1、2022-8-6网络工程导论2城域网建设城域网建设1、Case 1:县级城市的多媒体网络（三网合一？）县级城市的多媒体网络（三网合一？）剑阁新县城（图剑阁新县城（图76）网络建设的总要求网络建设的总要求n n以光纤为通信介质，以计算机网络技术为基础建设一个数字以光纤为通信介质，以计算机网络技术为基础建设一个数字化、分组化的骨干网络系统。能适应到化、分组化的骨干网络系统。能适应到20102010年需要的网络。年需要的网络。n n该网络能够支持该网络能够支持计算机网络通信（平均每个信息点传输速率计算机网络通信（平均每个信息点传输速率200 200 KbpsKbps）5050路有线电视节目广播的需要
2、（每路传输速率以路有线电视节目广播的需要（每路传输速率以140Mbps140Mbps计算）计算）100100路路VoDVoD点播节目同时传输的需要点播节目同时传输的需要(每路每路1.41.4Mbps)Mbps)本地电话交换的需要（电话传输以不压缩话音为准，即每路本地电话交换的需要（电话传输以不压缩话音为准，即每路6464KbpsKbps）。）。2022-8-6网络工程导论3图图1 1 2022-8-6网络工程导论4县城基本素材：根据四川省城乡规划设计研究院县城基本素材：根据四川省城乡规划设计研究院20012001年年2 2月为新县城编写了月为新县城编写了剑阁县县城总体规划剑阁县县城总体规划，剑
3、阁县城市人口规模为剑阁县城市人口规模为：20102010年为年为5 5万人万人,2010,2010年参年参加工作人数为县城总人数的加工作人数为县城总人数的40%40%。网络速率的计算网络速率的计算干线总吞吐率的计算首先假定所有信息点都通过某一汇聚节干线总吞吐率的计算首先假定所有信息点都通过某一汇聚节点直接接至网控中心的情况考虑的，相关计算结果将有助于选点直接接至网控中心的情况考虑的，相关计算结果将有助于选择拓扑结构和网络技术。择拓扑结构和网络技术。q有线电视节目传输需求分析计算（含有线电视节目传输需求分析计算（含5050路电视路电视广播广播节目，每节目，每套按套按140Mbps140Mbps计
4、算计算;同时播放同时播放100路路VoDVoD节目节目,每路按每路按DVDDVD速率速率1.4Mbps1.4Mbps计算）计算）居民用户的信息点数，按平均每居民用户的信息点数，按平均每3 3人记为一户，每户设置一个人记为一户，每户设置一个电视信息点；电视信息点；单位办公用电视信息点数的计算方法：按平均每单位办公用电视信息点数的计算方法：按平均每3 3个参加工作个参加工作的人员设置一个电视信息点计算的人员设置一个电视信息点计算(5(5万万4040 0.670.67万）万）2022-8-6网络工程导论5q电话网传输需求分析计算电话网传输需求分析计算20102010年剑阁县城的居民年剑阁县城的居民电
5、话入户率电话入户率可分别按可分别按80%80%考虑（考虑（5 5万万 80 80）办公用电话数量按参加工作人数的办公用电话数量按参加工作人数的50%50%计算（计算（5 5万万 40%40%50%)50%);话音信号的传输速率按不压缩的话音信号话音信号的传输速率按不压缩的话音信号(64Kbps)(64Kbps)计算计算,参考电信部门经参考电信部门经验数据验数据,电话用户同时拨号用户数占总用户数的十分之一。电话用户同时拨号用户数占总用户数的十分之一。为了简化起见，假定只在本地用户间通话（即通话按用户对计算）为了简化起见，假定只在本地用户间通话（即通话按用户对计算）表表1 20101 2010年电
6、视信息传输量估算表年电视信息传输量估算表县城人县城人数（万）数（万）居民户居民户数数(信息信息点数点数)万万办公用信办公用信息点数息点数（万）（万）总信息总信息点数点数（万）（万）广播广播电视节电视节目总吞吐率目总吞吐率（G bpsG bps）VoDVoD节目节目总吞吐率总吞吐率（G bpsG bps）视像信息视像信息总吞吐率总吞吐率（G bpsG bps）5 5 1.671.670.67 0.67 2.342.34 7 70.140.147.147.14表表2 2 利用数字网络提供电话服务利用数字网络提供电话服务20102010年信息总量的估算列表年信息总量的估算列表居民电话居民电话部数部数
7、(万部万部)办公用电话办公用电话部数部数(万部万部)电话总部数电话总部数(万部万部)同时通话用同时通话用户数户数(万对万对)电话交换中心总吞电话交换中心总吞吐率吐率(G bps)G bps)1.331.331 12.33 2.33 0.230.230.150.15在计算用户接入网时有用！在计算用户接入网时有用！2022-8-6网络工程导论6q计算机网络通信传输需求分析与计算计算机网络通信传输需求分析与计算20102010年按每年按每2 2户一个信息点计算（户一个信息点计算（5 5万万 50 500.830.83万）万）;20102010年单位用户的信息点数估算按全县参加工作人数的年单位用户的信
8、息点数估算按全县参加工作人数的50%50%计算计算(5(5万万4040 50501 1万点）万点）;上网接入速率上网接入速率,2010,2010年年512Kbps;512Kbps;高峰负荷时段同时上网的概率为十分高峰负荷时段同时上网的概率为十分之一。之一。高峰时间网络总吞吐率高峰时间网络总吞吐率18400 512Kbps 10%=0.94512Kbps 10%=0.94GbpsGbps表表3 20103 2010年剑阁县计算机网络信息点数与总吞吐率需求年剑阁县计算机网络信息点数与总吞吐率需求县城人数县城人数(万万)县城户数县城户数(万万)居民信息居民信息点数点数办公用信息办公用信息点数点数(万
9、万)总信息点数总信息点数(万万)高峰时间最高峰时间最大吞吐率大吞吐率5 5 1.67 1.67 0.840.841 11.84 1.84 0.94 Gbps0.94 Gbps 电视总吞吐率电视总吞吐率电话总吞吐率电话总吞吐率计算机网络总吞吐率计算机网络总吞吐率全网总吞吐率全网总吞吐率7.147.14 Gbps0.15 0.15 GbpsGbps0.94 Gbps0.94 Gbps8.23 Gbps表表4 电视、话音和计算机网络数据总吞吐率电视、话音和计算机网络数据总吞吐率2022-8-6网络工程导论7 分析分析q从表从表4 4可以看出，剑阁县可以看出，剑阁县20102010年预计总速率为年预计
10、总速率为8.23 Gbps8.23 Gbps，小于小于10 10 GbpsGbps。q三类数据中，有线电视占用网络传输能力最多三类数据中，有线电视占用网络传输能力最多(7.147.14 Gbps)Gbps)，而电视节目具有广播特性。而电视节目具有广播特性。q全县城信息点数全县城信息点数5.55.5万（电视：万（电视：2.342.34万，电话万，电话2.332.33万，万，1.841.84万），网络不可能设计为一级，必须为多级网络。万），网络不可能设计为一级，必须为多级网络。q县城的干网宜采用具有广播特性的网络。县城的干网宜采用具有广播特性的网络。q干网以下的网络也必须考虑如何解决有线电视节目占
11、用信道干网以下的网络也必须考虑如何解决有线电视节目占用信道传输能力多和广播特性的问题。传输能力多和广播特性的问题。q约束条件：县城地沟按主街道布局如图约束条件：县城地沟按主街道布局如图2 2所示；根据各地区所示；根据各地区建筑群用途和用户分部情况，布置了建筑群用途和用户分部情况，布置了2424个光纤汇聚点。个光纤汇聚点。2022-8-6网络工程导论8剑阁县城CATV规划图至剑门关、普安至茶园沟至江油、成都至普广至广元至江油、成都R3R2R1R4R5R6R7R18R19R22R23R24R20R21R8R9R10R11R16R17R12R13R14R15N沙溪坝（A区）修城坝（B区）拐枣坝（D区
12、）大仓坝（C区）沙溪坝（A区）广电局广电局广电局R17R16R15R14R10R9R8R7R5R18R11R6R4R3R2R1R12R19R20R21R23R13R24R22图图2 剑阁县城地沟规划剑阁县城地沟规划2022-8-6网络工程导论9表表5:5:各个二级光节点距广电局光节点的距离统计表各个二级光节点距广电局光节点的距离统计表光节点代号光节点代号距广电局中心光节点距离（距广电局中心光节点距离（mm）R1350R2630R31000R4300R5500R61530R71800R82100R91900R102330R112830R1236302022-8-6网络工程导论10表表5:5:各个
13、二级光节点距广电局光节点的距离统计表各个二级光节点距广电局光节点的距离统计表(续）续）光节点代号光节点代号距广电局中心光节点距离（距广电局中心光节点距离（mm）R134000R144730R155300R163300R174700R18500R191230R202030R212500R221730R232230R2433002022-8-6网络工程导论11 干网设计的分析干网设计的分析q由于此网络以广电局为基础设计，因此，网络控制中心设在由于此网络以广电局为基础设计，因此，网络控制中心设在广电局（光节点广电局（光节点R1）。）。qR1至其余至其余23个光节点间可选择的关系个光节点间可选择的关系
14、星形拓扑星形拓扑v广电中心距最远点（广电中心距最远点（R15）的光纤长度为）的光纤长度为5300米米,采用此拓采用此拓扑结构使用的总光纤长度长。扑结构使用的总光纤长度长。v不利于电视广播（核心节点必须向所有端口发送不利于电视广播（核心节点必须向所有端口发送50套节目）套节目）大环形拓扑大环形拓扑v光纤用量比新型拓扑少；光纤用量比新型拓扑少；v易于广播（利用环网特点）；易于广播（利用环网特点）；v节点间通信平均经过的节点数较多（节点间通信平均经过的节点数较多（12节点），增加节点处节点），增加节点处理时延；理时延；v任意节点间的信息交流占用全环传输能力（对局部信息流缺任意节点间的信息交流占用全环
15、传输能力（对局部信息流缺少分流、分负载功能）。少分流、分负载功能）。2022-8-6网络工程导论12q多环结构或星形与环形相结合的拓扑结构多环结构或星形与环形相结合的拓扑结构充分考虑剑阁新县城地域上规划为沙溪坝（充分考虑剑阁新县城地域上规划为沙溪坝（A A区）、修城坝区）、修城坝（B B区）、大仓坝（区）、大仓坝（C C区）和拐枣坝（区）和拐枣坝（DD区）区）4 4个区的特点，个区的特点，可以考虑设置区环。可以考虑设置区环。广电局至各环可用星形拓扑（广电局至各环可用星形拓扑（中心节点中心节点4端口，单点故障）端口，单点故障）广电局至各环可用环形拓扑（中心节点广电局至各环可用环形拓扑（中心节点8
16、 8端口，可靠性较高）端口，可靠性较高）2022-8-6网络工程导论13广电局中心光节点广电局中心光节点R6B-B-环环（修城坝）（修城坝）R10R11（2830米米）R17D-D-环环（拐枣坝）（拐枣坝）R14R15R13R16R7R9R8C-C-环环（大仓坝）（大仓坝）R18（500米）米）R19R20R21R23R22R24A-A-环环（沙溪坝）（沙溪坝）R1（350米）米）R2R3R5R4R12图图3 3 剑阁县新县城星形与环形相结合的网络拓扑结构图剑阁县新县城星形与环形相结合的网络拓扑结构图2022-8-6网络工程导论14广电局中心光节点广电局中心光节点R6B-B-环环（修城坝）（修
17、城坝）R10R11（2830米米）R17D-D-环环（拐枣坝）（拐枣坝）R14R15R13R16R7R9R8C-C-环环（大仓坝）（大仓坝）R18（500米）米）R19R20R21R23R22R24A-A-环环（沙溪坝）（沙溪坝）R1（350米）米）R2R3R5R4R12图图4 4 剑阁县新县城环形与环形相结合的网络拓扑结构图剑阁县新县城环形与环形相结合的网络拓扑结构图2022-8-6网络工程导论15 R1-R24节点一下的网络设计问题节点一下的网络设计问题q思考：思考：50套电视节目必须能送达千家万户套电视节目必须能送达千家万户v传统传统HFC树型拓扑：必须独立敷设同轴电缆但电视机不用改树型拓扑：必须独立敷设同轴电缆但电视机不用改造；造；v用计算机网络技术：各网共用计算机通用介质网，但原电视用计算机网络技术：各网共用计算机通用介质网，但原电视广播方式必须改为广播方式必须改为VoD模式，电视机需要要改造。模式，电视机需要要改造。
