1、引言
目前，智能大厦(Intelligent building, IB)成为高层建筑的主流。随着大厦的大型化和多功能化，楼内各种设备不断增多，大厦管理工作非人力所能及。智能大厦采用了"智能建筑物管理系统"，该系统采用了计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示技术，即将所谓的4C技术综合应用于建筑物，在建筑物内建立一个计算机综合网络，使建筑物智能化。
智能大厦的系统集成和功能集成，也就是大厦自动系统、办公自动系统和通讯自动系统三大系统及其各相应子系统在公共高速通讯网络上的集成。因此，需要在建筑物内建立一个综合集成的计算机网络系统，实现网络集成是实现系统集成和功能集成的第一步。在现代化智能大厦的建设之中，如何更好地提供安全、舒适、快捷的优质服务，如何建立先进科学的综合管理机制，如何节省能耗和降低人工成本，以满足智能大厦用户的各种需求，建设好智能大厦的计算机网络系统极为重要。千兆以太网技术为满足智能大厦的上述要求提供了一种高质量的解决方案。
2、计算机网络系统
一般来说，网络集成实质上是通讯与网络系统在智能大厦中的具体实施，是通讯设备与网络设备的结合，以及通讯线路与网络线路的结合。计算机网络是智能大厦的重要基础设施之一。广义地说，智能大厦的计算机网络建设由四个部分组成：
(1) 主干网
负载主控中心的主机或服务器与智能大厦各局域网以及其它办公设备联网。目前，一般要求主干网传输速率达到100Mbit/s或1000Mbit/s以上，要求高可靠性、一定的覆盖范围、可扩展性、可支持多种网络协议。随着千兆以太网技术日趋成熟以及各种优良性能，千兆以太网已经成为许多用户的首选。
(2) 楼层局域网
通常采用总线以太网或令牌环网。目前以10Mbit/s或100Mbit/s为基础的交换技术以及广泛使用，使各工作站独享10Mbit/s或100Mbit/s宽带成为可能。楼层局域网可以在一个楼层内配置一个或几个局域网，也可以几个楼层配置一个局域网，不同的局域网可以通过集线器、交换机、路由器连接起来。
(3) 建筑设备计算机监控网
其上层的信息网一般采用以太网，下层为控制网，多采用RS485总线。但是，由于现场总线具有良好的开放性和互操作性，故正向现场总线发展。常用的现场总线主要有Lonworks总线和CAN总线。
(4) 对外互联网
对外互联网是智能大厦信息的进出口通道，对外互联网设备将综合利用已有和将有的通讯手段实现智能大厦与外界的通讯和信息交流。这些通讯手段包括卫星通信网、微波信道和电话网。此外，还有地面公用通信网，如X.25分组交换网、数字数据网以及综合业务数字网和帧中继网等。
3 、千兆以太网的技术特点
千兆以太网的标准化过程自1996年7月开始，经过几个月的初步可行性研究，IEEE802.3工作组成立了802.3Z千兆以太网特别工作组。该特别工作组制定了千兆以太网标准，主要包括：允许以Gbit/s的速率在全双工和半双工方式下通讯；使用了802.3以太网帧格式；使用CSMA/CD作为访问媒体协议，每一个冲突域允许中继一次；与10BASE-T和100BASE-T完全向后兼容。简单来说，千兆以太网具有如下优势：
(1) 易升级
进行系统升级时，千兆以太网提供优良的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。千兆以太网将保留IEEE802.3和以太网帧格式以及802.3受管理对象规格，从而在升级至千兆的同时，保证网络的基本结构不受破坏，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理策略。
(2) 成本底
千兆以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，是一种改善交换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的经济可靠的途径。以太网技术的简单性和应用的普及使得千兆以太网交换机价格远远低于ATM交换机的价格。此外，网络维护也相对容易，并且不需要重新对管理人员进行技术培训。
(3) 新的应用和数据类型
千兆以太网提供高宽带；能提供宽带预留；能应用在以太网上的新协议，比如RSVP；新的标准如802.3Q/1p支持虚拟网、报文分配优先级以及组播放等功能。上述技术使得千兆交换以太网完全支持多媒体应用，语言、视频传输等新的数据类型，且更有优势。
(4) 网络设计和互联灵活
网络设计必须考虑交换和路由，必须能够方便扩充网络。千兆以太网交换机能观支持三层交换功能，集交换和路由为一体，因此在设计千兆交换式以太网时，只需关心成本，而不用把过多的精力放在考虑网络互联和网络的拓扑结构上。
4 、千兆以太网技术在智能大厦中的应用
在智能大厦的计算机网络设计中，必须遵循一定的目标和原则，集网络系统具有良好的信息交换能力、高可靠性和安全性、易维护、易扩展等。
4.1 网络设计目标和原则
(1) 设计目标
智能大厦的计算机网络是智能大厦提供信息共享与交换的平台，实现对外的信息交换。需要设计智能大厦的大楼主干网，楼层及各系统的局域网以及大厦内容的局域网与外部广域网互联的接入网。
(2) 设计原则
智能大厦计算机网络系统的一般设计原则为：技术先进成熟，可靠性安全性高，方便用户使用，优越的性价比，系统具有良好的扩展性等。
4.2 需求分析
在智能大厦网络系统设计中，需要根据智能大厦的用途、楼层数和面积等多方面因素综合考虑。但是因为楼内的本地网基本上都要求为独享方式，所以一般要求采用全交换千兆以太网技术，根据需要分为2到3级交流网络。网络控制中心以1000Mbit/s为基础进行交换，第2级以100Mbit/s或者1000Mbit/s为基础进行交换，第3级以100/10Mbit/s为基础进行交换。
对千兆以太网的核心交换机的要求为：核心部件具有冗余模块，RFC2338的虚拟路由器冗余协议，提供路由冗余，防止单点故障；防火墙功能，第4层基于信息流的过滤功能，地址转换功能，基于端口/协议的2/3层VLAN；支持链路集合功能；支持2、3、4层交换，支持典型的路由功能，因此，需要选用路由交换机；利用服务质量、安全管理及记账管理等特性完成应用层控制；支持基于Java图形接口和远程监管协议软件的管理功能，并通过现在每个端口上的RMON功能以及未来的RMONⅡ功能，SSR提供预先计划宽带增长和有效的网络诊断功能；能对每个端口第2、3、4层源数据进行管理和分析；可提供对第3、4层数据流的记账服务。
4.3 交互式以太网
交换式以太网是采用智能网桥来实现多个端口之间的信息帧的转发和交换。交换式以太网实现了由原来的共享方式到独占方式的转变，大大缓解了冲突的出现，提高了网络的使用效率。交换式以太网 一般采用以交换机为中心的星型拓扑结构，这种拓扑结构具有简单、灵活、可靠等优点。
(1) 交换机
交换机遵循IEEE802.3或IEEE802.3u，其介质存取方式均为CSMA/CD，但是交换机采用一种与集线器完全不同，独特的传输方式。无论是网卡还是交换机端口，都具有独一无二的MAC地址。因此无需广播就可将该包直接转发至目的端口，而且不同端口间的转发可以并行操作。每个端口均能独享固定的宽带，传输速率几乎不受增加计算机的影响。交换模式主要有：直通转发模式、存储转发模式、准直通转发模式、智能交换模式等。交换机只要实现以下功能：连接不同类型的网络，划分VLAN，可网管，冲破传统以太网限制，全双工等。
(2) 交换式以太网技术
为例进一步提供网络的数据传输效率，便于对交换机进行监视和管理，交换机采用了一系列的先进技术，从而把网络建设成为能够对不同信息进行自动分类，对不同信息流实现不同服务级别、高度容错、自动诊断、管理方便的智能型网络。交换式以太网的技术主要有虚拟网VLAN技术、扩展树和远程监测。虚拟网络技术，即将一个大的局域网络划分为若干个小的虚拟子网，也就是VLAN，从而使得每一个子网都成为一个独立的广播域，子网之间的通讯也必须通过路由设备。
也就是说，连接到同一交换机，然而处于不同的VLAN设备，就如同是被物理地连接到两个位于不同网段的交换机上一样，彼此之间的通讯一定要经过路由设备，否则它们之间无法得知对方的存在，将无法进行任何联系。
4.4 网络系统结构解决方案
基于千兆交换以太网的各种特点，并对智能大厦的用途、楼层数和面积等多方面因素综合考虑，楼内的本地网可采用全交换式以太网技术，根据需要应分为3级交换网络。网控中心以1000Mbit/s为主体进行交换，构成第1级核心干网。第2级交换网络由各个楼层网组成，上行速率1Gbit/s，下行速率为100/10Mbit/s，自适应。第3级网络由各层网络用户在第2级基础上自己组成100Mbit/s至10Mbit/s交换网络构成。
5、 结束语
本文分析了智能大厦计算机网络系统的建设方法，提出了网络系统集成在智能大厦中的重要性，给出了智能大厦计算机网络系统建设的一般目标和准则。详细描述了千兆以太网的各种技术特性，分析了用千兆交换以太网组建智能大厦军事家网络系统的优势，指出了千兆以太网技术应当成为智能大厦网络建设的主流技术。
