第4章总体方案设计与设备选型(一)

1、TaiYuan University of Technology物联网工程设计物联网工程设计1TaiYuan University of Technology第四章第四章 总体方案设计与设备选型总体方案设计与设备选型最少学时：最少学时：4学时；学时；知识点知识点 ： 物联网工程总体方案设计的原则和目标；物联网工程总体方案设计的原则和目标； 物联网的网络总体方案设计；物联网的网络总体方案设计； 物联网的系统功能总体方案设计；物联网的系统功能总体方案设计； 物联网工程设备选型；物联网工程设备选型；学习目标：学习目标： 掌握物联网工程总体方案设计的原则和目标；掌握物联网工程总体方案设计的原则和目标；

2、 掌握物联网工程网络总体方案设计；掌握物联网工程网络总体方案设计； 熟悉物联网工程系统功能总体方案设计；熟悉物联网工程系统功能总体方案设计； 熟悉物联网工程设备选型的原则和方法；熟悉物联网工程设备选型的原则和方法； 熟悉并能撰写合格的总体方案设计报告；熟悉并能撰写合格的总体方案设计报告；2TaiYuan University of Technology第四章第四章 总体方案设计与设备选型总体方案设计与设备选型3项目需求分析需求分析形成对项目要“做什么”的详细调查研究之后，就进入总体方案设计阶段。物联网工程物联网工程总体方案设计总体方案设计包括对该工程项目的网络总体方案设计网络总体方案设计、系统

3、功能总体方案设计系统功能总体方案设计等，其中网络设计又分为逻辑网络设计逻辑网络设计、物理网络设计物理网络设计。逻辑网络设计逻辑网络设计是指所设计的工程项目的功能、结构等描述，用于刻画用户的分类、分布等，选择特定的技术和手段，以便形成特定的逻辑网络结构。物理网络设计物理网络设计是指是为实现逻辑网络结构而提供支持的物理环境平台，主要包括布线系统、设备选型等。TaiYuan University of Technology主要内容主要内容4总体方案设计概述总体方案设计概述物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计物联网系统功能总体方案设计物联网系统功能总体方案设计设备的选择设备的选择物联网总体

4、方案设计报告的撰写物联网总体方案设计报告的撰写物联网总体方案设计物联网总体方案设计案例教学案例教学TaiYuan University of Technology4.1 4.1 总体方案设计概述总体方案设计概述一般地，系统设计工作应该自顶向下地进行。首先设计总体结构，其任务是设计系统的框架和概貌，向用户单位和部门作详细报告并认可。然后在此基础上再逐层深入，直至进行每一个模块的详细设计。物联网系统的总体方案设计也是在前期系统分析的基础上，对整个系统的划分、机器设备（包括软、硬设备）的配置、数据的存贮规模以及整个系统实现规划等方面进行的整体框架结构设计。5TaiYuan University of

5、 Technology4.1 4.1 总体方案设计概述总体方案设计概述物联网系统总体方案设计的目的目的是概括说明系统如何实现，包括网络结构的选择网络结构的选择、软件体系结构的设定软件体系结构的设定、系统功能模块系统功能模块及其关系的划分及其关系的划分等。随着设计工作的逐步细化，系统性能参数也将得到进一步确认。系统规模越大，这种设计方法的优势越明显。总体方案设计通常由两个阶段组成：系统设计阶段系统设计阶段和结构设结构设计阶段计阶段。系统设计阶段系统设计阶段确定系统的总体架构和逻辑网络选择，而结构结构设计阶段设计阶段则确定具体实现方案，包括物理网络的选择和设备选型、数据中心的选择和确定、安全的实施

6、策略、软件模块结构的详细设计等。6TaiYuan University of Technology4.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计74.2.1 物联网网络设计原则与目标4.2.2 网络逻辑结构设计4.2.3 网络物理结构设计与选型TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标原则原则基于物联网工程本身的特性，物联网网络设计时应遵循以下原则：1）多样性原则。必须根据物联网节点类型的不同，分成多种类型的网络结构；2）时空性原则。必须能够满足物联网的时间、空间和能源方面的需求；3）互联性原则

7、。必须能够平滑地与互联网连接；4）安全性原则。必须能够防御大范围内的网络攻击；5）坚固性原则。必须具备坚固性和可靠性。84.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标目标基于上述5条基本原则，物联网网络设计的目标目标就是构建便于识别的标识物品、建立可靠且无处不在的物品联网系统、建立强大物联网应用平台和物联网应用系统等几个方面。1)标识物品即利用电子标签和/或配置传感装置等感知技术标识世界上所有的物品，包括食品、纺织品、其他日用品、货物、道路、桥梁、楼

8、房、汽车、飞机、轮船、生产线等人造物品人造物品，以及包括动物、植物、山峰、河流、湖泊等自然物品自然物品。标识物品所用到的核心技术核心技术之一是电子标签和不同材料的感知技术，另外一项是全球统一的物品编码技术，但目前还没有针对物联网的全球物品编码技术。在物联网设计时，需要根据具体的项目特点和约束选择合适的标识方法和手段。94.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标（续）目标（续）2)建立物品联网系统首先需要根据实际情况设计和实现相应的有源节点与无源节

9、点、有源节点之间的无线通信机制，以及基于信息编、解码技术的物品识别机制；其次必须设计和实现通信信道复用机制，使得在一条信道上可以同时完成多个无源或者有源节点的通信，例如同时识别100多个具有RFID标签的物品；然后设计和实现通信信道上的可靠传输机制和实时传输机制，满足物联网对可靠性和实时性的要求。104.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网

10、网络设计原则与目标目标（续）目标（续）3）建立物联网应用平台在完成节点的联网之后，就需要设计和实现节点的网络配置、用户管理、节点控制、信息采集、信息传输和信息查询等功能，建立一个基本的物联网应用平台。由于不同的应用领域对于节点控制的可靠性、实时性、安全性有不同的要求，因此需要针对不同应用领域，设计和实现不同控制力度的应用软件，即面向某个特某个特定定应用领域的物联网中间件应用领域的物联网中间件。特定领域的物联网中间件，可以首先从现有产品中选择，没有现成产品的物联网应用中间件，可以参照物联网相关领域的应用平台服务接口标准，自行设计研发。如果是一个全新的物联网应用领域，可以在设计和实现物联网应用中间

11、件过程中，提取与实现无关的部分，形成该领域的物联网应用平台服务接口技术规范。124.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标（续）目标（续）4）建立物联网应用系统物联网应用系统，包括基本应用系统基本应用系统和特定应用系统特定应用系统。基本应用系统基本应用系统包括物品命名管理系统、物品身份真伪验证系统、物联网系统管理等；特定应用系统特定应用系统包括仓储管理系统、楼宇监控系统、环境监测系统等。134.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体

12、方案设计图4-2 物联网应用系统构成TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标（续）目标（续）4）建立物联网应用系统物联网应用系统需要区分应用系统的物联网端物联网端和互联网端互联网端。应用系统物联网端物联网端部署在有源节点上，可以作为应用系统的客户端（客户机/服务器），也可作为应用系统的对等端应用模式（P2P，Peer-to-Peer，对等），但是必须要求功能简捷可靠；应用系统互联网端互联网端部署在互联网节点上，可以作为应用系统的服务器端（客户机/服务器），也可以作为应用系统的P2P应用模式，但都需要提供较为

13、强大的存储和后端处理能力，满足物联网应用需求。144.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2 网络逻辑结构设计4.2.2.1 逻辑网络设计概述4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计4.2.2.3 地址与命名规则设计4.2.2.4 路由协议的选择4.2.2.5 带宽与流量分析及性能设计4.2.2.6 逻辑网络设计文档的编制154.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述逻

14、辑网络设计过程主要由以下4个步骤组成： 确定逻辑网络设计的目标； 确定网络功能与服务； 确定网络结构； 进行技术决策；164.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述1、逻辑网络设计的目标合适的应用运行环境合适的应用运行环境成熟而稳定的技术选型成熟而稳定的技术选型合理的网络结构合理的网络结构合适的运营成本合适的运营成本逻辑网络的可扩充性能逻辑网络的可扩充性能逻辑网络的易用性逻辑网络的易用性逻辑网络的可管理性逻辑网络的可管理性逻辑网络的安全性逻辑网络的安全性174.2.2

15、4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述2、网络方案设计的原则先进性先进性高可靠性高可靠性标准化标准化可扩展性可扩展性易管理性易管理性安全性安全性实用性实用性开放性开放性这些原则之间发生冲突时，需要有针对性地取舍。这些原则之间发生冲突时，需要有针对性地取舍。184.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述3、需要关注的问题（1）设计要素）设计要素用户需求用户

16、需求设计限制设计限制现有网络现有网络设计目标设计目标 逻辑设计过程，就是根据用户的需求，不违背设计限制，逻辑设计过程，就是根据用户的需求，不违背设计限制，对现有网络进行改造或新建网络，最终达到设计目标的工对现有网络进行改造或新建网络，最终达到设计目标的工作。作。194.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述3、需要关注的问题（2）设计面临的冲突）设计面临的冲突设计目标由不同维度的子目标构成，子目标间存在较为明显的优劣关系，例如： 最低的安装成本、最低的运行成本、最高的运

17、行性能、最大的适应性、最短的故障时间、最大的可靠性、最大的安全性两种解决方法两种解决方法： 用户与计人员一起，建立子目标之间的优先级，尽量让优先级比较高的子目标达到较优。 对每种子目标建立起权重，对子目标的取值范围进行量化，通过评判函数决定哪种方案最优，而子目标的权重关系直接体现了用户对不同目标的关心度。204.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述3、需要关注的问题（3）成本与性能）成本与性能成本与性能是最为常见的冲突目标。设计时，所有不超过成本限制、满足用户要求的方

18、案，都称为可行方案。设计人员只能从可行方案中依据用户对性能和成本的喜好作出选择。214.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述4、网络辅助服务对大多数物联网来说，除了正常的物联网功能和服务外，都存在着两个主要的辅助服务网络管理和网络安全。网络管理服务根据网络特殊需要划分为几类网络故障诊断：网管软件、诊断软件和各种诊断工具。网络的配置及重配置：特定的配置工具以及配置管理工具，方便管理人员的工作。网络监视：监测网络的运行情况。224.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络

19、逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述4、网络辅助服务对大多数物联网来说，除了正常的物联网功能和服务外，都存在着两个主要的辅助服务网络管理和网络安全。网络安全服务已成为网络设计固有部分，可分为以下步骤：明确需要安全保护的系统；明确需要安全保护的系统；确定潜在的网络弱点和漏洞；确定潜在的网络弱点和漏洞；尽量简化安全；尽量简化安全；安全制度：明确大致要求，包括培训、操作规范、保密制度安全制度：明确大致要求，包括培训、操作规范、保密制度等框架性要求；等框架性要求；234.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑

20、结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述5、技术评价（1 1）感知系统的有效性）感知系统的有效性 全面、准确、及时地感知信息全面、准确、及时地感知信息 有针对性地选用有效的感知技术、手段和设备有针对性地选用有效的感知技术、手段和设备（2 2）通信带宽）通信带宽 保证足够的带宽满足现有的应用要求保证足够的带宽满足现有的应用要求 考虑适当的带宽增长需求考虑适当的带宽增长需求（3 3）技术成熟性）技术成熟性 选择成熟稳定的技术选择成熟稳定的技术 新技术在小范围试用新技术在小范围试用244.2.2 4.2.2 网络逻辑结构

21、设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述5、技术评价（4 4）连接服务类型）连接服务类型 无连接和面向连接的权衡无连接和面向连接的权衡 骨干网骨干网SDHSDH的选用的选用 IPv6IPv6协议的运用协议的运用（5 5）可扩充性）可扩充性 预留一定的冗余：带宽、通信容量、数据吞吐量、用户并发数等方面预留一定的冗余：带宽、通信容量、数据吞吐量、用户并发数等方面 70%70%至至80%80%（6 6）高投入产出比）高投入产出比 决定因素是技术的投入产出比决定因素是技术的投入产出比 需仔细进行投入产出分析需仔

22、细进行投入产出分析254.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.1 逻辑网络设计概述逻辑网络设计概述6、具体工作内容网络结构的设计网络结构的设计感知技术选择感知技术选择局域网技术选择局域网技术选择广域网技术选择广域网技术选择地址设计和命名模型地址设计和命名模型路由方案确定路由方案确定网络管理策略设计网络管理策略设计网络安全策略设计网络安全策略设计网络测试方案设计网络测试方案设计逻辑网络设计文档编制逻辑网络设计文档编制264.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan Univers

23、ity of Technology4.2.2 网络逻辑结构设计4.2.2.1 逻辑网络设计概述4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计4.2.2.3 地址与命名规则设计4.2.2.4 路由协议的选择4.2.2.5 带宽与流量分析及性能设计4.2.2.6 逻辑网络设计文档的编制274.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7.

24、网络冗余设计；284.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型-优点优点(1)使网络成本降到最低：避免为各层中不必要的特性而花费过使网络成本降到最低：避免为各层中不必要的特性而花费过多的资金；多的资金；(2)可以采用不同层次上的模块化，这使得每个设计元素简化并可以采用不同层次上的模块化，这使得每个设计元素简化并易于理解，层次间交界点很容易识别，故障隔离程度得到提易于理解，层次间交界点很容易识别，故障隔离程度得到提高，保证网络的稳定性；高，保

25、证网络的稳定性；(3)网络的改变变得更加容易，当网络中的一个网元需要改变时，网络的改变变得更加容易，当网络中的一个网元需要改变时，升级的成本限制在整个网络中很小的一个子集中；升级的成本限制在整个网络中很小的一个子集中；294.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型原则原则(1)使应尽量控制层次化的程度；使应尽量控制层次化的程度；(2)应保持对网络结构的严格控制；应保持对网络结构的严格控制；(3)不能再设计中随意加入额外连接而打破层次性；不

26、能再设计中随意加入额外连接而打破层次性；(4)应先设计感知层和接入层，根据负载、流量和行为分析再依应先设计感知层和接入层，根据负载、流量和行为分析再依次完成上层的设计；次完成上层的设计；(5)应尽量采用模块化方式；应尽量采用模块化方式；304.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型物联网工程物联网工程5层模型层模型感知层：感知层：实现具体信息的获取并转换为网络上可识别和传输的实现具体信息的获取并转换为网络上可识别和传输的格式格式接入层接入

27、层：为感知系统和局域网接入广域网或者终端用户防问网：为感知系统和局域网接入广域网或者终端用户防问网络提供接入。络提供接入。汇聚层汇聚层：将网络业务连接到接入层，并且实施与安全、流量负：将网络业务连接到接入层，并且实施与安全、流量负载和路由相关的策略。载和路由相关的策略。骨干网层骨干网层：提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径。：提供不同区域或者下层的高速连接和最优传送路径。数据中心数据中心：提供数据汇聚、存储、处理、分发等功能。：提供数据汇聚、存储、处理、分发等功能。 314.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technolo

28、gy数数据据中中心心TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型物联网工程物联网工程5层模型层模型各层设计要点各层设计要点感知层感知层设计要点：设计要点： 覆盖范围、工作环境覆盖范围、工作环境接入层接入层设计要点：设计要点： 解决相邻用户之间的互访需要，并提供足够带宽解决相邻用户之间的互访需要，并提供足够带宽 负责一些用户管理功能：地址认证、用户认证、计费管理等负责一些用户管理功能：地址认证、用户认证、计费管理等 负责一些用户信息收集工作，例如用户的负责一些用户信息收集工作，例如用户的IP 地址

29、、地址、MAC地地址、防问日志等址、防问日志等334.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型物联网工程物联网工程5层模型层模型各层设计要点各层设计要点汇聚层汇聚层设计要点：设计要点： 尽量将对资源防问的控制、对通过骨干层流量的控制等，放尽量将对资源防问的控制、对通过骨干层流量的控制等，放在汇聚层实施在汇聚层实施 应该向骨干层隐藏接入层的详细信息应该向骨干层隐藏接入层的详细信息 各种协议的转换都应在汇聚层完成各种协议的转换都应在汇聚层完成3

30、44.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型物联网工程物联网工程5层模型层模型各层设计要点各层设计要点骨干网层骨干网层设计要点：设计要点： 采用冗余组件设计，具备高可靠性，能快速适应变化采用冗余组件设计，具备高可靠性，能快速适应变化 尽量避免使用数据包过滤、策略路由等降低数据包转尽量避免使用数据包过滤、策略路由等降低数据包转发处理的特性发处理的特性 骨干层应具有有限的和一致的范围骨干层应具有有限的和一致的范围 包括一条或多条到外部网络的连

31、接包括一条或多条到外部网络的连接354.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型物联网工程物联网工程5层模型层模型各层设计要点各层设计要点数据中心数据中心设计要点：设计要点： 具有足够的存储能力：容量、存取速度、容错性。应能具有足够的存储能力：容量、存取速度、容错性。应能满足整个生命周期的存储要求。满足整个生命周期的存储要求。 应有足够的处理能力：计算速度、访问速度等应有足够的处理能力：计算速度、访问速度等 应有保证系统稳定、安全运行的辅助

32、设施：空调系统、应有保证系统稳定、安全运行的辅助设施：空调系统、UPS、消防系统、监控与报警系统等、消防系统、监控与报警系统等364.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计；374.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网

33、络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计2. 感知层结构物品连接的物品连接的3种方式种方式38智能物品智能物品直接连接直接连接网关网关网关辅助连接网关辅助连接本地支撑服务器本地支撑服务器服务器辅助连接服务器辅助连接4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计2. 感知层结构物品连接的物品连接的3种方式种方式(1) 直接连接：物品直接接入网络与其它物品和服务器相连。对直接连接：物品直接接入网络与其它物品和服务器相连。对智能物品在计算和组网方面的需求比较高，对网关的

34、需求比智能物品在计算和组网方面的需求比较高，对网关的需求比较低，对节点和业务模型的配置不是很灵活较低，对节点和业务模型的配置不是很灵活(2) 网关辅助连接：物品通过网关接入后与其它物品和远程服网关辅助连接：物品通过网关接入后与其它物品和远程服务器相连。对智能物品在计算和组网方面的需求比较低，对务器相连。对智能物品在计算和组网方面的需求比较低，对网关的需求比较高，对节点和业务模型的配置很灵活网关的需求比较高，对节点和业务模型的配置很灵活(3) 服务器辅助连接：物品通过公共的本地支撑服务器汇聚以服务器辅助连接：物品通过公共的本地支撑服务器汇聚以后与远程服务器相连。对智能物品的计算能力和网关的需求后

35、与远程服务器相连。对智能物品的计算能力和网关的需求比较低，对智能物品的组网能力需求比较高，对节点和业务比较低，对智能物品的组网能力需求比较高，对节点和业务模型的配置很灵活模型的配置很灵活394.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计；404.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan Univer

36、sity of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计3. 接入方式4种种对对孤立的感知系统孤立的感知系统，可以选用，可以选用GPRS、3G等无线方式接入到等无线方式接入到Internet。对对集中式的感知系统、用户系统集中式的感知系统、用户系统，可以选用局域网、，可以选用局域网、WLAN等等方式接入方式接入Internet。对对用户系统用户系统，可以选用，可以选用WLAN、3G等方式接入等方式接入Internet。对对数据中心数据中心，可以选用光纤直连等方式接入，可以选用光纤直连等方式接入Internet。414.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计

37、网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology接入层设计接入层设计接入层拓扑结构设计接入层拓扑结构设计一般采用星形结构一般采用星形结构一般不采用冗余链路一般不采用冗余链路一般不进行路由信息交换一般不进行路由信息交换接入层设备应具有良好的扩展性接入层设备应具有良好的扩展性用户集中的环境，交换机应提供堆叠功能用户集中的环境，交换机应提供堆叠功能网络如果形成环路，应选择支持网络如果形成环路，应选择支持IEEE IEEE 802.1d802.1d生成树协议的交换机。生成树协议的交换机。接入层功能设计接入层功能设计交换机端口密度是否满足用户需求交换机端口密度是否满足用户

38、需求交换机上行链路采用光口还是电口交换机上行链路采用光口还是电口交换机端口是否为今后的扩展保留了冗余交换机端口是否为今后的扩展保留了冗余端口端口交换机是否支持链路聚合交换机是否支持链路聚合接入层往往采用固定式接入层往往采用固定式2 2层交换机层交换机接入层性能设计接入层性能设计利用利用划划分等技分等技术术隔离隔离网络网络广播广播风风暴。暴。交交换换机上行端口的机上行端口的传输传输速率速率应当应当比下行端口比下行端口高出高出1 1个数个数量量级级。交交换换机之机之间间的距离小于的距离小于100m100m时时，可以采用，可以采用双双绞线绞线相相连连；如果交；如果交换换机之机之间间相距相距较远较远，

39、可以采，可以采用光用光电电收收发发器器进进行信行信号转换号转换和和传输传输。接入层安全设计接入层安全设计接入层可靠性设计接入层可靠性设计接入层网络管理设计接入层网络管理设计可以将每个端口划分为一个独立的可以将每个端口划分为一个独立的VLANVLAN分组，分组，这样就可以控制各个用户终端之间的互访，从这样就可以控制各个用户终端之间的互访，从而保证每个用户数据的安全。而保证每个用户数据的安全。接入层交换机应能提供端口接入层交换机应能提供端口MACMAC地址绑定；端地址绑定；端口静态口静态MACMAC地址过滤；任意端口屏蔽等功能，地址过滤；任意端口屏蔽等功能，以确保网络运行安全以确保网络运行安全接入

40、层设备大多放置在楼道中，因此设备应接入层设备大多放置在楼道中，因此设备应该对恶劣环境有良好的抵抗力。该对恶劣环境有良好的抵抗力。建筑物的设备间空间有限，因此网络设备的建筑物的设备间空间有限，因此网络设备的尺寸也是一个不可忽略的问题。尺寸也是一个不可忽略的问题。室外设备应设置在地理位置较稳定的区域，室外设备应设置在地理位置较稳定的区域，不易受以后基建工程建设的影响，同时尽量避不易受以后基建工程建设的影响，同时尽量避开外部电磁干扰、高温、腐蚀和易燃易爆区的开外部电磁干扰、高温、腐蚀和易燃易爆区的影响。影响。接入点一般距网络中心较远，而且节点分接入点一般距网络中心较远，而且节点分散，数量众多，接入设

41、备良好的可管理性将散，数量众多，接入设备良好的可管理性将大大降低网络运营成本。因此可以选用可网大大降低网络运营成本。因此可以选用可网管的交换机。管的交换机。接入层网络管理还必须解决不同厂商设备接入层网络管理还必须解决不同厂商设备组网下的网络管理问题。组网下的网络管理问题。42/97TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计；434.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻

42、辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计4. 局域网结构单核心局域网结构单核心局域网结构444.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计4. 局域网结构双核心局域网结构双核心局域网结构454.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计4

43、. 局域网结构环形局域网结构环形局域网结构464.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计4. 局域网结构层次局域网结构层次局域网结构474.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计

44、；484.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计5. 无线局域网结构集中控制集中控制+POE494.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计；504.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑

45、结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构单核心广域网单核心广域网514.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构双双核心广域网核心广域网524.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构环型

46、广域网环型广域网(SDH)534.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构半冗余广域网半冗余广域网544.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构对等子域广域网对等子域广域网554.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technolog

47、y4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计6. 广域网结构层次子域广域网层次子域广域网564.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计1. 层次化设计模型；2. 感知层结构；3. 接入方式；4. 局域网结构；5. 无线局域网结构；6. 广域网结构；7. 网络冗余设计网络冗余设计；574.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻

48、辑网络的结构及其设计7. 网络冗余设计-主要目标：备用路径；负载分担。主要目标：备用路径；负载分担。备用路径备用路径：为了提高网络的可用性、可靠性。备用路径由路：为了提高网络的可用性、可靠性。备用路径由路由器、交换机等设备之间的独立备用链路构成。由器、交换机等设备之间的独立备用链路构成。设计备用路径时主要考虑的因素：设计备用路径时主要考虑的因素：(1)备用路径的带宽备用路径的带宽最小带宽需求最小带宽需求(2)切换时间切换时间取决于用户对应用系统中断服务时间的容忍度取决于用户对应用系统中断服务时间的容忍度(3)非对称非对称备用路径的带宽比主路径的带宽小，过大的带宽容易造成备用路径的带宽比主路径的

49、带宽小，过大的带宽容易造成浪费浪费(4)自动切换自动切换应尽量采用自动切换方式应尽量采用自动切换方式(5)测试测试备用路径由于长期不投入使用，对线路、设备上存在的问题备用路径由于长期不投入使用，对线路、设备上存在的问题，不容易发现，应设计定期的测试方法，以便于及时发现问题。，不容易发现，应设计定期的测试方法，以便于及时发现问题。584.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计逻辑网络的结构及其设计7. 网络冗余设计-主要目标：备用路径；负载分担。主要目标：备用路径；负载分担。负载分

50、担负载分担:通过并行链路提供流量分担来提高性能，实现方法通过并行链路提供流量分担来提高性能，实现方法是利用两个或多个网络接口和路径来同时传递流量。是利用两个或多个网络接口和路径来同时传递流量。设计时主要考虑的因素：设计时主要考虑的因素：(1)当网络中存在备用路径、备用链路时，就可以考虑加入负当网络中存在备用路径、备用链路时，就可以考虑加入负载分担设计载分担设计(2)对于主路径、备用路径都相同的情况，可以实施负载分对于主路径、备用路径都相同的情况，可以实施负载分担的特例担的特例负载均衡负载均衡(3)对于主路径、备用路径不相同的情况，可以采用策略路对于主路径、备用路径不相同的情况，可以采用策略路由

51、机制，让一部分应用的流量分摊到备用路径上。由机制，让一部分应用的流量分摊到备用路径上。(4) 可以根据主路径和备用路径的带宽比例实现负载分担。可以根据主路径和备用路径的带宽比例实现负载分担。594.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2 网络逻辑结构设计4.2.2.1 逻辑网络设计概述4.2.2.2 逻辑网络的结构及其设计4.2.2.3 地址与命名规则设计4.2.2.4 路由协议的选择4.2.2.5 带宽与流量分析及性能设计4.2.2.6 逻辑网络设计文档的编制604.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物

52、联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计两种主要识别方式：两种主要识别方式：名称名称和和地址地址对于对于RFIDRFID标签、无线传感器等设备，一般采用标签、无线传感器等设备，一般采用名称（或名称（或IDID）方式）方式标识标识对主机、路由器、网关等设备，一般采用对主机、路由器、网关等设备，一般采用IPIP地址地址标识。标识。新的智能家电一般也用新的智能家电一般也用IPIP地址地址进行标识。进行标识。1 1、分配地址的原则；、分配地址的原则；2 2、使用层次化模型分配地址、使用层次化模型分配地址

53、；3 3、设计命名模型；、设计命名模型；4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则1使用结构化网络编址模型基本思路：首先为网络分配一个IP网络号段，然后将网络号分成多个子网，最后将子网划分成为更细的子网。结构化网络编址模型，有利于地址的管理和故障排除。使得理解网络结构、网管软件实施管理、协议分析设备的分析和报告生成都相对较为容易结构化网络地址在路由器、防火墙等设备上的过滤规则表达的优势，使得网络优化和网络安全易于实现。4.2.2 4.2

54、.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则2通过中心授权机构管理地址 信息管理部门应该为网络编址提供一个全局模型，网络设计者必须先提供这个参考模型，应该根据核心、汇聚、接入的层次化，对各个区域、分支机构等在模型中的位置进行明确标识。 公有地址与私有地址的确定：私有地址只在企业网络内部使用，信息管理部门拥有对地址的管理权。公有地址必须在授权机构注册才能使用在设计阶段，必须明确如下内容：是否需要公有地址和私有地址；只需要访问专用网络的设备分布；需要访问公网的

55、设备分布；私有地址和公有地址如何翻译；私有地址和公有地址的边界。4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则3编址的分布授权 可以根据需要在网络区域、分支结构内建设分中心，对区域的地址进行管理。 对技术强，则可以采用分布授权模式，由设计人员依据结构化模型，将各个地址段的编址和管理分配于相应的分支机构。 如果分支机构的管理人员缺乏经验，则不能采用分布授权方式，而采用集中管理方式4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiY

56、uan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则4为终端系统使用动态编址 对于频繁变更位置、移动性较大的终端，采用动态编址协议可以减少管理工作量 DHCP完成终端的IP地址和域名自动获取 DHCP的三种IP地址分配方法：自动分配服务器为客户机分配一个永久的IP地址；动态分配服务器在一个有限的时间段内，为客户机分配一个IP地址，在使用完毕后予以回收；手工分配由网络管理员为客户机分配一个永久IP地址，DHCP仅用于将手工分配的地址传送给客户机。4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYu

57、an University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则4为终端系统使用动态编址在逻辑设计阶段必须确定：可以使用自动分配的设备群落；可以使用动态分配的设备群落；DHCP可以管理的IP地址段；DHCP的逻辑网段位置等。4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则5私有地址的使用IETF预留的私有地址段：10.0.0.1 10.255.255.255172.16.

58、0.0 172.31.255.255192.168.0.0 192.168.255.255Microsoft Windows的APIPA预留：169.254.0.0 - 169.254.255.255大型网络宜采用采用A类私用地址（即10.?.?.?）必须设计出私有地址与公有地址的转换方式：NAT、PAT、Proxy4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-分配地址的原则分配地址的原则6. 使用IPv6地址 未来IPv6是趋势地址数量充足自动配置，不需人工配置如果

59、所建设的网络要连接的Internet已经支持IPv6，则选用IPv6地址是一种可供考虑的方案4.2.2 4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-使用层次化模型分配地址使用层次化模型分配地址 1层次化编制的优势 易于排查故障； 易于管理和性能优化； 加快路由选择协议收敛； 需要更少的网络资源； 可扩展和稳定性强。 层次化编制允许路由器在通告路由表时对路由规则条目对（网络号）进行汇总 易于实现可变长度子网掩码（VLSM），为子网的划分添加了灵活度，优化可用地址空间。4.2.2

60、4.2.2 网络逻辑结构设计网络逻辑结构设计TaiYuan University of Technology4.2.2.3 地址与命名规则设计地址与命名规则设计-使用层次化模型分配地址使用层次化模型分配地址 2层次化路由选择 对网络拓扑结构和配置的了解是局部的：一台路由器只需要了解其管辖的路由信息 设计人员在进行地址分配时必须遵守一条简单的规则如果网络中存在着分支管理，而且一台路由器负责连接上级机构和下级机构，则分配给这些下级机构网段的地址应属于一个连续的地址空间，并且这些连续空间可以用一个子网或者超网段表示。一台路由器上联总部，下联四个分支机构，每个分支机构都分配一个C类地址段，整个网络申请