小区网络规划设计方案论文

小区网络规划设计方案

论文

Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

摘要

随着科学技术的发展，人们的生活水平也得到了大幅度的提高，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。基于计算机网络的各种网络应用系统通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范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。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，设计结构合理、高速度的网络，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！

本文通过分析现阶段人们对小区网络的需求和小区网络科技的发展速度，提出了小区网络设计要注重的原则以及设计步骤，并通过结合小区的实际情况，设计了适合于此小区的网络结构，极大地方便了用户，提高了各种资源的利用率。

关键词：小区网络、网络规划、网络设计

Abstract

With the development of science and technology, people's

living standard has also been greatly improved, digital campus,

the online community has been familiar with information

technology community is moving toward comprehensive information. Variety of network-based computer network applications in the network through a comprehensive collection of digital information, storage, transmission, processing and utilization of the human society on a global scale more closely linked, and an

irresistible tendency to influence and impact on human social, political, economic, and daily work, all aspects of life. Take

full advantage of the rich network resources, community service and advanced network technology to combine the design of high quality structured network, residents will be staying a lot

easier and will bring great benefits to the enterprise !

This paper analyzes the current needs of the people on the district network and the speed of technological development area network proposed district should pay attention to the principle

of network design and the design steps and the actual situation through a combination of residential, this area was designed for

the network structure, greatly facilitate the users to improve the utilization of various resources.

Keyword：Area networks, network planning, network design

目录

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范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 国内外研究现状

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。

在国内外的研究中：网络的初期规划必须既考虑话音、可视电话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内容，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。它应该能实现内部办公事务和外部事务处理的整合。

5) 适应性：用户信息网站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 年内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范来制定的。一般来说,可分为如下几个步骤: 1）分析用户需求,确定具体工程内容。

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：

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。它适合于物理范围较大的校园网络。

2）星形拓朴结构。此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、物理范围不大的小区网络。

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,但要根据物理范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——局域网仿真,而且ATM产品的价位也过高。

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内。它主要有以下优点:

1）处于不同建筑物内的站点可以划分到同一个虚拟网内。

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内的数据。

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。

目前在国内较流行的网络操作系统有UNIX、 Windows NT 4.0、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 ADSL

ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ，非对称数字用户环路）是一种利用现有的传统电话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。

图 2- 2 ADSL信道管道

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。

图 2-3 ADSL收发信机原理框图

具体工作过程如下：

（1）局端ADSL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电话业务（POTS）信号的收发耦合。

（2）用户端ADSL收发信机

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；普通电话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电话线中串接入ADSL局端设备，只需2～3分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL MODEM之间用一条两芯电话线连上，ADSL MODEM与计算机的网卡之间用一条交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，而且可以同时打电话。下图3-3为ADSL家庭用户上网示意图。

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连起来就可以了，只需再加多一个集线器，如下3-4图所示:

图 2-5 局域网用户的ADSL设备安装

ADSL的优点:

（1）可以利用现有的铜线网络，只要在用户线路两端加装ADSL设备即可为用户提供服务。

（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电话业务。

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+LAN

FTTX+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。

图 2-6 FTTX+LAN接入方式

FTTX+LAN的业务功能

（1）高速数据接入

FTTX+LAN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+LAN接入网可为企业集团等用户提供2～100Mbit/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+LAN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电话业务

为了适应基于IP上承载语音这一Internet发展的趋势，FTTX+LAN接入网可提供IP电话接入业务。

FTTX+LAN的优缺点：

1、FTTX+LAN的优点

（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、写字楼内采用综合布线，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类线本身只限于室内使用，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 HFC

1、HFC的概述

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网和电话网结合的产物，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HFC。

2、 HFC的网络结构

HFC典型的网络结构如图3-6所示。

图 2-7 HFC网的典型结构

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、电话和数据业务（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将射频信号解调还原为模拟电视和数字电视、电话和数据等信号，被不同的用户终端所接收。

上行方向：从用户来的电话和数据信号在综合业务用户单元（ISU，含Cable Modem）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）将电话信号送至主数字终端HDT和PSTN 电话网互联，将数据信号送到路由器与数据网互连，将VOD的上行控制信号送到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内的业务要求，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）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内容及设计方案。

3、1小区网络规划主要内容

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内，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接入服务和社区内增值服务，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，如内容服务器（建立虚拟社区等）、镜像站点、IP电话服务等。

综上所述，小区网络规划应该包括以下四个方面的内容：

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。

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。