三峡工程信息网络资源应用功能的开发.docx
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三峡工程信息网络资源应用功能的开发
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摘要：
三峡工程通信信息系统历经10年的规划和建设，已建成了一个集有线/无线话音通信、计算机数据通信、国际互联网业务、电视图像传输于一体的宽带多媒体信息平台，并拥有为三峡工程服务的相关业务。
随着近年来信息技术的最新发展，使我们有可能利用已有的宽带网络资源，开发更多的应用功能和增值业务，如IP电话、电视监控图像的传输和查询等。
关键词：
三峡通信，信息系统，网络资源，应用功能
开发为了满足三峡工程建设的需要，我们从施工开始前的论证准备阶段就着手规划和建设一个先进而完善的通信和计算机信息网络系统。
现在这个系统已基本建成，经过几年实际运行和使用的考验，证明该系统的技术方案和使用功能均达到了国内同类专网的先进水平，为三峡工程的建设和施工管理起到了不可替代的积极作用。
1三峡通信、信息系统的基本组成
（1）宜昌至三峡的数字微波通信和光纤通信。
其中施工初期建成的微波通信是当时三峡工地对外通信的唯一手段，为解决大批施工人员进驻工地后的应急通信起到了关键性的作用。
而光纤通信由于受到路由的制约直到1997年大江截流前才建成开通。
这是连结三峡工地和宜昌公司总部的两条互为备用的主干通信线路。
特别是高速光纤通信系统的建成不仅大大提高了通信的速率，增加了三峡通信网的容量，而且也使通信系统的可靠性得到了很大的提高。
（2）分别在宜昌公司总部和三峡工地建成了总容量近一万门的数字程控交换机通信系统。
各交换机之间统一用数字中继线组网、网内统一编号、直拨通话。
并于1997年初与宜昌电信局实现了数字光纤中继联网（DID），专网与公网之间可以直拨呼入、呼出，彻底消除了过去企业网与电信公网之间通信的瓶颈，大大提高了呼通率和通信质量。
（3）建设了800Mhz集群无线通信和一点多址微波通信网，从而为三峡工程施工现场构建了一套灵活而快捷的施工调度指挥通信系统。
（4）为适应三峡工程信息管理的需要，建立了宜昌至三峡的两套155Mbps光纤通信系统（ATM光纤通信为主通道，SDH光纤通信为热备用）和高速ATM数据交换机，实现了三峡工地和宜昌的宽带数据通信。
另外在三峡和宜昌两端有近20条分枝光缆延伸至各个信息点，加上前、后方几座办公大楼内的五类结构化布线系统，构成了一个无阻塞的高速信息网络平台。
网内连接了800多台计算机，它们之间通过交换式集线器（HUB）能以高达100Mbps的速度进行通信。
（5）通过宜昌公司总部至北京的卫星通信系统将我公司的计算机网与因特网相联，从而使专网内的任何计算机用户除了具有网内通信、查询、共享网内资源功能外还能访问英特网并具有因特网用户的各项功能。
卫星通道的速率现在为双向128Kbps（下行192Kbps，上行64Kbps），如需要可以方便地提升至2Mbps（双向）。
2三峡通信、信息系统的主要功能
（1）对内对外的电话直拨通信。
其中网内通信免费，由于专网连通了宜昌与三峡坝区，故使得三峡对宜昌市的区间通信变为市内通信，不仅大大方便了公司和三峡建设者对内对外的通信联络，而且每年可为公司节约一笔可观的通信费（区间通信比市内通信费率要高）。
（2）实现了三峡前、后方800多台计算机的联网，为三峡工程的计算机信息化管理提供了先进而可靠的宽带网络支持平台和运行环境。
（3）由我公司与加拿大Moneco公司合作研究开发的三峡工程管理系统（TGPMS）已成功地在该网上运行，它作为大型水电工程管理软件其内容包括了三峡工程的各个方面，形成了较完整的工程设计文档资料、施工计划进度、合同文档管理、财务会计、质量安全、大型施工设备以及科研项目的共享信息资源库。
它的全面使用不仅节省了工程管理的人力、物力，而且也大大提高了工作效率，集中体现了三峡工程现代化管理的水平。
（4）在这个宽带数据网上还运行着notes办公事务处理系统，它包含了总公司的公文系统、电子邮件、会议通知和会议纪要、人事档案等内容。
该系统在全公司和各参建单位的成功应用改善了办公条件，提高了办公效率，得到了普遍地欢迎和好评。
（5）网内每个用户均能通过卫星专线与因特网相连，能以较快的速度上网。
享受英特网所提供的丰富多彩的信息资源和电子邮件服务。
（6）申请注册了中国三峡总公司的域名（CTGPC.COM），在北京代表处建立了3W服务器和网站主页。
可以通过In-ternet网向全世界发布三峡工程及其相关的各种信息。
3利用现有网络资源，开发新的服务功能
计算机信息网络是一个飞速发展的技术领域，网络带宽在不断展宽，新的应用功能也如雨后春笋般涌现。
三峡通信、信息系统的网络平台虽已基本形成，而应用还远未完善。
为了充分利用已有的网络资源潜力，为三峡工程的建设乃至建成后的运行管理提供更完善的信息服务，产生更大的经济效益，就不仅要继续推广已取得的应用成果，加强系统硬、软件的维护，使之处于良好的运行状态，而且还要不断地开发新的应用领域和增值业务。
3.1加强三峡网站的建设管理，使之成为宣传三峡工程的第三大新闻媒体
利用三峡网站在因特网上适时发布三峡工程的建设成果和与之有关的信息是向全国及全世界宣传三峡最快捷、最方便的途径和手段。
因为它不仅传播速度快，而且覆盖范围广。
这是一般报刊杂志所不能比拟的。
但现在的三峡网站一是布局设置不太合理，二是管理力量薄弱，所以信息较少，内容陈旧，更新不及时，形式也不够灵活新颖。
更多文章mxdwk
为了改变这种现状，建议该网站的日常业务包括信息、资料的采访、编辑和录入，网页制作、更新等划归新闻中心管理，而信息中心则负责网站的技术支持。
这样就把三峡工程的报刊、杂志和网站作为三大新闻媒体提到同等重要的位置并统一管理起来。
起到事半功倍的效果。
另外，鉴于目前北京和宜昌还没有专用通信线路，故需要在宜昌另建一台3W服务器及相应的连接设备和软件，而将北京的3W服务器作为数据备份。
上网内容要作到全面、准确、实时，要定时更新。
以增加它的新闻性和可读性，也就增加了宣传效果。
3.2开发专网IP电话业务
IP电话是因特网和电话交换机相结合的—项全新的应用成果。
它的最大好处就是能够节省电话费。
根据现在的国家政策，在企业专网内部开通IP电话业务是允许的。
三峡通信、信息网不仅已与电信公众网联网，而月也已通过吉通网络公司的金桥网与国际瓦联网联通，这为开通IP电话提供了十分便利的条件。
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（1）1P电话系统在三峡信息网的构成
由此图可以看出，在现有设备配置情况下，为了使我公司和三峡工地的用户都能打IP电话，只需增加少量设备。
（a）电话网关
电话网关是实现IP电话的最关键的设备，通过它把模拟话音信号转换成数字信号，并变换为可以在因特网上传输的数据包。
此外它还能提供路由器功能、优先级别限制功能等。
根据不同要求，安装时需对电话网关进行内存升级、更新路由器操作系统IOS.电话网关的联网调试包括设定IP地址、设置H.323网关参数、配置计费命令等。
由于IP电话语音数据流对实时性要求很高，为了防止上网计算机数据流对语音数据流的影响，必需在电话网关上将语音数据流的优先级设置为高于计算器数据流的优先级。
（b）电话网关与电话交换机的接口
电话网关可直接与交换机的数字中继板相接。
根据话务量大小可按30路（一块E1板）或60路（两块E1板）数字中继线配置。
并在交换机上进行软件设置，定义IP电话的路由号（例如设为“10”），这样用户拨“0”就是通过公用电信网打市话和长途电话，拨“10”就是通过因特网打国内或国际长途电话。
当然交换机的计费软件也得进行相应的定义，调整相应IP路由的费率。
这样只是在交换机上增加了一条出口路由，故交换机原有的功能完全不受影响。
（c）增加三峡专网与国际互联网之间的通信带宽
为了节约上英特网的信号带宽，语音数据要经过数据压缩处理，将每路64K的语音数据压缩为4K左右的数据，因此有30路中继线的IP电话系统需占用128K的上网带宽，且这个通道只用于国际和国内的出中继通话业务，市话和入中继通话仍通过电信公网的中继线进行。
总之可以根据经济、适用的原则灵活配置中继线数量和上网带宽。
（2）IP电话经济性分析
下表是两者通话费的对比：
项目
VOIP话费
公网话费
价格比
国内长途
0.3元/分钟
1.0元/分钟
30%
国际长途
4.8元/分钟
15元/分钟
32%
内地-港、澳、台
2.5元/分钟
5.0元/分钟
50%
内地-亚洲（中东除外）
4.8元/分钟
12元/分钟
40%
深圳-香港
1.5元/分钟
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由此可见，两者平均价格差为62%，也就是说IP电话话费只为公网话费的38%.根据我公司2000年上半年电话费单统计，国际、国内长途话费为121.5万元（推算全年长途话费是243万元）。
如果开通了IP电话业务，则一年少付通信费150万元。
扣除因特网信道租费每年为24万元（128K）。
则实际每年可节约话费120万元以上。
可见它的经济效益是非常明显的。
3.3工地监视实时图像在网上的传输和查阅
前面已经提到，三峡信息网内主干线路传输速率已达155Mbps，不久还将建设622M甚至更快的三峡永久光纤通信网，局网内到桌面速率达100Mbps.是一个可以进行双向多媒体信号传输的高速数据网络平台。
现在的情况是，一方面在网上能够查看的信息较少，另外也还有一些部门的信息资源，例如物资部的散装水泥/粉煤灰信息系统、工程建设部的公共工程信息系统、工地图像监视系统等未能进入信息主网。
如能将这些信息特别是图像信息纳入到公司的主网中，则不仅可以丰富公司信息网的使用功能，提高其使用效率，而且能把三峡工程的建设、管理提高到一个更高的水平。
下面主要介绍大坝监视活动图像在网上传输和查看的方案。
现在工地图像监视系统有两套。
一套是模拟图像监视系统，已接入有线电视网;另一套是数字图像监视系统，主要用于大型施工机械如塔带机等的安全监视，（当然也可方便地用于大坝浇筑现场监视，将来还可用于船闸闸门及以电站机组运行的监控）。
它共有八台摄像机，分别用微波或视频电缆将摄像机的图像信号传输至集中监控室进行图像的模/数变换、压缩、存储、显示。
它采用了高性能多媒体监控平台，集高速矩阵切换、硬盘图像存储和防盗报警等功能于一身。
主要性能指标如下：
（1）在监控中心显示器上有八个画面，显示八路彩色实时活动图像（可以扩充至16路实时画面）。
一点监视八点，并可分别对摄像机进行控制;
（2）中心在监视的同时可硬盘录像和检索回放。
基本配置可以记录一周的活动图像信息，增加硬盘容量可记录更长时间的信息;
（3）NT28套件（高速视、音频采集/压缩卡+高速PCI网卡），适用于LAN/WAN中多点对多点的视频监控。
支持TCP/IP标准通信协议;
（4）视频采集格式为MPEG-1，视频采集速率256K～3Mbps，具有实时图像变化监测功能，利用画面运动补偿的原理，既能压缩带宽，又不影响画面质量（清晰度）;
根据设计要求，该图像监视系统应能具备网上传输功能。
只要在网上各计算机内装入多媒体软件就可在办公室计算机上观看施工现场实时活动图像。
现在需要解决的问题是计算机网和监控中心之间的传输通道及接口界面。
原来已规划并架设了一条光缆到覃家坨变电站，只要再架设一条2km左右的连结光缆即可解决。
系统的软件设计则要配置一套多媒体软件包，使显示器上增加一个图像查询栏，点击查询栏内摄像机编号或所在位置名称即可选择你所需要的一路图像进行观察。
通过查询回放还可查看过去一周甚至一个月内某个施工位置的任意时段的图像，这对于分析施工质量及安全事故是非常有用的。
4结论
三峡工程专用通信信息系统已经颇具规模，并为三峡工程的建设和管理提供了良好的全方位的服务，取得了明显的成绩。
但由于信息技术日新月异地发展，新的应用成果不断涌现，所以如何充分利用现有的网络及信息资源，完善和开发新的应用领域就成了我们当前的主要任务。
为此要密切跟踪学习信息技术的最新发展，加强总公司各部门之间的联系和合作，从系统开发和应用的全局出发，以工程需要和三峡电站管理为依据，少花钱，多办事，才能在三峡信息系统的二次开发中不断取得新的突破。
这不仅有利于三峡工程的施工建设，有利于培养一批高素质的信息领域技术人才，也可为三峡电站建成后采用先进的全自动化运行管理打下一个良好的基础。
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1.绪论
1.1研究背景
网络被认为是互联网发展的第三阶段。
网络的设计和实施能够带来切身实际的利益，城域网、企业网、局域网、家庭网和个人网络都是网络发展的体现。
网络发明的初衷并不仅仅是表现在它的规模上，而是互联互通，资源共享，消除资源访问的壁垒，让生活更加方便、快捷、高效。
随着网络技术的发展，网络在应用方面也体现出了很大的潜力，能够共享和调度成千上万的计算设备协同并发工作，能汇聚数百万计的信息资源加以归类、分析和发布，还可以让世界每一个角落的人们实时沟通交流。
在现代高速发展的社会里，企业与企业之间的联系日益密切，大量的、复杂的信息交流显得由为重要。
随着电子科技的高速发展，那些如何复杂大量的信息，通过网络技术帮助下，就可以轻而易举的从某一地方传送到另一地方，而且简单、快速、准确，给人们带来了很大的方便。
而在现代企业中，网络技术在管理中的应用，已显得举足轻重。
随着企业信息化进程的进一步深入和发展，计算机在企业中的应用越来越广泛，而企业对计算机的依赖越来越强。
随着网络应用的日益丰富以及人们在日常生活中对网络依赖的日渐紧密，那么对于网络吞吐量，网络延时，网络链路的稳定性以及网络服务的多样性就会产生新的要求，同时也希望网络应用的花销能更加低廉，这样针对电信网络运营商所提供的服务将会产生巨大的挑战，本实时通信系统的成功应用将会给运营商们提供更加方便，快捷，稳定，并且低廉的网络运营成本，本实时通信系统帮助企业实现巨大的商业价值的同时也为用户带来的更加高效，快速，稳定并且廉价的网络服务资源。
1.2选题理论
1.2.1需求分析方法
在软件的设计和开发过程中，需求分析是一个重要的阶段，是项目开发的基本要素，是项目实现和实行的关键。
软件工程的需求分析指的是了解用户需求，在软件的功能上和客户沟通并且达成一致，评估软件的风险系数和项目需要付出的代价，最终形成一个完善设计实现的复杂过程。
目前比较流行的软件需求分析方法有：
结构化分析方法和面向对象的分析方法。
1.结构化分析
结构化分析方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。
它一般利用图形表达用户需求，使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表以及判定树等。
结构化分析的步骤如下：
①分析当前的情况，做出反映当前物理模型的DFD;②推导出等价的逻辑模型的DFD;③设计新的逻辑系统，生成数据字典和基元描述;④建立人机接口，提出可供选择的目标系统物理模型的DFD;⑤确定各种方案的成本和风险等级，据此对各种方案进行分析;⑥选择一种方案;⑦建立完整的需求规约。
2.面向对象分析
面向对象是在结构化设计方法出现很多问题的情况下应运而生的。
从结构化设计的方法中，我们不难发现，结构化设计方法求解问题的基本策略是从功能的角度审视问题域。
它将应用程序看成实现某些特定任务的功能模块，其中子过程是实现某项具体操作的底层功能模块。
在每个功能模块中，用数据结构描述待处理数据的组织形式，用算法描述具体的操作过程。
面对日趋复杂的应用系统，这种开发思路逐渐暴露了一些弱点。
那么面向对象的分析首先根据客户需求抽象出业务对象;然后对需求进行合理分层，构建相对独立的业务模块;之后设计业务逻辑，利用多态、继承、封装、抽象的编程思想，实现业务需求;最后通过整合各模块，达到高内聚、低耦合的效果，从而满足客户要求。
1.4.2系统开发设计方法
软件的开发设计模型是将软件开发的整个过程、事件以及任务提取汇总而成的结构化框架。
软件的开发包括了需求分析、系统设计、编码实现以及单元、系统测试等阶段，有时也会有一部分的后期维护阶段。
软件的开发设计模型能够更加清晰、直观地反应出软件设计开发的全部过程，明确定义了开发过程中所需要完成的事件和任务。
常见的软件设计模型有：
边做边改模型、瀑布模型、原型模型、增量模型、螺旋模型、演化模型、喷泉模型、智能模型、混合模型等，下面将列举并介绍其中比较常用的两种模型。
第2章实时通信系统的需求分析
2.1客户业务需求分析
网络如今已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分，无论是个人娱乐还是工作拓展，以及将来的智能生活和办公需求，都需要网络的承载，随着网络应用发展的突飞猛进，人们对网络的承载能力，业务种类的多样性，以及网络的稳定性提出了更高，更多的要求。
本通信系统针对自己的核心客户需求给出了不同的定制方案，本文针对各大客户的共同需求，有以下几个方面.
1.网络带宽方面，要求核心网单口接入全面铺设10Gbps端口，最大单机承载达到960Gbps。
2.服务多样性方面，要求全面支持IEEE802.1q，802.1p，802.1ad等全业务承载，对于多用户网桥要求支持基于虚拟专用局域网业务建连，对于核心网要求采用MPLS方式承载接入。
3.网络稳定性方面，要求支持多链路，多接点通信保护，倒换时间不超过50ms，核心网保护需要支持BFD，FRR两种工作模式。
4.链路维护方面，要求支持ITU-TY.1731的链路检测和诊断。
5.网络运营质量和分级管理方面，要求支持层次化业务分级和管理。
6.网管方面：
需要提供图形化管理界面，需要具备跨厂商设备识别管理能力，动态路由计算能力，多业务配置管理能力。
2.2网络拓扑和设备需求分析
通过对客户现网运营拓扑的分析，本系统给出了适用的各种网络需求拓扑以及相应的设备安排。
本系统的网络拓扑中需要包含一个MPLS核心域和多个以太网交换边缘域，称之为标准域。
第3章实时通信系统的详细设计.....................24-44
3.1基于单点直通业务的模块功能设计...................24-34
3.2基于多点桥接业务的模块功能设计...................34-44
第4章实时通信系统相关功能的实现...................44-60
4.1协议转换模块的实现...................45-54
4.2业务承载模块相关功能的实现...................54-60
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第5章实时通信系统测试...................60-65
5.1端到端系统测试...................60-62
5.1.1链路保护业务承载测试...................60
5.1.2节点保护业务承载测试...................60-61
5.1.3多节点保护业务承载测试...................61-62
5.2基于RFC2544网络设备互联基准...................62-65
5.2.1吞吐量测试...................62-63
5.2.2丢包率测试...................63
5.2.3延时测试...................63-64
5.2.4背靠背测试...................64-65
结论
该项目历时两年，本人参与了全部的客户需求分析，设计，系统实现以及现网试运营测试，本实时通信系统为公司签下了多家著名网络服务提供商的现网布局订单，并且成功在现网当中运行，从客户的反馈方面，无论是现网容量的提升，多业务的承载，灵活的Qos服务还是高质量的网络稳定性，都得到了客户的肯定，运营商们通过本系统提供的高质量网络服务，赢得了更多的用户，在商业上也获得了更大的盈利，同时对网络用户而言，网络质量更加稳定，网络带宽更加宽阔，同时价格也更加低廉。
通过该项目的设计与实现，本人对以太网通信技术有了更加深刻的了解，最重要的是通过这个项目的实施，能够对现网运营方面有一个整体了解，对客户的真实需求也有了一定的认识，在项目中取得的这些宝贵经验无论是在今后的工作和研究方面都是很重要的帮助和财富。
随着语音市场的饱和以及语音业务每用户平均收入的下降，运营商的利润增长面临挑战。
多业务提供商向IP/Ethernet平台转移，不仅能开发更有价值的个性化多媒体业务，还能有效降低成本。
多业务提供商正在寻找能够支持从2G向3G和宽带无线接入平滑演进的传输解决方案。
同时，他们希望能在网络规模不断增大的情况下有效地控制运营成本，于是他们纷纷考虑建设自己的下一代移动承载网。
对于我们设备服务供应商来说，希望能够给移动运营商们提供支持多种业务的接入承载层网络，这同时也是本人下一个阶段的工作重点，中国电信运营商重组后，三大全业务经营商要经营固网宽带业务，营移动业务。
但原本地传输网存在一系列的不足，必须对传输网尤其是网络融合方案进行深入研究。
全业务所承载的主要业务包括传统的语音及其增值业务、宽带数据承载及接入业务、行业和企业大客户VPN专线业务、移动语音和移动数据及其增值业务等;——传统语音及其增值业务对于传统的固网运营商来说，接入网和交换机模块均是通过传输网进行承载。
基于语音的智能网业务及彩铃、一号通等业务包括信令网的承载也对传输网电路也存在一定的需求。
各运营商还建设了比例不多基于NGN的MSAG和MSAN软交换接入网关系统，也是承载在接入传输网的MSTP上，语音业务占原固网运营商传输网络整体负荷的需求的35%左右。
——宽带数据承载及接入业务固网运营商IP城域网的核心层至汇聚层基本上均承载于光纤或波分系统上，对于传输网的核心层压力较小，但是城乡结合部、郊区、乡镇和部分农村所存在的宽带接入需求，如ADSL、ADSL2+、LAN及部分宽带接入专线，这些业务承载在传输网的汇聚层和接入层的MSTP上，每用户带宽需求在1～4M之间，随着宽带用户和宽带用户带宽需求的不断增加，传输接入网的电路容量日益成为发展瓶颈，宽带数据接入业务需求占原固网运营商传输网接入环整体负荷的55%左右。
——大客户专线接入业务大客户专线业务发展的初期，大量采用PDH和集中式PDH进行组网，随着传输设备的不断发展，小型化、微型化的传输设备日益完善，部分城市的本地网已经大规模采用微型和小型传输设备接入大客户专线，对于业务安全性需求不大的部分用户，这些业务量部分转移到基于数据网的MPLSVPN网络上。
大客户专线接入业务占本接入传输网容量的10%左右;——移动语音和数据业务随着电信重组后三大全业务运营商的成立，传输网需要为原有2G及建设中的3G的网络中提供移动话音和数据通信服务，包括核心网和接入网。
这些业务需求如果不考虑运营商重组，则需要100%完全承载在原移动运营商的传输网上。
全业务本地传输网的传统语音业务、移动语音业务和各类数据业务的基石，网络中各种数据业务发展迅速，如何快速接入多种业务，充分利用现有传输网络的带宽开展业务，是全业务运营商在竞争中赢得主动的关键。
随着传输技术的不断发展，网络组网技术也将
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