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本書內容包括網絡係統集成分析與設計、設備與選型;網絡管理與網絡安全;綜閤布綫工程設計、施工、測試和驗收;工程監理和工程實例四個模塊。
本書可作為高等院校網絡工程、計算機科學與技術等相關專業“網絡係統集成與綜閤布綫”課程的教材,也可供網絡工程領域技術人員自學參考。
內容簡介
本書以計算機網絡係統集成和綜閤布綫工程技術領域中所必需的專業知識和實踐能力為主綫,係統完整地介紹網絡係統集成的基本理論、係統需求分析與設計、網絡設備選型及配置、網絡安全與網絡管理、綜閤布綫工程的設計與實施、工程監理和行業典型實例等內容。本書層次清楚,內容既相互聯係又相對獨立,並且根據教學的特點及工程建設思路精心編排,方便讀者根據需要選擇閱讀。
本書既可作為高等院校網絡工程、計算機科學與技術等相關專業教材,也可供網絡工程領域工程技術人員自學參考。
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目錄
第1章 網絡係統集成概述
1.1 網絡係統集成的概念與發展
1.1.1 係統集成的概念
1.1.2 網絡係統集成的必要性
1.1.3 網絡係統集成的發展
1.2 網絡係統集成涵蓋的範圍
1.3 係統集成中的平颱選擇
1.4 係統集成公司的資質等級
本章小結
習題
第2章 網絡集成係統需求分析
2.1 需求分析的意義
2.2 用戶業務需求分析
2.2.1 用戶的一般情況分析
2.2.2 業務性能需求分析
2.3 用戶性能需求分析
2.3.1 響應時間需求分析
2.3.2 吞吐性能需求分析
2.3.3 可用性能需求分析
2.3.4 並發用戶數需求分析
2.3.5 可擴展性需求分析
2.4 服務管理需求分析
2.4.1 網絡管理需求分析
2.4.2 服務器管理需求分析
2.4.3 數據備份和容災需求分析
2.4.4 網絡共享和訪問控製需求分析
2.4.5 安全性需求分析
2.5 用戶需求的分析實例
本章小結
習題
第3章 計算機網絡係統設計
3.1 網絡設計中需要綜閤考慮的內容
3.1.1 網絡通信協議選擇
3.1.2 網絡規模和網絡結構
3.1.3 網絡功能需求
3.1.4 可擴展性和可升級性
3.1.5 性能均衡性
3.1.6 性價比
3.1.7 成本
3.2 網絡係統設計的步驟和設計原則
3.2.1 網絡係統設計的步驟
3.2.2 網絡係統設計基本原則
3.3 網絡拓撲結構設計
3.3.1 有綫局域網拓撲結構設計
3.3.2 無綫局域網拓撲結構設計
3.3.3 網絡拓撲結構圖的繪製
3.4 IP地址規劃與VLAN設計
3.4.1 IP地址整體規劃
3.4.2 私有IP地址規劃
3.4.3 VLAN設計
3.5 網絡操作係統的選擇與配置
3.5.1 網絡操作係統選擇
3.5.2 域命名空間規劃
3.5.3 多個域的訪問控製策略
3.5.4 DNS服務器的規劃與配置
3.5.5 DHCP服務器的規劃與配置
3.5.6 Web服務器的規劃與配置
3.6 應用係統的選型
3.6.1 常用郵件服務器係統簡介
3.6.2 郵件服務器係統的選型
3.6.3 常用數據庫係統簡介
3.6.4 數據庫管理係統的選型
3.6.5 ERP係統簡介
3.6.6 ERP係統的基本功能組成、特點與選型
本章小結
習題
第4章 網絡係統集成中使用的主要設備
4.1 網卡
4.1.1 網卡的工作原理
4.1.2 網卡分類
4.2 交換機與無綫AP
4.2.1 交換技術
4.2.2 二層交換機
4.2.3 三層交換機
4.2.4 四層交換機
4.2.5 交換機其他分類方式
4.2.6 無綫AP
4.3 路由器
4.3.1 路由器的工作原理
4.3.2 路由器分類
4.3.3 路由器與三層交換機的區彆
4.4 防火牆
4.4.1 防火牆概述
4.4.2 防火牆分類
4.5 UPS
4.5.1 UPS分類
4.5.2 UPS電源的正確使用與維護
4.5.3 UPS電源的正確選擇
4.6 存儲技術與設備
4.6.1 DAS
4.6.2 SAS
4.6.3 NAS
4.6.4 SAN
4.6.5 RAID
4.7 服務器
4.7.1 服務器的特點
4.7.2 服務器分類
4.7.3 服務器操作係統
本章小結
習題
第5章 網絡係統集成主要設備的選型
5.1 交換機選型策略
5.1.1 交換機的主要性能指標
5.1.2 選擇交換機的基本原則
5.1.3 選擇三層交換機需要注意的事項
5.2 路由器選型策略
5.2.1 路由器的主要性能指標
5.2.2 選擇路由器的基本原則
5.2.3 選擇核心路由器需要注意的事項
5.3 防火牆選型策略
5.3.1 防火牆主要性能指標
5.3.2 選擇防火牆的基本原則
5.4 服務器選型策略
5.4.1 選擇服務器的基本原則
5.4.2 選購服務器時需要考慮的相關問題
5.5 設備的選型實例
本章小結
習題
第6章 網絡管理與網絡安全
6.1 網絡管理
6.1.1 網絡管理的發展曆史
6.1.2 SNMP網絡管理模型
6.1.3 其他網絡管理協議
6.1.4 網絡管理的主要功能
6.1.5 計算機網絡日常管理與維護
6.2 網絡安全概述
6.2.1 網絡安全防範體係結構
6.2.2 網絡安全防範體係層次
6.2.3 網絡安全防範體係設計原則
6.2.4 計算機係統安全技術標準
6.2.5 我國計算機信息係統安全保護等級的劃分
6.3 網絡數據加密與認證技術
6.3.1 加密的基本概念
6.3.2 加密的分類
6.3.3 加密技術發展趨勢
6.3.4 密鑰管理
6.3.5 信息認證技術
6.4 網絡物理隔離
6.4.1 網絡物理隔離的技術原理
6.4.2 網絡物理隔離産品
6.4.3 網絡物理隔離技術方案
本章小結
習題
第7章 網絡綜閤布綫係統基礎
7.1 綜閤布綫係統概述
7.1.1 綜閤布綫定義
7.1.2 綜閤布綫發展曆史
7.1.3 綜閤布綫的優點
7.1.4 綜閤布綫的意義
7.2 綜閤布綫係統構成
7.2.1 工作區子係統
7.2.2 配綫子係統
7.2.3 乾綫子係統
7.2.4 設備間子係統
7.2.5 管理子係統
7.2.6 建築群子係統
7.3 綜閤布綫係統設計等級
本章小結
習題
第8章 傳輸介質與傳輸特性
8.1 雙絞綫
8.1.1 雙絞綫概述
8.1.2 超五類雙絞綫
8.1.3 六類雙絞綫
8.1.4 七類雙絞綫
8.1.5 雙絞綫傳輸特性與測試
8.1.6 與雙絞綫相關的網絡連接設備
8.2 同軸電纜
8.3 光纜
8.3.1 光纜的結構
8.3.2 光纜的種類
8.3.3 光纜的傳輸特性與測試
8.3.4 與光纜相關的網絡連接設備
本章小結
習題
第9章 網絡綜閤布綫係統標準與設計
9.1 綜閤布綫標準發展曆史
9.2 TIA/EIA標準
9.2.1 TIA/EIA 568標準
9.2.2 TIA/EIA 569標準
9.2.3 TIA/EIA570標準
9.3 ISO/IEC標準
9.4 國內綜閤布綫標準
9.4.1 GB50311-2007標準
9.4.2 GB50312-2007標準
9.5 機房工程標準
9.5.1 機房工程子係統
9.5.2 機房工程設計原則
9.5.3 機房工程設計標準
9.6 綜閤布綫係統設計原則
9.6.1 標準化原則
9.6.2 實用性原則
9.6.3 靈活性原則
9.6.4 模塊化原則
9.6.5 可擴充性原則
9.6.6 經濟性原則
9.7 綜閤布綫係統設計
9.7.1 工作區子係統設計
9.7.2 配綫子係統設計
9.7.3 乾綫子係統設計
9.7.4 設備間子係統設計
9.7.5 管理子係統設計
9.7.6 建築群子係統設計
9.8 綜閤布綫係統計算機輔助設計軟件
本章小結
習題
第10章 綜閤布綫施工
10.1 綜閤布綫工程安裝施工的要求和準備
10.1.1 綜閤布綫工程安裝施工的要求
10.1.2 綜閤布綫工程安裝施工前的準備
10.2 施工階段各個環節的技術要求
10.2.1 工作區子係統
10.2.2 配綫子係統
10.2.3 乾綫子係統
10.2.4 設備間子係統
10.2.5 管理子係統
10.2.6 建築群子係統
10.3 弱電溝與綫槽
10.3.1 弱電溝
10.3.2 綫槽
10.4 電纜施工技術
10.4.1 電纜的布設方法
10.4.2 綫纜的終端和連接
10.4.3 電纜布設的注意事項
10.5 光纜施工技術
10.5.1 光纜的施工方法
10.5.2 光纜的終端和連接
10.5.3 光纜布設的注意事項
10.6 綜閤布綫施工中常用材料和施工工具
10.6.1 綜閤布綫施工中常用材料
10.6.2 綜閤布綫施工中常用施工工具
10.7 綜閤布綫工程的施工配閤
10.8 機房工程施工
10.8.1 機房工程各子係統的施工
10.8.2 機房工程施工的注意事項
本章小結
習題
第11章 綜閤布綫工程測試與驗收
11.1 綜閤布綫工程測試
11.1.1 測試標準
11.1.2 測試項目
11.1.3 測試鏈路模型
11.1.4 認證測試需要注意的問題
11.2 測試儀器及測試參數
11.2.1 測試儀器
11.2.2 綫纜物理參數
11.2.3 測試方法
11.3 工程驗收
11.3.1 綜閤布綫工程驗收方法
11.3.2 建立文檔
11.3.3 驗收標準與現場驗收
本章小結
習題
第12章 係統集成與綜閤布綫工程監理
12.1 網絡工程監理概述
12.1.1 工程與監理
12.1.2 網絡工程監理及其特點
12.1.3 我國網絡工程監理的現狀和實施的必要性
12.2 係統集成監理
12.2.1 需求分析階段的監理
12.2.2 係統設計階段的監理
12.2.3 工程實施階段的監理
12.2.4 係統驗收交付階段的監理
12.3 綜閤布綫工程監理
12.3.1 係統工程設計階段的監理
12.3.2 工程實施階段的監理
12.3.3 係統驗收階段的監理
本章小結
習題
第13章 網絡係統集成與綜閤布綫典型案例
13.1 某大學校園網的組建方案
13.1.1 需求分析
13.1.2 總體方案
13.1.3 具體設計方案
13.1.4 施工
13.1.5 測試驗收
13.2 中國教育與科研網地區核心主乾節點的校園網建設方案
13.2.1 用戶需求分析
13.2.2 設備選擇
13.2.3 網絡建設方案設計
13.2.4 方案特點
13.3 民航信息化網絡建設方案
13.3.1 用戶需求分析
13.3.2 設備選擇
13.3.3 方案設計
13.3.4 本方案的主要特點
13.4 證券行業網絡係統集成解決方案
13.4.1 用戶需求
13.4.2 設備選擇
13.4.3 網絡建設方案設計
13.4.4 本方案的主要特點
本章小結
參考文獻
精彩書摘
第1章 網絡係統集成概述
近年來,為瞭解決計算機網絡建設中齣現的各種問題,人們嘗試瞭很多辦法,其中網絡係統集成技術成為解決計算機網絡建設中諸多問題的有效手段。而且網絡係統集成越來越廣泛地應用於企業和政府信息化建設中,為電子政務和電子商務係統提供底層的支持。本章主要介紹網絡係統集成的一些重要概念、平颱選擇以及公司的資質等級標準等內容。
1.1 網絡係統集成的概念與發展
係統集成作為一種新興的服務方式,是近年來信息服務業中發展勢頭強勁的一個行業。係統集成不是産品和技術簡單的堆積,而是一種在係統整閤、係統再生産過程中,為滿足客戶需要的增值服務業務,是一種價值再創造的過程。
1.1.1 係統集成的概念
1.係統集成的概念
美國信息技術協會(Information Technology Association of America,ITAA)對係統集成(System Integration)的定義是:根據一個復雜的信息係統或子係統的要求,把多種産品和技術驗明,並連入一個完整的解決方案的過程。因此,係統集成是指在係統工程科學方法的指導下,根據用戶需求,優選各種技術和産品,將各個分離的子係統連接成為一個完整、可靠、經濟和有效的整體,並使之能彼此協調工作,發揮整體效益,達到整體性能最優。也就是說,不但所有部件和成分閤在一起後能正常工作,而且全係統是低成本的、高效率的、性能勻稱的、可擴展和維護的。
2.係統集成的分類
係統集成一般可分為3類:軟件集成、硬件集成和網絡係統集成。
軟件集成是指為某特定的應用環境架構的工作平颱,是為某一特定應用環境提供要解決問題的架構軟件的相互接口,為提高工作效率而創造的軟件環境。
硬件集成是指使用硬件設備把各個子係統連接起來,以達到或超過係統設計的性能技術指標。例如,辦公自動化製造商把計算機、復印機、傳真機等硬件設備進行係統集成,創造齣一種高效便利的工作環境。
前言/序言
隨著通信技術和信息産業的飛速發展,將不同的信息種類和復雜的信息,通過各種控製設備、交換設備、網絡設備和計算機設備連接起來,促成瞭網絡係統集成的誕生。
網絡係統集成和綜閤布綫技術是網絡工程建設中不可缺少的工程技術。在網絡工程建設中,網絡工程技術人員從完整、係統的角度上,需要對計算機網絡工程建設進行剖析;從工程建設的角度上,需要對網絡工程建設中的軟、硬件係統進行分析、設計、實施、測試與驗收為網絡工程建設問題提供整體的解決方案。
《光縴通信原理與應用》 內容簡介 本書係統闡述瞭光縴通信的基本原理、關鍵技術、設備組成以及在現代通信網絡中的應用。內容涵蓋瞭光縴通信的方方麵麵,從基礎的光波導理論到復雜的網絡架構設計,旨在為讀者構建一個全麵、深入的知識體係。本書適閤於通信工程、電子工程、計算機科學等相關專業的本科生、研究生,以及從事光通信技術研發、網絡設計與維護的工程技術人員閱讀。 第一章 光縴通信基礎 本章首先迴顧瞭通信技術的演進曆程,引齣現代通信對高帶寬、長距離、抗乾擾能力的需求,並指齣光縴通信是滿足這些需求的理想技術。 光的基礎知識: 介紹瞭光的波粒二象性、電磁波譜,以及與光通信密切相關的可見光、紅外綫等波段。 光的傳播與全反射: 詳細講解瞭光在不同介質中的傳播規律,重點闡述瞭全反射現象的産生條件及其在光縴傳輸中的核心作用。通過菲涅爾方程,分析瞭光在界麵上的反射和摺射係數,為理解光縴傳輸損耗奠定基礎。 光縴的基本結構與類型: 介紹瞭光縴的縴芯、包層和塗覆層結構,解釋瞭它們在光信號傳輸中的功能。詳細區分瞭單模光縴和多模光縴,分析瞭它們在傳光機製、傳輸容量、傳輸距離上的差異,並列舉瞭各自適用的典型應用場景。 光縴的主要參數: 重點介紹瞭光縴的關鍵參數,如芯徑、包層直徑、數值孔徑(NA)、截止波長、模式數等。深入分析瞭數值孔徑對光縴的耦閤效率和傳輸模式的影響。 光縴的製造工藝概述: 簡要介紹瞭光縴的幾種主要製造工藝,如改進的化學氣相沉積法(MCVD)、等離子體增強化學氣相沉積法(PCVD)等,說明瞭這些工藝如何控製光縴的摺射率分布,從而實現優異的光傳輸性能。 第二章 光縴中的光傳輸 本章深入探討瞭光信號在光縴中的實際傳輸過程,分析瞭影響傳輸質量的主要因素。 模式理論: 針對多模光縴,詳細介紹瞭不同模式的光在縴芯中的傳播路徑和速度差異,解釋瞭模式色散(模間色散)的産生機製,以及它如何限製多模光縴的傳輸帶寬和距離。 夫琅和費衍射與夫琅和費焦平麵: 闡述瞭光波通過孔徑後的衍射現象,以及其在光縴耦閤和光束分析中的應用。 光在光縴中的衰減: 詳細分析瞭光信號在光縴中傳輸時損耗的幾種主要來源: 吸收損耗: 介紹瞭材料本身對光的吸收,包括本徵吸收(紫外吸收和紅外吸收)以及雜質吸收(如OH-離子吸收)的機理和影響。 散射損耗: 重點講解瞭瑞利散射(Rayleigh scattering)是長波長下主要的散射機製,以及米氏散射(Mie scattering)在光縴製造缺陷等較大尺寸不均勻性引起散射時的作用。 彎麯損耗: 分析瞭宏彎損耗(大麯率彎麯)和微彎損耗(細小彎麯)的産生原因,並提齣瞭減少彎麯損耗的措施。 色散: 詳細分析瞭影響光信號傳輸帶寬的各種色散效應: 材料色散: 闡述瞭不同波長的光在介質(玻璃)中的傳播速度不同,導緻色散的發生。 波導色散: 分析瞭光在光縴縴芯和包層界麵上傳播時,不同模式的能量分布不同,引起傳播速度差異而産生的色散。 模式色散: (在模式理論中已詳細介紹,此處作為色散的組成部分進行總結。) 偏振模色散(PMD): 介紹瞭光縴的非圓對稱性等導緻不同偏振態的光傳播速度不同而産生的色散。 色散的補償技術: 介紹瞭常用的色散補償方法,如使用色散補償光縴(DCF)、光柵、液晶可調諧濾波器等。 第三章 光源與探測器 本章介紹瞭光縴通信係統中實現光信號發射和接收的關鍵器件。 半導體光源: 發光二極管(LED): 介紹瞭LED的工作原理、光譜特性、調製速度以及其在低速率、短距離通信中的應用。 半導體激光器(LD): 詳細講解瞭LD的工作原理,包括受激輻射、光腔共振等。重點介紹瞭LD的幾種主要類型,如閾值電流、綫寬、功率、調製能力等參數,以及其在高帶寬、長距離通信中的核心作用。介紹瞭DFB(分布式反饋)激光器和VCSEL(垂直腔麵發射激光器)等主流光源。 光探測器: PIN光電二極管: 介紹瞭PIN二極管的工作原理、光電轉換過程、響應速度、量子效率和暗電流等參數。 雪崩光電二極管(APD): 詳細闡述瞭APD的倍增效應,以及其在提高接收靈敏度方麵的優勢。分析瞭APD的倍增因子、噪聲係數等關鍵性能指標。 光電探測器的選擇與匹配: 討論瞭根據不同的通信場景和性能要求,選擇閤適的光源和探測器的原則。 第四章 光通信器件與模塊 本章介紹光信號在傳輸過程中涉及到的各種關鍵光器件。 光調製器: 電光調製器: 介紹瞭基於電光效應(如Pockels效應)的光調製器,如鈮酸鋰(LiNbO3)調製器,分析瞭其調製原理、調製深度、插入損耗、消光比等參數。 聲光調製器: 簡要介紹其工作原理及應用。 集成光調製器: 探討瞭將多種功能集成到單個芯片上的趨勢。 光放大器: 摻鉺光縴放大器(EDFA): 詳細介紹瞭EDFA的工作原理,包括能級結構、泵浦機製、放大過程。分析瞭EDFA的增益、噪聲係數、輸齣功率、帶寬等關鍵參數,以及其在長距離傳輸中的重要性。 半導體光放大器(SOA): 介紹瞭SOA的工作原理,並與EDFA進行比較。 光開關與光復用器/解復用器: 光開關: 介紹瞭實現光路切換的各種光開關技術,如機電式、熱光式、液晶式等。 波分復用器(WDM): 詳細闡述瞭WDM技術,包括波分復用(WDM)、密集波分復用(DWDM)和粗波分復用(CWDM)。介紹瞭基於棱鏡、光柵、介質膜、定嚮耦閤器等實現波分復用的原理。 光多路復用與解多路技術: 講解瞭如何在一個光縴中傳輸多個不同波長或不同編碼的光信號。 第五章 光縴通信係統結構與標準 本章將前述器件和原理整閤成實際的光通信係統,並介紹相關的行業標準。 光縴通信係統的基本組成: 描繪瞭端到端的通信係統模型,包括發送端、傳輸介質、中繼/放大、接收端等。 光傳輸網絡架構: 點對點係統: 介紹瞭最簡單的光通信係統連接方式。 光縴到戶(FTTH)與光縴到桌麵(FTTD): 詳細介紹現代接入網的發展趨勢和技術方案。 城域網(MAN)與骨乾網(Backbone Network): 分析瞭不同層級網絡中的光通信應用。 同步數字體係(SDH)與光傳輸網絡(OTN): 介紹瞭目前廣泛使用的光網絡標準和技術。 光通信係統性能指標: 誤碼率(BER): 解釋瞭BER作為衡量係統傳輸質量的重要指標。 信噪比(SNR)與信光比(SBR): 分析瞭這些參數對接收靈敏度的影響。 傳輸容量與速率: 討論瞭係統能夠支持的最大傳輸數據量和速度。 傳輸距離: 分析影響係統傳輸距離的各種因素。 光通信標準與協議: 簡要介紹瞭ITU-T、IEEE等組織在光通信領域製定的重要標準,如G.652、G.655等光縴標準,以及SONET/SDH、Ethernet over optical等協議。 第六章 光縴通信的應用 本章將光縴通信的理論和技術與實際應用相結閤,展示其在各個領域的廣泛部署。 電信網絡: 長途骨乾網: 介紹瞭光縴在連接各大城市和國傢的重要作用。 接入網: 詳細闡述瞭FTTH、FTTB等技術如何將高速網絡帶入傢庭和企業。 移動通信迴傳: 分析瞭光縴在5G、6G等新一代移動通信基站連接中的關鍵作用。 數據中心網絡(DCN): 介紹瞭高速光互連在數據中心內部和數據中心之間的連接中的應用,以及對短距離、高密度、低延遲光模塊的需求。 有綫電視網絡(CATV): 講解瞭光縴如何取代同軸電纜,實現更高清晰度和更大容量的電視信號傳輸。 工業自動化與監控: 介紹瞭光縴在惡劣工業環境中的優勢,如抗電磁乾擾、長距離傳輸能力等。 軍事通信與航空航天: 探討瞭光縴通信在軍事領域和太空探索中的特殊應用。 其他新興應用: 提及光縴傳感、光計算等前沿領域。 第七章 光縴通信的未來發展趨勢 本章展望瞭光縴通信技術的未來發展方嚮和麵臨的挑戰。 更高傳輸速率與容量: 更高階調製格式: 如QAM調製在光通信中的應用。 更高集成度的光器件: 如矽光子技術。 更先進的編碼與解碼技術: 如FEC(前嚮糾錯)。 相乾光通信: 詳細介紹相乾光通信技術,如何通過相位和幅度同時調製來大幅提升頻譜效率和傳輸性能。 空分復用(SDM): 探討利用光縴的空間維度來增加傳輸容量的潛力,如多芯光縴、多模光縴。 人工智能與光網絡: 討論AI在網絡管理、優化和故障預測中的應用。 量子通信: 簡要介紹量子通信與傳統光通信的聯係與區彆,以及其在安全通信領域的潛力。 麵臨的挑戰: 如功耗、成本、製造工藝、網絡互通性等。 本書力求內容嚴謹、邏輯清晰,並配有豐富的插圖和公式推導,幫助讀者理解抽象概念。通過學習本書,讀者將能夠深刻理解光縴通信的奧秘,並為理解和參與未來通信網絡的發展奠定堅實的基礎。