1、某小区网络规划设计方案某小区网络规划设计方案1、绪论1、1 选题背景生活节奏的加速， 生活质量的提高，人们需要能更快的信息传输平台，所以 构建一个高效、安全的网络是不可或缺的。 信息技术的应用与普及， 将改变传统 的住宿模式并大幅度提高信息流动速率，数字化园区、网上小区已被人们熟悉， 信息化小区正在走向全面的信息化。 其最终建设目标是将小区建设成为一个信息 化时代下的高水平的智能化、 数字化小区， 更好的进行管理信息成为社会经济发 展的核心因素， 信息化已成为当今世界潮流。 以计算机网络迅猛发展而形成的网 络化是推动信息化、 数字化和全球化的综合信息系统， 基于计算机网络的各种网 络应用系统通
2、过在网络中对数字信息的综合采集、存储、传输、 处理和利用而在 全球围把人类社会更紧密地联系起来， 并以不可抗拒之势影响和冲击着人类社会 政治、经济、和日常工作、生活的各个方面。因此，计算机网络将注定成为 21 世纪全球信息社会最重要的基础设施。随着技术的发展， 人们对网络要求也越来越多，越来越高！社区网络是小区 用户的高速网络， 网络速率足以支持视频， 社区千兆网是连接普通用户终端设备 和信息高速公路之间的桥梁。随着人民生活水平的提高和科学技术水平的发展， 市民的消费水平的提高， 享受意识也随之改变！ 市民越来越觉得去网吧上网网 速快，但周围环境差！在家里上网冲浪，越来越受广大市民的钟爱！ 由
3、于社区网络提供多种实用实惠的网络服务：社区服务、电子商务、娱乐项 目和网络教育项目等等项目。因此，越来越受市民的垂青！同时，也在增加小区 的利润空间。社区宽带网强调娱乐， 要易于使用、 系统提供娱乐节目到社区必须比原有的 商务系统有更优良的性能。社区网建设的目标是为广大市民提供高速网络带宽， 丰富社区活动，网络教育的项目。 充分利用丰富的网络资源， 将社区服务与先进网络技术的有机结合起来， 设计质量高结构合理的网络， 会给即将入住的居民带 来极大的方便，也会给企业带来极大的利益！1、 2 国外研究现状网络规划设计是一门非常复杂和必不可少的网络综合性、系统性学科 , 也是当今国际网络界非常关注的
4、一个问题。它包括规划理论、排队论、随机模拟、图 论、马尔可夫决策理论、神经网络算法、启发式算法等多种学科 , 深人到网络研 究的各个领域 ,并与各种先进的网络技术密切相关 , 即使对计算机及网络有一定 应用经验的网络管理员和工程技术人员 , 在规划和设计时也不一定会面面俱到。八十年代以来 , 国外一些发达国家 , 在网络设计与性能分析方面投人了大量 的资金和人力 , 目的是在网络建设开始前 ,就可以使用成套的工具有效地进行规 划设计、模拟各种网络环境 ,在网络实施前就能获得整个网络的性能指标 , 以便优 化网络结构 , 提高网络性能 ,节省网络的建设成本。另一方面 , 在网络建成以后 , 通过
5、网络设计与性能分析工具 ,在获取现有网络运行参数的基础上 , 对现有的网 络进行性能分析和优化设计 , 从而改善网络的性能。在国外的研究中： 网络的初期规划必须既考虑话音、 可视及高速率数据服务 等多种业务需求， 也要考虑到今后业务发展的需求， 这就要求初期建成的网络结 构基本稳定， 尽量避免在后期网络优化与扩容中频繁的增加或改变站址， 达到在 整体上降低网络成本的目的。其次，由于覆盖与容量性能之间存在一定的矛盾， 所以要考虑二者的平衡。第三， 由于统一采用扩频和码分多址技术， 影响系统容 量的因素与现有的 GSM、PHs 网络存在较大的差异，与网络类似。制约容量的相 关因素包括接收解调器的性
6、能，来自周围别的基站的干扰、话音激活因子、 小区 的扇区化等。2、小区网络规划原则及步骤2、1 小区网络规划原则小区网络规划主要的研究容，是基于以下原则的：1)统一性：网络要统一规划，分步实施，便于网络管理。2)完整性： 整个网络的系统功能、数据安全、网络管理等方面应有充分的保证。3)实用性：当今世界计算机和通信技术处于高速发展阶段， 新的技术和新的 产品不断的出现， 但是一些新的技术和设备往往存在不成熟和不完善等问题， 需 要在使用过程中不断的完善，但给用户带来的问题将是：系统不稳定、不可靠， 存在安全隐患，而且造成了大量不必要的资金浪费，运行和维护费用大大增加。 所以本系统在充分满足系统应
7、用需求的前提下，应采用先进的、成熟的、 实用性 强的技术和产品，不盲目的追求设备的高档、 技术的超前。 以免造成不必要的资 金浪费，从而使系统具有较强的实用性。4)可靠性与有效性： 网络系统作为其他应用系统的基础， 如发生系统瘫痪， 其造成的损失是难以估量的， 因此系统必须可靠地连续运行， 即系统设计必须从 系统结构、设计方案、设备选择、厂商的技术服务与维修响应能力、设备备件供 应能力等方面考虑，使故障发生的可能性尽可能少，影响面尽可能小。 它应该能 实现部办公事务和外部事务处理的整合。5)适应性：用户信息应采用大型关系数据库，模块化等先进成熟的技术方 法，在给用户提供了极大的灵活性的同时，也
8、有效地保证了系统的可靠性。6)可扩展性：由于计算机和通信技术的不断发展，用户的需求也在随着时 间的推移不断的发生变化， 以及由于应用软件种类和业务数量的增加， 功能的强 化，系统软件的升级将对主机和网络系统提出更高的要求， 网络构造应具有高度 的扩展性，以降低系统扩充的投入成本， 并满足信息技术高速发展的需要。 能适 应 2-3 年的业务增长和突发性事件的需要， 确保各级系统的可扩充性和先进性， 并注意设备的冗余设计以及网络的负载均衡。7)安全性：信息安全是企业信息网实施的第一要素，网络系统不但要能够 实现功能，更重要的是要稳定安全。 因此，应采取如下技术以增强网络的安全 性：设备的安全性，应
9、用级的安全性，网络级的安全性，数据级的安全性。2、2 网络规划的步骤计算机网络的规划设计 , 应该在系统工程科学的指导下 , 根据对用户需求的 分析和计算机软硬件工程开发的技术规来制定的。一般来说 , 可分为如下几个步1） 分析用户需求，确定具体工程容。2） 进行总体设计，确定网络的拓朴结构。3） 进行技术选择。选择所采用的网络技术 ，如骨干网技术，系统结构方案， 以及是否采用虚拟网、交换技术等。4） 选择设备。确定选择哪家公司的技术和产品。其中既包括硬件产品的选择,也包括软件产品的选择。5） 决定工程方案。根据各部门的业务流量的大小、布局等，确定网络的具体 方案,如将骨干交换机放置在何处，怎
10、样用交换机、集线器、路由器等构建骨干网 和各部门接入网，虚拟网络怎样划分，远程接入网怎样组建等。6） 决定布线系统。以上几步只是从网络设计的角度考虑的 ，如是从系统集成的角度，还应该考 虑应用系统的开发，以及人的集成问题。一个完整的网络规划层次图如图 2-1所 示：管理子系干线子系II1111建筑群干系统 设备河子系统水平布线子系綁 工作区子系统心IIMbbibbiiii準IIIHlllllllllll图2-1网络规划层次图2、 3 关键技术的选择2、3、1 网络拓朴结构1）分层次的拓朴结构。此种结构把网络分为核心层、分布层和接入层三个 层次。它适合于物理围较大的校园网络。2）星形拓朴结构。此
11、种结构适用于规模较小的小区网络 , 接入信息点在 200 个以下。3）具有主干连接的分布式星形结构。此种结构适用于中等规模、物理围不 大的小区网络。以上三种拓朴结构 , 在中小规模高校小区网络设计中都可以使用 , 但要根据 物理围和网络接入信息点数作出正确选择 , 否则可能造成资源的浪费或网络通信 的阻塞。2、3、2 骨干网技术对于局域网来说，FDDI与100VG-AnyLAN技术已几近消亡了 ,我们面对的是 ATM与千兆位以太网的竞争。我们简单从几个方面说明一下两者的优缺点。千兆位以太网的优点是使用简单 , 与传统的以太网互操作性好 , 可为用户节 省维护和培训费用。千兆位以太网标准得到了众
12、多以及网厂商的拥护 ,用户可以 用以太网技术方便构造 10/100/1000Mbps 的带宽结构 ,满足不同需求。但千兆位 以太网依靠修改过的MAC层,它将影响到网络的直径。另外千兆位以太网不能很好地胜任实时任务。 而ATM的优点在于可传递不同 类型的服务 , 在技术方面有潜在优势 , 在定义服务质量的标准方面也领先于以太 网。但是它有一个棘手的问题一一局域网仿真,而且ATM品的价位也过高。应该说,ATM在WAN中有明显的优势,而在局域网中,千兆位以太网更被看好。 从目前来看 , 由于很好的性价比和兼容性 ,千兆位以太网占据了局域网的大部分 地盘。对于中小规模高校校园网络来说 , 也应该采用千
13、兆位以太网作为骨干网技 术,AT M可不予考虑。2、3、3 虚拟局域网技术传统的网络是面向连接的 , 这样一个网段上必然有大量的广播信息要传输。 当广播信息大到一定程度时交换机的效率必然降低。于是交换机上虚拟局域网 （VLAN）技术开始出现。此种技术将交换机的端口划分为不同的虚拟网段 ，把广播信息限制在不同的虚拟局域网。它主要有以下优点 :1） 处于不同建筑物的站点可以划分到同一个虚拟网。2） 方便了站点的移动、增加和变化。3） 提高了网络安全性。协议分析软件不能拦截 VLAN的数据。2、3、4 第三层交换技术第二层交换在共享介质局域网中消除瓶颈方面取得了巨大的成功 ,但此技术 并不能给路由器
14、的功能带来什么进步。 所以二层交换只有在本地不含路由器的工 作组中取得性能提高。 在工作组间 , 通过路由器的端到端性能 , 会因路由器阻塞下 降。于是相应地出现了第三层交换技术。 它将路由器识别网络层地址的功能引入 传统的交换机，虽不能取代路由器的全部功能，但它既能提供子网与 VLAN之间的 连接, 又能保持交换机的低延迟、 大流量的固有特性 , 轻松地满足了日益增长的视 频和 Internet 应用的需求。2、 3、5 网络硬件与网络操作系统网络硬件是组成网络的基本部件 , 这些硬件主要包括各级网络服务器、工作 站、交换机、集线器、网卡、网络线缆等对于网络设备的选型原则是 : 选择先进 和
15、成熟的技术、主流厂家的产品 , 以及考虑产品的性能价格比、售后服务的承诺 和对未来技术的支持。目前在国较流行的网络操作系统有 UNIX、Windows NT4.0、Novell N etware 4.1x 等。它们各有其特色，在小区网络中 , 这几种网络操作系统可以混合使用。 另外 Linux 操作系统是免费共享软件 , 也是表现不俗的软件。2、4主流宽带接入技术2、4、1 ADSLADSL（ Asymmetric Digital Subscriber Line ，非对称数字用户环路）是一种利用现有的传统线路高速传输数字信息技术，以上行和下行的传输速率不相 等的DSL技术而得名，ADSL下行传
16、输速率接近8Mbit/s，上行传输速率理论上可 达1Mbit/s，并且在同一对双绞线上可以同时传输上行和下行数据信号和传统的 模拟话音信号等。ADSL技术将大部分带宽用来传输下行信号（即用户从网上下载信息），而只 使用一小部分带宽来传输上行信号（即接收用户上传的信息） ，这样就出现了所 谓的不对称传输模式。ADSL用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线连接的各端，它创建具有 三个信道的管道，如图2-2。该管道具有一个高速下传信道（到用户端），一个中速双工信道和一个 POTS 信道（4KHz），POTS信道用以保证即使ADSL连接失败了，语音通信仍能正常运转 高速和中速信道均可以复用以创建多个低
17、速通道。ADSL系统的核心是ADSL收发信机（即ADSL局端设备和远端设备）其原理框图如图2-3所示MUL r.FeeFECelvatt盘 Q-*HITSTSFEC kkFEC搏收 1图2-3 ADSL收发信机原理框图具体工作过程如下：（1） 局端adsll收发信机下行方向-复用器（MUL将下行高速数据与中速数据进行复接， 经前向纠 错（FEC编码后送到发信单元进行调制处理，最后经过线路耦合器送到铜线上。上行方向-线路耦合器将来自铜线的上行数据信号分离出来，经接收单元 解调和FEC编码处理，恢复上行中速数据；线路耦合器还完成普通业务（ POTS 信号的收发耦合。（2） 用户端ADSLL收发信机
18、下行方向-线路耦合器将来自铜线的下行数据信号分离出来， 经接收单元解调和FEC编码处理，送分路器（DMUL进行分路处理，恢复出下行高速和中速 数据，分别送给不同的终端设备。上行方向-来自用户终端设备的上行数据经 FEC编码和发信单元的调制 处理，通过线路耦合器送到铜线上；普通业务经线路耦合器进、出铜线。2、ADSL设备的安装ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的线中串接入 ADSL局端设备，只需23分钟；用户端的ADSL安装也 非常简易方便，只要将线连上滤波器，滤波器与 ADSL MODE之间用一条两芯线 连上，ADSLMODE与计算机的网卡之间用一条交
19、叉网线连通即可完成硬件安装， 再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好，便完成了安装工作。 ADSL的使用就更加简易了，由于 ADSL不需要拨号，一直在线，用户只需接上 ADSL电 源便可以享受高速网上冲浪的服务了，而且可以同时打。下图 3-3为ADS傢庭 用户上网示意图。HI代理眼务器!11L- -u ? _ 电话机轻連网找口图2-4 ADSL 家庭用户上网局域网用户的ADSL安装与单机用户没有很大区别，用直连网线将集线器与ADSL MODEM起来就可以了，只需再加多一个集线器，如下 3-4图所示： KL图2-5局域网用户的ADSL设备安装ADSL的优点:(1)ADSL设备即可
20、为可以利用现有的铜线网络，只要在用户线路两端加装用户提供服务。(2) ADSL设备随用随装，施工简单，节省时间，系统初期投资小。且 ADSL 设备拆装容易，方便用户转移，非常灵活。(3)ADSL设备采用先进的调制技术和数字处理技术，提供高速远程接收或 发送信息，充分利用双绞线上的带宽。(4)在一对双绞线上可同时传输高速数据和普通业务。ADSL的缺点：(1)对线路质量要求较高。(2)抵抗天气干扰能力较差。(3)宽带可扩展的潜力不大。2、4、2 FTTX+LANFTTX+LAN接入网是指光纤加交换式以太网的方式(也称为以太网接入)实 现用户高速接入互联网，可实现的方式是光纤到路边(FTTR、光纤到
21、大楼(FTTB)、 光纤到户(FTTH)，泛称FTTX目前一般实现的是光缆到路边或光纤到大楼。FTTX+LAN以太网接入)的网络结构采用星形结构，下图 3-5为FTTX+LAN接入方式。(1)高速数据接入FTTX+LA N接入网可为小区居民用户和企业用户提供高速上网业务，可 分为拨号和专线两种业务形式。(2)宽带租用业务FTTX+LANS入网可为企业集团等用户提供 2100Mbit/s甚至更高速率的宽带租用业务，通过宽带 IP城域网将用户局域网接入 IP网。(3)网络互联网络互连是指简单地为用户提供两个或多个节点之间的宽带 IP数据传送通道，其适用对象是包括政府、大中小学校、医院、企业、商业及
22、各分 支结构等集团用户。(4)视频业务宽带IP网可以承载基于 IP的视频流，开展视频点播、远程监控和远 程教学等交互视频服务， FTTX+LA N接入网可为视频业务提供高带宽的传输 通道，将视频业务接入宽带 IP网。(5)IP业务为了适应基于IP上承载语音这一 In ternet 发展的趋势，FTTX+LAN接 入网可提供IP接入业务。FTTX+LAN勺优缺点：1、FTTX+LAN勺优点(1)高速传输用户上网速率目前为10Mbit/s或者100Mbit/s，以后可根据用户需要升级。(2)网络可靠、稳定楼道交换机和小区中心交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤 相连。网络稳定性高、可靠性
23、强。(3)用户投资少、价格便宜用户只需要一台带有网络接口卡(NIC)的PC机即可上网。(4)安装方便小区、大厦、写字楼采用综合布线，用户端采用五类网络线方式接入，即插 即用。(5)应用广泛通过FTTx十LAN方式可以实现高速上网、远程办公、 VOD点播、VPN等多种 业务。FTTx+LAN的缺点：(1)5类线布线问题，5类线本身只限于室使用，限制了设备的摆设位置， 致使工程建设难度已成为阻碍以太网接入的重要问题。(2)故障定位困难，以太网接入网络层次复杂，而网络层次多导致故障点 增加且难以快速判断排除，使得线路维护难度大。(3)用户隔离方法较为繁琐，且广播包较多2、4、3 HFC1、HFC的概
24、述混合光纤/同轴电缆（HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础， 综合应用 模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术、射频技术等的宽带接入网络，是 CATV网和网结合的产物，也是将光纤逐渐推向用户的一种新的经济演进策略。HFC网可以提供除CATV业务以外的语声、数据和其他交互型业务，称之为 全业务网（FSN。当然HFC网也可以只用于传送 CATV业务，即所谓的单向 HFC 网，但通常指双向HFC2、HFC的网络结构这种HFC网干线部分采用光纤以传输高质量的信号，而配线网部分仍基本保 留原有的树形-分支型模拟同轴电缆网，这部分同轴电缆网还负责收集来自用 户的回传信号经若干双向放大器到光纤节点再经过光
25、纤传送给前端。3、HFC网的工作过程下行方向：模拟电视和数字电视、和数据业务（分别调制后）在中心局进行 综合，然后由一台光发射机将这些下行业务发往光纤，传输至相应的光节点。 在光节点处，将下行光信号变换成射频信号，送往配线网。射频信号经配线网、用 户引线传输到达用户，由用户家中的 Cable Modem各射频信号解调还原为模拟电 视和数字电视、和数据等信号，被不同的用户终端所接收。上行方向：从用户来的和数据信号在综合业务用户单元( ISU,含CableModem处变换为上行的射频信号，经用户引线、配线网传输到达光节点。光节 点通过上行发射机将上行射频信号变换成光信号， 通过光纤传回中心局。 在
26、中心 局由光接收机接收上行光信号并变换成射频信号， (解调后)将信号送至主数字 终端HDT和PSTN网互联，将数据信号送到路由器与数据网互连，将 VOD勺上行控制信号送到VOD服务器。4、HFC的优缺点HFC 的优点：(1)成本较低。与FTTC相比仅线路设备的成本就低 20%30%(2)HFC频带较宽，能适应未来一段时间的业务要求，并能向光纤接入网 发展。(3)HFC适合当前模拟制式为主体的视像业务及设备市场，用户使用方便。(4)与现有的铜线接入网相比，运营、维护、管理费用较低。HFC的缺点：(1)成本虽然低于光纤接入网，但要取代现存的铜线环境投入将很大，需 要对CATV网进行双向改造。( 2
27、)建设周期长。(3)拓扑结构需要进一步改造，以提高网络可靠性，一个光节点为 500个用户服务，出问题影响面大。( 4)漏斗噪声难以避免。(5)当用户数多时，每用户可用的宽带下降。 。3 小区网络规划方案第二章我们概括了小区规划的原则、 步骤、关键技术等，接下来我们来详述 针对该小区的网络规划的容及设计方案。3、 1 小区网络规划主要容住宅小区所占的地域空间大小决定了小区网络属于园区网络， 在网络技术上 既可以采用以太网、 FDDI 等局域网技术，也可以采用有线电视网络、数字用户 线路（XDSL到户的广域宽带接入技术，小区网络是一个公用服务平台，在网络 设计中要考虑保证用户的服务质量、安全性、严
28、格且灵活的流量管理及控制。传 统的园区网络中， 网络的拓扑结构多为依赖重点服务器的星型网络， 相当多的业 务量集中在网， 通信模式为点对点数据传输，而针对该小区，我们采取智能小区 网络中经常采用的技术，即主要提供 Internet 接入服务和社区增值服务，拓扑 结构多为树型网络， 这样对小区机房设备要求较高， 小区网络的出口带宽应该经 过严格计算来确定，在提供 Internet 接入服务的同时，还可以为小区的住户提 供增值服务，如容服务器（建立虚拟社区等） 、镜像站点、 IP 服务等。综上所述，小区网络规划应该包括以下四个方面的容：1、 物理传输网络的搭建：主要包括物理线路、拓扑结构、布线等。
29、2、 逻辑传输网络的设计： 主要包括路由策略、 流量平衡及控制、 IP 划分等。3、 网络管理平台的实现：主要包括用户的安全认证、计费、管理等。4、 网络服务平台的优化：主要包括防火墙、资源共享等。3、2 物理传输网络的搭建物理传输网络主要由网络拓扑和综合布线系统组成3、2、1网络拓扑网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位 置以及电缆如何通过它们。小区区域较大， 而且分几期工程建设，所以采用多层 交换网络结构设计。多层园区设计的优势之一就是可扩展性。 小区能够很容易地 增加新的建筑物和数据中心，而无需改变设计。 并且，我们结合园区建筑物及中心机房的位置，拓扑结构应采
30、取星型和树型相结合。在楼宇之间尽量采用光纤（建 议结合基础建设走地下管孔，避免架空缆），形成网络骨干线路，连接各楼的中 心交换机及中心机房，在楼宇根据具体情况（如楼层高度、楼布线情况等）和设 备端口密度，一般采用多模光纤作为楼宇垂直布线，五类线到户的方案。楼层比 较低的小区，用户量较小，在楼可以通过一台交换机与五类线的接入来满足用户 要求。而该小区楼层比较高，且用户量比较多， 必须采用交换机级连的方式才能 满足要求，与骨干连接的边缘交换机可以放置于楼层的底部， 也可放置于楼层中部。小区网络拓扑图如图2-1所示。I m iifz图3-1小区网络拓扑图它具备以下的特点:人性化设计 本交换机拥有丰富
31、分网络管理功能，提供了基于串口(Console 口)，基于SNMP基于Web以及支持Telnet远程登录等多种网络管 理模式。网管人员可以在本地或远端对交换机的工作模式， 网络运行状态进行实 时控制和管理， 为小区宽带真正实现远程监控迈向了重要的一步， 为地区的远程 维护得到第一手重要信息。本交换机提供非常详细的设置选项，比如端口的优 先级，VLAN等。有多种 管理方式都 可以用来设置端口的工作模式和监视交换机端口的运行状态。 可以通 过TFTP服务器下载和升级系统软件，也能通过 TFTP服务器进行系统数据备份。 交换机提供了详细和实时的网络状态：提供 Console 口和 Telnet 登录，以及基 于Web的用户界面。以优异的品质和人性化的操作界面， 为网络运行提供可靠的 保障。支持 Qos S4108M/S2916F1/s29224F1 每个端口都支持优先级对队列服务(QoS)，该功能可应用于各类型数据优先传输服务，如实时的视频和音频。本交 换机应用 IEEE802.1p 协议实现
