光纤通信论文-城区城域网设计.doc

光纤通信课程设计

论文题目 永州市城域网的设计

姓 名 齐 凡 凡
学 号 P071513357
学 院 电气工程学院
专业班级 2007级通信工程2班

目录
绪论 4
1.题目分析 7
2.永州市城域网的设计 8
2.1网络模型 8
2.2用户业务表 9
2.3 SDH的速率等级 10
2.4 设计结构 11
2.4.1确定网络结构 11
2.4.2选取对象 12
2.5 设备选型 12
3．城域网网络安全分析 14
4. 综合布线 15
4.1设计标准 15
4.2安装与设计规范 15
4.3设计安装环境 15
4.4 布线规格 15
5．设计体会 16
参考文献 17

摘 要 城域网是面向用户提供固定宽带数据多媒体业务和各种增值业务的电信级公众网络平台。城域网可分为业务网络层和传送网络层，业务网络层又分为核心层、汇聚层和接入层。城域网的传送层由本地传输网城域部分和接入网以及用户驻地网等网络实体实现。城域网是指覆盖城市及其郊区范围、为城域多种业务和通信协议提供综合传送平台的网络，特别是应用于大中型的城市地区。城域网应以多业务光传送网络为基础，实现话音、数据、图像、多媒体、IP等的接入。企业的局域网和个人的计算机终端都可以接入城域网。本文通过构建拓扑结构，业务矩阵和时隙分配来构建永州市的城域网。

关键词：城域网 拓扑结构 网络安全

绪论
永州位于中国中南部，湘江上游南岸，潇、湘二水汇合永州自古雅称潇湘，是湖南省下属的地级市，为湘粤桂结合城市，为湘西南口岸城市，拥有面积22441平方千米，其中市区面积3200平方千米，总人口580万人（2009年）；辖二个市辖区，九县，共有10个街道，108个镇，81个乡（包括22个民族乡）交通运输：　永州市位于湖南西南端，为湘西南口岸城市，位于中国黄金线中南段，五岭北麓，湘粤桂三省区结合部。　永州是沿海的内地，内地的前沿，是湖南直达两广、两南（海南、大西南）和港澳的主要通道。207国道、322国道，永蓝高速公路即二广高速公路永州段(与永连公路基本平行)，衡昆高速公路，厦蓉高速、湘桂铁路，洛湛铁路都贯穿全境及九条省道在境内纵横交错。永州零陵机场已开通长沙、昆明、广州、深圳航线。衡昆高速公路、二广高速、洛湛铁路与湘桂铁路在永州市区形成新的铁路枢纽。正在规划中的贵（阳）福（州）铁路将横贯永州地区中部。　永州自古雅称“潇湘”。潇水由南至北纵贯，在中心城区萍岛注入湘江，湘江经西向东穿越零祁盆地，湖南八景之首“潇湘夜雨”即潇湘交会处之景。 永州自古便是华中、华东地区通往广东、广西、海南及西南地区的交通要塞，也是湖南对外开放的重要门户，素有“南山通衢”之称。“距水陆之冲，当楚粤之要，遥控百蛮，横连五岭，梅庚绵亘于其前，衡岳镇临于其后”，镇东北可入中原腹地，控制西南扼广西边陲之咽喉，据东南握广东海滨之通道，故为历代兵家必争之地。是湖南唯一与两广接壤的地区，永州市区到广州仅500多公里，南六县距广州仅400多公里，是“沿海的内地，内地的前沿”。
永州市市会城区冷水滩区地处湖南西南部，湘江中上游，毗邻两广，现为永州市政治、经济、文化中心。自古以来山水形胜，人杰地灵，既是湖南向沿海地区和港澳市场开放的前沿阵地，又是华中、华南两大经济区域结合部的一个重镇，素有“湘西南门户”和“潇湘第一城”之称。 冷水滩区立体交通网络完善。冷水滩商业贸易发达。是湖南省八大商业经济区之一，贸易繁荣，商贾云集，是湘西南最大的物流、客流和资金流中心。冷水滩区城市建设日新月异，旅游业发展广阔。经近几年的建设，冷水滩已形成了河西河东连接，功能配套的工商城市。随着永州（原零陵大道）、逸云路、复兴大道、潇湘平湖、潇湘广场的建成，冷水滩将成为融山、水、洲、城于一体的现代生态园林城市。 依托永州历史渊源久远的文化底蕴，大力发展旅游产业，修缮李达故居、文昌阁，建设宋洲花园、西区公园、南区游园等人文景观，可与柳子庙、南岳衡山、浯溪碑林、九嶷风光及桂林山水形成一条旅游带，让中外游客饱览奇山秀水，赏心怡神。
零陵区是冷水滩区的姐妹城区，原永州市的市会城市。零陵区位置独特，交通便捷。基础设施日趋完善。南临两广，北通洞庭，西望云贵，东接衡岳；零陵处于华中、华南两大经济区域的结合部。207国道、322国道、永连公路、永蓝高速公路(在建中，走向基本与永连公路平行)、衡昆告诉、湘桂铁路都贯穿全境；零陵城区距湘桂铁路永州火车站18公里,距洛湛铁路永州火车南站(零陵火车站)2公里,距永州零陵机场8公里；零陵为湘南非常重要的交通枢纽之一。
2000年，永州市确定了冷零两区辐射式靠拢发展，最终实现两区合并，强强联合的战略。为冷水滩区与零陵区的发展注入了新的活力！
永州市地图：

冷水滩城区地图：

零陵区地图：

1.题目分析
根据绪论介绍，对永州市城域网的建设为面向不同的业务群体的建设，具体如下：
⑴居民用户（居民小区）：由于人民生活水平的提高，几乎实现了每个家庭有计算机，由于网络平台的人性化程度不断提高，用户对网络资源的需求越来越高，因此居民用户应分配更多的带宽资源，大约占到25%。
⑵商业用户（工商企业）：由于企业规模的扩建，大部分企业积极组建局域网，对网络资源的需求相对减少，因此，分配带宽相对减少，大约占用到25%。
⑶教育用户（教育体系）：随着教育规模不断扩大，学校对网络的需求有了一定的要求，需要更多的带宽资源，但相对较少，一般组建局域网减少对网络资源的浪费大约占到10%。
⑷政府用户:政府办公的高效化、多样化，以及服务日趋的完善，对网络的要求有了提高，安全性了更高的要求，大约占到15%。
⑸医疗用户（医院）：医疗服务不断提高，以及医疗调度系统运作程度提高，医院数目不断增加，虽然局域网的应用不断提高，但是用户数目增多，占用的资源也越来越多。
⑹金融保险用户（银行、证券、保险公司）：由于服务的人性化不断加强，服务对象和业务多样化，对网络时延和安全性，有了很高的要求，占用的资源也越来越多。

2.永州市城域网的设计
2.1网络模型
⑴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，

与其它网络的互联互通。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。
⑵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入核心层，导致的接入网跨度大、主干光纤消耗严重等问题。
⑶接入层处在网络末端，进行业务的接入。

2.2用户业务表
⑴根据题目分析设计出用户业务表：
用户类型
业务种类
接口类型
接入带宽
政府
内部办公系统互联
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
访问Internet
会议电视
E1（G.703）
PBX接入
CO中继/E1
教育
访问Internet
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
分支机构互联
PBX接入
E1/CO中继
居民
访问Internet
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
商业
访问Internet
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
PBX接入
E1/CO中继
金融保险
分支机构互联
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
访问Internet
PBX接入
E1/CO中继
医疗
访问Internet
Ethernet 10M/100M、V.35
64K-512K~2M-10M
远程会诊
PBX接入
E1/CO中继

⑵业务对象举例：
政府用户
永州市政府、永州市交通局、永州市铁路局、永州市林业局等
教育用户
湖南科技学院、永州市职业技术学院、永州市第四中学等
商业用户
凤凰园工业园、长丰集团、河西商业街等 
医疗用户
永州市第二人民医院、康复医院等
居民用户
凤凰园小区、艺苑小区、和平公寓等
金融用户
中国银行、邮政、中国农业银行等
2.3 SDH的速率等级
SDH是在SONET的基础上建立起来的一种新的技术体制，它规定了在网络节点接口上的所有速率等级，而对支路信号的速率没有规定。因此，SDH可以提供不同速率的传输通道。
SDH的特点之一是它所使用的信息结构等级为STM-N同步传输模块，其中最基本、最重要的组成模块是STM-1，其速率为155.520Mbit/s，更高等级的STM-N信号是将STM-1按同步复用、字节复接后的结果，目前SDH只能支持一定的N值，即N为1，4，16，64。SDH相邻模块间的速率成整数倍关系，是同步复用关系，所以称为同步数字系列。ITU-TG.707建议规范的SDH标准速率如表所示：
SDH标准速率
ITU-T SDH
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
2.4 设计结构
2.4.1确定网络结构
根据永州市两区合并战略，及冷水滩特殊的地形，设置了两个城区的骨干节点，并加入了网管设备，整个城域网最后通过光纤与公网相连。其拓扑结构图如下：

2.4.2选取对象
选取对象如下：零陵区区、凤凰园经济开区、河西居民区、作为核心层，把永州市政府、长丰集团、湖南科技学院、永州市第二人民医院、永州市交通局作为汇聚层，把永州职业技术学院、永州市第四中学作为接入层。

2.5 设备选型
将冷水滩区和零陵区确定为骨干节点，骨干层节点各选用一台FOUNDRY BigIron 8000，每台BigIron 8000配置两块冗余备分的管理模块。信息通过光纤以10/1000M速率连接到交换机上。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直接连接到最近的边缘节点。，并配置冗余的直流电源。
在河西，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的速率连接西城。然后再各选一个千兆端口进行捆绑，连接广饶。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，如固原二中模块局。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。
在河东口，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的速率连接东城。然后再各选一个千兆端口进行捆绑，连接西城。由于开发区模块局距离较远，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BigIron 8000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TROUNK GROUP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TROUNK GROUP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。

3．城域网网络安全分析
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。
本设计加入了网管设备，保证了城域网的安全。本方案采用锐捷公司的StarView网络管理系统。
产品介绍
语言版本
中文
简单描述
对于全网进行拓扑发现以~对事件/性能/日志的统一管理，可以方便的对全网设备统一管理。包括事件管理器/性能管理器/拓扑管理器以~其他相关管理工具，支持全网发现管理~连接发现管理。没有可网管的网络设备数限制。
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系统要求
适用硬件环境
Intel Pentium II 400或以上处理器，128M或以上内存，剩余磁盘空间：100MB或以上
适用软件环境
Windows 9x/ME/XP/NT4.0或2000操作系统，推荐使用NT或2000；Microsoft SQL Server ODBC 驱动，Microsoft SQL Server 网络驱动，Microsoft SQL Server 企业版或个人版（推荐安装）
4. 综合布线
4.1设计标准
Ø IEEE 802.3 10BASE-T
Ø IEEE 802.5 Token Ring
Ø IEEE 802.3 Ethernet(100BASE-T)
Ø EIA/TIA-568A
Ø ANSI FDDI/TPDDI 100Mbps
Ø CCITT ATM 155Mbps /622Mbps
Ø CCITT ISDN
Ø ISO11801
4.2安装与设计规范
Ø 中华人民共和国通信行业标准(98年版)
Ø 中国工程建设标准化协会标准
Ø 中国建筑电气设计规范(GBJ/T16-92)
Ø 智能建筑设计标准
Ø 朗讯科技 SYSTIMAX SCS工程设计手册
Ø YD/T926.1-1997大楼通信综合布线系统标准（邮电部部颁行业标准）
4.3设计安装环境
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
4.4 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
5．设计体会
城域网是一个城市最重要的信息资源，城域网的建设关系到整个城市未来的发展。所以设计一个城域网要放宽眼光，要充分分析城区的地形及核心区域，适应城市对未来的发展需求。
城域网除了承载传统的语音业务之外，城域传输网还应能提供IP业务的传输，并能针对不同的用户的实际需求，提供差别化服务。根据技术发展趋势和市场需求，构建一个大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性城域传输统一平台，将成为城域传输网发展的方向和演进的最终目标。合理的城域传输网技术发展策略是规划和建设经济和可运营城域传输网的基础，能为城域传输网向大容量、多业务、可扩展和开放式的高可靠性统一传送平台顺利发展提供技术保障。
当然，课程设计确实是一门很复杂、很严密的必修课，能很好的提高一个人的计算、思维、团结合作等能力。刚开始，由于选题不当，以至于设计失败。经过自己的考虑，还是决定做这个城域网设计。通过查阅资料，跟自己对家乡的了解，做了这个家乡城市的城域网设计，觉得还是很有成就感。当然，对自己刚开始的莽撞深感痛心，望以后做事应深思熟虑，切不可大意懒惰。
当然，在本次设计中得到了老师和同学们的许多帮助，在此一并表示感谢！谢谢！

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。
【5】 张锡斌编著，《光缆线路工程》，人民邮电出版社，1992。
【6】 原荣编著，《光纤通信》，电子工业出版社，2002
【7】 伊树华、张银华编著，《光纤通信工程与工程管理》，人民邮电出版社，2005。
【8】 王加强、岳新全、李勇编著，《光纤通信工程》，西安电子科技大学出版社，2003。
【9】 刘增益、周洋溢、胡辽林等编著，《光纤通信》西安电子科技大学出版社，2001