智能建筑信息网络系统评测问题

　　这篇建筑工程师论文发表了智能建筑检测中存在的问题和评测方法，智能化设备主要用于承载安全技术防范系统，通过对问题的梳理和分析，论文对信息网络系统评测进行了研究，探讨了检测标准存在的问题，其质量好坏直接影响到智能建筑工程的使用性能。

　　关键词：建筑工程师论文,智能建筑,息网络

　　引言

　　由于信息网络系统对智能建筑工程中各类智能化系统互连互通的基础性作用，在系统运行业务上线前，工程各方特别是建设方非常重视第三方检测机构对信息网络系统的检测评估结果。第三方检测机构主要依据文献[1]和文献[2]的要求开展检测评估工作。文献[1]将智能建筑信息网络系统分为计算机网络系统和网络安全系统，其中网络安全系统有较完备的检测评估国家标准，而计算机网络系统主要依据文献[2]的要求进行检测。文献[1]又根据承载业务特点，将计算机网络系统分为业务办公网和智能化设备网。

　　智能化设备网主要用于承载安全技术防范系统、建筑设备监控系统等业务专用网络;业务办公网主要用于支撑单位日常管理和办公的网络系统。虽然两者在原理上都符合IP网络系统规划和建设的要求，但在设计要求、业务特点及使用方式上都有所不同。由于文献[2]给出的是通用三层IP网络架构下的测试方法，文献[1]也未针对智能建筑中不同网络的特点提供检测方法和指导意见，这就使得第三方检测机构在开展工程现场检测时遇到不少困难。

　　1检测标准存在的问题

　　文献[2]规定了信息网络系统传输性能、应用性能、系统功能和管理功能四大类要求，其中传输性能和应用性能对建成后的使用性能尤为关键，是建设方的主要关注点，也是第三方检测的重点。传输性能测试项目主要包括传输速率、吞吐率、传输时延和丢包率等参数;应用性能测试项目包括DHCP服务性能、DNS服务性能及其他应用协议性能等。在实际工程检测中，文献[2]要求的性能测试方法，经常和用户测试需求、工程现场条件及方法可操作性等方面存在矛盾的情况。

　　1.1不满足用户测试需求

　　从用户角度，希望通过检测评估网络系统性能是否能满足业务上线后的使用要求，其强调的是网络运行情况整体达标或符合设计的要求。而文献[2]侧重工程验收，其定义的测试方法更多是考虑对工程施工和安装质量好坏验证。为了达到验证目的，传输速率、吞吐率、传输时延和丢包率等性能项目都采用单链路双端测试方法，如图1所示系统处于空载状态下，节点1和节点2间设置网络性能测试仪建立通信后，测试两节点间链路的各项性能指标。这种测试模型虽然能充分验证单条链路下的传输性能，但无法从组网整体上有效验证网络系统性能。此外，实际工程网络规划设计时往往对业务模型有初步预估，用户往往也要求第三方检测机构能根据业务规划，构建业务模型进行整体网络性能的评估。图1单链路性能测试模型

　　1.2不具备工程测试条件

　　文献[2]要求DHCP、DNS服务性能测试采用单端测试，即终端节点单独对应用服务器发起请求，如图1所示的应用服务单端测试。为了应用服务性能测试的有效性，文献[2]要求有足够数量用户同时访问服务器。但业务办公网在建成未投入使用前，末端信息点并未接入办公电脑等使用终端，DHCP和DNS服务性能无法实现有足够数量用户访问服务器。即使一些已投入使用的网络系统，也很难实现用户终端(如办公电脑)同时进行服务性能访问。因此，在工程测试中应用服务性能测试往往是在空载条件下，被简化为从末端单个信息点测试性能。

　　1.3工程测试可操作性不高

　　智能设备网在工程验收前，终端一般已安装并接入系统，按照文献[2]的要求进行空载链路测试，就需要改变安装条件和系统配置，一方面违背了验收测试要求，另一方面操作(改变且须恢复)也非常繁琐。此外，文献[2]对传输性能测试的要求须覆盖接入层、汇聚层和核心层链路，即测试链路要求分段执行。由于汇聚层、核心层设备的上联接口汇聚众多下联接口的总负荷，上联接口拥有更高带宽，因此实际工程测试中无法从下联接口构造数据流来测试上联接口链路的性能。

　　综上，随着智能建筑信息网络承载不同业务对网络性能的不同要求，文献[2]给出的以单链路性能为主的测试模型也暴露出更多局限性。实际工程检测中，越来越多用户希望采用接近网络业务模型状态下整体性能检测评估的方法。智能化设备网应将所有终端设备处于典型工作运行状态，选择系统主要数据传输路径进行单链路性能进行测试，如终端设备接入层交换端口至数据接收服务端间性能，这样才能比较客观量化系统处于正常运行状态的性能指标;业务办公网，往往在验收测试时还没有接入终端并开启业务，这类信息网络系统就需要根据设计要求及业务特点，由第三方机构构建相应业务模型进行检测评估。

　　2检测评估方案的改进

　　针对标准对不同信息网络检测评估方法出现的问题，方案的改进方向主要基于以下方面的考虑。

　　2.1满足用户测试需求

　　在测试中如何正确或接近构建用户业务模型，成了满足用户测试需求和检测评估有效性的关键因素。在已建成的信息网络系统上构建一定业务负荷，同时依据文献[2]的测试方法，在系统满足一定业务负荷基础上进行链路传输性能测试的结果比系统空载条件下的测试结果，更能反映网络性能状况。图2所示为一个典型的局域网组网模型，测试选择E1节点到En节点的链路测试传输性能，E1和En节点分布在局域网两个不同区域，其通信链路分别跨越了各自区域的接入层、汇聚层和核心层，是测试两个区域业务互访性能。根据文献[2]的测试要求：整个系统处于空载状态下，在E1和En两个节点设置通信仪表进行双端测试。但根据用户业务需求，系统上线后区域1和区域2之间不同节点会有较频繁的业务。图3所示为根据系统上线的业务特征构建的区域1和区域2间节点间业务情况，红色标注的是主要业务链路。用户测试需求提出在这些主要业务链路承载一定负荷情况下，测试业务链路的传输性能，包括传输速率、吞吐率、传输时延和丢包率。

　　2.2测试不同网络具有普遍可操作性

　　在图3所示业务链路上加载业务负荷，比较常见的方式是配置笔记本电脑或PC，安装打流软件，手工配置业务模型。但如果业务模型一旦复杂，笔记本或PC需求量较大，不利于工程现场测试，而且业务配置分散且繁琐，无法做到同一时间构建稳定业务模型。此外，工程现场各终端信息点一般不配置电源，无法解决PC供电及笔记本电池供电时间短等矛盾。因此，为实现不同工程条件下现场灵活构建业务模型，需要一种轻巧且易操作的便捷式设备。

　　2.3方案测试设备须经济实用

　　由于所需要构建的业务模型需要在不同链路且不同位置(区域)部署，就需要投入一定数量的测试设备。如果要购买仪器供应商专用的网络测试设备，由于这类设备的设计用于比较完整的测试需求，具备完整的功能，因此成本比较高。通过用户测试需求的分析：图3中系统业务模型只需一定数量IP设备生成业务流量进行构建，而链路的性能还可以依据文献[2]的方法通过单链路进行测量，只是系统有空载状态改变为一定业务负荷的状态，即单链路性能在系统一定背景流量状态下进行测试。根据业务模型构建的要求，笔者采用基于ARM微处理芯片实现一套业务模型生成系统。如图4所示，在该套系统中可以不同节点间互打IP流量，用于构建可定制化的链路业务模型;不同节点也可以向Server发送请求，用于满足文献[2]中DNS、DHCP一定数量终端设备同时请求业务。

　　3方案可行性验证

　　笔者将两套基于ARMCortex-A8的TIAM3358微处理开发板(提供完善软件开发环境)作为TrafficNode，并在其上进行软件移植和二次开发，实现了配置管理、IP协议栈及ServicGen等软件功能。在PC端开发了基本的Controller软件，并进行实际组网连接测试。开发板集成AR8035网络芯片，和AM3358微处理配合支持实现10M/100M/1000M以太网功能。两套开发板各自通过20000mAH充电宝进行供电，提供12V输出电压。表1所示为配置两个TrafficNode双向互打UDP数据流情况下的测试数据。从测试结果看，以ARM作为主处理芯片还很难实现网络接口线速处理性能，表1中稳定带宽是经过多次软件优化后的测试结果，但从各信息点终端侧构造业务模型而言，这样的带宽性能已经能满足使用要求。能耗方面，开发板还存在一些多余接口功能的电能消耗，以TrafficNode的基本功能要求，下一步可以开发制作仅需主处理和网络功能的TrafficNode硬件单板，取得更低能耗和最小设备体积。此外，选择容量更高的充电宝也可以进一步提高测试时长。

　　4结束语

　　随着信息网络系统在智能建筑各系统建设中的地位越来越高，第三方机构对信息网络系统的检测评估被赋予了更高期待。为了能更好测试和评估系统性能，需要进一步提高测试手段和方法。通过对被测系统业务特点的分析，构建系统业务背景负荷基础上进行链路性能测试的方法，不仅能满足用户测试需求，同时也是文献[2]标准测试方法的优化改进。本研究的下一步工作将在性能、能耗、成本和体积方面取得最佳平衡前提下进一步优化TrafficNode，并实现TrafficNode批量生产和部署，以期为智能建筑信息网络系统提供一套业务模型可灵活定制的测试方案。

　　参考文献：

　　[1]GB50339-2013.智能建筑工程质量验收规范[S].

　　[2]GB/T21671-2008.基于以太网技术的局域网系统验收测评规范[S].

　　作者：陈学锋 徐伟 单位：江苏省产品质量监督检验研究院 国家信息网络产品质量监督检验中心

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文章名称： 智能建筑信息网络系统评测问题

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