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智能楼宇网络设计毕业论文.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.58M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 概述
    1.1 智能楼宇技术概况
    1.2 智能楼宇网络技术概况
    2 需求分析
    2.1 研究院概况
    2.2 用户网络需求
    2.2.1 带宽性能需求
    2.2.2 稳定可靠需求
    2.2.3 网络安全需求
    2.2.4 应用服务需求
    2.3 网络主要技术需求
    3 局域网技术
    3.1 局域网的定义
    3.2 以太网技术
    3.2.1 以太网的应用
    3.2.2 以太网物理层
    3.2.3 以太网数据链路层
    3.2.4 以太网交换机
    4 VLAN技术
    4.1 VLAN技术概述
    4.2 VLAN优势
    4.3 VLAN类型
    4.4 VLAN发展趋势
    5 网络安全
    5.1 网络安全概述
    5.2 防火墙技术
    5.3 接入控制技术
    5.4 IDS技术
    5.5 VPN技术
    6 IRF技术
    7 上网行为管理技术
    8 组网方案
    8.1 网络设计概况
    8.2 网络拓扑规划
    8.3 端口对接规划
    8.4 VLAN及IP规划
    8.5 设备清单
    结论
    参考文献
    致谢
    2012 届毕业设计 智能楼宇的网络设计 院 、 部： 计算机与信息科学学院 学生姓名： 指导教师： x x xxxxx 职 称： 副 教 授 专 业： 计算机科学与技术 班 级： 计本 0802 学 号： 08301040224 2012 年 6 月
    摘 要 随着现代信息技术的迅速发展和广泛应用，使人们对各类建筑的使用和功能 的科学化管理提出了全新的要求，智能楼宇就是在这一背景下出现的。所谓智能 楼宇，也就是让一栋本来死板的建筑具有一种人性化的体现。智能建筑以建筑为 平台，兼备通信自动化、办公自动化、建筑设备自动化的功能，集系统结构、服 务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效舒适、便利的建 筑环境。而智能建筑的智能性是通过计算机网络具体实现的。只有各个子系统之 间的信息能够及时传递并实现交互，建筑物才有智能性可言。 计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设 备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的 管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。 智能楼宇是现代建筑技术和新兴信息技术相结合的产物。它通过对一个建筑 物的结构、系统、服务和管理等四个要素的最优化组合,使建筑物本身的价值和 安全性提高,并为使用者提供一个舒适、便利的环境。 本次论文以中国科学院亚热带农业生态研究所网络建设为题材，研究智能楼 宇的网络设计与实现。 关键词：智能楼宇；计算机网络；网络操作系统；中国科学院
    ABSTRACT With the rapid development and wide use of modern information technology, people put forward some totally new requests to the scientific management of the usage and function of various buildings, then the intelligent buildings emerged.The so-called intelligent building embodies some humanistic features in the originally rigid construction. With the capabilities of communication automation, office automation, and building equipment automation, as well as the most optimized combination of systematic structure, services and management, intelligent buildings provide people with a safe, comfortable and convenient building environment. Its intelligent is realized through the computer network, only when the information of all subsystems is transferred and interacted in time .The computer network is a computer system that combines mutiple computers and their periphral equipment in different positions with individual the management and coordination of network operating system, management software and communication protocols to realize resource sharing and information transfer.The intelligent building is the product of modern building technology and the emerging information technology,which improves the value and safety of the building itself as well as providing users with a comfortable and convenient environment through the optimal combination of a building’s structure, system, service and management. Based on the network construction of the Subtropical Agriculture Institute of Chinese Academy of Science, this paper studies the network design and implementation of intelligent buildings. Key words:intelligeng building ； computer network ； network opearting system ； Chinese Academy of Science。 functions which linked by communication lines, under
    目录 1 概述 ...................................................................1 1.1 智能楼宇技术概况 ................................................. 1 1.2 智能楼宇网络技术概况 ............................................. 2 2 需求分析 ...............................................................3 2.1 研究院概况 ....................................................... 3 2.2 用户网络需求 ..................................................... 3 2.2.1 带宽性能需求 .................................................3 2.2.2 稳定可靠需求 .................................................3 2.2.3 网络安全需求 .................................................4 2.2.4 应用服务需求 .................................................4 2.3 网络主要技术需求 ................................................. 4 3 局域网技术 .............................................................5 3.1 局域网的定义 ..................................................... 5 3.2 以太网技术 ....................................................... 5 3.2.1 以太网的应用 .................................................5 3.2.2 以太网物理层 .................................................6 3.2.3 以太网数据链路层 .............................................8 3.2.4 以太网交换机 .................................................8 4 VLAN 技术 ............................................................. 13 4.1 VLAN 技术概述 ....................................................13 4.2 VLAN 优势 ........................................................13 4.3 VLAN 类型 ........................................................14 4.4 VLAN 发展趋势 ....................................................15 5 网络安全 ..............................................................16 5.1 网络安全概述 .................................................... 16 5.2 防火墙技术 ...................................................... 16 5.3 接入控制技术 .................................................... 17 5.4 IDS 技术 .........................................................19 5.5 VPN 技术 .........................................................20
    6 IRF 技术 .............................................................. 22 7 上网行为管理技术 ......................................................23 8 组网方案 ..............................................................25 8.1 网络设计概况 .................................................... 25 8.2 网络拓扑规划 .................................................... 25 8.3 端口对接规划 .................................................... 27 8.4 VLAN 及 IP 规划 ...................................................27 8.5 设备清单 ........................................................ 28 结论 .....................................................................31 参考文献 .................................................................32 致谢 .....................................................................33
    1 概述 1.1 智能楼宇技术概况 随着经济的发展，人们对生活环境的安全、高效、舒适提出了要求，应运而生的楼 宇智能化技术目前在我国各类建筑中得到了广泛应用，它是集建筑技术、计算机技术、 自动化技术、通信技术以及系统集成技术为一体的一个新兴但发展又十分迅猛的技术领 域。网络技术发展更是突飞猛进，计算机网络技术已广泛应用于工业、商业、金融、科 研、教育、农业及日常生活等方面，已经在影响并逐步改变人们的工作生活方式。 智能楼宇代表着对物业自动化的需求，最基本的实现楼宇控制的自动化 BA、楼宇通 讯自动化 CA 和办公自动化 0A。但更重要的是应以信息集成为核心，能够连接所有与之 相关的对象，并根据需要综合地相互作用，以实现整体的目标。 最新的技术是将智能楼宇信息集成建立在建筑物内部网的基础上，通过 web 服务器 和浏览器技术来实现整个网络上的信息交互，综合与共享，实现统一的人机界面和跨平 台的数据库访问，因此能够做到局域和远程信息的实时监控，综合共享数据资源，对全 局事件做出快速处理和一体化的科学管理。智能大楼虽然独领风骚，给人们的办公与居 家生活带来许多方便，但在 21 世纪，以计算机和网络为代表的信息产业发展强劲，并 正在与通信企业和消费类电子产业相结合，迈入数字会聚及计算机网络、有线电视网络、 电信网络三网合一的时代，信息产业正带领各种自动化系统进行着新一轮的产业革命。 智能大楼是以大楼形式出现的智能型建筑，故也被称为智能化大楼。智能大楼有助 于大楼开发商、物业管理公司和业主达到节省费用、舒适方便、安全、有长期发展灵活 性和市场价值的目标。智能大楼的基本特点是实现了下列三个方面的自动化功能。 楼宇自动化功能楼宇自动化功能指建筑物本身应具备的自动化控制功能，包括感知、 判断、决策、反应、执行的自动化过程，能够保证大楼运行办公必备的配电、照明、空 调、供热制冷、通风、电梯、以及消防系统、保安监控系统、提供有效安全的物业管理， 达到最大限度的节能和对各类报警信号的快速反应。从管理体制和安全性等方面因素考 虑，楼宇自动化系统又可细分为多个系统，如机电设备自动化系统，消防报警系统，安 全防范系统，也有人称为综合保安系统(SPS)。 通信系统的自动化通信系统的自动化是指建筑物本身应具备的通讯能力。为在该大 楼工作的用户提供易于连接方便、快速的各类通信服务，畅通的音频电话、数字信号、 视频图像、卫星通信等各类传输渠道。它包括建筑物内的局域网和对外联络的广域网及 远程网。通信网络正在向着数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化方向发展。 办公业务的自动化办公业务的自动化是为最终使用者所具体应用的自动化功能。它 提供包括各类网络应用在内的饱含创意的工作场所和富于思维性的创造空间，创造出高 1
    效有序及安逸舒适的工作条件，为大楼内用户的信息检索与分析、智能化决策、电子商 务等业务工作提供方便。实现建筑物自动化和智能化的龙骨是大楼的综合布线系统，它 破除了以往存在于语音传输和数据传输的界限，使这两类不同的信号能通过技术上的进 步与飞跃，而共同在同一条线路中传输，这既为智慧大楼提供了物理基础，也与代表未 来发展方向的综合业务数据网络工 SDN 的传输需求相结合。以计算机网络为核心的通信 网络则是实现智能化大楼的桥梁。智能化大楼的中心是以计算机为主的控制管理中心， 它通过结构化综合布线系统与各种终端，如通信终端(电话、电脑、传真和数据采集等) 和传感终端(如烟雾、压力、温度、湿度传感等)相连接，“感知”建筑物内各个空间的 “信息”，并通过计算机处理给出相应的对策，再通过通信终端或控制终端(如步进电机、 阀门、电子锁或开关等)给出相应的反应，使得该建筑好像具有“智能”，这样建筑物内 的所有设施都实行按需控制，提高了建筑物的管理和使用效率，降低了耗能。 1.2 智能楼宇网络技术概况 智能建筑系统是将大楼内的若干个既相对独立又相互关联的系统组成具有一定规模 的大系统。这其中计算机通信网络是智能建筑系统的神经系统，它把现有的分离设备、 功能、信息组合到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，实现语音、数据、图像 的综合传输、交换、处理和应用。 由于局域网具有全开放、成本低、带宽高、稳定性和可靠性高、应用广泛、共享资 源丰富等优点，将其应用到工业网络己经成为国内外工业控制领域研究的热点。工业局 域网可以利用互联网技术，给工业自动化领域中的每台设备赋予一个 IP 地址，将现场 设备通过各种途径连接在互联网上。这些设备可以通过网络互相传递信息和数据，因而 具有了远程维护功能并能从 Internet 获取信息。近年，企业、科研机构都在研究开发 各种带局域网络接口的现场设备，并且这些网络接口已应用于生产现场。很自然，局域 网络技术也同样进入了楼宇自动化系统的研究领域。目前，局域网多用于基于现场总线 的楼宇自控网络集成到智能建筑信息管理网络这一环节，即 Ethernet 总线技术。在一 些新开发的楼宇自控系统中，局域网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的 基于局域网的 ENC-20011P 智能建筑测控系统。 在楼宇自动化系统中采用局域网的优点是实现了从管理层到现场设备控制层通信协 议的兼容和统一，这样，系统扩展起来也比较方便，与智能建筑中其它系统(通信自动 化系统和办公自动化系统)集成起来也更加容易。但它也存在缺点：首先，目前开发基 于局域网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对较高，用户可以选择的厂商 也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高；其次， 局域网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。 2
    2 需求分析 2.1 研究院概况 中国科学院亚热带农业生态研究所坐落在历史文化古城长沙，是中国科学院部署在 我国亚热带区域的农业知识创新研究基地。我所的前身中国科学院桃源农业现代化研究 所成立于 1978 年 6 月，1979 年更名为中国科学院长沙农业现代化研究所，2002 年 5 月 整体进入中国科学院知识创新工程试点序列，2003 年 10 月更为现名。现有职工 97 人， 其中研究员 12 名、副高级专业技术人员 38 名。 中国科学院亚热带生态研究所 1995 年参加中科院“百所联网工程”开始接入互联网。 十多年来，研究院规模不断扩大。到 2011 年，亚热带研究所已经发展有长沙主站，以 及洞庭湖，桃源，环江三个分站。且每个站点也在不断扩大。长沙站已发展到 48372 平 方米，一共有五栋办公实验大楼和数个实验基地。 2.2 用户网络需求 中科院热带热农业生态研究所为适应信息化的发展，满足日益增长的通信需求和网 络的稳定运行，今天的网络建设比传统企业网络建设有更高的要求，主要表现在如下几 个方面。 2.2.1 带宽性能需求 随着计算机技术的高速发展，基于网络的各种应用日益增多，今天的网络已经发展 成为一个多业务承载平台。不仅要继续承载学院的办公自动化，Web 浏览等简单的数据 业务，还要承载涉及企业生产运营的各种业务应用系统数据，以及带宽和时延都要求很 高的 IP 电话、视频会议等多媒体业务。因此，数据流量将大大增加，尤其是对核心网 络的数据交换能力提出了前所未有的要求。另外，随着千兆位端口成本的持续下降，千 兆位到桌面的应用会在不久的将来成为企业网的主流。从 2004 年全球交换机市场分析 可以看到，增长最迅速的就是 10 Gbps 级别机箱式交换机，可见，万兆位的大规模应用 已经真正开始。所以，今天的企业网络已经不能再用百兆位到桌面千兆位骨干来作为建 网的标准，核心层及骨干层必须具有万兆位级带宽和处理性能，才能构筑一个畅通无阻 的"高品质"企业网，从而适应网络规模扩大，业务量日益增长的需要。 2.2.2 稳定可靠需求 网络应具有更全面的可靠性设计，以实现网络通信的实时畅通，保障企业生产运营 的正常进行。随着企业各种业务应用逐渐转移到计算机网络上来，网络通信的无中断运 行已经成为保证企业正常生产运营的关键。现代大型企业网络在可靠性设计方面主要应 从以下 3 个方面考虑。 3
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