校园光缆通信网工程设计毕业设计.docx
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校园光缆通信网工程设计毕业设计.docx
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校园光缆通信网工程设计毕业设计
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
根据课堂所学内容的原理,这次我们设计的任务是以学院的校园网工程为背景,新建用户光缆,以满足学院师生的网络需求为目的工程设计。
能让设计者获得完整的网络工程设计经验,并深入了解实用网络工程拓扑结构。
设计当中假设了一个图书馆在整个网络设计的中心作为网络核心部分,然后选择合适的路线,连接到宿舍楼、实验室以及办公室,形成一个星形网络。
实现了实现千兆光纤到楼宇,百兆宽带至桌面。
写出了具体的实施及方案、光通路保护等,并说明了如何对工程施工质量进行控制。
关键字:
校园网,工程设计,网络核心,拓扑结构
ABSTRACT
Accordingtotheprincipleofwhattheylearnintheclassroom,thistimewehavedesignedisacollegecampusnetworkengineeringtasksasthebackground,thenewusercable,facultyandstudentstomeetnetworkrequirementsforthepurposeofengineeringdesign.Allowsdesignerstogetthefullexperienceinnetworkengineering,networkengineeringandpracticalunderstandingofthetopology.
Inthedesignweassumesalibrarywhichacrossthenetworkdesigncenterasacorepartofthenetwork,andthenselecttheappropriateroute,connectingtothedormitory,laboratoriesandoffices,formingastarnetwork.Gigabitfibersuppliedtothebuildings,fastbroadbandtothedesktop.Intheresearchthemainworkistodescribethedetailimplementationandsolutions,opticalpathprotection,andexplainshowtocontrolthequalityofconstructionworks.
Keywords:
Campusnetwork,engineeringdesign,networkcoretopology
第1章光纤在我国的发展与应用
1973年,世界光纤通信尚未实用。
我国邮电部武汉邮电科学研究院(当时是武汉邮电学院)就开始研究光纤通信。
由于研究开发光纤通信正处于十年动乱时期,处于封闭状态。
国外技术基本无法借鉴,纯属自己摸索,一切都要自己开发,难度极大。
但是武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线,使我国在发展光纤通信技术上少走了许多弯路,从而使我国光纤通信技术与发达国家差距较小。
1978年改革开放后,光纤通信的研发工作大大加快。
上海、北京、武汉和桂林都研制出光纤通信试验系统。
1982年邮电部重点科研工程“八二工程”在武汉开通。
该工程被称为实用化工程,要求的是一切均为商用产品而不是试验品,要符合国际CCITT标准,从此中国的光纤通信进入实用阶段。
在20世纪80年代中期,光纤通信的速率已达到144Mb/s,可传送1980路电话,超过同轴电缆载波。
于是,光纤通信作为主流被大量采用,在传输干线上全面取代电缆。
经过国家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”计划,中国已建成“八纵八横”主干线网,贯穿全国各省区市。
现在,中国已敷设光缆总长约250万公里。
光纤通信已经成为中国通信的主要手段。
在国家科技部、计委、经委的安排下,1999年中国生产的8×2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通,随后沈阳至大连的32×2.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。
2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通。
2006年烽火科技在沪杭间建成了80×40Gb/sDWDM系统光缆工程。
该系统用G.652D光纤,C、L波段分组放大各用40波分复用,40Gb/sSDH(STM-256),并采用精确色散管理技术和动态PMD补偿技术。
1.1我国发展光纤光缆技术的历史进程
1977年我国第一根短波长(0.8μm)阶跃型石英光纤研制成功,长度为17m,衰减系数为300dBΠkm;1978年研制出短波长多模梯度光纤(G.651光纤),衰减系数为5dBΠkm;1979年研制出多模长波长光纤,衰减系数为1dBΠkm;1980年1300nm窗口衰减系数降至0.48dBΠkm,1550nm窗口降至0.29dBΠkm;1985年研制出1300nm单模光纤,衰减系数为0.40dBΠkm;1990年研制出G.652单模光纤,最小衰减系数为0.35dBΠkm;1990年研制出G.653色散位移光纤,最小衰减0.22dBΠkm;1992年研制出掺铒光纤(EDF),将G.652单模光纤衰减降到0.26dBΠkm;1997年研制出G.655非零色散位移光纤。
继研制出G.655非零色散位移光纤之后,我国又相继研制出大有效面积非零色散位移单模光纤、色散补偿光纤、保偏光纤、数据光纤等,并且都已经达到生产水平。
此外,还对通信用塑料光纤的制造和特性也进了深入研究。
虽然光纤光缆的研制仅短短的20多年,其应用却已相当普遍。
迄今,已敷设光缆长度超过100万km,光缆已敷设到世界屋脊西藏。
我国光纤光缆制造业的规模不断壮大,成为世界第三大光缆生产国。
目前全国光纤生产厂家达10家,光缆生产厂家有200多家,每年所用光纤的数量超过400万km。
在实际网络中,无论是核心网还是接入网,目前主要应用的还是G.652光纤。
在核心网中新建线路已开始采用G.655光纤,在接入网中也已开始应用光纤带光缆。
1.2我国在光器件领域的研究和生产
光器件是光纤通信系统的基础元件,我国在光器件领域的研究和生产从70年代初起步,并不算晚;无论是有源器件还是无源器件,都满足了我国光纤通信发展初期的科研或工程的需要。
以下是我国在光器件方面逐渐发展的历程:
1977年研制出Si2APD;1978年研制出GaAs2LD;1980年研制出短波长用GaAlAs2LD;1981年研制出长波长用InGaAsP2LD和PIN,多模光纤连接器进入实用阶段;1982年研制出长波长用激光器组件和探测器组件(PIN2FET)、研制出光合波分波器、光耦合器、光衰减器、光滤波器等无源器件;1986年研制出动态单纵模激光器;1990年研制出1550nm分布反馈激光器(DFB2LD);1992年研制出可调谐DFB2LD和泵浦源LD,FC2PC陶瓷单模光纤活动连接器通过邮电部鉴定;1993年研制出小信号增益达25dB的掺铒光纤放大器(EDFA);1997年研制出应变多量子阱(DFB)激光器,以及STM21、STM24收Π发模块和STM216接收模块。
此外,我国还研制成功光纤光栅波分复用(WDM)器、光纤光栅分插复用器、光纤光栅色散补偿器等光器件;同时,在平面光波导器件的研制上也有新的突破,如:
聚合物薄膜光波导、极化聚合物光波导、硅基光波导器件、集成光波导器件等。
但是随着时间的推移,对光有源器件的技术要求越来越高,与快速发展的光纤通信相比,我国光器件产业无论规模还是速度,都有不小的差距,很不相称。
由于相关工业基础的薄弱、科研投入的不够以及体制和机制方面的原因,我国光器件的核心技术和高端产品方面与外国先进水品的差距愈显突出。
1.3我国光传输设备与系统研制和生产
1977年国内第一个按半导体方案设计的6.144MbΠs数字光纤传输通信系统研制成功;1978年我国第一条1.8km长的室外二次群光纤通信试验线路架设成功;1979年建成5.7km长8MbΠs光纤通信系统试验段;1981年研制出34MbΠs光传输设备;1982年研制出140MbΠs光传输设备;1984年武汉、天津34MbΠs市话中继光传输系统工程建成(多模);1988年全长245km的武汉荆洲沙市34MbΠs多模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收,扬州高邮34MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1989年汉阳汉南140MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1991年研制出565MbΠs光传输设备,合肥芜湖140MbΠs单模光缆通信系统工程通过国家鉴定验收;1993年上海无锡565MbΠs单模光缆通信系统工程通过邮电部鉴定验收;1995年研制STM21、STM24SDH光传输设备;1996年研制出STM216SDH光传输设备;1997年成都攀枝花622MbΠsSDH光传输工程通过邮电部鉴定验收,咸宁622MbΠsSDH双自愈环互连系统工程通过建设部初验;1998年海口三亚2.5GbΠs光传输系统工程通过邮电部鉴定验收,研制出OADM、OXC样机;1999年×2.5GbΠsDWDM光传输系统通过国家验收,研制出STM264SDH设备。
此外,在国家863计划支持下,我国还陆续完成了16×10、32×10、160×10GbΠsWDM系统,10GbΠs,40GbΠsOTDM试验系统,宽带接入系统以及全光通信试验网、自动交换光网络试验平台等一系列项目,自行研制成功的WDM光传输系统已在多省市提供运行和服务。
从20世纪70年代初我国开始研究光纤通信至今,光纤通信技术在我国已经经历了20多年的发展。
20多年来,经过我国科技人员长期不懈的艰苦努力,我国在光通信技术的研究和应用上都已取得了巨大成功,实现了从无到有、从小到大、从弱到强的历史性跨越,综合实力显著增强。
目前,光纤通信不但已成为我国通信网中最主要的传输技术,而且也是我国高新技术中与国外差距最小的领域之一,并且这一差距正随着我国光纤通信技术的快速发展而越来越小。
第2章光纤通信的基本原理
光纤是由单根玻璃光纤、紧靠纤心的包层、一次涂履层以及套塑保护层组成。
纤芯和包层由两种光学性能不同的介质构成,内部的介质对光的折射率比环绕它的介质的折射率高,因此当光从折射率高的一侧射入折射率低的一侧时,只要入射角度大于一个临界值,就会发生反射现象,从而能量将不受损失。
此时包在外围的覆盖层就象不透明的物质一样,防止了光线在穿插过程中从表面逸出。
由发光二极管LED或者注入型激光二极管ILD发出光信号沿着光纤传播,在另一端则有PIN光电二极管或APD光电二极管作为检波器接收信号。
为确保信号的有效传输,在光发送端之前需增加光放大器,以提高入纤的光功率,在接收端的光电检测器之后将微信号进行放大,以提高接收能力。
在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化,并通过光纤发送出去;在接收端,检测器收到光信号后把它变换成电信号,经解调后恢复原信息。
现代的光纤通讯系统多半包括一个发射器,将电讯号转换成光讯号,再透过光纤将光讯号传递。
光纤多半埋在地下,连接不同的建筑物。
系统中还包括数种光放大器,以及一个光接收器将光讯号转换回电讯号。
在光纤通讯系统中传递的多半是数位讯号,来源包括电脑、电话系统,或是有线电视系统。
第3章成都光缆工程铺设方法
光缆的种类较多,其分类的方法也很多。
按敷设方式可分为:
架空光缆、管道光缆、埋式光缆和水底光缆。
光缆线路施工工序复杂,工序之间必须衔接恰当,应按科学管理方法进行作业程序,计划实施工程日期,确定具体路由位置、距离、保护地段等。
才能对优质能按期完成工程的施工任务起到保证作用。
3.1光缆线路的路由复测
1)按设计要求核定光缆路由走向选择敷设方式。
(主要经现场勘察分为市区、郊区和开阔区。
一般市区、郊区的工程施工较为复杂,开阔区相对容易一些。
因此根据相关的地理环境来制定出工程价格的不等。
)
2)核定中继段至另一终端的距离提供必要的数据资料。
3)核定各路障、河道等障碍物的技术措施,并制定出具体实施可能性的方案。
4)认真仔细观察地形地貌以及初步确定线路接头位置的环境条件。
3.2光缆质量的检测
1)看外表,外径的粗细,粗的当然好。
2)摸外表,如手模后有黑印留在手上,用的显然是次品或再生回料做的光,反之如外皮光滑,坚固则用的是合格的外套PE料。
3)看光缆的截面,看钢丝大小,钢性,中心束管粗细,颜色,钢带的宽度。
4.看光纤颜色,颜色应鲜艳,并拿下一段试试光纤的抗拉强度。
5)请生产厂家提供光纤的测试报告。
6)用千兆光纤交换机或光纤收发器检验光缆是否能上千兆。
3.3光缆的敷设
敷设光缆敷设线路必须按路由复测进行,若遇特殊情况必须改动时,因及时先征得主管部门的同意。
根据选择的敷设方式,工程难度,正确分配施工人员岗位,责任到人。
3.3.1直埋光缆
目前直埋光缆的抗张、抗侧压力都高于管道、架空光缆,所以这种光缆外部带有钢带或钢丝的铠装,直接埋设在地下,要求有抵抗外界机械损伤的性能和防止土壤腐蚀的性能。
要根据不同的使用环境和条件选用不同的护层结构,例如在有虫鼠害的地区,要选用有防虫鼠咬啮的护层的光缆。
这种敷设光缆的方式适合于距离较远并且之间没有可供架空的便利条件时采用。
根据土质和环境的不同,光缆埋入地下的深度一般在0.8米至1.2米之间。
在敷设时,还必须注意保持光纤应变要在允许的限度内。
光缆直埋工程常用敷设方法有人工抬放、沟上滑轮牵引、机械牵引以人工“∞”抬放等。
这几种方法一个共同特点,是首先由人工将光缆沟挖好后方可进行敷设。
3.3.2水底光缆敷设
水底光缆是敷设于水底穿越河流、湖泊和滩岸等处的光缆。
这种光缆的敷设环境比管道敷设、直埋敷设的条件差得多。
水底光缆必须采用钢丝或钢带铠装的结构,护层的结构要根据河流的水文地质情况综合考虑。
例如在石质土壤、冲刷性强的季节性河床,光缆遭受磨损、拉力大的情况,不仅需要粗钢丝做铠装,甚至要用双层的铠装。
施工的方法也要根据河宽、水深、流速、河床、流速、河床土质等情况进行选定。
水底光缆的敷设环境条件比直埋光缆严竣得多,修复故障的技术和措施也困难得多,所以对水底光缆的可靠性要求也比直埋光缆高。
3.3.3架空光缆敷设要求
架空敷设当建筑物之间有电线杆时,可以在建筑物与电线杆之间架设钢丝绳,将光缆系在钢丝绳上;如果建筑物之间没有电线杆,但两建筑物间的距离在50米左右时,亦可直接在建筑物之间通过钢索架设光缆。
架空光缆通常距地面3M,在进入建筑物时要穿入建筑物外墙上的U形钢保护套,然后向下或向上延伸,电缆入口的孔径一般为5CM。
如果架空线的净空有问题,可以使用天线杆型的入口。
这个天线杆的支架一般不应高于屋顶1.2M。
这个高度正好使人可摸到光缆,便于操作。
架空光缆主要有钢绞线支承式和自承式两种。
我国基本都是采用钢绞线支承式这种结构是通过杆路吊线托挂或捆绑架设。
1)架空光缆在平地敷设光缆时,使用挂钩吊挂,山地或陡坡敷设光缆,使用绑扎方式敷设光缆。
光缆接头应选择易于维护的直线杆位置,预留光缆用预留支架固定电杆上。
2)架空光缆的吊线应采用规格为7/2.2mm的镀锌钢绞线,对于采用轻铠式光缆挂设时可采用7/2.0mm或/1.8mm的钢绞线。
3)引上架空(墙壁)光缆用镀锌钢管保护,管口用防火泥堵塞。
4)架空杆路的光缆每隔3-5档杆要求作U型伸缩弯,大约每1公里预留15米。
5)架空光缆每隔4档杆左右及跨路、跨河、跨桥等特殊地段应悬挂的光缆警示标志牌。
6)空吊线与电力线交叉处应增加三叉保护管保护,每端伸长不得小于1米。
7)近公路边的电杆拉线应套包发光棒,长度为2米。
8)为防止吊线感应电流伤人,每处电杆拉线要求与吊线电气连接,各拉线位应安装拉线式地线,要求吊线直接用衬环接续,在终端直接接地。
9)架空线路的杆间距离,市区为25~40米,郊区为40~50米,其他地段最大不超过67米。
3.3.4光缆吊线架设方法
1)采用导向滑轮、即在一终端结束沿线将吊线放入已预先装好的吊线线槽内,在另一端电杆部位安装一个大号滑轮,经过变向后在利用收线机或葫垆进行吊线收紧。
2)布放光缆时应每隔20~30米安装1个导引小滑轮,将牵绳通过滑轮按顺序,直至达到光缆所要牵引端头。
施工中一般光缆分几次牵引。
3)光缆牵引完毕后,由一端或几端同时用挂钩将光缆托挂于吊线上,通常采用(工程人员坐滑板车操作较快较好)。
也可以采用其他方法。
挂线时如果是长途干线因考虑其一定的距离,留有适当的余线圈扎好吊于杆路上,以被特殊情况时,线路较易回复。
3.3.5管道光缆敷设要求
管道光缆敷设一般是在城市地
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