5信息基础设施体系设计.docx
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5信息基础设施体系设计信息基础设施体系设计第第5章信息基础设施体系设计章信息基础设施体系设计5.1概述概述泉州市公安交通指挥中心通信网络是交通指挥信息交换平台及视频传输、数据采集交换等业务系统的通信基础，是交通管理系统的重要组成部分，是泉州市公安交通指挥中心与各交通子系统之间信息传递、交换的重要手段，它为交通信号控制系统、交通事件事故监测系统、CCTV监控系统、交通流量和违章监测系统、交通诱导系统等提供可靠的传输媒介和信息数据交换、处理基础平台。
结合通信网络的发展方向和泉州市公安交通指挥中心的具体需求，本方案在设计时考虑主要考虑以下因素：
长远需求通信基础设施体系建设可紧跟城市信息化的建设有目的的分步实施通信基础设施体系建设的投入具有针对性通信基础设施体系的层次与结构具有科学性和可管理性通信基础设施体系为各网络系统考虑充分的可扩展性通信基础设施体系系统具备更佳的可用性通信基础设施体系的使用寿命大大延长通信基础设施体系的安全性有充分保障项目需求功能采集对采集到的信息提供传输媒介处理为处理信息配置硬件设备交流使信息及时准确的与内、外部交流具体需求道路、路口、现场与指挥中心之间的传输媒介、通信设施道路、路口、现场与指挥中心处理信息的硬件设备指挥中心用于处理、交流信息的传输媒介、硬件设施执行上述功能需求要合理、高速、稳定、安全、可靠5.2系统的设计原则系统的设计原则先进性：
采用国际上先进而成熟的网络技术产品，服务器产品及其完善的应用软件系统，保证信息系统的通信速度，适应大量的数据和多媒体信息传输、处理、交换的需要，应有一定的扩充与发展空间，使整个网络系统具有较强的生命力。
保证各种信息（数据、语音、图像）的高质量传输，才能使网络不成为网络业务开展的瓶颈。
可靠性、稳定性：
计算机网络作为泉州市公安交通指挥中心信息交换平台的基础设施，稳定性和可靠性是网络建设的非常重要的指标。
在设计方案中，在充分体现方案技术先进性的同时，并能保证技术的成熟性。
在网络设备及结构等方面均应达到国际和国家相应的标准指标和要求，并满足需要。
重要网络节点可采用设备冗余备份，主要设备或重要模块具备1+1或1：
N热备份功能，所有模块具备热插拔的功能。
到关键网段采用冗余线路，重要数据采用冗余备份，采取措施保证关键网络的高可靠性。
实用性：
计算机网络建设强调网络系统与网络应用并重，先进实用，具有较强的可操作性；易于管理维护、便于扩充发展。
支持国际上通用标准的网络协议、国际标准的大型的动态路由协议等开放协议，有利于保证与其它网络（如公共数据网、金融网络、行业网络）之间的平滑连接互通，以及将来网络的扩展。
可管理性：
泉州市公安交通指挥中心的计算机网络，以后还将进一步扩充，网络中不仅包括很多网络设备，还要划分子网和虚拟子网，网络性能管理也会变得比较复杂。
因此，在方案设计中，不仅要保证全部设备的可管理性，还要给出交换机/网络性能管理软件，以满足统一、集中管理的需求，使用最少的人力就可以保证网络的日常维护。
管理人员能够通过单一网管平台监测和控制所有的网络设备及端口。
网络设备应尽量集中存放，以满足管理及外界条件的要求。
安全性：
所有设备的选型以及操作系统、应用软件系统的选择应该满足防止设备损坏、数据和其他资源的丢失和破坏，防止外部非法入侵以及对网络的非授权使用。
易扩展性：
在网络设计中还应考虑网络今后的扩充能力，所采用的设备应全部为知名生产厂商的主流产品，使今后网络节点的增加、向新技术的过渡能平滑进行，不会对现有网络结构作重大调整或是淘汰已有的设备，最大程度保证用户的投资。
合理性：
网络建设必须考虑技术与经济上的合理性，应具有较高的性能价格比。
必须考虑网络系统在全寿命期内的全部建设维持费用的合理及可承受性。
普遍性及业务综合化:
网络的设计应考虑以后视频、语音等多媒体应用的需求，特别是交通监控视频数字化的网络传输问题。
另外，“道路交通视频、控制信号、数据传输网”也必须实现业务综合化目标，必须考虑到泉州市交通系统的实际情况，为各种下级用户提供不同服务类别的网络服务。
5.3通信网络需求分析通信网络需求分析泉州市公安交通指挥中心通信网络是交通指挥信息交换平台及视频传输、数据采集交换等业务系统的通信基础,以交通指挥综合信息交换平台为核心的信息网络包括从交通流量检测系统、视频监控系统、交通信号控制系统、电子警察系统、治安卡口系统、GPS车辆定位系统、接处警远端处理系统、车驾管业务管理系统、警务管理信息系统、交通事故管理信息系统、交通违章信息系统和停车场管理系统中采集数据、视频、音频等信息以及对其处理、交换、发布等。
网络硬件平台所要完成所有与交通中心相关的信息，其信息特征和周期如下表所示:
信息采集的主要内容：
分类系统采集到的信息特征周期道路交通流量信息视频流量检测系统车流量、车型、车速、占有率、密度、车头间距、排队长度数据15秒交通信号控制系统交通量、地点速度、占有率数据15秒地感线圈交通流量采集速度、车流量、占有率数据15秒微波交通流量采集交通量、速度、车型、密度数据15秒交通状况信息视频监控系统交通情况视频信息、交通疏导情况信息视频实时电子警察系统系统日志数据、违章信息、违章抓拍图像数据、自动识别车辆信息数据图像需要时治安卡口系统通过车辆号牌数据、系统日志数据、黑名单车辆信息、车辆抓拍图像数据图像需要时GPS车辆定位系统车辆信息、位置信息数据实时（续）突发事件信息接处警远端系统交通事故发生情况数据发生时电子警察系统违章事件、自动识别车辆信息、抓拍图像文件数据发生时图像治安卡口系统黑名单车辆匹配报警事件、车辆牌号、车型、抓拍图像数据图像发生时工作状态信息交通信号控制系统信号控制器状态、感知器状态、信号灯状态数据1秒交通诱导系统LED诱导屏工作模式、显示内容、显示方式数据需要时与设备的网络连接状态、设备运行状态数据10秒电子警察系统与设备的网络连接状态监测信息、设备运行状态监测信息数据10秒治安卡口系统与设备的网络连接状态监测信息、设备运行状态监测信息数据10秒交通管理信息车驾管业务管理系统系统车辆型号、牌照、单位等信息；驾驶员姓名、性别、照片、驾照、单位等信息数据需要时交通事故信息管理系统事故发生的事件、地点、原因、当事人、相关图片或录像、处理措施等信息数据图像需要时违章信息系统违章的时间、地点、违章事实、当事人、相关图片或录像、处理情况数据图像需要时警务管理系统交警执勤信息数据需要时停车场管理系统停车场名称、地址、泊位总数、空闲泊位数量等数据需要时5.4网络系统设计网络系统设计5.4.1网络主干系统技术选型网络主干系统技术选型在现代网络系统的设计和建设中，主干网络选用何种网络技术对网络建设的成功与否起决定性的作用，选择适合泉州公安交通指挥中心需求特点的网络主流技术，不但能保证网络的高性能，还能保证网络的先进性和扩展性，能够在未来向更新技术平滑过渡，保护单位投资。
一、目前，在局域网上应用最广泛的技术有：
1、千兆以太网技术（GE）最高传输速率为1Gbps，与以太网技术、快速以太网技术向下兼容；2、异步转移模式（ATM技术）采用信元传输和交换技术，减少处理时延，保障服务质量，使其端口可以支持从E1（2Mbps）到STM-1（155Mbps）、STM-4（622Mbps）、STM-16（2.5Gbps）、STM-64（10Gbps）的传输速率。
3、POS技术（PacketoverSDH/Sonet技术）采用高速光纤传输，以点对点方式提供高的传输速率。
其中IPoverSDH技术也简称为POS技术，也就是将IP包直接封装到SDH帧中，提高了传输的效率。
4、动态IP光纤传输技术（DPT）定义了一种全新的传输方法-IP优化的光学传输技术，该技术为一种共享带宽的环网技术。
这种技术提供了带宽使用的高效率、服务类别的丰富性以及网络的高级自愈功能。
二、上述技术的优缺点比较如下：
POS技术通过保留带宽的方式提供强大的自愈能力，IP数据包在其上的传输效率高，且该技术传输速率高，可以提供0C192（10G）速率的数据接口；但组建IP数据网时只能通过路由方式组成点到点的网络；POS组网在企业组网存在很大限制，只有在SDH等基础传输设备存在的前提下才能采用POS技术组成IP数据网，需要建设SDH网和IP数据网络两套网络，投资巨大，设备层次多且管理和维护非常复杂，目前该技术在电信以外的领域基本很少有应用。
DPT技术为一种环网技术，能够提供622M、2.5G等多种接口，具有强大的自愈能力；该技术为为一种共享带宽的技术，存在网络竞争，连在该环上的所有设备共享网络带宽；该技术已经成为国际标准，目前情况下只有CISCO公司生产基于该技术的网络产品，且只能在CISCO12000和7000系列高端路由器上提供DPT接口，组网费用高；组网时只能采用路由方式，路由器将成为整个网络的瓶颈。
ATM技术能够提供多种类型的服务，能够提供真正的QOS保证。
IP数据包在ATM网上传输时，由于要经过SAR等复杂的过程，网络带宽的利用率只有70%；ATM技术的QOS只能在纯ATM网络中才能得到保证，数据网大部分的计算机设备一般提供以太网接口，不能利用ATM网络的QOS。
ATM技术在开发初期定位为各种类型的应用提供接入服务，使ATM技术实现非常复杂，相应的组网费用高，相关的技术标准仍处于发展、完善中；目前的新建园区网和企业网很少使用ATM技术；业界普遍认为ATM技术比较适合应用于电信领域。
千兆以太网技术本质上为以太网技术，经过二十多年的发展，技术简单、成熟、可靠，系统扩充方便，可以通过多条链路捆扎技术方便地实现网络带宽扩充到810G；该技术发展迅速，目前10G的技术已经成为国际标准并有相应的网络产品，千兆技术已经成为园区网络、企业网和城域网的主流技术并得到广泛应用；以太网技术网络带宽利用率高，交换式以太网的带宽利用率达95%；由于以太网技术简单，组网投资少，系统维护方便，提供以太网产品厂商非常多，用户投资能够得到保证，可以方便地升级到10G及以上的技术；以太网技术自愈能力不如前面三种技术，当从目前技术条件来讲，以太网可以做到秒级的故障恢复能力，能够满足语音、视频等应用对网络的需求。
目前千兆以太网主要应用有：
（1）多媒体通讯，例如Web多媒体、会议电视、高清晰度、图形图像等；
（2）视频应用，例如数字电视、视频点播（VOD）、视频电话等；（3）电子商务，例如虚拟现实、电子购物、电子商场等；（4）教育和科研应用，例如可视化计算、CAD/CAM、多媒体教学、远程教学、远程计算、数字图像处理等；（5）多媒体数据库应用等；泉州交通指挥管理系统原网络也已经采用以太网构架，使用千兆以太网可以达到完全的兼容以及无缝的升级,可最大限度的保障系统的稳定。
结合网络需求分析的信息，列表中视频的采集和交换需要占用很大的网络带宽，每路视频峰值约带宽2Mbps，按128路计算，约需网络带宽256Mbps,其它信号采集及瞬时交换带宽约为10Mbps。
通过上述比较分析，设计认为:
主干网络技术选用千兆以太网技术适合作为泉州公安交通指挥中心指挥及管理系统网络互连，非主干则可采用百兆以太网链路。
5.4.2传输媒介与设计范围传输媒介与设计范围信息通信基础设施主要是公安交通指挥中心建设千兆核心主干以太网及其传输媒介，利用泉州电信的光纤网络资源，与道路、路口监控点的子网或终端连通，形成星型网络结构。
光纤采用可以高度复用的单模光纤，公安交通指挥中心与道路、路口监控点之间，同一芯光纤复合了一个模拟星型结构，同时上传视频模拟信号，下传云镜控制信号、音频信号，以及其它子系统的RS-485或RS-232信号。
必须采用多功能高度复用光端机（设计见16章传输系统）。
主干千兆以太网的建设是信息通信基础设施体系的重点组成部分；本章设计范围包括网络结构和硬件设备；光纤通信提供与电信的设计接口。
硬件设施和传输媒介分类列表分类地点范围设施描述备注硬件设施公安交通指挥中心机房（中心）处理信息的硬件设备防雷设计见第21章公安交通指挥中心机房交流信息的硬件设备公安交通指挥中心机房管理和安全的硬件设备公安交通指挥中心机房存储信息的硬件设备公安交通指挥中心机房硬件运行必要的电源设备中心城区各监控路口至中心传输信息的复用光端机其它至中心传输信息的光收发器扩展传输媒介中心城区各监控路口至中心G.652单模光纤由泉州市电信提供交警、公安指挥中心网络G.652单模光纤由泉州市电信提供交警、公安指挥中心视频G.652单模光纤其它至中心G.652单模光纤扩展100米公安交通指挥中心机房6类双绞线点对点100米其它超5类双绞线点对点100米对于通信网络，在综合分析了各种通信方式的基础上，选择以光纤通信传输做为前端设备的主链路。
本项目的城市区域光纤资源来源为泉州电信提供的到各个路口的交通监控系统的光纤，这些光纤资源将以点对点的形式至交通指挥中心。
通信网络的光纤采用G.652A级单模光纤。
该光纤由于在世界范围的生产量极大而产生很高的性价比，其理论带宽可达2000G；传输损耗0.35db/km；光缆寿命可达25年以上；以及其本征的防止电磁干扰、抗腐蚀、抗雷击等特点，适合做为泉州市公安交通指挥中心现场信号回传和通信网络的传输媒介。
由于光纤通信网络的光纤资源是泉州电信提供，因此设计接口和主要设计分工列表如下：
序号光纤设计接口需求列项名称泉州电信设施设计1光纤规格、质量确认单模光纤G.652A2光纤、光缆产品数量设计、提供产品提出点对点位置、芯数表3光纤终端现场位置设计参照提出现场安装位置图4光缆安装方式管道（少量挖沟埋设）确认5过路开挖、回填承担确认6埋设光缆钢管保护承担确认7光缆安装工程承担确认8光纤接续承担确认9现场机柜内分工ODF传输侧（进机箱）光端机设备外侧接入10测试OTDR法0.4db/km系统设计参数11维护承担确认光纤媒介在通信基础设施中的环节如下图：
5.4.3系统拓扑结构系统拓扑结构公安交通指挥中心网络系统由核心交换机及接入层网络交换机、服务器、磁盘阵列、磁带机、工作站、安全隔离网闸、防火墙、路由器、网络管理系统、入侵监测系统以及辅助软件等组成。
图5.4.3-1公安交通指挥中心网络拓扑图5.4.4系统产品选型系统产品选型5.4.4.1产品选型依据产品选型依据网络系统硬件平台是整个公安交通指挥中心信息通信的物理基础，设备选型是一个重要而关键的问题。
本设计根据以下标准选择设备：
1、设备的技术先进性、可靠性，这是选型的首要考虑因素。
2、售后服务包括如下内容：
设备的保修期；是否在中国有备件库，一旦发生硬件故障时是否可以及时得到更换；是否提供ONLINE服务，以便与原制造厂商及时取得联系，获得技术咨询和支持；故障报告的响应时间。
3、公司的经济、技术实力和市场占有率，这一定程度上反映了该设备的信誉。
4、设备性能价格比：
设备的性能价格比是选型决策的重要考虑因素。
5、设备对未来新技术的适应能力，反映设备的可扩展性，是保护用户投资的一种策略。
6、设备的技术性能指标。
7、设备使用的方便程度，这体现设备的可维护性。
8、设备在大型网络中的应用情况，它反映设备的适应性和可靠性。
9、网络管理系统的集成性、开放性和功能，它反映网络管理系统是否能对网络作全面深入的管理，以及它对异构网络的适应能力。
10、设备的标准化程度和可扩充性，反映对网络规模扩展的适应能力。
11、是否对行业有长期稳定的优惠政策。
12、交货期的时限和信用，这对工程能否如期完成有重大影响。
13、系统软件的升级条件是否优惠。
14、差错的检测与隔离能力，这是网络可靠性的重要保证。
15、手册与培训，使用户能否较快地掌握设备的使用。
5.4.4.2网络设备产品选型及配置网络设备产品选型及配置一、网络设备选型目前，提供网络设备的厂商有多家，在国际国内占市场最大份额的国外公司有四家，这也是设计进行选择的主要厂家：
Cisco公司；Intel公司；3com公司；Nortel公司。
其中Cisco公司的千兆网络产品功能非常全面，可以解决用户在网络方面需要的可靠性，线路冗余和平衡负载，故障迅速恢复连接，以及MAC地址在交换机上的端口限制，解决网络接入的安全性问题。
Cisco的GEC（GigabitEtherChannel）技术，实现核心网络连接的线路冗余和平衡负载；保证核心层的任一台交换机出现故障，不影响网络的运行，网络运行是连续的。
UplinkFast功能是Cisco对Spanning-tree标准的加强，可实现冗余链路的迅速恢复，恢复过程只有1秒钟，达到只丢一个ping包的优异性能；在交换机上采用Cisco的MAC地址限制功能实现网络用户接入的安全保障，不良动机的用户不能连入网内。
结合泉州市交通指挥中心计算机网络实际使用，建议采用Cisco公司端到端的解决方案，此解决方案是目前最为成熟和可靠的。
二、网络设备配置公安交通指挥中心网络采用分层设计原则，基于网络特性及信息点数分布情况，网络拓扑结构设计提出了三层层次模型，每一层都起着特定的作用。
接入层将网络服务连接到Internet；核心层提供节点之间的高速、优化传输，并且实现安全、通信加载和路由选择的策略；访问层就是传统的用户层。
核心层：
互联网络的高速主干，必要时可进行冗余设计。
接入层：
核心层和Internet之间的分界点。
可以汇总访问层的路由。
访问层：
为用户提供了在局部网段访问互联网络的能力。
为了使设计满足公安交通指挥中心的应用目标和技术目标，网络暂时采用了核心层次星型网络设计模型，按层次开发拓扑结构。
每层的重点集中于特定的功能上，允许为该层选择适当的系统和功能。
核心层：
核心交换机1台（如果考虑冗余设置则应选用两台核心交换机）；交换机全部为模块化设计，其主要模块均支持热插拔，支持冗余电源、风扇、无单一故障点。
交换机的高性能不小于60G的背板带宽和18Mpps的三层交换性能，支持多层交换功能，同时支持VLAN、QoS、链路聚合和负载均衡等功能。
具有一定的扩展能力，以便于将来网络扩容。
在端口性能/价格比其具有极好的扩展性，带有多个模块扩展插槽，模块插槽要不小于6个，千兆端口不少于16个。
访问层、接入层：
（本次设计不予考虑）通过多种方式接入公安交通指挥中心网络交换机需求表（建议）：
名称型号数量用途核心交换机CiscoCatalyst4006-S311做为核心交换机及访问层交换机模块配置WS-X4424-GB-RJ4512所有7台服务器与其连接100/1000M端口3与本支队局域网信息中心连接1000M端口1个4大约30路电子警察网络接入10/100M5128路视频服务器的网络接入10/100M615台数字硬盘录像网络接入10/100M7指挥中心工作站14台接入10/100M端口8其它接入口预留10/100M端口4个，100/1000M端口16个WS-X4148-RJ454WS-G5484-GBIC1本方案交换机建议采用CiscoCatalyst4006-S3交换机作为中心交换设备；配置了1个支持3层交换的第三代管理模块引擎，保证核心交换机的正常运行并且提供2个千兆模块插槽方便扩展，交通指挥中心网络在进行网络规划时提供VLAN之间的路由；1个WS-X4424-GB-RJ-45千兆模块，提供24个10/100/1000M接口，10/100/1000M接口用于连接服务器和用于连接二级交换机千兆模块和交警支队信息中心；4块WS-X4148-RJ提供大约30个10/100M接口连接电子警察设备；128个端口用于128路视频服务器的网络接入10/100M；15个端口用于15台数字硬盘录像网络接入10/100M；指挥中心工作站14台接入10/100M端口。
5.4.4.3服务器产品选型及配置服务器产品选型及配置一、服务器产品选型目前市场上网络服务器的机型：
小型机、RISC工作站、PC服务器。
选择服务器依据：
总体发展水平：
随着计算机芯片集成度和制造水平的提高，计算机外型规模正在日益缩小，目前的大型机结构采用的技术基本上能在PC上实现，其性能可与早期的大型机相媲美。
网络服务器的响应速度：
响应速度是选择网络服务器的重要因素。
影响网络服务器的速度主要因素有：
一、硬盘读写速度和硬盘接口卡的传输速度；二、内存访问速度和CPU的处理能力；三、网卡的响应速度。
另外需要考虑以下因素：
高速硬盘和接口卡、配置适当的内存容量、选择档次高的CPU、性能优越的网卡。
体系结构：
IBM，HP、SUN，DEC，公司的小型机服务器都是64位的体系结构，都有其64的UNIX系统。
系统的扩展能力基本差别不大。
惠普已经用其NetServer系列证明了惠普在质量上的优秀品质，并且还将会持续提供有着牢靠的可靠性的方便的解决方案。
惠普的服务工作配合所有的客户的需要，使每一个客户用最简单和最有效的方式来管理业务。
据IDC报告，惠普PC服务器连续六年获得了国内市场占有率第一，从而树立了在中国PC服务器市场上的领导地位。
惠普公司进一步加大了在中国的投资力度，除了不断推出新品，更将服务器生产线陆续不断加深。
综合以上分析，结合泉州市公安交通指挥中心具体需求,建议采用惠普服务器产品。
二、服务器配置泉州公安交通指挥中心基本配置用于：
综合信息交换平台服务器视频服务器GIS服务器应用服务器数据库服务器各服务器直接连接核心交换机千兆端口上。
名称型号数量用途数据库服务器HPML570G221安装ORACLE9i50用户企业版数据库，将系统中的数据（包括各子系统数据和综合应用数据）进行集中存储和管理2安装OracleSpatial地理信息数据引擎磁盘阵列HPMSA5001视频服务器HPML570G211安装Windows2000操作系统2数字视频服务和存储应用服务器微机服务器HPML350G32安装综合应用服务、流量检测服务、交通诱导应用、作为系统中系统集成应用、视频控制系统、流量检测系统、交通诱导系统、信号控制系统的服务器等综合信息交换平台服务器微机服务器1安装综合信息交换平台核心软件HPML350G2GIS服务器微机服务器HPML350G311安装Windows2000操作系统2安装GIS平台软件MapInfo5.4.4.4服务器操作系统选型服务器操作系统选型操作系统是软件平台的核心，可称为操作平台，选择操作平台的基本方针是：
技术上具有先进性，发展上具有可扩展性，投资上具有受益性。
选择NOS既要分析原有的系统情况，又要分析NOS的情况，对原有的系统情况分析应注意几点：
需要实现的目标，即要建立具有什么样的网络。
现有的系统配置，实现的难易程度，技术配备等。
NOS的主要功能优势、配置：
NOS包括两大类：
一类是专用的网络操作系统如：
NetWare，LANMANAGER和VINES；另一类是UNIX，Linux、WINDOWS和OS/2。
小型机和RISC工作站上的操作系统都是UNIX的变种，如：
HP的UX，IBM的AIX，SUN的SOLARIS等等；就目前能够成为国际国内主流操作系统平台的产品是；UNIX，NetWa
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