1.1 網絡工程基本概念

本節任務：了解網絡工程、系統集成、綜合布線的基本概念；了解智能化建筑與綜合布線系統的關系，以及在建筑工程施工時隱蔽工程與弱電工程的關系。

1.1.1 網絡工程

20世紀70年代以來，計算機網絡技術得到了飛速發展，采用TCP/IP體系結構的Internet網絡得到廣泛使用，迎來了21世紀的信息化時代和電子商務時代。在這種時代背景下，要求計算機網絡能夠適應多種多樣服務、帶寬，具備可擴縮性以及可靠性。網絡工程就是為了解決這些問題，包括網絡的設計、實施和維護等一系列問題。

概括地說，網絡工程是研究網絡系統的規劃、設計、施工與管理的工程學科，是網絡建設過程中科學方法與規律的總結。網絡工程包括需求分析、網絡設備的選擇、網絡拓撲結構的設計、工程施工等內容。

網絡工程也包括了系統集成工程和綜合布線工程兩類。系統集成工程主要針對計算機網絡所使用的硬件系統（包括交換機、路由器、防火墻、服務器等等）與軟件系統（包括網絡操作系統、信息化服務軟件、辦公自動化軟件等等）。綜合布線工程是為了保證正常通信而使用傳輸介質（包括光纜、雙絞線、同軸電纜等等）將網絡設備連接起來。無論是網絡系統集成工程還是綜合布線工程，都具有網絡工程的特征。

1．網絡工程的特點

（1）網絡工程要有明確的目標。

在工程開始之前就確定目標，在工程進行中不能輕易更改。這要求工程設計人員要全面了解計算機網絡原理現狀和發展趨勢。

（2）網絡工程要有總體規劃和詳細實施方案。

這要求總體設計人員要熟練掌握網絡規劃與設計的步驟、要點、流程、案例、技術設備選型以及發展方向。

（3）網絡工程要有公認的規范或標準作為依據。

工程的依據包括：國際標準、國家標準、行業規范和地方規范等等。

（4）網絡工程要有完備的技術文檔。

從工程項目提出、立項、審批，勘察設計、施工準備、施工、監理、驗收等工程建設及工程管理過程形成并應歸檔保存的文字、表格、聲像、圖紙等各種載體材料。例如，可行性論證報告、總體技術方案、總體設計方案、實施方案以及各子系統（模塊）的相關文檔。

（5）網絡工程要有法定的或固定的責任人，并有完善的組織實施機構。

工程責任人包括建設方、業主方、承包方、施工方、監理方等單位的工程主管人員，一旦工程出問題就要追究相關的工程責任人的責任。工程主管人員一定要熟悉懂得網絡工程的組織實施過程，能把握住網絡工程的方案評審、監理、驗收等關鍵環節。

（6）網絡工程要有客觀的監理和驗收標準。

工程在實施過程中工程建設人員必須按照標準進行。在竣工之后，網絡管理人員能夠使用網管工具對網絡實施有效的管理維護，使網絡發揮應有的效能。

2．網絡工程建設的原則

網絡工程的原則是可以借鑒和套用的，歸納如下：

（1）實用性原則。實用性原則是網絡信息系統具備最大限度滿足實際工作需要的性能。

該性能是系統集成者從實用的角度，對用戶的最基本的承諾，是最為重要的。

（2）先進性原則。采用當今國內、國際上最先進和成熟的計算機軟、硬件技術，使新建立的系統能夠最大限度地適應今后技術發展變化和業務發展變化的需要。

（3）可擴充、可維護性原則。根據工程的理論，系統維護在整個工程的生命周期中所占比重是最大的，因此提高系統的可擴充性和可維護性是提高管理信息系統性能的必備手段。

（4）可靠性原則。可靠性是指當系統的某部分發生故障時，系統仍能以一定的服務水平提供服務的能力。

一個中大型計算機系統每天處理數據量一般都較大，系統每個時刻都要采集大量的數據，并進行處理，因此，任一時刻的系統故障都有可能給用戶帶來不可估量的損失，這就要求系統具有高度的可靠性。提高系統可靠性的方法很多，一般的做法如下：

①對數據進行備份。

②對設備進行備份（冗余），發現損壞設備時能有備件以及時進行更換。

③對關鍵設備應具有容錯功能，選用雙機備份或雙機熱備份技術、集群技術等。

④應用網絡管理技術嚴格監控網絡信息系統、設備和應用系統的運行和操作。

（5）經濟性原則。在滿足系統需求的前提下，應盡可能選用價格便宜的設備，以便節省投資，即選用性能價格比高的設備。總之，以最低成本來完成計算機網絡的建設。

節省投資的做法有以下幾點：

①在相同性能價格比的情況下，盡可能選用國際著名公司的品牌產品。

②對信息安全產品或有關國計民生的網絡系統的關鍵設備，盡可能采用國產優秀品牌。

③實行應用軟件先期開發；硬件先選型，使用時再購買的原則。

④購買軟件和硬件設備應采用競標或邀標的方式，遵循公開、公正和公平的原則。

（6）一把手負責原則。系統的設計、施工和應用不可避免地會使用戶的既得利益與整體目標產生矛盾，人與機器產生矛盾，新人和舊人產生矛盾，同時它投資預算較大，建設周期較長，沒有單位的一把手直接負責和管理，系統建設很難成功的。

3．網絡工程的生命周期

研究工程的生命周期，有助于規劃工程的進程，做好工程施工計劃，統籌安排各項工作。通常，小型的網絡建設項目申報與建設只需要經歷簡單的過程，例如了解簡單的需求、設計解決方案、施工及交付使用；復雜的工程則需要從項目申報到項目竣工的組成生命周期的全部過程，而失敗的工程項目往往是由于計劃不周造成的。因此，要做好工程生命周期的管理工作，把網絡生命周期劃分為若干階段，并制訂出相應的切實可行的計劃，嚴格按照計劃對開發和維護進行管理。

采用生命周期方法開發網絡項目，是從對任務的抽象邏輯分析開始的，按序進行開發。前一個階段任務的完成是后一個階段工作的前提和基礎，而后一階段任務的完成通常是前一階段提出的解法更進一步具體化，并加入了更多的實現細節。每一個階段的開始和結束都有嚴格標準，對于任何兩個相鄰的階段而言，前一階段的結束標準就是后一階段的開始標準。

通常，網絡工程的生命周期至少包括網絡系統的構思與規劃階段、分析與設計階段、實施與構建階段、運行和維護階段等過程。

（1）構思與規劃階段的主要工作是明確網絡設計或改造的需求，同時明確新網絡的建設目標。

（2）分析與設計階段的工作是獲取各種需求，并根據需求形成設計方案。

（3）實施與構建階段的工作是根據設計方案完成設備材料的購置、安裝調試、測試驗收等工作。

（4）運行與維護階段的工作是提供網絡服務，并實施網絡管理與維護。

網絡工程生命周期也可以分為需求分析、通信流量分析、邏輯網絡設計、物理網絡設計、實施與維護5個階段。

1.1.2 系統集成

所謂系統集成（System Integration, SI），是在工程科學方法的指導下，根據用戶需求，優選各種技術和產品，將各個分離的子系統連接成為一個完整、可靠、經濟和有效的整體，使之能彼此協調工作，發揮整體效益。

系統集成是以用戶的應用需要和投入資金的規模為出發點，綜合應用各種計算機網絡相關技術，適當選擇各種軟、硬件設備，經過相關人員的集成設計、安裝調試、應用開發等大量技術性工作和相應的管理性及商務性工作，使集成后的系統具有良好的性能和適當的價格，能夠滿足用戶對實際工作要求的計算機網絡系統的全過程。

從廣義角度看，系統集成包含人員的集成、企業內部組織的集成、各種管理上的集成、各種技術上的集成、計算機系統平臺的集成等；從狹義角度看，系統集成主要包括技術集成、產品集成和應用集成。由此我們可以看到，網絡系統集成可以包括綜合布線項目。

系統集成有以下幾個顯著特點：

（1）系統集成要以滿足用戶的需求為根本出發點。

（2）系統集成不是選擇最好的產品的簡單行為，而是要選擇最適合用戶的需求和投資規模的產品和技術。

（3）系統集成不是簡單的設備供貨，它更多體現的是設計、調試與開發，是技術含量很高的行為。

（4）系統集成包含技術、管理和商務等方面，是一項綜合性的系統工程。技術是系統集成工作的核心，管理和商務活動是系統集成項目成功實施的可靠保障。

（5）性能價格比的高低是評價一個系統集成項目設計是否合理和實施成功的重要參考因素。

1.1.3 綜合布線

綜合布線是一種模塊化的、靈活性極高的建筑物內或建筑群之間的信息傳輸通道的構建。通過它可使話音設備、數據設備、交換設備及各種控制設備與信息管理系統連接起來，同時也使這些設備與外部通信網絡相連。它還包括建筑物外部網絡或電信線路的連接點與應用系統設備之間的所有線纜及相關的連接部件。綜合布線由不同系列和規格的部件組成，其中包括：傳輸介質、相關連接硬件（如配線架、連接器、插座、插頭、適配器）以及電氣保護設備等。這些部件可用來構建各種子系統，它們都有各自的具體用途，不僅易于實施，而且能隨需求的變化而平穩升級。

20世紀50年代，在新建筑物中需要分別安裝獨立的傳輸線路，用來將分散設置在建筑內的各個設備相連，從而組成各自獨立的集中監控系統。這種線路一般被稱為專業布線系統。

20世紀80年代，局域網可以將計算機與服務器和外設連接在一起，或者為傳感器、攝像機、監視器以及其他電子設備提供信號通道。將那些用于完成通信網絡、計算網絡、建筑物安全以及環境控制等任務的電子設備集成到一個布線系統中，使之產生更大的效益。當這些獨立設備的數量增加時，這些設備協同工作的優點就會越發明顯。這就是現在所說的綜合布線系統。

綜合布線的發展與建筑物自動化系統密切相關。傳統布線如電話、計算機局域網都是各自獨立的。各系統分別由不同的廠商設計和安裝，采用不同的線纜和不同的終端插座；而且，連接這些不同布線的插頭、插座及配線架均無法互相兼容。辦公布局及環境改變的情況是經常發生的，如調整辦公設備或隨著新技術的發展，需要更換設備時，就必須更換布線。這樣因增加新電纜而留下不用的舊電纜，天長日久，導致建筑物內線纜雜亂，造成很大的隱患；維護不便，改造也十分困難。隨著全球社會信息化與經濟國際化的深入發展，人們對信息共享的需求日趨迫切，就需要一個適合信息時代的布線方案。

1.1.4 智能化建筑

目前，智能化建筑的基本功能主要有大樓自動化（BA）、通信自動化（CA）、辦公自動化（OA）、防火自動化（FA）、信息管理自動化（MA）和安保自動化（SA）。但從國際慣例來看，FA和SA等均放在BA中，MA已包含在CA內，因此常采用以BA、CA和OA為核心的“3 A”智能化建筑提法。BA、CA和OA是智能化建筑中最基本的，而且是必須具備的功能。

在信息社會中，一個現代化的大樓內除了具有電話、傳真、空調、消防、動力電線、照明電線外，計算機網絡線路也是不可缺少的。布線系統的對象是建筑物或樓宇內的傳輸網絡，以使話音和數據通信設備、交換設備和其他信息管理系統彼此相連，并使這些設備與外部通信網絡連接。它包含著建筑物內部和外部線路（網絡線路、電話局線路）間的民用電纜及相關的設備連接措施。布線系統是由許多部件組成的，主要有傳輸介質、線路管理硬件、連接器、插座、插頭、適配器、傳輸電子線路、電氣保護設施等，并由這些部件來構造各種子系統。因此，綜合布線系統和智能化建筑之間的關系都是極為密切的（圖1.1），具體表現有以下幾點：

1．綜合布線系統是衡量智能化建筑智能化程度的主要標志

主要是看綜合布線系統配線能力。如設備配置是否成套、技術功能是否完善、網絡分布是否合理、工程質量是否優良等，這些都是決定智能化建筑的智能化程度高低的重要因素。智能化建筑能否為用戶更好地服務，綜合布線系統對此具有決定性的作用。

2．綜合布線系統使智能化建筑充分發揮智能化效能，是智能化建筑中必備的基礎設施

綜合布線系統將智能化建筑內的通信、計算機和各種設備及設施相互連接形成完整配套的整體，以實現高度智能化的要求。只有在建筑物中配備了綜合布線系統，建筑物才有實現智能化的可能性，這是智能化建筑工程中的關鍵內容。

3．綜合布線系統能適應今后智能化建筑和各種科學技術的發展需要

新建的高層建筑或重要的智能化建筑中，應根據建筑物的使用性質、今后發展等各種因素，積極采用綜合布線系統。對于近期不打算設置綜合布線系統的建筑，應在工程中考慮今后設置綜合布線系統的可能性，在主要部位、通道或路由等關鍵地方適當預留房間或空間、洞孔和線槽，以便今后安裝綜合布線系統時避免打洞穿孔或拆卸地板、吊頂等裝置，從而有利于建筑物的擴建和改建。

綜合布線系統將建筑物內各方面相同或類似的信息線纜、接續構件按一定的秩序和內部關系組合成整體，幾乎可以為樓宇內部的所有弱電系統服務。這些子系統包括：

（1）電話（音頻信號）；

（2）計算機網絡（數據信號）；

（3）有線電視（視頻信號）；

（4）安防監控（視頻信號）；

（5）建筑物自動化（低速監控數據信號）；

（6）音頻廣播（音頻信號）；

（7）消防報警（低速監控數據信號）。

在建筑工程中，綜合布線工程也可稱之為弱電工程。

1.1.5 隱蔽工程與弱電工程

弱電工程是隱蔽工程的一部分。所謂“隱蔽工程”，是指敷設在表面裝飾內部的工程，即在裝修后被隱蔽起來，表面上無法看到的施工項目。根據裝修工序，這些“隱蔽工程”都會被后一道工序所覆蓋，所以很難檢查其材料是否符合規格、施工是否規范。

智能化建筑工程的隱蔽工程包括以下內容：

（1）給排水工程；

（2）電器管線工程；

（3）地板基層；

（4）護墻基層；

（5）門窗套基層；

（6）吊頂基層；

（7）強電工程；

（8）弱電工程。

綜合布線系統與房屋建筑、計算機網絡以及其他系統有著密切關系，它們存在于同一個整體內，既是相輔相成、彼此結合的統一體，也有各自的差異性。因此，在工程設計和安裝施工時，必須與房屋建筑和其他設施的設計和施工單位配合協調，采取通盤考慮和妥善處理方式，及時解決問題，以保證達到正常使用的目的和要求。

由于綜合布線系統所有纜線的敷設和設備的安裝，需要專用房間（如設備間）、電纜豎井、暗敷管路和槽道、預留的線槽和洞孔等設施，它們都是與房屋建筑同時設計和施工的，即使有些內部裝修部分可以與建筑不同步施工，但是它們都屬于永久性的建筑設施。此外，在房屋建筑內尚有各種公用的管線系統。綜合布線系統是依附在建筑物內進行建設的，所以在具體工程中應與房屋建筑和其他管線設施的主管單位緊密配合，互相協調，切不可彼此脫節和發生矛盾，盡量避免造成不應有的損失或遺留難以彌補的后遺癥，這些都關系到房屋建筑的主體功能和綜合布線系統的通信質量。

弱電工程的施工過程，往往與建筑工程土木工程、水電工程同步進行，在此期間要關注這些工程的施工進度和時間點，與建筑施工單位搞好關系，相互協調。

智能建筑中的弱電主要有兩類：一類是國家規定的安全電壓等級及控制電壓等低電壓電能，有交流與直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制電源或應急照明燈備用電源；另一類是載有語音、圖像、數據等信息的信息源，如電話、電視、計算機等信息源。

一般情況下，弱電工程主要包括：

（1）電視信號工程：如電視監控系統、有線電視。

（2）通信工程：如電話、計算機網絡。

（3）智能消防工程：集高新技術于一體的智能消防報警網絡。

（4）擴聲與音響工程：如小區中的背景音樂廣播，建筑物中的背景音樂。