企业级的网络设计方案的规划与测试
中海工业（江苏）有限公司作为一个大型的造船业基地，负责船舶工业的各项任务，而各项任务作为一个整体又需要各种数据信息的交流整合，因此公司的信息化建设是对于各项业务正常稳定进行的通讯保证，信息化网络的设计必须充分考虑到数字化使用和智能化管理的要求，遵循功能性、实用性、兼容性、前瞻性、安全性、扩展性和经济性的原则。素,并对大型企计算机企业网的建设提出了相应的方法和策略。在总结以往网络设计方案的基础上,提出了一种基于交换机组网模式和路由器组网模式相结合的网络设计方案,通过对核心层网络设计、汇聚层网络设计和接入层网络设计的方案设计的总结,使得网络设计方案能够将两个地域上分开的部分,采用通过各自的核心交换机连接的方式,保证线路和设备接口的稳定,并且保证数据能安全和可靠地传输。在计算机和通信內络系统的结构设计攴网络规划设计时,常常要进行大量的仿真分析,本文介绍的就是一种先进的网络仿真软件OPNET。文中介绍了 OPNET的组成、特点及其网络仿真的方法与步骤,并且给出了 OPNET在局域网规划和设计中的应用企业网,网络规划和设计,络仿真, OPNET第页第页第页附件四上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名;支训口期:208年2月必日附件五上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密口,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密M(请在以上方框内打学位论文作者签名,士X指导教师签名:龙多日期:208年10月28日日期>1年0月28为适应企业信息化的发展,满足日益增长的通讯需求和网络的稳定运行,如今的大型企业网络建设比传统企业网络建设提出更高的要求,主要表现在如下几个方间:)现代大型企业网络需要高带宽和高性能,以满足企业员工工日益增长的通讯需求。随着计算机技术的多样化发展,基于网络的各种应用日益增多,如今的企业网络已经发展成为一个多业务载平台,它不仅要继续承载企业的办公自动化和浏览等简单的数据业务,还要承载涉及个业生产运营的各种业务应用系统数据,以及带宽和时延都要求很高的电话、视频会议等多媒体业务,因此数据流量将大大增加,尤其是对核心网络的数据交换能力提出前所未有的要求)现代大型企业网终需要更高的可靠性和实时性,用以保障企业生产运营的止常进行。随着企业各种业务需要在计算机网络上进行操作,如何保障企业网络无屮断运行已经成为保证企业正常的生产运营的关键。现代人型企业网络在可靠性设计方面主要应从三方面考虑:首先是设备级可靠性设计,这里不仅要考察网络设备是否实现了关键部件的冗余备份,还要从网络设备整体设计架构、处理引擎种类笭多方面去考察;其次是业务的可靠性设计,这里要注意网络设备在故障倒换过程中是香对业务的正常运行有影响;再次是链路的可靠性设计,以人网的链路安仝来自于它的多路径选择,所以在企业网络建设时要考虑网络设备是否能够提供冇效的链路自愈手段和快速重路由协议的支持现代大型企业网络需要提供完善的端到端保障,以满足企业网多业务承载的需求。大型企业网络承载业务的不断增多,单纯的提高带宽并不能够有效的保縫数据交换的畅通无阻,所以如今的大型企业网络建设必须要考虑到网络应能够智能的识別应用事件的紧急和重要程度,如视频、音频、数据流,同时能够调度网终中的资源,保证重要和紧急业务的带宽、时延、优先级和无阻塞的传送,实现对业务的合理调度才是一个大型企业网络提供高效实用服务的保障。)现代大犁企业网络应提供更完善的网络安全解决方案,以阻击病毒和黑客的攻击,减少企业的经济损失传统个业网络的安全措施主要是通过部署防火墙、、杀毒软件以及配合交换机或路由器的访问列表来实现对于病毒和黑客攻击的防御,但实践证明这些第页被动的防御措施并不能有效的解决企业网络的全问题。在企业网络已经成为公司生产运营的重要组成部分的今天,现代企业网络必须要有一整套从用户接入控制,病毒报文识别到主动抑制的一系列安全控制于段,才能有效的保证企业网终的稳定运行。网络设计人员通常有能力创建出一个符合要求的企业网络,但当问题出现的时候,他们却不能采用构建网络时的思维来解决这些问题。每一次对网络的升级、打补」以及修改都会进一步增加网络的复杂性。这些问题可能导致网络难以被人理解,也不易于故障排除。随着时间的推移,可能导致网络不如预期的那样运行良好,随着网络规模的不断增长而不能很好的扩展,并且不能达到客户的需求解决这一问题的方法就是采用规范化、系统化的于段来构建企业网络。自顶向下的网络设计采用了结构化系统分析的思想。结构化系统分析的主要目标是能够更准确的描述用户需求,但在实际工作中,用户的需求常常被设计人员忽略或理解错误。另一个目标是将项目分解成更易被维护与修改的模块,使其便于管理。结构化系统分析有下列特性网络按照自顶向下的顺序设计。在设计期间,现有的许多技术和模型可以被用来刻划现有的系统、新的用户需求和将来的系统结构等特征。●理解薮据流量、数据类型以及能够访问或修改数据的进程。理解企业屮各阶层用户的定位和需求。●逻辑模型必须在物理模型之前被开发岀来。逻辑模型描述了功能划分和系统结构的基本组成模块。物理模型描述了设备的特定的技术和实现。对亍大型的网络设计项目,模块化显得十分必要。设计应该依功能划分,从而使项目更容易管理。在本文中,网络设计主要分成四个阶段,并以周而复始的方式执行1)需求分析。在这个阶段内,网终分析人员通过与用户和技术人员当面交流来获取对于新的或升级系统所需的商业和技术目标的一种理解。然后归纳岀当前网络的状况,包括逻辑和物理拓扑结构以及网络性能。这个阶段的最后一步是分析现在和将来的网络通信量,包括流量以及负载、协议行为和服务质量(QoS)的要求。2)逻辑设计。这个阶段需要设计新的或者升级网络的逻辑拓扑结构,网络层的编址,命名,交换机路由选择协议。逻辑设计也包括安全规划,网络管理设计,以及对服务提供商能够满足的广域网和远程访问的需求作初步调查。3)物理设计。在物理设计阶段,实垗逻辑设计的具体的技术和产品被选择第页出来。此外,在逻辑设计阶段开始对服务提供商的调查,必须在这个阶段完成。4)测试、优化、和记录文档。自顶向下网络设计的最后步骤是编写和实施测试计划,建造一个原型或者试验环境,优化网络设计,把所有网终设计的提议以及工作进程绘制成文档。当用户反馈的网络监测建议对网络加以提高或者需要增加新的应用时,这些主要网络设计阶段将不断周而复始地运行。图1-1显示了网络设计和实施循环周期。分析需求监测优化逻车设计网络性能实施及测试网终物埋设计测试,优化并记录设计图1-1网络设计和实施循环周期首先,作为该工程项目的参与人员之一,在阅读了大量企业网设计与规划方面的资料与文献后,逐渐认清了目前我国大型企业网络建设的研究背景及研究意义,然后和导师及同事们分析探讨了影响大型企业计算机企业网建设的主要因素,并对大型企业计算机企业网的建设提出了相应的方法和策略,在整个设计过程中釆用结构化的网络设计方法,将这个设计过程分为需求分析、逻辑设计、物理设计、测试等四步骤。其次,这个项目的客户是一家船舶制造单位,在详细研究了客户的招标文件中技术方的需求后,根据其业务流程表现出了其特定的网络建设的需求,我方在和客户充分的交流后,将客户的技术需求转化为各项网络技术目标,并得到了客户的认可再次,多次实地考察,结合实际情况和客户的需要,提出适合于该企业的组网模式,兼顾网络性能、安仝性、可管理性、可扩展性以及成本控制。在总结以往网络设计方案的基础上,提出了一种基于交换机组网模式和路由器组网模式相结合的网络设计方案,通过对核心层网络设计、汇聚层网络设计和接入层网络设第页
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光纤通信中数字信号处理
论文，高速光纤通信与数字信号处理。相干光接收，频偏估计，相位估计，算法。Y175785独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与套料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人签名:-/b日期:200列2关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知认产权单位属北京邮电大学学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许学位论文被查阅和借阅:学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人签名:日期:20°3.2导师签名:日期:100Gb/ s PM-QPSK相干光接收机载波频偏估计和相位恢复算法的研究摘要通信网络中高速率业务的不断发展,对现有的城域网络及省际、国际骨干通信网络的传输带宽提出了更高、更迫切的要求。从目前主流的1040Gbp光传输技术向100Gbs演进成为光传输技术的发展趋势。近年来大量研究表明,相位调制及相干接收是最具前景的100Gbs光传输方式。其中,采用相干接收技术的偏振复用QPSK( PM-QPSK传输系统最被业界认可。该系统的符号速率比比特率降低4倍,因此有较高的光谱利用率,且收发机结构相对简单实现相对容易。此外,信道中的各种损伤,如色散、载波频偏、相位偏移等导致的信号损伤,都能在接收机中通过电域的数字信号处理(DSP)来灵活地补偿。对调相信号,载波与本振间的频率和相位偏移会使信号产生较大的相位失真,频偏估计和相位恢复成为相干接收机中两个重要的功能模块。本文在国家863计划课题“1000b/s相干光传输关键技术研究(2009AA01Z221)”资助下,对上述系统接收机载波频偏和相位恢复算法展开了深入研究,主要内容如下:1.研究了 PM-QPSK的系统组成结构,重点研究了接收机DSP各组成模块的功能,并设计实现了相干接收机后端Maab仿真平台。2.详细分析了载波频偏估计算法,设计了算法并行处理实施方案以解决现有硬件处理速率不足够高的问题,并仿真验证了方案的可行性。设计了四次方频偏估计算法的并行结构;提出了基于误码性能反馈的 BA-PADE( BER-Aided pre-decision- based Angle DifferentialEstimator)算法,解决了传统PADE要求初始频偏设置与真实频偏接近的问题;提出了基于PADE的并行处理算法一一分组PADE( Grouped-PADE)。所设计方案均通过系统仿真验证了可行性。3.详细分析了载波相位恢复算法,为采用现有FPGA或DSP实现l00Gb/级信号处理,设计了载波相位恢复并行处理方案并仿真验证了方案的可行性。设计了基于Ⅴ iterbj- Viterbi的优化算法及其并行处理结构,将其同频偏估计并行算法联合进行了二进制定点仿真分析,仿真结果表明并行处理方案可显著降低硬件处理速率要求。关键词光传输相干接收频偏相位恢复THE RESEARCH OF FREQUENCY OFFSET ESTIMATIONAND PHASE RECOVERY ALGORITHMFOR 100Gbs OPTICAL COHERENT PM-QPSK RECEIVERABStRcTThe rapid development of high bit-rate services in communicationnetworks has instantly demanded a much higher bandwidth of coretransmission links in WAN, inter-province and international networks.The upgrade from the existing 10G/40G optical transmission to 100G hasbeen a trend. The research in recent years indicates that systems withphase modulation and coherent detection are the most promising, ofwhich PM-QPsk gets most recognitionThe PM-QPsK lowers the symbol rate as 1/4 of bit rate whichprovide high spectrum efficiency, and the transceiver structure ofPM-QPSK is simpler and so is easier to realize. Besides, with digitalalgorithms, the electrical Digital Signal Processing(DSP)in thee receivercan flexibly compensate the channel distortion caused by dispersion,carrier frequency offset and phase distortion. Since the phase distortioncaused by frequency and phase offset between lo and carrier is one ofthe main distortions in PM-QPSK, frequency offset compensation andphase recovery act as two of the core modules.With the support of National 863 Project"Research of the KeyTechnologies of 100Gb/s Optical Coherent Transmission Systems?", thisthesis mainly focuses on the research of the digital algorithms of carrierfrequency offset compensation and carrier phase recovery in the receiverof PM-QPSK system and the main contents are as follows1. Investigation of PM-QPSK structure, mainly on the receiver DSPstructure, including function of the several modules in this partDesigning and implementation of the Matlab simulation platform for theback-end of PM-QpsK receiver.2. Analysis on the carrier frequency offset estimation algorithmsdesigning of the parallel structure of the algorithms in order to break therestriction of hardware speed, with feasibility testified by simulationDesigning of the parallel structure of the 4 power method Designing ofBA-PADE (BER-Aided Pre-decision-based Angle Differential Estimator)based on BER feed-back to break the exact initialization restriction oftraditional PADE. Designing of a parallel operation scheme based onPADE, namely Grouped-PADE. Feasibility of both the forementionedscheme testified by simulation.3. Analysis on the carrier phase recovery algorithms, designing ofthe parallel operation scheme in order to realize phase recovery in100Gb/s PM-QPSK with current FPGA or DSP, with feasibility testifiedby simulation. Designing of the optimized and the parallel structure ofViterbi- Viterbi (V-V)method, and binary fixed-point simulation ofparallel v-v together with frequency offset algorithm, the result provedthat the scheme could observably lower the request to the hardwareoperation speedKEYWORDS optical transmission coherent detectionfrequency offset phase recovery
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