智能小区网络流量分析与设计课程设计.docx
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智能小区网络流量分析与设计课程设计
1引言
最近几年来，由于计算机、网络和通信技术的高速发展，人们对家居的要求已不单单是好的房型、好的地段和优美的绿化环境，对于生活的安全性、舒适性和文化气氛也提出了更高的要求，智能小区的概念便应运而生。
智能小区是面向二十一世纪的住宅小区，是信息时期的产物。
它通过一个高度集成的通信和计算机网络，把小区的安全防范、物业、服务及公共设施连接起来，实现智能化和最优化的管理，为住户营造一个自由、安全、舒适、温馨、方便的居家生活环境。
面对这样的世界潮流，国家建设部也相应提出，要踊跃建设住宅智能小区，推动住宅产业现代化，实现居民住宅的更新换代。
整个小区的宽带接入是实现小区多媒体信息服务的关键，也是智能小区建设的重点。
当前，我国城市智能小区宽带接入在网络建设和应用上主要面临的问题来自三个方面：
骨干线部份、配线及引入线部份、宽带信息服务。
网络成立后咱们还要对流量进行分析和设计，以知足不同用户的需求。
课程设计目的
通过这次课程设计，咱们了解了智能小区网络方面运作的相关事项，并进一步了解来宽带接入的几个方面的相关知识，为保证用户的合法权益，提供一个舒适、便捷、安全的上网环境。
通过本次课程设计的实践，增强了动手操作能力，独立完成课程设计的全数内容，培育了严谨的科学态度和认真学习的工作作风，培育了创造性思维方式。
课程设计内容
1）了解智能小区网络方面的相关事项；
2）利用模拟器设计一个智能小区网络；
3）对模拟小区的网络进行接入的实现；
4）对智能小区进行网络流量分析与设计。
2智能小区宽带网络概况
智能小区的特点
智能小区，就是利用4C（即计算机、通信与网络、自控、IC卡）技术，通过有效的传输网络，将多元住宅服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手腕，以实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境[1]。
智能小区一般包括安全防范系统、管理监控系统、信息网络系统。
安全防范系统包括闭路电视监控系统、对讲防盗门系统、住户报警系统、保安巡更管理系统等；管理监控系统包括水、电、气、热等表具远程抄收系统、供电设备公共照明电梯、供水等主要设备监控系统、管理车辆出入/停车管理系统、紧急广播与背景音乐系统、物业计算机管理系统；信息网络系统包括宽带、电视、电信、控制网络、家庭网络等。
每一系统都有一个大体的配置，不同小区可选的配置不一样。
为使不同类型、不同居住对象、不同建设标准的住宅小区合理配置智能化系统建设，目前，建设部把智能化小区分为一星级、二星级和三星级。
但并非是说按三星级标准设计就是最佳方案。
星级划分是对不同档次的居住小区而言的。
简单地说，一星级适用于经济适用型居住小区，二星级适用于舒适型居住小区，三星级适用于奢华型居住小区。
选择某类星级，取决于楼盘的定位也就是业主的实际需求、对小区智能化系统的正肯定位,做到经济实用.
智能小区确实属于智能建筑的范围，可是它具有其特殊的一面。
首先，按照以人为本的原则，智能小区与智能建筑最根本的区别是智能小区的重点在于突诞生活服务和物业管理，适应众多服务的分散性、多样性和灵活性，并具有增值效应；其次，在技术上智能大厦建设特别需要考虑的技术先进性问题，在智能小区中就变得次要了。
智能小区与小区智能化也是不同的。
智能小区是小区智能化发展的高级阶段，是个加倍综合、复杂的系统，它不仅在小区的核心硬件部份有高度的智能性，而且软服务也是个智能性综合服务系统。
因为住宅小区的大体舒适和安全等要求的实现依赖于优良的建筑结构设计和施工质量，而与智能小区配套的物业管理和优质服务是小区正常运行的必要条件。
因此，它的内涵是很普遍的，而小区智能化仅仅是智能小区的核心硬件系统，也有个慢慢升级的进程。
智能小区的大体功能
对智能小区来讲，智能化不是目的而是手腕，它通过智能化系统来营造良好的住宅环境。
具体地说，智能小区较其他普通小区必需表现以下优越性：
（1）高度的安全性，包括防火、防盗、防爆等；
（2）高度舒适的物理环境；（3）先进的通信设备和完备的信息处置终端设备；（4）家用电器与设备的自动化、遥控化及智能化控制；（5）信息化的社区服务。
总之，智能小区应将高科技性、动态性、综合性和服务性融于一体[2]。
它还应该立足于以下几点：
1）以人为本
智能小区是为住宅用户服务的，失去了用户就失去了市场，智能小区也就不会发展。
因此，所有的考虑都必需从住户的利益和需求动身，提供良好的设施和优质的服务。
2）节能
智能小区的另一个目的还在于提高效率和节约能源。
智能小区的节能是保证小区良性循环的必要条件，节能也是时期大需求。
3）环保
小区要成为真正的高级住宅，应该改善现有的自然生态环境，控制和减少各类污染，增进城市的生态环境保护。
环保也是生活品质的一种保障和追求！
智能小区是随着科学技术和经济实力的发展而慢慢进行的，智能小区的概念也在不断扩充，是动态的，也是无止境的。
真正的智能化是运用智能控制的理论，综合提高系统处置问题的能力，尽可能减少人的工作。
智能小区的发展动态
虽然智能小区的发展还处在不断的探索中，但应该看到它在朝着必然的方向发展：
（1）数字化[3]。
随着国家向数字化建设发展的宏观战略需要，在智能小区以后，数字社区应运而生。
数字社区的提出和实施依赖于信息技术的发展及人民生活水平和文化水平的提高。
随着微处置器和网络技术的普及，国外于八十年代提出了智能化建筑的大体框架；以建筑物内的数字通信设施为核心，配置面向商务用户的安防系统和资源控制系统，并逐渐增加了计算机网络和相应设施，出现了商住融合的概念。
九十年代以后，互联网的普及和电子商务的应用致使了信息社会的实用阶段，并形成了大规模的信息基础建设和电子政务的实施，形成了有利于数字社区建设的良好的外部环境。
数字社区建设不仅有了坚实的技术基础，并已进入了规范性发展的实用阶段。
数字社区是智能小区和智能社区的发展，是智能小区和智能社区发展的高级阶段，他们之间有紧密的联系又有区别。
这些联系和区别主要表此刻以下方面：
一、数字社区进一步增强了网络的功能，具有完备的局域网和广域网、国际互联网接入。
通过完备的网络可以实现社区机电设备和家庭电器的自动化智能化远程监控，实现一体化、联动安防系统的自动化、智能化监控。
二、数字社区应用现代数字技术，包括现代传感技术，数字信息处置技术、数字通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术，加速了信息传播的速度，提高了信息收集、传播、处置、显示的性能，增强了安全性。
三、智能社区提高了智能系统的集成程度，实现了信息和资源的充分共享，提高了系统的优化程度。
数字社区是数字城市的大体单元，数字社区的建设为数字城市的建设创造了条件，为电子政务、电子商务、物流等现代化技术的应用打下了基础。
（2）生态化。
随着生活水平的提高，居住小区正朝着节能、环保、生态化方向发展。
智能化系统作为其必备的组成部份，在其中担负着重要作用，成为其智慧核心。
2004年9月，国内首幢真正意义上的生态建筑示范楼在上海市闵行区的莘庄工业园区拔地而起。
作为市科委重大项目“生态建筑关键技术研究与系统集成”的示范工程，它的此刻将是市民未来生活的翻版。
环视周围，慧眼独到的天窗可随意调节开启角度以散射阳光；伶俐的遮阳板会自动变换方向，避免光线刺人眼；乖巧的窗户采用低辐射玻璃有效阻断红外光；体贴的电子百叶窗开合随意、自动遮阳……所有这些都要归功于由六类探头组成的“智能大脑”。
有了它，衡宇的温度、湿度、光线和二氧化碳浓度和热流量，都将视人们的真实感受而自动调节，并最大限度地利用自然，活脱一幢会动脑筋的“伶俐屋”。
（3）城镇化。
由于国内的人口密集特点，在许多大城市的周边，新建了一部份新城、新镇，形成了新型的智能化、数字化建设需求。
如位于上海市嘉定区安亭镇南部的安亭新镇，是上海国际汽车城核心居住区。
是上海市“一城九镇”率先启动的第一镇。
新镇计划用地平方千米，计划居住人口8万人，总长约6千米。
这也是上海郊区新城镇建设中的第一次尝试。
总之，智能小区的发展将是多方位、多层次，同时随着科技的发展，将产生新型的智能化应用来服务于居住社区，咱们期待未来的居住环境将加倍适合人类居住，表现人行化、特色化的生活环境。
智能小区的功能需求分析
用户需求分析的内容如表1所示。
表1用户需求分析
需求类型
需求分析内容
用户业务
数据业务、音频业务、视频业务、安全业务、无线业务等
应用软件
OA系统、MIS系统、CAI系统、ERP系统、CAD系统等
网络服务
DNS服务、Web服务、FTP服务、Email服务等
硬件设备
PC、服务器、交换机、路由器、防火墙、传输介质等
网络结构
逻辑结构、物理结构、网络连接、网络接入等
用户网络应用环境需要考虑下面这些内容：
用户建筑物布局情况，建筑物之间的最大距离；外部网络接入点位置；用户肯定的网络中心机房位置；用户设备间的位置及电源供给情况；用户信息点数量及位置；任何两个用户之间的最大距离；用户部门散布情况；特殊需求或限制条件：
如道路、河流、建筑物之间的阻挡物；电缆布线是不是有禁区等。
用户网络设备状态需考虑下面这些因素：
用户现有计算机数量及散布情况；此后几年中，用户信息点可能增加情况；现有网络通信设备性能、技术参数和数量；用户模拟通信设备，如电话、广播和视频设备；用户现有网络设备之间的物理连接等。
用户业务对网络服务的需求包括：
数据库和应用软件的共享服务需求；文件传输和存取的服务需求；Web网站系统建设和应用的需求；电子邮件系统的建设和应用需求；网络远程登录服务的需求；网络视频服务的需求；企业IP电话的需求等。
用户业务对网络流量和性能的需求，也是本课程设计的核心，包括：
用户业务的时间规律；用户业务流量的规律；用户业务对的安全需求；用户业务对靠得住性需求；用户业务对最低带宽的需求；用户业务对最低响应时间的需求。
需求源于客户的需要。
咱们要在合作进程中培育用户提出需求的能力；与用户一路开发需求；一个网络工程不可能面面俱到，系统集成商应当主动选择用户，细分市场，定位目标；最终用户是最好的专家；可以通过调查来获取用户需求；网络工程师应当通过调查，并从服务意识动身，与用户一路将需求清楚化。
咱们的目标用户主要包括下面几个。
（1）个人用户。
主如果因特网业务，512kb/s的带宽能知足大部份用户的最低需求，数据安全的需求大大低于企业，使历时间集中在20：
00～24：
00之间。
（2）企业用户。
小型企业网络，网络节点较少，地理散布范围较小，主要利用因特网进行用户业务，接入宽带一般10Mb/s一下，通常采用以太网技术。
不中型企业网络，地理散布范围在一个区域内，龋齿用于企业内部网络通信，接入带宽在10～100Mb/s之间，对数据安全性要求较高，通常采用以太网技术设计网络。
大型企业网络，往往以企业总部为中心，总部利用高端路由器并做冗余备份，分支机构采用中低端路由器做接入，线路采用租用专线，也可采用VPN。
3宽带接入与智能小区建设
宽带网络接入技术
目前，基于宽带接入技术的智能小区网络基础建设技术成熟。
在实际中能够利用的宽带接入技术主要有以下几种[4]：
1）DSL（数据用户环路）技术
特征是通过现有的双绞铜线（即普通的电话线）进行高速数据传送。
HomePNA技术传输带宽不高（HomePNA1.0的传输带宽不超过2Mbit/s），传输距离相对较短（一般在300～600m），但其价钱廉价。
2）“FTTB+LAN”（光纤到小区结合的综合布线）技术
“FTTB+LAN”技术主要利用现有的计算机网络技术，虽然还需要不断的改良，但目前是小区信息化建设的首选方案。
3）HFC（光同轴汇合接入）技术
该技术利用有线电视传输的同轴电缆进行宽带接入，该技术在国内应用较少。
4）FTTH（光纤到户）技术
此刻FTTH的主要方案是基于APON（ATM无源光网络）实现的，由于受光纤本身的本钱和光器件本钱的限制，FTTH技术通常常利用在别墅区的宽带接入方案中，并非是目前的主流方案。
5）WLL（无线接入）技术
目前成熟的宽带无线接入技术有LMDS（本地多路分派业务）和无线局域网（802.11系列协议）技术。
智能小区建设
智能建筑从利用功能上大致可分为智能大厦（或智能大楼）、智能小区（或智能社区）、公共建筑（如运动场、展览中心、医院、学校、剧院等）三大类。
智能小区的整体目标是：
通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计、优化集成、精心建设，提高住宅高新技术的含量和居住环境水平，以知足居民现代居住生活的需求。
智能住宅小区是将信息通信、计算机和自动控制等技术运用于住宅小区，通过有效的信息传输网络、各系统的优化配置和综合应用，向住户提供先进的安全防范、信息服务、物业管理等方面的功能，以期为居住者创造安全、舒适、便捷、高效的生活空间。
最近几年来，由于居住小区规模的慢慢扩大，许多依照城、镇规模建设的建筑群（主要为居住小区）也在兴修。
因此，智能小区逐渐进一步延伸为数字化社区、数字化城镇的规模。
数字化社区是利用现代传感技术、数字信息处置技术、数字通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术，实现社区各类信息的收集、处置、传输、显示和高度集成共享，实现社区和家庭各类机电设备和安防设备的自动化、智能化监控，实现社区生活与工作安全、舒适、高效的城市社区。
数字化社区是智能社区的进一步发展，数字社区具有智能社区的主要功能，并具有智能社区没有的某些重要的数字化功能。
智能社区是成立在各智能子系统结构的基础上，而数字社区是以网络结构为基础的。
以局域网为基础实现了高度集成的智能社区在功能上接近数字社区的水平，但数字社区将更充分地实现信息的数字化收集、处置、传输和显示，在更高水平上实现信息的集成与共享。
可以看出，数字社区是数字城市的单元节点，数字社区的建设是数字城市建设的基础。
居住小区智能化系统是以信息传输通道（可采用宽带接入网、现场总线、有线电视网与电话线等）为物理平台，联结各个智能化子系统，通过物业管理中心的管理向住户提供多种功能的服务。
居住小区内可以采用多种网络拓朴结构（如树型结构、星型结构、总线型或混合结构等）。
为便于管理及住户的利用，许多便捷的智能化系统综合应用及服务应运而生。
如一卡通、家居智能化、信息发布等。
一卡通系统是成立在车辆出入管理的基础上，提供身份识别功能，持卡人可以按照所持卡的权限来打开相应的通道、出入门等。
如住户回家后可以读卡打开单元楼的公共通道门或别墅的入口门等。
在物业管理方面可以通过一卡通来实现收费管理（如物业管理费、水电煤费用）、消费服务（如会所消费、超市购物）等。
在部份城市，公众或专业机构发行的专用卡，其一卡通功能可以延伸到居住小区内来服务，如城市公交一卡通可以用于小区内的车辆停放、刷卡开门等，银行发行的信用卡可以在小区内实现购物、缴费、停车等。
家居智能化系统是通过智能家庭控制主机，实现对家庭内部部份供电回路、照明、空调等的统一开关控制和调节。
家庭控制主机通过通信总线将室内的温度、湿度、电器、照明、空调、水、电、气及家居设备运行的各类参数、安全防范探测器的探测情况、用户指令、紧急报警及服务需求等信息全数搜集起来，通过社区网络平台传递到物业管理中心，便于统一管理。
一方面，住户可以在家里通过家庭控制主机及时获取物业管理中心发布的各类信息，并及时、方便地缴纳各类费用。
另一方面，住户在社区外还可以通过Internet接入社区信息网站，及时了解家中的大体情况，可以通过公共网络同物业管理中心联系，取得信息或寻求帮忙，实现住户设备与家用电器的自动控制，把住户对自家的“控制”与社区物业对各住宅单元的管理有机结合，使家庭、社区、社会之间具有高度的信息交互能力，实现信息资源共享。
信息发布系统可在小区内部设立电子信息发布系统（如大屏幕显示系统），发布有关公共信息和物业管理信息。
同时住户能网上查询小区物业管理信息和其他相关的公共信息。
信息发布系统可以融入家居智能化系统之内，也可以融入其他系统当中。
如很多访客对讲系统的生产商将楼栋单元门的访客对讲主机设置为带15〃LCD的触摸屏，便于用户利用访客对讲系统，同时也可以发布公众信息，对于住户室内对讲分机也设置小的显示屏，即可发布公众信息，也可传输专用信息，美观而便捷。
智能小区网络流量设计
网络流量[5]简而言之就是网络上传输的数据量。
就像要按照来往车辆的多少和流向来设计道路的宽度和连接方式一样，按照网络流量设计智能小区是十分必要的。
e地通W1000TM流量管理产品致力于优化业务流量，保障关键业务应用的带宽资源，限制非业务的带宽滥用；非关键业务的阻断，提升工作绩效；定位业务流量，避免网络拥塞；规范网络行为，充分发挥互联网的价值。
跟踪并分析网络应用与用户的流量模式，管控结合，加倍有效的管理网络带宽资源。
通过持续跟踪应用的更新，分析各类新型的网络应用，使得网络运维的可视、可控、可管，提高网络运行效率。
一、基于DPI/DFI技术
e地通TM流控设备结合DPI（数据包深度内容检测）、DFI（动态流状态检测）及智能识别等网络应用及数据识别技术，通太高性能硬件平台为客户提供业界性能卓越的流量管理方案。
e地通TM流控产品凭借壮大的应用识别能力、和丰硕的流量管理策略，可以实现对网络流量的全面透析与管控，优化网络带宽，为网络管理者提供了前所未有的网络可见性，真正意义上帮忙用户构建可视、可控、可管、可优化的高效网络。
综合利用DPI/DFI技术，结合智能识别技术，可以探测和跟踪动态端口分派，通过比对协议的特征库，能够识别变更端口的会话流，并能够对利用同一端口的不同协议进行自动识别。
二、能够识别700多种协议和应用
常见的应用一网打尽，包括IM即时通信、P2P下载、流媒体、网络电视、网络视频、网络电话、股票交易、网络游戏等15大类应用协议。
以协议分析为基础，通过不断的协议更新，实现第七层应用的细粒度管控。
3、基于应用/应用大类、用户/部门、时间段等的策略控制
e地通TM专业流量管理产品以应用对象设置、用户对象设置、时间对象设置、带宽通道对象设置、用户自概念对象设置基础，通过应用控制、流量管理、内容过滤等策略，最大限度地知足用户在流量管理方面的不同需求，实现用户网络人性化的精准管理。
4、基于优先级的带宽控制
e地通TM专业流量管理产品知足了企业不同业务主次之分，系统分为0-7共8个QoS优先级控制策略，从而为指定的应用和通道提供不同化的影响级别。
同时也可以为特定的实时应用，如视频会议、VOIP等，预留固定的带宽，保证明时应用的流畅利用。
五、上网提速与负载均衡
e地通通过缓存内网用户曾经访问过的网页内容，实现访问过的网络文件实现内网用户再次访问的用户提速。
系统的的HA（HignAvailable）能实现主主的负载均衡，主备方式的双机热备两种模式，知足用户的高效稳定应用。
六、壮大的流量分析、监控和报表分析统计能力
e地通TM专业流量管理产品可统计用户在指定的时间段内产生的总流量，统计用户指按时间段利用各类应用协议的流量，而且实时动态地展示流量趋势，和各类应用占用比例等数据；通过对各类网络流量进行报表分析和图形化分析，包括柱状图、饼状图、折线图、趋势图等，以使管理员可以直观的了解内网流量的利用。
7、专业化的开发团队、本土化、持续升级更新的应用特征协议库
专业化的开发团队让咱们的产品系列做到实时更新保护，在利用中持续升级更新应用特征协议库，即便在不断更新中的非业务应用和变换更新快的P2P应用中也能做到准确识别，实时监控。
每两周的应用协议更新，保证用户的投资能取得最大程度的保值增值，从而增加应用协议的识别数量，使得协议识别率维持在国内的一流程度。
该产品功能特点如表2所示。
表2产品功能特点
设备状态监控
硬件环境
支持设备的CPU、内存、硬盘等硬件使用率的实时监控
网络监控
网卡的流量、吞吐量、丢包等网络状态的实时监控
系统监控
设备型号、ID、版本信息、运行时间的实时监控
流量管理
对象设置
支持基于IP/IP组/用户/用户组、第七层应用、时间段的控制
带宽保证
保障最低带宽，预留固定带宽（带宽预留）
带宽限制
限制最大带宽
带宽QoS
带宽0~7共8个优先级控制
应用封堵
指定任何第七层应用/第七层应用的组合的封堵、限流
用户认证
用户组织
根据企业的组织结构设置用户/用户树
在线用户
详细统计在线用户流量、网速、当前服务，并立刻给予策略
用户认证
支持网页自动登录、客户端登录认证，自定义登录后属性
本地用户
支持用户的批量导入、LDAP/AD导入、内网主机自动扫描
第三方认证
支持第三方的RADIUS、LADP/MSAD、POP3认证服务器
免监控
IP白名单
免监控IP
免监控Key
拥有Key的高级用户免监控
QQ、MSN
免监控QQ、MSN、飞信、邮件帐号等网络应用白名单
邮件帐号
支持邮件收发帐号的白名单，免监控
黑名单
对实时上下行、日上下行、日总流量超过阀值的用户进行强制下线
定位报警
目标IP定位
能定位用户访问的目的地，并进行分析
网络身份
能识别网络用户使用常见网络应用（邮件地址、QQ帐号、MSN帐号、网络帐号）时的身份
上网报警
发送违规关键字词告警
邮件报警
发送违规邮件内容告警
IM报警
发送违规使用IM告警
内容过滤
URL过滤
支持内嵌url库千万级URL库，并智能分类，如：
体育、教育、钓鱼网站等等
URL库
定期升级
URL自定义
自定义域名与URL的过滤或者放行，精细的HTTP自定义
关键字过滤
支持网页中的关键字词
网页过滤
支持根据访问的URL分类进行过滤
发帖管理
过滤匹配关键字的网络发贴行为；支持允许用户浏览帖子但不准发贴功能；
外发文件告警
支持根据外发文件类型、关键字等条件的过滤告警，支持对HTTP、FTP、Email附件方式外发文件的识别、报警、过滤等管理措施；
扩展名识别
支持基于外发文件的扩展名识别外发文件类型；
搜索引擎过滤
支持多搜索引擎关键字词的过滤
地址过滤
支持根据发件人地址过滤外发邮件；
附件过滤
支持基于扩展名过滤含指定文件类型的邮件外发行为；
邮件关键字过滤
过滤匹配关键字的邮件外发行为；
Webmail过滤
支持允许用户登录Webmail收邮件，而禁止发送Webmail邮件的功能；
统计报表
实时应用统计
实时统计正在使用中的应用，包括连接数排名、速度排名；每种子应用正在使用的用户；访问的目的地排名；访问的目标IP以及地址定位；
实时用户统计
实时统计在线的用户，包括连接数排名、速度排名；每个用户正在使用的应用；访问的目的地排名；访问的目标IP以及地址定位；
实时连接数统计
实时统计正在连接的连接
丢包统计
显示用户在流控策略下的效果
历史应用报表
任何时间（段）、用户15大类应用的使用流量报告
历史应用报表
700+应用流量统计报告；每种应用的用户使用状况；
历史用户报告
任何时间任何用户使用的任何应用、流量报告、排名比较
用户使用习惯
常见网站使用排名；邮件发送排名、论坛法帖排名；
数据中心
支持数据中心以及数据的第三方转储
4智能小区宽带网络的实现
结构化布线与网络互联
智能小区宽带网络的设计主要涉及接入层及与城域网骨干层的连接。
在网络小区的接入层，网络的主要功能是为用户提供10/100Mb/s高速接入端口[6]，并要求实现基于端口的安全性和提供端到端的QoS功能。
与城域网骨干层的连接，需要出
升级会员 