刍议局域通信系统集成设计

梁旗扬

摘要：随着现代通信技术快速发展，社会信息化程度不断深入，全球网络信息化建设进度正逐渐加快。在建设网络与信息系统时，首要任务就是进行先进、合理的规划设计，其中局域通信设计又因为技术应用高度集成而逐渐成为通信领域研究的核心内容。为更快更好的发展我国局域通信技术，全面提高局域通信系统建设水平与质量，并使其保持健康的发展态势，有必要对其进行持续深入的探讨和研究。本文主要详细阐述在局域通信系统建设时，如何分配局域网通信系统IP地址并进行网络规划，同时针对开发设计局域通信系统集成采用的重点技术与实现实时通信进行探讨。

关键词：局域通信系统;实时通信;集成设计

一、局域网通信系统IP地址的分配与网络规划

目前局域网组网最常用的是千兆以太网技术和虚拟局域网技术。

千兆以太网是建立在以太网标准基础之上的技术。千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并利用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE802.3标准中所定义的管理对象。作为以太网的一个组成部分，千兆以太网也支持流量管理技术，它保证在以太網上的服务质量，这些技术包括IEEE 802.1P第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议（RSVP）。千兆以太网因为能提供10倍于快速以太网的性能并与现有的10/100 以太网标准兼容，能够极大地满足用户不断增长的通信流量需求，是局域通信系统规划设计时网络主干的首选，其最大数据传输率可达到1000Mb/s，常见的传输介质为六类双绞线和光缆。

虚拟局域网（VLAN）是一组逻辑上的设备和用户，这些设备和用户并不受物理位置的限制，可以根据功能、部门及应用等因素将它们组织起来，相互之间的通信就好像在同一个网段中一样，由此得名虚拟局域网。VLAN是一种相对比较新的技术，工作在OSI参考模型的第2层和第3层，一个VLAN就是一个广播域，VLAN之间的通信是通过第3层的路由器来完成的。与传统的局域网技术相比较，VLAN技术更加灵活，主要具有以下优点：网络设备的移动、添加和修改的管理开销减少;可以控制广播活动;可以提高网络的安全性。

（一）IP地址分配与虚拟网络规划

IP地址的划分必须要考虑安全性和私密性这两点局域网必备的特征和要求，例如以园区为单位的内部局域网络不能被外部网络直接访问或能够进行有限制的访问，应全部采用保留地址，并将其范围以网络号为依据划分为A、B、C三个区间段，具体区间段分别为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。由于实际情况复杂，进行划分时，还要根据集成设计局域通信系统的具体要求开展地址块的选取，本文选择采用C类地址块。

规划虚拟局域网（VLAN），首先要考虑的是园区建筑所属类型及主要部门的要求，初期可以将其分为以下四个区域：管理楼区、控制楼区、变电站区和安全中心区。初步划分工作完成后，重点要为各个区域分配互不冲突的VLAN编号，即VID号。通常情况下，保留VLAN0与VLAN4095，并把1作为默认本证，在此基础上，该园区所能供使用的VID号范围是2到4094，具体局域通信网络虚拟局域网VID分配如表1所示。

（二）路由策略

针对如何配置网络路由，有多种方法可实现，例如区域间和区域内的VLAN路由配置，集中式路由策略以及分布式路由策略。具体来说，分布式路由策略在一定程度上能够弥补集中式路由策略产生的不足之处，并能够隔离各区域内与本地的流量，实现低负荷核心层交换机运作，其缺陷由于结合本研究局域通信系统设计的具体需求，暂不讨论，本文针对路由配置选择采取分布式路由策略。由于核心层是实现区域间路由分级方法的关键，而汇聚层着重实现区域内的路由配置问题，因此虚拟局域网需要创建在基于实时通信系统的汇聚层交换机上，并且需要统筹各区域间路由，执行管理和转发工作，而转发区域间访问数据的工作则由核心层负责。

二、局域通信系统的集成设计与实时通信实现

（一）关键技术

1、综合布线技术

综合布线以线缆将多个基本单元连接构成，包括建筑群配线架、建筑物主配线架、楼层分配线架等，其性价比高、独立扩展性强、灵活便于操作。综合布线系统把园区作为单位，包括5个主要子系统：管理子系统、工作区子系统、设备间子系统、水平子系统和垂直干线子系统，具体描述如图1所示。

管理子系统架设在楼层配线之间，主要工作在于端接垂直干线和水平线缆，其组成主要包括交换机、跳线等。工作区子系统被视为连接用户与通信系统的纽带，在确保机房、车间、办公室等场地实时通信的同时，还需要随时提供所需要的信息数据。设备间子系统作为负责实现建筑各类主干线与外来线缆进入系统内部的关键一环。垂直干线子系统通过连接建筑物主配线架与各楼层配线架，给予各建筑和各楼层相互之间的通信通道。水平子系统呈星型状，主要功能在于连接各楼层分配线架与工作区内的信息插座。由于个别线路老化等出现的故障，并不会影响整个系统通信的运行。

2、软交换技术

作为下一代通信网络（NGN）的核心部分，软交换技术以独立形式存在于网络底层协议中，具有路由管理、协议处理、计费、呼叫控制、带宽管理、资源配置等多种功能，可以提供目前电路交换的所有业务以及其他第三方业务。现代软交换技术脱离媒体网关转而借助软件来实现呼叫控制功能，同时信令转换、连接、路由等其他功能也借助软件实现，相比于传统软交换技术，独立性更高，对网络通信影响更小。在局域通信系统的集成设计中，软交换技术能够为通信网络提供实时性业务服务与连接、呼叫等多种控制服务，是保证实时通信实现的强有力的技术支撑。

（二）实时通信系统设计与实现

以企业日常语音通信项目为例，将IP终端作为主设备、模拟终端作为辅设备，遵循安全性、經济性、实用性、可扩展性、可靠性等原则对局域通信系统进行设计，保障企业日常语音通信的正常进行。同时，要求系统设计在满足实时通信需求的基础上，尽可能降低项目开发成本，并且保证系统具有一定的可扩展性，使其能够随着通信技术的提高对系统进行完善扩展。

按照原则与要求，同时综合本项目功能需求、设计成本等各方面考量，认为采用 IP分布式架构设计企业内部局域网通信系统最为合适，能够解决分组网络的兼容问题，实现各区域间的实时通信。IP分布式架构通过分组网络在多个不同地点设置多个实时通信系统的接入点，同时安装模拟设备作为模拟终端接入的相应平台，以便分组网络设计之下局域通信系统实现模拟终端之间的实时通信。

用户通过接入点接入到以软交换技术为基础的实时通信系统中，就相当于与实时通信主系统相连，以此实现企业总部与各部门之间的实时语音通信。分组网络具有稳定性高，能够自我恢复故障的优势，依赖分组网络，以软交换技术为基础的实时通信系统就能使数据更加稳定的传输，保障的实时通信的实现，发生故障后，系统一定程度上还能够自我修复。

整个局域通信系统以太网为基础、采用1台主机和4台IP接入点的部署来完成实时通信。具体设置如下：在管理楼区域设置主机，负责管理对整个系统及本地终端的接入，同时分别安装一台接入点在其余三个区域，负责分布式用户的接入和区域内模拟终端的接入，另外在分支机构也安装一台IP接入点，以满足与总部之间的实时通信。整个系统的模拟终端通过电缆汇集到IP接入点，而IP终端又通过以太网接入到IP接入点的相应网关中，完成实时通信。

考虑到控制楼区域内有控制楼、泵房等重要建筑，在园区地位更加特殊重要，为了保证该区域内系统能够稳定安全地运行，决定增设紧急呼叫管理装置在控制楼接入点上。作为在实时通信系统中不可或缺的一个必备装置，紧急呼叫管理主要用来保障系统在紧急情况下仍能够正常完成实时通信。在大型的局域通信网络中，紧急呼叫管理装置防范故障风险的作用显得尤其重要。

在正常情况下，紧急呼叫管理同步于实时通信系统主机，只是对数据进行热备份处理，当主机发生故障或网络连接失败时，所有的接入点会重新定位到紧急呼叫管理装置上，同时发出将该管理装置作为主机的请求，紧急呼叫管理对处理这些请求后重启系统，取代原先的控制主机成为新的控制主机。

由于目前以太网信道带宽已达到较高水平，数据传输速率有了大幅的提高，面对以以太网为基础的通信系统，运用六类布线与光缆布线相结合的形式对通信系统综合布线模块进行布设是非常适合的。因为六类布线是目前基于以太网的通信系统的最佳选择，同时结合光缆布线则是便于系统随着技术的进步而进一步扩展完善。另外，本局域通信系统中引入了作为下一代网络的主要传送网的光传送网，该网路以波分复用技术为基础，大幅度增加了系统的自我修复能力，有效降低故障风险。

结语

综上所述，本文中设计的局域通信系统，综合运用软交换技术、综合布线技术、光传送技术等多种现代技术，以以太网为基础，采用IP分布式架构和分组交换网络，设置紧急呼叫管理装置，能够保证数据高效稳定的进行大容量传输，同时在遇到故障时具有一定的修复能力，并能够适时进行扩展，基本能够满足系统实现实时通信功能的设计要求。当然，局域通信系统设计还需要随着现代通信技术的发展不断的改进完善，尽可能满足适应用户更高的通信需要，促进我国通信行业的持续发展进步。

参考文献：

[1]董春桥.面向突发事件的智能建筑管理系统集成的研究[D].华中科技大学，2006.

[2]殷一玮.局域通信系统集成的设计探究[D].华东师范大学，2019.

作者简介：

梁旗扬（1979-），男，壮族，广西河池市都安县，本科学历，中级工程师职称，研究方向：数据通信与计算机网络。