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  • 无人机航测方案设计

    万次阅读 2019-06-09 11:45:25
    主要工作内容 利用无人机数码航空摄影技术手段完成厦门筼筜湖周边地区,总面积约1.64平方公里,获取筼筜湖畔范围内约1.64平方公里真彩数码航片,获取筼筜湖畔范围内约1.64平方公里1:...区域平均海拔高度约为10m,如...

    主要工作内容

    利用无人机数码航空摄影技术手段完成厦门筼筜湖周边地区,总面积约1.64平方公里,获取筼筜湖畔范围内约1.64平方公里真彩数码航片,获取筼筜湖畔范围内约1.64平方公里1:1000数字线划图(DLG),生产数字高程模型(DEM),生成厦门筼筜湖周边地区数字正射影像图(DOM),地面分辨率优于0.1m的,成图比例尺满足1:1000的大比例尺航空影像工作任务。区域平均海拔高度约为10m,如下图1所示为测区谷歌影像。

    在这里插入图片描述

    技术方案

    (1)航空摄影:本次航摄资料利用大疆无人机搭载高分辨率数码相机拍摄。按照1:1000比例尺成图要求及无人机飞行相关要求设计飞行实施。

    (2)像片控制测量:利用厦门CORS系统,采用RTK测量或双频接收机双参考站模式按快速静态方式施测。

    采用区域网布点法,按照4-5条基线,逐条航线布设平高像片控制点的原则进行布点。

    选刺执行GB/T7931-2008《1:500 1:1000 1:2000航空摄影测量外业规范》; 像控点的测量执行GB/T18314-2009《全球定位系统(GPS)测量规范》和CH/T2009-2010《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》。

    (3)高程点测量:按照每幅图10-15个点全野外进行实测,内业编辑上图。

    (4)调绘参照GB/T7931-2008《1:500 1:1000 1:2000航空摄影测量外业规范》执行。图式符号执行GB/T 20257.1-2007《1:5001:1000 1:2000地形图图式》。

    航空摄影技术参数设定

    基本参数确定

    航线设计需要确定的基本参数有重叠度、航摄比例尺、测区平均基准面、摄影机的焦距、影像的像幅大小。由基本参数计算出航线设计的参数有:在基准面上的飞行高度、航线位置、航向角及航线数、曝光的时间间隔、每条航线的曝光数、总曝光数。

    (1)重叠度

    重叠度包括航向重叠度和旁向重叠度,航向重叠60%-65%;旁向重叠30%-35%。航线设计是参照平均基准面进行的,地面起伏、影像倾斜角、飞行偏离航线、航高和地速变化等对重叠度均有影响。在航线规划时,可以预先考虑修正的是由地形起伏引起的变化,地形起伏对重叠度的影响不容忽视。地形起伏的高差对重叠度的影响如下式给出:

    Px =P´x +(1- P´x)·∆h/H

                                              (5-1)
    

    Py = Py + (1- P´y)·∆h/H

    Px为考虑地形起伏影响时,航向重叠度实际值;P'X为航向重叠度理论值;Py为考虑地形起伏影响时,旁向重叠度实际值;P'y为旁向重叠度理论值;H为飞行的相对高度(相对基准面的高度,选取基准面);∆h为测区地形相对基准面的变化值。

    (2)航摄比例尺

    航摄像片的比例尺是航空摄影的一个最基本的集合要素,是指像片上的一个单位距离所代表的实际地面距离,表示为:

                m = p/GSD                                (5-2)
    

    m为航摄比例尺;GSD为影像地面分辨率;p为单位像元大小。实际摄影比例尺在像片上处处不相等,一般采用平均比例尺表示:

                    m平均= f/H                                 (5-3)
    

    f为摄影机的焦距;H为飞行的相对高度。

    (3)测区基准面确定

    一般情况下航测作业的基准面并非平均海面,通常需要根据测区地形特点选定的一个平面作为基准面。

                    h基 =(h高 + h低)                  (5-4)
    

    h基为平均基准面高度;h高为区域内最高点的平均高程;h低为区域内最低点的平均高程。

    航线设计参数

    航拍飞行计划参数设置如图所示。航摄区域要生成航摄航线,必须进行航拍参数的设置。相机型号选择Canon_EOS_5D_Mark_Ⅲ,安装方式选择横放,以及任务作业时的成图比例尺为1:1000,地面站分辨率为0.1米,航向重叠率为65%和旁向重叠率60%。通过上述的参数进行自动计算出拍照间距134.4米、航线间距230.4米和相对航高384米,输入被拍摄区域地面高度约10米。最后选择航线飞行进入方向。

    建立的航摄飞行计划中,航拍规划区域以外的航线延伸点为设置的转弯引导点,其位置是根据设置的最小转弯半径和航线间距生成的,目的是为更平滑的切换工作航线,本次设计最小盘旋半径为60米。航拍参数设置如图5-1所示。

    在这里插入图片描述

    飞行计划参数设置完成后,自动生成针对本区域的航摄飞行计划,如图5-2所示。
    在这里插入图片描述

    但起飞点和降落点需要调整。在生成的航摄飞行计划中,有四个点具有特殊意义,其中0点为设置的应急航路点点,其高度设置为作业航线高度,放置在地面站附近,并设置成无限盘旋属性;1点为航摄起飞高度修正点,其高度与航摄工作面高度一致,当无人机由垂转平后,将首先向1点导航,并将在1点进行盘旋爬升,直到高度到达任务航线高度,导向2号航路点;图中31、32点表示生成的最后两个航路点,其中31点为返航预回收点,其高度与航摄工作面高度一致,为航摄任务完成后的返航点,而32点为降落前调整点,如图5-3所示。

    航线设计一般应沿东西方向进行。考虑到学院地形的高程变化不大且范围较小,测区矩形范围偏东北-西南方位,因此本次航线设计总体以东西方向进行,航线偏向东北-西南,航带规划示意图如下图5-4。

    在飞行计划规划过程中,用户需要对飞行环境进行全方面考虑,其中飞行计划沿途的地形(高程)对飞行器的安全飞行尤其重要,飞行计划须避开可能存在的山峰地貌。如图5-5所示,点击离线高程预览后,图中黄色曲线为飞行计划各航路点高度曲线,其可与高度曲线相对照。

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

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    像控点布设

    像控点测量是指根据像片上内业的布点方案,在实地根据影像的灰度和形状找到并确定像控点的位置,测量并记录该点平面坐标及其高程。目前像控作业基本采用GPS进行测量,GPS定位技术以其灵活方便、作业周期短、劳动强度低等优点广泛应用于诸多测绘领域,极大地提高了工作效率。但是像控数据的载体却仍旧停留于纸质。不少作业单位在外业像控点测量时,仍旧是由作业人员拿着纸质相片到野外根据设计的位置选点、测量, 然后在相片上刺点,并在相片反面绘制点位略图和点位说明。这样的工作模式会产生一系列的问题:(1)相片存在着洗印成本,查找和管理均不便。(2)不同的作业小组有可能会用到同一张相片,存在受相片资源限制,影响工作进度。(3)纸质的影像,不可能放得很大,影像细节常常难以辨认,影响刺点精度,甚至导致返工。同时也会带来内业判读的不便。(4)作业小组回到室内还需要重辨认、绘制,产生了重复劳动的中间环节, 也增加了成果质量不高的风险。为了解决以上问题,通过实行航测外业作业数字化,以节约成本,简化作业流程,提高成果精度,真正达到航测内外业一体化的目的。

    像控点的点位和目标要求

    在内业设计阶段,对像控点的位置选取有比较严格的要求,要求平面点位选取在影像清晰的明显地物点、接近正交的线状地物交点、地物拐角点或固定的点状地物上,高程点选在局部高程变化小且点位周围相对平坦的地区,平高控制点则选在同时满足平面和高程点的要求,像控点在相邻像片上均清晰可见,并选择最清晰的一张作主刺片。内业设计人员通过软件,打开指定的影像以及相邻像片,进行布点设计,建立点号与相关像片的结合图表关系;外业工作人员携带平板电脑到外业,软件自动依据点号,打开相关像片,测量完成后,直接在软件的影像上刺点以及录入点位详细信息;最后将保存的像控点数据提交内业,做加密。

    像控点的布设利用厦门CORS采用区域网布设,选刺执行CH/Z 3004-2010《低空数字航空摄影测量外业规范》;像控点的测量执行CH/T2009-2010《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》,高程采用GPS拟合高程。

    控制点如布在道路上,可用红漆画红十字;如布设在泥地,则需要用腻子粉画设。所有控制点均采用GPS-RTK方式测量,坐标系统为厦门92坐标系,平面精度和高程精度需满足制作1∶1000 DOM的要求。

    在内业,大致绘制确定像控点布设位置,实际点位需外业布设量测。如图6-1为在谷歌影像上初步选取的控制点,增删、最终确定待外业根据实际情况确定。

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  • 网络方案设计

    千次阅读 2018-07-06 18:08:00
    一、网络方案设计目标 +企业网络系统的构成 应用软件 计算平台 物理网络及拓扑结构 网络软件及工具软件 网络互连设备 广域网连接 无论是复杂的,还是简单的计算机网络,都包括了以下几个基本元素 : 应用软件----...

    一、网络方案设计目标

    +企业网络系统的构成
    应用软件
    计算平台
    物理网络及拓扑结构
    网络软件及工具软件
    网络互连设备
    广域网连接

    无论是复杂的,还是简单的计算机网络,都包括了以下几个基本元素 :
    应用软件----支持用户完成专门操作的软件。 根据工作方式有单机模式及网络模式之分,不同的工作模式对网络有不同的要求,如通过服务器来存储大量图形文件的图形应用软件和本地存储文件的字处理软件相比对网络设计的需求不同。
    计算平台----计算平台是网络的最终节点。包括操作系统及硬件设备。
    计算平台为用户提供了完成业务的设备基础,其处理器类型、内存、操作系统、输入输出设备、存储器等都会影响网络的设计。如要实现100M以太网,PC必须支持PCI总线;而网络要升级到1000M以太网,则对设备性能又将提出更进一步的要求。
    物理设备及拓扑结构----是指从NIC(计算平台的网络接口卡)到NIC,位于网络节点之间的基 础结构,包括电缆类型、连接器、接插板、集线器等。电缆类型、长度、物理设备的容量、网络设备的定位等都将影响网络设计。
    网络软件及工具软件----网络软件是用来在客户端和服务器之间传输信息的协议栈,主要是NOS(网络操作系统)。现在的网络环境中,通常操作系统(如Windows95以上操作系统、UNIX等)都已经内置了网络协议栈,而其它一些NOS则需要单独购买,如Novell的IP/IPX网络操作系统软件。
    工具软件主要用来分析、监控网络及定位网络故障,包括象HP的Open View、华为iManager N2000这样复杂的网络管理软件,也有如执行TCP/IP协议连通性的PING应用软件。
    网络互连设备----网络互连设备用来提供不同网络通信时的互连及互通,包括交换机、网桥、路由器、Modem等设备。网络设备的选择在网络设计中是一个关键的决策。是否进行路由、是否在二层或三层之间进行数据转换将会影响网络的性能、维护、价格和可伸缩性等。
    广域网连接----广域网连接使局域网(LAN)变成覆盖范围更大的城域网(MAN)及广域网(WAN)。其连接线路采用点对点、交换式、高速还是低速,直接影响到网络的性能。通常广域网线路的租用费比较昂贵,大部分的网络运行费用将用于租用广域网线路,因此在网络设计中必须认真考虑网络应用和服务的需要,选择合适的广域网线路。

    +网络生命周期:
    网络构思与计划阶段、分析与设计阶段、实施阶段、运行与维护阶段
    网络的分析、网络的设计以及网络的构建都必须遵循规范进行,根据规范制定相应的文档及实施细节。对于一个网络工程的开发,通常按照其生命周期阶段划分相应的工作及任务。网络的生命周期可看成由四个阶段组成:
    构思与计划阶段---- 计划是网络生命周期的第一阶段,没有正确的计划和对未来发展的考虑,实施和扩展网络将会非常的困难。在计划阶段,需要明确现有网络体系、新的需求、设计目标与约束,才能进行下一步的分析与设计。
    分析与设计阶段----这是网络生命周期中的重要步骤,包括考虑整个公司需求、考虑用户需求、确定网络结构等几个部分,本阶段还需要输出一些结果,如用户需求说明书、网络逻辑图、网络物理连接图、网络地址分配,物理设备说明书、用户确认文件等,以便作为网络实施的参考。
    网络实施阶段----根据设计阶段产生的结果,实施工程。
    运行与维护阶段----一旦网络实施,就必须得到及时维护,这一阶段应该是网络生命周期中较长的阶段,网络的连续投资费用也在此阶段产生。
    如果增加新的需求时,网络生命周期会延长,新的计划被开发,设计过程将会延续。

    +网络设计目标
    最低运作成本
    不断增强的整体性能
    易于操作和使用
    充分的可靠性
    完备的安全性
    网络设计的目标,就是要满足一定的商业需求,在网络的功能、性能、造价等方面都需要加以考虑。通常来说,要求以较低的运作及建设成本构建一个在整体性能、扩展性、安全性、可靠性等方面都具有良好表现,并易于操作和使用,具有较好的维护性的网络。

    网络设计步骤
    需求分析
    网络拓扑结构选择
    网络流量分析
    网络设计及设备选择

    二、需求分析
    需要与用户进行沟通并将用户模糊的想法明确化及具体化;
    通常包括以下部分:
    辨别商业目标和约束:这是理解网络商业本质的关键步骤,将贯穿整个网络设计过程,需要明确用户的投资规模等;
    刻划现有网络特征:现有网络的缺点是网络改造的主要原因之一,现有网络的优点需要借鉴,而一些投资需要保护;
    刻划未来网络通信需求特征:需求中需反映网络改造的目标和需解决的问题。
    分析技术目标与约束:从使用技术上分析未来网络的功能需求是否能满足。、

    需求来源:
    决策者的建设思路、国家/行业政策、用户技术人员细节描述、用户能提供的各种资料.......
    大致可分为政策和技术两个方面。
    需求收集:
    根据用户提供的资料及相关政策,可将需求分为几个方面:商业需求、用户需求、应用需求、计算平台需求、网络需求;
    从收集步骤上,首先从上层管理者开始收集商业需求,接着收集用户群体需求,到收集支持用户和用户应用的网络需求,网络需求通常是最后才需要考虑的对象。
    需求的收集过程及结果必须归档,文档有助于交流及最终网络项目的实施。
    收集商业需求:
    确定关键转折点
    确定网络投资规模
    预测增长率
    收集用户需求:
    与用户群交流
    列出服务需求
    列出性能需求
    收集应用需求:
    可靠性/可用率
    响应时间
    安全性
    可实现性
    实时性
    收集计算机平台需求:
    网络中的计算平台性能将影响对网络的规划,目前的计算平台从处理能力及功能上可以划分为桌面系统、工作站、中型机、大型机等平台。
    对这些平台的评价可以从以下几方面进行:
    处理器:CISC/RISC? 主频?单CPU/多CPU?
    内存:RAM、SRAM、磁盘缓存的数量?
    输入/输出(I/O):总线类型(ISA、PCI、SCSI等)
    操作系统:多任务、多用户、多处理器、实时支持特性等
    网络配置:NIC性能(10/100/1000M)?互连需求(LAN/WAN)?
    另外,对于大型机,还需要考虑可利用率、备份及恢复、安全性、事务处理能力等技术特性。
    收集网络需求:
    物理拓扑结构
    网络软件(网络协议)
    安全需求
    网络设备
    广域网连接
    需求分析整理:
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    (1)、首先将当前网络业务情况总结出来,包括:
    现在网络构建情况
    现有业务电子化实现情况
    将来会建设的网络区域和节点数
    准备在新的网络中运行什么业务
    将来有可能运行什么业务
    网络对安全性、QOS、可靠性方面的需求
    目前合作的厂商及设备
    (2)、新网络的建设思路如何:
    本次网络工程的组网区域或规模
    包括哪些主要网络业务
    如何考虑三网合一
    网络对安全性的考虑
    网络对可靠性要求
    准备采用什么线路
    网络今后的可扩展性
    网络可管理性
    需求分析--技术目标与约束
    技术兼容性
    网络性能要求
    安全性
    可管理性
    易用性
    适应性
    可购买性

    三、选择网络结构
    1.分层优势
    每层完成特定功能
    节省费用
    网络易于理解及管理
    容易拓展
    隔离网络故障

    使用三级分层模型来建立整个网络的拓扑结构。网络结构是网络吞吐能力、可管理性、稳定性等的基础,一个优秀的网络结构有助于增强网络的性能、使网络更易于管理及实现等。
    在互联网协议的设计中,采用了分层参考模型,使用这种OSI的层次模型简化了两台计算机设备的通信过程,使网络协议能够更好地实现。同样,分层的思想也适用于网络互连的结构设计,其基本原理就是在每一网络层选用适合的设备,集中实现特定的功能,并采用模块化方式进行设计。这样的层次设计模型有许多优点:
    由于不同层次根据需要实现不同的功能需求,因此在网络设备、带宽线路等投资上,可进行针对性选择使用,节省了费用。
    采用模块化思想,使每个功能实现要素都尽量简单,有助于对网络的理解,并使网络的管理职责分散到网络的不同层上,有助于控制网络的管理成本。
    模块化设计允许创建可重复的设计要素,譬如一个区域网络,使网络扩展更加方便。
    当网络的特性等设计要素变化时,影响只限制在一个小范围内。同时,对于故障的处理、隔离等也可以在网络的小范围内进行定位,因此有助于识别网络故障点。

    2.分层结构设计
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    遵循层次设计的思想,并简化网络的构建,通常网络设计分为三层:
    核心层:提供网络节点之间的最佳传输通道;
    汇聚层:提供基于策略的连接控制;
    接入层:提供用户接入网络的通道。
    每一层都为网络提供了特定而必要的功能,通过各层功能的配合,从而构建一个功能完善的IP网,这些层的功能都可在路由器或交换机里实现。

    3.核心层
    特征:
    目标:告诉运送流量,主要工作是交换数据包
    高可靠性及冗余性
    提供故障隔离
    具有迅速升级能力
    较少的时延和良好的可管理性
    有限和一致的直径

    核心层的主要功能是提供地理上远程站点之间的优化广域传输,其实现通常是高速WAN 。在核心层上一般很少有主机。核心层对整个网络的性能至关重要,因此其特征主要包括高速交换、高可靠性、低时延等特性,在设计上,为达到其目标,需要注意以下策略:
    1)、不执行网络策略
    任何形式的策略必须在核心层外执行,如数据包的过滤和复杂QoS处理;
    禁止采用任何降低核心层设备处理能力,或增加数据包交换延迟时间的方法;
    避免增加核心层路由器配置的复杂程度。
    2)、对网络中每个目的地具备充分的可到达性
    具有足够的路由信息来交换发往网络中任意端设备的数据包;
    核心层的路由器不应该使用默认的路径到达内部的目的地;
    聚和路径能够用来减少核心层路由表大小;
    默认路径用来到达外部的目的地,如因特网上的主机。
    3)、冗余性设计保障核心网络的可靠性
    核心网络可采用网状、环型,或部分网状实现,这些结构各有其适用范围。

    核心层类型--压缩型
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    小型网络使用
    网络很小时,一个中心路由器扮演网络核心层,与汇聚层上的所有其它路由器相连接。
    甚至可能将汇聚层功能包含在核心层里。
    其特点是:容易管理,但扩展性不好,且存在单点故障。

    核心层类型--核心网型
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    大型网使用
    在大型网络中则使用一组由高速局域网连接的路由器,或者一系列高速的广域网连接形成一个核心层网络。并可将冗余特性加入到核心层规划中。这样虽然管理要复杂一些,但网络的扩展性、可靠性都得到大大提高。

    4.汇聚层
    +核心层与接入层的分界
    隔离拓扑结构的变化
    控制路由表的大小
    访问流量及端口的收敛
    +主要策略
    路由聚合
    是核心层与汇聚层的连接最小化

    汇聚层从位置上处于核心层与网络层的分界,需要将大量低速的链接(接入层设备的链接)通过少数宽带的链接接入核心层,以实现通讯量的收敛,以提高网络中聚和点的效率,同时减少核心层设备可选择的路由路径的数量。并可以汇聚层为设计模块,实现网络拓扑变化的隔离,增强网络的稳定性。
    在实施上,汇聚层除要进行路由聚合外,还要考虑实施QoS保障、安全等网络策略。
    为提高网络的可靠性,通常利用双归方式接入核心层,这可极大提高网络可靠性,但同时也会增加一倍的路由信息。

    5.接入层
    +提供各种接入方式,将流量接入网络
    +控制访问,保证网络安全
    +执行其他的边缘功能(如QoS)
    网络的对外可见部分,用户与网络的连接场所
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    接入层为用户提供对网络的访问接口,是整个网络的可见部分,也是用户与该网的连接场所。
    它将本地用户的信息通过内部高速局域网、分组交换网、或拨号接入等方式接入汇聚层,实现网络流量的馈入及访问。
    另外,由于接入层是用户与网络的接入点,因此也是入侵者试图闯入的好地方,需要在访问接入层实施安全控制策略,以保障网络的安全。如通过包过滤的方式禁止不可通过的数据包逆流发送,即便是发自本地网的不可通过的数据包也必须被禁止。这样就可以阻止许多利用系统缺陷,模仿有缺陷网段源地址的攻击方式。接入层通过配置包过滤,可以保护某些局部网段不再成为网络内外的攻击点。
    当然,在接入层实现一定的QoS策略(如报文分类)等也是必须的。
    在可靠性上,可采取与汇聚层相同的策略,但需要考虑线路价格等成本因素,同时使用拨号线路进行备份。

    四、网络拓扑选择
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    常见的网络拓扑结构有星型拓扑、树型拓扑、环型拓扑、网状拓扑,以及星环拓扑、不规则拓扑等几种结构,可适用于WAN的构建,也适用于LAN的构建分析,不同的拓扑结构具有不同的特性。
    星型结构简单,管理方便,但冗余性不好,中心压力大,存在单点故障;
    树型结构简单,中心压力小,但也冗余性不好,且有单点故障;
    环型结构简单,管理方便,投资小,具有一定冗余度,但在网络存在差异较大的路径,会引起网络时延的剧烈变化;
    网状拓扑具有最小的时延、最高的冗余可靠性,但管理复杂,造价非常昂贵。

    拓扑选择依据
    资金投入
    业务开展方式
    可管理性
    可维护性
    网路的性能
    网络的可靠性
    拓扑结构是一个网络的骨架,它在很大程度上决定了网络的性能与价格
    大型网络骨干网结构
    考虑投资和流量/线路经济性,全互联结构几乎没有,对于一个大型网络的骨干网来说,以下几种拓扑结构具有各有特点,适合于不同的需求:
    1、星型:简单(结构,管理),线路费用高,中心压力大;
    适用:流量集中的行业骨干网。
    2、树型1:较简单,线路费用低,大区节点有单点故障压力;
    适用:大区制行业性骨干网。
    3、树型2:可靠性高,中心压力大,线路费用高;
    适用:大区制,可靠性高。
    4、树(星)环型:可靠性高,线路费用较低;
    适用:可靠性要求高的全国大型行业骨干网。
    5、树干全交叉型:可靠性高,线路费用较高,结构复杂;
    适用:节点多、流量大的全国性运营商骨干网。

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    对于全国型网络来说,考虑到运营商线路等因素,不同拓扑网络具有不同的特性。
    对于单星形网,优点是管理简单、组网简单、易于维护;
    缺点是中心压力大、单点故障明显、线路费用高。
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    大区节点型网,主要是指将全国网络按照地理位置、运营商网络线路等因素,将网络划分在几个大型的管理区内,管理区内的中心节点就是大区节点,这种方式主要考虑是核心网络的冗余,以及分布式管理。
    优点是中心压力小、线路费用低、易于维护;
    缺点是大区节点存在单点故障隐患、平级单位分级管理。
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    双星双环网主要指在一级骨干网上,按照大区方式构建星型网,而各大区节点间又连成环状结构;在各大区内部结构与一级骨干网结构类似,这是两层星环结构,因此叫双星双环网。其主要考虑网络构建与电信线路网络一致,以达到真正的线路备份。
    优点是可靠性高,基本无单点故障,中心压力小;
    缺点是线路费用相对较高、组网复杂、平级单位分级管理;
    建议:可靠性为重点,或分级管理(网管中心)、分布实施双星-1级环-2级环时选择该组网。

    省级以下网络
    +私有专网(租用专有线路)
    可采用树型或者环型
    +VPN网络
    小型网络可以采用网状连接
    大型网络需要采用树型结构
    对于省级以下租用专有线路的私有专网,几乎不采用全网状(full-meshed)的结构,一般以树型网络为主,星型网络是树型网络的特殊结构。
    另外,有的由于线路资源等因素,也可以采用环状结构。
    对于VPN网络,因为VPN类似于分组交换网,因此通常小型VPN网络可以采用网状连接的方式,大中型的VPN网络宜采用层次结构,层次也以树型结构为主。

    五、层次设计与实际网络设计对应关系
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    六、网络流量分析
    +通信方式
    可靠性对等通信方式
    客户、服务器通信方式
    +通信边界
    +通信分布
    80/20原则
    网络通信是个人通信模式和流量的组合。通信模式以发生在终节点之间的通信方式为基础。连接到网络上的独立节点可以在一种或多种方式下通信,取决于网络资源、节点和应用的性质。通信模式可分为如下两类:
    对等通信:通信节点具有相似的应用和通信能力,没有明显的源点与目的点,例如工作站间共享资源;
    客户/服务器方式:网络中客户机和服务器之间的通信,特点是具有方向性,通信流量取决于客户机应用类型。在一些实例中,如文件存储服务器,数据主要是客户流向服务器;而网络服务器,如WEB应用,则数据主要是从服务器流向客户机。
    通信模式能使我们了解网络性能特性和互连策略,并能根据业务划分确定通信流量。
    而网络分析中,还必须知道通信是如何分布的,并由此确定网络通信的逻辑边界和物理边界,以分割网络,确定网关位置及界定网间通信流量。
    另外,要确定通信流量,重点还需要知道通信的分布方式,即用户从哪里得到需要的信息,以及信息如何通过网络传送。在传统的网络中,适用80/20规则,是指80%的流量在本地局域网内流动,而20%的流量是访问远程资源;但现在的网络,由于应用多样、资源分布分散等特性,使80/20规则出现翻转,即80%流量分配给远程,20%流量在本地。这些需要根据网络业务特性进行决定。

    流量分析--业务特性
    广播行为、帧大小、窗口及流量、错误校正、流量负载
    分析描述通信流量时,需要了解各种协议及应用在网络上产生的数据量。通常包括以下方面:
    1、广播行为:许多协议采用广播,如NetBIOS、网上邻居等应用,若网络存在太多的广播,则性能将受到影响。使用2层交换机可以减少冲突,但不能减少3层协议广播;使用3层交换机及路由器可以划分VLAN及子网,减少网络的广播,扩大网络的规模。
    2、帧大小:使用物理介质支持的最大帧大小能明显改善网络,特别是象文件传输这样的应用,应最大可能使用MTU。但为避免帧的分片与重组,要避免MTU超过网络中介质支持的最大帧长度。否则可能引起性能的下降。
    3、窗口及流控机制:面向连接的协议,如TCP使用窗口及流控机制,在网络通信中对每个请求都会产生一个响应,这将产生一些额外的通信量;
    4、错误校正机制:面向连接的协议,如TCP、X25等有重传机制,通过重传来纠正错误;面向无连接的协议,如UDP就没有这种机制。重传机制会占用更多的带宽,并使一些实时业务,如IP电话受到影响。
    5、流量负载及行为:流量最终取决于应用,通常通过网络传输对象的大小并根据一定的经验值进行分析。如TELNET把用户输入的每一个字符发送到一个IP包里,“纯”传输的流量很小;但如果考虑链路层和网络层的协议开销,则负载效率就比较低了。

    流量分析--步骤
    把网络分成易管理的几块、确定用户和网段的应用类型和通信量、确定通信本地和远程网段的分布、对每一网段重复上述过程、综合个网段信息进行LAN和WAN主干的通信流量分析
    在进行网络划分及通信数据采集时,主要依据及步骤:
    网络拓扑结构:将网络划分为易管理及分析的块;
    历史数据:以前网络数据流量作为参考;
    业务数据统计和计算:统计每天的业务数、每小时的业务数的峰值、每笔业务的数据量计算统计或估计。最后可以计算出带宽要求、接口要求、设备性能要求。
    增值业务数据计算:数据计算时还需要考虑目前或将来是否开展增值业务如IP电话、会议电视等。IP电话的计算方式:12K每路、会议电视384K/路、VOD为1.5M/路。
    根据这些业务应用流量,在各网段内进行计算及分析,就可以获得网络流量数据,为网络性能设计提供设计基础。

    七、网络设计
    完成用户需求分析,网络拓扑选择和流量分析后,可以开始实施设计过程。
    设计过程包括四部分:
    确定设计目标
    网络服务评价
    备选技术评价
    进行技术决策

    1).确定设计目标
    1、最小的运行成本
    2、最小的安装花费
    3、最高的性能
    4、最大的适应性
    5、最大的安全性
    6、最大的可靠性
    7、最短的故障时间
    等等。

    2).网络服务评价
    +网络管理考虑的因素
    网络故障查找
    网络的配值和重配置
    网络监视
    +网络安全
    保护系统
    网络弱点和漏洞
    安全管理

    技术评价
    +物理媒体和网络拓扑结构的额考虑
    LAN的构建
    WAN的构建
    +网络互连的考虑
    中继器、HUB
    网桥、交换机
    路由器、网关

    在LAN的构建中,有双绞线、10BASE2细缆、光纤等介质供选择,比较特性如下表:
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    在组网上也有以太网、令牌环网、令牌总线网、FDDI等拓扑及网络供选择,它们有不同的速度和传输距离,但总体看,目前使用得最多,而且性能价格比最高的是以太网。
    在WAN 的构建中,有分组交换网、DDN租用线路、帧中继、PSTN /ISDN等线路供选择,这些线路中,DDN具有透明传输的能力,且覆盖范围广,速度选择范围大,可靠性好,但价格较高;分组交换网速度很低,而且对一些实时业务应用不能支持;帧中继的性能与价格介于DDN与分组网之间,但覆盖范围不够广泛;而PSTN/ISDN则具有覆盖范围最广,且价格便宜特点,但稳定性不够。

    八、网络设备选择
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    网络设备选择的依据是需求分析获得的各种网络性能方面的数据,包括带宽、特殊应用等。网络设备的选择需要考虑以下几方面指标:
    1、设备档次
    可以根据网络的拓扑对各层设备作先期的选型估计,最能确定设备档次的是性能要求,其次是接口类型、各层设备接口数、可靠性要求。
    2、接口类型、数量
    具体的接口类型取决于用户选用的线路的选择。而线路的选择则取决于网络数据流量的估算、当地各种线路的性价比。
    具体的接口数量取决于对整个网络的节点数、接口类型、带宽等一系列的综合结构。
    3、可靠性要求
    是否需要主控冗余备份、电源冗余备份、接口备份、设备间备份等。
    4、特殊应用数据采集
    如是否有VOIP的需求,各级IP语音接口的CALL数峰值。这也将是设备选择中重要内容。

    网络设备层次选择原理
    +广域网和局域网分开
    +局域网、广域网分层设计
    +设别选择原则
    设别档次主要有设备的网络位置来决定
    可靠性要求
    性能要求
    接口数量要求
    接口类型
    1、广域网和局域网分开
    目前局域网主要指以太网,设备主要是以太网交换机。
    企业网广域网主要是指窄带网络,如:DDN、X25、帧中继等,设备主要是路由器。
    2、局域网、广域网分层设计
    对网络不同的层次采用不同的设备,局域网、广域网同样如此。
    3、设备档次主要由设备的网络位置来决定,同时还包括:
    可靠性要求:不同的网络位置,可靠性要求不同。中心一般有主控冗余、电源冗余的要求。
    性能要求:不同的网络位置,流量不同,性能要求也必然不同。
    性能是决定不同设备档次的主要环节。
    接口数要求:拓扑结构将影响接口密度;接口密度越高,设备档次要求越高。
    接口类型:当有高速接口要求时,一般需要选择高档的设备。

    省级网络示例

    九、设计输出
    方案建议书
    设备选型的指导
    网路设计的记录
    全面的设计,除了上面描述的还要包括:安全设计思路、QoS的设计思路、可靠性方面的考虑、拓展性方面的额考虑、设备的介绍等
    “没有文档的工作是无效的工作”

    网络设计完成后必须有相关的输出资料,以满足下一步如网络工程实施、备案等的参考。
    输出的资料通常包括需求分析、标准及技术选择分析、网络构建、设备选择、网络维护等方面设计要素内容,通常以技术建议书的方式存在。因此在设计完成后应该总结并编制方案技术建议书,以供用户作为项目进行的参考。

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    转载于:https://www.cnblogs.com/OceanF/p/9275017.html

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  • 学院校园网设计方案

    万次阅读 多人点赞 2020-01-09 15:54:56
    建设学院千兆校园网,完成一个整体规划、分步实施、充分考虑现有设备与实际资金情况的方案,建立网络中心和主干网,然后建立学校的信息管理网络、教学网络、图书管理网络和电子阅览室各应用子系统,并进行教学楼、...

    网络现状
    建设学院千兆校园网,完成一个整体规划、分步实施、充分考虑现有设备与实际资金情况的方案,建立网络中心和主干网,然后建立学校的信息管理网络、教学网络、图书管理网络和电子阅览室各应用子系统,并进行教学楼、办公楼、图书馆和结构化布线,将网络扩展到整个校园,实现校园网的全部功能,最后可通过路由器与CERNET和Internet接入。该方案应充分考虑到学校的应用和资金情况,建立一个普通高校千兆校园网,具有一定的科学性和参考价值。要求投资总额在150万元左右。
    网络要求
    校园网建设应该以应用为核心,在设计中充分考虑到教育管理和多媒体教学的要求,并且网络技术应该具有一定的先进性,同时还要为以后的扩展留有一定的空间。为此,该校校园网应达到以下要求:
    1)网络具有传递语音、图形、图像等多种信息功能,具备性能优越的资源共享功能;
    2) 校园网中各终端间具有快速交换功能;
    3) 中心系统交换机采用虚拟网技术,对网络用户分类控制功能;
    4) 对网络资源的访问提供完善的权限控制;
    5) 网络具有防止及便于捕杀病毒功能,以保证网络使用安全;
    6) 校园网与Internet相连后具有“防火墙”过滤功能,以防止网络黑客入侵网络系统;
    7) 可对接入因特网的各网络用户进行权限控制。
     

    目录

    一、实习目的与要求.......................................................................................................... 1

    1.1 实习目的........................................................................................................................................ 1

    1.2 实习要求........................................................................................................................................ 1

    二、 需求分析.................................................................................................................. 2

    2.1 环境需求........................................................................................................................................ 2

    2.2 功能需求........................................................................................................................................ 2

    2.3 性能需求........................................................................................................................................ 3

    2.4 网络规模需求................................................................................................................................ 3

    2.5 网络拓扑结构需求....................................................................................................................... 3

    2.6 网络管理需求................................................................................................................................ 3

    2.7 网络安全需求................................................................................................................................ 3

    2.8 校园网系统集成预算................................................................................................................... 4

    三、设计原则.................................................................................................................... 4

    3.1 校园网对主机系统的主要要求原则.......................................................................................... 4

    3.2 网络设计原则................................................................................................................................ 5

    3.3 子网设计原则................................................................................................................................ 5

    3.4 网络设备的选择原则................................................................................................................... 5

    四、校园网系统详细设计方案............................................................................................ 6

    4.1 逻辑结构设计................................................................................................................................ 6

    4.2 物理结构设计................................................................................................................................ 7

    4.3 校园网光纤布线设计................................................................................................................... 7

    4.4 网络拓扑结构概要设计............................................................................................................... 8

    4.5  VLAN划分.................................................................................................................................... 9

    4.6  IP地址........................................................................................................................................ 10

    4.7  防火墙设置............................................................................................................................... 11

    五、参考文献.................................................................................................................. 12

    六、网络实习总结........................................................................................................... 13

     

    一、实习目的与要求

    1.1 实习目的

    通过实习使我们对局域网、虚拟局域网和互联网技术有进一步的理解和应用能力,熟悉相关协议,准确定位组网的硬件、软件以及系统和市场。

    建设学院千兆校园网,完成一个整体规划、分步实施、充分考虑现有设备与实际资金情况的方案,建立网络中心和主干网,然后建立学校的信息管理网络、教学网络、图书管理网络和电子阅览室各应用子系统,并进行教学楼、办公楼、图书馆和结构化布线,将网络扩展到整个校园,实现校园网的全部功能,最后可通过路由器与CERNET和Internet接入。充分考虑到学校的应用和资金情况,建立一个普通高校千兆校园网,具有一定的科学性和参考价值。

    1.2 实习要求

    校园网建设应该以应用为核心,在设计中充分考虑到教育管理和多媒体教学的要求,并且网络技术应该具有一定的先进性,同时还要为以后的扩展留有一定的空间。为此,校园网应达到以下要求:

    1.2.1 校园网功能

    (1)网络具有传递语音、图形、图像等多种信息功能,具备性能优越的资源共享功能;

    (2)校园网中各终端间具有快速交换功能;

    (3)中心系统交换机采用虚拟网技术,对网络用户分类控制功能;

    1.2.2 权限与安全

    (1)对网络资源的访问提供完善的权限控制;

    (2)网络具有防止及便于捕杀病毒功能,以保证网络使用安全;

    (3)校园网与Internet相连后具有“防火墙”过滤功能,以防止网络黑客入侵网络系统;

    (4)可对接入因特网的各网络用户进行权限控制。

    二、需求分析

    2.1 环境需求

    根据吉林建筑大学实际情况粗略计算出各个大楼节点数以及与校园网信息中心的距离如下表所示:

    表2-1  各部门具体环境需求情况

    部门名称

    节点数目

    建筑物层数

    与校园网信息中心 的距离(米)

    土木教学楼

    1000

    5

    300

    图书馆

    200

    7

    50-100

    公共教学楼

    1000

    5

    250

    行政楼

    50

    4

    500

    宿舍楼

    11000

    6

    (多值)

    实验楼

    2000

    5

    400

    逸夫楼

    500

    5

    500

    文体中心

    100

    4

    800

    2.2 功能需求

    (1)连接校内所有教学楼、实验室、办公楼中的PC。

    (2)支持大量同时用户浏览Internet。

    (3)对于多媒体形式的数据如语音、图象、动画演示、视频点播等,网络应该及时、高效地完成数据传输,确保电子教学的正常运做。满足学生上机要求。

    (4)提供丰富的网络服务,实现广泛的软件,硬件资源共享。

    2.3 性能需求

    (1)校园网应能促进教师和学生尽快提高应用信息技术的水平。    

    (2)校园网为教师提供了一种先进的辅助教学工具、提供了丰富的资源库,所以校园网是学校进行教学改革、推行素质教育的一种必不可少的工具。  

    (3)校园网是学校现代化管理的基础,深入、全面的学校信息管理系统必须建立在校园网上。   

    (4)校园网提供了学校与外界交流的窗口,学校应将校园网与互联网联接,这也是学校信息化的要求,做到了这一步,通过校园网去了解世界、在互联网上树立学校的形象都是很容易的。

    2.4 网络规模需求

    网络应该支持大规模的数据库应用。随着我国基础教育水平的提高,通过网络运行基于服务器/客户机的数据库查询检索是日常教学中教师和学生经常要进行的活动。如何确保数据库查询迅速及时地得到反馈是网络应该注意的问题。

    2.5 网络拓扑结构需求

    随着校园网对因特网接入需求的增加,应该考虑校园网能够顺利实现与外部网络和Internet的连接。校园网应该具备使用灵活,管理简单的特性。由于校园网不可能投入太多的专业人员从事系统维护,因此在设计时就应该考虑网络使用和维护应该尽量简单。考虑到未来校园的扩建,教学发展的需要,校园网应该具备很好的扩展能力,能够保证在需要时校园网能够实现向未来网络的平滑升级。另外校园网应该能够保证新的应用形顺利开发实现。

    2.6 网络管理需求

    网络系统应该能够支持 SNMP,这样便于计算机管理人员通过网管软件随时监视网络的运行状况,一旦出现故障,可以自动报告出错位置和出错原因,管理人员可以迅速发现故障并即时维护,同时 SNMP V2版本的协议还支持很多更高级的网络安全管理功能。

    2.7 网络安全需求

    配备的防火墙。防火墙的配备,极大的提高了我校校园网与外网之间的安全性,从根本上消除了多年以来存在的网络安全隐患。

    2.8 校园网系统集成预算

    通过咨询老师得知建设校园网所需的器材及数量,并且通过百度、京东等得知各设备价格入下表所示:

    表2-2  所用器材参数表

    器材

    数量

    价格(元)

    硬件防火墙

    1

    11000

    核心交换机

    1

    36500

    汇聚交换机

    15

    32000

    千兆接入交换机

    20

    20000

    双绞线

    20

    500

    光纤

    2000

    14

    服务器

    5

    16800

    无线路由器

    10

    600

    总计

    1055500

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    三、设计原则

    3.1 校园网对主机系统的主要要求原则

    • 主机系统应具有良好的向后扩展能力,能为用户未来数目的扩展具有调整、扩充的手段和方法;

    • 主机系统应具有较高的可靠性,能长时间连续工作,并且有容错措施;

    • 支持通用大型数据库,具有广泛的软件支持,软件兼容性好,并支持多种传输协议;

    • 能与Internet互联,可提供互联网的应用;

    • 支持SNMP网络管理协议,具有良好的可管理性和可维护性;

    • 方案应合理分配带宽,使用户不受网上“塞车”的影响;

    • 该网络应是面向连接的,能够实现虚拟网(VLAN) 连接;

    3.2 网络设计原则

    (1)开放性:采用开放的网络体系以方便网络的升级、扩展和互联;

    (2)可管理性:利用合理的网络规划策略提供强大的网络管理功能;

    (3)可扩充性:从主干网络设备的选型及其模块、管理软件和网络整体机构以及技术的开放性来保证系统的可扩充性;

    (4)安全性:内部网络之间、内部网络与外部公网之间的互联,利用VLAN/ELAN以及防火墙等对访问进行控制,确保网络的安全。

    3.3 子网设计原则

    (1)服务器区采用私IP地址,NAT后供人员远程访问;

    (2)与Internet 互联设备IP地址采用真实IP地址;

    (3)部分内部互连采用私有IP地址;

    (4)面向用户的私有IP地址,由统一出口的边缘设备(路由器、防火墙)进行地址翻译。

    3.4 网络设备的选择原则

    根据已制定的网络系统设计原则,我们所选择的网络设备必须具有以下一些特点:

    (1)网络设备应具备安全性、稳定性和可靠性的特点;

    (2)应选择具有一定扩展能力的设备;

    (3)先进的设备必须配合先进的管理和维护方法,才能够发挥最大的作用。

    四、校园网系统详细设计方案

    4.1 逻辑结构设计                                  

    4.1.1 网络拓扑结构的分层设计

    校园网分为3层结构,即核心层、汇聚层和接入层。主干网一般采用星型拓扑结构,主流技术是千兆以太网。校园网核心层一般采用双核心路由交换机,核心层到汇聚层具有冗余链路,以提高网络可靠性。为了便于校园网的管理,一般按部门划分子网和VLAN。网络分层设计示意图如下所示:

    图4-1 网络分层设计

    4.1.2 网络拓扑结构各层设计

    (1)网络核心层设计  

    (2)网络接入层设计

    (3)网络汇聚层设计  

    (4)网络拓扑各层的设计目标和策略

    4.1.3 网络安全和管理策略的设计

    防火墙只允许内网访问外网https,http;

    4.1.4 网络综合布线设计

    结构化布线应该满足以下目标: 

    (1)满足学院各大楼主要需求,同时兼顾未来升级能更好的实施。

    (2)满足当前和长远的数据传输要求,兼顾质量。 

    (3)布线系统遵循国际标准和国家建设部门和电信部门标准,根据逻辑设计中的拓扑星型结构采用国际标准施工。 

    (4)布线设备的安装将支持语音、文本、视频等综合数据的高质量传输, 重点强调各设备的兼容问题。 

     (5)布线系统信息出口主要才用现在流行的通用RJ45接口插座,按统一规格进行线路铺设和连接接口,使之数据畅通。

    4.2 物理结构设计

    组建所需设备的选择,包括硬件设备(服务器、路由器、交换机、网卡、传输介质、信息插座等等)、软件设备(操作系统软件、应用软件等)。在组建局域网选择网络设备的时候,需要从多方面去考虑。选择的设备要能满足学校的实际功能需求,设备的性能和费用等等这些都是设备选型时应该考虑的。选择的设备既能使网络运行达到高效率,又经济实惠关系到校方的利益。根据对本校园网的实际要求、信息点数量和建筑物布局的分析,得出了本校园组网所需的各类硬、软件设备。

    4.3 校园网光纤布线设计

    骨干光纤布线采用星型结构,中心机房设在实验楼,考虑把图书馆、学生宿舍、食堂、公共馆、逸夫楼、体育馆、土木馆、全部光纤与位于网络信息联合中心相连。校园示意图如下所示:

     

    图4-2 校园示意图

    4.4 网络拓扑结构概要设计

    校园主干网采用一台千兆多层交换机作为中心交换机,配置多台二层换机为二级交换机;在网络中心配置多台工作站,一台主机工作站,一台连接外部网络的路由器和校内的两台FTP服务器供存储和访问校内资料。二级交换机通过千兆光纤连接到主干交换机上,构成星形的拓扑结构,使得主干网具有较好的可扩展性和可管理性。

     

    图4-3 网络拓扑示意图

    4.5  VLAN划分
    4.5.1 VLAN划分的意义

    VLAN提供的安全机制,可以限制用户对安全设备的访问,例如,限制普通用户对计费服务器,安全交换机等的访问。VLAN控制广播组的大小和位置,甚至锁定网络成员的MAC地址,这样,就限制了未经安全许可的用户和网络成员对网络的使用增强网络管理。
     4.5.2 VLAN号(ID)的分配规划

    VLAN划分原则:便于管理。

    VLAN划分理念:将几个楼划分在同一VLAN,便于操作管理 VLAN的划分。

    VLAN的分配根据每个区域内部所分配的IP地址在区域内部再划分,从而实现易管理和安全性。
     

    4.6  IP地址

    4.6.1 IP地址的规划
       IP地址的统一、合理规划以及整个网络向IPv6的演进是关系到整体分层网络稳定、快速收敛的关键,也是校园网网络设计中的重要一环。IP地址规划的好坏,不仅影响到网络路由协议算法的效率,更影响到网络的性能和稳定以及网络的扩展和管理,也必将直接影响到相关新业务的开拓和网络应用的进一步可持续性发展。
      划分时注意使用VLAN,充分节约IP地址,使路由交换机上能够采用聚合进行路由的合并,减少路由表的大小。出口到互联网可以采用NAT防火墙上做地址转换实现。校区内接入到同一汇聚层交换机的区域建议采用连续IP地址段,以便做路由汇聚。
      IP地址的分配原则如下:

    (1)给三层交换机设备互连的点对点IP地址分配1个C类地址,提供足够的扩展性;

    (2)考虑到以后的网络扩展规模,二层交换机设备的管理IP地址分配1个C类IP地址;
      (3)可以考虑为学校校园网分配若干个C类私有地址段。

    4.6.2 IP地址的划分

    为每个网段都分配一个C类IP地址段,建议使用192.168.2.0~192.168.254.0段IP地址。由于某些网络设备(如宽带路由器或无线路由器)或应用程序(如ICS)拥有自动分配IP地址功能,而且默认的IP地址往往位于192.168.0.0和192.168.255.0之间,因此,在采用该IP地址段时,往往会导致IP地址冲突或其他故障。

    为同一网络的计算机分配不同IP地址并不能提高网络传输效率。因为同一网络内的计算机仍然处于同一广播域,仅仅是为计算机指定不同网段,是不能实现划分广播域的目的的。若想减少广播域,最根本的解决办法就是划分VLAN,然后,为每个VLAN分别指定不同的IP网段。

    截止到:2020-01-06,教育网IP数是:16,830,976个

    教育网分配的IP地址:68.1.1.1

    服务器

    内网IP

    外网IP

    WWW服务器

    192.168.23.2

    68.1.1.2

    FTP服务器

    192.168.33.2

    68.1.1.3

    DNS服务器

    192.168.43.2

    68.1.1.4

    E-mail服务器

    192.168.53.2

    68.1.1.5

     

    4.7  防火墙设置

    4.7.1 防火墙技术

    防火墙是指设置在不同网络或网络安全域之间的一个或一组系统,它用来加强在不同网络或网络安全域之间的网络访问控制,能根据网络访问原则控制出入网络的信息流且本身具有较强的抗攻击能力。

    校园网络是通过路由器相连接的,这个路由器称为边界路由器,为了保护校园网不被来自外界的攻击,防火墙必须安装在边界路由器上,达到控制保护全网的目的。

    4.7.2 防火墙设计

    (1)防火墙设计策略基于特定的Firewall,定义完成服务访问策略的规则。通常有两种基本的设计策略: 

    ① 允许任何服务除非被明确禁止;

    ② 禁止任何服务除非被明确允许。

    第一种的特点是安全但不好用, 第二种是好用但不安全,通常采用第二种类型的设计策略。 而多数防火墙都在两种之间采取折衷。

    (2)防火墙的安全策略:
    所有从内到外和从外到内的数据包都必须经过防火墙;
    只有被安全策略允许的数据包才能通过防火墙;
    防火墙本身要有预防入侵的功能;
    ④ 默认禁止所有服务,除非是必须的服务才被允许。

    (3)防火墙的设计:
    保障校园内部网主机的安全,禁止外部网用户连接到内部网;
    只向外部用户提供HTTP、SMTP和POP等有限的服务;
    ③ 向内部记账用户提供所有Internet服务,但--律通过代理服务器;
    要求具备防IP地址欺骗和IP地址盗用功能;
    ⑤ 要求具备记账和审计功能,能有效记录校园网的一切活动。

    五、参考文献

    [1].徐振明.组网工程.西安科技大学出版社.2007 

    [2].谢希仁主编.计算机网络第七版.电子工业出版社.2017.1

    [3].杨卫东编著.网络系统集成与工程设计.科学出版社出版.2002.4

    [4].张海藩,牟永敏编著.软件工程导论第六版.清华大学出版社.2013

    [5].斯桃枝 ,杨寅春, 俞利君.网络工程第2版.人民邮电出版社.2008

    [6].James Trulove 著 , 沈鑫剡(译).局域网布线第二版.人民邮电出版社出版.2002.2

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 共享充电宝PCBA方案开发设计

    千次阅读 2019-09-05 16:12:25
    共享充电宝PCBA是指企业提供的充电租赁设备,用户只需扫描设备屏幕上的二维码,凭借芝麻信用分600分以上即可“免押金”借用一个充电宝...一、共享充电宝PCBA方案开发优点 二、共享充电宝PCBA方案基本内容 三、共享...

    共享充电宝PCBA是指企业提供的充电租赁设备,用户只需扫描设备屏幕上的二维码,凭借芝麻信用分600分以上即可“免押金”借用一个充电宝,信用分不足600亦可支付100元押金,充电宝成功归还后,押金可随时提现并退回账户。租借的充电宝1小时免费使用,超过1小时后1元/小时,10元当日封顶,还可根据机型购买所需数据线。

    目录

    一、共享充电宝PCBA方案开发优点

    二、共享充电宝PCBA方案基本内容

    三、共享充电宝PCBA软硬件技术系统

    四、共享充电宝PCBA开发功能

    五、共享充电宝PCBA产品特点

    六、共享充电宝PCBA方案设计参数

    七、共享充电宝PCBA硬件架构

    八、共享充电宝PCBA软件系统架构

    九、共享充电宝PCBA产品分类及应用场景

    十、共享充电宝PCBA发展前景

    正文

    一、共享充电宝PCBA方案开发优点

    共享经济模式改变着各个层面中社会资源的配置方式与人们的生活方式,每当我们出门在外,如果忘记带充电宝的话,手机很容易就会没电,共享充电宝PCBA开发刚好能够为用户很好地解决手机没电的难题,满足用户的用电需求。

    1、手机APP立即借走充电,方便快捷,再也不用担心外出手机没电,随借随还;

    2、当你在外面吃饭、约会、应酬等场所手机没电时,共享充电宝PCBA帮你及时解决手机没电问题,你不错过每一个重要电话;

    3、采用终端快充技术,2、1快充端口为手机提供安全强劲的电流,帮你在更短时间充满电;

    4、采用GPS定位,北斗卫星定位精准定位充电宝位置,随时查找方便借还,节省时间就是节省金钱;

    5、共享充电宝PCBA采用LED显示屏,每个角落都能清晰显示,让你清晰了解电量情况及时归还。
    在这里插入图片描述
      二、共享充电宝PCBA方案基本内容

    共享充电宝是指企业提供的充电租赁设备,用户使用移动设备扫描设备屏幕上的二维码交付押金,即可租借一个充电宝,充电宝成功归还后,押金可随时提现并退回账户。可以解决用户在户外手机没电的问题,让你不错过一个重要的电话、一个重要的信息。

    1、充电宝柜:包括:安卓屏、货道锁、云控电路板、蓄电池、充电线、识别电量、数量统计。

    2、定制充电宝:包括:电量识别接点、充电宝识别接点。

    3、扫码管理系统:包括:用户安卓APP、苹果APP、后台管理系统及服服器搭建。

    4、后台管理:区域、代理、会员、套餐、设备监测、优惠券、流水、统计、分析、充电宝柜管理、充电宝管理等。

    5、操作流程:手机扫码——关注公众号——微信支付——输入密码——充电。
    在这里插入图片描述
      三、共享充电宝PCBA软硬件技术系统

    首先共享充电宝PCBA首先要联网,那联网的方式有很多:蓝牙、WiFi、zigbee、有线的rj45等,他的应用场景来看,电不是问题,应该是用wifi;

    第二,它的核心功能是充电,那么有要有电池控制技术(本身的电池),充电保护(本身充电)、放电保护(充您的手机),如果他没有带电池,是直接一个多出口的“变压器”,那不设计电池控制单元;

    第三:它要用户扫码缴费才能充电,那这个充电器也就必须具备所谓智能能力,智能无非就是这个硬件有MCU,要实现它的根基缴费金额来确定充电时间这样的功能,不需要多好的mcu,普通的pic单片机都够了,它的控制方式可以是这样的结构:智能充电器和服务端相连,它们之间有已经约定的通讯协议,比如服务端向充电器发送7e0118007e,表示充电器的01口可充电1800秒(30分钟),智能充电器收到这条命令后就开启01口充电半个小时,二至于服务端为什么会发送这个指令,那可以是当用户扫码付费后发个服务端的消息,当服务端收到充值完成消息后,通过解析和识别后,马上对目标智能充电器发送对应的指令。所以大概的流程是:用户扫码付费-》服务端识别目标充电器及端口,发送指令-》充电器收到指令开启限时充电

    硬件开发技术:普通的变压充电器技术+mcu+wifi

    模块嵌入式系统:pic单片机编程,不需要用到如linux、android有操作系统的硬件平台;

    软件系统:服务端socket,可以用java的nio 框架netty;第三方支付接入;后台管理系统web系统。可以开发对应的APP、微信服务号、小程序。
    在这里插入图片描述
      四、共享充电宝PCBA开发功能

    在人们的日常生活中,陪伴大家最多时间的就是手机,手机如果没电了的话,对自己可以说非常的不方便,因为现在的人们都不带现金出门了,一部手机完成所有日常生活操作,包括手机支付,所以要是手机没电了,出门在外将会很难过,所以共享充电宝开发可以让人们在生活中随时都可以充电。

    1、双USB输出接口,可同时为iPad/iPhone充电,也可同时给2个手机或数码设备充电。

    2、5000mAh高容量锂聚合物电芯,相当于5-6块手机电池,可供手机待机30天。

    3、持久耐用,充放电循环次数≥500次。

    4、智能控制,微电脑智能监测并显示电量。

    5、单键飞梭,一个按键可实现所有功能操作。

    6、自动休眠,采用智能单片机控制,非工作状态下自动休眠,防止电量损耗。

    7、一机多能,适用于iPad/iPhone、手机、MP3、MP4、GPS等数码产品。

    8、即插即用,采用USB端口供电输出,插上数据线即可实现随身、随时充电。

    9、超值共享,无须携带各种充电器,随机附赠的转接头能为各品牌手机充电。
    在这里插入图片描述
      五、共享充电宝PCBA产品特点

    共享充电宝开发方案共设置了40个充电宝存放端口,设备上方的屏幕注明了操作流程、费用提示、异常解答、使用教程和客服电话。用户打开手机中的微信或支付宝进行扫码操作,一台充电宝便会自动弹出。在设备上操作选择归还,手机随即收到包括归还时间、归还地点、租借时长、产生费用等在内的详细信息。该设备中还有数据线,但仅供出售。

    1、安全可靠:采用智能线路,实现三重保护系统安全,美国移动电源技术和智能控制电路(充电控制、充电保护、放电保护、过载保护、短路保护)

    2、兼容性强、性价比高:可随时随地为市场各种品牌的手机、MP3、MP4等多种便携式数码产品供电或充电,一机多用,省钱省时。

    触控USB输出移动电源电池容量:5000mAh/3.7V电池类型:1056021mm(可放3节18650和聚合物电池)锂电芯318650聚合物:2904065输入电流:DC5V/800mA输出电流:DC5V/1A输入充电时间:5-6小时循环寿命:不低于500次/ 4个LED电量显示过流过充软硬件双重保护自动开关机识别,平均转换率≥85适用产品:适用于iPhone,数码相机,PDA,PSP,MP3,MP4等等。
    在这里插入图片描述
      六、共享充电宝PCBA方案设计参数

    共享充电宝的概念也叫移动电源。一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器,可以给手机、平板电脑等数码设备随时随地充电。一般由锂电芯(或者干电池,较少见)作为储电单元,使用方便快捷。

    输入参数:5v/1A

    输入接口:V8口,micro USB(安卓口,扁口)

    输出参数:单USB输出:电压5v,标准电流0.8,最高1.5A

    转换率:80%-85%

    电量显示: 4级LED灯显示电量,非工作状态智能自动关机

    充电显示: 充电时0-25% 一个灯闪亮,其它灯不亮,充电到25%–50% 时,第二灯闪,

    第一灯变为恒亮,充电到50%-- 75% 时第三个灯闪亮,前面二个灯转为恒亮,

    充电到 75%—100% 第四个灯闪亮,前面三个灯转为恒亮,四个灯全亮充电到 100%

    1、可以使用的电池:18650锂电池(无保护板)

    接入电池要求:3.7-4.2V的锂电池(18650锂电池):不可接入其它电池,如1.2V的18650镍氢电池、3.2V的铁锂电池、所有干电池,12V的铅酸电池

    2、充放电保护:电路板内置锂电池保护IC,有过压保护,过流保护,欠压保护等

    3、4节装最多可以装4节18650电池(装3节,2节,1节也木有问题)。

    4、充电输入要求:最匹配是5V1A以上的充电器,其它任何5V恒压电源都可以做为充电输入电源。
    在这里插入图片描述
      七、共享充电宝PCBA硬件架构

    目前的共享充电宝,主要是充电柜的形式,虽然各类充电宝租借柜的实现细节各有区别,但从系统架构角度来说基本以下几部分不可或缺:

    1、移动电源机柜

    移动电源机柜用于存放移动电源,能够为在舱的移动电源充电。机柜具备WIFI/4G等联网功能,通过网络与云服务器进行双向通信,实现移动电源借出或归还的功能。

    2、手机客户端APP

    手机客户端APP为用户提供系统的各种功能操作,包括押金充值、押金退换、移动电源租借、移动电源归还、租金支付等。

    3、移动电源

    移动电源主要为用户提供移动设备充电的功能,另外,移动电源能够被本系统的机柜所识别,当移动电源还入机柜后,系统能够进行自动识别。

    4、云服务器应用软件

    云服务器应用软件为本系统内的设备、用户、支付订单提供数据统计功能,同事支撑设备与手机APP客户端之间的各种信息通信。
    在这里插入图片描述
      八、共享充电宝PCBA软件系统架构

    从系统类型抽象,整个共享充电宝租凭柜系统的方案包括了:机械结构、外观模具、控制电路、软件系统这四大部分,不同产品类型在机械结构和外观模具上有较大不同,这样导致了不同的产品使用体验。由于整个系统涉及多个领域协同配合,从而也提供了整个系统的开发设计门槛。

    1、共享充电宝终端

    整个系统的实体部分,也是我们能够看到的部分,用于负责充电宝的存放,柜体上一般都附带一个二维码。不同产品这部分的差距是最大的,主要体现在大小、是否有触摸操作屏、充电宝送出方式等等。终端内部还分为机械部分和电子控制部分,电子控制部分通过软件编程控制来控制机械部分负责实现充电宝的存放。

    2、用户端

    微信公众号、微信小程序、支付宝服务号、APP客户端,这是用户进行操作的客户端,实现的功能都类似,主要有充电宝的借还流程、费用支付、押金支付提款。

    3、云服务端

    是整个系统的中控,将其余所有部分连接起来,实现相应业务流程。

    4、商户管理后台

    通常充电宝租借柜都会发展代理商,代理商需要了解柜子的运营情况,通过管理后台就可以查看相关运营数据,收费情况等。

    5、系统管理后台

    管理后台可以查看所有充电宝租借柜运行状态、使用数据,可以管理旗下的商户,用于管理整个产品的运营。
    在这里插入图片描述
      九、共享充电宝PCBA产品分类及应用场景

    共享充电宝租赁柜产品以解决人们在使用手机没电或电量低没电可用这一痛点为最终目的,目前市面上出现产品类型有:动态密码充电宝、桌面式充电宝、小型柜充电宝、大型柜充电宝等常见的4种类型。

    1、动态密码充电宝,实质是对充电宝进行设置了动态密码锁,只有获取密码解密后用户才能使用;

    2、桌面型单台充电宝,一体线机、不需要押金,制作成本低、铺设迅速,可复制性较高;

    3、小型场景(包括茶餐厅、咖啡馆、餐馆、宾馆、小型超市等)机柜,小型单个机柜一般可容纳6至8台充电宝、大型单个机柜至少可容纳12台充电宝;台充电宝,用户使用度变得更加自由,很符合普通人的生活场景,并且其个体性更高,机柜无需人工干预,完全是进入了自主维护模式;

    4、大型场景(包括大型卖场、机场、高铁站、学校、旅游景点、火车站、医院、大型超市等人流量大的场所)机柜,单机可放20/40/52/66/84/108台充电宝。同时也可布置小场景机柜,共享充电宝可大约6至12台。
    在这里插入图片描述
      十、共享充电宝PCBA发展前景

    对于共享充电宝行业来说,场景之争等同于渠道之争、规模之争,且有助于弱化共享充电宝非刚需的痛点问题。目前,各家均从单一场景领域向全场景扩展。但是由于不同场景的用户密度、行为特点等各异,因此单一的产品形态无法满足各个场景下用户的需求。另外随着线上流量成本的增加、新零售概念的流行,众人的注意力开始由线上转到线下。共享充电宝作为依托线下实体店铺、并且身处人流密集区域的高用户规模产品,如果能够贴合场景,则会有更多的想象空间。

    共享充电宝的发展阶段必然是从产品适应场景,再到产品融入场景,最后到产品改造场景。而所谓的改造场景就是通过产品去满足或者解决场景中原来没有解决掉的需求,从而寻找挖掘,甚至创造出一些新的商业机会和商业价值。
    在这里插入图片描述

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