1.1 网络工程基本概念

本节任务：了解网络工程、系统集成、综合布线的基本概念；了解智能化建筑与综合布线系统的关系，以及在建筑工程施工时隐蔽工程与弱电工程的关系。

1.1.1 网络工程

20世纪70年代以来，计算机网络技术得到了飞速发展，采用TCP/IP体系结构的Internet网络得到广泛使用，迎来了21世纪的信息化时代和电子商务时代。在这种时代背景下，要求计算机网络能够适应多种多样服务、带宽，具备可扩缩性以及可靠性。网络工程就是为了解决这些问题，包括网络的设计、实施和维护等一系列问题。

概括地说，网络工程是研究网络系统的规划、设计、施工与管理的工程学科，是网络建设过程中科学方法与规律的总结。网络工程包括需求分析、网络设备的选择、网络拓扑结构的设计、工程施工等内容。

网络工程也包括了系统集成工程和综合布线工程两类。系统集成工程主要针对计算机网络所使用的硬件系统（包括交换机、路由器、防火墙、服务器等等）与软件系统（包括网络操作系统、信息化服务软件、办公自动化软件等等）。综合布线工程是为了保证正常通信而使用传输介质（包括光缆、双绞线、同轴电缆等等）将网络设备连接起来。无论是网络系统集成工程还是综合布线工程，都具有网络工程的特征。

1．网络工程的特点

（1）网络工程要有明确的目标。

在工程开始之前就确定目标，在工程进行中不能轻易更改。这要求工程设计人员要全面了解计算机网络原理现状和发展趋势。

（2）网络工程要有总体规划和详细实施方案。

这要求总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。

（3）网络工程要有公认的规范或标准作为依据。

工程的依据包括：国际标准、国家标准、行业规范和地方规范等等。

（4）网络工程要有完备的技术文档。

从工程项目提出、立项、审批，勘察设计、施工准备、施工、监理、验收等工程建设及工程管理过程形成并应归档保存的文字、表格、声像、图纸等各种载体材料。例如，可行性论证报告、总体技术方案、总体设计方案、实施方案以及各子系统（模块）的相关文档。

（5）网络工程要有法定的或固定的责任人，并有完善的组织实施机构。

工程责任人包括建设方、业主方、承包方、施工方、监理方等单位的工程主管人员，一旦工程出问题就要追究相关的工程责任人的责任。工程主管人员一定要熟悉懂得网络工程的组织实施过程，能把握住网络工程的方案评审、监理、验收等关键环节。

（6）网络工程要有客观的监理和验收标准。

工程在实施过程中工程建设人员必须按照标准进行。在竣工之后，网络管理人员能够使用网管工具对网络实施有效的管理维护，使网络发挥应有的效能。

2．网络工程建设的原则

网络工程的原则是可以借鉴和套用的，归纳如下：

（1）实用性原则。实用性原则是网络信息系统具备最大限度满足实际工作需要的性能。

该性能是系统集成者从实用的角度，对用户的最基本的承诺，是最为重要的。

（2）先进性原则。采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软、硬件技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要。

（3）可扩充、可维护性原则。根据工程的理论，系统维护在整个工程的生命周期中所占比重是最大的，因此提高系统的可扩充性和可维护性是提高管理信息系统性能的必备手段。

（4）可靠性原则。可靠性是指当系统的某部分发生故障时，系统仍能以一定的服务水平提供服务的能力。

一个中大型计算机系统每天处理数据量一般都较大，系统每个时刻都要采集大量的数据，并进行处理，因此，任一时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失，这就要求系统具有高度的可靠性。提高系统可靠性的方法很多，一般的做法如下：

①对数据进行备份。

②对设备进行备份（冗余），发现损坏设备时能有备件以及时进行更换。

③对关键设备应具有容错功能，选用双机备份或双机热备份技术、集群技术等。

④应用网络管理技术严格监控网络信息系统、设备和应用系统的运行和操作。

（5）经济性原则。在满足系统需求的前提下，应尽可能选用价格便宜的设备，以便节省投资，即选用性能价格比高的设备。总之，以最低成本来完成计算机网络的建设。

节省投资的做法有以下几点：

①在相同性能价格比的情况下，尽可能选用国际著名公司的品牌产品。

②对信息安全产品或有关国计民生的网络系统的关键设备，尽可能采用国产优秀品牌。

③实行应用软件先期开发；硬件先选型，使用时再购买的原则。

④购买软件和硬件设备应采用竞标或邀标的方式，遵循公开、公正和公平的原则。

（6）一把手负责原则。系统的设计、施工和应用不可避免地会使用户的既得利益与整体目标产生矛盾，人与机器产生矛盾，新人和旧人产生矛盾，同时它投资预算较大，建设周期较长，没有单位的一把手直接负责和管理，系统建设很难成功的。

3．网络工程的生命周期

研究工程的生命周期，有助于规划工程的进程，做好工程施工计划，统筹安排各项工作。通常，小型的网络建设项目申报与建设只需要经历简单的过程，例如了解简单的需求、设计解决方案、施工及交付使用；复杂的工程则需要从项目申报到项目竣工的组成生命周期的全部过程，而失败的工程项目往往是由于计划不周造成的。因此，要做好工程生命周期的管理工作，把网络生命周期划分为若干阶段，并制订出相应的切实可行的计划，严格按照计划对开发和维护进行管理。

采用生命周期方法开发网络项目，是从对任务的抽象逻辑分析开始的，按序进行开发。前一个阶段任务的完成是后一个阶段工作的前提和基础，而后一阶段任务的完成通常是前一阶段提出的解法更进一步具体化，并加入了更多的实现细节。每一个阶段的开始和结束都有严格标准，对于任何两个相邻的阶段而言，前一阶段的结束标准就是后一阶段的开始标准。

通常，网络工程的生命周期至少包括网络系统的构思与规划阶段、分析与设计阶段、实施与构建阶段、运行和维护阶段等过程。

（1）构思与规划阶段的主要工作是明确网络设计或改造的需求，同时明确新网络的建设目标。

（2）分析与设计阶段的工作是获取各种需求，并根据需求形成设计方案。

（3）实施与构建阶段的工作是根据设计方案完成设备材料的购置、安装调试、测试验收等工作。

（4）运行与维护阶段的工作是提供网络服务，并实施网络管理与维护。

网络工程生命周期也可以分为需求分析、通信流量分析、逻辑网络设计、物理网络设计、实施与维护5个阶段。

1.1.2 系统集成

所谓系统集成（System Integration, SI），是在工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整、可靠、经济和有效的整体，使之能彼此协调工作，发挥整体效益。

系统集成是以用户的应用需要和投入资金的规模为出发点，综合应用各种计算机网络相关技术，适当选择各种软、硬件设备，经过相关人员的集成设计、安装调试、应用开发等大量技术性工作和相应的管理性及商务性工作，使集成后的系统具有良好的性能和适当的价格，能够满足用户对实际工作要求的计算机网络系统的全过程。

从广义角度看，系统集成包含人员的集成、企业内部组织的集成、各种管理上的集成、各种技术上的集成、计算机系统平台的集成等；从狭义角度看，系统集成主要包括技术集成、产品集成和应用集成。由此我们可以看到，网络系统集成可以包括综合布线项目。

系统集成有以下几个显著特点：

（1）系统集成要以满足用户的需求为根本出发点。

（2）系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术。

（3）系统集成不是简单的设备供货，它更多体现的是设计、调试与开发，是技术含量很高的行为。

（4）系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程。技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障。

（5）性能价格比的高低是评价一个系统集成项目设计是否合理和实施成功的重要参考因素。

1.1.3 综合布线

综合布线是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道的构建。通过它可使话音设备、数据设备、交换设备及各种控制设备与信息管理系统连接起来，同时也使这些设备与外部通信网络相连。它还包括建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成，其中包括：传输介质、相关连接硬件（如配线架、连接器、插座、插头、适配器）以及电气保护设备等。这些部件可用来构建各种子系统，它们都有各自的具体用途，不仅易于实施，而且能随需求的变化而平稳升级。

20世纪50年代，在新建筑物中需要分别安装独立的传输线路，用来将分散设置在建筑内的各个设备相连，从而组成各自独立的集中监控系统。这种线路一般被称为专业布线系统。

20世纪80年代，局域网可以将计算机与服务器和外设连接在一起，或者为传感器、摄像机、监视器以及其他电子设备提供信号通道。将那些用于完成通信网络、计算网络、建筑物安全以及环境控制等任务的电子设备集成到一个布线系统中，使之产生更大的效益。当这些独立设备的数量增加时，这些设备协同工作的优点就会越发明显。这就是现在所说的综合布线系统。

综合布线的发展与建筑物自动化系统密切相关。传统布线如电话、计算机局域网都是各自独立的。各系统分别由不同的厂商设计和安装，采用不同的线缆和不同的终端插座；而且，连接这些不同布线的插头、插座及配线架均无法互相兼容。办公布局及环境改变的情况是经常发生的，如调整办公设备或随着新技术的发展，需要更换设备时，就必须更换布线。这样因增加新电缆而留下不用的旧电缆，天长日久，导致建筑物内线缆杂乱，造成很大的隐患；维护不便，改造也十分困难。随着全球社会信息化与经济国际化的深入发展，人们对信息共享的需求日趋迫切，就需要一个适合信息时代的布线方案。

1.1.4 智能化建筑

目前，智能化建筑的基本功能主要有大楼自动化（BA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）、防火自动化（FA）、信息管理自动化（MA）和安保自动化（SA）。但从国际惯例来看，FA和SA等均放在BA中，MA已包含在CA内，因此常采用以BA、CA和OA为核心的“3 A”智能化建筑提法。BA、CA和OA是智能化建筑中最基本的，而且是必须具备的功能。

在信息社会中，一个现代化的大楼内除了具有电话、传真、空调、消防、动力电线、照明电线外，计算机网络线路也是不可缺少的。布线系统的对象是建筑物或楼宇内的传输网络，以使话音和数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统彼此相连，并使这些设备与外部通信网络连接。它包含着建筑物内部和外部线路（网络线路、电话局线路）间的民用电缆及相关的设备连接措施。布线系统是由许多部件组成的，主要有传输介质、线路管理硬件、连接器、插座、插头、适配器、传输电子线路、电气保护设施等，并由这些部件来构造各种子系统。因此，综合布线系统和智能化建筑之间的关系都是极为密切的（图1.1），具体表现有以下几点：

1．综合布线系统是衡量智能化建筑智能化程度的主要标志

主要是看综合布线系统配线能力。如设备配置是否成套、技术功能是否完善、网络分布是否合理、工程质量是否优良等，这些都是决定智能化建筑的智能化程度高低的重要因素。智能化建筑能否为用户更好地服务，综合布线系统对此具有决定性的作用。

2．综合布线系统使智能化建筑充分发挥智能化效能，是智能化建筑中必备的基础设施

综合布线系统将智能化建筑内的通信、计算机和各种设备及设施相互连接形成完整配套的整体，以实现高度智能化的要求。只有在建筑物中配备了综合布线系统，建筑物才有实现智能化的可能性，这是智能化建筑工程中的关键内容。

3．综合布线系统能适应今后智能化建筑和各种科学技术的发展需要

新建的高层建筑或重要的智能化建筑中，应根据建筑物的使用性质、今后发展等各种因素，积极采用综合布线系统。对于近期不打算设置综合布线系统的建筑，应在工程中考虑今后设置综合布线系统的可能性，在主要部位、通道或路由等关键地方适当预留房间或空间、洞孔和线槽，以便今后安装综合布线系统时避免打洞穿孔或拆卸地板、吊顶等装置，从而有利于建筑物的扩建和改建。

综合布线系统将建筑物内各方面相同或类似的信息线缆、接续构件按一定的秩序和内部关系组合成整体，几乎可以为楼宇内部的所有弱电系统服务。这些子系统包括：

（1）电话（音频信号）；

（2）计算机网络（数据信号）；

（3）有线电视（视频信号）；

（4）安防监控（视频信号）；

（5）建筑物自动化（低速监控数据信号）；

（6）音频广播（音频信号）；

（7）消防报警（低速监控数据信号）。

在建筑工程中，综合布线工程也可称之为弱电工程。

1.1.5 隐蔽工程与弱电工程

弱电工程是隐蔽工程的一部分。所谓“隐蔽工程”，是指敷设在表面装饰内部的工程，即在装修后被隐蔽起来，表面上无法看到的施工项目。根据装修工序，这些“隐蔽工程”都会被后一道工序所覆盖，所以很难检查其材料是否符合规格、施工是否规范。

智能化建筑工程的隐蔽工程包括以下内容：

（1）给排水工程；

（2）电器管线工程；

（3）地板基层；

（4）护墙基层；

（5）门窗套基层；

（6）吊顶基层；

（7）强电工程；

（8）弱电工程。

综合布线系统与房屋建筑、计算机网络以及其他系统有着密切关系，它们存在于同一个整体内，既是相辅相成、彼此结合的统一体，也有各自的差异性。因此，在工程设计和安装施工时，必须与房屋建筑和其他设施的设计和施工单位配合协调，采取通盘考虑和妥善处理方式，及时解决问题，以保证达到正常使用的目的和要求。

由于综合布线系统所有缆线的敷设和设备的安装，需要专用房间（如设备间）、电缆竖井、暗敷管路和槽道、预留的线槽和洞孔等设施，它们都是与房屋建筑同时设计和施工的，即使有些内部装修部分可以与建筑不同步施工，但是它们都属于永久性的建筑设施。此外，在房屋建筑内尚有各种公用的管线系统。综合布线系统是依附在建筑物内进行建设的，所以在具体工程中应与房屋建筑和其他管线设施的主管单位紧密配合，互相协调，切不可彼此脱节和发生矛盾，尽量避免造成不应有的损失或遗留难以弥补的后遗症，这些都关系到房屋建筑的主体功能和综合布线系统的通信质量。

弱电工程的施工过程，往往与建筑工程土木工程、水电工程同步进行，在此期间要关注这些工程的施工进度和时间点，与建筑施工单位搞好关系，相互协调。

智能建筑中的弱电主要有两类：一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，交流36V以下，直流24V以下，如24V直流控制电源或应急照明灯备用电源；另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机等信息源。

一般情况下，弱电工程主要包括：

（1）电视信号工程：如电视监控系统、有线电视。

（2）通信工程：如电话、计算机网络。

（3）智能消防工程：集高新技术于一体的智能消防报警网络。

（4）扩声与音响工程：如小区中的背景音乐广播，建筑物中的背景音乐。