小区网络规划与设计

小区网络规划与设计第1页共28页绪论网络改变了人们的生活。地球变成了地球村，全世界的人可以随时进行交流。全世界的资源全部共享，人们的生产力空前提高，网络时代的到来，互联网与人们生活越来越密切，有些人的生活已经离不开网络，网上证券期货交易、远程电子视频会议、网上购物等，信息高速公路的建设变得十分重要。建立小区网络可以为社区居民提供计算机网络、智能家居、物业服务和管理、电子商务平台、社区服务信息网等全方位信息服务的多媒体综合信息系统。通过这些服务，用户可以实现高速INTERNET接入、网上教育、网上游戏、家中视频点播等多种功能，还可实现办公家居自动化管理。小区网络规划与设计第2页共28页第一章小区网络概述网络经过短短几十年的发展，已在世界各地逐步普及。近几年来，随着计算机的普及和建筑电子产业的发展，人们对居住环境要求的不断提高，网络化的住宅不仅成为房地产开发商投资的重点，而且也是人们购房的新热点。现如今，越来越多的人已经离不开网络，无论是工作、学习、休闲娱乐，都已经和网络息息相关，出行前不熟悉交通的上网查路线、外出吃饭会前去查哪家餐馆受好评、买书去卓越网、想看新闻去新浪、买IT产品必上导购网站查报价、网上购物去淘宝等等，我们发现生活的每个角落似乎都是在这个网络当中。1.1网络化小区的构成网络化小区通过对小区建筑群四个基本要素（结构、系统、服务、管理以及它们之间的内在关联）的优化考虑，提供一个投资合理，又拥有高效率、舒适、温馨、便利以及安全的居住环境。网络化小区的系统组成主要包括三大部分，即大楼自动化、通信自动化和办公自动化，他们是网络化小区中最重要的，而且必须具备的基本功能。有些网络小区在此基础上又增加了防火自动化、信息管理自动化、保安自动化等。按智能小区的总体目标进行分解，小区网络系统可具体分解成以下几个子系统，其每个子系统均具有一项具体功能。家庭网络系统；小区综合布线系统；小区网络、通讯系统；小区CATV系统；小区设备自控（BA）系统；小区安全防范系统；小区对讲系统；小区三表抄表系统；小区物业管理及一卡通消费系统；小区停车库管理系统；小区增值服务管理系统。1.2小区网络提供的服务包括1.提供窄带话音、宽窄带数据业务2.支持高速上网、电子商务等3.提供家居住宅智能信息服务4.提供网络电视，支持VOD视频点播5.提供远程教育、远程医疗等6.支持闭路电视监控和保安巡更等业务小区网络规划与设计第3页共28页7.支持停车场管理业务1.3小区网络建设在我国的发展趋势由于建设带网络的小区造价比普通小区不多，多数用户对网络需求开始增多，再加上ADSL搭配无线路由器组网方式的流行，建设带网络的小区是大势所趋，它能提供更快的网速和更多的服务，，所以有必要对小区网络系统细致的分析，组建适合现状的网络化小区。本文重点是对小区网络接入部分的分析和设计，其他功能只做简单介绍。小区网络规划与设计第4页共28页第二章宽带网络简介2.1网络分类简单来讲，网络就是把多个计算机以一定方式连接，从而实现计算机之间数据通信、资源共享等功能。而现在的网络，不仅可以连接计算机还包括其他设备，目前网络向3G发展，手机也能告诉访问Internet。网络按不同的分类方法可以分成不同的网络类型，小区网络规划主要是局域网的设计，所以在此主要介绍局域网（LAN）。先就目前常见的局域网类型进行对比，从中选择最适合网络化小区的网络构造。按网络的地理位置分类：1.局域网（LocalAreaNetwork,简称LAN）一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，通常采用有线的方式连接起来。2.城域网（MetropolisAreaNetwork,简称MAN）规模局限在一座城市的范围内，10～100km的区域。3.广域网（WideAreaNetwork,简称WAN）网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。目前局域网和广域网是网络的热点。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是Internet网。常见的局域网拓扑结构：网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。1.星型网络各节点通过点到点的链路与中心节点相连。特点是很容易在网络中增加新的节点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控，但中心节点的故障会引起整个网络瘫痪。小区网络规划与设计第5页共28页图2.1.1星型网络2.环形网络各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。图2.1.2环形网络3.总线型网络网络中所有的站点共享一条数据通道。总线型网络安装简单方便，需要铺设的电缆最短，成本低，某个站点的故障一般不会影响整个网络。但介质的故障会导致网络瘫痪，总线网安全性低，监控比较困难，增加新站点也不如星型网容易。小区网络规划与设计第6页共28页图2.1.3总线型网络以上三种为最基础的网络拓扑结构，在此基础上，还可以拓展出树型网、簇星型网、网状网等其他类型拓扑结构。在网络建设中，最常用的是树型网结构，我采用的是星型树型相结合的网络结构。树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，易诊断、易维护，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响，另外，如果在树形结构中，适当的加入无线网络，成本将进一步降低，而且，用户使用网络也更方便。2.2网络体系结构OSI是OpenSystemsInterconnection的英文缩写，即“开放系统互联”。这是一种数据通信模型。OSI模型把联网和网络唤醒应用程序的活动领域划分为七层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、话路层、表示层和应用层。为什么要把网络分层？因为计算机世界是复杂多样的，有各种各样的通信终端，比如PC机、苹果机、工作站、小型机、大型机，还有各种掌上电脑和智能家电等等；通信介质除了最常用的双绞线，还有电话线、电缆、光纤、无线电波等等。我们需要一个标准来定义复杂的网络通信，定义操作的规范，解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题，只有这样，才能组成协调互通的网络。加入分层的概念，是为了将整个体系的不同组成部分更好地按不同功能级别来划分；同时在层次中引入了服务、接口和协议这三个概念，服务说明某层为上一层提供什么功能，接口说明上层如何使用下一层的服务，而协议定义如何实现本层的服务。小区网络规划与设计第7页共28页OSI参考模型各层的功能：表2.2.1应用层面向用户服务表示层数据表示会话层会话控制传输层网络间数据包递交信任监测网络层逻辑地址、路由等数据链路层数物理地址、拓扑结构、线路存取方法物理层电及机械的有关定义1.物理层：物理层的任务就是保证点到点链路在光、电和机械上是可以传送数据流的。它定义了物理链路的电气和机械特性，以及激活、维护和关闭这条链路的各项操作。处理单位是Bits。特征参数包括：电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。2.数据链路层：为区分和标识不同的网络设备，引入了物理地址的概念；物理链路有时会出现错误，数据链路层的任务就是在物理层的基础上，将数据流进行包装组织，使有差错的物理链路转化成对没有错误的数据链路。它将位收集起来，按包处理数据。特征参数包括：物理地址、网络拓扑结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控等。3.网络层：网络层也叫网间网层，对于各种不同底层技术网络，为了隐藏物理网络细节，引入了逻辑地址（IP地址）这个概念，对各网络中每个网络接口，无论基于何种底层技术，都用逻辑地址来编号；类似的，也引入了包（PACKET）这个概念，来隐藏不同物理网络数据链路的不同数据传送模式。通过逻辑信道技术，网络层解决了链路复用的问题，路由和寻址概念的引入和实现，使任意两台数据终端设备的数据链接起来。4.传输层：网络层关心的是点到点的逐点转递，传输层关注的是“端到端”的最终效果；各种通信子网在性能上有很大的差异，电话交换网，分组交换网，公用数据交换网，局域网等通信子网都可互连，但它们的吞吐量，传输速率，数据延迟各不相同，传输层要负责隐藏各通信子网的差异，通过差错恢复，流量控制等功能，最终为会话层提供可靠的，无误的数据传输。传输层面对的数据对象主要是与小区网络规划与设计第8页共28页会话层之间的界面端口。5.会话层：维持“面向连接”传输，为会话实体间建立连接；在两个会话用户之间实现有组织的，同步的数据传输；连接释放。6.表示层：不同计算机体系结构所使用的数据表示法不同，表示层为异种机通信提供一种公共语言，完成应用层数据所需的任何转换，以便能进行互操作。定义一系列代码和代码转换功能，保证源端数据在目的端同样能被识别，比如文本数据的ASCII码，表示图像的GIF或表示动画的MPEG等。7.应用层：最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素；有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。在数据的实际传输中，发送方将数据送到自己的应用层，加上该层的控制信息后传给表示层；表示层也将数据加上自己的标识传给会话层；以此类推，每一层都在收到的数据上加上本层的控制信息并传给下一层；最后到达物理层时，数据通过实际的物理媒体传到接收方。接收端则执行与发送端相反的操作，由下往上，将逐层标识去掉，重新还原成最初的数据。由此可见，数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义同一种数据标识格式，这样才可能保证数据的正确传输。但是实际使用的协议并非严格的按照这七层来定义，OSI七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，因此更多把它作为分析、评判各种网络技术的依据；对大多数应用来说，只将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。TCP/IP协议与七层模型的对应关系：表2.2.2应用层应用层表示层会话层传输层传输层网络层网络层小区网络规划与设计第9页共28页数据链路层网络接口层物理层OSI七层模型TCP/IPTCP/IP的多数应用协议将OSI应用层、表示层、会话层的功能合在一起，组成应用层，典型协议有：HTTP、FTP、TELNET等；TCP/UDP协议对应OSI的传输层，提供上层数据传输保障；IP协议对应OSI的网络层；TCP/IP的最底层功能由网络接口层实现，相当于OSI的物理层和数据链路层，TCP/IP应用已有的底层网络实现传输，对该层并未作严格定义。数据在网络中是以“包”的形式传递的，但不同网络的“包”，其格式也是不一样的。如果在不同的网络间传送数据，由于包格式不同，导致数据无法传送，于是网络间连接设备就充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”。信息包在网络间的转换，与OSI的七层模型关系密切。如果两个网络间的差别程度小，则需转换的层数也少。例如以太网与以太网互连，因为它们属于一种网络，数据包仅需转换到OSI的第二层（数据链路层），所需网间连接设备的功能也简单（如网桥）；若以太网与令牌环网相连，数据信息需转换至OSI第三层（网络层），所需中介设备也复杂（如路由器）；如果连接两个完全不同结构的网络（如PCLAN与IBM主机），其数据包需做全部七层的转换，需要的连接设备也最复杂（如网关）。2.3网络间连接设备下面简单介绍几种主要的网络连接设备1.集线器(HUB)集线器出现很早、最基础的网络设备。这就是组建10BASE-T网络时所使用的集成器。从HUB的作用来看，它不属于网间连接设备，而应叫做网络连接设备。因此它与前面介绍的网桥、路由器、网关等不同，不具备协议翻译功能，而只是分配频宽。HUB分配频宽，使得每台工作站的传输速率达不到10Mbps。例如使用一台N个接口的HUB组建10BASE-TEthernet网，每个接口所分配的频带宽度是小区网络规划与设计第10页共28页10Mbps/N。从功能上分，HUB可分为下面四种类型：1、基本型集线器（DumbHUB