城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計畢業(yè)論文

.城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計摘要城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)了是本地傳輸網(wǎng)絡(luò)的一個重要的組成部分，主要是在一個城市建立核心層，匯聚層和接入層，使其可以滿足一個城市的主要通信功能。隨著社會的不斷發(fā)展，目前人們對于通信業(yè)務(wù)的需求量正在快速的增長，所以建立一個快速的城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)是必要的。而光纖傳輸網(wǎng)擁有超高速率，超大容量和超長傳輸距離的傳輸優(yōu)點，更好的滿足了人們對于通信的需求。本文通過對光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式的研究和現(xiàn)有的設(shè)備選取，提出合理的方案來組建一個快速的城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，之后用思科軟件對所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，了解其物理鏈路是否可以正常的運行，對網(wǎng)絡(luò)目前面臨的一些問題提出合理的解決方案。關(guān)鍵詞：光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)；城域網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)仿真；組網(wǎng)方法.THE OPTICAL FIBER TRANSIMISSTION NETWORK PROGARAM PLANNING AND DESIGN ON METROPOLITAN AREA NETWORKABSTRACTMetropolitan optical fiber transmission network of local transmission network an important part, mainly in a city to build the core layer, convergence layer and access layer, so that it can meet the main communication function of a city. With the continuous development of the society, the demand for the communication business is growing rapidly, so it is necessary to build a fast man optical fiber transmission network. The optical fiber transmission network has the advantages of ultra high speed, ultra large capacity and ultra long transmission distance, and it can meet the needs of the communication.In this paper, the research on optical fiber transmission network and existing equipment selection, reasonable plan proposed to build a fast metropolitan area network optical fiber transmission network, followed by Ciscos software to simulate the designed network, understand the physical link to the normal operation, put forward reasonable solutions for some problems currently faced by the network.Key words：Optical fiber transmission network; Metropolitan area network; network simulation; networking method.目 錄1 緒論11.1 課題背景及目的.11.2 國內(nèi)外研究狀況.11.3 課題研究方法.22 城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)簡介32.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)介紹.32.2 城域光纖傳輸網(wǎng)基本概念.32.3 城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)的基本特點.32.4 光纖種類的介紹.42.4.1 單模光纖介紹42.5 光纜的介紹.52.6 光傳播中設(shè)備的介紹.62.7 組網(wǎng)的方法.62.7.1 核心層組網(wǎng)方法62.7.2 匯聚層組網(wǎng)方法72.7.3 接入層組網(wǎng)方法83 天水市光纖傳輸網(wǎng)設(shè)計.113.1 天水市介紹和網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃.113.2 核心層規(guī)劃與設(shè)計.123.2.1 核心層的選址.133.2.2 核心層機(jī)房的建設(shè).133.2.3 核心層光纖和光纜芯數(shù)的選擇.143.2.4 核心層光纜的鋪設(shè)方法.143.2.5 核心層光纜的長度需求.153.3 匯聚層規(guī)劃與設(shè)計.15.3.3.1 匯聚層機(jī)房的選址.163.3.2 匯聚層機(jī)房的建設(shè).173.3.3 匯聚層光纖和光纜芯數(shù)的選擇.173.3.4 匯聚層光纜的鋪設(shè)方法.173.3.5 匯聚層光纜的長度需求.183.4 接入層規(guī)劃與設(shè)計.183.4.1 接入層光接入節(jié)點的建設(shè).183.4.2 光接入節(jié)點的數(shù)量和建設(shè)要求.193.4.3 接入層光纖和光纜芯數(shù)的選擇.193.4.4 接入層光纜的鋪設(shè)方法.20 3.4.5 接入層光纜的長度需求.203.5 路由器的配置.204 網(wǎng)絡(luò)仿真.224.1 仿真平臺介紹.224.2 城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)仿真.224.2.1 搭建仿真網(wǎng)絡(luò).224.2.2 核心層路由器各端口 IP 地址分配. 224.2.3 匯聚層路由器各端口 IP 地址分配. 234.2.4 接入層用戶的 IP 地址分配. 244.4 網(wǎng)絡(luò)的運行和仿真結(jié)果.244.5 網(wǎng)絡(luò)安全.265 結(jié)論.32參考文獻(xiàn).33致謝.34 .1 緒論1.1 課題背景及目的早在 3000 年前人類就開始使用光進(jìn)行通信的傳輸，例如我國的烽火臺就算是光通信的一種，在一二十年前，光纖通信作為一個新名詞進(jìn)入到人類的社會當(dāng)中，在起初光纖通信對于我們大部分人來說是那么的遙不可及，但是縱觀這些年光纖通信的飛速發(fā)展，它已經(jīng)悄然的進(jìn)入到了我們的生活當(dāng)中，在我們的日常生活和工作大部分已經(jīng)離不開光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)。光纖通信總體來說可以為為三個階段，第一階段主要是光纖的基礎(chǔ)研究和如何將光纖應(yīng)用到商業(yè)的探討；第二階段主要是用于提高傳輸距離和傳輸速率的研究；第三階段則是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上以超高速率，超大容量和超長傳輸距離的研究。隨著社會和科技的快速發(fā)展，人們對于物質(zhì)生活的需求不斷地提高，在通信方面，擁有個個超高速，超長容量和超常傳輸距離的一個傳輸網(wǎng)絡(luò)是人們目前想要得到的目標(biāo)，所以光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)成為了城市傳輸網(wǎng)所演變的必然趨勢。在我國將一個城市的城域網(wǎng)建設(shè)成以光纖為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)早已經(jīng)開始建設(shè)，在北京，上海等各大城市已經(jīng)擁有了一個比較完善的光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使當(dāng)?shù)氐耐ㄐ艂鬏敇I(yè)務(wù)擁有飛速拓展和良好發(fā)展的重要前提，在各個建設(shè)光纖網(wǎng)絡(luò)的城市基礎(chǔ)上可以看出光纖傳輸網(wǎng)對于當(dāng)?shù)匕l(fā)展的好處，所以在經(jīng)濟(jì)允許的的情況下對于中小城市光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也是必然趨勢。1.2 國內(nèi)外研究狀況縱觀國內(nèi)外光纖網(wǎng)絡(luò)的研究狀況，光纖通信的起點是 1966 年，高錕與霍克哈姆發(fā)表的關(guān)于傳輸介質(zhì)的論文，提出以光纖為介質(zhì)進(jìn)行通信的傳輸，奠定了目前光纖通信的基礎(chǔ)。在之后的為三十年，光纖的發(fā)展可以用飛速來進(jìn)行形容，隨著光纖生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，光線的價格也不像剛開始的時候那樣的高昂，使得光纖的應(yīng)用范圍無限的擴(kuò)大，成為了目前信息傳輸?shù)闹饕浇?。在未來光纖通信系統(tǒng)將會成為國家信息基礎(chǔ)建設(shè)的支柱，對信息傳輸有著較高的主導(dǎo)地位。我國對于光纖通信的重視程度不亞于其他發(fā)達(dá)國家，.七十年代初期就開始了對于光纖的研究，1979 年已經(jīng)在上海和北京建立了光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)的試驗系統(tǒng)。并且隨著社會的發(fā)展與我國科研人員的前瞻性在 1991 年就已經(jīng)放棄了長途電纜通信系統(tǒng)的建設(shè)而開始光纖通信的建設(shè)?？梢钥闯鑫覈墓饫w傳輸網(wǎng)絡(luò)處于全世界的領(lǐng)先階段，同時可有效地促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。1.3 課題研究方法本課題先進(jìn)通過理論學(xué)習(xí)，了解各組網(wǎng)方法和組網(wǎng)需求，行市場調(diào)研了解現(xiàn)有的光纖設(shè)備，對城市各個縣區(qū)進(jìn)行勘察，根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r選取最合適的組網(wǎng)方案和組網(wǎng)設(shè)備，對該方案所組建的城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)的分析和總結(jié)，說明該方案的優(yōu)缺點。.2 城域光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)介紹2.1 傳輸網(wǎng)絡(luò)介紹在我國傳輸網(wǎng)被分為三級，國家一級干線傳輸網(wǎng)絡(luò)，省二級傳輸干線網(wǎng)絡(luò)和本地傳輸網(wǎng)絡(luò)。其中本地傳輸網(wǎng)主要是建設(shè)骨干網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)。2.2 城域光纖傳輸網(wǎng)基本概念城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network)是指在一個城市內(nèi)將所有的通信用戶以光纜為媒介連接起來，形成一個高速的傳輸網(wǎng)絡(luò)，使用戶可以進(jìn)行所需要的通信傳輸。城域網(wǎng)拓?fù)鋱D結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。圖 2.1 城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由圖可以看出城域網(wǎng)主要由核心層、匯聚層和接入層三個部分組成，而這三部分在城域網(wǎng)中發(fā)揮著各自不同的作用。核心層的主要是將一個城市內(nèi)不同地點的主機(jī)、數(shù)據(jù)庫以及 LAN 相互連接，同時實現(xiàn)多個匯聚層的連接。匯聚層是連接核心層和接入層的設(shè)備，其主要是為接入層提供服務(wù)，同時保證城域網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全和穩(wěn)定。接入層主要是利用多種方法，使用戶可以接入網(wǎng)絡(luò)，使其可以滿足用戶的需求。2.3 城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)的基本特點.（1）傳輸速率高。相對于銅線和電纜傳輸，光纖傳輸擁有較高的得傳輸速率和較寬的頻帶，速率可以擴(kuò)至數(shù)十 Gb/s。可以滿足城市未來的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和人們對于網(wǎng)絡(luò)速度的需求。（2）擁有較低的費用。由于光纖通信的大力研究和生產(chǎn)，目前光纖的生產(chǎn)的工藝比較簡單，大大的降低了其所需要的費用，而且考慮到傳輸時信號的損耗，要應(yīng)用中繼來使得減少損耗，但是光纖通信的損耗率極低，其可以跨越更長的無中繼站的距離進(jìn)行傳輸，減少了中繼站的數(shù)目，從側(cè)面可以看出光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)相對于傳統(tǒng)的電纜網(wǎng)絡(luò)減少了更多的成本。（3）抗干擾能力強(qiáng)。光纖是用石英制成的絕緣體材料，不易被腐蝕。而且光纖是應(yīng)用光進(jìn)行傳播的，所以現(xiàn)在社會中對通信的主要干擾源-電磁波不會干擾到光的傳輸，即使是較強(qiáng)的太陽風(fēng)暴出現(xiàn)，也不會對于光纖通信系統(tǒng)產(chǎn)生任何的影響。所以在架設(shè)時不需要考慮太多的電磁波干擾，降低了城域網(wǎng)光纖傳輸網(wǎng)鋪設(shè)線路的難度。（4）重量較輕。由于光纖的材質(zhì)相對于其余的傳輸介質(zhì)較輕，是光纖更容易攜帶和安裝。（5）擁有較高的使用壽命。各類光纖設(shè)備都擁有很高的使用壽命，一般在光纖建設(shè)時都考慮到 15-20 年的使用壽命。2.4 光纖種類的介紹在現(xiàn)有的光纖中，以傳輸方式可以將光纖分為兩種類型，即單模光纖和多模光纖。單模光纖就是在光纖的中心軸線中有一條傳輸路徑，光信號在其中利用光的全反射原理，沿直線傳播，這樣的傳播方式不會發(fā)生色散，可靠性相對于其他的傳播方式較高。而多模光纖顧名思義就是在光纖中擁有多個中心軸線，光源有無限多的傳播路徑，所以擁有較大的傳輸帶寬。相比較單模光纖和多模光纖，他們之間有很多的優(yōu)缺點。雖然多模光纖擁有多個傳輸路徑使其擁有較大的傳輸帶寬，但是多模光纖的作用范圍小，往往都在幾公里之內(nèi)，然而城域網(wǎng)的組建往往要考慮到較大的覆蓋面積和較長的傳輸距離，這種特性符合單模光纖的傳輸特性，所以在組建城域網(wǎng)時多選擇單模光纖作為傳輸介質(zhì)來進(jìn)行組網(wǎng)。2.4.1 單模光纖介紹.當(dāng)今社會中所使用的單模光纖主要有 G.652 光纖， G.653 光纖和 G.655 光纖三種。G.652 光纖稱為非色散位移光纖，是目前標(biāo)準(zhǔn)的單模光纖，也是使用最多的光纖之一，我國大部分光纖建設(shè)都是應(yīng)用的這種光纖。國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織將 G.652 光纖分為了 ABCD 四種類型。其中 G.652A 光纖支持10Gbit/s 系統(tǒng)傳輸距離達(dá) 400KM，支持 40Gbit/s 系統(tǒng)傳輸距離為 2KM，由于城域網(wǎng)大部分的組網(wǎng)距離為 50150KM，所以大部分光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)選用 G.652A 進(jìn)行鋪設(shè)。G.653 光纖常稱為色散位移光纖，這種光纖由于是通過波導(dǎo)色散進(jìn)行色散平移，當(dāng)復(fù)用信道多時，會由于信道間距變小，產(chǎn)生信號干擾，所以大多數(shù)時都不會使用這種光纖，目前僅有日本大量的鋪設(shè)了這種光纖。G.655 光纖稱為非零色散位移光纖，主要是對 G.653 的改進(jìn)，可以有效地抑制 G.653 光纖所產(chǎn)生的信號干擾。2.5 光纜的介紹光纜就是以一定的制作工藝，形成一個保護(hù)殼，將光纖包入其中，作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行信息的傳遞。光纜的類型可分為帶狀光纜和束狀光纜，兩者相比較帶狀光纜更易于組裝和建設(shè)，所以在組建本地網(wǎng)絡(luò)時，選擇帶狀光纜進(jìn)行建設(shè)。帶狀光纜的介紹如表 2-1 所示。表 2-1 帶狀光纜結(jié)構(gòu)比較結(jié)構(gòu) 優(yōu)點 缺點骨架式光纜纖芯數(shù)高，光纖密度大，集裝度高，纜芯為全干式結(jié)構(gòu)，光纜外徑相對小節(jié)約管道資源，對環(huán)境無影響，抗測壓性好，施工便捷，掏接容易，效率高，易于分支。由于骨架槽不是全色譜，識別比層絞式光纜復(fù)雜。.層絞式光纜采用松套管和 SZ 絞合，光纖余長穩(wěn)定，易于線路分支，配纖，組合以及中間接入，掏接容易。光纜外徑相對較大，由于光纜為油膏填充結(jié)構(gòu)，對環(huán)境有一定的影響。中心管式光纜外徑小，單位橫截面積光纖密度高，使用原材料少，相對價格較低。余長控制的難度較大，光纖疊體不穩(wěn)定，且芯數(shù)不能太大，掏接難度大。2.6 光傳播中設(shè)備的介紹在光的傳輸中，主要存在兩個轉(zhuǎn)換，電/光轉(zhuǎn)換和光 /電轉(zhuǎn)換。下面主要介紹形成這兩種轉(zhuǎn)換所需要的設(shè)備。電/光轉(zhuǎn)換中所需要的最主要的設(shè)備就是光發(fā)射機(jī)。光發(fā)射機(jī)的作用是將從復(fù)用設(shè)備送來的 HDB3 信碼變換成 NRZ 碼；接著將 NRZ 碼編為適合在光纜線路上傳輸?shù)拇a型；最后在進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號并 耦合進(jìn)光纖。使信息可以在光纖中傳輸。相反的，光/電轉(zhuǎn)換所需