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毕业论文

校园网接入Internet的接入方案设计的研究

浅谈校园网接入Internet的接入方案设计的研究

摘要

本文首先对网络需求分析的基本情况进行了简要的分析，包括学校介绍、需求分析、设计原则等三个方面。然后对接入方案分析与选择进行了分析，包括了ADSL接入方案、ISDN接入、Cable Modem、光纤接入方案等4个不同接入选择进行分析后根据实际条件决定接入方案。再次对网络接入安装进行配置。基本包括网络拓扑结构、ADSL Modem连接安装、安装拨号软件。最后对网络进行测试，ADSL业务的维护测试。包括：ADSL速率调试、ADSL带宽测试。

关键词：需求分析、接入方案、接入安装、网络测试。

目录
一、网络需求分析 1
（一）需求分析 1
1、管理需求 1
2、用户需求 1
（二）设计原则 1
二、接入方案分析与选择 3
（一）ADSL接入方案 3
（二）ISDN接入 4
（三）Cable Modem 4
（四）光纤接入方案 5
（五）接入选择 6
三、网络接入安装 8
（一）网络拓扑结构 8
（二）ADSL Modem连接安装 9
（三）安装拨号软件 9
四、网络管理 11
（一）网络管理规划 11
（二）避免网络管理选择误区 11
五、ADSL业务的维护测试 12
（一）环路长度测试 12
（二）ADSL速率调试 12
（三）ADSL带宽测试 12
参考文献 14
致谢 15

13

一、网络需求分析
随着信息技术的不断发展，信息技术对社会进步和国民经济发展起着越来越大的促进作用，并对传统的思想观念、工作方式带来巨大的冲击，世界已进入信息化时代。网络已进入到了各行各业，同时也带动了各个行业的发展，学校作为传递知识、创造知识的单位，其教学、科研、办公的信息化、网络化尤其重要。
而校园网作为学校教学与管理现代化的基础实施，除了能对学校的办公自动化与辅助教学提供强有力的支持外，在信息交流、经验分享、消息发布、思想沟通、工作协同、教学研讨等方面也能发挥非常重要的作用。同时,作为学校教学的工具，校园网也向学生提供了前所未有的机会。
（一）需求分析
1、管理需求
经过对学校负责人和相关网络管理人员的调查结果，我进行了认真的分析，列举出学校的管理者提出了以下需求：
（1）网络本身的稳定性
（2）网站的有效性
（3）网络的安全性
（4）网络隔离，特别是办公用户、生实验用户、庭用户相互隔离。
（5）具有一定的可扩展性
（6）在满足基本功能的同时，尽量节约资金
（7）办公用户要具有强大的信息传递能力，以保证学校信息畅通
2、用户需求
在原有网络的基础上，以合理的价格升级现有设备以达到提升网络的数据吞吐量和服务器的稳定性，加快信息和数据的传输速率的目的。升级后的网络要实现一个部门一个子网，方便管理，同时又要加强员工之间沟通联系和资源共享，以提高工作效率。
（二）设计原则
针对上面的情况，本方案在设计时主要考虑下面一些设计原则：
1、需求原则
实现用户需求是网络设计的目标，因此一切设计工作都必须以用户需求为中心，任何不符合需求的设计无异于闭门造车，也是对工作目标的背离。
2、可靠性原则
接入方案设计都必须进行全面的可靠性评估；网络拓扑结构必须合理，接入网要规划和安装；以保障设计具备基本的可用性。
3、先进性原则
技术的高起点可适应更长久的应用。因为新的技术发展迅速，落后的技术将很快被淘汰。如果不采用最先进且成熟的技术，一旦有新应用新需求产生，就很快面临着技术、设备的更新换代问题。
4、实用性原则
实用性与先进性往往是一对矛盾的统一体，实用性也就是将设计的先进性原则纳入到实际的框架中，结合应用需求、投资概算、维护能力等多方因素全面考虑。
5、开放性原则
开放性使得各厂家的产品能够灵活方便地互连并具有良好的可移植性。开放性的另一个含义即标准化，设计的总体模式、采用的技术、选择的产品都应该符合国际标准和业界公认的工业标准。
6、安全性原则
安全设计是保证系统运行和工作的可持续性；保持个人、专有和敏感信息的机密；保持信息的完整性和准确性；保证系统、数据和服务的合法访问及访问控制以及保证一切工作严格遵循法律、规章制度、协议和既定的其他准则。

二、接入方案分析与选择
建设接入网可通过ISDN、ADSL、等方案实现。从实践来看，这几种方案在网络接入方式、用户负担的成本、可以提供的服务内容等方面不尽相同，所适用的范围也大不一样，因此构建接入网必须因地制宜。下面将试图比较一下这几种方案的特点、应用场合和利弊。
（一）ADSL接入方案
ADSL最初设计并不是为了宽带接入，而是为了高速数据通信、交互视频等应用。该系统在用户端采用ADSL调制解调器，通过电话线连接到电话交换局前端ADSL解调设备解调后送入ATM网，可以提供基于ATM的各种应用业务。由于原来设想的ATM应用业务没有得到商业上的成功，而对宽带 IP接入的需求却迅速增加，ADSL接入转而成为宽带因特网接入的一种方法。因为ADSL仍然保持原来的体制和结构，ADSL头端设备DSLAM提供的是ATM接口，故最终它还需要通过路由器连接因特网实现因特网接入。
ADSL使用40KHz以上频率传输数据，40KHz以下仍然用来传输话音，因此使用ADSL可以一直连网而不影响电话的使用。目前ADSL在美国等发达国家已经进入大规模商业推广应用阶段。在美国，目前已经有8000万户电话网地区有ADSL接入服务，其中6000万户可以申请ADSL接入。1999 年，我国一些城市开始进行少量ADSL接入服务，同时发现一些地区由于线路质量问题(转接头过多、线径不一致造成阻抗不匹配、串音过大)造成安装施工困难，限制了用户数目，影响了ADSL的推广使用。据悉，在我国现有的电话线中，只有50％适宜于进行ADSL改造。
ADSL接入的优点是可以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，可以降低施工和维护成本，对电话业务没有影响。缺点是它对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推广使用有困难。 ADSL的实际速度还要受到用户和电话分局的电话线长度和电话线路的质量的影响，而且ADSL系统楼内楼外使用的都是非屏蔽双绞线，所以抵抗天气干扰(打雷/下雨)的能力较差。由于宽带可扩展的潜力不大，ADSL不能满足今后日益增长的接入速率需求只能成为过渡性产品，或者用于要求不高的旧局域网单用户的宽带接入改造上。
（二）ISDN接入
ISDN（Integrated Services Digital Network） 既综合业务数字网，它由电话综合数字网（IDN）发展而来。ISDN是数字交换和数字传输的结合，它以迅速、准确、经济、有效的方式提供目前各种通信网络中现有的业务，而且将通信和数据处理结合起来，开创了很多前所未有的新业务。 ISDN是一个全数字的网络，也就是说，不论原始信号是话音、文字、数据还是图象只要可以转换成数字信号，都能在ISDN网络中进行传输。在传统的电话网络中，实现了网络内部的数字化，但在用户到电话局之间仍采用模拟传输，很容易由于沿途噪声的积累引起失真。而对于ISDN来说，实现了用户线的数字化，提供端到端的数字连接，传输质量大大提高。
由于ISDN实现了端到端的数字连接，它可以支持包括话音、数据、图象等各种业务。随着电子通信在全球不断扩大，我们许多人需要和不同地区的用户交换信息。而现在人们对通信的要求已经不仅是简单的声音交换，还需要共享各种格式的不同信息。例如，有些人需要高速数据和文件传输；有些人可能需要多媒体和会议电视；有些人则希望能访问中央数据库。ISDN的业务覆盖了现有通信网的全部业务，例如传真、电话、可视图文、监视、电子邮件、可视电话、会议电视等，可以满足不同用户的需要。ISDN还有一个基本特性是向用户提供了标准的入网接口。用户可以随意地将不同业务类型的终端结合起来，连接到同一接口上，并且可以随时改变终端类型。
ISDN主要有两种类型：基本速率（BRI）和基群速率（PRI）。电信局向普通用户提供的均为BRI接口，采用原有的双绞线，速率可达144Kb/s。BRIISDN可在一对双绞线上提供两个B通道（每个64K）和一个D通道（16K），D通道用于传输信令，B通道则用于传输话音、数据等。一路电话只占用一个B通道，因此，在同时进行多种业务或对话。PRI接口速率为2.048Mb/s,用于需要传输大量数据的应用，如PBX，LAN互联等。
（三）Cable Modem
Cable Modem是一种通过有线电视网络实现高速接入的装置。它不仅仅是传统意义上的调制解调器，实际上它更多地是作为局域网接口运行（一般是通过TCP/IP运行）。用户所在地和电缆公司之间的同轴电缆能够按照用户的需求向远处延伸，它不象ISDN和ADSL那样传输距离仅限于5500米。
Cable Modem与安装在电缆公司的Cable Modem端接系统（CMTS）相通，CMTS端接来自用户处的电缆连接输出信号，并把这些信号汇聚成电缆提供商网络分配设备的输出。
Cable Modem通过分离的信道对下行和上行通信提供网络接入，但是，这些信道是非对称的。下行信道的容量和数据率比上行信道的高，电缆公司通过下行信道着重对用户提供内容数据；反之，电缆公司对上行信道要求不高，因为上行信道只需传输键盘输入和鼠标光标移动信号即可。
传统的同轴电缆电视网络工作频率为330MHz或450MHz。新的混合型光纤同轴系统工作频率为750MHz，每个信道占用6MHz的频带。因此，400MHz的电缆系统能提供约60个信道，700MHz的系统能提供多达110个信道。每个6MHz的信道在下行频率上能够提供40Mbps的传输速率，上行传输速率为500kbps-10Mbps。从Cable Modem到PC的最大传输速率目前为10Mbps，这是由于Cable Modem采用了10BaseT以太网接口所致。
（四）光纤接入方案
未来光纤接入必然替代过渡性的双绞线xDSL和基于同轴电缆HFC系统的Cable Modem及宽带无线接入等其他宽带接入。光纤接入网有多种方式，最主要的有光纤到路边、光纤到大楼和光纤到家，即常说的FTTC、FTTB和FTTH。结合成熟的园区局域网络技术，提供10M/100Mbps交换或共享到用户端。这种解决方案需要进行园区网络结构化布线，比较适合于新建局域网或正在建设中的局域网。而且一般采用的最成熟、最优质、最经济的方式是光纤连接到大楼（FTTB）与UTP综合布线相结合的物理连接方式。这种技术的成熟性已有共识，经济性也为众多的使用者接受，开发商的投资回报时间短（大约一年）。对于高尚住宅局域网（如别墅区）亦可以考虑光纤入户（FTTH）的方式。
随着近几年光纤接入网的快速发展，已逐步实现了FTTC、FTTB，全光网络当然是最终的趋势。但在现阶段，它还不太现实。因地制宜建设宽带局域网，需要根据实际情况选择方案。

（五）接入选择
表2-1网络接入比较1
接入方式
调制解调器
ISDN
ADSL
光纤宽带接入
最大速度
56K
128K
下行1M-8M
上行512K-2M
光纤宽带接入
物理介质
双绞线
双绞线
双绞线
光纤和超五类线缆
优势
应用广泛、价格便宜、标准化程度
电话和数据传输共享
不干革命扰普通电话使用，建设成本较低建设速度快，不受停电影响
接入带宽高，可靠性好，性能稳定
劣势
接入速度低
费用较普通电话线贵，接入速度偏低
频宽受距离限制，费用较高，点对点组网
需要建设完善的光纤网各，建设成本高，对于没有捕设五类线的用户需要布线

表2-2 网络接入比较2
比较项目
ADSL
56K Modem
ISDN
Cable Modem
传输介质
普通电话线
普通电话线
普通电话线
有线电视同轴电缆
最大上传速度
1M
56K
1B=64K,2B=128K
10M
最大下载速度
8M
56K
1B=64K,2B=128K
10M
电话拨号
无
有

有
无
占线遇忙
不会
会
会
不会
提供静态IP
可以
极难
难
可以
打电话的同时上网
有
无
可，速度降为64K
无
由上面的数据可见，ADSL接入具有很大的优势，学校采取电信的ADSL和网通的ADSL比较，电信的ADSL更便宜，但是采用网通的较适合学校的实际情况，可以提供供5M和8M的业务。

三、网络接入安装
网络接入的好坏对学校网络的性能起到了很大的影响，设备的好坏也很大一部份决定了接入网的性能，因此网络设备的选择、安装和各种设备的管理都非常重要。
（一）网络拓扑结构
网络的物理连接按下图连接，由于各个计算机的物理距离不远可以用普通的双绞线连接，服务器接在最上层的交换机上，速度设为100Mbps，各下层交换机的连接用100Mbps的速度连接。具体的物理如下图所示：
图3-1网络拓扑结构图

为了实现网络设备的统一，本设计方案中完全采用同一厂家的网络产品，即Cisco公司的网络设备构建。全网使用同一厂商设备的主要好处在于可以实现各种不同网络设备功能的互相配合和补充。
由于星型拓扑结构具有维护简单、重新配置灵活、故障隔离和检测容易等优点。所以本校园网采用此种拓扑结构进行网络设计。

（二）ADSL Modem连接安装
ADSL Modem连接安装步骤：
1、ADSL Modem不可与电话并联，电话只能从分离器后的PHONE”端口引出，否则ADSL Modem不能正常工作。分离器从左到右的联线顺序是：电话入户线，电话信号输出线（连接普通电话），数据信号输出线（连接ADSL Modem）。
2、各条线路的接口要仔细检查，不可有松动迹象。
3、要注意是否超出ADSL Modem的适用范围
4、若ADSL Modem为Ethernet接口（以太网），则电脑内还必须配备一块以太网卡。若ADSL Modem为USB接口或是内置ADSL Modem，则无此要求。
ADSL Modem上的指示灯作用如下：
1、ADSL：用于显示Modem的同步情况，绿色表示Modem与ISP的服务器保持同步，可以互传数据红色表示未能同步，不可工作；闪烁时表示正在建立同步。
2、10 Base-T：用于显示ADSL Modem与电脑的网卡之间的连接是否正常，若此灯不亮，则表示Modem与电脑之间不能通信，当通信正常时，此灯会闪动。
3、ATM25：显示ATM25口的状态。
4、Maint：显示远程管理状态，常亮。
打开ADSL Modem电源开关，ADSL灯将会呈“红色--绿色闪烁--常绿”变化，这表明它正试图与服务器保持同步的过程。若始终为红色，则需要检查线路。或者，与ISP联系排除故障。
（三）安装拨号软件
当硬件设备连接好后，开始安装ADSL拨号软件。因为ADSL是点对点通讯，所以首先要安装RAS PPPoE，它是以网络协议组件的形式来工作，依靠操作系统的拨号网络来提供PPP协议。进入“控制面板”，双击“网络”图标，单击“添加”，选择“协议”，再单击“添加→从磁盘安装（H)...”，指向光盘。选中RAS PPPoE所在的路径，即可安装PPPoE协议。
接下来是建立拨号连接，只需一路单击“Next”即可,如图所示:
图3-2

打开拨号软件的程序组，在此操作前请确认ADSL Modem电源已经打开，双击Create New Profile，创建虚拟拨号连接（类似于拨号网络中建立新连接，因为电信给ADSL家庭用户均采用的是虚拟拨号，动态分配IP的接入方式。要获得静态IP，需要另外申请），填写一个名称，然后点击“下一步”，填写电信局所给的接入用户名和密码，点击“下一步”，选择拨号服务器名称（由电信局提供）。然后点击“下一步”，选择你所使用的网卡型号，然后点击“下一步”按钮，这时将在程序组中出现ADSL宽带网的图标。
最后测试网络的连通性，可以用ping命令来测试，如图所示
图3-3 测试连通性

四、网络管理
在一个网络通过的测试投入使用后，不是就可以放任不管了。网络的管理也是非常重要的，如果一个网络没有人来管理，那么在使用过程中出现的一些小问题就有可能因为没有排除而逐渐扩大，从而对企业产生巨大的损失。所以，一个网络配备一个好的管理员是非常必要的。
（一）网络管理规划
1．从自身角度出发，怎样将网络设备的管理和服务器的管理融合起来。
2．进行基础监测，解决70-80%的常见问题，再针对问题集中点，定位诊断，进行细分管理。
3.培养一批有专业技术的管理人员队伍,定期的进行网络知识的培训，以保证学校网络的正常运行。
（二）避免网络管理选择误区
首先领导要将网络管理重视起来，上升到信息化全程，规划过程不在于设备的购买，而在于管理。网管是信息化的必要保障工具，是基础性的保证，网管系统保障设备性能的发挥和保养，相当于企业的加速器，用得好用得适合才是重要的。
其次，要重视网络管理人员，网管员是一个位低权重的岗位，掌握着企业的关键，网管员不应该只是一个设备管理员，而是为企业的业务发展起到推动作用的人，为学校的发展提高效率，保证每个人的效率与进程。

五、ADSL业务的维护测试
首先使用仪表内置的DMM测试功能在线路的交接箱、分线盒以及用户，分段进行测试，确保每一段线路的物理层参数都符合ADSL业务要求，然后再测试与局端DSLAM链接成功后的线路传输参数(包括：ADSL线路的衰减、噪声裕量、输出功率、上行/下行信道速率、DMT子信道上调制的比特数、线路误码等)逐项查看是否有不正常的数值分析故障的可能原因逐一排除，最后可用仪表内置的网络层测试功能测试相应的PPPoE拨号PING验证网络层协议、配置正常否，如果仪表顺利通过拨号及PING测试，用户PC机仍不能上网，则故障出在用户的计算机上或MODEM上，然后将仪表放在MODEM后仿真PC作LAN口的相应的拨号及PING测试进一步验证故障在PC或MODEM上，最终准确找出故障的位置。
（一）环路长度测试
ＳＮＲ边界是指如果现有语音超过ＡＤＳＬ连接容量时的减少的信号传输或者语音减少时提高的信号传输能量的变化范围。理想的情况之下，较低的ＳＮＲ边界ＡＤＳＬ将会有更好的机会获得其最大的吞吐量。然而，减少ＳＮＲ边界到过低的数值时会导致ＣＲＣ错误，因此会导致连接失效。不管所选择的连接类型，环路的长度都将会极大地影响到ＡＤＳＬ初始化的结果。典型地，较短的环路长度将会有更好的性能。然而，较短的环路长度会产生更多的语音，ＳＮＲ边界将不得不进行调整。如果ＡＤＳＬ测试包括有线线缆模拟器，则最好的开始速率是９ｋｆｔ。当测试持续时，该长度可以增加。
（二）ADSL速率调试
使用下面的方法来改善调制解调器的性能：
方法１：将上行和下行的交叉复用器的深度设置为最大。
方法２：将交叉复用器关闭并且选择快速路径。如果使用快速路径，则建议将编码关闭。
方法３：增加上行和下行的ＳＮＲ边界。
（三）ADSL带宽测试
目前带宽的测试方法主要有发送ICMP包和文件传输的方法,这两种方法均存在一定的局限性,发送ICMP包的方法对上下行带宽不一致的情况无法测试,文件传输的方法对每一个用户访问点均需部署1台服务器,才能测试用户到该点的带宽,因此实际上无法测试用户到任意一点的带宽,且投资较大.本文根据网络的发展和用户的需要,在现有的带宽测试技术的基础上提出一种ADSL用户上下行实际带宽测试的方法,该方法只需部署1台服务器即可测出用户到任意点的带宽,且投资较小。

参考文献

[1] 雷维礼.接入网技术[M].清华大学出版社,2006
[2] 韩煜国. 数据通信[M].人民邮电出版社,2000
[3] 刘化君. 网络综合布线[M].电子工业出版社,2006
[4] 张公忠主编.现代网络技术教程[M].电子工业出版社，2000年1月
[5] 谭珂,全惠民.局域网组建与管理实手册[M].中国青年出版社，2003年2月
[6] 刘正勇.校园网系统集成技术与应用[M].清华大学出版社，2002年6月
[7] 李建民.网络设计基础[M].北京希望电子出版社，2000年
[8] 胡远萍,张治元.计算机组网技术.M].高等教育出版社，2003年6月
[9] 汪润生.计算机局域网[M].中国经济出版社.2000

致谢

非常感谢某某老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她们给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她们放弃了自己的休息时间，她们的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她们表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！
感谢各位老师和学长、室友们的批评指导。

15

云南经济管理职业学院毕业论文（设计）指导教师评阅表
毕业论文（设计）题目
校园网接入Internet的接入方案设计
年级/系/专业/班级
07级计算机科学与技术系计算机网络技术班
学号
07201020119
姓名
安楠
指导教师

评阅时间

论文（设计）评语

论文（设计）评定等级

评阅人签名

教研室主任签名

系签（章）

注：本页交学生档案室留存。

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答辩时间

答辩记录

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8）致谢
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