问答题
[说明]
阅读以下关于某城市平安城市工程的叙述，回答下列问题。
某城市为满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，决定在城市的所有进出路口、客货运场所、主要道路路口、重要公共场所、商业密集区域、治安案件高发区等地进行视频监控，并通过网络建立完善的社会治安视频监控系统，既实施“平安城市工程”，实现视频监控信息资源的整合与共享。
平安城市工程的网络接入如下图所示。
[*]
所有监控点的摄像机通过运营商提供的线路接入平安城市网络，公安局的监控体系由三级构成，分别为市局、分局和派出所监控中心。
运营商传输网络负责所有视频监控信号的传输、存储和转发，由传输设备、网络设备、存储设备等构成。
阅读以下关于某城市平安城市工程的叙述，回答下列问题。
某城市为满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，决定在城市的所有进出路口、客货运场所、主要道路路口、重要公共场所、商业密集区域、治安案件高发区等地进行视频监控，并通过网络建立完善的社会治安视频监控系统，既实施“平安城市工程”，实现视频监控信息资源的整合与共享。
平安城市工程的网络接入如下图所示。
所有监控点的摄像机通过运营商提供的线路接入平安城市网络，公安局的监控体系由三级构成，分别为市局、分局和派出所监控中心。
运营商传输网络负责所有视频监控信号的传输、存储和转发，由传输设备、网络设备、存储设备等构成。
问答题
运营商网络中的某一个网络视频接入结点，需要通过一台交换机实现3个监控点摄像机的视频图像接入，摄像机和交换机之间采用光纤进行互连，并存在一个光纤物理汇接结点(用于实现光纤的熔接配置)。各结点的类型、分布和位置坐标如下图所示，允许采用2芯、4芯、8芯或16芯的光缆。请指出采用“网络结点至监控点直埋光纤”、“通过光纤汇接点汇接光纤”、“基于EPON分光器互连光纤”3种方式需要埋设的光缆类型，并计算所需每种类型光缆的最短长度。
(注：在计算长度时，
【正确答案】采用“网络结点至监控点直埋光纤”，需要埋设的光缆全部为2芯光缆，总长度为[*]。
采用“通过光纤汇接点汇接光纤”，需要埋设两种光缆，其中8芯光缆总长度为[*]或[*]，2芯光缆总长度为[*]。
采用“基于EPON分光器互连光纤”，需要埋设光缆全部为2芯光缆，总长度为[*]。
【答案解析】本题涉及光纤铺设、超长距离光电收发器配置、网络延迟等方面的内容。
问题1主要涉及光纤铺设领域的工程知识。在平安城市工程中，监控点至网络接入层的光纤铺设不仅仅涉及光纤链路的租赁费用，还直接导致工程建设过程中由于光纤铺设而产生破路、回填、修复、绿化等间接成本；因此针对不同的监控点分布，选择合适的光纤铺设方式是至关重要的。
平安城市工程中，各监控点的主要设备为摄像机与视频编码器，视频编码器通过2芯光缆与其他结点连接。问题1可以采用的3种方式是目前平安城市工程中常见的3种铺设方式。
“网络结点至监控点直埋光纤”——指在监控点至网络接入层结点之间直接埋设一根2芯光缆，形成网络结点至各监控点的一个中心辐射状物理链路关系。
“通过光纤汇接点汇接光纤”——指在网络接入层结点和监控点之外存在一个光纤汇结点，通常情况下网络结点至光纤汇接点之间是一根多芯光缆，而光纤汇接点至各监控点之间为一根2芯光缆。在这种方式下，网络结点与各监控点在逻辑上仍然是一个中心辐射关系，网络结点至各监控点的光纤仍为2芯；但是从光纤的物理分布上，为了减少光缆铺设工程量，其实已经发生了变化，光纤的割接点不在网络结点，而下移至光纤汇接点。
“基于EPON分光器互连光纤”是随着EPON技术在平安城市工程的应用而产生的一种光纤铺设方式，EPON技术采用分光器串联的方式，把所有监控点连接起来，因此在当前技术条件下，当监控结点少于50个时，可以用一根2芯光缆把所有监控点连接起来。
基于以上分析，结合题设，可以形成以下几种光纤铺设方式。
[*]
问题1主要涉及光纤铺设领域的工程知识。在平安城市工程中，监控点至网络接入层的光纤铺设不仅仅涉及光纤链路的租赁费用，还直接导致工程建设过程中由于光纤铺设而产生破路、回填、修复、绿化等间接成本；因此针对不同的监控点分布，选择合适的光纤铺设方式是至关重要的。
平安城市工程中，各监控点的主要设备为摄像机与视频编码器，视频编码器通过2芯光缆与其他结点连接。问题1可以采用的3种方式是目前平安城市工程中常见的3种铺设方式。
“网络结点至监控点直埋光纤”——指在监控点至网络接入层结点之间直接埋设一根2芯光缆，形成网络结点至各监控点的一个中心辐射状物理链路关系。
“通过光纤汇接点汇接光纤”——指在网络接入层结点和监控点之外存在一个光纤汇结点，通常情况下网络结点至光纤汇接点之间是一根多芯光缆，而光纤汇接点至各监控点之间为一根2芯光缆。在这种方式下，网络结点与各监控点在逻辑上仍然是一个中心辐射关系，网络结点至各监控点的光纤仍为2芯；但是从光纤的物理分布上，为了减少光缆铺设工程量，其实已经发生了变化，光纤的割接点不在网络结点，而下移至光纤汇接点。
“基于EPON分光器互连光纤”是随着EPON技术在平安城市工程的应用而产生的一种光纤铺设方式，EPON技术采用分光器串联的方式，把所有监控点连接起来，因此在当前技术条件下，当监控结点少于50个时，可以用一根2芯光缆把所有监控点连接起来。
基于以上分析，结合题设，可以形成以下几种光纤铺设方式。
问答题
Catalvst 6509作为整个网络的核心交换设备。
核心交换机3号插槽上安装8端口GBIC千兆位以太网模块WS-X6408A，端口1至3分别与行政区甲、行政区乙和行政区丙的汇聚交换机互连，其他端口与各级指挥中心的汇聚交换机互连，核心交换机至行政区甲、乙、丙的距离分别为8km、22km、42km。表列出了光电收发器及配件的参数指标，请从下表中选择与端口1、端口2、端口3连接的收发器及配件，并分别指出应采用的光纤链路。
核心交换机3号插槽上安装8端口GBIC千兆位以太网模块WS-X6408A，端口1至3分别与行政区甲、行政区乙和行政区丙的汇聚交换机互连，其他端口与各级指挥中心的汇聚交换机互连，核心交换机至行政区甲、乙、丙的距离分别为8km、22km、42km。表列出了光电收发器及配件的参数指标，请从下表中选择与端口1、端口2、端口3连接的收发器及配件，并分别指出应采用的光纤链路。
| 光电收发器配件 | |||
| 序号 | 产品类型 | 参数指标 | 备注 |
| 1 | WS—G5484 | 1000BaseSX，多模光纤链路 | 短距离通信 |
| 2 | WS—G5486 | 1000Base-LX/LH，遵循IEEE 802.3z
1000Base-LX标 准，使用高质量单模光纤链路可使距离扩充一倍 |
长距离通信 |
| 3 | WS—G5487 | 1000Base-ZX，与单模光纤一起使用，普通单模光纤链 路上最远可以传递70km，使用高质量单模光纤链路最远 可至100km |
超长距离通信 |
| 4 | 5dB线上光衰减器 | 增加25km的光信号衰减 | 避免光收发器过载 |
| 5 | 10dB线上光衰减器 | 增加50km的光信号衰减 | 避免光收发器过载 |
【正确答案】端口1(至行政区甲)——光电收发器为WS-G5486，采用高质量单模光纤链路。
端口2(至行政区乙)——光电收发器为WS-G5487，采用普通单模光纤链路，但是在光纤和收发器之间必须增加一个10dB线上光衰减器。
端口3(至行政区丙)——光电收发器为WS-G5487，采用普通单模光纤链路，但是在光纤和收发器之间必须增加一个5dB线上光衰减器。
【答案解析】问题2主要考查在不同传输距离的情况下，如何正确选择光电收发器及其光纤链路。
与大多数网络设备厂商一样，Cisco公司提供的光电收发器遵循千兆位接口转换器(GBIC)标准，是一种热插拔的输入/输出设备，该设备插入到干兆位以太网端口/插槽内，负责将端口与光纤网络连接在一起。GBIC可以在各种Cisco产品上使用和互换，并可逐个端口地与遵循IEEE 802.3z的1000Base-SX、1000Base-LX/LH或1000Base-ZX接口混用
WS-G5484——遵循1000Base-SX标准，工作在普通的多模光纤链路上，最大传输距离达550米。
WS-G5486——是一种完全遵循IEEE 802.3z 1000Base-LX标准的1000Base-LX/LH接口，但具有较高得光质量，使其在单模光纤(SMF)上的传输距离高达10km，要比1000Base-LX标准中规定的5km远一倍。
WS-G5487——遵循1000Base-ZX标准，工作在普通单模光纤链路上，最大传输距离达70km，当使用优质单模光纤或散射消除单模光纤时，传输距离可达100km。WS-G5487必须与单模光纤一起使用，不能与多模光纤配合使用。由于其收发器具有很强的光质量，因此当使用短距离的单模光纤时，在链路中应该插入一个线上光衰减器以免光接收机过载。防止出现光接收机过载的常见原则如下：
①只要光纤的长度低于25km，那么应该在链路两端的光纤和WS-G5487的接收端口之间插入一个10dB的线上光衰减器。
②若光纤的长度大于或等于25km但低于50km，那么应该在链路两端的光纤和WS-G5487 GBIC的接收端口之间插入一个5dB的线上光衰减器。
问答题
核心交换机4号插槽上安装16端口GBIC千兆位以太网模块WS-X6516-GBIC，负责连接平安城市工程中所有的流媒体服务器、存储服务器等设备，端口1和端口2连接两台流媒体服务器，端口3和端口4连接两台存储服务器。平安城市工程规范中规定，实时调阅视频流从采集至播放的时间延迟不得大于1秒。图为某派出所对一个监控点之间的设备连接图，表为图中各设备产生的延迟情况。请计算该派出所对监控点的实时视频调阅延迟，并指出是否符合平安城市工程规范；如不符合规范，在不能改变编解码器和流媒体服务器产品的情况下，给出可能的优化方案。
[*]
| 设备延迟情况 | ||||
| 序号 | 设备 | 延迟原因 | 延迟时间(ms) | 备注 |
| 1 | 编码器 | 视频信号模/数转换延时 | 400 | |
| 2 | 接入交换机 | 数据帧转发延时 | 30 | |
| 3 | 汇聚交换机 | 数据帧转发延时 | 30 | |
| 4 | 核心交换机 | 数据帧模块间转发延时 | 10 | |
| 5 | 核心交换机 | 数据帧模块内端口间转发延时 | 5 | |
| 6 | 流媒体服务器 | 视频流处理及转发延时 | 70 | |
| 7 | 存储服务器 | 视频存储延时 | 200 | |
| 8 | 存储服务器 | 视频调阅转发延时 | 100 | |
| 9 | 解码器 | 视频信号数/模转换延时 | 400 | |
| 10 | 各线路 | 信号传输延时 | 0 | 忽略不计 |
【正确答案】该派出所在进行实时调阅时，视频流总延时为：400+30+30+10+70+10+30+30+400=1010ms，大于1秒，不符合规范要求。
可行的优化方案如下：
(1)将接入交换机直接连接至核心交换机，取消汇聚交换机层。
(2)取消接入交换机，直接将编码器、解码器连接至汇聚交换机。
(3)将流媒体服务器的连接端口由服务器连接模块转到汇聚交换机连接模块。
【答案解析】该派出所在进行实时调阅时，视频流直接由流媒体服务器转发给解码器进行解码，同时流媒体服务器会复制视频流用于存储，但不会对实时调阅视频流造成延迟，因此整个传输过程为：
模拟信号经编码器进行模/数转换为数据帧，经接入、汇聚交换机进行帧转发，经核心交换机模块间转发至流媒体服务器，流媒体服务器处理后，经模块间转发至汇聚派出所流量的汇聚交换机，再经汇聚、接入交换机的帧转发后，至解码器进行数/模转换，还原出模拟视频信号播放，在忽略媒体的信号传输延时的情况下，总延时为：400+30+30+10+70+10+30+30+400=1010ms，不符合规范。