福建省莆田市湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳雪梅

基于PDS系統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

福建省莆田市湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳雪梅

一、校園網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)

校園網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)主要是：建立以校園網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的行政、教學(xué)及師生之間交互式管理系統(tǒng)，逐步建立學(xué)校信息管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化；為開(kāi)展網(wǎng)上遠(yuǎn)程教學(xué)、多媒體交互式立體教學(xué)模式的探索提供高速、穩(wěn)定的支持平臺(tái)；逐步建立計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助考試等系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)多媒體課件制作網(wǎng)絡(luò)化，教師備課電子化和多媒體化打好基礎(chǔ)；保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開(kāi)放性、可持續(xù)發(fā)展性，便于以后集成視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播等高層次教學(xué)功能。

二、設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)原則

建設(shè)校園網(wǎng)的根本目的是為學(xué)校教學(xué)、科研和管理提供先進(jìn)實(shí)用的硬件支撐環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)這一目的必須考慮采用先進(jìn)實(shí)用的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，把校園網(wǎng)建設(shè)成為具有高速、穩(wěn)定、可靠、安全的特點(diǎn)的校園應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，提供現(xiàn)場(chǎng)化教學(xué)、科研的辦公及管理系統(tǒng)，同時(shí)拓展校園內(nèi)多方面的應(yīng)用。

為此提出一條總原則：分期建設(shè)，逐步實(shí)施，先教學(xué)系統(tǒng)后擴(kuò)展應(yīng)用，精選設(shè)備，軟件配套。具體說(shuō)來(lái)，有以下幾條原則必須考慮。

1.實(shí)用性。校園網(wǎng)建設(shè)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以應(yīng)用推動(dòng)建設(shè)，重視信息資源的開(kāi)發(fā)、利用和效果。

2.先進(jìn)性。主干采用先進(jìn)成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品，適應(yīng)大量數(shù)據(jù)和多媒體信息傳輸、處理、交換的需要，使網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的生命力。

3.開(kāi)放性。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持有國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，支持異構(gòu)型邊緣子網(wǎng)互聯(lián)與集成，易于網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充和升級(jí)，使有限的投資得到保護(hù)。

4.安全性。對(duì)網(wǎng)上信息提供多層次的、基于策略的安全保護(hù)措施。

5.可靠性。網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)間接口、供應(yīng)商的產(chǎn)品與服務(wù)的信譽(yù)等均要具有可靠性。

6.簡(jiǎn)潔性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，硬件和軟件按需要進(jìn)行靈活配置。

7.可管理性。采用較先進(jìn)的管理軟件，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的檢測(cè)、資源分配、負(fù)荷調(diào)節(jié)、故障定位等功能，并具有良好的人-機(jī)操作界面。

三、需求分析

一所正規(guī)的學(xué)校，其校園網(wǎng)一般為大中等規(guī)模的組網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)數(shù)一般300到500個(gè)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也較中型校園網(wǎng)復(fù)雜，對(duì)通信的要求也較高，要求百兆交換到桌面，并要求支持多媒體應(yīng)用。

所以該校園網(wǎng)信息技術(shù)大樓采用FlexHammer24交換機(jī)進(jìn)行堆疊，提供高密度的10/100M自適應(yīng)端口，二級(jí)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)具體情況選擇μHammer2或μHammer24交換機(jī)，對(duì)多媒體教室、電子閱覽室等需要多媒體應(yīng)用、要求較大帶寬的二級(jí)節(jié)點(diǎn)則選用μHammer24交換機(jī)，提供10/100M兆端口接入用戶桌面。普通教室選用μHammer2交換機(jī)，提供10M/100m端口接入用戶桌面。

FlexHammer和μHammer交換機(jī)還具有劃分VLAN的功能，使各部門的局域網(wǎng)可自成體系，隔離了廣播風(fēng)暴，同時(shí)FlexHammer的第3層交換功能又使不同用戶群之間必要的限制性訪問(wèn)得到實(shí)現(xiàn)，從而使應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)更加自由和靈活。

四、綜合布線系統(tǒng)（PDS）在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

1.結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)。綜合布線系統(tǒng)（PDS，Premises Distribution System）是一套開(kāi)放式的布線系統(tǒng)，可以支持幾乎所有的數(shù)據(jù)、話音設(shè)備及各種通信協(xié)議，同時(shí)，由于PDS充分考慮了通信技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)時(shí)有充分的技術(shù)儲(chǔ)備，能充分滿足用戶長(zhǎng)期的需求，應(yīng)用范圍十分廣泛。而結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)因具有高度的靈活性，各種設(shè)備位置的改變和局域網(wǎng)的變化，不需重新布線，只要在配線間作適當(dāng)布線調(diào)整即可滿足需求，近年來(lái)在我國(guó)已被廣泛地采用。結(jié)構(gòu)化綜合布線一般劃分為6個(gè)子系統(tǒng)。

2.工作區(qū)子系統(tǒng)（Work Area）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。工作區(qū)子系統(tǒng)由終端設(shè)備連接到信息插座的連線，以及信息插座所組成。信息點(diǎn)由標(biāo)準(zhǔn)RJ45插座構(gòu)成。信息點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)工作區(qū)的實(shí)際功能及需求確定，并預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的冗余。例如：對(duì)于一個(gè)辦公區(qū)內(nèi)的每個(gè)辦公點(diǎn)可配置2～3個(gè)信息點(diǎn)，此外應(yīng)為此辦公區(qū)配置3～5個(gè)專用信息點(diǎn)用于工作組服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、傳真機(jī)、視頻會(huì)議等。若此辦公區(qū)為商務(wù)應(yīng)用則信息點(diǎn)的帶寬為10M或100M就可滿足要求；若此辦公區(qū)為技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用則每個(gè)信息點(diǎn)應(yīng)為交換式100M甚至是光纖信息點(diǎn)。

工作區(qū)的終端設(shè)備（如電話機(jī)、傳真機(jī)）可用五類雙絞線直接與工作區(qū)內(nèi)的每一個(gè)信息插座相連接，或用適配器（如ISDN終端設(shè)備）、平衡/非平衡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接到信息插座上。

3.系統(tǒng)（Horizontal）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。水平子系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)信息插座和管理子系統(tǒng)，即中間配線架（IDF）間的連接。水平子系統(tǒng)指定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形拓?fù)?。水平干線的設(shè)計(jì)包括水平子系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)與部件集成。選擇水平子系統(tǒng)的線纜，要根據(jù)建筑物內(nèi)具體信息點(diǎn)的類型、容量、帶寬和傳輸速率來(lái)確定。在水平子系統(tǒng)中推薦采用的雙絞電纜及光纖型號(hào)為100ΩUTP雙絞線、8.3/125μm單模光纖、62.5/125μm多模光纖。

雙絞線水平布線鏈路中，水平電纜的最大長(zhǎng)度為90m。若使用100ΩUTP雙絞線作為水平子系統(tǒng)的線纜，可根據(jù)信息點(diǎn)類型的不同采用不同類型的電纜，例如對(duì)于語(yǔ)音信息點(diǎn)可采用三類雙絞線；對(duì)于數(shù)據(jù)信息點(diǎn)可采用超五類雙絞線甚至六類線；對(duì)于電磁干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合可采用屏蔽雙絞線。但是從系統(tǒng)的兼容性和信息點(diǎn)的靈活互換性的角度出發(fā)，建議水平子系統(tǒng)采用同一種布線材料。

4.管理子系統(tǒng)（Administration）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。管理子系統(tǒng)由交連、互連和輸入/輸出組成，實(shí)現(xiàn)配線管理，為連接其他子系統(tǒng)提供手段。包括配線架、跳線設(shè)備及光配線架等組成設(shè)備。設(shè)計(jì)管理子系統(tǒng)時(shí)，必須了解線路的基本設(shè)計(jì)方案，管理各子系統(tǒng)的部件。設(shè)計(jì)的步驟為:管理子系統(tǒng)在干線接線間和衛(wèi)星接線間中的應(yīng)用，管理子系統(tǒng)在設(shè)備間中的應(yīng)用。

5.干線子系統(tǒng)（Backbone）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。干線子系統(tǒng)指提供建筑物的主干電纜的路由，是實(shí)現(xiàn)主配線架與中間配線架，計(jì)算機(jī)、PBX、控制中心與各管理子系統(tǒng)間的連接。干線傳輸電纜的設(shè)計(jì)必須既滿足當(dāng)前的需要，又適應(yīng)今后的發(fā)展。干線子系統(tǒng)布線走向應(yīng)選擇干線線纜最短、最安全和最經(jīng)濟(jì)的路由。干線子系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)預(yù)留一定的線纜做冗余信道，這一點(diǎn)對(duì)于綜合布線系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性來(lái)說(shuō)是十分重要的。

干線子系統(tǒng)可以使用的線纜主要有100ΩUTP雙絞線、150Ω STP雙絞線、8.3/125μm單模光纖、62.5/125μm多模光纖。

對(duì)于五類雙絞線，如果電纜滿足5類線或者超5類線的要求，那么它將支持1000BASE－T。如果已安裝的電纜僅滿足5類線標(biāo)準(zhǔn)，那么，在連接1000BASE－T設(shè)備之前，應(yīng)對(duì)布線系統(tǒng)按照新增加的布線參數(shù)（如回波損耗、等級(jí)遠(yuǎn)端串?dāng)_、傳播延遲和延時(shí)畸變等）進(jìn)行測(cè)量和認(rèn)證。

6.設(shè)備間子系統(tǒng)（Equipment Room）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。設(shè)備間子系統(tǒng)由設(shè)備室的電纜、連接器和相關(guān)支撐硬件組成，把各種公用系統(tǒng)設(shè)備互連起來(lái)。設(shè)備間的主要設(shè)備有數(shù)字程控交換機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、樓宇自控設(shè)備主機(jī)等。它們可以放在一起，也可分別設(shè)置。在較大型的綜合布線中，可以將計(jì)算機(jī)設(shè)備、數(shù)字程控交換機(jī)、樓宇自控設(shè)備主機(jī)分別設(shè)置在不同的機(jī)房，把與綜合布線密切相關(guān)的硬件設(shè)備放置在設(shè)備間，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的機(jī)房放在離設(shè)備間不遠(yuǎn)的位置。

7.建筑群子系統(tǒng)（Campus Subsystem）及其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。建筑群子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)建筑之間的相互連接，提供樓群之間通信設(shè)施所需的硬件。建筑群之間可以采用有線通信的手段，也可采用微波通信、無(wú)線電通信的手段。

在結(jié)構(gòu)化布線系統(tǒng)中，光纖不但支持FDDI主干、1000Base－FX主干、100Base－FX到桌面、ATM主干和ATM到桌面，還可以支持CATV/CCTV及光纖到桌面（FTTD），是建筑群子系統(tǒng)和主干線子系統(tǒng)布線中有線通信的主角。光纖有單模光纖和多模光纖2種：?jiǎn)文９饫w只傳輸主模態(tài)，可完全避免模態(tài)色散，傳輸頻帶很寬，傳輸容量很大，適用于大容量、長(zhǎng)距離的光纖通信。它是未來(lái)光纖通信與光波技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)（如1000BASE－LX基于1300nm的單模光纜，使用8B/10B編碼解碼方式，最大傳輸距離為3000m）；多模光纖傳輸模態(tài)較多，存在一定量的模態(tài)色散，頻帶較寬，傳輸容量較大（目前采用的62.5/125μm多模光纖，數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps時(shí)，最大距離可以到2km），但傳輸千兆位數(shù)據(jù)量時(shí)對(duì)距離支持十分有限。

五、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D規(guī)劃

校區(qū)內(nèi)有200余個(gè)信息點(diǎn)。對(duì)于如此規(guī)模點(diǎn)中型網(wǎng)絡(luò)，一般來(lái)說(shuō)出于網(wǎng)絡(luò)安全和性能的考慮，需要將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)VLAN，要求既可按不同的班級(jí)、單位劃分VLAN，也可按用戶IP子網(wǎng)劃分VLAN。計(jì)算機(jī)教室與各辦公科室接入入用戶之間不能互相通信，只能訪問(wèn)校園網(wǎng)資源，以此來(lái)屏蔽廣播風(fēng)暴。借助三層交換機(jī)可實(shí)現(xiàn)跨VLAN的訪問(wèn)。

樓宇接入交換機(jī)應(yīng)具有千兆上聯(lián)端口，能夠通過(guò)堆疊或增加模塊來(lái)提高接入端口密度，應(yīng)支持SNMP等網(wǎng)管協(xié)議，以便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)所有設(shè)備的狀況進(jìn)行監(jiān)控和管理。在此推薦采用千兆通DES-3624系列交換機(jī)，采用1臺(tái)主交換機(jī)DES-3624i，最多可與3臺(tái)從交換機(jī)DES-3624組成堆疊組，提供94個(gè)10/100Base-TX端口。DES-3624i可選擇1口1000Base-T模塊DES-361T、1000Base-SX模塊DES-361G以及1000Base-LX模塊DES-361GL上聯(lián)骨干網(wǎng)。當(dāng)然也可以在DES-3624i和DES-3624的前面板插槽上擴(kuò)展1口SC或2口MT-RJ 100Base-FX光纖模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離百兆上聯(lián)。

千兆通系列交換機(jī)支持端口聚合（Port Trunking）、VLAN、流量控制（Flow Control）、端口鏡像（Port Mirror）等功能，可以增加網(wǎng)絡(luò)連接帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)性能，并使網(wǎng)絡(luò)更易于監(jiān)控，IGMP組播協(xié)議可以在多媒體傳輸時(shí)有效降低網(wǎng)絡(luò)流量。支持SNMP和RMON網(wǎng)管協(xié)議，符合標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)管要求，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的D-View全中文網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、管理和遠(yuǎn)程配置。

六、主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

1.布線及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。建立信息技術(shù)大樓連接各建筑物，信息技術(shù)大樓、各建筑物之間布線根據(jù)距離采用室外鎧裝4芯單模光纖，以便采用鏈路聚合技術(shù)及備份線路。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括信息技術(shù)大樓、樓宇設(shè)備間兩層結(jié)構(gòu)，因北教學(xué)樓、南教學(xué)樓和試驗(yàn)樓的信息點(diǎn)數(shù)量少于90個(gè)，可在樓宇設(shè)備間采用堆疊交換機(jī)直接連接到桌面，從而減少網(wǎng)絡(luò)層次，提高可靠性和可管理性。圖書樓因信息點(diǎn)較多，建議采用DHS-3226作為樓宇接入交換機(jī)。

2.核心交換機(jī)。中心交換機(jī)采用D-Link千兆通DGS-3308FG可網(wǎng)管獨(dú)立型三層交換機(jī)。該交換機(jī)結(jié)合了二層三層交換機(jī)的性能，融合有IP路由選擇功能，并且使用ASIC芯片代替CPU，大幅度增強(qiáng)了交換機(jī)的傳輸性能。