第一章 THPBX-1综合布线与计算机网络系统实验装置简介
第一节 系统介绍
综合布线与计算机网络系统是智能建筑通讯自动化系统的重要组成部分，是建筑物实现内部通讯及外部通讯的信息通路，是数据、信息交换与处理的重要环节。建筑物内部与外部信息（数据信息、语音信息、闭路电视信息等）的交流与交换，都需通过线缆组成的布线系统来实现。
“THPBX-1 型综合布线与计算机网络系统实验装置”是根据目前我国建筑电气、楼宇自动化专业的实验内容精心设计的综合实验装置。本实验装置可全面反映综合布线的工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、设备间子系统和管理子系统等，并通过计算机网络实现与外部的信息交流；通过电话网络，实现对语音网络的管理；通过闭路电视网络，实现对闭路电视网络的分配。
THPBX-1型综合布线与计算机网络系统实验装置的布局如图1所示：
图1 综合布线与计算机网络实验装置布局图
本实验装置能够体现出综合布线的工作区子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统、管理子系统、设备间子系统5个子系统；采用模块化设计和分层星形拓扑结构。该实验装置具有开放性、灵活性、可靠性等等特点。
数据部分结构框图如图2所示：
图2 数据部分结构框图
图2中使用RJ-45数据跳线连接路由器和中心交换机，SC-ST光纤跳线连接中心交换机和
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光纤收发器1；光缆通过熔接连接光纤盒1和光纤盒2，SC-ST光纤跳线连接光纤盒2和光纤收发器2，RJ-45数据跳线连接光纤收发器2和楼层交换机1，RJ-45数据跳线连接楼层交换机1和配线架、楼层交换机2。
语音部分结构框图如图3所示：
图3语音部分结构框图
本实验装置中采用了超五类线连接程控交换机和配线架，使用电话电缆连接配线架和配线箱，使用超五类线连接配线箱和信息模块。一般工程上使用超五类线连接配线箱到信息模块是为了以后方便对语音或者数据网络的扩展，以及方便从语音网络和数据网络相互转变。
闭路电视部分结构框图如图4所示：
图4 闭路电视部分结构框图
本实验装置采用同轴电缆连接有线电视放大器和有线电视分配器。
随着计算机技术、通讯技术的迅速发展，综合布线系统也在发生变化，但总的目标是向集成布线系统、智能大厦、智能小区家居布线系统方向发展。展望未来，综合布线系统领域正致力于在电缆技术方面开辟新的研究领域，并将在下一代电缆技术方面不断取得突破。这种新一代的电缆将不仅支持用户使用当今的应用，而且还支持未来的应用，还能保证用户的网络不会随着21世纪技术的发展而过时。
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第二节 路由器
所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。
简单的讲，路由器主要有以下几种功能：
第一：网络互连，路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信；
第二：数据处理，提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能；
第三：网络管理，路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。 本实验装置采用了NETCORE2305NR路由器。该路由器能让您安全地将宽带INTERNET连接扩展到您的所有计算机。您网络中的每个人都能即时体验高速WEB访问、文件共享、视频流、面对面因特网游戏和MP3下载。这个功能强大的宽带路由器为您的上网应用提供可靠的安全保护，网络地址转换技术(NAT)可使您的网络设备免遭黑客攻击。
NETCORE2305NR路由器具有以下的特点：
1、基于WEB页面的配置界面，方便您安装和管理路由器；
2、局域网端口嵌入四端口100BASE-TX(半双工通讯，最长距离100M)快速以太网交换机 满足高速稳定的内部网络访问需求；
3、WAN端口支持多种基于以太网的INTERNET连接模式：PPPOE(虚拟拨号)、动态IP(即 DHCP 客户端)和静态IP；
4、路由器支持多种网络协议；
5、前面板多LED指示灯显示，方便监视路由器连接活动和状态； 6、具有软件升级功能，最大限度地保护您的投资安全性 ； 7、宽带路由器具备多种网络安全维护特性； 8、自动检测以太网连接模式。
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第三节 中心交换机
交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些高档交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。
交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面： （1）在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同
交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。 （2）交换机的数据传输方式不同
集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。
（3）带宽占用方式不同
在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。
（4）传输模式不同
集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线
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器也要宽许多倍。
总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。目前，主流的交换机厂商以国外的CISCO(思科)、3COM、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。
一般交换机分为二层交换机与三层交换机，它们的主要特色及应用场合：
二层交换机主要用在小型局域网中，机器数量在二、三十台以下，这样的网络环境下，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。在这种小型网络中根本没必要引入路由功能从而增加管理的难度和费用，所以没有必要使用路由器，当然也没有必要使用三层交换机。
三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，所以适用于大型局域网，为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划他成一个一个的小局域网，也就是一个一个的小网段，这样必然导致不同网段这间存在大量的互访，单纯使用二层交换机没办法实现网间的互访而单纯使用路由器，则由于端口数量有限，路由速度较慢，而限制了网络的规模和访问速度，所以这种环境下，由二层交换技术和路由技术有机结合而成的三层交换机就最为适合。
本实验装置采用二层交换机和路由器。其中交换机采用华为Quidway S3026C以太网中心交换机；该中心交换机采用交流（AC）电源供电。提供了24个固定10/100Mbit/s自协商的固定以太网端口（RJ-45连接器）及2个可选模块插槽，1个Console管理口，并且配置1个千兆
模块1000BASE-SX-GBIC模块。
华为Quidway S3026C以太网中心交换机主要功能：
支持的标准和协议有：IEEE 802.1d、IEEE 802.1w 、IEEE 802.1x、IEEE 802.1p、IEEE 802.1Q、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x、IEEE 802.3z、 IEEE 802.3ad、GMRP、GVRP、IGMP、ARP、ICMP、TCP、UDP、IP、HTTP、Telnet、FTP、SNMP1/2/3、RMON等；
交换容量≥12.8Gbps；
包处理能力（2/3层）≥6.55Mpps(所有端口实现线速转发)； 16K的 MAC地址表；
VLAN支持4k 802.1Q标准的VLAN，支持isolate-user-vlan，可以隔离用户，节省VLAN资源，支持GVRP，支持VLAN trunk；
支持VRRP协议、DHCP RELAY；所有端口上支持基于带宽百分比的广播风暴抑制； 支持，最大支持16台的堆叠；
采用分级命令保护机制、ACL过滤、双网卡proxy检测；
支持命令行接口配置、支持Telnet远程配置、支持通过Console口配置、支持远端拨号、支持SNMP V1/V2/V3、支持iManager N2000及QuidView网管系统、支持WEB网管、支持集群管理、支持RMON（Remote monitor） 1，2，3，9组MIB、支持系统日志、支持分级告警、支持HGMP (Huawei Group Management Protocol) V2、支持HGMP V1（作为Server端）。
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