[毕业设计精品]计算机网络实验室综合布线系统的设计与测试.doc

计算机网络互连课程设计报告题 目： 计算机网络实验室综合布线系统 的设计与测试 学生姓名： 学 号： 专业班级： 计算机科学与技术0913班 同组姓名: 指导教师： 设计时间： 2011年下学期 指导老师意见: 评定成绩: 签名: 日期:摘 要计算机网络技术与综合布线系统息息相关。计算机和通信技术的飞速发展，网络应用已成为人们日益增长的一种需求；而结构化布线是网络实现的基础，是现今和未来计算机网络和通信系统的有力支撑环境。所以在设计综合布线系统的同时必须充分考虑所使用的网络技术及网络技术的新趋势，避免硬件资源的冗余和浪费，以便充分发挥综合布线的优点。综合布线系统是一套用于建筑物内或实验室之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。综合布线系统是为适应综合业务数字网（ISDN）的需求而发展起来的一种特别设计的布线方式，它为建筑群实验室中的信息设施提供了多厂家产品兼容，模块化扩展、更新与系统灵活重组的可能性。既为用户创造了现代信息系统环境，强化了控制与管理，又为用户节约了费用，保护了投资。综合布线系统已成为现代化建筑的重要组成部分。综合布线系统应用高品质的标准材料，主要以非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线、光纤）作为传输介质，采用组合压接方式，统一进行规划设计，组成一套完整而开放的布线系统。该系统将语音、数据、图像信号的布线与实验室安全报警、监控管理信号的布线综合在一个标准的布线系统内。综合布线的硬件包括传输介质（非屏蔽双绞线、大对数电缆和光缆等）、配线架、标准信息插座、适配器、光电转换设备、系统保护设备等。文章介绍了综合布线的组成和功能、实验室和综合布线技术之间的关系，并结合实验室计算机网络的实际情况，阐述了综合布线的设计要求、综合布线的特点以及综合布线中各个模块在该网络中的应用情况。关键词：综合布线、非屏蔽双绞线、交换设备、QOS 一 课程设计目的通过本课程设计，了解计算机网络工程设计的一般过程，明确计算机网络设计与建设的基本原则，熟悉计算机网络需求分析的目标、任务与方法，掌握计算机网络设计的通用方法并且学会撰写规范的计算机网络设计方案说明书。其具体内容如下：1、明确综合布线系统的定义：由通信电缆、光缆及各种连接硬件等构成的用以支持语音、数据、图象、视频通信的弱电布线系统。综合布线系统一般可划分为六个子系统（参见CESC72：95）：工作区子系统、水平布线子系统、垂直布线子系统（干线子系统）、管理子系统、设备间子系统及建筑群布线子系统。2学会实验室综合布线方案的设计方法，掌握其基本的设计原理；3了解常用网络互连设备及网络测试仪器的使用方法，知道分析一些基本的网络故障问题；4了解三层交换机在校园网中的应用。二 课程设计要求1、需求分析：通过对实验室的实地调查、与实验老师面谈、以书面的形式了解网络的组织结构、网络建设的背景，明确网络需求和网络性能的评价标准。详细内容如下：网络建设的目的与原则、投资规模、现有网络的问题与不足；网络系统中所包括的信息点的数量、分布以及信息流量、应用程序的类型及QOS的要求、是否提供广域网接入和网络安全上的考虑因素等。2、方案设计：根据需求分析，以层次化的网络设计方法，选择合适的网络技术，设计一个性能价格比相对较优化的网络解决方案，要求该网络要提供尽可能高的先进性、可靠性、有效性、可扩展性和可管理性。三 设计任务和性质随着计算机网络实验室各种功能不断强大，需要我们通过合理的网络规划与建设将结构上同意但功能上有所区别的计算机分开，充分发挥各自的作用，同时又有机的协调发挥更强大的功能。其中包括局域网的建设，INTERNET的接入，网络IP电话等。所以首先要通过设计终合布线系统来达到这一要求。其要求我们做以下工作：1要求查询有关的Internet接入技术、常用局域网技术；2分析网络的性能；3要求利用现有的网络互连设备交换机、路由器对实验室进行综合布线将其划分为两个小型的局域网并且测试网络的连通性。四设计内容1首先制作10根8米长的直通线和10跟10米长的全反线，双绞线的制作方法如下：请写出设备名称和型号 写出布线施工计划 以及线路检测情况步骤1：用斜口钳剪所需长度的双绞线（至少0.6米，最多不超过100米），然后再利用双绞线剥线器（实际用什么剪都可以）将双绞线的外皮除去23厘米。有一些双绞线电缆上含有一条柔软的尼龙绳，如果在剥除双绞线的外皮时，觉得裸露出的部分太短，而不利于制作RJ45接头时，可以紧握双绞线外皮，再捏住尼龙线往外皮的下方剥开，就可以得到较长的裸露线；步骤2：将裸露的双绞线中的橙色对线拨向自己的前方，棕色对线拨向自己的方向，绿色对线剥向左方，蓝色对线剥向右方（上：橙 左：绿 下：棕 右：蓝）；步骤3：将绿色对线与蓝色对线放在中间位置，而橙色对线与棕色对线保持不动，即放在靠外的位置；步骤4：小心的剥开每一对线，遵循EIATIA568B的标准制作接头，因此线对颜色是有一定顺序的，绿色条线应该跨越蓝色对线，这里最容易犯错的地方就是将白绿线与绿线相邻放在一起，这样会造成串扰，使传输效率降低（左起：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕，在100BaseT网络中，第3只脚与第6只脚是同一对的，需要使用同一对线）；步骤5：将裸露出的双绞线用剪刀或斜口钳剪下只剩约14mm的长度，为了符合EIATIA的标准，最后再将双绞线的每一根线依序放入RJ45接头的引脚内，第一只引脚内应该放白橙色的线，其余类推；步骤6：确定双绞线的每根线已经正确放置之后，就可以用RJ45压线钳压接RJ45接头；步骤7：制作另一端的RJ45接头：直连网线用于ADSL-MODEM与电脑网卡直接连接，同时直连线也适用于ADSL-MODEM与集线器UP-LINK口的连接，制作方法和上面一样，遵循EIATIA568B的标准，两端排线顺序完全是一一对应；步骤8：全反线的制作方法：一端跟直通线的一端制作一样，另一端将水晶头进行反接就可以了。2根据下面的设计图进行接线和布线的操作：布线结构图：该网络通过主要设备把四个功能连入一起，分别是接入外网区域、接入教师管理区域、接入学生机区域和实验RACK区域。具体如图（1）布线机构图所示：图（1）布线结构图对于学生机区域通过四个工作区域连入主区域，具体如下图所示：图（2）实验室实际结构图3网络测试：一个优质的综合布线系统，不仅要设计合理，选择好布线器材，还要及时的进行测试，来验证布线系统的工程质量问题。布线质量的决定因素有很多，从布线产品的生产角度来讲，各个部件的生产（包括电缆以及接插件等）都有严格的标准。布线工程能否合格的前提条件，就是使用符合制造元件标准的布线产品，如果这个环节有问题，那么从根本上就不能使布线工程达到标准。对于布线元件包括线缆质量的检测，使用实验室设备按照相应的国际标准进行。下面是我们对所做的网线进行的测试情况：（3.1）直通图按照测试的标准这种测试结果是正确的接法，它是图（3.2）错对图 图（3.3）开路图图（3.4） 短路图图（3.5）反接图图（3.6）串扰图图（3.7）交叉图当今在高速数据网络中对光缆和双绞线布线系统都有需求，因此为确保正确的安装质量，对各种介质的认证测试和文档备案就成为非常重要的事情。通过使用美国福禄克网络公司FLUKE-networks中的DTX系列电缆，可以准确地认证铜缆和光缆布线系统。只有DTX系列电缆分析仪可以提供可选的背插式光缆模块。这些模块比其他的光缆测试方案更方便，包含更多的功能，包括双光缆、双波长的测试与诊断，还集成可视故障定位器（VFL）。没有其他测试仪能够只需一次按键就可以在测试光缆和铜缆之间切换。不仅可以同时认证光缆和铜缆，而且可以以不可想象的速度测试地更快更高效，此产品的功能有以下特点：图（4）网络测试设备1利用光缆测试仪,将多模或单模 DTX 光缆模块插入DTX电缆认证分析仪背面专用的插槽中，无需再拆卸下来。不象传统的光缆适配器需要和双绞线适配器共享一个连接头，DTX 光缆测试模块通过专用的数字接口和 DTX 通讯。双绞线适配器和光缆模块可以同时接插在DTX上。这样的优点就是单键就可快速在铜缆和光缆介质测试间进行转换；2更快速地发现故障集成在光缆模块上的可视故障定位仪（VFL）使诊断简单的光缆链路问题变得快速和简洁。内置激光器的高亮度可视故障定位仪（VFL）能定位许多近距离的光缆故障，并可以用于验证连通性和极性。独有的集成式设计确保可视故障定位仪（VFL）在需要的时候随时可以提供帮助；3提供完整的一级认证电信工业协会（TIA）公布了名称为“对现场测试光缆系统长度、损耗和极性的附加指导”的电信系统标准（TSB）140。根据 TSB140标准，所有的光缆都需要进行一级测试。一级测试包括衰减（插入损耗）、长度和极性；DTX光缆测试模块提供一级认证测试。每一次自动测试都会测量一对光缆链路的长度，以双波长测量每条光缆的衰减，并使用FindFiber功能或集成在光缆模块上的可视故障定位仪（VFL）来验证极性。可以使用LinkWare电缆管理软件上载、管理并打印全面的一级测试报告。同时也可以根据 TSB140标准，可以选择进行二级测试，但它是非常重要的。二级测试是对一级测试的补充，增加了每条光缆链路的 OTDR 曲线图形。OTDR曲线不能替代插入损耗测量，但它可以作为对光缆链路进行评估的补充。4快速记录的光缆认证测试DTX系列光缆模块通过独有的技术和简单易用的操作界面缩短了测试时间。按自动测试键就会自动进行符合标准的认证两根光缆，在两个波长上同时测试。同时测量长度，并判断测试通过与否全部测试在12秒钟内完成。光缆测试模块可以在较短的时间内完成更多的测试，降低测试费用的同时有更多时间做其他的工作。DTX系列电缆认证分析仪中包含福禄克网络功能强大的LinkWare电缆管理软件，对快速地对测试结果通过工作地点、用户、建筑等进行组织、编辑、查看、打印、保存或存档。同时也可以将测试结果合并到现有的数据库中，通过任意数据域或参数进行排序、查找或组织。下面是我们测试的结果：图（5）测试结果图（6）报告属性图（7）G22A测试详细结果图（8）G22A接线图图（9）线对数据属性图（9）HDTDX波形图以下给出了从G22BC22 O相关波形图：图（10）G22B时域反射波形图（11）G22C线对数据属性图（12）G22D线对数据属性图（13）G22E线对数据属性图（14）G22F详细结果图（15）G22G详细结果衰减：衰减是信号幅度通过信道时能量的减小。与散射类似，缆线与连接接插件是造成衰减的主要因素。IEEE 802.3协议中对1000BASE-T标准规定，衰减是接入损耗，双工信道的最大衰减使用下面的公式计算： 接入损耗(f) = 2.1 f (0.529) + 0.4/f (dB) f=1MHz to 100MHz 信道衰减的不良影响可以通过考察模拟视频信号的传输效果来论证。过度衰减导致视频流中的低频亮度信号部分的强度低于高频色度信号部分，使得接收的影像灰暗，对比度过低。如下图（G22H）就是就是一个衰减图：图（16）G22H衰减波形图（17.1）G22I NEXT结果主机结果：图（17.2）G22I NEXT主机结果波形远端结果：近端串扰及远端串扰：从一对或多对线缆到其他相邻线对上的信号耦合被称做串扰。近端串扰损耗被定义为：耦合信号与原来的传输信号从同一信道端被测量情况下，传输信号大小与耦合信号大小的比率。远端串扰损耗被定义为：耦合信号在原来传输信号相对另一端进行测量的情况下，传输信号大小与耦合信号大小的比率。近端串扰和远端串扰损耗同样是用分贝(dB)来表示的。图（17.3）G22I NEXT远端结果波形图（18.1）PSNEXT数据属性主机结果：.图（18.2）波形PSNEXT波形远端结果：综合等效远端串扰综合等效远端串扰是指某线对受其他线对综合的等效远端串扰影响，用分贝（dB）表示。图（18.3）PSNEXT远端综合近端串扰波形图（19.1）G22K ELFEXT数据属性主机结果：图（19.2）G22K ELFEXT波形远端结果：等效远端串扰 远端串扰与受串扰线对衰减的差，单位为分贝（dB）。图（19.3）G22K远端等效远端串扰图（20）G22L G22L PSELFEXT波形图（21）G22M ACR波形图图（22）G22N PSACR波形阻抗失配/回波损耗：阻抗失配/回波损耗发生在负载阻抗与设备内部阻抗不平衡的情况下。对结构化布线系统而言，这类损耗多出现于构成信道的组件没有适当匹配的情况下。这样会影响能源与负载间的最大传输功率。对于使用混合功能接口电路的1000BASE-T的系统而言，将阻抗匹配失衡减至最小是非常重要的。混合功能常用来实现数据信息的全双工传送。混合电路提供四对终端，信号由一个终端对进入后，从相邻两对分发出来，但却不能到达相对应的终端线对。设备电路与信道的阻抗匹配是相当重要的，否则产生回波，也就是反射的传输能量将以噪音的形式在接收端出现。将回波补偿电路并入1000BASE-T接口电路，目的是有效的抵制混合功能产生的回波影响。1000BASE-T ，IEEE 802.3ab标准指出阻抗失配就象回波损耗一样用分贝来表示，即每一个特定频率段上的相关阻抗（100欧姆）。回波损耗是由于阻抗不匹配而产生的应用信号反射，是一个分数数值的比率。IEEE 802.3ab 标准记录了信道上的阻抗失配影响，并用以下公式表示阻抗失配的容限范围：图（23）G22 O RL波形五设计总结本次课程设计在指导老师文老师的悉心指导下顺利完成，从课程设计开始到提交报告老师得到了老师的大力帮助。在综合布线中，除了最为主要的传输介质，如双绞线和光纤线缆等以外，还有很多的布线设备在使用。常用的有RJ45插头、信息插座、配线架、光纤连接器、剥线钳、打线钳、网线钳、网线模块以及测线仪器等，通过课程设计熟练掌握了对以上设备的操作使用。了解了网络综合布线等一系列相关知识，掌握了基本的布线系统的设计原理、设计方案，直通线、交叉线、全反线制作方法，并且通过福禄克网络公司FLUKE-networks中的DTX测试仪器对网络进行网络故障诊断，最后写出了相关网络测试报告。随着计算机与IT技术的迅速发展，计算机网络已经成为一个非常热门的话题，几乎与我们每个人的生活息息相关；从学校局域网（包括有线和无线）的规划、组建、运行和升级维护，到学校网站（包括web、ftp以及Email等服务）的发布运行；从网络安全的管理到数据库管理、存储管理以及网络和人员管理等制度建立；从网络设备到服务器、工作站（PC机）的运行管理；从网线的制作到操作系统（服务器和PC机）的安装等等工作，都与计算机网络相关联。通过对本次课程设计总结：综合布线系统是一套用于建筑物内或实验室之间为计算机、通信设施与监控系统预先设置的信息传输通道。它将语音、数据、图像等设备彼此相连，同时能使上述设备与外部通信数据网络相连接。同时我们也认识到作为一名网络管理员，需要亲自动手的时候非常多。不仅要亲自搭建网络和网络服务，而且还必须对交换机和路由器进行设置。而布线工程就是基础，我们要充分考虑以后新设备和网络拓扑结构的可扩展性，因此需要做一些网线跳线、压制一些模块。另外，计算机硬件和网络设备的升级也需要亲自动手。所以通过课程设计增强我们的动手能力。综合布线要求我们必须具有非常敏锐的观察能力，特别是在调试或发生软硬件故障时的出错信息、指示灯的闪烁状态和显示颜色等，都会从一个侧面提示可能导致故障的原因。对故障现象观察得越细致、越全面，排除故障的机会也就越大。另外，通过及时观察，还可以及时排除潜在的网络隐患。总之，作为一个成功网管员无论是对布线系统还是对各种网络设备都要有一定的了解，并且在具体对待每一个网络产品的使用则要认真仔细，在一定的网络环境中确保设备的正常稳定运行，因此经过努力学习，善于实践，勤于总结，网管员必须要有“广”而“专”的素质，只有这样才能把布线系统做好，才能成为一个成功的网管员。主要的参考文献计算机网络与Internet教程清华大学出版社 2004年出版 张尧学等 编著综合布线系统工程清华大学出版社 2005年出版 程控 金文光 编著综合布线系统 机械工业出版社 2004年出版 刘化军 黄小宇 编著综合布线系统工程设计电子工业出版社 2002年出版 刘国林 编著网络综合布线实践教程高等教育出版社上海分社 2005年出版 过梦旦 魏永强 编著网络综合布线系统与施工描述机械工业出版社 2003年出版 黎连业 编著网络工程和综合布线工程师手册清华大学出版社2005年出版 William Stallings（美）参考网址