酒泉市城域网建设.docx
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酒泉市城域网建设.docx
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酒泉市城域网建设
《光纤通信》课程设计
酒泉市城域网建设
姓名
学号
学院电气工程学院
专业班级2009级通信工程3班
目录
摘要………………………………………………………………2
一、概述………………………………………………………..3
1.设计背景………………………………………………………3
2.城域网简介…………………………………………………...4
二、酒泉市城域网设计……………………………………….....5
1.现状分析………………………………………………………5
2.网络模型设计…………………………………………………6
3.用户业务表……………………………………………………6
4.SDH速率等级………………………………………………...7
5.拓扑结构………………………………………………………8
6.业务矩阵………………………………………………………10
7.时隙矩阵………………………………………………………10
8.设备选取………………………………………………………11
三、网络安全分析……………………………………………….12
四、综合布线…………………………………………………….13
1.设计标准……………………………………………………….13
2.安装环境……………………………………………………….13
3.布线规格……………………………………………………….13
五、设计心得……………………………………………………..13
六、参考文献……………………………………………………..
摘要所谓宽带城域网,就是在城市范围内,以IP和ATM电信技术为基础,以光纤作为传输媒介,集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的的多媒体通信网络。
本文以酒泉市的实际情况为出发点,对其所辖的“一区两市四县”的城域网建设提出一个解决方案。
本文首先介绍了酒泉市的自然环境、经济状况及城域网建设情况,然后提出了包括网络模型、拓扑结构、布线规格及网络安全等的设计方案。
关键字:
城域网;网络模型;网络安全
Abstract
Theso-calledbroadbandmetropolitanareanetwork,iswithinthecitylimits,withIPandATMtelecommunicationtechnology,opticalfiberasthetransmissionmedium,collectionofdata,voice,videoservicesinoneofthehighbandwidth,multifunctional,multi-serviceaccessmultimediacommunicationnetwork.BasedontheactualsituationofJiuquancityasthestartingpoint,toitsplaceadminister"districttwocountyoffourcity"constructionputforwardasolution.ThispaperintroducestheJiuquancity'snaturalenvironment,economicconditionandtheconstructioncondition,andthenputforwardanetworkmodel,topologystructure,specificationofwiringandnetworksecuritydesign.
Keyword:
Metropolitanareanetwork;Networkmodel;Networksecurity
一.概述
1.设计背景
随着我国西部大开发的热潮,西部城市信息化建设的步伐也在加快。
宽带城域网建设,将成为今后信息网络建设的重点。
酒泉市位于甘肃省西北部河西走廊西端的阿尔金山、祁连山与马鬃山(北山)之间。
甘肃省名“肃”字由来地。
东接张掖市和内蒙古自治区,南接青海省,西接新疆维吾尔自治区,北接蒙古国。
东西长约680公里,南北宽约550公里,总面积19.2万平方公里,占甘肃省面积的42%,全市辖“一区两市四县”(肃州区,玉门市、敦煌市,金塔县、瓜州县、肃北县和阿克塞县),有总人口110万人。
酒泉市地势南高北低,自西南向东北倾斜。
南部祁连山地是一系列3000~5000米的高山群,海拔4000米以上渐渐进入冻土区,终年积雪冰封,有现代冰川分布,是本区河流发源地。
酒泉市城区处于洪积扇和冲积平原之间,海拔1449米左右。
酒泉市属大陆性干旱气候,干燥寒冷,降水奇缺。
从东到西海拔1500-1100米,年均温3.9℃~9.3℃,无霜期127~158天。
夏季干热而较短促,冬季寒冷而较漫长,但春季升温迅速。
酒泉市肃州区有50万,除肃州区以外的地区地广人稀,且大部分地区为沙滩戈壁市区人口密集。
肃州区是酒泉市经济最为发达,人口最为密集的地区,城域网建设已经具有一定规模,正在逐步向周边乡镇辐射。
近几年,随着酒泉市的经济发展,人们生活水平的提高,人们了解和掌握信息的需求逐渐增强。
所以,本次课程设计将根据酒泉市的实际情况,提出一个城域网建设方案。
2.城域网简介
城域网位于骨干网与接入网的交汇处,是通信网中最复杂的应用环境,各种业务和各种协议都在此汇聚、分流和进出骨干网。
多种交换技术和业务网络并存的局面是城域网建设所面对的最主要问题。
总体来说,宽带城域网的建设应包括城域光传送网、宽带数据骨干网、宽带接入网和宽带城域网业务平台等几个层面。
新一代的宽带城域网应以多业务的光传送网为开放的基础平台,在其上通过路由器、交换机等设备构建数据网络骨干层,通过各类网关、接入设备实现语音、数据、图像、多媒体、IP业务接入和各种增值业务及智能业务,并与各运营商的长途骨干网互通,形成本地市综合业务网络,承担城域范围内集团用户、商用大楼、智能小区的业务接入和电路出租业务,具有覆盖面广、投资量大、接入技术多样化、接入方式灵活,强调业务功能和服务质量等特点。
当前城域网一般包括核心层、汇接层和接入层。
核心层主要功能是提供高带宽的业务承载和传输,完成和已有网络(如ATM、FR、DDN、IP网络)的互联互通,其特征为宽带传输和高速调度;汇聚层的主要功能是给业务接入节点提供用户业务数据的汇聚和分发处理,同时要实现业务的服务等级分类;接入层是利用多种接入技术,进行带宽和业务分配,实现用户的接入,接入节点设备完成多业务的复用和传输。
二、酒泉市城域网设计
1.现状分析
酒泉市占地面积19.2万平方公里,总人口110万,其中肃州区有人口40万,人口密集,而其他地区地广人稀。
肃州区是酒泉市经济较为发达的地区,宽大城域网建设已经具有一定基础,但是周边的两市四县城域网建设还在起步阶段。
另外,酒泉市内的酒泉卫星发射中心及航天城等单位不在本次课程设计的范围内。
2.网络模型设计
本次课程设计的网络模型采用分层设计,分层设计具有扩展性、简单性及灵活性等优点。
一般大型网络可分为核心层、汇聚层和接入层。
结构图如下所示:
各层的功能如下:
核心层:
核心层由核心节点组成,一般有交换局、长途局、数据中心及关口局等,负责核心节点间大容量中继电路,与省/本地长途网的互联互通,也与其它网络互联互通。
网络结构相对稳定,业务可靠性、安全性要求高。
网络节点数量少、业务容量大、电路调度频繁。
核心层可采用的组网技术主要有城域波分、MSTP和OXC等。
若业务量不是特别大,新建的城域传输网核心层可选用MSTP技术组网;对于业务量特别大,尤其是业务流量将保持较高增长速度的地方,核心层应采用城域波分技术。
汇聚层:
由汇聚节点组成,负责一定区域内业务汇聚和疏导,要求具有强大的业务调度能力。
汇聚层的存在避免了接入点直接接入核心层导致的接入网跨度大、主干光纤消耗严重等问题。
汇聚层可采用的组网技术主要有MSTP、RPR和城域波分技术。
在汇聚层采用MSTP,可保证对传统TDM业务的支持,同时优化数据业务的传送,提高带宽利用率。
利用MSTP的L2交换和汇聚功能,可节省汇聚层节点的业务端口,降低网络成本。
当前和今后一段时期,TDM业务仍将是电信运营商最主要的收入来源,而且还有一定的增长空间,在业务需求以TDM业务为主时,新建城域传输网的汇聚层以采用MSTP为宜。
接入层:
处在网络末端,进行业务的接入,是技术最丰富、对成本最敏感的区域。
当前接入层可供选择的技术主要有MSTP、RPR和EPON等。
接入层采用MSTP可以替代部分数据网络设备,降低网络成本。
对于IP业务流量占主导的区域,可采用RPR组网,以实现数据业务接入能力优化。
由于接入层中的主要业务包括10M/100M以太网、2M、34M/45M等小颗粒业务,城域波分技术不适用于这一层面。
对于城域传输网与IP网的组网,应综合考虑技术成熟性和网络经济性,根据实际需求,可采用多种不同的技术方案实现经济和灵活的业务接入。
在接入层,城域传输网应能提供丰富的业务接口,以满足IP业务接入和承载的需要,有利于节省网络投资和提高资源利用率。
3.用户业务表
根据用户对网络的不同需求,例如对带宽、效率、安全等的不同要求,将全市的城域网用户分成以下六类。
用户类型
业务种类
接口类型
接入宽带
政府机关
内部办公系统互联
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
访问Internet
会议电视
E1(G730)
PBX接入
E1/CO中继
教育机构
分支机构互联
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
访问Internet
PBX接入
E1/CO中继
居民小区
访问Internet
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
商业大楼
访问Internet
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
PBX接入
E1/CO中继
金融保险
分支机构互联
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
访问Internet
PBX接入
E1/CO中继
医疗机构
访问Internet
Ethemet10M/100MV3.5
64k-512k-2M-10M
远程会议
PBX接入
E1/CO中继
4.SDH速率等级
SDH(SynchronousDigitalHierarchy,同步数字体系)光端机容量较大,一般是16E1到4032E1。
SDH是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络,是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络(SONET)。
国际电报电话咨询委员会(CCITT)(现ITU-T)于1988年接受了SONET概念并重新命名为SDH,使其成为不仅适用于光纤也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。
它可实现网络有效管理、实时业务监控、动态网络维护、不同厂商设备间的互通等多项功能,能大大提高网络资源利用率、降低管理及维护费用、实现灵活可靠和高效的网络运行与维护,因此是当今世界信息领域在传输技术方面的发展和应用的热点。
SDH标准速率
ITU-T
线路速率Mb/s
简称
STM-1
155.520
155M
STM-4
622.080
622M
STM-16
2488.32
2.5G
STM-64
9953.28
10G
STM-256
39813.12
40G
5.拓扑结构
由于酒泉市发展不均衡的现状,现决定选取人口最多的肃州区和国际旅游城市敦煌作为骨干接入点并加入网管设备,然后整个城域网通过光纤与公网相连。
把肃州区、敦煌市作为核心层,玉门市、金塔县、肃北、阿克塞、瓜州县作为汇聚层,各区、市、县的企、事业单位,居民小区等作为接入层。
网络拓扑结构图如下:
针对酒泉市正在发展阶段,各地区发展不平衡,形成了较多的狭长的城市发展地带,以及线性网简单、经济的特点决定的采用线性网。
6.业务矩阵
在网络结构选择线型网的基础上,人口基数大且较为集中的地区,业务量相对较大,系统ADM和TM2之间开通15个1KMb/s,而肃北、阿克塞、瓜州等地区业务量较小,TM1和ADM之间,TM1和TM2之间分别开通10个1KMb/s,其业务矩阵如下图所示:
站点
ATM1
ADM
ATM2
总计
ATM1
___________
10
10
20
ADM
10
___________
15
25
ATM2
10
15
____________
25
总计
20
25
25
70
SDH业务矩阵
7.时隙矩阵
在确定了业务矩阵以后,再对SDH线性链路进行时隙分配。
时隙分配图是对SDH进行业务设置的重要依据。
下图是上述业务矩阵的一种时隙分配图。
,假设支路板插在第六槽位,每个支路板上有21个2M通道。
时隙
站名
TM1
W
ADM
WE
TM2
W
STM-1
W1:
1~10
IU6:
1~10
W1:
11~20
IU6:
11~20
W1:
1~10
IU6:
1~10
E1:
1~10W1:
1~10
IU6:
11~20IU6:
1~10
W1:
11~20
IU6:
11~20
时隙分配图
图中的W、E分别表示网元的西、东向。
例如:
E1:
1~10表示东向第一个VC—4时隙的第一至第十个VC—12时隙;IU16表示网元上第六支路板,IU6:
1~10表示第六支路板上的第一至第十个2Mb/s通道。
上图中还可以看出,中间站ADM在配业务时,不但要配置TM1到TM2的10个2Mb/s,还要配置TM1到TM2的贯通业务。
8.设备选取
将肃州区和敦煌市确定为骨干节点,骨干节点各选用一台FOUNDRYBigIron8000,每台BigIron8000配置两块冗余备份的管理模块。
信息通过光纤以10/1000M连接到交换机上。
企业用户需要高速连接时,可以把企业自己的交换机通过光纤连接到最近的边缘节点上,并配置冗余的直流电源。
在玉门市、金塔县的每个管理模块上配备5个长距千兆以太网端口。
在每个管理模块上各选一个千兆端口捆绑在一起,以2Gbps的速率连接到下级端口。
每个管理模块上还有4个1000BaseLx端口,可以用于连接距离较近的边缘节点,如附近的学校的模块局。
另外还配置了一块24口100BaseTx模块和一块10BaseFx模块用于连接本地用户。
在阿克塞、肃北和瓜州在每个管理模块上配备3个长距千兆以太网端口。
在每个管理模块上各选一个千兆端口捆绑在一起,以2Gbps的速率连接下级接口。
由于这三个地区地广人稀,模块局距离较远,也需要通过长距千兆端口进行连接。
每个管理模块上还有4个1000BaseLx端口,可以用于连接距离较近的边缘节点。
另外还配置了一块24口100BaseTx模块模块和一块10BaseFx模块用于连接本地用户。
在BigIron8000上还可以根据需要配置ATM模块和POS模块。
网络骨干节点之间采用星形拓扑,两节点之间的光路出现故障时,不会影响节点间的通讯。
此外,由于采用了跨模块的TROUNKGROUP技术,单个端口或模块的故障不会影响节点间通讯。
冗余备份的管理模块保证了骨干交换机的不间断运行。
边缘节点与骨干节点之间的连接同样采用TROUNKGROUP技术,无论出现光路、端口还是模块故障,都不会造成通讯中断。
在接入层节点,楼域交换机采用了FastIron工作组交换机,有24个10/100M自适应接口,并配备了2口100BaseFX上行接口,连接到网络边缘节点。
家庭用户通过楼内的双绞线,以10/100M速率连接到楼域交换机上。
企业用户需要高速连接时,可以把企业自己的交换机通过光纤直接连接到最近的边缘节点。
对于DDN、ADSL等其他接入方式,其局端汇聚设备可以采用10/100/100M端口连接到城域网骨干网。
三.网络安全分析
城域网的安全风险主要在于设备遭受攻击或病毒引发的网络流量突然增大对设备性能的冲击,安全解决方案不仅仅是包含某些安全产品和技术,更重要的是建立一个信息安全体系。
其安全体系主要包括以下五个方面:
(1)安全策略:
它是整个安全体系的核心,是采用安全技术、安全检测和紧急响应的依据。
建立一个安全解决方案,简单来说就是安全策略的制定、评估和执行。
(2)安全技术:
它是指根据已建立的安全策略,在信息系统中所采用的安全技术和产品(如防火墙、加密、认证等),是实现系统安全的保证措施。
(3)安全检测:
安全检测是落实安全策略的重要工具,也是安全响应的依据。
网络系统在运行中需要通过不断检测和监控来发现新的漏洞和入侵威胁,及时作出相应、有效的安全响应。
(4)安全管理:
它是对工作人员、系统安全信息的组织和管理,是实现网络系统安全的管理手段。
据统计,大部分的信息安全事故是由于安全管理不善所引起的,所以应该充分重视系统的安全管理工作。
安全管理也包括对系统中各种运行日志的手工安全审计,这也是事后发现系统漏洞、非法入侵者的重要方法。
四.综合布线
1.设计标准
IEEE802.310BASE-T
IEEE802.5TokenRing
IEEE802.3Ethernet(100BASE-T)
EIA/TIA-568A
ANSIFDDI/TPDDI100Mbps
CCITTATM155Mbps/622Mbps
CCITTISDN
ISO11801
2.安装环境
温度:
-5摄氏度~45摄氏度
相对湿度:
5~85%PH
无潮湿和粉尘的影响
无有害的气体
3.布线规格
骨干网采用单模光纤
接入网采用同轴电缆或双绞线
五.设计心得
通过这次课程设计,使得我对光纤通信有了进一步的认识,对整个通信网络有了一个整体的了解。
在设计开始时由于我的专业知识掌握不够扎实,所以感到无从下手。
最后在查阅了大量资料以后,渐渐地有了自己的思路。
在整个实际过程中我对从教材所学的知识进行了再一次巩固。
这次课程设计中,我通过自己的努力克服了许多困难,真正感受到了知识的乐趣。
虽然我的设计中还有许多不足之处,但是我会不断努力学习,增长知识,进一步提高自己。
在这次课程设计之初得到了老师的热心帮助得以正确选题,在设计过程中更是得到了同学的大力帮助,在这里对帮助过我的老师同学表示感谢。
六.参考文献
【1】郑玉甫,《光纤通信原理与技术》,兰州大学出版社,2006年6月。
【2】张宝富、崔敏等编著,《光纤通信》,西安电子科技大学出版社,2004。
【3】孙学康、张金菊编著,《光纤通信技术》,人民邮电出版社,2004。
【4】胡先志、张世海、陆与喜编著,《光纤通信系统工程应用》,清华大学出版社,北方大学出版社,2003。
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