校园网总体设计方案.docx

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校园网总体设计方案

校园网工程总体

设

计

方

案

▲计算机网络技术现状及校园网络需求分析

1、计算机网络技术现状概述：

在网络综合布线系统的建设中，主干网选择何种网络技术对网络建设的成功与否起着决定性的作用。

选择适合智能建筑网络需求特点的主流网络技术，不但能保证网络的高性能，还能保证网络的先进性和扩展性，能够在未来向更新技术平滑过渡，保护用户的投资。

我组将对当今几种主要的网络技术作简单的介绍和分析，目前在局域网络上应用最广泛的技术有以太网、快速以太网、FDDI、TokenRing以及ATM（异步传输模式）、千兆以太网等。

在这些技术中，快速以太网和千兆以太网以其在局域网领域中支持高带宽、多传输介质、多种服务、保证QoS等特点正逐渐占据主流位置。

Ø以太网（Ethernet）

以太网是应用最为广泛的网络技术，它基于CSMA/CD（冲突检测媒体访问/载波侦听）机制，采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯，带宽为10Mbps。

随着网络技术的发展，现在的以太网技术已经从共享技术发展到交换技术，交换以太网的出现使传统的共享式以太网技术得到极大改进。

Ø快速以太网（FastEthernet）

快速以太网技术仍然是以太网，也是总线或星型结构的网络，快速以太网继承了传统共享以太网的所有特点，但是带宽增大了10倍。

快速以太网的应用主要是基于它的交换模式。

在交换模式下，除了上面谈到的交换以太网的优点以外，交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下，使得网络带宽可以达到200Mbps。

因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术，在支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务。

Ø令牌网（TokenRing）

一般令牌网指令牌环网（TokenRing）和令牌总线网（TokenBus）。

基于IEEE802.4标准的TokenBus是一种物理上的总线结构，而其站点组成一个逻辑的环形结构，令牌则在逻辑环上运行，目前说的令牌环网络多是指IBM的令牌传递环形网络的实现，它有4Mb/s和16Mb/s两种传输速率。

令牌环网络传输的主要特点是可以保证每个节点设备在可以预定的时间间隔获得对网络的访问，适用于对实时性要求较高的应用。

由于这种网络设备的价格较高，不利于普及，另外缺乏对多种服务和QoS的支持。

在国内应用的例子较少。

Ø异步传输模式（ATM）

ATM作为一种全新的交换技术，ATM最初是为了在公共网内使用而设计的，但现在已成了专用网发展的中心，并已经走出实验阶段大量进入市场，在广域网、城域网和公用网内，ATM正在被主要采用，因为它既能够将多种服务多路复用到一种基础设施上，满足功能越来越强的台式机对带宽不断增长的需求，又能提供虚拟LAN和多媒体等新的网络服务。

但是，ATM技术也有其缺点。

首先是标准还没有完全制定完成，很多重要标准还在修正之中，这就影响了ATM技术的推广，尤其是在局域网领域内。

其次，ATM技术目前主要应用是在专用网络和核心网络的范围内，而延展到外围和用户端均仍采用传统的网络技术（以太网、快速以太网、令牌环网等）。

Ø千兆位以太网技术（GigabitEthernet）

千兆位以太网技术以简单的以太网技术为基础，为网络主干提供1Gbps的带宽。

千兆位以太网技术以自然的方法来升级现有的以太网络、工作站、管理工具和管理人员的技能。

千兆位以太网与其他速度相当的高速网络技术相比，价格低，同时比较简单，例如保留以太网的帧格式、管理工具和对网络概念上的认识。

千兆以太网是相当成功的10Mbps以太网和100Mbps快速以太网连接标准的扩展。

基于以上分析，我在校园网络系统中采用了千兆位以太网技术作为主干网络技术，桌面接入采用快速以太网交换技术，实现“千兆主干、百兆到桌面”的主流网络架构。

2.学院校园网络需求分析

●工程概况

学院现由南教学楼、北教学楼、办公楼、图书馆、电教楼、实验楼、教工宿舍、学生宿舍及其他楼宇组成，校园网络工程建设将联入学院的教学与办公单位，教工宿舍、学生宿舍等全部楼宇，建筑物总共18栋，信息点将达到2000点左右，同时上网的用户数将达到400个左右。

学院网络拓扑图：

序号

楼号

1层

2层

3层

4层

5层

6层

信息点数

1

北教学楼

14

11

11

36

2

实验楼

18

19

21

21

79

3

办公楼

23

26

25

74

4

南教学楼

23

23

24

23

8

9

110

5

图书馆楼

9

4

2

15

6

电教楼

4

4

4

4

4

20

7

教工家属区

540

8

学生宿舍区

1230

主配线间

实验楼二层

30

30

合计

2134

学院信息点分布如下：

●教学需求分析

　　建成后的学院校园网应利用现代化的技术设备和多媒体的教学手段形象直观地进行教学讲解，能增强学生的学习兴趣和理解水平，从而提高教学质量和学生品质，促进教育水平提高；提供高速、方便的信息交流和资源共享等手段；提供远比书本知识更为广泛的内容，扩大学生与外界的联系，开阔视野，增进交流；发展远程教育，克服地域和学校规模的限制，并与其他教育机构实现资源共享。

●管理需求分析

建成后的学院校园网能够统一管理学校资源，如学生档案、教学资料、考试成绩、各种器材等；并实现办公自动化，增强各部门协调能力，提高工作效率。

●其它方面需求分析

　除上述两方面外，有条件的话，学校还可以开展其它多种类型的网络应用，如个人接入（通常用拨号上网）、互联网（Internet）连通等，更充分地发挥网络的优势。

总之经过此次校园网络的建设工程，可以使学校达到办公自动化、学校管理智能化等功能，同时为学校未来的网上教学、无纸化教学提供可靠的系统保证。

▲设计目标及设计原则

1.设计目标

学院网络系统工程将连接校园办公区主要楼宇，构成校园网的主干系统，并建立学校的校园信息管理系统；连入校园家属区、学生宿舍区等，进一步完善和丰富校园网应用；而整个工程又分为结构化综合布线系统、网络系统和基础信息应用系统三个层次的建设。

结构化综合布线系统和网络系统是用户网络系统工程的基础，在此基础上实现大楼的计算机局域网和终端设备的联网运行；应用层实现工作信息处理,以及以信息发布、信息交换和查询等Internet/Intranet基础应用服务，使学院进入全国高校信息网络，加速校内的信息传递，增强与校外的科技交流；提高教学质量，提高教师人员素质，加快教育改革步伐。

并且最终实现学院校内各单位及校外各兄弟院校之间信息资源的共享。

2、标准化设计规范

严格按照国际上通用的设计标准与设计规范

IEEE802标准

EIA/TIA568工业标准及国际商务建筑布线标准

ISO9001标准

3、网络政策

学院用户网络系统作为的信息基础设施，必须制订相应的网络政策，使建设和运行的各种活动有规定可依。

网络政策应包括：

1　用户网络系统必须服从前面的网络系统建设的基本目标。

2　在用户网络系统上不允许进行任何违反国家法律法规的活动。

3　在用户网络系统上不允许进行任何干扰用户网络、破坏网络服务和破坏网络设备的活动。

这些活动包括（但不局限于）未经请示的广告、散布计算机病毒、通过网络进入XX使用的计算机等。

4　对违反以上网络系统政策的部门，学院校园网络系统有权终止对其服务。

4、设计原则

初期网络系统设计是否合理，对学院校园网络系统未来的发展和应用起着极为重要的作用。

根据对学院网络系统工程程需求的分析，其建设必须考虑以下原则：

统一规划、分布实施、分类建设原则

校园网络建设是一个教育信息化整体推进的过程，不是一个单纯的工程项目。

因此，它应在一个统一的目标指导下，按照统一的规划分步实施。

由于校园网络建设的时间和周期较长，而信息技术发展的速度较快，故统一规划时要适度超前，达到“适用为主，适度超前”的效果。

但是要分阶段，分步骤的实施，而不是一步到位，避免过大的经济负担和不必要的闲置浪费。

应用为导向原则

校园网络建设的最终目标是全面推进信息技术在教育管理与教学中的应用。

教育信息化需要很大的投入，如果这些投入，产生不了相应的效益，将是一种极大的浪费。

建设是为了使用，而不是为了展览。

由于建设教育信息网络的周期比较长，还应本着边建设、边使用之原则，在建设初期，就应着手开展应用的研究和准备，否则，硬件设备的快速折损率，也是一种很大的浪费。

整体性原则

校园网工程涵盖硬件、软件、资源、培训四个要素。

它们相辅相成，缺一不可，在建设校园网络时，应全盘考虑这四个要素，不能偏废。

带宽及性能

学院校园网络实现的总体目标是建设一个覆盖全校、技术先进、功能齐全、可控可管、安全可靠、具备实时传送能力和服务功能的数据通信网络，要结合现代教育技术的应用，为建设一个面向未来的现代化网络应用平台打下基础。

该网络承担了整个网络内部的数据通信，不仅承担各个接入点的通信，还要承担大量的Cernet及Internet的数据通信，因而其带宽及性能的要求非常高。

此外，网络有着大量的网络用户，教师、学生、工作人员、家庭用户等，网络必须具备足够的带宽来支持这些用户。

此外，由于基于IP技术的多媒体应用越来越丰富，不同的应用对网络的传输速度、延迟等有着不同的需求。

应而网络的带宽性能以及对接入用户的服务质量性能的需求极高。

面向应用（QoS）

网络的建设必须符合当前网络应用的需求，并且能有效推动网络应用的开发和利用。

随着Internet的不断发展，基于Internet的网络应用日新月异，这些新应用不仅意味着流量的增加，而且流量的特征发生了变化，尤其是许多新型多媒体应用。

这些应用网络的带宽、延迟等有着不同的要求，网络系统需要具备为各种应用分配优先级、带宽的能力。

因此，网络方案和设备必须要面向应用，尤其是各种多媒体应用，如多媒体课件、VOD、视频会议、协同学习等，因此网络必须支持多层次的QoS服务，保证多媒体业务数据流的可靠传输。

同时，这些多媒体业务的开展，不会影响整个网络的交换及路由性能。

可靠性

网络担负着整个校园范围的信息传输和服务的重任，其可用性和可靠性至关重要。

网络的有效性和可靠性，即它的可连续运行性是网络主干建设必须考虑的首要原则，从用户的角度考虑，当网络所需的服务不可用时，不管是何种原因，网络就不可靠了。

从另一角度看，当某种网络服务的响应时间变的变幻莫测时，网络系统也不可靠了。

为此在网络设计上考虑以下的技术：

选择的网络设备必需具有良好的可靠性保证，可热插拔的模块，快速的恢复机制等。

冗余及负载均衡的电源系统。

据研究，电源故障在实际系统中导致的系统故障比率高达60%之多

其它关键设备的冗余，如控制模块的冗余等。

网络结构的冗余，确保不因为单条线路的故障而导致整个网络系统的失效，并且确保在某条线路故障时对系统性能的影响也能最小。

提供QoS保证，具有良好的队列管理和拥塞控功能。

负载均衡，网络设备能够根据不同的策略、充分利用不同的网络传输介质，提供网络负荷均衡功能，以充分利用带宽，以保证可用性。

此外，还应具备虚拟路由策略，以保证用户对网络利用的可靠性。

可靠性还表现在，网络设备应该采用开放的标准的协议和规范，以保证异种设备之间的互连互通及扩展性。

灵活性

校园网要将校内各个建筑物连接在一起，不同的建筑物中职能部门、实验室、教室、居住有着不同的情况，因此网络必须能够提供灵活的组网方式和接入方式。

从组网方式考虑，网络应该提供全网状、部分网状、星型等组网方式，可以根据需求及今后的发展进行选择。

从接入方式来看，网络应该具备多种链路、带宽、介质等的连接方式，如链路方式应该提供以太网、快速以太网、千兆以太网等方式，带宽方式应提供千兆、百兆、等，介质方面应提供光纤、铜缆（光收发器）等。

可管理性和实用性

在一个网络系统中，网络管理已经越来越受到人们的重视。

因为它关系到网络系统的使用效率、维护、监控、系统资源的再分配以及费用的支出。

系统对网络环境的依赖性不断增加。

一方面由于网络中断而使业务被迫中止造成的损失会越来越大；另一方面由于越来越多的用户连入网络，对网络管理的要求提高了，以确保网络达到最高的效率。

网络管理系统应该具备集中式的管理功能，有效地对全网的设备、利用方式进行控制，此外可对整个网络的使用性能、使用效果进行地分析，以便管理人员有效地对网络资源进行分配，充分发挥网络的利用率。

此外，良好、标准的网络管理系统可以很好地集成管理多种设备，在极少的维护人员和较低的维护代价前提下，发挥网络的最大运行效果和投资效率。

网管系统应具有管理多种采用标准协议的网络设备的能力。

安全性

安全性是任何一个网络所必须具备的重要特性，信息安全目前已受到越来越多的重视。

校园网络涉及不同的用户和应用，具有多个网络出口。

为保证网络的安全，避免来自网络内外的恶意或无意的攻击、防止内部IP盗用、端口盗用等现象，必须采用完善的安全机制。

除了信息数据库本身所具备的安全控制外，网络结构、网络设备还应提供相应的安全控制机制：

用户认证：

通过各种用户验证措施，防止非法或非授权访问

传输加密：

对所传输的数据进行压缩、加密，如虚拟网、无线网络信息传输加密

安全策略控制：

制定各种策略和业务级别访问（SLA），对网络信息进行保护

访问控制过滤（ACL）：

根据各种协议信息对网络的流量进行过滤，对网络的访问进行有效的控制

管理级别：

设置不同的网络管理级别权限，保证网络管理的安全进行

目前，针对网络内部的安全性受到越来越多的重视，网络应该具备安全分析及测试的手段，对整个网络的数据传输进行监视、分析，得出整个网络的安全性报告，以有效地堵防漏洞，保证网络的安全运行。

经济性和可扩充性

随着计算机网络应用的日益普及和进步，对网络系统的可伸缩性要求成为网络设计的一个重要考虑。

一个设计良好的网络系统应能方便地对其规模或技术进行扩充。

用户对网络资源的需求经常随着应用而发生变化，系统应具有一定的灵活性，为满足用户的不同需求而作灵活的系统配置和资源的再分配。

网络将会是一个不断增长的网络，包括它的规模，它的应用范围和服务内容将随着计算机应用的不断普及而不断增加：

网络规模的扩展，包括网络的地理分布、接入设备和用户的数量

应用内容的扩展，网络将不仅仅担负数据传输的任务，包括其它视频和语音服务也会不断加入到网络中去。

这就要求主干网络设备必须扩展多种业务以及增值业务支持的能力

网络容量的扩展，随着规模和应用的扩展网络的传输容量也必须能相应的增加

在网络设备选择上，模块化的系统在扩展性方面有着固定式系统无法比拟的优越性。

整个系统的性能将能随着模块数量的增加而得到相应的增加，因此也就更能适应不同规模网络对设备的要求。

模块化的网络设备在多种技术的适应能力上也具有相当大的灵活性。

此外，网络的扩展性还表现在系统具有统一的管理平台，满足各种用户对应用的不同程度的需求，以及逐步升级的发展规划，避免系统性能的闲置和浪费，以节约投资。

此外，网络设备是否采用标准的网络协议是保证扩充性和投资保护的重要方面，只有采用标准的网络协议才能确保今后网络扩充以及异种网络设备间的互联和互操作。

▲系统总体方案设计

1.综合布线系统

系统设计目标:

实用性：

实施后的通信布线系统，将能够在现在和将来适应技术的发展，并且实现数据通信、语音通信、图像通信；

灵活性：

系统中的任一部分之联接都应是灵活的，即从物理接线，到数据通讯，语音通讯，自动控制设备之联接都不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制；

模块化：

布线系统中，除去敷设在建筑内的缆线外，其余所有的接插件都应是积木式的标准件，以方便管理和使用；

可扩充：

由于所有基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可很方便地将这些设备联到系统中去。

先进性：

布线系统适应日益广泛的数据通信和应用，符合业界的发展趋势，从而保护用户在缆线及网络系统上的投资以及运行在其上的应用；

经济性：

在满足技术和应用要求的基础，尽可能降低造价；

标准化：

严格按照EIA/TIA568A及ISO/IEC11801标准设计系统，并连接众多满足国际网络标准的网络设备。

如IEEE802.3，IEEE802.5，IEEE802.12等；

安全性：

严格执行有关技术标准，确保系统满足防雷、防潮、防鼠、防蚊、防火要求。

综合布线系统概况

学院校园网络综合布线系统将由南教学楼、北教学楼、办公楼、图书馆、电教楼、实验楼、六栋教工宿舍、四栋学生宿舍及其他楼宇等组成，信息点将达到2000个点左右。

整个综合布线工程采用“千兆主干、百兆到桌面”的星型拓扑结构。

由于大部分楼宇已建好，楼宇内布线采用PVC线槽明敷和信息模块明装的方式，并采用了整套AMP综合布线系统以保证工程进度和质量。

AMP综合布线系统

结构化综合布线系统是目前国际上普遍采用的先进布线管理系统之一，它克服了传统布线的缺陷，将数据、语音、图象和其它各类系统综合汇集到统一的结构化标准布线系统中来，把布线系统的设计、器材、安装施工和管理等都纳入到符合国际标准的轨道中，与目前国际、国内的电气、电子标准和各类产品完全兼容，各种系统和产品都能方便地进入布线系统，而且布线系统的性能指标大大超前，既完全满足当前应用的需求，又能适应发展的潮流。

AMPNETCONNECT开放式布线系统作为早在1993年就进入国内市场的知名布线品牌，市场占有率一直处于国内布线市场的前茅，2000财年在国内布线产品的年度销售额约为人民币1亿6千多万，远高于其它国内外各品牌。

AMP产品主要优点为：

AMP产品进入国内市场近九年，是国外布线产品进入国内市场的先驱，在国内有庞大的客户基础，市场占有率极高，产品质量放心。

由于AMP产品在国内外具有极高市场占有率，销量巨大，具有规模效应，所以AMP的市场价格是所有国外品牌中最具竞争性的。

美国AMP公司是全球最大的电子、电气连接件制造及供应商，公司创建于1941年，总部位于美国宾夕法尼亚州的哈里斯堡，在全球50多个国家设有生产及销售部门，AMP公司也是结构化布线系统开发生产的先驱者之一。

AMP为综合布线系统的标准化也做出了相当的贡献，其开发应用部门的许多工程师是EIA（美国电子工业协会）和TIA（美国通信工业协会）的成员，并参与著名的EIA/TIA-568标准的制定工作。

AMP布线产品均符合国际及国内布线标准，如ANSI/EIA/TIA568A、ISO/IEC11801及AS/NES等。

AMP在布线系统连接产品的性能和质量方面一直亨誉全球。

AMP在光纤连接件的开发，标准化以及连接工艺方面做出了卓越的贡献，并拥有大量专利技术。

设计标准：

IEEE802.310BASE-T

IEEE802.3Ethernet（100BASE-T）

EIA/TIA-568

ANSIFDDI/TPDDI100Mbps

CCITTATM155Mbps/622Mbps

CCITTAMP

ISO11801

安装与设计规范：

中华人民共和国通信行业标准（98年版）

中国工程建设标准化协会标准

中国建筑电气设计规范（GBJ/T16-92）

建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范

智能建筑设计标准

安装与设计环境：

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

v实施方案

在对布线系统进行布线施工时，要注意一些管理上和施工上的问题：

线缆弯曲半径必须大于线径的4倍；

尽量减少线缆外皮开剥长度；

线缆的非绞和部分不能超过0.5；

相对模块插头跳线而言，跳线所用插头为现场压接（可以确切根据机柜的要求选择跳线的长度），所以在施工过程中，一定要由经验丰富的工程师完成。

建议：

本方案中，数据点和Internet接口的设计为互换方式，即Internet接口可以任意跳接为数据点，数据点也可以根据需要跳接为Internet接口使用，这在布线设计上更加灵活多变，性价比更高。

工作区子系统：

工作区子系统是处在用户终端设备（包括电话机、计算机终端、监视器、数据终端等）和水平子系统的信息插座（TO）之间，起着搭桥的作用。

它是由用户工作区的信息插座以外延伸到工作站终端设备处的连接线缆，适配器等组成。

作用是将用户终端有效地与网络连接。

元件方面，信息模块可选择平面的或45°斜角之组装方式，其中45度斜角组装的好处是可避免用以连接用户设备之接线受到过大的曲折而令到传输讯号有所损耗。

而至于用户设备连接线则可使用3~7英尺长的五类跳线或者软线。

工作区可支持电信终端设备、数据终端、计算机、电视机及监视器等终端设备的设置。

工作区适配器的选用应符合下列要求：

当设备连接器为非RJ45标准的连接器时，应采用专用电缆，适配器。

在楼层配线子系统中选用的电缆类别（介质）不同于设备所需的电缆类别（介质）时，宜采用适配器。

在连接使用不同信号的数模转换或数据速率转换等相应的装置时，宜采用适配器。

为转换网络规程，可采用适配器。

对于本方案中，我的设计是使所有插座都支持100Mbps数据通信（计算机通信）应用，故采用全AMP五类信息插座—符合国际标准EIA/TIA568B（RJ45）的插座接口，以同时满足数据和视像的应用。

信息插座模块根据各种环境有如下的安装方法：

放在插座盒里，插座盒可以安装在墙面上或镶嵌在墙上，

安装在活动地板上；

安装在办公桌面上；

直接安装在组合式办公家具上；

水平布线子系统：

水平布线是整个布线系统的主要部分，它将干线子系统线路延伸到用户工作区。

根据工程现场情况，采用先走线槽再分管的水平布线方式，由弱电井出来的缆线先走吊顶内的线槽，到各房间后，经分支线槽（或PVC管）从横梁式电缆管道分叉后将电缆穿过一段支管引向墙壁，剔墙而下到本层的信息出口。

水平电缆：

选用AMP超五类非屏蔽双绞线，通过相应编码可提供高达1200Mbps的传输速率，足以满足

现在或今后信息传送、网络发展的要求。

技术性能为：

属于超五类产品系列

符合ISO/IEC/IS11801D级标准，及EIA/TIA-568B的标准

特性阻抗：

1005

防火外皮电缆，符合IEC332-1及NFC20-454规定

电缆直径：

5.2mm

单导线采用AWG24/0.51mm线号

根据《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》的关于布线长度及盘曲弯度的规范：

信息点与配线架之间距离，最大为90米；

电缆弯曲半径为电缆外皮直径的8倍。

水平电缆的布放及管道：

作为结构化布线系统的管槽，有别于强电的管槽布放方法，除要有结构化、灵活性等特点外，其密封性、屏蔽性及储线容量等方面都有较高的要求。

系统的布线是放射型的，线缆量较大，所以线槽容量的计算很重要。

按照标准的线槽设计方法，应根据水平线的外径来确定线槽的容量。

即：

线缆的横截面积之和×1.8

电缆通道必须是金属或塑料制成的。

应该根据电缆的大小和可用空间的大小计算并安装电缆通道。

传输数据的铜芯电缆应受到保护，以免受主要干扰源的干扰，尤其不受产生重大干扰源的电力电缆的干扰。

这些干扰对高频的影响很大并因此干扰附近的通信电缆，因此可采用一个基本的预防措施，即把电缆通道的用途作一个长期性的规定：

“弱电”电缆通道（数据、电话、图像）

“强电”电缆通道（电力电源）

在可能的情况下，这两种通道都应用金属或塑料材料做成并固定在天花上，这些通道