网络工程校园网 设计方案.docx
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网络工程校园网设计方案
4.4布线系统：
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第一章、需求分析
1．1需求分析
根据CNNIC2002年的最新调查结果来看，我国目前的上网总人口已达4580万，其中学生用户占了26%，是最大的用户群。
另据华为公司市场部提供的资料，中国网民的普及率是1.2%，但在大学生群体中的普及率是93%。
目前87%学生在网吧上网，97%的学生用201校园卡打电话。
同时，随着国家信息化工作的深入开展，提高教育系统信息化水平成为当前工作的重点。
而校园网建设则是教育系统信息化建设的关键，尤其是高校校园网建设。
在信息化的建设过程中，它的作用体现在如下几个方面：
1、校园网能促进教师和学生尽快提高使用信息技术的水平；信息技术学科的内容是发展的，它是一门使用型学科，因此，为了让学生学到实用的知识，必须给他们提供一个实践的环境，这个环境离不开校园网。
2、校园网为教师提供了一种先进的辅助教学工具、提供了丰富的资源库，所以校园网是学校进行教学改革、推行素质教育的一种必不可少的工具。
3、校园网是学校现代化管理的基础，深入、全面的学校信息管理系统必须建立在校园网上。
4、校园网提供了学校和外界交流的窗口，学校应将校园网和互联网联接，这也是学校信息化的要求，做到了这一步，通过校园网去了解世界、在互联网上树立学校的形象都是很容易的。
教育即未来。
作为国家最重要的战略工程，如何使用信息技术改造我们传统的教学和管理手段；如何加深学生对于信息化和信息技术的理解和了解；如何造就同时具备传统和信息双重文化的一代新人，已成为教育界当前最为紧迫的任务之一。
信息技术的使用，势必极大地推进教育手段和教育内容的革命性变革。
1.1.1社会需求
首先，进行对象研究和需求调查，弄清学校的性质、任务和改革发展的特点，对学校的信息化环境进行准确的描述，明确系统建设的需求和条件；其次，在使用需求分析的基础上，确定学校Intranet服务类型，进而确定系统建设的具体目标，包括网络设施、站点设置、开发使用和管理等方面的目标；第三，确定网络拓扑结构和功能，根据使用需求、建设目标和学校主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；第五，规划安排校园网建设的实施步骤。
1.2需求调查
1.2.1业务现状
学校拥有计算机上千台，但由于目前各个系都是自己组建自己的内部网络，采用的软件平台、硬件平台和网络结构各不相同，因此随着学校网络发展和各个学校之间互连网络的建成，现有的网络结构和水平已经不能适应高速发展的信息网络建设，主要表现在：
1、由于各网络使用系统是各系根据本系自己的教学、实验、工作的需求组建的，因而各种信息既有大量的冗余，又有相互冲突。
同时由于各套网络系统的开发单位不同，技术水平参差不齐，因此信息的规范化程度低，各部门信息无法共享，交互操作的难度很大。
2、各系、各工作终端有自己的传输线路，传输速率不等，速率低且安全性、可靠性差，不利于统一管理，随着工作终端的增多，此问题将日益突出。
3、由于当时组建网络时都是由本专业自己开发，因此存在多种机型，多种操作系统，多种协议，网络异构等情况。
所以很难实现资源共享、系统互访、统一管理，对于后期的开发难度很大，这将影响实现办公自动化。
4、由于大部分系统没有实现客户/服务器模式。
因此系统远程互访时，需要较大的带宽。
5、由于校园内计算机之间对INTERNET都只能通过自己使用拨号网络方式连接，而目前学校已经拥有了自己的INTERNET网络出口和自己的IP地址。
这使得这些优势资源大家不能实现共享。
6、随着多媒体教学、远程教育、图象监控等业务的开展，校园网本身的业务范围不断扩大，对学校的网络性能提出了新的要求。
1.2.2网络数据流量
1、高性能
此次校园网工程核心设备采用华为3Com公司的千兆交换机Quidwayreg;S8512，构建的是TBits级的校园网交换平台。
Quidwayreg;S8512具备1.8T的背板交换能力，450Mpps的包转发能力，同时华为3Com公司增强了Quidwayreg;S8512的业务支持能力，并从硬件结构上支持全分布式业务处理，将业务处理分布到每个接口板进行，各线卡都包含处理能力强大的PacketsEngine，可以线速处理Layer2，IPv4，MPLS/VPN，IPv6等各种数据包转发。
可以说Quidwayreg;S8512以其强大的业务处理和支持能力最终实现业务和性能和谐之美。
尤为重要的是Quidwayreg;S8512采用了全新的万兆交换机体系结构，而不是简单的千兆交换机改良，因此烟台大学的校园网不仅满足的当前的网络需要，更是一个面对将来的网络，一个可以长久发挥高性能的校园网络。
2、强扩展、可兼容
千兆使用并不意味着网络华而不实。
华为3Com的千兆校园网方案不仅满足了骨干带宽的增长需求，满足了业务和性能并重的需求，满足了网络可靠性的需要，最重要的是使用户获得了最低所有权总成本（TCO）需求。
S8512具有1.8T的背板交换能力，并可扩容至3.6T。
同时S8512具备720G的交换能力，并可控容至2.88T。
并且，8512不仅具备高密度的业务接口，还提供丰富的业务支持能力，无论是IPV6，WEBSWITCH还是IPS或是NAT等业务都可完美提供。
总的来说，S8512可以长期满足校园网业务、用户、带宽发展的需求，可以方便高效的不断提升网络处理能力，保护现有投资。
3、组网效益
千兆校园网的建设将使烟台大学不再面临带宽匮乏，特别是核心网带宽匮的情况。
尤其保证了那些不间断的FTP使用、科研活动、网上视讯等长期消耗大量网络带宽的网络服务质量，提高了网上教学、E-Learening等业务的使用，成为学校拓展信息化教育的基石。
1.2.3外部要求
提供E-mail功能、WWW访问服务，加速内外人员间的信息交流和查询教学资料。
远程教学这种崭新形式的教学活动是通过卫星、数据专线等和国内的教学机构相连，相互之间直接通过网络交流信息，具备观摩教学、演示、辅导等功能。
第二章、功能要求
由于现有使用系统存在上述缺陷，而实际发展需求不可能在短时间内对所有网络系统进行更换，因此必须对目前的现状和需求进行科学的分析，制定出全局网络的规划，既能满足发展，又要容纳现有系统，具体要求如下：
1、不对目前各网络系统做大规模修改，各系自己的网络系统应能平滑地过渡到整个校园网中。
2、提供各种灵活多变的连网方式，系统要有一定的可扩充性和可扩展性。
3、提供高速平台和足够的带宽，为将来的OA系统、图象系统、Internet/Intranet、远程教学、多媒体教学使用等系统提供一条可靠、健壮的“信息高速公路。
4、必须对整个校园网进行有效的集中资源管理和网络管理。
5、可以为校园内各个系之间提供邮件服务、BBS服务、文件服务、WEB服务等多种INTERNET服务。
其校园网络的拓扑图如下：
第三章、逻辑设计
对于校园网这种规模大、集成度高的网络，我们建议采用Client/Server结构模式，即将网络结构建立在各类信息分布处理和集中管理相结合的方式上；由于将数据处理工作放在各客户机（Client）独立处理，减轻了服务器（Server）的负担，设备的性能可得到了良好的使用，而且资源信息可以分布共享、集中管理，使得系统的可靠性、开放性不单单依赖服务器，互补性很强。
这种结构灵活性好，速度快，可靠性高，是当今流行的网络系统方案。
3.1主干网
主干网在整个校园网络系统中占有举足轻重的地位，它是整个网络的中枢。
主干网负责学校各个局域网之间的数据传输，信息发布，资源共享，学校以后的BBS，办公自动化系统，VOD系统，远程教学系统，INTERNET接口，和其他兄弟学校的数据交换都将运行在这个网络上，因此，主干网的好坏直接影响到以后网络系统的运行效率，速度快慢,网络性能等参数。
因此，建立一条高速的、多能的、可靠的、易扩展的主干网络，解决目前存在的带宽问题，和适应未来发展的需要是校园网建设中一个重要的课题。
校园内各个局域网之间通信采用基于美国CISICO公司的Catalyst5000交换机的快速交换式以太网。
Catalyst5000是能支持所有主要网络技术的模块化结构的交换机。
它是为数据中心提供高密度局域网交换的理想设备。
它包括一个1.2Gbps的数据交换主干，最多可支持98个交换的以太网端口或50个交换的快速以太网端口。
可通过交换口，原有系统可无逢地纳入整个骨干网之中。
新增的系统可利用100M口，提供100M高带宽。
用户可利用其内在的CISCOIOS功能，它可提供虚拟网络和多层交换的能力，组成灵活的VLAN。
Catalyst5000交换机通过FDDI端口，以DAS方式接入整个校园网FDDI。
Catalyst5000交换机还提供ATM模块接口，在未来伸级到ATM网络。
Catalyst5000交换机的特点如下：
1.2Gbps带宽，每秒超过一百万个包的交换能力
所有端口都是全交换的
支持三个用户可定义的优先级别队列
支持16000个有源MAC地址
24MHZ68EC040网络处理器支持SNMP
支持在Catalyst内部或和其他Catalyst之间形成虚拟网络，最多达1024个VLANS
所有VLAN支持IEEE802.1D生成树算法，以支持容错连接
选择模块：
1个快速以太网端口
2个单模FDDI双连接端口
12个快速以太网端口
每个校园网段区域之间可以采用直达单模光纤，采用技术最成熟的高速的FDDI技术。
它可提供带宽高达100M。
能满足企业级要求。
FDDI的网络结构选用双环树型拓扑结构，它具有如下独特之处
1、带宽利用率高
环型拓扑使网上站点可以公平地使用网络所提供的带宽，不存在竞争问题。
即使在重负荷的情况下运行，传输效率也不会有明显下降。
2、灵活性
双环树型结构的FDDI可以通过增加或拆除集中器，很方便地扩大或者减少网络的规模。
在严格的布线场合，网络的规模是根据用户的需求自由决定，而不应为了适应网络拓扑结构的需求而设计，集中器固有的灵活性可以允许用户自行决定网络的增长变化。
双环树结构还允许用户在不分隔网络节点的情况下，进行一定的增加、移动和改变工作，这种在线灵活性和EIA/TIA568标准布线方案是一致的。
3、可用性
由双环树拓扑结构组成的网络容错性较好，在单个或多个过障点的情况下仍可维持正常工作，这一点对连接站点非常实用。
这种结构还允许多个站点从网上拆除。
而不会影响其它站点的正常使用。
各局域网段间的FDDI集中器选择CISCO公司的WS-C1400；WS-C1400可堆叠FDDI/CDDI工作组集中器结合了工作组集中器的紧凑性和模块化HUB的多用途特点，支持多种接口卡，因而配置紧凑又灵活。
特点：
∙可配置的为4-32口的FDDI/CDDI集中器
∙特有的数据流产生功能在诊断时能产生高达100Mbps的数据流
IP地址可用BOOTP服务器配置
∙广泛的管理特性：
可由WorkgroupDirector来管理；支持SNMP、SMT7.3、MIBII、FDDI、MIB、CISCO专有的MIB；SMB窗口可观察环上任何设备的SMT参数；环映射功能可用来查看连接到同一个FDDI环上的所有设备的顺序列表。
端口：
8个SM光纤接口卡。
每个局域网的主机服务器可直接以DAS方式接入FDDI；使用一个CISCO7507路由器和整个全国校园网相连，同时路由器7507DAS接入WS-C1400的M口；每台Catalyst5000交换机以DAS入WS-C1400的M口。
这样既能保证高负荷的网络设备有足够带宽，又能保证重要设备的冗余连接。
也可由Catalyst5000交换机提供的交换100M的端口连入骨干网中。
校方原有的计算机网络设备经Catalyst5000交换机桥接入FDDI骨干网。
另外对于数据量和原由网络比较规模比较小的局域网段，可以采用Catalyst3000交换机，Catalyst3000可有效地使用在中小型工作组交换环境，由于自身具有交换堆叠能力的灵活型，也适合于大规模的使用环境。
同样对于使用小规模的局域网段，也可以采用使用CISIO2511的路由器代替CISCO7507。
特点：
∙显著的吞吐能力和低延时，满足高性能、线速交换的使用需求
∙扩展的流量/网络管理特性
∙支持VLAN的实施
∙使用简单
∙模块化结构
3.2中心服务器
中心服务器是整个网络的核心部分。
中心服务器是整个网络中网络服务的提供者，它的性能优劣直接影响整个网络的工作效率，它的不稳定又会给网络造成很大的损失。
因此在服务器的选型上应考虑如下问题：
1.高可靠性
2.高效性
3.可扩展性和兼容性
由于校园网数据量比较大、访问人员比较多，同时承担了大量局域网数据的传输、服务等工作，对服务器的容错性有较高的要求。
根据容错技术的现状，我们选用了两台美国DEC公司的PriorisZX6000服务器。
基于高能奔腾（PentiumPro）处理器的PriorisZX6000MP服务器为访问客户机/服务器使用和数据库提供了最快的、最肯定的机制，并且配有先进的冗余功能和容错设施从而保证持续不断的高性能及配合未来的可扩充能力。
特性：
∙具有267MB/秒峰值带宽的双对等PCI总线
∙PCIRAID、PCIFAST──WIDESCSI接口和PCI快速以太网支持
∙可变速冗余风扇；可选的冗余电源；七个集成的热插拔硬盘托架随机赠送。
∙支持DIGITALWindowsNT集群系统
∙具有数据库和文件服务的容错能力
∙支持所有的工业标准的操作系统
∙最大的可扩充性，可以有多达2.0GBECC内存，1TB外存和12个I/O槽
∙先进的256位四路交叉访问内存结构
∙具有先进的可管理性，集成I2C接口，通过操作控制员控制面板可监视系统状态/报警，借助DIGITAL享有声誉的SERVERWORKS管理程序进行监视。
3.3广域网络
学校内部远端计算机网络连接采用光纤线路，光纤的传输质量很高，而且经过复用设备，可以转出一次群2M接口到各个局域网段。
也可以采用向邮电局的租用2M空闲带宽，合理利用自身的优势，将空闲的2M带宽提供给广域网，达到高速优质的要求，提高校园网系统的运行效率和可靠性，是最理想的选择。
广域网的通信主干采用网段间使用已铺好的光纤线路，链路成和网络层采用远程路由结构，这是由于路由技术可处理多种网络协议，管理能力强，可平衡数据流量，对其作优先级处理，易于连接多种通信介质和远程网络，能形成复杂拓扑结构网络。
采用路由器不但可以广域高速连接全局校园网，而且满足学校已存在的异种网络互联问题，并可为将来扩展预留扩容能力。
由上所述，我们确定广域网采用远程路由结构，各局域网段和网管中心网络之间的通信的采用光纤信道相连。
广域网网间互联设备采用多协议路由器、边界路由器和协议转换器。
中心路由设备
采用一台美国CISCO公司的CISCO7507路由器；CISCI公司推出的CISCO7507路由器是目前市场上高档的多协议网间网路由平台，它为企业提供了安全、可靠性、稳定性、可扩展性。
业界领先的CISCOIOS使它支持所有LAN和WAN接口，优化WAN服务，控制网间访问，进行数据的压缩和解密。
它可使用于交换虚拟网的路由、网络多媒体使用、IBM网络和主机互联INTERNET网络主干和访问节点、通过高速WAN的客户机/服务器使用等。
特点：
∙模块化结构机箱，支持全部种类的LAN和WAN接口和协议
∙支持全部功能组的路由软件（IOS）
∙路由和交换功能在一个RSP模块上实现
∙总线带宽高达2Gbps
∙所有模块都可带电拔插而无须重新配置
∙在线软件重配置可不中断网络使用和服务
∙快速启动：
软件升级后能快速启动（典型为35秒）
∙支持冗余、负载均衡的双电源系统（AC或DC）和双RSP备份，消除了单点失效的可能性
∙支持和IBM主机的信道直连
∙FlashMenory保证了软件和微码的快速可靠升级
∙环境监控、自我诊断和工具保证系统的正常运行
具体模块可为：
1.RSP2──MIPSRISCCPU，外部时钟为50MHz，内部时钟为100MHz；带2个100BASETX接口
2.FIP──FDDI单模双连接口
3.两块FSIP──8口E1-G.703/G.704（75ohm）接口
边界路由器
选择CISCO2511路由器。
它是固定接口的多协议路由器，采用了可重写的FlashMemory技术来简化软件维护，支持CISCOIOS的全部功能组。
特点：
∙采用FlashMemory技术
∙200MHz68030处理器
∙DRAM配置同IOS功能组有关，可扩展的18MB
∙4FlashMemory内存，和IOS功能组有关，可升级到8MB
∙支持所有的CISCOIOS功能
具体端口有：
∙1个以太网端口
∙2个同步通信端口
∙16个异步通信端口
协议转换器
选择以色列RAD公司的ASM-40高速调制解调器提供E1网络的同步数据通道。
特点：
1.数据速率可选择64K至2048Kbps
2.V.35诊断
3.数字接口：
V.35;x.21;RS-530;RS-422/V.36或G.703
4.线路接口：
G.703
连接结构
各局域网段的CISCO2511路由器通过两条专线分别同中心CISCO7507相连，构成迂回路由。
这样既能实现高速可靠的通道能力又能确保局间路由的可靠性。
这种路由结构，即使一条路由中断但并不影响整个系统的路由。
各远程终端和移动用户则可通过SLIP协议或异步方式入网。
整个学校网络和全国的校园网的互联通过网管中心的CISCO7507完成。
第四章、网络物理设计
4.1布线系统设计
结构化布线应该满足以下目标：
1．满足学院各大楼主要需求，同时兼顾未来升级能更好的实施
2．满足当前和长远的数据传输要求，兼顾质量。
3．布线系统遵循国际标准和国家建设部门和电信部门标准，根据逻辑设计中的拓扑星型结构采用国际标准施工。
4．布线设备的安装将支持语音、文本、视频等综合数据的高质量传输，重点强调各设备的兼容问题。
5．布线系统信息出口主要才用现在流行的通用RJ45接口插座，按统一规格进行线路铺设和连接接口，使之数据畅通。
4.2各设备间布线设计：
图示：
建筑子系统
设备间子系统
根据ISO/IEC11801将建筑物综合布线系统划分为6个子系统：
◆工作区子系统
◆水平子系统
◆干线子系统
◆设备子系统
◆管理子系统
◆建筑子系统
上面的示意图已明白而直观的展示了网络布线6个环节的实际含意。
施工人员将严格按照这6个网络布线环节科学施工。
4.2.1光纤的选择：
下表列出了千兆以太网现在支持的距离标准。
标准名称
媒质
传输距离
1000Base-SX
波长850nm
62.5微米多模光纤
50微米多模光纤
260米
525米
1000Base-LX
波长1300nm
62.5微米多模光纤
50微米多模光纤
单模光纤
260米
525米
3公里
1000Base-CX
同轴电缆对
25米
1000Base-T
4对5类双绞线
100米
LongHAUL（LH）
60--100公里
我们可以选择62.5/125um的多模光纤。
原因是62.5/125um的光纤。
它的传输距离在250m以内，这对于学院来说已经足够了。
我们使用了波长为850um的多模光纤。
这种光纤的传输距离在500以内对信号衰减不会很明显。
多模光纤和单模光纤相比多价格便宜得多，当然根据差分模式延迟的原理分析，单模光纤的光源为激光源，是沿纤芯阶跃式传播，由于多模光纤中玻璃介质的缺陷，使得光束在来回折射的过程中造成能量的距大衰减。
这个现象将影响以后网络的升级。
不过，学院目前还用不上那么快的网速，即使到了非要不可的时候，我们也有对应的解决办法，那就是在多模光纤的接口上使用调节发射适配器。
经分析我们选用1000BASESX波长为850nm、MMF、纤芯/包层为62.5/125带宽为160~200MHZ的光纤。
4.2.2管理子系统的布线：
管理子系统的主体是配线架以及配线架和网络设备之间形成交叉连接区。
管理子系统用于把水平子系统和干线子系统连在一起，或把垂直干线子系统和设备间子系统连起来。
通过它可以灵活的改变各子系统的连接关系，从而方便网络的管理。
交接设备连接方式应符合下列规定：
（1）如果线路一旦安装好后，比较固定，很少移动和重组，那么线路宜用夹接线方式
（2）如果对以后是否改装线路不可预料，或已预料到以后必然要进行线路重组，那么宜用插接线方式
（3）在交接场之间应留出空间，以便容纳未来交接硬件的扩充。
管理子系统通常设置在一幢大楼的中央设备机房或各个楼层的分配线间。
般由配线架和相应的跳线组成。
同时我们还应注意：
在设备间内水平接插软线或交接线和设备软线最长距离不能超过5米。
4.3中心设备室的选择：
考虑到学院正在迅速发展之中，兼顾以后几年学院可能扩展规模，我们将中心设备室布置在校园边缘区，具体位置见校园网建筑群物理位置示意图。
可以预料，在今后五年内，这里将成为学校的生活中心、科研中心、商务中心，必将成为学院网络用户最密集的地方。
它将承担学院大部分的通信任务。
这就是我们选择把中心设备室设置在此的理由。
学生公寓4的设备室选择
学生公寓4是目前学生人数最多的区域，这座公寓大约有300个信息点，可以共大约1200名学生同时使用网络。
地域集中、用户数多是这座公寓的特点。
根据以上特点，在网络设计时采用了集中分层管理，每层使用一个桌面交换机组，然后分别和其部门交换机直接相连。
这座建筑的网络设备多而集中。
因此我们选择了一间较大的房间作为设备间，由于居住人数多，有必要安装人为灾害的防护装置。
4.3.1教师公寓设备间选择
由于教师公寓的建筑物特点和学生公寓4的基本相同，不同的就是建筑物层数不同，用户数不同，但是前面已分析得出，其网络的设计方案一样，因此，其设备间的选择也和公寓4类似，我们把设备间放在公寓的第二层。
4.3.2学生公寓1~3的设备间的选择
学生公寓1~3栋的物理位置邻近，在以前的网络设计中已经确定，三栋楼共用一个交换机，但又因为每一层楼是分开的，不能像公寓4那样，采用集中式布线，每一栋楼又有一个子设备间。
在三栋楼之间有一个公共的设备间。
各楼设备间和公共子设备间是通过双绞线电缆连接的。
双绞线连接的有效距离为100米，为了减少衰减，合理布线，我们在第二栋楼选定公共设备间。
这保证了公共设备到每一栋的距离都在50m以内，远远小于100米。
对于每一栋楼的设备间的选择和公寓4的相似，我们把所有的设备间都放在第三层（共六层）。
以下是设备间的物理位置平面示意图：
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学生公寓1
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学生公寓2
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学生公寓3
4.3.3教学楼设备间的选
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