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现代交换技术课程设计
现代通信交换技术课程设计
设计题目:
榆中县稠泥河村三网合一网络设计方案
班级:
通信工程08-2班
姓名:
杨娜
学号:
200809516
指导教师:
李新颖
2011年7月
摘要
三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。
三网融合是一种广义的、社会化的说法,在现阶段它是指在信息传递中,把广播传输中的“点”对“面”,通信传输中的“点”对“点”,计算机中的存储时移融合在一起,更好为人类服务,并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一,而主要是指高层业务应用的融合。
本文从农村建网的重要性和必要性及网络设计原则、所采用技术等方面介绍了现代通信三网合一具体针对于某一村落的设计方案。
关键词:
三网融合;建网原则;设备;网络结构图。
1.概述
1.1三网融合的概念
所谓“三网融合”,就是指电信网、有线电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。
“三网融合”是为了实现网络资源的共享,避免低水平的重复建设,形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。
其表现为技术上趋向一致,网络层上可以实现互联互通,形成无缝覆盖,业务层上互相渗透和交叉,应用层上趋向使用统一的IP协议,在经营上互相竞争、互相合作,朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起,行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。
“三网融合”后,用户可用电视遥控器打电话,在手机上看电视剧,随需选择网络和终端,只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。
1.2农村三网融合的重要性和必要性
农村三网融合是缩小城乡数字鸿沟,让农户一步到位享受现代科技成果的有效方式。
对城市而言,三网融合只是“锦上添花”。
而在农村,电脑拥有者寥寥无几,电视基本上只能看两三个台;农村固定电话普及率低;手机普及率更低于全省及全国水平。
因此,在农村搞三网融合不仅可以激发市场活力,拉动农村信息消费,更可以让农民一步到位享受到现代通信和广播电视的科技进步成果,真正意义上实现“一线三通”和“三屏合一”,为农民“雪中送炭”。
农村三网融合是实现共建共享、提高资源利用率的有效途径。
近年来,很多农村已具备了全面推进三网融合的基本能力,社会各部门也充分利用网络辐射服务为“三农”提供了共建共享的基础。
同时从另一个层面讲,电信体制的多轮改革重组已经证明,网络资源如果不进行共建共享、体制创新,必将给国家带来巨大损失。
目前,电信网络资源充裕,推进三网融合适逢其时。
农村三网融合是凝聚社会力量,推动农村信息化建设的有效载体。
推进三网融合的重要意义、指导思想、基本原则、工作目标、主要任务、政策措施、内容步骤、发展要求、部门分工已经非常明确。
但在具体推进过程中,在操作层面上还会遇到许多困难和问题。
总之,农村是一个广阔天地,三网融合大有作为。
农村三网融合是争取地方各级政府政策支持,促进信息通信惠农的有效手段。
党的十七届三中全会审议通过的《中共中央关于推进农村改革发展若干重大问题的决定》中明确提出:
积极推进广电网、电信网、互联网“三网融合”,积极发挥信息化为农村服务的作用。
推进三网融合的落脚点更应在农村,这是农业增效、农民增收、农村发展的必然要求。
农村三网融合是传播先进文化、丰富农村文化生活的有效平台。
可以录制中小学生远程教育课件,可提供党建服务、电视直播、影视点播、医疗卫生、农村教育、致富信息、时移电视、卡拉OK等多种业务服务。
由此看出,三网融合带来了农村农民文化生活的繁荣,并已成为传播先进文化的有效平台。
农村三网融合是规模化、开放化、分层化、公益化推进三网融合的有效探索。
区别对待、因地制宜、公益服务、规模发展、方便实惠、开放搞活理应成为推进农村三网融合的基本指导思想。
我们有理由相信,在国家和社会各级政府的有力推动下,在电信和广电两大行业的共同努力下,一个“服从国家利益、服从人民利益、尊重科学规律”的新生事物必将结出丰硕果实!
1.3网络设计原则
组建网络系统时,原则上应该考虑几方面的要求,力求做到具有实用性、先进性、开放性、可扩展性、安全性和可靠性等,使系统更合理、更经济、具有更好的性能。
1.实用性原则
实用性是网络建设的首要原则,是对用户最基本的承诺。
网络必须最大限度地满足用户的需求,保证网络服务的质量。
同时,网络的建设又是一个不断发展的过程,网络设备的技术在不断地进步,设备的价格也在不断下降,因此建设目标定位应合理,一般是未来3~5年内的需求,避免过分超前。
网络系统也应是经济的,应尽可能地利用现有的系统,使其发挥最大的效益,不至于产生设备上的投资浪费。
2.先进性原则
网络建设投资较大,网络应用的发展又非常快,要保证网络在数年内仍能满足用户的需要,网络设计时要注意网络方案的先进性,充分利用当前的新技术。
先进性包括设计思想、网络结构、软硬件设备以及使用的开发工具的先进性。
网络设计也要保证所选用技术的标准性和成熟性。
符合国际标准的设备和技术可保证多种设备的互操作能力、兼容、可维护和对前期投资的保护。
先进的技术可能为网络带来较高的性能,但如果不是技术发展的主流,不能成为工业标准,则有被淘汰的可能,因此在技术的选择上,也要注意技术的成熟程度。
3.开放性原则
开放的系统才是具有生命力的系统。
网络技术和信息技术日新月异,新产品不断涌现,网络系统的设计要考虑网络部件的兼容性、互操作性和未来新发展对系统的影响,以保证能跟上世界通信、网络和计算机技术的发展潮流。
4.可扩展性原则
由于用户的需求会不断增加和变化,网络系统的建设是逐步进行的,随着信息量的增多和应用面的扩大,网络将在规模和性能两个方面进行一定程度的扩展。
因此网络设计要考虑网络的扩展能力,要充分考虑部件级、系统级、应用级的模块化扩充能力,这样,网络系统才会有较强的适应力。
5.安全性和可靠性原则
系统的安全和可靠是保证整个系统正常运转的前提条件和基础。
安全性指确保系统内部的数据和数据访问以及传输的信息是安全的,避免非法用户的访问和攻击。
可靠性要保证网络系统能不间断地为用户提供服务,即使发生某些部分的损坏和失效,也要保证网络系统内信息的完整性、正确性和可恢复性。
2.网络设计所采用的关键技术
2.1宽带接入技术
(1)利用铜线资源,用XDSL实现宽带接入
在宽带业务发展的初期和中期,宽带用户需求和宽带业务普及率较低,将FTTC(或FTTB),特别是APON与ADSL(或VDSL)技术相结合可以提供光纤敷设成本、电子设备成本和提供的带宽能力方面的最佳平衡,是一种比较理想的宽带混合接入方案。
图1ADSL宽带接入网网络结构
(2)采用FTTC+HFC实现全业务接入
HFC和基于PON的FTFC是两种较好的接人方式,但各自有不足之处:
HFC在传送模拟CATV信号方面有优势,但开展语音、数据接入方面可靠性差,且上行信道频带窄、易受噪声“漏斗”效应的影响和信号问串扰;此外,模拟信道对数字业务开展也不利。
HFC是在现有的CATV网基础上建设,在成本上具有很大优势;而FTTC采用PON技术,提高了通信传输质量,解决了上行传输中的带宽问题,但它不支持模拟分配式视像业务(CATV业务)的传送。
将上述两种技术优化组合而形成新的网络结构,便可支持所有业务的接入。
(3)发展宽带PON
XDSL技术和HFC网络中CableModem是目前提供宽带接入的基本方案,但它们的发展受传输距离、最大容量或噪声干扰的限制。
因此,它们只是宽带接入的过渡方案,宽带光纤接人才是接入网发展的主要方向。
引入光纤有几种方案,根据当前具体情况,在近期和中期应主要采用FTFC/FTTB方案。
PON是比较有前途的网络结构,网络可靠性高、成本低、分支能力强、对业务透明、易于升级扩容。
窄带PON可方便地升级到宽带PON,还可继续使用WDM扩容。
宽带无源光纤网(BPON)是宽带接人的一种较好结构,特别是以ATM为基础的无源光网络(APON),结合了ATM多业务多比特率支持能力和无源光网络透明宽带传送能力,是BPON的发展方向。
(4)WDM进入接入网
为了满足接入网容量不断增长的需要,可采用光分插复用器(OADM)来扩大主干层容量。
不同波长用于网络的不同节点,不仅具有良好的保密性、有效性和安全性,而且可以不变接入网结构而将宽带业务逐渐引入,从而实现平稳升级。
当所需容量超过了PON所能提供的速率时,WDM—PON不需要使用复杂的电子设备来增加传输比特率,仅需引入一个新波长就可满足新的容量要求。
目前的水平可实现16—32个波长的密集波分复用(DWDM),从长远看则有可能实现数百个波长的高密集波分复用或频分复用系统,将来甚至可以实现一个用户一个波长。
(5)发展LMDS,实现宽带无线接入
本地多点分配系统(LMDS)是一种新兴的宽带接人技术,以点对多点的广播信号传送方式提供高速率、大容量、全双工的宽带接入手段。
运用LMDS可实现用户远端到骨干网的宽带无线接入,进行包括话音、数据、图像的传输,也可作为因特网的接入网。
LMDS工作在28GHz波段附近,可用宽带达到1GHz以上,通过若干个类似蜂窝的服务区提供业务,每个服务区建立一个基站,用户远端通过基站接入骨干网。
2.2基于光缆的宽带光纤接入技术
(1)宽带有源光接入
在各种宽带光纤接入网技术中,采用SDH技术的接入网系统是应用最普遍的。
这种系统可称之为有源光接入,主要是为了与基于无源光网络(PON)的接入系统相对比。
SDH技术是一种成熟、标准的技术,在骨干网中被广泛采用。
在接入网中应用SDH技术,可以将SDH技术在核心网中的巨大带宽优势和技术优势带接入网领域,充分利用SDH同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来的好处,在接入网的建设发展中长期受益。
SDH技术在接人网中的应用虽然已经很普遍,但仍只是FTTC(光纤到路边)、FTTB(光纤到楼)的程度,光纤的巨大带宽仍然没有到户。
因此,要真正向用户提供宽带业务能力,单单采用SDH技术解决馈线、配线段的宽带化是不够的,在引入线部分可分别采用FTTB/C+XDSL、FTTB/C+CableModem、FTTB/C+局域网接人等方式提供业务。
(2)宽带无源光接入网
基于ATM的无源光网络(ATMPON)是既能提供传统业务,又能够提供先进多媒体业务的宽带平台。
PON的业务透明性较好,原则上可适用于任何制式和速率的信号。
APON下行采用TDM,而上行采用TDMA技术,其下行速率为622Mbps或155Mbps,上行速率为155Mbps,可给用户提供灵活的高速接入。
ATMPON最重要的特点就是其无源点到多点式的网络结构。
光分配网络中没有有源器件,比有源的光网络和铜线网络简单,更加可靠,易于维护。
特别是如果F1TrH大量使用,有源器件和电源备份系统从室外转移到了室内,对器件和设备的环境要求可以大大降低,维护周期可以加长。
APON的标准化程度很高,使得大规模生产和降低成本成为可能。
此外,ATM统计复用的特点也使ATMPON能比TDM方式的PON服务于更多的用户,ATM的QOS优势也得以继承。
采用波分复用技术是扩大光纤传输容量的一种有效手段。
以波分复用技术为基础的无源光网络(WDMPON)用于接入网有着广阔的发展前景。
2.3宽带IP技术
TCP/IP技术是一种适用于不同传输技术和传输媒体的广域网技术。
传统上,其所采用的底层接入网协议是资源共享方式,基本为面向无连接业务方式。
这种分组包交换网络对各种业务一律平等。
为了完成通信任务,它们需在分组包中携带包括信源和信宿地址在内的路由信息,并在每个节点进行路由寻址,交换速率低,当网络拥塞时,无法保证传输实时业务的服务质量。
然而,近年来,宽带IP网技术发展迅速,许多关键技术相继被突破,出现了吉位以太网技术,迅速使以太网从一种专用网络技术发展成公用网络技术。
采用吉位路由交换机为核心设备,在光缆上直接架构宽带IP网已经成为当前宽带综合业务骨干网主流组网技术之一。
该网络的优点:
带宽宽,容量大,具有透明的交互业务功能。
全网络结构统一,设备简化,统一使用IP协议,同外围网络可实现真正无缝连接,便于向优化光学网络过渡。
便于与国家信息基础设备NII开放式网络模型要求接轨。
性能价格比优,标准成熟,运用广泛。
接入方便灵活,易于扩展和推广应用。
能较好地保证QoS,具有现实经济性和持续先进性。
2.4视频编码技术
现在国内外已经开展的IPTV业务基本上都是NPEG-2,与现在的DVD相同,在编码时对图像和声音的处理是分别进行的,这种处理方式压缩效率较低,而且不利于传输。
目前的趋势是使用更适合流媒体系统的H.264/MPEG-4,AVS是我国具有自主知识产权的新一代编码方式,复杂性更低。
目前运营商在编码标准的选择上还没有统一。
视频信号输入计算机,完成数字化后,仍不能马上直接使用,一般要经过视频编辑才能使这些视频素材文件达到我们的要求。
2.5软件技术
软件技术的发展,尤其是联合与协调不同操作系统、不同网络环境问的中间件技术;面对日益增长的大规模服务请求、高可用且有良好伸缩能力与容错效果的软交换平台系统的发展,使得三大网络及其终端都能通过软件变换,最终支持各种用户所需的特性、功能和业务。
3.网络设备选择
3.1交换机
(1)思科WS-C3560-48TS-S
思科WS-C3560-48TS-S(图2)是一款48口三层交换机,定位大中型机构,结合业界领先的易用性和最高的冗余性,它能有效的提升堆叠式交换机在局域网中的工作效率。
思科WS-C3560-48TS-S提供了48个以太网10/100/1000端口,其采用的StackWise技术,可以使得堆叠的所有成员都拥有图2
单一的IP,并作为统一的整体进行管理,这样可以充分地使用堆叠互联带宽,简化了管理。
单一IP管理适用于包括故障检测、虚拟LAN(VLAN)创建和更改、安全和QoS控制等多种活动。
管理员可以在不进行设置的情况下直接添加或移除堆叠中的交换机,提高了使用效率。
(2)艾泰千兆光纤交换机SG1224F
艾泰千兆光纤交换机SG1224F(图3)是一款二层线速以太网交换机产品,它提供了24个10/100/1000M自适应RJ-45端口,2个1000MSFP图3
光纤接口。
所有端口均支持全线速无阻塞交换以及端口自动翻转功能,是一款应用于网吧、企业、小区、校园网组建千兆桌面接入的首选设备。
艾泰科技千兆光纤交换机SG1224F内嵌多种安全策略,能轻松抵御IP、MAC、ARP、DHCP、端口等多种欺骗,阻止有问题的客户机向内网发动攻击,将内网威胁扼杀在端口。
客户机上再加装杀毒软件、上网助手、浏览器安全辅助工具就能确保网络接入端的安全,实现全网安全无忧。
艾泰千兆光纤交换机SG1224F比较适合用作中小型网络的光纤组网,该机能够保证全网的安全,并能提供48Gbps的带宽,保证了网速的稳定。
3.2路由器
TL-R478+双WAN口宽带路由器(图4)是TP-LINK公司针对网吧,中小网络环境而设计的宽带接入设备,采用IntelIXP网络专用处理器,主频266MHz,并配备32M内存,性能表现不俗;1U钢壳,内置电源模块。
TL-R478+具有两个WAN口,图4
支持链路冗余,带宽汇聚,出口优先选择。
内网管理方面,支持基于IP(端口)的QoS,支持基于端口的VLAN,支持基于IP的连接数限制等。
功能设计上侧重迎合中小网络环境、网吧应用的需求。
3.3服务器
(1)惠普ML110G6服务器
惠普ML110G6服务器(图5)采用塔式(4U)结构设计,支持Nehalem架构的单路至强处理器,主要特点是拥有强大的扩展性能,对于中小企业用户来说非常适用。
这款惠普ML110G6标配四核Intel至强X3430处理器(2.4GHz,95W,1333FSB),8MB内置智能缓存;图5
存储方面,这款服务器标配4GBECCPC3-10600UBECC(2x2GB)内存,4个内存插最大可扩充至8GBUDIMM内存;集成6口SATA控制器,其中4口用于硬盘,2块250GBSATA硬盘,最多支持4块SATA硬盘,16倍速SATADVD-ROM驱动器。
(2)戴尔PowerEdge2950
戴尔PowerEdge2950(图6)在双路机架式服务器市场销量一直非常不错,易拆装的模块化设计和液晶显示屏等人性化细节让用户使用起来非常方便。
戴尔PowerEdge2950是一款2U机架式服务器,双路设计,兼容英特尔至强5400系列及之前的双路处理器产品,这款产品配备了1颗至强E5430处理图6
器,该处理器是英特尔推出的第一代45nm处理器中的一款,属于双路四核服务器中较为高端的产品,主频2.66GHz,四核心共享12M二级缓存。
而在内存方面,这款产品提供有8个内存插槽,最大支持32G的FBD全缓冲内存,今天为大家介绍的这款促销产品配备的容量为4G。
在硬盘方面,戴尔PowerEdge2950提供了了6个3.5英寸硬盘插槽,而这款促销产品使用了2块单盘容量146G的SAS硬盘,并组成了RAID6。
3.4波分复用器
波分复用器CWDM(图7)
最大容量:
4波(10G),8波(20G),16波(40G),32波(320G,全波光纤)/波长范围:
符合ITU-IG.695标准/点到点,点到多点,中继,环路,单纤双向/光纤类型G.652G.653G.655图7
业务接入类型:
PDH,ATM,STM-16/STM-4/STM-1,OC-48/OC-12/OC-32,以太网10/100/1000BaseT,GE,FICON/ESCON/FIBERChannel
光接口传输模式:
采用2R传输模式,各通道支持1.25Gbps以下速率的透明传输/采用3R传输模式,各通道支持155Mbps,622Mbps,1.25Gbps或2.5Gbps速率的透明传输。
3.5防火墙
思科ASA5510-K8防火墙(图8)能够为从小型办公室/家庭办公室和中小企业到大型企业的各类环境提供新一代安全性和VPN服务的模块化安全平台,能为企业提供全面的服务。
思科ASA5510-K8建立于值得信赖的CiscoPIX安全设备和CiscoVPN3000系列集中器图8
技术,ASA5510-K8是第一个兼具市场领先的防火墙技术保护,同时提供SSL和IPsecVPN服务的解决方案。
4.网络构成图
针对稠泥河村居民及各机构分布的特点,居民拥有电视、电话、电脑、手机等通信设备的情况,设计出以下基于三网融合的网络拓扑结构:
图9榆中县稠泥河村三网融合网络总设计图
以上网络拓扑结构采用三层结构,即核心层、汇聚层、接入层。
核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。
网络的控制功能最好尽量少在骨干层上实施。
汇聚层交换层是多台接入层交换机的汇聚点,它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量,并提供到核心层的上行链路,因此汇聚层交换机与接入层交换机比较,需要更高的性能,更少的接口和更高的交换速率。
接入层是将网络中直接面向用户连接或访问网络的部分。
5.系统报价
设备型号
单位
数量
参考单价
参考总价
产生厂家
思科WS-C3560-48TS-S
台
1
10000元
1.00万元
杭州一步网络科技有限公司
艾泰千兆光纤交换机SG1224F
台
1
1980元
1980元
陕西网动科技
TL-R478+双WAN口宽带路由器
台
3
980元
0.29万元
TP-LINK公司
惠普ML110G6服务器
台
5
6800元
3.40万元
东莞市世纪方舟电脑有限公司
戴尔PowerEdge2950
台
2
12800元
2.48万元
大连加伦特国际贸易有限公司
思科ASA5510-K8防火墙
台
2
14000元
2.8万元
北京众信创辉科技发展有限公司
总计
10.168万元
6.总结
本文主要阐述的是现代通信三网合一设计方案,在设计过程中体会到,读书再多不能用之实际只能是空谈,好刀应用在刀刃上。
在设计过程中发现很多知识的应用还不够熟练,通过本次设计使自己在网络设计方面得到了加强和锻炼,并顺利完成论文。
在本次课程设计的完成过程中,我的收获颇多。
总结起来,主要有以下几方面:
首先,要踏实的耐心的学习。
在完成本次课程设计的过程中,有时候由于焦虑而感到烦躁,但是平静之后还是想说学习就应该是踏踏实实的走每一步,不能急于求成,也不能欺骗自己,会就是会,只有自己的东西才不会被抢走,这次课设的每一点一滴都是我自己通过努力完成的,所以我认为过程是辛苦而快乐的。
因此,对于我来说:
最大的收获就在于此——明白了一个道理做好每一件事,而且是怎样一步一步地向前发展,让我体会到了,“不积跬步,无以至千里”的思想。
其次,通过本次课程设计,我对网络设计有了更进一步的了解,对我们将来走上社会及选择工作有很大的帮助。
参考文献
【1】毕丽红.通信网络技术[M].北京:
中国电力出版社,2007.
【2】王卫国,张伊,李明敏.局域网组建与维护实例教程[M].北京:
清华大学出版社,2007.
【3】张傲,程淑玲,杨柳.三网融合下的FTTX网络[M].北京:
人民邮电出版社,2011.
【4】张公忠,陈锦章.当代组网技术[M].北京:
清华大学出版社,2000.
【5】肖川,田华,焦家林.局域网技术与组网工程[M].北京:
北京理工大学出版社,2011.
【6】徐民鹰.三网合一技术基础[M]北京:
中国国际广播出版社,2003.
致谢
感谢李新颖老师在百忙之中抽出时间来查看这篇论文,望点评,指出其中的不足之处。
众所谓:
金无足赤,人无完人;希望能通过这次论文设计得到专业知识方面的加强和锻炼。
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