第8章网络设计方法和系统集成newppt课件(全).ppt

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1、第8章 网络规划与设计8.1 计算机网络的规划计算机网络的规划 8.2 计算机网络的设计计算机网络的设计 8.3 结构化布线与设计结构化布线与设计 8.4 网络系统性能评价网络系统性能评价 8.5 校园网集成实例校园网集成实例 8.1 8.1 计算机网络的规划计算机网络的规划8.1.1 8.1.1 网络系统的需求分析网络系统的需求分析 1 1需求调查需求调查 需求调查与分析的目的是从实际出发，通过对用户的现场进行实地调研，收集第一手资料，取得对整个工程的总体认识，为系统总体规划设计打下基础。一般地，网络需求应从以下几方面着手调查：网络直接用户调查、网络应用调查、网络物理布局调查和网络用户的培育

2、。(1)网络直接用户调查就是与网络的未来直接用户进行交流，了解用户希望通过组建网络解决什么样的问题，用户希望网络提供哪些应用与服务。根据网络用户提出的数据、语音及多媒体信息的流量等对通信负载进行估算。具体来讲，网络规划人员可通过填写用户调查表的方式来完成网络调查，见表8-1。表表8-1 8-1 网络直接用户需求调查表网络直接用户需求调查表用户服务需求对服务的技术描述建网目的基本目标用户数量今后的增长期望植可靠性/安全性可扩充性信号延迟/响应时间需求网络负载估算用户设备要求现有设备类型/数量其他 (2)网络应用调查就是要弄清用户建网的真正目的，或者是一般的应用，或者是单位OA系统、人事档案及工资

3、管理、企业管理、电子商务，或者是文件信息资源共享、Internet/Intranet信息服务，或者是单一的数据流到音频、视频多媒体应用等。只有对用户的实际需求进行细致的调查，才能弄清楚用户的应用类型，数据量的大小，数据的重要程度，网络应用的安全性、可靠性及实时性等要求，才能据此设计出切合用户实际需要的网络系统。(3)网络物理布局调查就是对建网单位的地理环境和人文布局进行实地勘察，确定网络的规模、网络拓扑结构、综合布线系统设计。主要应包括以下几点内容：用户数量及位置，建筑群的位置分布，建筑物内部的基本布局等。(4)网络用户的培育就是网络系统的集成离不开用户单位IT人员的参与。网络系统集成商不可能

4、全面了解用户单位各方面的业务需求，将新的网络环境与用户单位的业务更好结合是用户单位IT部门的职责，应该利用用户单位IT人员自身的有利条件，使他们成为网络管理和业务管理的能手，尽量使用户单位的IT人员以合理的方式参与到网络系统的集成项目，为以后的网络管理和维护铺平道路。2 2需求分析需求分析 在需求调查的基础上，对各种信息进行汇总归纳，抽丝剥茧，从网络系统集成的角度进行分析，归纳出对网络设计产生重大影响的一些因素，进而使网络设计人员清楚这些应用需要一些什么样的服务器，需要多少，网络负载和流量如何平衡分配等内容。(1)网络总体需求分析。通过以上的用户调研，综合各信息点及其地理位置的分布情况，结合应

5、用类型以及业务密集度的分析，大致分析估算出网络数据负载、信息包流量及流向、信息流特征等元素，从而得出网络带宽要求，并勾勒出网络所应当采用的技术和骨干拓扑结构，确定网络总体需求框架。网络数据负载分析。根据当前的应用类型，网络数据主要有三种级别：第一，OA/Web类应用，其特点是数据交换频繁但负载很小；第二，FTP(文件传输)/位图文件传输等，其特点是数据发生不多而负载较大，但无同步要求，容许数据延迟；第三，流式文件，如视频会议/视频点播等，其特点是数据随即发生且负载巨大，而且需要图像声音同步。数据负载以及这些数据在网络中的传输范围决定着你要选择多大的网络带宽，选择什么样的传输介质。信息包流量及流

6、向分析。它主要为网络服务器指定存放地点。把服务器群集中放置在网管中心有时并不是明智的做法，很明显的缺点就有二个：其一，信息包过分集中在网管中心子网以及几块可怜的网卡上，会形成拥塞；其二，若网管中心发生天灾人祸，会导致数据损失严重，不利于容灾。分析信息包的流向就是为服务器定位提供依据。比如财务系统服务器，由于其信息流主要在财务部，少量流向领导子网，可以考虑放在财务部。信息流特征分析。它主要包括信息流实时性要求，即信息响应时间和延迟时间的要求，信息流的批量特性(如每月数据定时上报等)、信息流交互特性、信息流时段性等特征描述。拓扑结构分析。可从网络规模、可用性要求、地理分布和房屋结构诸因素来展开。比

7、如，若用户单位的建筑物较多，建筑物内点数过多，交换机端口密度不足，就需要增加交换机的个数和连接方式。若用户单位的网络可用性要求高，不允许网络有停顿，就要采用双星结构。若用户单位的网络地理位置比较分散，就要考虑采用光纤或无线来连接。网络技术分析。一些特别的实时应用(如工业控制、数据采样、音频、视频流等)需要采用面向连接的网络技术。面向连接的网络技术能够保证数据实时传输。传统技术如IBMToken Bus，现代技术如ATM等都可较好实现面向连接的网络技术。除此之外，应选择当前主流的网络技术，如千兆以太网等技术。(2)综合布线需求分析。通过对相关建筑物进行实地考察，根据用户提供的建筑工程图，了解相关

8、建筑物的建筑结构，分析施工难易程度，并估算大致费用。同时，确立中心机房的位置、信息点数、信息点与中心机房的最远距离、电力系统供应状况、建筑接地情况等。具体讲主要包括三个方面：根据造价、建筑物距离和带宽要求确定线缆的类型。6类和超5类线较贵，5类线价格稍低；单模光缆传输质量高距离远，但模块价格昂贵；光缆芯数与价格成正比。根据调研中得到的建筑群间距离、马路隔离情况、电线杆、地沟和道路状况，对建筑群间光缆布线方式进行分析，为光缆采用架空、直埋还是地下管道铺设找到直接依据。对各建筑物内的信息点数进行统计，用以确定室内布线方式和管理间的位置。当建筑物楼层较高、规模较大、点数较多时，宜采用分布式布线。(3

9、)网络可用性/可靠性需求分析。证券、金融、铁路、民航等行业对网络系统可用性要求最高，若网络系统发生崩溃或数据丢失，将会造成巨大损失，而宾馆和商业企业次之。这种情况下采用高可用性/可靠性的网络设计来保障，如采用磁盘双工和磁盘阵列、双机容错、异地容灾和备份减灾等措施，但这样做的结果会导致网络集成费用的增长。(4)网络安全性需求分析。安全性关系到网络的生命，这就使得网络在安全方面有着普遍的强烈需求。安全需求分析具体表现在以下几个方面：分析存在弱点、漏洞与不当的系统配置。分析网络系统阻止外部攻击行为和防止内部职工违规操作行为的策略。划定网络安全边界，使企业网络系统和外界的网络系统能安全隔离。确保租用电

10、路和无线链路的通信安全。分析如何监控企业的敏感信息，包括技术专利等信息。分析工作桌面系统安全。(5)网络费用分析。首先要弄清用户的投资规模，或费用承受底线。投资规模会影响网络设计、施工和服务水平。就网络项目而言，用户都想在经济方面最省、工程质量最好。事实上，即使竞争再激烈，系统集成商也要赚钱，因而应该让用户懂得降价是以网络性能、工程质量和服务为代价的，一味杀价往往带来的是垃圾工程，最后吃亏的还是用户。网络工程项目本身的费用主要包括以下方面：服务器及客户机设备硬件，指服务器、海量存储设备、网络打印机、客户机等。网络基础设施，指UPS电源、机房装修、综合布线系统及器材等。网络设备硬件，指交换机、路

11、由器、集线器、网卡等。软件，指网络操作系统、数据库软件、应用软件、网络安全与防病毒软件等。远程通信线路或电信租用线路费用。系统集成费用，指网络设计、网络工程项目集成和布线工程施工费用。培训费和网络维护费。8.1.2 8.1.2 可行性研究可行性研究 1.1.对现行系统的简要分析对现行系统的简要分析 对现行系统的分析，就是根据用户的需求，找到和用户的目标比较接近的现行网络系统或是在用户单位原有的网络系统的基础上作简要的分析，掌握现有设备及网络的使用情况，了解用户的真正意图，分析哪些功能是需要保留的，哪些功能是需要扩展的，为未来系统的设计能恰如其分地反映用户的需求做好铺垫。2 2用户目标及系统目标

12、的一致性用户目标及系统目标的一致性 用户目标是用户投入人力、物力和财力建立网络系统后，能够达到用户需求的一种明确的要求。系统目标是对实现用户目标的一种承诺和保证。用户目标侧重于要求，系统目标侧重于实现。它们既有相同的地方，又有不同的侧重。在系统集成的过程中，首先要确定的就是用户目标和系统目标的一致性，当二者不一致时，要进行反复的协调，即用户提出的目标，一定是系统集成要完成的目标。用户最终进行系统验收时，必须依据系统集成的目标。3 3组网方案中的技术条件、难点的分析组网方案中的技术条件、难点的分析 (1)网络规划的文档规范。网络规划的每一阶段都将产生一些很重要的技术性文档，这些技术文档对网络设计

13、和网络工程的实施起着指导性作用，因此要求文档简明扼要、全面和准确。文档规范非常重要，由于各种网络系统规模、技术要求和系统的目标不同，因而，不要求格式千篇一律，但针对某一类的网络规划应大体相同。网络系统名称。需求分析。包括用户目标、系统目标、需求分析报告。网络规划。技术性论证、总体规划方案、网络经费预算。网络性能简要评价。(2)在设计网络系统时可能出现的问题。在设计网络系统时，要充分估计到可能出现的问题。虽然问题的出现有它的随机性，不太好预测，但根据经验大致可以归纳为以下几个方面：网络设备之间的匹配问题。当设备采用不同的产品和标准时，在网络实施中出现的问题最多。尤其在采用新技术、新产品的过程中，

14、由于对设备的技术指标和性能了解不透彻，给具体实施增加了困难。网络拓扑结构设计问题。网络拓扑结构设计不合理，会造成数据传输出现严重的瓶颈问题。线路连接问题。具体反映为线路不通或随机出现不通情况，这类问题主要是结构布线和施工不善等造成的，会致使网络不能正常运行。系统选择问题。网络操作系统选择不当，使得一些必要的应用软件无法运行。针对以上问题，网络设计者应根据组网的实际经验，在关键点上有充分的思想准备。4 4投资和效益分析投资和效益分析 (1)成本估算。硬件费用包括工作站、服务器、网桥/路由器、交换机、集线器、网卡、线缆、光缆、不间断电源等费用。软件费用包括网络操作系统、网络服务软件及其工具软件等。

15、其他方面还应包括设备的安装和布线等费用。(2)网络的运行和维护费用。网络的运行和维护费用包括必要的网络管理人员、操作人员、维护人员的费用、必要的备件和消耗品费用。(3)经济效益估算。即估算在网络系统建成后，能带来多大的经济收益。5 5可行性的研究结论可行性的研究结论 经过以上分析，确定用户目标、网络系统集成的目标以及网络系统集成的总体要求，根据现有的设备和技术条件，确定网络系统是否能达到系统集成的目标。8.1.3 8.1.3 网络分析网络分析 1 1需求分析需求分析 大学校园网要满足学生在进入社会、面临网络信息时代激烈的知识竞争前进行学习的需要，又要满足教师和研究人员迅速吸收最新知识、进行学术

16、交流和创造的需要，同时还要能达到在面积较大、环境较为复杂的校园内，进行行政、生活、教务管理以及开展多种业务活动的目的。因此，大学校园网呈现出以下特点：网络负荷大；网络管理及维护量大；网络利用率高；网络管理应注重界面友好、易操作、好维护；网络运行的安全性较高；网络设计应尽量简单、模块化，还要节省资金。下面介绍其主要的应用需求：(1)Internet服务主要包括：电子邮件系统，主要用于与同行交往、开展技术合作、学术交流等活动；文件传输FTP，用以获得重要的科技资料和技术文档；Web服务，学校可建立自己的主页，对外进行学校宣传、提供咨询，对内进行管理；BBS服务，用于发布通知，进行学术讨论等。(2)

17、计算机教学主要包括：多媒体教学课件制作、管理和网上分发系统；基于Web、基于NetMeeting或基于VOD(视频点播)的远程教学系统；学生学籍、成绩管理系统和教师人力资源信息系统等。(3)图书馆访问系统，用于计算机查询、检索、在线阅读等。(4)办公自动化(OA)系统，包括财务、资产、宿舍管理、档案管理等。2 2方案设计方案设计 (1)方案设计要点。大学校园网建设的目标就是要在校内构筑一套高性能、全交换、以千兆以太网结合的全双工快速以太网为主体、以双星(树)结构为主干的遍步整个校园的信息网络系统，以满足大负载网络的访问需求。采用宽带接入方案连接到CERNET(中国教育和科研计算机网)，实现高校

18、之间和国际间的高效率资源共享和学术交流。还应考虑与当地城域网的连接，把学术信息资源投放到地方，促进自身在研究、学术上的进步。校园网一般采用开放的网络结构，在与广域网连接时，出于安全性的考虑，一般采用路由器防火墙。布线系统是网络通信的基础设施，可以说是“十年大计”，应当一步到位，尤其是主干光缆，应埋足芯数。光纤标准是网络中最耐久的，多投入准没错。(2)主干网方案的选择。千兆以太网是对10 Mb/s和100 Mb/s以太网的扩展，在速度上比快速以太网快了10倍，而技术上却与10 Mb/s和100 Mb/s以太网保持了高度的兼容，使它们可以平滑、无缝地连接在一起。千兆以太网在继承了10 Mb/s和1

19、00 Mb/s以太网组网成本低、结构灵活和易于管理等优势的基础上，还拓宽了以太网的应用领域，支持许多新的技术和标准。尤其是支持千兆以太网的第3/4层交换机的出现，大大增强了千兆以太网在主干网领域的竞争地位。ATM提供异步传输模式，对语音、图像等多媒体实时信息能提供优质的服务质量，使得ATM网络对于那些业务类型较多，服务质量要求较高的用户很有吸引力，但需较大的投资。FDDI是一种光纤网标准，采用双环结构，可靠性非常高，是一种很成熟的主干网络技术。但随着以太网和ATM技术的发展，FDDI目前已不再大量使用。(3)总体方案。主干网采用千兆以太网技术实现，子网采用快速以太网结构，能满足百兆到桌面的要求

20、，同时也可直接进入原有10 Mb/s以太网，保护了用户的已有投资。校园网通过光纤连接CERNET。校园网网管中心设在网络中心机房内，负责校园网的运行、管理和维护工作。网管中心主要设备包括主交换机、WWW/FTP服务器、DNS服务器、E-mail服务器、代理服务器和拨号服务器。校园网的安全性主要通过路由器防火墙来提供。某校园网的拓扑结构示意图如图8-1所示。图8-1 某高校校园网拓扑结构 3 3网络管理及应用开发网络管理及应用开发 所谓网络管理，就是使网络中的资源得到有效的利用，维护网络的正常运行。当网络出现故障时能及时报告和处理，并协调、保持网络系统的高效运行。目前各类网络管理产品很多，可按照

21、网络管理的规模进行选用。校园网的建设不仅仅局限于提供Internet的标准服务，还必须投入人力、财力开发适合各自需要的网络应用系统。如管理信息系统，多媒体计算机网络教学系统，部门网上应用系统等。只有不断地丰富网络应用资源，校园网的价值才能真正得到体现。8.1.4 8.1.4 网络操作系统的选择网络操作系统的选择 网络操作系统的选择是网络设计中非常重要的一环。选择一个合适的网络操作系统，既省钱、省力，又可大大提高系统的效率。网络操作系统在很大程度上决定着整个网络系统的性能。网络操作系统是对整个网络系统的各种资源进行协调管理的系统软件。网络操作系统通常管理以下几种资源：可供访问的文件系统、服务器计

22、算机系统的存储设备、可共享的应用程序及多进程间的CPU调度。目前广泛采用的网络操作系统主要有NetWare、Windows NT/Windows 2000、Linux和Unix等，各操作系统对应的网络体系是不一样的。对想组建小型局域网的企事业单位来说，NetWare系统应该是最佳首选。NetWare系统对硬件的适应性好，对机器的配置要求比较低，可充分利用单位的原有机器设备。如果组建的网络系统规模比较大，而且不牵涉老设备的利用，即组建的是一个全新的网络系统，又有远程互联的需要，那么就选择Windows NT/Windows 2000，因为Windows NT/Windows 2000支持的硬件平

23、台多，比较适合有较高要求的新建网络系统。如果服务器和工作站的配置都不高，又具有Unix的使用经验，则可以选择Linux作网络操作系统。如果只是想对文件和资源进行共享，对网络的安全性又无特殊的要求，而且又不想花太多的钱，那么选择Windows 88做对等网是最理想的选择。目前常用网络操作系统的特点比较如表8-2所示。表表8-2 8-2 常用的网络操作系统的比较常用的网络操作系统的比较网络操作系统结构类型主要特点优点缺点NovellNetWare服务器结构(FileServer/Workstation)以服务器为中心，工作站之间若不通过服务器，媒介则无法进行直接交流保密性好，文件的安全性、可靠性较

24、高工作站资源无法直接共享，安装维护复杂，不能充分发挥服务器的性能WindowsNTWindows2000主从式结构(Client/Server)工作时的计算及通信任务由Client和Server分担有效利用资源，响应时间短，成本低，可靠性高开发环境不够理想，管理较困难Unix主从式结构(Client/Server)支持交互式的多任务、多用户的分时系统，具有良好的软件开发环境和一整套的安全机制Unix系统简洁方便，可移植性良好，具有开放性，高效、稳定，应用比较普及管理较复杂，需要由经验丰富的网络管理人员进行管理，兼容的版本种类繁多，硬件的兼容性不够好Linux主从式结构(Client/Serve

25、r)支持绝大多数局域网和广域网协议，并捆绑了大量的应用软件，尤其是Internet服务软件，与Unix保持兼容，并对NT和NetWare提供无缝连接支持价格低廉，功能强大，可靠性高，系统内核小，支持真正的多任务，系统开销低缺乏商业化支持，关键场合Linux应用并不多Windows88对等式网络结构(PeerToPeer)无需提供服务器，网络中的服务提供者和请求者，都有绝对自主权安装、使用及维护都相对简单，无需专用服务器，价格低廉数据资料的保密性不好，文件管理分散8.2 8.2 计算机网络的设计计算机网络的设计8.2.1 8.2.1 网络方案设计原则网络方案设计原则 1.1.先进性和成熟性先进性

26、和成熟性 在需求分析的基础上，首先应考虑采用先进的组网技术，使所建的网络在一段时间内保持先进性及可用性，在相当长的一段时间内不至于落后或淘汰，并能适应近期及中远期业务的需求。同时，为了保护投资及有利于计算机资源的充分发挥，应尽可能采用成熟的组网技术。成熟的技术一般具备下列条件：一是有完善的标准；二是有关产品经过权威组织机构的标准一致性测试和不同厂商产品的互操作试验，具有良好的互操作性；三是产品已经稳定且已有了一定的市场。2.2.安全可靠性安全可靠性 安全与可靠是组网的重要原则之一。为了保证各项业务的应用，网络必须具有高可靠性，尽量避免系统的单点故障，防止非法环路及广播风暴。在对网络结构、网络设

27、备等进行高可靠性设计的基础上，采用先进的网络管理技术，实时采集并统计网络信息流量，监视网络运行状态，及时查找并排除故障。同时，采用必要的安全措施，如在局域网和广域网互联点上设置防火墙，在多层次上以多种方式实现安全性控制等，以抵御来自网络内部或外部的攻击。3 3灵活性与可扩充性灵活性与可扩充性 为了保护已有投资以及用户不断增长的应用需求，网络系统必须具有灵活的结构并留有合理的扩充余地，以便用户根据需要进行适当的变动与扩充，使整个系统具有技术升级、设备更新的灵活性。4.4.开放性与互联性开放性与互联性 采用符合当前最新国际标准的软硬件标准以及开放的技术、开放的结构、开放的系统组件与用户接口，使网络

28、系统具有与多种协议计算机通信网络互连互通的特性，在结构上真正实现开放，从而为未来的发展奠定基础。5.5.可管理性与可维护性可管理性与可维护性 计算机网络本身具有一定的复杂性，随着业务的不断发展，网络管理的任务必定会日趋繁重，因此在网络的设计中，必须建立一套全面的网络管理解决方案。网络设备应采用智能化、可管理的设备，同时采用先进的网络管理软件，对网络实行分布式管理。通过先进的管理策略、管理工具提高网络运行的可管理性和可靠性，简化网络的维护工作。6.6.经济性与实用性经济性与实用性 充分考虑资金的投入能力，以较高的性能价格比构建网络系统。根据用户的应用需求，在满足系统性能以及考虑到在可预见期间内仍

29、不失其先进性的前提下，尽量使整个系统投资合理且实用性强。网络设计不仅要考虑到近期目标，还要为系统的进一步发展和扩充留有余地。一般来说，网络的建设不可能一次完成，考虑到其长远发展，必须进行统一规划和设计，并采用分步实施的建设策略。网络应用和服务在整个网络建设中占有重要的地位，这是因为只有应用和服务才是用户可直接受益的部分。因此，应组织专门的队伍来进行网络应用开发，使网络建设和网络应用开发并行。一旦网络建成，就能给用户提供广泛的服务。8.2.2 8.2.2 网络方案设计的内容与过程网络方案设计的内容与过程 1 1网络规划网络规划 网络规划是指为即将建立的网络系统提出一套完整的设想和方案，其中应包括

30、网络系统的可行性研究与计划、需求分析、网络中软硬件设备的选择、网络系统的选择、网络结构设计的确定、投资估算、网络建立文档的规范等等，即它是网络系统集成的整体规划。网络规划对建立一个功能完善、安全可靠、性能先进的网络系统至关重要。因此，无论是网络规划者，还是网络建设的决策者，都要充分认识到这一点。现实社会中由于网络规划不完善，大量人力、物力和财力浪费的现象屡见不鲜。轻则使建成的网络满足不了用户的需求，不能发挥应有的作用，重则使建成的网络系统不能正常运行。有的网络设计是一个落后的网络系统，以至完全不能达到用户的要求，从而给用户造成极大的损失。2 2网络方案设计网络方案设计 网络方案设计是指根据用户

31、的需求，充分考虑到建网的环境，对网络系统进行设计，包括选择合适的网络拓扑结构、确定开发方法或对原有系统的升级改造方案、网络服务器和工作站的选型、系统的结构化布线、网络系统的集成、应用软件的集成与开发等。这一部分工作的技术性很强，要求网络设计的技术人员在进行方案设计时，应着重考虑网络的实用性、先进性、开发性、可靠性、安全性、经济性以及可扩充性，并能够考虑具体的技术问题。3.3.系统设计系统设计 在系统设计这一阶段要进一步了解建筑物的内部结构和外部环境。对于小型局域网而言，布线设计比较容易，而对大一些的网络，就需要考虑综合布线设计。综合布线设计是一个比较复杂的过程，符合楼宇管理自动化、办公自动化、

32、通信自动化和计算机网络化等多功能需要，能支持文本、语音、图形、图像、安全监控、传感等各种数据的传输，支持光纤、UTP(无屏蔽双绞线)、STP(屏蔽双绞线)、同轴电缆等各种传输介质，支持多用户多类型产品的应用，支持高速网络的应用。4 4设备选型设备选型 设备选型是指根据前面的分析和设计，选择合适的网络传输介质、集线器、服务器、网卡、配套设备(如电源等)等各种硬件设备。组成一个网络系统所需的设备很多，应充分了解市场上不同产品的特点，制定配置计划，以便作出最佳选择。在选择设备时应尽量选用主流产品，这样可以保证技术及发展的可维持性。5 5投资预算投资预算 网络投资预算包括硬件设备、软件购置、网络工程材

33、料、网络工程施工、安装调试、人员培训、网络运行维护等所需费用。需仔细分析预算成本，考虑如何既满足应用需求，又把成本降到最低。6 6编写网络系统文档编写网络系统文档 系统文档是整个网络系统的文档资料，目前没有一个统一的标准，国内各大网络公司提供的文档内容也不一样。但文档是绝对重要的，对于未来的网络系统维护、扩展和故障处理，使用文档可为管理人员节省大量的时间。这些文档包括用户需求说明书、可行性分析报告、网络拓扑结构设计图、网络布线设计图、设备配置表、网络建设费用预算表等。8.2.3 8.2.3 局域网设计局域网设计 按照网络的规模划分，局域网可分为小型、中型及大型三类。在实际工作中，我们通常将信息

34、点在100点以下的网络称为小型网络，信息点在100500的网络称为中型网络，信息点在500点以上的网络称为大型网络。8.3 8.3 结构化布线与设计结构化布线与设计8.3.1 8.3.1 结构化布线系统的结构结构化布线系统的结构 所谓结构化布线，就是用标准化、简洁化、结构化的方式在建筑群中进行线路布置。它是一套标准的集成化分布式布线系统。结构化布线通常是将建筑群内的若干种线路系统电话系统、数据通信系统、报警系统、监控系统合为一种布线系统，进行统一布置，并提供标准的信息插座，以连接各种不同类型的终端设备。这就是说，要用非屏蔽双绞线和光缆等来取代以往的数据通信系统及视频系统中使用的同轴电缆。早期的

35、布线设计都是采用非结构化布线技术。自1884年在美国的哈特福特市第一次采用结构化布线技术，建立了世界上第一座智能大厦以来，世界各国也都纷纷采用结构化布线技术进行布线设计。采用该技术既能提高网络的布线质量，节省布线费用，又便于网络的进一步扩充及实施统一管理。目前各大计算机公司都先后推出了本公司的布线系统，如美国安普公司、加拿大的北方电讯公司、德国的克罗内公司等。所有这些布线系统的设计思想是基本相同的，其差别仅在于网络的布线规范。理想的布线系统表现为：支持语音应用、数据传输、影像影视，而且最终能支持综合型的应用。由于综合型的语音和数据传输的网络布线系统费用高、投资大，一般单位可根据自己的特点，选择

36、布线结构。布线系统目前被划分为六个子系统：工作区子系统、水平布线子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统和建筑群子系统。大楼的结构化布线系统是将各种不同组成部分构成一个有机的整体，而不是像传统的布线那样自成体系、互不相干。结构化布线系统结构如图8-8所示。图8-8 结构化布线系统的结构1 1工作区子系统与设计工作区子系统与设计 工作区子系统又称为服务区子系统，它是由工作区墙壁住处插座到所连接的设备(终端或工作站)组成的整个区域。在进行终端设备和I/O连接时(这里I/O指输入/输出插座)，可能需要某种传输电子装置，但这种装置并不是工作区子系统的一部分。例如，调制解调器能为终端与其他设备之

37、间的兼容性及传输距离的延长提供所需的转换信号，但不能说是工作区子系统的一部分。工作区子系统如图8-8所示。图8-8 工作区子系统图8-10 信息插座接线视图 在设计工作区服务子系统时要注意如下要点：从RJ 45信息插座到设备间的连线用双绞线，一般不要超过14m。RJ 45信息插座须安装在墙壁上或不易碰到的地方，插座距离地面30 cm以上。插座和插头(与双绞线)不要接错线头。工作区服务子系统确定信息插座数量和类型的方法如下：根据楼层平面图计算每层楼布线面积。估算RJ 45信息插座数量，设计平面图供用户选择：一般每8平方米一个插座为基本型，两个以上为增强型。确定RJ 45信息插座的类型。一般新建筑

38、物采用嵌入式插座，现有的建筑物采用表面安装式的插座。2.2.水平布线子系统与设计水平布线子系统与设计 水平布线子系统又称为水平子系统，它是整个布线系统的一部分，是从墙壁RJ 45信息插座开始到管理子系统的配线架，结构一般为星型拓扑结构。它与主干线子系统的区别在于：水平布线子系统总是在一个楼层上，并与信息插座连接。在综合布线系统中，水平子系统由4对UTP(非屏蔽双绞线)组成，能支持大多数现代化通信设备。如果需要某些宽带应用，可以采用光缆。图8-11 水平布线子系统的结构 从用户工作区的信息插座开始，水平布线子系统在交叉处连接，或在小型通信系统中的以下任何一处进行互连：远程(卫星)通信接线间、干线

39、接线间或设备间。在设备间中，当终端设备位于同一楼层时，水平布线子系统将在干线接线间或远程通信(卫星)接线间的交叉连接处连接。水平子系统的结构如图8-11所示。要设计水平子系统的综合布线，必须具有全面介质设施方面的知识，能够向用户或用户的决策者提供完善而又经济的设计。在设计时要注意如下要点：水平子系统布线一般为双绞线，长度一般不超过80 m，通过走线槽或在天花板吊顶内布线，尽量不走地面线槽；用3类双绞线可传输速率为10Mb/s，用5类双绞线可传输速率为100 Mb/s。确定干线卫星接线间位置。确定介质布线方法和线缆的走向。确定每个接线将要服务的布线区和每个区的可用面积，并按照一般办公室每8平方米

40、设一个工作区的要求，确定工作区的总数。按照电缆铺设环境选择电缆型号，确定每个干线接线间或卫星间所服务的区域。确定I/O设备的类型，确定距服务接线间距离最近和最远的I/O设备的位置。计算水平区所需线缆长度。3.3.管理子系统管理子系统 管理子系统由交连、互连和I/O设备组成，管理点为连接其他子系统提供手段。它是连接干线子系统和水平子系统的设备，其主要设备是配线架、集线器或交换机。交连和互连允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信线路。I/O设备位于用户工作区，使在移动终端设备时能够方便地进行插拔。在使用跨接线或插入线时，交连允许将端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到

41、端接在单元另一端的电缆上的通信线路。跨接线是一根很短的单根导线，可将交连处的二根导线端点连接起来。插入线包含几根导线，而且每根导线末端均有一个连接器。插入线为重新安排线路和改变网络拓扑结构提供了一种简易的方法。互连与交连的目的相同，但不使用跨接线或插入线，只使用带插头的导线、插座、适配器。互连和交连也适用于光纤。图8-12 管理子系统 在设计时管理子系统要注意如下要点：配线架的配线对数可由管理的信息点数决定。利用配线架的跳线功能，可使布线系统实现灵活、多功能的能力。配线架一般由光配线盒和铜配线架组成。管理子系统应有足够的空间放置配线架和网络设备(Hub等)。有Hub的地方要配有专用稳压电源。保

42、持一定的温度和湿度，保养好设备。4.4.垂直干线子系统垂直干线子系统 垂直干线子系统也称骨干子系统，它是整个建筑物结构化布线系统的一部分。它提供建筑物的干线电缆，负责连接管理子系统到设备间子系统的系统，一般使用光纤或选用大对数的无屏蔽双绞线。垂直干线子系统提供了建筑物干线电缆的路由。它通常是在两个单元之间，特别是在位于中央点的公共系统设备处提供多个线路设施。该子系统由所有的布线电缆组成，或由导线和光纤以及将此光纤连到其他地方的相关支撑硬件组合而成。传输介质可能包括一幢多层建筑物的楼层之间垂直布线的内部电缆，或从主要单元(如计算机机房或设备间)和从其他干线接线间传来的电缆。为了与建筑群的其他建筑

43、物进行通信，干线子系统将中继线交叉连接点和网络接口(由电话局提供的网络设施的一部分)连接起来。网络接口通常放在与设备相邻的房间。通常结构化布线系统由主配线架(MDF)、分配线架(IDF)和各信息插座(IO)等基本单元经线缆连接组成。结构化布线系统的拓扑结构主要为星型结构，其垂直系统图如图8-13所示。图8-13 垂直干线子系统 垂直干线子系统还包括：干线或远程通信(卫星)接线间、设备间之间的竖向或横向的电缆走向用通道；设备间和网络接口之间的连接电缆或设备与建筑群子系统各设施间的电缆；干线接线间与各远程通信(卫星)接线间之间的连接电缆；主设备间和计算机主机房之间的干线电缆。在设计垂直干线子系统时

44、要注意：一般选用光纤，以提高传输速率。光纤可选用多模，也可以是单模。干线电缆的拐弯处，不要直角拐弯，应有相当的弧度，以防光缆受损。干线电缆要防遭破坏(如埋在路面下，挖路、修路会对电缆造成危害)，架空电缆要防止雷击。确定每层楼及整幢大楼的干线要求和防雷电的设施。5.5.建筑群子系统建筑群子系统 建筑群子系统也称校园子系统，它是将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物的通信设备和装置，通常是由光缆和相应设备组成。建筑群子系统是结构化布线系统的一部分，它支持楼宇之间通信所需的硬件，其中包括导线电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置。在建筑群子系统中，会遇到室外敷设电缆问题，一般有三

45、种情况：架空电缆、直埋电缆及地下管道电缆，或者是这三种的任何组合，具体情况应根据现场的环境来决定。设计时的要点与干线子系统相同。6.6.设备间子系统设备间子系统 设备间子系统也称设备子系统，由电缆、连接器和相关支撑硬件组成。设备间子系统通常位于主机房内，它把各种公共系统设备的多种不同设备互连起来，其中包括电信部门的光缆、同轴电缆、程控交换机等。设计时注意的要点为：设备间要有足够的空间保障设备的存放；设备间要有良好的工作环境(温度及湿度)；设备间的建设标准应按机房建设标准设计。8.3.2 8.3.2 结构化布线的必要性及优点结构化布线的必要性及优点 1 1结构化布线的必要性结构化布线的必要性 一

46、个单位需要各种功能的设备，像电话机、计算机、传真机、安全保密设备、火灾报警器、供热及空调设备、生产设备、集中控制系统等。相应地，在传统的话音和数据系统中，对语音共享的需求增长了，这样就需要一个系统化的网络解决方案。高达70%的网络故障均是由低质的电缆布线系统引起的，建设一个标准的结构化布线系统可有效地消除绝大部分故障。电缆生命周期在整个网络中是最长的，仅次于建筑物外壳，且结构化布线的投资在整个网络系统中一般仅占5%，因此，一个标准的布线系统可满足未来的应用需求，并保证投资的有效性。在当今的信息网络时代，网络的变化发展都是以商务和管理为中心，网络必须适应其发展和变化。整个网络布线必须在设计、安装

47、时就要考虑如何满足今后的需要。结构化布线要综合考虑多方面的系统应用，它应能支持数据、语音、影像等信号的传输，支持多种设备及多种系统构架。2 2结构化布线的主要优点结构化布线的主要优点 (1)结构清晰，便于管理维护。传统的布线方法是：各种不同设施的布线分别进行设计和施工，如电话系统、消防、安全报警系统、能源管理系统等都是独立进行的。于是，在一个自动化程度较高的大楼内，各种线路如麻，拉线时又免不了在墙上打洞，在室外挖沟，造成一种挖了又填、填了又挖、修修补补的难堪局面，而且还造成难以管理、布线成本高、功能不足和不适应形势发展需要的局面。结构化布线就是针对这些缺点而采取标准化的统一材料、统一设计、统一

48、布线、统一安装施工，做到了结构清晰，便于集中管理和维护。(2)材料统一先进，适应今后的发展需要。综合布线系统采用了先进的材料，如5类无屏蔽双绞线，传输的速率在100 Mb/s以上，完全能够满足未来510年的发展需要。(3)灵活性强，适应各种不同的需求。结构化布线系统使用起来非常灵活。一个标准的插座既可接入电话，又可以用来连接计算机终端，也适应各种不同拓扑结构的局域网。(4)便于扩充，节约了费用又提高了系统的可靠性。结构化布线系统采用的是冗余布线和星型结构的布线方式，既提高了设备的工作能力又便于用户扩充。虽然传统布线所用线材比结构化布线的线材要便宜，但在统一布线的情况下，统一安排线路走向、统一施

49、工，可以减少用料和施工费用，也可减少使用大楼的空间，而且可保证使用的线材是较高质量的材料。3 3布线时应考虑的若干问题布线时应考虑的若干问题 布线的好坏将直接影响网络性能、灵活性及可维护性，因此，在做布线设计时应考虑对结构化布线系统有重要影响的若干问题。(1)传输速率。在选择传输媒体时其最主要的依据是网络的传输速率。当传输速率为10 Mb/s时，可选3类UTP；当传输速率为100 Mb/s时，则需采用5类UTP；在出现高速以太网和ATM以前，一般都选用3类UTP连接部门网络。现在，即使仍采用10 Mb/s的以太网，为了能平稳地过渡到高速以太网和ATM，网络布线大多已改用5类UTP和光纤。(2)

50、传输距离。选用传输媒介的另一个重要依据便是传输的有效距离，即各楼层分配线房到每栋楼的中心主配线房的距离，以及各楼的中心配线房到企业的中央配线房的距离。这里所说的配线房是指放置网络集线器、网桥或路由器等设备的房间。一般每个楼层有一个楼层配线房，它控制着一个楼层的网络线路。每栋楼又有一个中央配线房，它负责控制和管理本栋楼的网络布线。整个企业又有一个企业中央配线房，控制和管理整个企业的网络线路。在一般情况下应控制水平子系统的最大布线距离不超过80100 m，垂直子系统的最大布线距离不超过500 m，主干线路长不超过1500 m。(3)企业原有的网络线路。如果企业原来已有一套布线系统，当要把它联入新建