建设高效实用的校园网硬件平台＊

2012-11-04朱宇兰

长沙大学学报 2012年2期

关键词：配线机柜布线

朱宇兰，江雍

(泉州医学高等专科学校社科公共部，福建泉州 362000)

建设高效实用的校园网硬件平台＊

朱宇兰，江雍

(泉州医学高等专科学校社科公共部，福建泉州 362000)

介绍了校园网建设的必要性，提出本校校园网Ⅰ期的需求分析和具体实施方案.选择合理的布线产品和网络设备，详细阐述结构化布线系统设计和网络系统，经使用验证，系统具有良好的可靠性、可扩展性和经济实用性.

校园网;结构化布线;实施方案

现代化教育要向社会输出现代化的人才，随着我校办学规模、层次迅速扩大和提高，建设一个先进、实用的校园网，实现校内外信息的快速传递，使教学、科研、管理步入信息化、网络化，从而提高办学水平和办学效益已成为必然选择.

1 校园网总体规划

1.1 需求分析

校园网系统是一个复杂的系统工程，要做长远规划.我校校园网建设共分为Ⅲ期，Ⅰ期校园网建设将覆盖办公楼、西楼、东楼、科学楼、体育馆和三栋宿舍楼等主要教学及生活场所.根据使用需求，校园网建设应达到［1］:

(1)数据处理、通信能力强，响应速度快;

(2)网络运行安全性、可靠性高;

(3)系统易扩充，易管理，便于用户的增加;

(4)主干网支持多媒体、群体、图像接口应用，支持高性能数据库软件包的持续增长;

(5)系统开放性、互连性好;

(6)局域网既能方便远程用户的拨号接入，又能满足特殊用户高效地连入广域网，使用灵活;

(7)具有很强的分布式数据处理能力.

1.2 总体架构

将整个校园网归结为三个层次:应用系统层、网络系统层和物理连接层［2］，结构模型见图1.其层层相连，环环相扣，构成一个完整的系统.物理连接层通过综合布线系统构造通讯基础设施，在此之上构筑数据网、视频网、音频网.网络层通过网络设备、系统平台、开发平台的铺设，为上层应用层提供信息、教学、校务、互联服务的平台和接入接口，应用层直接面向用户，为用户的各种需要服务.

1.3 布线产品

在目前国内布线市场中欧美品牌众多，各厂商纷纷抢占国内市场，竞争日趋激烈，价格日趋透明.美国的LUCENT、AMP、西蒙、加拿大的IBDN、瑞士的德特威勒等主流品牌市场优势明显，控制了国内百分之九十以上的布线市场份额.其中LUCENT约占百分之五十，AMP、西蒙、IBDN、阿尔卡特、奇胜等约占百分之四十，剩下的约占百分之十.

图1 结构模型图

在众多的布线系统产品中，我们使用美国朗讯科技公司的产品.朗讯科技是全球最大的通信公司之一，其贝尔实验室［3］堪称结构化综合布线系统的发明者及倡导者.自从其1982年首先推出端对端结构化布线系统以来，一直为同业的先驱，并带动结构化布线技术向前发展.1997年该公司首家推出支持千兆比以太网和1.2Gbps ATM应用的布线产品，再加上其无线网络连接系统WaveLAN，成为当今世界唯一一家提供“结构化网联解决方案”的布线厂家.

朗讯公司的产品与同类布线产品相比，类型丰富，品种多达2万多种，可供选择的范围大，非常适应各种工程的不同特点，而正是由于上述的种种优点，其产品在市场占有率方面遥遥领先，因而生产成本大幅下降，性能价格比极高.因此，我们在本方案中选用了朗讯公司的布线系统产品.

1.4 网络设备

本方案采用的是在业界处于领先地位，具有最高性能的CISCO产品.与其他同类产品如 3Com、bays、Intel、Accton等比较，CISCO具有如下优势和特点:

Cisco提供端到端高可用性的网络，该网络可提供关键任务应用所需的稳定性.我们设计的整个系统能应付各种意外干扰，能迅速排除误操作或系统软硬件故障带来的影响，甚至有部份部件损坏时亦能进行正常的数据处理.最后在配置网络时，适当地采用冗余备份、迂回路由等技术手段提高整个系统的容错能力和故障恢复能力.

Cisco特有的IOS［4］软件能够有效地实施 QoS、多媒体、多点传送应用支持，另外，CiscoAssure策略联网功能具有专用带宽、控制抖动和时延、改善信息包丢失等特性.

Cisco专有的技术CGMP，使远程学习、虚拟工作场所、可视会议和流式传输受益于IP多目传送，使多媒体数据流能在有限的带宽中得到最好的传输.

2 结构化布线系统

对于布线系统，我们着重考虑以下要求:

(1)带宽:满足多媒体教学，时延小，抖动小;

(2)支持多种网络系统应用，包括10/100/1000Base－T、TX、FX、ATM 等;

(3)维护简洁可靠:可由非专业人员进行;

(4)优良的性能价格比符合经济效益;

(5)电气和传输性能保证系统支持宽带应用;

(6)产品标准化、模块化.

2.1 校园干线系统

校园干线系统是连接校园各建筑物的主干通信线路，一般选用光纤作为传输材料.光纤具有通信容量大、通信距离长、抗干扰、抗雷电等良好的性能，可采用架空或埋地等铺设方式.此外也可以采用超五类双绞线作为干线，但必须做好防雷措施［5］，如:用铁管保护埋地等.双绞线的可靠通信距离为100米.考虑本项目的实际情况，校园干线将采用Lucent SYSTIMAX OptiSPEED室外光纤，校园干线系统结构如图2所示.

图2 校园干线系统结构

我校Ⅰ期校园网的网络中心设在西楼的六楼西边，即总控室.以网络中心为中心，以星型的布线方法向各主要建筑物布放光纤，形成一个星型的光纤网络，组成校园网的干线系统.在校园干线系统中，设立两级光纤节点，一级光纤节点分别设在办公楼、东楼、宿舍楼1、宿舍楼2，每个光纤节点各自从校园网络中心西楼铺放一条室外六芯多模光纤.二级光纤节点分别设在科学楼、体育馆、宿舍楼3，它们作为办公楼下层节点，从办公楼各自铺放一条室外六芯多模光纤，并通过办公楼保持和校园网络中心的通信联系.

光纤主干网采用LUCENT TECHNOLOGIES SYSTIMAX OptiSPEED室外6芯多模光纤，2芯可满足目前100Mbps快速以太网、1.2GbpsATM以及1.0Gbps以太网的应用，另外4芯作为主干的冗余备份路由器使用.并可多布一条6芯光纤，以便当其中一条光纤因意外事故断路时，另一条可及时补上，从而使网络不因此而停止运作.主干光纤可采用架空或埋地的方式，若各建筑物之间较为开阔，则可采用架空方式，也可采用埋地方式，这样保护较好，最好是利用已有的地下电缆通道［6］.本项目中，对于校园内各建筑物之间的光纤主干，因其之间的距离不是很长，所以可采用架空的方式，先牵拉钢索，再将光纤挂缚其上.

对各主干节点配置专门的配线间，其中主配线间(MDF)就在网络中心，即总控室内，子配线间(IDF)设在各个光纤节点上.各配线间一般设在各楼的中间楼层的适当位置上，以保证配线间到各信息点的通信距离不致超长.考虑到安全问题，各配线间要有专门的隔间，配有门锁，隔间内通风、照明良好，上下有垂直主线槽连通，便于线缆布放.但依校区的实际情况，各楼层中间位置的空间不会很大，若在此处建配线间，一来空间狭小，二来影响美观.考虑到各楼的信息点不是很多，所以建议各子配线间使用挂墙机柜，挂在离地面约两米左右的墙面上，常人不易触及，同样可做到安全保护.至于主配线间，因空间足够则可使用立式机柜.主配线间的立式机柜和子配线间的挂墙机柜均使用专业的19英寸EIA标准机柜，机柜内放置有管理配线架和网络设备，管理各自区域内的工作位信息出口.一方面，方便网络的管理与维护;另一方面，减少占用空间，增强对设备的保护.

2.2 大楼结构化布线系统

完成大楼内各楼层、各科室和办公室的物理线路连接和管理，并与校园干线系统互联，通信线路一般采用双绞线，特殊的大楼可能用光纤作为楼内的主干通信线路.

在校园网各主干节点上设置配线间，其中网络中心主配线间内放有标准立式机柜，而其它楼子配线间则采用挂墙机柜，各种机柜用于放置大量的管理配线架及各种网络设备，管理本楼的布线系统及电脑网络.以本楼的配线间为中心，用星型的布线方法向各楼层的工作位布放超五类四对UTP电缆，组成本楼的水平子系统，为本楼各楼层的工作位信号提供传输路由.楼宇内部采用线槽暗埋或明铺方式，尽量采用暗装，预埋相应的暗管和出口盒，明装布线时，水平线缆一定要有金属线槽保护，不可直接暴露在外面.校园网楼内布线系统包括工作区子系统、水平子系统、管理/设备间子系统等，各部分各尽其责，组成一个统一的系统，其结构布线模拟如图3所示.

图3 结构布线模拟

2.2.1 水平子系统/工作区子系统［7］

即大楼各层的水平布线区域，以本楼配线间为中心，采用标准星型结构用线缆连接至各工作区.从各配线间引出超五类四对UTP电缆至各工作位，可满足快速以太网、622M ATM网等的应用，用于数据、图像、多媒体等信号的高速传输.工作位的信息出口采用兼容EIA、RJ45的5类8针插座模块连接.在配线架端，可采用RJ45式端接模块，方便满足多系统并行使用.并可采用D8SA模块跳线与网络设备直接连接，全套采用PowerSum器件组成.

工作位连接标准RJ45信息插座模块，采用标准86mm*86mm双口面板，面板上有各工作位端口标示，如D3、T5等，方便维护管理.工作位插座口在墙面的位置要方便使用，若是办公室则一般设在靠近办公桌的墙面上，离地一般约30cm－1m左右.若是普通教室则一般设在靠近讲台的墙面上，因教室学生人员流动较大，工作位插座口要设在离地面较高的位置且要暗埋，便于保护插座口不受损坏.若是多媒体教室，工作位插座口要设在多媒体教学讲台内，方便使用又不影响美观.

2.2.2 管理子系统/设备间子系统

(1)主配线间使用立式机柜，子配线间使用挂墙机柜，各种机柜均使用专业的19英寸EIA标准机柜.一方面，方便网络的管理与维护;另一方面，减少占用空间，增强对设备的保护.

(2)在各机柜内，将设立管理配线架，对各应用网络进行配接管理.各机柜内超五类配线架均采用RJ45快接式配线架，方便多系统并行使用.对于构造网络的各种通信设备，则提供统一的19inch工业标准设备机架作设备的安装.

(3)在布线与设备连接界面上，UTP端接口采用标准的RJ45连接，光纤端接口则采用最通用的ST连接，可方便安全地与网络设备作直接连接.模块化的结构也便于系统日后的维护和扩容.

综上所述，系统配置表如图4所示:

图4 系统配置表

3 网络系统

在进行校园网方案设计时，除注意可靠性、先进性、开放性、可管理性以及升级能力等一般信息系统平台设计的要点外，应更重视实用性和易用性.同时，从信息流动的性质考虑，可将整个物理网络划分为三个层面来加以介绍.它们分别是核心层面、专用子网层面和广域网连接层面，网络结构如图5所示.

图5 网络结构示意图

3.1 核心层

局域网部分的核心层网络设备选用具有强大交换能力的Cisco Catalyst6006骨干千兆比特交换机.利用其VLAN功能将整个网络划分为若干个IP子网.子网间采用三层交换/路由方式通信，便于用户进行灵活的网络规划与管理，提供端到端的高性能网络服务，可以达到广播隔离和智能选路，实现冗余和负载均衡的功能.在网络规模扩展、复杂化的同时仍然不影响网络的工作效率.西楼、东楼和办公楼的Cisco交换机以1000M的速率接入主干交换机，构成高性能的千兆主干，为大量数据的传输提供高速通路.科学馆、体育馆、宿舍楼1及宿舍楼2均采用Cisco高性能的10M交换机，并以100M的速率接入千兆主干，构成高性能无阻塞的典型校园网结构.

3.2 子网交换机

在各子网用户接入方面，使用Cisco Catalyst交换机，该交换机是优秀的工作组交换机，支持GigaStack技术，能以1000/100M的速率上连到中心交换机上.另外，当用户增多时可以直接增加交换机，并以堆叠的方式连接上网络，从而为系统各子网的扩充带来极大的灵活性.

3.3 高速互联网

广域网的连接和为用户提供接入服务将由Cisco2611路由器实现，具有较高性能价格比，而且一机多用，避免了设备重复投资.在对INTERNET的连接方面，可采用DDN专线、无线或ISDN的形式接入.在拨入服务方面，提供普通PSTN接入.

目前，数据专线的租用费用及Chinanet的接入费用较高，而且学校的多媒体应用较多，显然直接采用高速数据专线接入Chinanet的费用学校是难以接受的.根据我们多年网络建设的经验通过无线方式接入INTERNET是一种有效的手段，具有高带宽、架构灵活、节省费用的特点.

3.4 专业路由器

Cisco 2611路由器是一个真正的多功能应用支持平台，在单独一个服务器上广泛支持分支机构/企业拨号访问应用、LAN到LAN或者路由选择应用以及多服务应用［8］.它提供前所未有的模块化选项，它还具有强大的灵活性，可针对客户的不同应用环境，提供各种配置选项，而且最重要的是，它具有支持所有这些应用的优质运行性能.

本次在该路由器配备了NM－8AM、WIC－T模块和WIC－1B－S/T接口卡.WIC－1B－S/T接口卡用于通过ISDN线路接入INTERNET，WIC－1T一串口卡用作DDN专线接入和与分校子网连接，而NM－8AM模块则为用户提供8条模拟线路，允许8个模拟用户同时拨入到本系统，而系统亦通过动态的入网注册和认证管理，对登录的用户作出正确的识别.

3.5 网络防火墙

如果系统通过无线接入INTERNET/校园城域网，还需要考虑安全性，常规的做法是在内部网络和公用网络之间设立防火墙［9］.针对学校应用环境和本次方案设计选用设备的特点，最适合的是Cisco公司内置于IOS(Cisco路由器中的操作系统)中的软件防火墙.另外还可考虑采用无线接入INTERNET，该方式具有高带宽、架构灵活、节省费用的特点.