随着信息技术的发展以及加入WTO的要求，煤炭企业管理也正在进行着一场重大的变革，企业管理的核心已经从“过程论”发展为“决策论”。管理者普遍希望提高决策科学水平，以期获得最佳的综合社会效益。在这样的情况下，煤炭企业对经营、生产、安全的信息传递要求也越来越高。与此相适应建立一个能覆盖正个矿区、可靠、高效的计算机网络已是发展的必然。

　　Internet及网络技术本身在近几年取得了突飞猛进的发展。象综合布线、千兆以太网、QOS、VPN等等技术的飞速发展，价格的下跌、特别是煤炭市场的回暖，为企业开展信息化提供了资金支持。这些条件一方面为煤炭企业信息系统的建设创造了很好的机会，为企业计算机网络提供了更大的选择余地；另一方面也增加了煤炭企业网络设计的难度，如何把握煤炭企业网络需求，采用什么样的技术，选用什么样的设备，成为今天煤炭企业系统建设者普遍关系的话题，也是本文探讨的几个问题。

　　一、煤炭企业信息流动的特点

　　现阶段，煤炭企业的信息流动主要是以人工传递为主要方式，新一代煤炭企业信息系统信息流动涉及到办公信息、财务信息、安全调度信息、运销、供应信息等内容。由于煤炭企业的地域范围较大，地形较为复杂。因此煤炭企业计算机网络属于城域网络范畴，特别是对大型煤炭企业更是如此。下面对煤炭企业的信息流动特点进行分析。

　　1、分类管理的信息流向

　　作为一个煤炭信息网都包含若干个二级单位局域网，每个二级单位局域网都相当于一个企业网。而每个二级单位局域网都回有各种不同类型的信息汇集到中心机关。如财务信息、调度信息等。这些信息的安全性和专业性都较强，因此对分类信息的管理比较重要。

　　另一方面，为了适应系统不断发展的需要，往往不断的增加系统中服务器的数量；同时为了降低系统成本，往往采用多个低价位的PC服务器（相对高价位的RISC服务器或中小型机而言）分担系统的负载。如生产安全服务器、财务服务器、物资服务器等等。服务器数量的增多，势必导致管理上的复杂性，如数据备份、系统管理等方面。为了简化管理，各单位普遍倾向与将服务器集中放置、集中管理形成中心服务区，特别是煤炭企业计算机专业人员较少，集中管理更显得必要。从而使那些原本可以在各个二级单位流动的信息也流向企业主干网。

　　2、相对平稳的带宽需求

　　管理信息系统的带宽需求取决于管理信息的内容，系统结构、实现方法等诸多因素。精确地计算网络带宽需求是不可能的，但我们可以根据以往的经验作出估计和分析。

　　煤炭信息系统覆盖的信息内容总是处于不断发展的过程中，现阶段国内信息系统发展的目标是建立一个集成的覆盖生产经营的大部分办公和管理信息的信息系统，其信息内容以文字为主，尽管视频会议也是信息系统的主要应用内容，但受限于煤炭企业的财力和重视程度，目前只能处于小规模应用阶段，因此，目前煤炭企业网络仍以传送文字信息为主。

　　另外，由于B/S结构的采用以及信息内容的特征，使得工作站对服务器的访问频度大、数据量小，突发式的大数据量传送很少，整个系统流量比较平稳均衡。

　　根据资料显示，如果采用EISA总线网卡，在以太网独占10M的情况下，有效数据传输率可达到每秒700～800K字节。目前最低使用的以太网10M传输速率对采用B/S模式的前端用户已经足够，整个系统的性能瓶颈不在网络本身，对图像浏览如果充分利用700K字节/每秒，考虑到其他环节的配套情况，也完全可以接受。因此对最终用户，将其网络的性能需求定位在10M带宽上。

　　二、网络建设的原则

　　由于煤炭企业的特点和技术发展的趋势，虽然当前小带宽可以满足当前煤炭企业应用运行的需要，但是在主干部分必须采用成熟技术和新技术才能使当前的投资在3-5年内保值增值。所以煤炭企业的网络建设应当遵循以下原则：[page]

　　1、系统工程原则

　　煤矿矿区网不是一次能够建设成功的，设计和实施应严格按照系统工程的观点和方法进行，自始至终注意到系统的全局性、关联性、整体最优性、综合性和实践性的统一，这样才能实现前期的投资得到有效的保证。

　　2、总体可行性原则

　　在设计中全面考虑系统的实用性、可靠性、先进性、可扩性诸多因素，确保系统在总体上可行，使设计出来的系统能真正发挥作用。

　　3、实用性原则

　　实用化是确定网络需求与技术选择的首要原则。实用化表现在几个方面：

　　首先，网络建设不宜过分超前。这是网络技术快速发展的特征所决定的。煤炭企业信息化建设是不断发展的过程，网络建设无法做到一步到位。网络技术在快速发展，价格在不断下降，过分地超前势必造成资源的浪费。要把网络建设的目标定位在一个合理需求的基础上。不能脱离应用的需要空谈网络技术的选择，应用的需要也不能脱离目前煤炭企业信息系统的现状。我们认为，建网的目标定位在能满足未来3~5年的应用需要，那时高度集成的矿区网将初具规模。再进一步发展，如果带宽不满足需要，可进一步改造扩充，技术上会有更多的选择余地，价格会更低。

　　其次，实用性表现在恰如其分地应用各种技术手段来解决应用中的问题上。作为一个应用单位，应该纠正这样一种错误观念：只有采用先进的网络技术，才能体现系统建设的先进水平。解决同样的问题，水平的高低应体现在合理利用技术的程度、资源的利用水平和代价的大小上。

　　第三，实用性表现为使用成熟的技术。发展成熟的技术一般价格较低，风险较小。最新的技术处于不断的发展中，前景尚不明朗、尚不完善。煤炭企业作为一个应用单位，没有必要去投资搞网络技术实验，这已经被这些年的发展所证明。前两年，大家普遍看好ATM，认为其很快将发展成为主干网的主流技术，但事实上的发展并不象期望的那么好，FDDI、快速以太网依然主导市场。同样，人们认为以太网技术已经过时，但交换技术的出现却使得以太网技术依然是今天桌面技术的主流。100VG比快速以太网占据明显的技术优势，但却没能占领市场。技术选择上的失误将导致矿区网络的发展背上沉重的包袱。

　　4、分类性原则

　　尽管对最终用户10M带宽已经足够，但要保证每个用户都能真正享受10M带宽却不容易。当众多用户工作站的流量汇集到一起的时候，网络整体的带宽便成为突出的问题。由于以太网所具有的较高的性能／价格比，使大多数情况下，使用以太网连接用户工作站。我们所说的10M速率，一般是指以太网而言的。然而，以太网固有的总线竞争访问方式，当网络节点数量增大、冲突增多时，将导致网络性能的严重下降，通信时间不能保证。

　　提高网络带宽有两种方式：一是靠绝对地提高网络带宽，如将10M提高到100M或更高；二是将网络分段或划分子网，通过提高并行度来提高整个网络的吞吐率。这两种方法在性能、价格及适应性方面各有特长，需视场合综合使用。

　　网络划分目前有两种方法：采用交换机（基于桥）或路由器。路由器在限制数据广播流量上有较好的作用，但速度不如交换机，且管理上较为复杂。路由器适合于各子网信息有一定局部性的场合。在煤炭信息系统中，信息的分类共享访问特点，使得路由器的长处不能很好地利用。因此，矿区网应根据地域划分不同的子网，在整个网络利用VPN划分不同的VLAN，采用交换机互连。

　　5、可靠性原则

　　在实现各种功能要求的前提下，网络系统设计应确保系统动作的正确性、准确性，以及为防止异常情况所必需的保护性设施。在硬件的选型和配置、软件的组织和设计方法的选择、数据的安全可靠、以及系统的动作与管理等方面采取必要的措施。

　　特别是对于煤炭矿区网络核心设备，在具备高性能的同时，系统的可靠性也是必须重点考虑的一个关键要素。网络的宕机将给用户带来巨大损失。核心设备的冗余管理模块、冗余电源、冗余路由已逐渐成为高可靠性网络的标准配置。汇聚层设备的冗余链路、冗余电源也成为网络建设的的必须选择。[page]

　　6、开放性和可伸缩性原则

　　由于计算机网络和有关技术发展很快，可以说日新月异，在新技术成熟或新要求提出时，应能扩展升级和灵活变更，而不是推倒重来，以保护今天的投资。

　　系统设计的开放性和可伸缩性原则是指系统有适应外界环境变化的能力，即在外界环境改变时，系统可以不作修改或仅作少量修改就能在新环境下运行。

　　开放性和可伸缩性是系统柔性的体现，具体反映在以下几个方面：

　　（1）能适应计算机软、硬件技术的迅速发展。在硬件上能采用新技术，简便地重新组合成新的支撑环境：在软件上能使基础软件的版升级所造成的影响局限在可以控制的范围内、或者消除其影响。

　　（2）能满足用户不断提出的新要求。系统在体系结构上应有能力适应这一要求。

　　（3）能适应管理体制和政策的变化。系统设计应充分考虑到我国管理体制目前正在急剧变化之中，系统建成后，当管理体制、政策以及组织机构变化时，只需作相应的调整，就可满足新的要求。

　　具体实现上就是系统的端口数量、技术等级、性能规格都要留有充足的扩展空间。网络设备的模块化结构和堆叠技术都较好地解决了开放性和伸缩性的问题。

　　7、安全性原则

　　网络安全包括对网络资源访问权限的控制，对病毒及攻击的检测和防范，对网络使用情况的监控等。网络安全是一个系统工程，不仅要配备防火墙、防病毒网关等系统设备，更重要的是要从管理和流程上设立信息安全级别，并明确权限和责任。

　　8、可管理性原则

　　在多种应用共存的网络中，不对网络进行管理是不可想像的。但一个复杂的管理系统必将给用户带来更大的运营和维护负担。现在，基于SNMP的网络管理技术能够完成网络设备状态监控、管理以及远程配置等功能，能够及时发现网络故障并进行定位，尤其适合于覆盖范围较大的矿区网应用。

　　9、适应性原则

　　随着网络技术的发展，各种新的应用不断出现，三网合一的趋势愈加明显。IP电话、视频会议、ERP、CRM等新的流行应用要求网络能够保证多种应用的质量，这就对煤炭矿区网的功能和应用支持提出了更高的要求，VLAN、路由交换、组播支持、QoS等技术已成为网络的必备技术，因此矿区网的建设必须要考虑能够适应多种应用系统的运行。

　　10、经济性原则

　　在煤矿矿区网络系统设计时，应坚持实现高性能前提下尽量少投资的原则，建成网络系统后，应能提高管理、办公水平，以期获得更大的经济效益和社会效益。

　　三、技术选择

　　1、主干网技术

　　主干网是连接各建筑物内部局部网的桥梁，也是网络流量的汇集点。提高主干网的性能是保障整个网络性能的关键。

　　以太网

　　如果一个楼内用户站点数量较少，如10~20个，在楼内可以不设交换机。它们共享一个网段，然后，通过以太网主干直接连接到主干网交换机，独占主干10M带宽。此时主干网上的速度为10M.

　　如果一个楼内站点较多，则可以在楼内分组。组间通过主干网多个独占的10M以太网段交换互连。当主干网采用光纤时，可以非常容易地实现这点。如8芯光纤可以提供并行的4个以太网段，如果每个网段连接15个站点，则这种方式一个楼内可以允许有60个站点，此时主干网上的速度为10M*4=40M.结构见图1所示。

　　虽然以太网速度较低，但当多个以太网段并行传送时，带宽成几倍增加。在客户／服务器模式且用户较多的情况下，这种结构的性能未必比一个100M的高速主干性能差。这种方式可以适应煤炭企业二级单位下属部门多数情况下的连接需求，与信息流向模型相吻合，构造简单，也最为经济。因此是一条非常值得考虑的途径。

　　快速以太网

　　如果一个楼内站点密度较大，可以在楼内将站点分组后设置10M／100M交换机，在主干网上采用快速以太网互连。但需注意快速以太网配置规则：采用半双工快速以太网，楼间距离不能超过412m，采用全双工快速以太网，楼间距离可以达到2km.结构如图2所示。[page]

　　此方案的适用面更宽一些。但由于增加了楼内交换机，以及使用快速以太网交换技术，造价也更高一些。

　　上述两种方案也可以混合使用。

　　FDDI

　　FDDI是一种经典的非常成熟的院区网技术。它的突出特点是可以使用冗余的双环连接提高网络可靠性。但是以FDDI作主干，需要在楼内设立以太网到FDDI的桥接器，整个网络造价较高。

　　此方案在性能上并不比交换式快速以太网作主干有任何优势。但是在长距离方面尤其是煤炭企业矿区范围，已经是集团公司到各个二级单位的首选的技术了。

　　ATM

　　ATM在结构上与第二种方案相似：在楼内需设置包含有ATM端口的以太网或快速以太网交换机，中心采用ATM交换机。这种方案的优势是速度可以更快，但造价更高。由于矿区信息流动模型的特点，为了解决我们前述的服务器通信瓶颈，服务器应采用ATM网卡（否则主干采用ATM就失去了意义）。目前ATM多半采用模拟LAN的方式运行，直接支持ATM的软件还比较缺乏，服务器操作系统的选择受到限制。因工作站不采用ATM技术，其所具备的优势（如多媒体通信）还不能在我们的系统中发挥。因此，采用ATM方案在目前矿区的情况，是一种比较超前的选择。

　　2、网络设备

　　尽管目前技术的标准化很好，不同厂家的产品基本可以互连，但在产品的可管理特性方面则有所不同。为了便于统一管理，在可能的情况下，尽可能在某个层面选择同一厂家的产品。

　　集线器的选择

　　集线器即HUB，是网络设备中的低端设备。目前市场上流行的HUB可以归为几类：

　　非智能HUB.对于工作组或较小的无需集中管理的网络可以选择，价格低廉。

　　智能HUB.可通过专用的监控端口进行管理的HUB，但不能通过网络集中管理，适用于小型工作组。

　　可管理HUB.可通过网络利用SNMP协议进行远程管理，适用于大型网络。这种可管理能力一般为选件。

　　可堆叠HUB.所有HUB通过专用的级联口级联堆叠为一个逻辑上端口数更多的HUB.整个堆栈可通过一个端口进行统一管理，解决了统一管理与逐步扩充的问题。如果通过SNMP进行远程管理，可以只在其中的一个HUB上安装SNMP模块，非常经济，对于楼内端口密集的情况非常适用。

　　可分段式HUB.HUB中的端口可以分组为几个独立的网段。如一个24口的HUB可以划分为4个6端口段，相当于4个更小的HUB，配置更为灵活，适应性强。

　　关于每个HUB的端口数，要视不同的用途根据分组要求确定。如果用于连接频繁使用的站点，则以不超过12个端口为宜。如果用于连接很少或不经常使用的用户，则可以选择24口的产品。如果选择的是可分段式HUB，则可以不考虑该限制，只根据端口需要数确定即可。

　　由于现在网络设备已经非常便宜，由于技术上的特性，在矿区网的建设上一般不再选择HUB（除非经济方面有限制）。

　　交换机的选择

　　接入层交换机。固定接口模块，端口可以进行管理，支持VLAN，可用于连接用户站点。适合用作楼层交换机。

　　汇聚层交换机。模块化结构设计，支持多模块的扩展插槽，端口可以连接HUB或交换机，支持RIP、OSPF等多种路由协议，具有QoS保障和组播支持。但配置较为固定，适于用作二级单位主干交换机。

　　核心级交换机。采用高速背板，可插入不同的模块进行扩充，可支持多种介质、多种路由协议、多种网络（如以太网、快速以太网、FDDI等），并且提供强大的QoS保证和组播支持，可以保证了视频等多种应用的质量。一般中心交换机应采用这种类型，以增强配置的灵活性。

　　3、布线技术

　　据统计，建设一个网络，化在布线上的费用约占整个网络建设费用的60%～70%.由于网络布线是一次性投资，所以与选择网络设备不同，布线时应尽可能考虑到将来的发展需要。

　　从拓扑结构上看，从楼内布线到主干网布线，都倾向于星型结构。网络的发展趋势是交换，而交换的基础是独占介质，只有星型结构与这个要求相吻合；星型结构能够满足现流行的介质访问控制协议，如快速以太网、ATM、FDDI等，配置比较灵活；星型结构便于集中管理。[page]

　　接入点布线要以建筑结构进行布线，因为以人员布放可能因为人员岗位调整需要重新布线。

　　从介质上看，目前能够为各种网络技术标准所支持的介质只有双绞线和光纤两种。所以楼内布线应采用超5类双绞线；楼间布线应采用光纤。它们既可以适应今天10M、100M、1000M的技术，又可以适应未来更高速的网络发展需要。由于用户站点采用共享加交换的连接方案，楼内垂直布线的数量应为水平布线分组后的组数并留有适当的余地。比如将10个或更少的用户分为一组，作为一个独立网段。主干中光纤的芯数也要考虑各种独占的需要。

　　四、网络管理

　　对于一个煤炭企业矿区网来讲，联机的站点数可能有几百个，网络设备分布于各个角落。当一个网络设备或用户站点出了故障导致连接不通时，如何快速定位和隔离故障，是网络投入运行后，管理维护人员最关心的问题。依靠网络管理系统可以实现对整个网络的集中控制。如：监视网络的活动情况，进行统计分析，为网络的调整提供数据；定位和隔离故障；进行安全管理等等。对于一个大型网络，有这样一个系统，可以极大地节省维护者的劳动。

　　建立这样一个系统，需要实现SNMP和RMON协议，即每个被管理的设备必须支持SNMP协议，最好也支持RMON协议。在选购设备时，需注意这点。另外需要一个集中管理软件。如果选购的设备都出自一个厂家，有些厂家提供适用于该厂家设备的集中管理软件，否则需单独购买管理软件，象HP的OpenView，3Com的Trancend等。