移動通信課程設計移動無線信道多徑衰落的仿真

1、*實踐教學*蘭州理工大學計算機與通信學院2011年秋季學期移動通信 課程設計題 目：移動無線信道多徑衰落的仿真 專業(yè)班級： 通信工程（4）班 姓 名： 王彬 學 號： 08250408 指導教師： 張璽君 成 績： 摘 要移動通信的發(fā)展速度非常的快，而無線信道是移動通信中傳輸信號的媒介，只有深刻掌握和了解移動無線信道的特征，我們才能提出解決各種干擾的措施。這對于提高系統(tǒng)的抗噪聲性能和提高系統(tǒng)的傳輸可靠性都具有非常重要的作用。本次設計在簡要介紹了移動無線信道的基本概念、特點、分類及理論知識上，針對移動無線信道中信號傳輸環(huán)境的復雜性和隨機性，結合matlab軟件運用數(shù)字信號處理方法仿真分析了無線信

2、道各信號受多徑干擾的情況。關鍵詞：移動信道；多徑衰落；matlab仿真前 言移動無線信道傳輸特性的仿真對移動通信的研究具有重要意義,其中多徑衰落仿真又是其中的重點和難點。針對多普勒頻移和無線信道的隨機性,討論了無線信道的小尺度模型。運用數(shù)字信號處理方法,在頻域給出了多普勒濾波仿真信道多徑衰落的方法、頻率選擇性信道的仿真模型和仿真曲線。該方法較好地模擬了信號載波頻率和通信終端移動速度的影響。多徑效應（multipatheffect）是電波傳播信道中的多徑傳輸現(xiàn)象所引起的干涉延時效應。在實際的無線電波傳播信道中（包括所有波段），常有許多時延不同的傳輸路徑。各條傳播路徑會隨時間變化，參與干涉的各分量

3、場之間的相互關系也就隨時間而變化，由此引起合成波場的隨機變化，從而形成總的接收場的衰落。因此，多徑效應是衰落的重要成因。多徑效應對于數(shù)字通信、雷達最佳檢測等都有著十分嚴重的影響。多徑效應移動體（如汽車）往來于建筑群與障礙物之間，其接收信號的強度，將由各直射波和反射波疊加合成。多徑效應會引起信號衰落。各條路徑的電長度會隨時間而變化，故到達接收點的各分量場之間的相位關系也是隨時間而變化的。這些分量場的隨機干涉，形成總的接收場的衰落。各分量之間的相位關系對不同的頻率是不同的。因此，它們的干涉效果也因頻率而異，這種特性稱為頻率選擇性。在寬帶信號傳輸中，頻率選擇性可能表現(xiàn)明顯，形成交調(diào)。與此相應，由于不

4、同路徑有不同時延，同一時刻發(fā)出的信號因分別沿著不同路徑而在接收點前后散開，而窄脈沖信號則前后重疊。多徑效應移動體往來于建筑群與障礙物之間，其接收信號的強度，將由各直射波和反射波疊加合成，隨著汽車位置的變化，各條路徑的電長度會隨時間而變化，故到達接收點的各分量場之間的相位關系也是隨時間而變化的。這些分量場的隨機干涉，形成總的接收場的衰落。ii目 錄摘 要i前 言ii第1章 學校描述1第2章 需求分析22.1 帶寬（核心層、（部門層、）桌面）32.1.1 主干網(wǎng)帶寬的考慮32.1.2 客戶機的帶寬分析32.2 子網(wǎng)與vlan規(guī)劃32.2.1 子網(wǎng)按照學校的地理分布和應用的數(shù)據(jù)流量進行劃分32.2.

5、2 工作組網(wǎng)42.3 實現(xiàn)的信息服務42.4 應用程序42.5 存儲系統(tǒng)分析52.6 系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全分析52.6.1 網(wǎng)絡安全規(guī)劃52.6.2 校園網(wǎng)防病毒解決方案62.7 qos62.8 網(wǎng)間隔離63.1 主干網(wǎng)傳輸方案設計83.1.1 蘭州一中校園網(wǎng)方案設計83.1.2 網(wǎng)絡結構說明83.2 internet接入方案93.3 遠程訪問支持93.4 子網(wǎng)劃分與vlan設定103.5 網(wǎng)間隔離方案設計103.6 存儲方案113.7 設備選型123.7.1設計思路123.7.2服務器設備選型方案133.8 軟件143.9 信息服務方案153.10 綜合布線方案153.10.1結構化綜合布線系統(tǒng)的

6、組成及設計163.10.2 綜合布線應用實例16第4章 網(wǎng)絡管理184.1 網(wǎng)絡管理設計184.2 網(wǎng)絡管理員184.3 關鍵設備的管理194.4 ip地址的管理19第5章 系統(tǒng)主要設備報價20參考文獻21課程設計總結22第1章 移動通信通信雙方有一方或兩方處于運動中的通信。包括陸、海、空移動通信。采用的頻段遍及低頻、中頻、高頻、甚高頻和特高頻。移動通信系統(tǒng)由移動臺、基臺、移動交換局組成。若要同某移動臺通信，移動交換局通過各基臺向全網(wǎng)發(fā)出呼叫，被叫臺收到后發(fā)出應答信號，移動交換局收到應答后分配一個信道給該移動臺并從此話路信道中傳送一信令使其振鈴。1.1移動通信的特點(1)移動性。就是要保持物體

7、在移動狀態(tài)中的通信，因而它必須是無線通信，或無線通信與有線通信的結合。(2)電波傳播條件復雜因移動體可能在各種環(huán)境中運動，電磁波在傳播時會產(chǎn)生反射、折射、繞射、多卜勒效應等現(xiàn)象，產(chǎn)生多徑干擾、信號傳播延遲和展寬等效應。(3)噪聲和干擾嚴重。在城市環(huán)境中的汽車火花噪聲、各種工業(yè)噪聲，移動用戶之間的互調(diào)干擾、鄰道干擾、同頻干擾等。(4)系統(tǒng)和網(wǎng)絡結構復雜。它是一個多用戶通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡，必須使用戶之間互不干擾，能協(xié)調(diào)一致地工作。此外，移動通信系統(tǒng)還應與市話網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)等互連，整個網(wǎng)絡結構是很復雜的。(5)要求頻帶利用率高、設備性能好。1.2無線信道移動通信的傳輸媒介即大氣空間就是無線道，無

8、線信道有很復雜的特性，并且其特性會不斷的變化，各種地形地物的影響和用戶終端的移動使得無線信道具有極大的隨機性。一般用路徑損失、陰影衰落和多徑衰落三種效應描述大、中、小三種不同尺度范圍內(nèi)信道對傳輸信號的作用。多徑衰落也稱快衰落，是由于同一信號沿兩個或多個路徑傳播，以微波的時間差到達接收機時相互干涉引起的。而這些波稱為多徑波，多徑波在接收天線處合成一個幅度和相伴都急劇變化的信號，其變化程度取決于多徑波的強度、傳播時間差以及傳播信號的帶寬。主要表現(xiàn)在三個方面：1. 經(jīng)過短距離或短時間傳播后信號強度產(chǎn)生急劇變化；2. 在不同路徑上，存在著時變多普勒頻移引起的隨機頻率調(diào)制；3. 多徑傳播時延引起的擴展。

9、1.2.1常用的改善方法針對種種情況，在移動通信中，可以采取功率控制、基站切換、分集、交織、自適應均衡等各種有效的方法來保證通信的質量。在仿真驗證這些方法的效果時，常常首先對信道衰落尤其多徑衰落進行仿真。1.2.2移動無線信道的分類各類信號從發(fā)射端發(fā)送出去以后，在到達接收端之前經(jīng)歷的所有路徑紡稱為信道。如果其中傳輸?shù)臒o線電信號的話，那么電磁波所經(jīng)歷的路徑就被稱之為無線信道。與其他通信信道相比，無線信道是最為復雜的一種。無線傳播環(huán)境是影響無線通信系統(tǒng)的的基本因素。發(fā)射機與接受機之間的無線傳播路徑，因從經(jīng)歷簡單的視距傳播到遭遇各種復雜的地物（如建筑物、山脈和樹林等）所引起的反射，繞射和散射傳播等而

10、顯得非常復雜。另外，移動臺相對于發(fā)射臺移動的方向和速度，甚至收發(fā)雙方附近的移動物體也對接受信號有很大的影響。因此，這使得無線信道具有極大的隨機性。移動通信信號在空間傳播中所經(jīng)歷的衰落大體可以分為兩類：即大尺度衰落和小尺度衰落。大尺度衰落是由于發(fā)射機與接收機之間的距離和兩者之間的障礙物（如山丘、森林、建筑物等）的遮蔽影響而造成的信號強度的衰減，它反映了移動信號在較大區(qū)域中的平均能量減少，或稱為路徑損失。而小尺度衰落是指當移動臺在一個較小的范圍運動時，引起的接收信號的幅度，相伴和到達角等的快速變化。信號在傳播過程中，受各種環(huán)境的影響會產(chǎn)生反射、衍射和散射，這樣就使得到達接收機的信號是許多路徑信號的

11、疊加，因而這些路徑信號的疊加在沒有視距傳播情況下的包絡服從瑞利分布。當多徑信號中包含一條視距傳播路徑時，多徑信號就服從萊斯分布。根據(jù)信號多徑附加時延的大小，小尺度衰落又可以分為平坦衰落和頻率選擇性衰落。另外，由于移動臺的移動性而導致接收到的信號產(chǎn)生多普勒頻移（頻率色散），根據(jù)多普勒擴展的大小，信道又可以分為快衰落信道和慢衰落信道。第2章 多徑衰落在通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響，使接收機收到經(jīng)折射、反射和直射等幾條路徑到達的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑效應。這些不同路徑到達的電磁波射線相位不一致且具有時變性，導致接收信號呈衰落狀態(tài)；這些電磁波射線到達的時

12、延不同，又導致碼間干擾。若多射線強度較大，且時延差不能忽略，則會產(chǎn)生誤碼，這種誤碼靠增加發(fā)射功率是不能消除的，而由此多徑效應產(chǎn)生的衰落叫多徑衰落，它也是產(chǎn)生碼間干擾的根源。對于數(shù)字通信、雷達最佳檢測等都會產(chǎn)生十分嚴重的影響。在實際的無線電波傳播信道中（包括所有波段），常有許多時延不同的傳輸路徑。各條傳播路徑會隨時間變化，參與干涉的各分量場之間的相互關系也就隨時間而變化，由此引起合成波場的隨機變化，從而形成總的接收場的衰落。2.1 多徑效應多徑效應（multipatheffect）是電波傳播信道中的多徑傳輸現(xiàn)象所引起的干涉延時效應。在實際的無線電波傳播信道中（包括所有波段），常有許多時延不同的傳

13、輸路徑。各條傳播路徑會隨時間變化，參與干涉的各分量場之間的相互關系也就隨時間而變化，由此引起合成波場的隨機變化，從而形成總的接收場的衰落。因此，多徑效應是衰落的重要成因。多徑效應對于數(shù)字通信、雷達最佳檢測等都有著十分嚴重的影響。多徑效應移動體（如汽車）往來于建筑群與障礙物之間，其接收信號的強度，將由各直射波和反射波疊加合成。多徑效應會引起信號衰落。各條路徑的電長度會隨時間而變化，故到達接收點的各分量場之間的相位關系也是隨時間而變化的。這些分量場的隨機干涉，形成總的接收場的衰落。各分量之間的相位關系對不同的頻率是不同的。因此，它們的干涉效果也因頻率而異，這種特性稱為頻率選擇性。在寬帶信號傳輸中，

14、頻率選擇性可能表現(xiàn)明顯，形成交調(diào)。與此相應，由于不同路徑有不同時延，同一時刻發(fā)出的信號因分別沿著不同路徑而在接收點前后散開，而窄脈沖信號則前后重疊。多徑時延特性可用時延譜或多徑散布譜（即不同時延的信號分量平均功率構成的譜）來描述。與時延譜等價的是頻率相關函數(shù)。實際上，人們只簡單利用時延譜的某個特征量來表征。例如，用最大時延與最小時延的差，表征時延譜的尖銳度和信道容許傳輸帶寬。這個值越小，信道容許傳輸頻帶越寬。傳播的多徑效應經(jīng)常發(fā)生而且很嚴重。它有兩種形式的多徑現(xiàn)象：一種是分離的多徑，由不同跳數(shù)的射線、高角和低角射線等形成，其多徑傳播時延差較大；另一種是微分的多徑，多由電離層不均勻體所引起，其多

15、徑傳播時延差很小。對流層電波傳播信道中的多徑效應問題也很突出。多徑產(chǎn)生于湍流團和對流層層結。在視距電波傳播中，地面反射也是多徑的一種可能來源。2.1.1 多徑傳輸?shù)挠绊懚鄰叫矔е滦盘柕乃ヂ浜拖嘁?。瑞利衰落就是一種沖激響應幅度服從瑞利分布的多徑信道的統(tǒng)計學模型。對于存在直射信號的多徑信道，其統(tǒng)計學模型可以由萊斯衰落描述。信號電平高低起伏的現(xiàn)象叫做衰落；多徑傳輸中，由于來自不同路徑的信號相互疊加干涉，很容易產(chǎn)生衰落現(xiàn)象，分為快衰落和慢衰落。2.2 多徑衰落在陸地移動通信中，移動臺常常工作在城市建筑群和其它地形物較為復雜的環(huán)境中，其傳輸信道的特性是隨時隨地而變化的，因此移動信道是典型的隨參信道

16、。移動通信中最難克服的是快衰落引起的時變特性。接收信號強度出現(xiàn)快速、大幅度的周期性變化，稱為多徑快衰落，也稱小區(qū)間瞬時值變動。統(tǒng)計表明，在障礙物均勻的城市街道或森林中，信號包絡起伏近似于瑞利（rayleigh）分布，故多徑快衰落又稱為瑞利衰落?？焖ヂ涞乃ヂ浞茸兓c地形地物有關，可達10db30db，且衰落速度與移動臺移動速度有關。在沒有直達路徑的情況下（當多徑數(shù)較多時，各路徑信號幅度差異很?。?，快衰落服從瑞利分布： 式中信號幅度均值為：其中為方差，易知當時取得最大值。在存在直達路徑的情況下（在各徑信號當中有一徑信號強度明顯高于其他各徑），快衰落服從萊斯（rice）分布：其中為第一類修正貝賽爾

17、函數(shù)。由上式可知當為零，即不存在直達路徑時，此式表示瑞利分布?？焖ヂ涞某梢蛑欢鄰叫谇懊嬉呀?jīng)給出了介紹，下面再介紹快衰落的另一種成因：多普勒頻移。在多徑條件下，由移動體的運動速度和方向引起信號頻譜展寬的現(xiàn)象稱為多普勒效應。多普勒效應引起的附加頻移稱為多普勒頻移，可用下式表示：式中是入射電波與移動臺運動方向的夾角，是移動電臺的速度，是波長。其中與入射角無關，是的最大值，稱其為稱為最大多普勒頻移?？焖ヂ淇梢苑譃橐韵氯悾嚎臻g選擇性衰落，頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落。所謂選擇性，是指在不同的空間、不同的頻率和不同的時間，其衰落特性是不同的。下面首先介紹三個概念：時延擴展、相干帶寬和相干時間。2

18、.2.1時延擴展考慮到多徑的影響，無線信號有不同的路徑，每個路徑有不同的路徑長度，因此每個路徑的信號到達時間是不同的，這種由于多徑效應引起的接收信號中脈沖寬度擴展的現(xiàn)象，成為時延擴展，用符號表示。時延擴展會造成數(shù)字系統(tǒng)符號間干擾，因此限制了數(shù)字系統(tǒng)的最大符號率。為了避免碼間串擾，應使碼元周期大于多徑引起的時延擴展，即其中表示碼元周期，表示碼元速率。平均時延擴展為式中表示時延概率密度函數(shù)，可以表示為指數(shù)形式和均勻形式，其中。對于近距離散射體、距離高大建筑物和遠山的環(huán)境，多徑時延擴展可近似為指數(shù)分布，指數(shù)形式的時延擴展可表示為2.2.2相干帶寬信號通過移動信道時會引起多徑衰落，因此需要考慮信號中不

19、同頻率分量所受到的衰落是否相同。相關帶寬表征的是信號中兩個頻率分量基本相關的頻率間隔。衰落信號中的兩個頻率分量，在其頻率間隔小于相關帶寬時，它們是相關的，衰落特性具有一致性；在其頻率間隔大于相關帶寬時，它們是不相關的，衰落特性不具有一致性。根據(jù)衰落與頻率的關系，可將衰落分為兩種：頻率選擇性衰落和非頻率選擇性衰落，后者又稱為平坦衰落。所謂頻率選擇性衰落是指信號中各分量的衰落情況與頻率有關，即信號經(jīng)過傳輸后，各頻率所受到的衰落具有非一致性，因而波形失真，成為頻率選擇性衰落。所謂非頻率選擇性衰落是指信號中各分量的衰落狀況與頻率無關，即信號經(jīng)過傳輸后，各頻率所受的衰落具有一致性，即相關性，因而衰落波形

20、不失真。當信號帶寬小于相關帶寬時，信號通過信道傳輸后各頻率分量的變化具有一致性，成為非頻率選擇性衰落。這里，對相關帶寬再做一點說明：相關帶寬表征的是信號中兩個頻率分量基本相關的頻率間隔。對于具有某一時延擴展值的一條信道，衰落信道的兩個頻率分量是否相關，取決于它們的頻率間隔。在實際應用中，常用最大時延的倒數(shù)來規(guī)定帶寬，即一般來說，窄帶信號通過移動信道時將引起平坦衰落，而寬帶擴頻信號將引起頻率選擇性衰落。2.2.3相干時間多徑效應可能引起時間選擇性衰落，多普勒頻移引起的頻率擴展，使得信號在經(jīng)過多徑傳輸后可能引起時間選擇性衰落。一般情況下，有關時間近似定義為多普勒頻移的倒數(shù)，表示為若表示發(fā)送信號的碼

21、元周期，當時，會產(chǎn)生時間選擇性衰落。一般情況下，所以不會產(chǎn)生時間選擇性衰落，多普勒頻移引起的頻率擴展可以忽略不予考慮。2.3 多徑衰落產(chǎn)生的原因在實際移動通信中可根據(jù)產(chǎn)生的條件大致分為下述三類：一、是由于快速移動用戶附近的物體的反射而形成的干擾信號，其特點是由于用戶的快速移動，在信號的頻域上產(chǎn)生了多普勒頻移擴散，從而引起信號在時域上時間選擇性衰落；二、用戶信號由于遠處的高大建筑物或山丘的反射而形成的干擾信號。其特點是傳送的信號在空間與時間上產(chǎn)生了擴散?？沼蛏喜ㄊ嵌鹊臄U散將引起接收點信號產(chǎn)生空間選擇性衰落，時域上的擴散將引起接收點信號產(chǎn)生頻率選擇性衰落；三、是由于接收信號受基站附近建筑物和其他

22、物體的反射而引起的干擾。其特點是嚴重影響到達天線的信號入射角分布，從而引起信號在空間的選擇性衰落。第3章 移動無線信道的仿真3.1 傳輸模型的建立發(fā)射機天線發(fā)出的無線電波，可依不同的路徑到達接收機，頻率f30mhz時，典型的傳播通路如圖3.1所示。沿路徑從發(fā)射天線直接到達接收天線的電波稱為直射波，它是vhf和uhp頻段的主要傳播方式；沿路徑的電波經(jīng)過地面反射到達接收機，稱為地面反射波；路徑的電波沿地球表面?zhèn)鞑?，稱為地表面波。由于移動臺與基站的相對運動，使得每個多徑波都經(jīng)歷了明顯的頻移程，這種現(xiàn)象稱為多普勒頻移，它與移動臺的運動速度、運動方向接收機多徑波的入射角有關。假設移動臺在長度為d，端點為

23、x與y的路徑上以速率v運動時，收到來自遠端源s發(fā)出的信號，如圖3.1所示。圖3.1電波傳播示意圖無線電波在x與y點上分別被接收時所走的路徑差為式中d，t為移動中從x一y所需的時間；為入射波的夾角，由于遠端距離很遠，可假設x，y處的夾角是相同的。所以，由路徑差先造成的接收信號變化值為：=2=2vtcos（1）則多普勒頻移為：fd=2t=vcos=fmcos（2）式中fm為最大多普勒頻移。從上式中可以看出，若移動臺朝入射波方向運動，則由于多徑分量經(jīng)由不同的方向傳播到達接收機，從而造成接收機信號的多普勒擴展，增加了信號帶寬。3.2小尺度無線信道模型目前流行的局域網(wǎng)骨干技術為千兆以太網(wǎng)技術，包括萬兆以

24、太網(wǎng)技術已經(jīng)很成熟。從用戶實用角度以及性價比角度來講，我們選擇千兆以太網(wǎng)技術為蘭州一中校園網(wǎng)骨干技術，在核心交換機、接入層交換機均配備了千兆光纖接口，實現(xiàn)網(wǎng)絡中心主干到每個樓群平臺以千兆多模光纖傳輸（必要時可實現(xiàn)鏈路匯聚實現(xiàn)2-8g全雙工帶寬）。3.1.2 網(wǎng)絡結構說明本方案校園網(wǎng)的拓撲結構為星型結構，網(wǎng)絡為三級結構：1中心節(jié)點網(wǎng)絡中心位于實驗樓的三樓的網(wǎng)絡中心放置校園網(wǎng)的核心設備，如路由器、防火墻、核心三層交換機、服務器（媒體服務器、課件服務器、文件服務器、網(wǎng)管服務器等）并預留將來與學校以外的園區(qū)的通信接口和學校家屬樓的接口2二級節(jié)點校園網(wǎng)主干節(jié)點校園網(wǎng)的兩條多模光纜，從實驗樓的網(wǎng)絡中心的核

25、心交換機dcrs7216上輻射到辦公樓、學生公寓樓的dcrs5512g上可網(wǎng)管的匯聚層交換機上，并在二級主干節(jié)點處端接，形成校園網(wǎng)千兆骨干鏈路。在主干網(wǎng)節(jié)點上安裝的dcrs5512g交換機位于網(wǎng)絡的第二級，它向上通過千兆多模光纖與網(wǎng)絡中心的dcrs7216主干交換機相連，向下通過非屏蔽六類雙絞線與dcs3926s相連，形成蘭州一中校園網(wǎng)的第二級。3三級節(jié)點校園網(wǎng)的另外兩條多模光纜，從實驗樓的網(wǎng)絡中心的核心交換機dcrs7216上輻射到行政樓、綜合樓的各樓層配線間的dcs3926s可網(wǎng)管的二層交換機上，并在二級主干節(jié)點處端接，形成校園網(wǎng)千兆骨干鏈路。在主干網(wǎng)節(jié)點上安裝的dcs3926s交換機位于

26、網(wǎng)絡的第三級，它向上通過千兆多模光纖與網(wǎng)絡中心的dcrs7216主干交換機相連，向下通過非屏蔽雙絞線與其它建筑物內(nèi)的部門交換機級連或直接與用戶工作站相連。3.2 internet接入方案蘭州一中內(nèi)部網(wǎng)絡拓撲結構圖如圖3.1所示。圖3.1 蘭州一中內(nèi)部網(wǎng)絡拓撲結構圖 3.3 遠程訪問支持遠程訪問提供電話撥號訪問功能，使用戶在家中、在外地都可以訪問校園網(wǎng)。遠程工作站通過撥號接入校園網(wǎng)，采用點對點的協(xié)議為ppp。遠程訪問服務器ras與調(diào)制解調(diào)器modem組合實現(xiàn)遠程訪問功能。由于撥號網(wǎng)絡是攻擊網(wǎng)絡的可能的主要入口，因而必須在技術和管理兩個方面加強管理。遠程訪問服務應提供以下功能：撥號訪問（telne

27、t/rlogin/ppp）支持；靜態(tài)/動態(tài)地址分配；多協(xié)議（ip和ipx）透明訪問支持；用戶訪問和安全控制；撥出（dial-on-demand, dial-out）功能；自動協(xié)議檢測和轉換；遠程控制和維護；網(wǎng)管支持。3.4 子網(wǎng)劃分與vlan設定為了提高網(wǎng)絡整體性能和安全性，目前局域網(wǎng)中普遍采用vlan（即虛擬網(wǎng)）技術，通常vlan和ip子網(wǎng)的劃分同時進行。vlan有多種劃分方式，其中基于端口的vlan是最容易實現(xiàn)、最容易管理的一種。vlan的具體實現(xiàn)：1將蘭州一中的內(nèi)部服務群、威馳易網(wǎng)管、核心交換機等設備和各個教室的多媒體教學終端劃分在同一個vlan1里面，ip地址設置為192.168.1.

28、x/242將辦公樓內(nèi)計算機網(wǎng)絡劃分在vlan2里面,ip地址設置為: 192.168.2.x/24,3將學?，F(xiàn)在計算機教室劃分在vlan3里面,ip地址設置為； 192.168.3.x/244將學校行政樓的計算機劃分在vlan4里面,ip地址設置為； 192.168.4.x/245將蘭州一中此次項目中新建的計算機劃分在vlan5里面,ip地址設置為: 192.168.5.x/246對于蘭州一中某些特殊的部門,如財務等部門，劃分在vlan6里面，ip地址設置為：192.168.6.x/243.5 網(wǎng)間隔離方案設計網(wǎng)絡隔離，英文名為network isolation，主要是指把兩個或兩個以上可路由

29、的網(wǎng)絡(如：tcp/ip)通過不可路由的協(xié)議(如：ipx/spx、netbeui等)進行數(shù)據(jù)交換而達到隔離目的。由于其原理主要是采用了不同的協(xié)議，所以通常也叫協(xié)議隔離(protocol isolation)。1997年，信息安全專家mark joseph edwards在他編寫的understanding network security一書中，他就對協(xié)議隔離進行了歸類。在書中他明確地指出了協(xié)議隔離和防火墻不屬于同類產(chǎn)品。 網(wǎng)絡隔離的關鍵是在于系統(tǒng)對通信數(shù)據(jù)的控制，即通過不可路由的協(xié)議來完成網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交換。由于通信硬件設備工作在網(wǎng)絡七層的最下層，并不能感知到交換數(shù)據(jù)的機密性、完整性、可用性、可

30、控性、抗抵賴等安全要素，所以這要通過訪問控制、身份認證、加密簽名等安全機制來實現(xiàn)，而這些機制的實現(xiàn)都是通過軟件來實現(xiàn)的。因此，隔離的關鍵點就成了要盡量提高網(wǎng)間數(shù)據(jù)交換的速度，并且對應用能夠透明支持，以適應復雜和高帶寬需求的網(wǎng)間數(shù)據(jù)交換。而由于設計原理問題使得第三代和第四代隔離產(chǎn)品在這方面很難突破，既便有所改進也必須付出巨大的成本，和“適度安全”理念相悖。3.6 存儲方案作為課件服務器和管理及媒體服務器系統(tǒng)，我們不但要保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，還要保證系統(tǒng)的不間斷的運行。因此我們建議使用2臺曙光天闊i650(r)機架式服務器分別作為課件服務器和管理及媒體服務器，并且建議蘭州一中在以后的使用過

31、程中，保證學校保貴的課件和媒體資源的安全性，在兩臺曙光天闊i650(r)機架服務器之間采用曙光s1100 scsi盤陣技術作為雙機熱備。作為web服務器系統(tǒng)，我們不但要保證整個系統(tǒng)得穩(wěn)定性和安全性，還要保證系統(tǒng)的不間斷的運行，而且要保持高效率的運行，使服務器能提供不間斷的高速的外部訪問。在此我們選用1臺曙光天闊i650(r)機架式服務器作為web服務器。同樣建議蘭州一中在以后的使用過程加持曙光s1100 scsi盤陣技術作為web服務器的硬盤備份，來進一步提高web服務器的數(shù)據(jù)的安全性。3.7 設備選型3.7.1設計思路通常的網(wǎng)絡，一般將核心層和匯聚層合并，形成兩層的簡單網(wǎng)絡結構。核心層設置在

32、網(wǎng)絡中心，由一臺高性能、高可靠性的路由交換機來擔當。接入層包括各配線間接入、遠程接入，采用二層網(wǎng)管交換機（配線間接入）或防火墻（遠程接入）。但在行政樓和辦公樓只統(tǒng)一設置一個配線間，考慮到這兩棟樓宇信息點比較密集，同時該區(qū)域又是蘭州一中校園網(wǎng)重點應用的區(qū)域。因此，我們設計在此處配置一臺匯聚交換機，通過兩根千兆光纖（鏈路匯聚）和核心交換機相連。向下則通過千兆銅纜連接二層接入交換機。1核心層我們選用國內(nèi)知名品牌神舟數(shù)碼dcrs-7216核心路由交換機來擔當蘭州一中校園網(wǎng)的核心交換機。在核心交換機配備如下功能模塊：神州數(shù)碼dcrs-7216 ，1臺（18插槽核心路由交換機機箱。包含1個mrs-7216

33、-m交換管理模塊和3個mrs-7200-ac交流電源模塊;交換背板384g;包轉發(fā)速率143mpps，l2/l3全線速;最大千兆端口數(shù)量192口;mac表項64k;vlan表項4k;ip路由表項100k）sw-7200-ar（dcrs-7200標準三層升級軟件，包括ospf,bgp4,pim和dvmrp，）1套mrs-7200e-12gt，1塊（dcrs-7200增強系列12口10/100/1000base-t模塊，三于連接各服務器，威馳易網(wǎng)管、數(shù)字媒體中心，實驗樓接入層交換機等設備）mrs-7200e-12gb，1塊（dcrs-7200增強系列12口1000base-x（gbic）千兆模塊，

34、用于連接行政樓、綜合樓以及辦公樓和育才樓的匯聚層交換機）sfp-sx光纖模塊4塊（1000base-sx sfp接口卡模塊，lc接口）2匯聚層采用神州數(shù)碼dcrs-5512gc作來作為 蘭州一中校園網(wǎng)部分區(qū)域的匯聚層交換機。具體配置如下功能模塊：dcrs-5512gc整機1臺（12口千兆路由交換機，4口sfp+8口combo（sfp/gt，可能過千兆銅纜連接辦公樓和育才樓的8臺二層接入交換機）sfp-sx 2塊（1000base-sx sfp接口卡模塊，lc接口。通過兩條千兆光纖，用鏈路匯聚的方式和核心交換機7216相連，從而實現(xiàn)2g的全雙工帶寬）3接入層在接入層我們選用選用神州數(shù)碼dcs39

35、26二層可網(wǎng)管交換機，具體參數(shù)如下：24口10/100base-tx可堆疊交換機(v2.0)，帶2個擴展插槽;交換背板18g;包轉發(fā)速率6.6mpps，全線速;mac表項8k;vlan表項256。在信息較多的地方，我們可將二臺3926堆疊，來滿足用戶的需求（在綜合樓就需要堆疊2臺3926，來實現(xiàn)45個信息點的接入）。3.7.2服務器設備選型方案1服務器選型的原則對于服務器的選型的原則，我們首先應該明確一點，即高端應用一定要有高端服務器來支持。對于一個比較大的系統(tǒng)來說，主服務器應該滿足以下要求：高可靠性，并能提供高可用性解決方案 ； 系統(tǒng)級高度安全性； 良好的可擴展性和投資保護手段 ； 技術的先

36、進性； 經(jīng)濟性； 易于管理和維護； 開放性，能方便與其它系統(tǒng)相連接；2推薦的選型方案作為資源庫服務器和監(jiān)控服務器來說，主要是為蘭州一中的教師和學生提供多媒體電子圖書和多媒體視頻素材，以及蘭州一中校園公共區(qū)域的30個監(jiān)控的視頻錄像功能，因此，必須高速、大容量的硬盤來滿足這些特定的需求。因此，在此次方案中我們選擇2臺曙光天闊i650(r)機架式服務器，來分別作為資源服務器和監(jiān)控錄像服務器。3.8 軟件開放系統(tǒng)與標準化所謂開放就是要求系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫資源以及客戶端開發(fā)工具建立在有關工業(yè)標準之上，用戶在軟硬件的選擇上有廣闊的余地，而且能夠在原有的系統(tǒng)之上方便擴充。標準是開放的前提，只有

37、建立在一定的標準之上，各種平臺上的各種應用系統(tǒng)才能方便的集成在一起。internet應用框架就是一個標準的開放系統(tǒng)。其中涉及的主要標準如是：網(wǎng)絡層/傳輸層協(xié)議 tcp/ip、spx/ipx、netbuei應用層協(xié)議 snmp，ftp，http，rpc網(wǎng)絡計算構架 java、activex、cgi、asp數(shù)據(jù)庫查尋語言 sql數(shù)據(jù)庫訪問api odbc、jdbc、db-library 基于web-client/server的體系構架以網(wǎng)絡為基礎的、強調(diào)分布式信息處理的web-client/server體系結構，已成為當前信息處理的主流，iternet/intranet各種服務中，e-meil、f

38、tp、web、dns、telnet、數(shù)據(jù)庫查詢等都是基于web-clientl/server結構有如下優(yōu)點：服務器作為數(shù)據(jù)處理的焦點，便于對數(shù)據(jù)處理的集中管理；充分利用服務器的系統(tǒng)資源；降低了對可戶機的要求；減少了網(wǎng)絡傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，減少了網(wǎng)絡負荷；web技術流行后，瀏覽器成了客戶端的標準配置，web服務器成了服務器端標準的、必不可少的應用服務器。瀏覽器向用戶提供各種服務的界面，服務器負責從各種服務器收集結果并返回客戶端瀏覽器。服務器和客戶端軟件平臺的選擇根據(jù)實際情況和需求，我們選擇windows 2000做為文件服務器操作系統(tǒng)平臺，采用隨pc機自帶的win98操作系統(tǒng)作為客戶端軟件。3.9 信

39、息服務方案一個綜合應用的校園網(wǎng)為教師和學生提供各種網(wǎng)絡服務和應用。目前，我們主要從以下幾個方面展開校園網(wǎng)的建設工作：1較多可共享的網(wǎng)絡資源，包括計算、 存儲、外部設備、軟件庫和數(shù)據(jù)庫分布在校園網(wǎng)?？芍С州^多課程的科學計算，可通過數(shù)學模型進行物理現(xiàn)象的仿真圖形顯示，可作為計算機輔助設計的工具等應用。2用戶通過網(wǎng)絡服務，應用各種cai資源（軟件、硬件和課件）。cai資源主要配置在cai實驗室及各系計算機網(wǎng)絡教室，在網(wǎng)絡中心的server nt服務器和netware服務器上開發(fā)與安裝的計算機輔助英語教學，和計算機網(wǎng)絡技術教學系統(tǒng)可供任何接在校園網(wǎng)的計算機用戶使用。連網(wǎng)的計算機配有投影電視及投影機，可

40、在課堂上進行現(xiàn)場計算機輔助教學。3電子郵件服務設施為教師和學生提供了在課上和課余進行教學活動和交流的強有利的通信工具。同時，也是與外界聯(lián)系的強有利的工具。4為全校行政管理信息系統(tǒng)和學校辦公自動化提供網(wǎng)絡環(huán)境。學生的學籍管理，教師的教學項目管理，人事管理，財務管理等信息管理，建立在校園網(wǎng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。用戶通過www服務可查閱、瀏覽、檢索多種數(shù)據(jù)庫資源。5圖書館及校刊是學校學術信息中心，計算機網(wǎng)絡引入圖書、?？芾砗头障到y(tǒng)，并連入校園網(wǎng)通過www資源及數(shù)據(jù)庫聯(lián)機檢索，為教師、學生提供了通過網(wǎng)絡使用圖書館資源及?？膚ww平臺。3.10 綜合布線方案計算機網(wǎng)絡技術與綜合布線系統(tǒng)息息相關。

41、計算機和通信技術的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡應用已成為人們?nèi)找嬖鲩L的一種需求；而結構化布線是網(wǎng)絡實現(xiàn)的基礎，是現(xiàn)今和未來計算機網(wǎng)絡和通信系統(tǒng)的有力支撐環(huán)境。所以在設計綜合布線系統(tǒng)的同時必須充分考慮所使用的網(wǎng)絡技術及網(wǎng)絡技術的新趨勢，避免硬件資源的冗余和浪費，以便充分發(fā)揮綜合布線的優(yōu)點。 3.10.1結構化綜合布線系統(tǒng)的組成及設計 綜合布線系統(tǒng)（pds，premises distribution system）是一套開放式的布線系統(tǒng)。結構化綜合布線一般劃分為四個子系統(tǒng)：1水平子系統(tǒng)（horizontal）及其網(wǎng)絡設計 水平子系統(tǒng)主要是實現(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

42、拓撲結構為星形拓撲。水平干線的設計包括水平子系統(tǒng)的傳輸介質與部件集成。選擇水平子系統(tǒng)的線纜，要根據(jù)建筑物內(nèi)具體信息點的類型、容量、帶寬和傳輸速率來確定。 2管理子系統(tǒng)（administration）及其網(wǎng)絡設計 管理子系統(tǒng)由交連、互連和輸入/輸出組成，實現(xiàn)配線管理，為連接其它子系統(tǒng)提供手段。包括配線架、跳線設備及光配線架等組成設備。設計管理子系統(tǒng)時,必需了解線路的基本設計原理,合理配置各子系統(tǒng)的部件。3干線子系統(tǒng)（backbone）及其網(wǎng)絡設計 干線子系統(tǒng)指提供建筑物的主干電纜的路由，是實現(xiàn)主配線架與中間配線架，計算機、pbx、控制中心與各管理子系統(tǒng)間的連接。干線傳輸電纜的設計必須既滿足當前的

43、需要,又適應今后的發(fā)展。干線子系統(tǒng)布線走向應選擇干線線纜最短、最安全和最經(jīng)濟的路由。干線子系統(tǒng)在系統(tǒng)設計施工時，應預留一定的線纜做冗余信道，這一點對于綜合布線系統(tǒng)的可擴展性和可靠性來說是十分重要的。 4設備間子系統(tǒng)（equipment room）及其網(wǎng)絡設計 設備間子系統(tǒng)由設備室的電纜、連接器和相關支持硬件組成，把各種公用系統(tǒng)設備互連起來。設備間的主要設備有數(shù)字程控交換機、計算機網(wǎng)絡設備、服務器、樓宇自控設備主機等等。它們可以放在一起，也可分別設置。3.10.2 綜合布線應用實例 1網(wǎng)絡設計 針對校園網(wǎng)絡的具體性能要求及建網(wǎng)的經(jīng)費支出，本文主要討論應用廣泛的基于交換技術的主干網(wǎng)和二級局域網(wǎng)絡方

44、案的綜合布線。 2設計說明 校園網(wǎng)建筑群子系統(tǒng)光纜工程采用分支遞減端接方法：用1根足以支持若干幢樓通信容量的大容量多用途breakout干線光纜，經(jīng)過配線架分出若干根小容量光纜，再分別延伸到每個樓層配線間。從應用、備份和擴容三個方面考慮，由于多模光纖對未來gigabit ethernet和atm 2.5gbps的支持距離有限，故從網(wǎng)絡中心到分支遞減端接點應選用36芯或48芯單模mpc光纖，支持100mbps以上帶寬。從光纜分支遞減端接點到樓內(nèi)設備子系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)流量及信息點數(shù)量分別采用12芯、6芯的單模光纖。樓內(nèi)水平布線采用六類非屏蔽雙絞線為傳輸媒介，桌面計算機以100m速率接入網(wǎng)絡。第4章 網(wǎng)

45、絡管理4.1網(wǎng)絡管理設計在網(wǎng)絡應用的過程中，網(wǎng)絡管理一直最重要的部分。有了一個好的網(wǎng)絡管理軟件，相當于多了幾個網(wǎng)絡管理員來輔助管理。同時網(wǎng)絡管理員需要網(wǎng)絡管理軟件提供易用、全面和有效等特性。我們使用神州數(shù)碼公司的網(wǎng)管軟件linkmanager-40-b-250n對網(wǎng)絡進行管理。4.2 網(wǎng)絡管理員網(wǎng)絡管理員是網(wǎng)絡管理的中堅，對于大型網(wǎng)絡來說，要選派技術能力強的網(wǎng)絡管理人員來專職網(wǎng)絡。網(wǎng)絡管理員除管理好網(wǎng)絡外，還負責培訓用戶等工作。1實施網(wǎng)絡管理實施網(wǎng)絡管理時，應抓住以下幾個關鍵環(huán)節(jié)選好高素質的網(wǎng)絡管理人員并明確責任：制定嚴格的網(wǎng)絡管理規(guī)章制度和操作程序選擇合適的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)認真抓好培訓工作制定切

46、實可行的網(wǎng)絡管理計劃和實施方案建立并維護好各種文檔2布線系統(tǒng)的日常維護做好布線系統(tǒng)的日常維護工作，確保底層網(wǎng)絡連接完好，是計算機網(wǎng)絡正常、高效運行的基礎。目前，城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的互連除了微波、衛(wèi)星通道等無線連接方式外，室外光纜敷設仍然是唯一的有線連接途徑。對布線系統(tǒng)的測試和維護一般借助于雙絞線測試儀和規(guī)程分析儀、信道測試儀等，智能化分析儀器的使用提高了布線的管理水平和管理效率，可以更好地保證計算機網(wǎng)絡的正常運行。4.3 關鍵設備的管理無論何種規(guī)模的計算機網(wǎng)絡，關鍵設備的管理都是一項相當重要的工作。這是因為，網(wǎng)絡中關鍵設備的任何故障都有可能造成網(wǎng)絡癱瘓，給用戶帶來無法彌補的損失。校園網(wǎng)中的關鍵

47、設備一般包括網(wǎng)絡的主干交換機、中心路由器以及關鍵服務器。對這些關鍵網(wǎng)絡設備的管理除了通過網(wǎng)管軟件實時監(jiān)測其工作狀態(tài)外，更要做好它們的備份工作。對主干交換機的備份，目前似乎很少有廠商能提供比較系統(tǒng)的解決方案，因而只有靠網(wǎng)絡管理員在日常管理中加強對主干交換機的性能和工作狀態(tài)的監(jiān)測，以維護網(wǎng)絡主干交換機的正常工作。4.4 ip地址的管理在tcp/ip協(xié)議已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標準的今天，tcp/ip網(wǎng)絡主的任何一臺工作站都需要有一個合法的ip地址才能夠正常工作。在構建:規(guī)劃計算機網(wǎng)絡時，應做好機構內(nèi)部各部門對上網(wǎng)業(yè)務的需求調(diào)查和統(tǒng)計，確定計算機網(wǎng)絡規(guī)模。ip地址管理得當與否，是計算機網(wǎng)絡能否保持高效運行的關鍵。如果ip地址的管理手段不完善，網(wǎng)絡很容易出現(xiàn)ip地址沖突，就會導致合法的ip地址用戶不能正常享用網(wǎng)