求,还有对社会所提供日常的公共基础服务变得更加的便捷，结合在学校对局域网络的构建的知识的掌握和当代的实际情况,还有在老师的指导下进行该课题的研究和分析.

1。

1局域网的特性

局域网一方面能为住户提供高速、经济的Internet接入服务；另一方面住户许多常用的信息服务可以直接免费或廉价地从局域网内获取，而不需上Internet，如内部E－Mail、常用网站浏览、网上图书馆、网络教育、网上教育、网上游戏、软件下载等。

而且数据在局域网内传输的速率比上Internet快得多.因此局域网代表着当今通信最经济、最快速、最有效的手段.

1。

2物业管理的需要

物业管理中办公自动化、家居服务、日常生活资讯等功能的实现离不开局域网。

1.3数据安全

在局域网的门户设防火墙能有效地保障整个小区内的数据安全和防止病毒的侵入。

1.4使用居民小区局域网的意义

在社会信息化进程日益发展的今天，人们对自己住宅的关注已不仅仅局限于居室面积、周边自然环境、交通等方面,而是把更多的兴趣和注意力放在与外界沟通、信息服务、安全防范、物业管理等方面，正是适应这种社会需求，智能小区应运而生。

目前,对于智能化还没有确切的定义，大家公认的智能化社区包含小区安全防范、物业管理自动化、互联网三大主题.建设部对小区智能化普及型提出了如下要求：

1：

住宅小区设立计算机自动化管理中心；

2:

水、电、气、热等自动计量、收费;

3:

住宅小区封闭，实行安全防范自动化监控管理;

4：

住宅的火警、有害气体泄漏等实行自动报警；

5：

住宅设置紧急呼叫系统;

6：

对住宅小区的关键设备、设施实施远程监控。

2.1规划和设计居民小区局域网的原则：

先进性:

先进的设计思想、网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品；

实用性：

建网时应考虑利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益；

开放性:

系统设计应采用开放技术、开放结构、开放系统组建和开放用户接口，以利于网络的维护、扩展升级及与外界信息的沟通；

灵活性：

采用积木式模块组合和结构化设计,使系统配置灵活,满足学校逐步到位的建网原则,使网络具有强大的可增长性；

可靠性：

具有容错功能，管理、维护方便.对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析，确保系统运行可靠，经济性，投资合理，有良好的性能价格比。

第二章智能小区的系统组成和基本功能

智能化建筑的系统组成和基本功能主要由三大部分构成，即大楼自动化（又称建筑自动化或楼宇自动化，ＢＡ）、通信自动化（ＣＡ）和办公自动化（ＯＡ）,这三个自动化通常称为“３Ａ”，它们是智能化建筑中最重要的，而且必须具备的基本功能.目前有些城市的房地产开发公司为了突出某项功能，以提高建筑等级和工程造价,又提出防火自动化（ＦＡ）和信息管理自动化（ＭＡ），形成“５Ａ”智能化建筑.甚至有的提出保安自动化（ＳＡ），出现“６Ａ"智能化建筑,但从国际惯例来看，ＦＡ和ＳＡ均放在ＢＡ中，ＭＡ已包含在ＯＡ内,通常只采用“３Ａ"的提法,为此,建议今后应以“３Ａ”智能化建筑提法为宜。

智能化建筑是现代信息、自动控制和建筑工程等科学技术融会集成为的高科技产物。

它具有多种科学互相结合的特征。

此外，智能化建筑环境规划支持系统和整个建筑工程本身是智能化建筑赖以存在的基础，它们必须满足智能化建筑的特殊功能要求，智能化建筑的智能程度和功能将随着科学技术的不断发展而继续改进和完善,同时作为智能化建筑基础的建筑环境和建筑工程也必然要适应这种发展趋势.

随着计算机、通信、控制技术和图形显示技术日益紧密结合和不断发展，今后通信功能、信息处理和自动控制等业务种类必然会不断增多，智能化建筑的自动化程度和智能化水平也必然继续提高。

小区网络系统在整个智能小区系统中，无疑是处在核心地位。

小区物业管理中心对智能小区的各个子系统的监视、控制、查询,小区的各项收费、通知,小区住户的电子商务、Internet漫游等等都得通过网络系统来实现。

小区网络系统就好比是智能小区的大脑.

通过分析现状和需求，结合当前网络技术发展水平，初步决定以千兆网技术实现网络主干线。

这是当前应用最广泛、性价比最高、最成熟之干线网,是一个符合OSI的标准化网络。

网络10/100M入户,住户独享10/100M宽带。

10/100M的宽带能够满足住户所有的需求了，包括视频点播、IP电话等。

由于智能小区造价比普通小区略高，多数用户对智能化需求小，再加上ADSL搭配无线路由器组网方式的流行,使得智能小区在我国并不普及，但智能小区依然是大势所趋，它能提供更快的网速和更多的服务，是ADSL无法比拟的,所以有必要对智能小区系统细致的分析，组建适合现状的智能小区。

第三章计算机网络

3.1网络分类

要对网络的规划，首先应该知道网络的分类。

这样才能选择最合适智能化小区的网络构造。

现在介绍一下LAN（局域网）的网络分类.

网络简单的来讲,网络就是在一定的区域内两个或两个以上的计算机以一定的方式连接，以供共享文件、程序、数据等资源.

下面就几种常见的网络类型及分类方法作简单的介绍.

3。

1。

1按网络的地理位置分类

（1）局域网（LocalAreaNetwork，简称LAN）一般限定在较小的区域内,小于10km是我范围，通常采用有线的方式连接起来。

（2）城域网（MetropolisAreaNetwork,简称MAN）规模局限在一座城市的范围内，10—100km的区域。

（3）广域网（WideAreaNetwork，简称WAN）网络跨越国界、州界,甚至全球范围。

目前局域网和广域网是网络的热点。

局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。

广域网的典型代表是Internet网。

3。

1.2按网络的拓扑结构分类

网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。

（1）星型网络

各站点通过点到点的链路与中心站相连。

特点是很容易在网络中增加新的站点,数据的安全性和优先级容易控制,易实现网络监控,但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。

图2—1星型拓扑结构

（2）环形网络

各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。

环形网容易安装和监控,但容量有限，网络建成后,难以增加新的站点。

图2—2环型拓扑结构

（3）总线型网络

网络中所有的站点共享一条数据通道。

总线型网络安装简单方便,需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。

但介质的故障会导致网络瘫痪,总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易.

图2—3总线型拓扑结构

树型网、网状网等其他类型拓扑结构的网络都是以上述三种拓扑结构为基础的。

现在网络建设最常用的是树形网结构，我们的小区网络采用的也是这种结构。

树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低,节点易于扩充，寻找路径比较方便、易诊断、易维护，但除了叶节点及其相连接的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。

3。

2局域网的结构类型

局域网的结构决定了局域网的管理方式，当我们创建一个局域网时，通常应遵循如下步骤来进行：

⑴明确自己的需求，即希望局域网具备哪些功能.

⑵在综合考虑局域网功能、现有软硬件的特点与价格、网络的可管理性与可扩充性等因素的基础上决定局域网的结构.

⑶根据选定的局域网结构决定局域网的拓扑结构，以及应选择的相关设备和软件。

⑷对局域网进行配置和维护。

由此可以看出，决定局域网的结构是构建局域网时非常重要的一环。

就目前来说，局域网的结构主要包括工作站/文件服务器结构、客户机/服务器结构、对等网结构及主机/终端系统等4种。

1.工作站/文件服务器网络

在这类网络中,某台运行特定网络操作系统的计算机被作为文件服务器,而网络中的其他计算机在登录该计算机之后，可以存取该计算机的文件。

但是，文件服务器计算机并不进行任何网络应用处理，因此，服务器的功能非常单一。

这类网络的主要优点包括如下两点：

·数据的保密性和安全性较好,网络管理员可以按需要授予不同访问者不同的文件访问权限.

·网络的可靠性较高，管理比较简单.

但是,这类网络的缺点是非常明显的，它也主要包括如下两点：

·网络效率较低。

当网络中的大量用户都需要访问文件服务器中的数据时，网络效率会急剧下降。

·网络中各工作站之间不能进行资源共享。

·不能充分发挥文件服务器的运算能力。

目前,这类网络已逐渐让位于客户机/服务器网络。

2。

客户机/服务器网络

随着网络技术的发展和人们不断提出新的要求，网络应用中的重点早已不再局限于简单的资源共享.人们迫切要求服务器端能够完成一部分数据处理工作，即将任务同时分配给服务器和客户端共同完成.为此，人们开发出了目前最为流行的客户机/服务器网络.

客户机/服务器网络系统的主要特点如下:

·目前流行的操作系统基本都支持这种结构，如WindowsNT4.0Server、Windows2000/2003Server、Netware3.1以上版本等.

·支持多种客户机，例如,客户机可以是一台PC或一台工作站，且客户机可以运行多种操作系统,如DOS、Windows3。

x/95/98等。

·不仅客户机与服务器能进行双向通信,各客户机之间也能直接进行通信，而无需服务器的参与。

·由于很多应用任务都由服务器和客户机共同承担,因此，系统响应速度快，且对客户机的要求可以很低。

例如,客户机可以是无盘工作站。

·系统的可扩充性较好。

当系统规模扩大时，不必重新设计系统，只需简单地将服务器和客户机连入网络即可。

对等网络

在对等网络中，没有专用的服务器，每个工作站既是服务器也是工作站，相互之间可以进行通信和资源共享。

目前支持对等网络的操作系统主要有Microsoft公司的LANManager、Windows95/98及Novell公司的NetWareLite等.

对等网络的主要优点是网络安装和维护非常简单，无需专用的服务器；其缺点是网络的安全性较差，且功能较弱.

主机/终端网络

在主机/终端网络系统中，用户通过与主机相连的终端在主机操作系统的管理下共享主机的内存、外存、中央处理器和各种输入/输出设备。

经过几十年的发展，主机/终端系统已经非常成熟，在可靠性、系统容错、系统安全、开发手段、数据库管理等方面都形成了自己的一套十分完整的体系。

因此，这类系统被广泛应用于民航、银行、军事等大型企业中.

这类系统的主要缺点如下：

·由于这类系统主要面向大型企业、事业单位,生产数量较少，因而系统价格通常很高。

·由于终端功能比较弱（完全依赖于主机），将导致主机负荷比较重。

局域网结构与局域网拓扑结构之间的关系。

应该说,局域网结构与局域网所采用的拓扑结构之间没有直接的关系。

例如，对于一个小型的星型网络来说，如果网络中所有计算机都运行Windows98操作系统，那它就是一个对等望路。

否则，如果某台计算机运行了WindowsNT/2000Server网络操作系统，那它就是一个客户/服务器网络。

但是,局域网的结构对局域网拓扑结构的选择还是有影响的。

例如，如果希望构建一个客户/服务器网络，且服务器的使用的频率很高，那么，如果选用总线型拓扑结构就不太合适了。

其原因主要是由于此时服务器和工作站共享相同的通信通道，并拥有相同的带宽，因而无法实现对服务器的“特殊照顾”。

因此，此时最好构建一个星型拓扑结构的交换网络,且使服务器与交换机之间的通信速率高于工作站与交换机之间的连接速率。

第四章智能小区局域网络方案设计

4.1小区网络设计原则

1.模块化

小区内部局域网建设，除住宅楼的接入数据点外,还存在连接视频点播服务器区域、资源共享区域等等，其功能的不同决定了不同的数据点对网络的要求和网络设计中考虑的因素不同。

当某部分功能要求有所变化时,也只需要针对相应的功能模块进行重新设计和改造升级，对网络的其它组成模块和网络的主干没有任何影响。

基于这些优势，小区内部局域网采用模块化的设计模式，目前主要考虑：

核心交换模块、楼层接入模块、互联网访问模块等3大模块进行设计。

2。

可靠性

网络系统应具有良好的安全性。

为了保证小区内的业主使用安全，避免互相干扰，网络系统应支持多VLAN的划分，并能在VLAN之间进行第三层交换时进行有效的安全控制,以保证系统的安全性。

此外，在接入网络的用户通过身份认证系统，防止用户账号、IP地址、MAC地址的盗用，保证用户身份的合法性。

3.高性能

在小区内部局域网中，不仅要求网络主干是高带宽的，作为一个网络的基础，接入层设备也应该达到高速（1Gbps）.也就是说，交换机的接入速率应该达到千兆才能满足未来的发展趋势。

4。

技术先进性

随着IPv4的地址日趋耗尽，IPv6已经提升到议事日程上来。

中国目前已经建立了世界上最大的IPv6试验网。

为了保证设备投资的有效性，网络设备的建设必须支持IPv4/IPv6双协议栈,在未来的若干年内都保证技术的先进性。

5。

可扩展性和可升级性

系统要有可扩展性和可升级性,随着业务的增长和应用水平的提高,网络中的数据和信息流将按指数增长，需要网络有很好的可扩展性，并能随着技术的发展不断升级。

6。

标准协议支持

网络系统应支持标准协议IP，是一个开放型的网络，支持各种协议的互联。

7.符合国际标准

选用符合国际标准的系统和产品,可以保证系统具有较长的生命力和扩展能力，满足将来系统升级的要求。

因此小区网络规划采用如下策略:

（1）网络建设依据百兆/千兆光纤到桌面，千兆/万兆到楼层，万兆核心互联的大原则；

（2）考虑充分的网络平台可靠特性和冗余特性；

（3）网络协议的标准性和充分的可扩展特性；

（4）充分考虑局域网安全特性;

（5）充分考虑网络的高速和高运行效率；

（6）充分利用现有网络线路资源；

（7）统一的网络管理。

4。

2宽带接入方案

假设一个小区有三栋大楼，有500用户,要求局域网内部能实现视频点播等带宽占用较大的网络服务，各用户能快速的连接Internet.并且该网络能便于将来扩展升级。

飞飞

4。

2。

1网络设计思路

（1）小区局域网采用双核心、二层扁平结构

在整网配置两台核心交换机作为整个网络的核心交换节点,避免了单点故障对整网的影响范围,从而提高了整个网络的安全性。

小区内部局域网信息点少，同时又具有信息点地址位置集中的特点,为此建议采用两层扁平化网络体系结构进行网络规划建设。

所谓两层扁平化体系结构是相对业务标准的三层网络体系结构而言，去掉中间的汇聚层只保留核心层与接入层两个层次来进行网络体系构建。

扁平化体系结构具有多、快、好、省的优点,“多"是指可以接入较多用户、提供多种业务的特点，“快”是指由于去掉了汇聚层从而网络建设与业务部署更快速，“好”是指网络层次简单明了，便于管理和维护，今后在网络规模扩大时直接把现有的核心层下移或者在两层体系中间插入汇聚层就可以实现网络的平滑扩容，同时由于网络层次的简单，网络稳定性增强，单点故障减少，能够提供一个稳定高效的局域网络,“省”是指去掉汇聚层之后网络投资得到明显减少，既能够满足用户业务需求，又减少了用户的投资.

（2）每栋住宅楼的接入层交换机采用千兆电口接入，可提供万兆上行的三层交换机在住宅楼接入交换机的选择上考虑采用能提供万兆上行口的千兆下行电接口三层交换机，主要是体现高带宽、高安全的优点：

千兆三层到桌面一个最直接的优点就是带宽大。

用户的接入不在只是百兆带宽，现在可以通过千兆直接接入网络，提供10倍与原来的带宽.有了高带宽，应用业务的开展将更为方便与灵活，数据、语音、视频等多种业务在新的高带宽网络中将得到充裕的带宽保证。

千兆到桌面之后，同一个住宅楼内的用户之间可以实现千兆交换，充分发挥网络带宽高的优势,开展多种丰富的IP网络业务，包括数据业务、视频业务等，届时网络带宽问题得到彻底解决，用户业务的开展将不比再为网络带宽不足问题精打细算。

网络整体安全性提高。

通过三层到桌面的方式，整个网络中将不再有二层报文，二层攻击事件彻底杜绝，设备与设备之间的级连链路上将只有三层报文流通,极大提高了网络带宽的利用率与网络的安全性.高扩展性，在占用带宽较多的业务没有大规模应用时可以采用千兆上行连接核心交换机，在带宽需要扩展时添加万兆模块，形成万兆上行连接核心交换机，提供充足的冗余特性。

（3）局域网内部的服务器通过千兆网卡连接核心交换机

随着视频等大带宽占用的应用越来越多。

视频点播等内部服务器需要通过千兆网卡直接连接核心交换机，性能可以得到充分发挥。

结合园区建筑物及中心机房的位置,拓扑结构应采取星型和树型相结合.在楼宇之间尽量采用光纤（结合基础建设走地下管孔，避免架空缆），形成网络骨干线路，连接各楼的中心交换机及中心机房，在楼宇内根据具体情况（如楼层高度，楼内布线情况等）和设备端口密度，一般采用多模光纤作为楼宇内垂直布线，五类线到各户或者全部五类线到户的方案。

4.2。

2室（楼）内无线联网解决方案

这种方案以星型拓扑为基础，以接入点AP为中心，所有的基站通信要通过AP接转，相当于以无线链路作为原有的基干网或其一部分，相应的在MAC帧中,同时有源地址、目的地址和接入点地址。

通过各基站的响应信号，接入点AP能在内部建立一个像“路由表”那样的“桥连接表”，将各个基站和端口一一联系起来。

当接转信号时，AP就通过查询“桥连接表”进行。

这为典型的AP为中心独立建一个无线局域网.这种模式广泛使用在家庭,SOHO（小型办公场所）。

目前有很多设备厂商在这种方式上又给AP增加了广域网接入功能和打印服务器功能！

使无线网络更具有进入家庭和小型办公市场的实际意义。

这意味着一个多功能无线网络访问接入点（AP）就可以完成广域网接入，代理上网；打印服务器；无线HUB三大功能。

4。

2.3室外无线网络系统

由于无线局域网络不需要铺设线缆，小区的住户可以通过多种接入设备，如PCMCIA网卡、CF卡、USB网卡来实现在家中或小区内任何地方进行无线上网.而接入层则通过AP和客户端进行无线链路并经有线连入小区中心。

当然无线智能小区同样需要进行网络管理,小区中心可以通过正诚科技的AC＆NMS（网管系统）进行统一的安全认证来实现网管、计费功能。

从整个方案构架来看,此方案不仅可以实现其他无线解决方案提供的灵活、移动、低成本、易安装等特点，为最终用户提供宽带无线接入方式。

终端如笔记本、PC、PDA以无线方式接入到AP，多个AP通过小区骨干网接入一个或多个以太网供电交换机，然后在AC公共接入控制网关上汇集，AC再通过路由器与以太网交换机相连。

为了便于及时、有效地管理AP,可选用S4000网管系统。

在AP设备的选用方面，可以选用室外型。

如果要加强室内信号的覆盖,也可以选用室内型配合CableModem使用.

用户接入控制可以结合小区原有的设备，如RADIUS服务器、DHCP服务器，也可结合小区原有的计费系统生成统一的账单，避免资源浪费。

4。

3IP地址分配

1。

编址原则：

（1）局域网和广域网统一规划，保证网络有效连通和管理；

（2）全网采用NAT地址转换，内网采用自编地址,可由VBNServer动态分配，也可用户自己按规划静态分配.总之不占Internet地址资源。

（3）对于有Internet访问需求的用户，我们可集中采用VBNServer的网络地址转换功能来实现。

2。

地址分配应遵循如下原则：

（1）简单性：

地址的分配应该简单，避免在小区内采用复杂的掩码方式。

（