Проектирование ЛВС

Система CrimpLok (ЗМ). Коннектор CrimpLok использует при терминировании безадгезивную и безэпоксидную технологию. Волокно без буферной оболочки фиксируется в коннекторе с помощью обжима в прецизионном позиционирующем металлическом элементе. После процедуры обжима волокно, выступающее из Манжеты, скалывается, и коннектор быстро полируется.

1.3.8 Каблирование на основе волоконно-оптического кабеля

Приведенные ниже спецификации по волоконно-оптическому каблированию состоят из одного признанного типа кабеля для горизонтальных подсистем и двух типов кабеля для магистральных подсистем. Горизонтальные - многомодовое волокно 62,5/125 мкм (два волокна на одну розетку). Магистральные - многомодовое волокно 62,5/125 мкм или одномодовое волокно. Все компоненты волоконно-оптических систем, а также методы монтажа должны отвечать требованиям соответствующих строительных нормативов и нормативов безопасности.

Волоконно-оптические кабели. Горизонтальные кабели должны содержать не менее 2-х волокон. Это требование связано с необходимостью обеспечения минимальной конфигурации линии приемник-передатчик, так как современные технологии передачи информации по оптическому волокну используют симплексный метод. Обычно в магистральном каблировании используются кабели с числом волокон, кратным 6 или 12 (американский стандарт), или 4 (европейский стандарт).

Многомодовое волокно 62,5/125 мкм должно обладать градиентным показателем преломления.

Для одномодового волокна спецификации стандарта определяют диаметр ядра от 8,7 до 10 мкм и внешний диаметр демпфера 125 мкм. Номинальный полевой модальный диаметр должен составлять от 8,7 до 10,0 мкм с допуском ± 0,5 мкм на длине волны 1300 нм при измерении в соответствии с требованиями стандартов ANSI/EIA/TIA-455-164 (Far Field Scanning) или ANSI/EIA/TIA-455-167 (Variable Aperture Method in the Far Field).

Кабель должен быть маркирован в соответствии с применимыми электрическими нормативами.

Соединение волоконно-оптических кабелей. Рекомендуемый стандартом тип адаптера и коннектора - 568SC (дуплексный SC). С кабельной стороны пэтч-панели и телекоммуникационной розетки допускается использование как симплексного, так и дуплексного коннекторов. Если применяются коннекторы типа SC, пользовательской стороной пэтч-панели и телекоммуникационной розетки должен быть адаптер 568SC. Применение коннекторов ST допускается там, где уже существует ранее установленная база ST.

Коннекторы и адаптеры типа ST считаются устаревшей технологией и не рекомендуются для использования в новых системах.

Для двухволоконных приложений требуются пэтч-корды, терминированные коннекторами 568SC (дуплексные SC). Идентификация типов волокна в коннекторах 568SC по требованию стандарта должна быть следующей: многомодовые коннекторы и адаптеры должны быть бежевого цвета: одномодовые коннекторы и адаптеры должны быть голубого цвета. Две позиции в дуплексном коннекторе обозначаются как "позиция А" и "позиция В". Адаптер 568SC обеспечивает логический кроссовер позиций А и В двух коннекторов.

Стандарт регламентирует некоторые эксплуатационные свойства волоконно-оптических коннекторов и адаптеров. Минимальное число циклов коммутации коннектора 568SC должно составлять 500. Волоконно-оптическая розетка должна обеспечивать следующее:

защиту оптических волокон от внешних воздействий; средства укладки кабеля, гарантирующие поддержание минимального радиуса изгиба 30 мм; механизм для хранения запаса волоконно-оптического кабеля не менее 1 м.

Нетерминированные волокна должны храниться в монтажной коробке телекоммуникационной розетки.

Монтаж волоконно-оптического коммутационного оборудования.

Коммутационное оборудование для оптического волокна должно обладать способностью к терминированию не более 144 оптических волокон на 14 rms (rms - rack mount space, единица измерения монтажного пространства в аппаратных стойках, 1 rms = 1+3/4" или 44,45 мм) в стойках или на участке стены площадью 0,6 м х 0,6 м.

Должно быть обеспечено место для размещения 12 или более волокон на 1 rms в стойках. Коннекторы должны быть защищены от физического повреждения и влаги.

Волоконно-оптические пэтч-корды должны быть изготовлены из двухволоконного кабеля того же типа, что и сегменты волоконной кабельной системы, которые они коммутируют, должны обеспечивать простое соединение и рассоединение и гарантировать сохранение полярности волоконно-оптической линии.

Для сохранения полярности линии пэтч-корды должны выполнять логический (а не физический) кроссовер волоконных позиций А и В. Если используется двойная симплексная конфигурация, на концах волокна коннекторы должны иметь метки "А" и "В".

1.4 Типы устройств Fast Ethernet

MII интерфейс - обеспечивает связь между подуровнями согласования и физического кодирования. Основное его назначение - упростить использование разных типов среды. MII интерфейс предполагает дальнейшее подключение трансивера Fast Ethernet. Для связи используется 40-контактный разъем. Каждый трансивер должен использовать свой собственный набор схем кодирования, наилучшим образом подходящий для соответствующего физического интерфейса, например набор 4B/5B и NRZI для стандарта 100Base-FX.

Трансивер - это двухпортовое устройство, имеющее с одной стороны, MII интерфейс, с другой - один из средозависимых физических интерфейсов (100Base-FX, 100Base-TX или 100Base-T4). Трансиверы используются сравнительно редко, как и редко используются сетевые карты, повторители и коммутаторы с интерфейсом MII.

Сетевая карта. Наиболее широкое распространение получили сетевые карты с интерфейсом 100Base-TX на шину PCI. Необязательными, но крайне желательными, функциями порта RJ-45 являются автоконфигурирование 100/10 Мбит/с и поддержка дуплексного режима. Большинство современных выпускаемых карт поддерживают эти функции. Выпускаются также сетевые карты с оптическим интерфейсом 100Base-FX - с основным оптическим разъемом SC на многомодовое волокно.

Конвертер - это двухпортовое устройство, оба порта которого представляют средозависимые интерфейсы. Конвертеры, в отличие от повторителей, могут работать в дуплексном режиме. Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX.

Повторитель - многопортовое устройство, которое позволяет объединить несколько сегментов. Принимая кадр или сигнал коллизии по одному из своих портов, повторитель перенаправляет его во все остальные порты. Распространены устройства с несколькими портами на витую пару (12, 16 или 24 порта RJ-45), одним портом BNC и одним портом AUI. Повторители работают на физическом уровне модели OSI. По параметру максимальных временных задержек при ретрансляции кадров, повторители Fast Ethernet подразделяются на два класса:

Класс I. Задержка на двойном пробеге RTD не должна превышать 130 BT. В силу менее жестких требований, повторители этого класса могут иметь порты T4 и TX/FX, а также объединяться в стек.

Класс II. К повторителям этого класса предъявляются более жесткие требования по задержке на двойном пробеге: RTD < 92 BT, если порты типа TX/FX, и RTD < 67 BT, если все порты типа Т4. (В силу значительных отличий в организации физических уровней возникает большая задержка кадра при ретрансляции между портами интерфейсов Т4 и TX/FX. Поэтому повторители, совмещающие в пределах одного устройства порты Т4 с TX/FX отнесены к классу I.)

Коммутатор - одно из наиболее важных устройств при построении корпоративных сетей. Коммутатор работает на втором канальном уровне модели OSI. Главное назначение коммутатора - разгрузка сети посредством локализации трафика в пределах отдельных сегментов.

Ключевым звеном коммутатора является архитектура без блокирования (non-blocking), которая позволяет установить множественные связи Ethernet между разными парами портов одновременно, причем кадры не теряются в процессе коммутации. Сам трафик между взаимодействующими сетевыми устройствами остается локализованными. Локализация осуществляется с помощью адресных таблиц, устанавливающих связь каждого порта с адресами сетевых устройств, относящихся к сегменту этого порта. Таблица заполняется в процессе анализа коммутатором адресов станций отправителей в передаваемых ими кадрах. Кадр передается через коммутатор локально в соответствующий порт только тогда, когда адрес станции назначения, указанный в поле кадра, уже содержится в адресной таблице этого порта. В случае отсутствия в таблице адреса станции назначения, кадр рассылается во все остальные сегменты. Если коммутатор обнаруживает, что MAC-адрес станции назначения приходящего кадра находится в таблице MAC-адресов, приписанной за портом, то этот кадр сбрасывается - его непосредственно получит станция назначения, находящаяся в данном сегменте. И, наконец, если приходящий кадр является широковещательным (broadcast), т.е. если все биты поля MAC-адреса получателя в кадре задаются равными 1, то такой кадр будет размножен коммутатором (подобно концентратору), т.е. направляются во все остальные порты.

Различают две альтернативные технологии коммутации:

Без буферизации (cut-through);

С буферизацией SAF (store-and-forward).

Коммутатор, работающий без буферизации, практически сразу же после чтения заголовка, перенаправляет получаемый кадр в нужный порт, не дожидаясь его полного поступления. Главное преимущество такой технологии - малая задержка пакета при переадресации. Главный недостаток - в том, что такой коммутатор будет пропускать из одной сети в другую дефектные кадры (укороченные - меньше 64 байт, или имеющие ошибки), так как выявление ошибок может происходить только при чтении всего кадра и сравнения рассчитанной контрольной суммы с той, которая записана в поле контрольной последовательности кадра. Распространение ошибок в большей степени касается сетей с более чем одним пользователем на порт. В этом случае протокол Ethernet может генерировать как укороченные, так и поврежденные кадры, поскольку коммутатор не может предвидеть возникновение коллизий в сегменте, из которого поступает кадр.

Современные коммутаторы cut-through используют более продвинутый метод коммутации, который носит название ICS (interim cut-through switching - промежуточная коммутация на лету). Суть этого метода заключается в отфильтровывании укороченных кадров с длиной менее 64 байт. До тех пор, пока коммутатор не принял первые 512 бит кадра, он не начинает ретранслировать кадр в соответствующий порт. Если кадр заканчивается раньше, то содержимое буфера удаляется, кадр отфильтровывается. Несмотря на увеличение задержки до 512 ВТ и более, метод ICS значительно лучше традиционного cut-through, поскольку не пропускает укороченные кадры. К главному недостатку ICS относится возможность пропускания дефектных пакетов с длиной более 64 байт. Поэтому коммутаторы ICS не годятся на роль магистральных коммутаторов.

Напротив, коммутатор, работающий с буферизацией, прежде чем начать передачу кадра в порт назначения, полностью принимает его, буферизует. Кадр сохраняется в буфере до тех пор, пока анализируется адрес назначения и сравнивается контрольная последовательность кадра, после чего коммутатором принимается решение о том, в какой порт перенаправить кадр или вообще его не передавать (отфильтровать). Главное преимущество коммутации с буферизацией в том, что этот метод гарантирует передачу только хороших кадров. Однако недостаток, связанный с задержкой кадра на время буферизации не является критичным, поскольку кадры передаются непрерывно. Поэтому в настоящее время большее предпочтение со стороны фирм-производителей отдается этой технологии коммутации.

Обратное давление. Входные и выходные буферы требуются коммутатору, чтобы уменьшить количество теряемых кадров при перегруженности одного из выходных портов. Однако это не дает полного спасения при длительных передачах. Например, допустим, в порт 1 постоянно передаются данные из портов 2, 3 и 5. Если скорости передачи по всем портам одинаковы и равны скорости канала, то после заполнения соответствующих буферов кадры начнут теряться - коммутатор просто будет сбрасывать вновь приходящие кадры по портам 2,3 и 5. Потери пакетов означают, что посредством протокола более высокого уровня, будет производиться повторная передача кадров. Но поскольку в протоколе задействованы конечные устройства, то времена между повторами кадров могут быть большими. Для предотвращения этого современные коммутаторы обладают функциональной возможностью контроля и управления потоками (flow control) поступающих в порты кадров. Для коммутаторов Ethernet эта функция известна как обратное давление (BP, back pressure), рис ХХХ. Ограниченность выходного канала по порту 1 приводит к заполнению входных буферов на портах 2, 3 и 5. Узел BP коммутатора, обнаруживая это, начинает передачу пустых кадров в те каналы, от которых переполняются входные буферы портов. Так, если переполняется входной буфер порта 2, то пустые кадры коммутатор шлет в сегмент B, умышленно создавая коллизии в этом сегменте, уменьшая поток кадров от передающего устройства в этом сегменте. Вместо генерации холостых кадров при отработке механизма обратного давления в коммутаторах может использоваться генерация сигнала затянувшейся передачи, причем последний метод является более эффективным средством от потери кадров.



2. Проект построения ЛВС на основе Fast Ethernet

2.1 Выбор топологии для проекта

Выбор используемой топологии зависит от условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются:

среда передачи информации (тип кабеля);

метод доступа к среде;

максимальная протяженность сети;

пропускная способность сети;

метод передачи и др.

В данном проекте ставится задача связать административный корпус предприятия с четырьмя цехами посредством высокоскоростной сети со скоростью передачи данных - 100 Мбит/сек.

Рассмотрим вариант построения сети: на основе технологии Fast Ethernet.

Данный стандарт предусматривает скорость передачи данных 100 Мбит/сек и поддерживает два вида передающей среды - неэкранированная витая пара и волоконно-оптический кабель. Для описания типа передающей среды используются следующие аббревиатуры, табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Название	Тип передающей среды
100Base-T	Основное название для стандарта Fast Ethernet (включает все типы передающих сред)
100Base-TX	Неэкранированная витая пара категории 5 и выше.
100Base-FX	Многомодовый двухволоконный оптический кабель
100Base-T4	Витая пара. 4 пары категории 3, 4 или 5.

Правила проектирования топологии стандарта 100Base-T

Следующие топологические правила и рекомендации для 100Base-TX и 100Base-FX сетей основаны на стандарте IEEE 802.3u

100Base-TX

Правило 1: Сетевая топология должна быть физической топологией типа «звезда» без ответвлений или зацикливаний.

Правило 2: Должен использоваться кабель категории 5.

Правило 3: Класс используемых повторителей определяет количество повторителей, которые можно каскадировать.

Класс 1. Можно каскадировать до 5 включительно концентраторов, используя специальный каскадирующий кабель.

Класс 2. Можно каскадировать только 2 концентратора, используя витую пару для соединения средозависимых портов MDI обоих концентраторов.

Правило 4: Длина сегмента ограничена 100 метрами.

Правило 5: Диаметр сети не должен превышать 205 метров.

100Base-FX

Правило 1: Максимальное расстояние между двумя устройствами - 2 километра при полнодуплексной связи и 412 метров при полудуплексной для коммутируемых соединений.

Правило 2: Расстояние между концентратором и конечным устройством не должно превышать 208 метров

План территории предприятия приведен на рис. 2.1. Также известны расстояния между объектами с учетом допусков на разводку кабеля по зданиям (Табл. 2.2) и количество рабочих станций, которые необходимо подключить к сети (Табл. 2.3).



Таблица 2.2. Расстояния между объектами

Расстояние между	Административное здание
	По территории вдоль опор подвесных линий передачи (метров)	Допуск на разводку кабеля по зданиям (метров)	Итого (метров)
Печатный цех	203	+70	273
Гофрцех 1	256	+70	326
Гофрцех 2	472	+70	542
Материальный склад	445	+65	510

Таблица 2.3. Распределение подключаемых рабочих станций по объектам

Объект	Количество подключаемых станций	Тип подключения
		10Мбит коммутируемое	100Мбит	100Мбит коммутируемое
Административное здание	3	1*	-	2**
Печатный цех	2	-	2	-
Гофрцех 1	4	-	4	-
Гофрцех 2	8	-	8	-
Материальный склад	2	-	2	-

*- для подключения концентратора уже существующей сети.

**- для подключения серверов.

Как видно из таблицы 2.2, расстояния между объектами слишком велики для витой пары (физического интерфейса 100Base-TX) и, следовательно, для соединения этих объектов необходимо оптическое волокно. Так как между административным зданием и гофрцехом 2 расстояние превышает 412 метров - то для их соединения необходимо использовать полнодуплексное соединение (коммутатор - коммутатор). То же самое относится и к соединению административного здания с материальным складом (см. табл. 2.2).

В административном здании необходимо соединить между собой пять сегментов (включая сегмент уже существующей десятимегабитной сети Ethernet). Используя коммутатор, мы значительно повысим пропускную способность сети путем применения стянутой в точку магистрали (collapsed backbone) - структуры, при

которой объединение узлов, сегментов или сетей происходит на внутренней магистрали коммутатора. Пример построения сети, использующей такую структуру, приведен на рисунке 2.2. Преимуществом такой структуры является высокая производительность магистрали. Так как для коммутатора производительность внутренней шины или схемы общей памяти, объединяющей модули портов, в несколько Гб/c не является редкостью, то магистраль сети может быть весьма быстродействующей, причем ее скорость не зависит от применяемых в сети протоколов и может быть повышена с помощью замены одной модели коммутатора на другую. Имитационное моделирование сети Ethernet и исследование ее работы с помощью анализаторов протоколов показали, что при коэффициенте загрузки в районе 0.3 - 0.5 начинается быстрый рост числа коллизий и соответственно времени ожидания доступа. Также пропускная способность сети с коммутатором при повышенной загрузке дополнительно увеличится из-за локализации трафика в пределах отдельных сегментов.

Рис. 2.2. Структура сети со стянутой в точку магистралью

В рабочих группах, располагающихся в цехах по территории предприятия допустимо использование концентраторов, так как в основном все рабочие станции будут работать с выделенными серверами, которые находятся в административном здании, и не будет необходимости локализовывать трафик между станциями рабочих групп.

2.2 Выбор оборудования для проекта

Выбор оборудования производится согласно таблицам 2.2 и 2.3. Итак, нам необходимо выбрать коммутатор для административного здания, два коммутатора для Гофрцеха 2 и Материального склада, и, 2 концентратора для Гофрцеха 1 и Печатного цеха. Также необходимо выбрать сетевые адаптеры для подключения рабочих станций и серверов.

2.2.1 Коммутатор для Административного здания

Должен соответствовать следующим требованиям:

обеспечение сопряжения с концентратором существующей сети со скоростью передачи 10 Мбит/сек;

наличие как минимум 2 портов Fast Ethernet для подключения серверов;

наличие как минимум 4 портов 100Base-FX для подключения сегментов рабочих групп;

высокое быстродействие внутренней шины.

Данным требованиям соответствует несколько моделей коммутаторов фирмы Hewlett-Packard: HP ProCurve Switch 1600M и HP AdvanceStack Switch 800T. Технические характеристики моделей коммутаторов приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4. Технические характеристики коммутаторов

Характеристика	HP ProCurve Switch 1600M	HP AdvanceStack Switch 800T
Порты	16 портов RJ-45 с автоопределением скорости 10/100Base-TX 1 открытый модульный слот 1 RS-232C DB-9 консольный порт	4 порта 10/100Base-TX 4 открытых трансиверных слота 1 RS-232C DB-9 консольный порт
Модули	HP ProCurve Switch 10/100Base-T Module (J4111A) HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (J4112A) HP ProCurve Switch Gigabit-SX Module (J4113A) HP ProCurve Switch Gigabit-LX Module (J4114A) HP ProCurve Switch 10Base-FL Module (J4118A)	HP AdvanceStack 100Base-TX UTP Transceiver(J3192C) HP AdvanceStack 100Base-FX Fiber-optic Transceiver(J3193B)
Память и процессор	буфер 8 Мб для 10/100 портов буфер 2 Мб для Gigabit порта RAM/ROM емкость 12 Мб Flash память: 2 Мб Процессор: Intel i960JD - 66 MHz	буфер 512 Кб (100Mb порты) буфер 256 Кб (10Mb порты) RAM/ROM емкость: 8 Мб Flash память: 1 Мб Процессор: Intel i960JF - 25 MHz
Производитель-ность	Задержка: 8µs Пропускная способность: 3.87 миллионов пакетов в сек (64 байтных) Пропускная способность внутренней магистрали: 3.5 Гбит/с Емкость таблицы адресов: 10,000	Задержка: <10µs Пропускная способность: 1,19 миллионов пакетов в сек (64 байтных) Пропускная способность внутренней магистрали: 1,0 Гбит/с Емкость таблицы адресов: 10,000
Управление	HP TopTools for Hubs & Switches SNMPv1/v2c RMON	HP TopTools for Hubs & Switches SNMPv1/v2c RMON
Габариты	44.2 x 33.5 x 6.6 см	44.2 x 30.0 x 6.6 см
Масса	4.5 кг	4.5 кг

При сравнительном анализе характеристик данных коммутаторов видно, что коммутатор HP ProCurve Switch 1600M имеет большую производительность и для него имеется существенно больший набор модулей. Также следует отметить, что данный коммутатор имеет 16 портов с автоопределением скорости 10/100TX, которые могут быть необходимы для расширения сети, подключения новых пользователей и рабочих групп, подключения серверов и сопряжения с уже существующей 10 мегабитной сетью. Данный коммутатор также имеет ряд дополнительных функций - это использование различных классов сервиса (class-of-service) и поддержка виртуальных сетей VLAN.

Рисунок 2.3. HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM (HP J3234A)



Class-of-Service

Эта функция позволяет администратору назначить различным типам кадров различные приоритеты их обработки. При этом коммутатор поддерживает несколько очередей необработанных кадров и может быть сконфигурирован, например, так, что он передает один низкоприоритетный пакет на каждые 10 высокоприоритетных пакетов. Это свойство может особенно пригодиться на низкоскоростных линиях и при наличии приложений, предъявляющих различные требования к допустимым задержкам. Так как не все протоколы канального уровня поддерживают поле приоритета кадра, например, у кадров Ethernet оно отсутствует, то коммутатор должен использовать какой-либо дополнительный механизм для связывания кадра с его приоритетом. Наиболее распространенный способ - приписывание приоритета портам коммутатора. При этом способе коммутатор помещает кадр в очередь кадров соответствующего приоритета в зависимости от того, через какой порт поступил кадр в коммутатор. Способ несложный, но недостаточно гибкий - если к порту коммутатора подключен не отдельный узел, а сегмент, то все узлы сегмента получают одинаковый приоритет. Более гибким является назначение приоритетов МАС-адресам узлов, но этот способ требует выполнения большого объема ручной работы администратором.

VLAN

Виртуальной сетью называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра. Виртуальная сеть образует домен широковещательного трафика (broadcast domain), по аналогии с доменом коллизий, который образуется повторителями сетей Ethernet.

При создании виртуальных сетей на основе одного коммутатора обычно используется механизм группирования в сети портов коммутатора. Это логично, так как виртуальных сетей, построенных на основе одного коммутатора, не может быть больше, чем портов. Если к одному порту подключен сегмент, построенный на основе повторителя, то узлы такого сегмента не имеет смысла включать в разные виртуальные сети - все равно трафик этих узлов будет общим.

Создание виртуальных сетей на основе группирования портов не требует от администратора большого объема ручной работы - достаточно каждый порт приписать к нескольким заранее поименованным виртуальным сетям. Обычно такая операция выполняется путем перетаскивания мышью графических символов портов на графические символы сетей.

На основании вышесказанного выбираем коммутатор HP ProCurve Switch 1600M в качестве коммутатора для Административного здания (Рис.2.3). Для подключения к коммутатору рабочих групп цехов используем модуль HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (4 порта) (Рис. 2.4).

Рисунок 2.4. Модуль HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (4 порта) (J4112A).



2.2.2 Коммутаторы для Гофрцеха 2 и Материального склада

Согласно таблице ХХХ мы не можем осуществить соединение между Административным зданием с одной стороны и Гофрцехом 2 и Материальным складом с другой стороны по полудуплексному каналу, так как из-за конечного времени распространения сигнала по кабелю, кадры будут теряться

Для гарантированной доставки кадров Fast Ethernet необходимо использовать полнодуплексное соединение. Как было сказано выше, в рабочих группах цехов допустимо использование концентраторов. Компания Hewlett-Packard предлагает недорогую замену коммутатора рабочей группы (в нашем случае без него можно обойтись, практически не уменьшая пропускной способности сети) концентратором HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TX с одним коммутируемым слотом для модулей 100Base-TX и 100Base-FX. Данный концентратор также имеет 12 RJ-45 портов (Рис. ХХХ).

Основные характеристики HP 100Base-T Hub-12TX

наличие jabber-функции, позволяющей блокировать передачу сигналов из перегруженных портов концентратора во все остальные порты;

позволяет объединять в стек до 5 концентраторов;

общая пропускная способность до 500 Мбит/сек;

расширенная панель отображения состояния сети, конфигураций устройств;

самодиагностика;

поддержка SNMP.

Рисунок 2.5. HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM (HP J3234A)



Характеристики порта для подключения HP AdvanceStack 10/100TX и 100FX коммутирующих модулей

один слот расширения поддерживает установку коммутирующих модулей для соединения с 10Base-T, 100Base-TX или 100Base-FX интерфеисами;

адаптивный выбор технологии коммутации между коммутацией с буферизацией и без буферизации на основе анализа ошибок контрольных сумм кадров;

два способа передачи: полный дуплекс или полдуплекс;

автоопределение способа передачи для полного дуплекса и полдуплекса (если та же характеристика поддерживается присоединенным устройством);

автоматически узнает адреса MAC, чтобы сформировать базу данных для маршрутизации;

автоматически фильтрует локальный трафик;

наличие функции обратного давления.

Технология коммутации

Коммутирующие модули, которые подключаются в слот расширения на внешней стороне панели AdvanceStack Hub-12TX, используют продвинутую коммутационную технологию для обеспечения высокоскоростного соединения сетей. Каждый коммутирующий модуль выступает в качестве двухпортового моста Ethernet. Модуль определяет адрес назначения из заголовка пакета, ищет адрес назначения в таблице маршрутизации, предусмотренной для исходящего порта и пересылает пакет только если необходимо, часто до полного его получения. Модуль сохраняет соответствие адресов и меток сегментов для каждого входящего и исходящего пакета в таблице маршрутизации. Эта информация впоследствии используется для фильтрации пакетов, чьи адреса назначения находятся в том же сегменте, что и адрес источника. Таким образом, локализуется сетевой трафик, уменьшая общую загрузку в сети.

Для соединения концентратора с входящим оптическим кабелем необходим коммутирующий модуль HP AdvanceStack 100Base-FX Switch Port Module (J3248A) (Рис. 2.6).

Рисунок 2.6. Модуль HP AdvanceStack 100Base-FX Switch Port Module (J3248A)

2.2.3 Концентраторы для Гофрцеха 1 и Печатного цеха

Для подключения рабочих групп этих цехов берем также концентраторы HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM (HP J3234A) и коммутирующие модули к ним HP AdvanceStack 100Base-FX Switch Port Module (J3248A).

2.2.4 Сетевые адаптеры для серверов

Сегодня все чаще и чаще возникают повышенные требование к пропускной способности каналов между клиентами сети и серверами. Это происходит по разным причинам:

повышение производительности клиентских компьютеров;

увеличение числа пользователей в сети;

появление приложений, работающих с мультимедийной информацией, которая хранится в файлах очень

больших размеров;

увеличение числа сервисов, работающих в реальном масштабе времени.

Следовательно, имеется потребность в экономичном решении, предоставляющем нужную пропускную способность во всех перечисленных случаях. Ситуация усложняется еще и тем, что нужны различные технологические решения - для организации магистралей сети и подключения серверов одни, а для подключения настольных клиентов - другие.

В проектируемой сети предполагается установить два файловых сервера. В основном все рабочие станции будут работать с ресурсами серверов, следовательно, в этом случае появляется потенциальное узкое место в сети, а конкретно - порт коммутатора для подключения сервера. Так как все сегменты новых рабочих групп будут подключаться на скорости 100 Мбит/сек, и сервера подключаются тоже на этой скорости, то все рабочие группы будут делить между собой полосу пропускания в 100 Мбит/сек. В зависимости от создаваемого ими трафика, время ожидания отклика серверов может варьироваться в значительных пределах. Расширить полосу пропускания между сервером и коммутатором, можно несколькими способами: либо используя коммутатор с одним высокоскоростным гигабитным портом для подключения сервера и несколькими портами на 100 Мбит/сек для подключения рабочих станций и групп, либо используя для подключения сервера специальных двухканальных полнодуплексных сетевых карт. Второе решение представляется более экономичным. Альтернативным решением данной проблемы может являться установка еще одного сервера, но данное решение я рассматривать не буду.

Компания SMC предлагает комплекс “TigerArray2” на базе двухканального сетевого адаптера EtherPower 10/100 (SMC9334BDT/SC).

TigerArray2 является мощной комбинацией аппаратного и програмного обеспечения, созданной специально для решения проблем, связанных с высоким уровнем сетевого трафика на серверах, повышает устойчивость и надежность сети. Аппаратная часть комплекта TigerArray2 содержит двухканальную сетевую плату EtherPower 10/100 PCI. Данный адаптер сочетает в себе функциональность двух отдельных плат, занимая всего один слот. Однако настоящим преимуществом этого комплекта является програмный TigerArray2 драйвер для распределения нагрузки. Этот промежуточный NT драйвер объединяет оба канала в единую "виртуальную" плату. Програмное обеспечение в этом случае распределяет общую нагрузку на оба канала, эффективно удваивая пропускную способность сетевого подключения на сервере.

Свойства/преимущества

Высокая производительность

Распределение нагрузки сетевого трафика

Двухканальный режим удваивает пропускную способность сети, используя один слот PCI

Низкий коэфицент использования ЦП

Дуплексный режим на обеих скоростях передачи данных

32-битный режим bus-master

Высокая пропускная способность

Дуплексное 400 Мбит/с соединение сервера с коммутатором исключает "узкие места" и максимизирует производительность

Отказоустойчивость

Динамичное восстановление после сбоя на обеих каналах для исключения потери данных

Автоматическое определение и оповещение по SNMP об ошибках в каналах связи, платах и кабельной проводке

Резервирование тракта данных и сетевых портов

Простота установки и использования

Auto Negotiation

Утилита диагностики сетевых плат EZDiag упрощает мониторинг и отладку

Универсальность

Позволяет исползовать несколько TigerArray2 в одном сервере

Регилирует трафик IP, IPX, NetBEUI

Экономия одного слота расширения

Надежность

Пожизненная гарантия

Бесплатная техническая поддержка

Оценим, хватит ли пропускной способности данного решения для обеспечения высокой производительности работы сети. Итак, в сети имеется 2 сервера и 4 рабочих группы, каждая из которых подключена к коммутатору по полнодуплексному соединению 100 Мбит/сек. Если на каждый сервер поставить TigerArray2, то суммарная пропускная способность тракта “коммутатор - сервера” будет составлять 400 Мбит/сек при полнодуплексном соединении. А все четыре сегмента рабочих групп могут создать общий трафик тоже соответственно 400 Мбит/сек при полнодуплексном соединении. Но учитывая то, что вероятность одновременного обращения клиентов разных рабочих групп к серверам не очень велика, данного решения вполне достаточно для обеспечения высокой пропускной способности сети.

На основании вышесказанного выбираем для серверов сетевые адаптеры SMC TigerArray2.

2.2.5 Сетевые адаптеры для рабочих станций

Основные требования к сетевым адаптерам рабочих станций:

Высокая производительность

Универсальность

Гибкость конфигурации

Дополнительные возможности

Адаптеры Fast Ethernet обеспечивают различным приложениям (графика, multimedia, Windows-программы) высокую производительность сети при малой загрузке процессора. Адаптеры для шины PCI поддерживают полнодуплексный режим (Full Duplex Fast Ethernet - FDFE), позволяющий вдвое повысить производительность сети. FDFE управляется программными средствами и не требует установки каких-либо переключателей или перемычек. Комбинированные адаптеры TX и T4 обеспечивают возможность подключения к сети через разъем BNC (10 Мбит/сек) или RJ-45. Вы можете включить сегодня адаптер в старую сеть на базе коаксиального кабеля с тем, чтобы завтра перейти к использованию технологии Fast Ethernet. Режим AutoSense во всех адаптерах 10/100 Mbps позволяет автоматически устанавливать максимальную для используемого оборудования скорость обмена. Вам не потребуется конфигурировать адаптер вручную, адаптеры автоматически установят скорость и режим даже при работе с устройствами, не поддерживающими спецификации о согласование скорости. Независимо от выбранной Вами модели инсталляция адаптера не составит труда. Все адаптеры PCI поддерживают автоматическую установку параметров с помощью PCI BIOS. Адаптеры EISA поставляются с конфигурационными файлами и поддерживают конфигурационные утилиты EISA. Модели с шиной ISA поддерживают технологию Plug-and-Play.

Для рабочих станций выбираем адаптер HP 10BT/100TX NightDIRECTOR/100 Ethernet Card (D3999A) который имеет следующие технические характеристики:

вставляется в стандартный PCI слот;

имеет один порт 10/100TX, поддерживающий удаленное включение и активизацию компьютера после засыпания (Remote Power On (RPO), Remote Wake Up (RWU));

имеет один разъем для Flash-памяти, которая обеспечивает проверку на вирусы;

режим Full-Duplex;

чипсет AMD PCnet-FAST Chip.

2.3 Выбор кабельной системы для проекта

Чтобы построить любую сеть, необходимо знать ограничения и возможности каждого типа кабелей, применяющихся в сетевой инфраструктуре. На тип применяемого кабеля существенное влияние оказывает характеристики передаваемой информации, важнейшей из которых является скорость передачи.

Так для 100Base-TX сетей, нужно использовать кабель 5 Категории или лучший. Длина сегмента от конечного устройства до концентратора - 100 метров для витой пары. При выборе кабельной инфраструктуры могут возникнуть особые ситуации:

требуется большие длины непрерывного кабеля

необходима защита от помех

необходима внешняя прокладка кабеля

Большие длины

Номинальная максимальная длина кабеля витой пары - 100 метров. Номинал указывает, что фактическая, максимальная длина может изменяться от изготовителя к изготовителю. Можно узнать характеристики у вашего кабельного поставщика, чтобы найти фактическую максимальную длину для кабеля. Если нужно более длинный кабель, чем 100 метров, есть два решения: одно, использующее кабель витую пару и одно использующее волоконно-оптический кабель. Можно получить кабельные длины вплоть до 225 метров с витой парой, и вплоть до 2000 метров с волоконно-оптическим кабелем. Для того, чтобы увеличить максимальную длину витой пары, применяются трансиверы, которые имеют функцию удлинения номинальной длины (Рис. 2.7)

Рисунок 2.7. Использование трансиверов для витой пары.



При использовании волоконно-оптического кабеля необходимы оптоволоконные трансиверы. Если кабель подключен между устройствами, которые формируют границы LAN (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы), то расстояние в 2000 метров соответствует стандарту Fast Ethernet на задержку. В принципе можно подключить даже небольшую рабочую группу к другому концу кабеля, при условии, что один из концив является устройством, формирующим границу сети (мосты, коммутаторы, маршрутизаторы) - то есть коллизионный домен (Рис.2.8).

Рисунок 2.8. Использование коммутатора для удлинения ВОК

Защита от помех

Поскольку волоконно-оптический кабель использует оптический, а не электрический сигналы, волоконно-оптический кабель устойчив от воздействия электромагнитных помех. Если нужно сделать сеть, в которой будут присутствовать соединения через области высоких электромагнитных помех, то рекомендуется использование волоконно-оптической направляющей системы, которая обеспечит устойчивость против помех.

Кабель для внешней прокладки

Для прокладки кабеля на открытом воздухе между строениями единственный кабель, который рекомендуется использовать - волоконно-оптический.

Поскольку у волоконно-оптического кабеля - оптическая, а не электрическая середина, он устойчив от ударов молний. Внешний волоконно-оптический кабель должен прокладываться так, чтобы предохранить его от физического повреждения.

Выбор кабельных компонентов

В нашем случае для соединения Административного здания с цехами требуется оптический кабель. Выбираем ОКП-62,5-02-0,7-4. Это кабель оптический подвесной, отечественного производства, укомплектованый оптическими волокнами компании Corning. Кабель имеет 4 многомодовых 62,5/125 волокна, предназначенный для наружной прокладки. Для каждого соединения нам требуется два волокна, - следовательно, остальные два могут быть использованы в качестве резерва на случай расширения сети или при повреждении других волокон.

Для организации ввода оптического кабеля в здание необходимы оптические распределительные коробки. Выбираем для Административного здания коробку, рассчитанную на 16 SC портов (по числу входящих оптических волокон) фирмы FOCI, имеющую сплайс-пластину и дверь с замком. Для цехов выбираем распределительные коробки расчитанные на 8 SC портов, предлагаемые фирмой Vimcom-Optic. Для соединения активного оборудования с оптическими коробками необходимы сдвоенные соединительные оптические шнуры с SC коннекторами. Выбираем предлагаемый фирмой Vimcom-Optic DPC-M-3-SC/SC сдвоенный патч-корд SC, рассчитанный на мнгогомодовое волокно, длиной 3 метра.

Поскольку кабельная система закладывается на 10-15 лет, невозможно точно распланировать схему размещения персонала по рабочим местам и определить типы оборудования для каждого рабочего места. Поэтому, в предлагаемые проектные решения закладываются соединения только 4-х парным кабелем категории 5. Это дает возможность перевода любой точки подключения (розетки) из категории передачи голоса в категорию передачи данных и наоборот.

Для подключения рабочих станций к концентраторам используем кабель категории 5 компании AMP. Кабель содержит 4 экранированых витых пары, заключенных в поливинилхлоридную оболочку и упакован в коробку (305 метров). одножильный, 4-парный, 100 0м, диаметр проводника -0,51 мм (0,0201" или 24 AWG). Общий экран является дополнением к основной конструкции. Внешний диаметр кабеля не более 6,35мм (0,25 "). Имеет 15-летнюю гарантию производителя.

Активное оборудование должно быть защищено от внешнего воздействия, для чего необходимы телекоммуникационные шкафы. Выберем настенный шкаф компании Rittal серии EL2243.600 - 3ВЕ с габаритами 600*212*415 миллиметров, со стеклянной дверцей, 3-секционный.

В коммуникационных центрах формируется коммутационное поле из двухрядных панелей. К портам нижнего ряда задней стороны панелей подключается коммуникационное оборудование активное сетевое оборудование. К портам верхнего ряда задней стороны панелей подключается система кабелей горизонтальной разводки. Соединение конкретной розетки с конкретным портом оборудования осуществляется на “чистом” коммутационном поле на фронтальной стороне панели коммутационными перемычками. Применение двухрядной панели вызвано:

необходимостью защиты оборудования и горизонтальной кабельной системы от действий персонала, работающего в коммуникационном центре;

удобством проведения перекоммутаций только на легкодоступной лицевой поверхности панелей;

удобством работы не с жесткими горизонтальными кабелями, а с гибкими коммутационными перемычками.

Заделка кабелей на тыльной части панели производится в жесткое соединение типа “110” или “Krone”, что увеличивает его надежность. В подобной схеме легко осуществляема реализация соединения любого порта оборудования с любой розеткой. Выбираем патч-панель компании Siemon: HD5-16T4-CK Патч-панель 16-ти портовая (T568A) 5-й категории.



Таблица 2.5. Список необходимого оборудования

Код	Название	Количество
J4120A	HP ProCurve Switch 1600M (16 ports/1slot)	1
J4112A	HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (4 ports)	1
J3233B	HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM	4
J3248A	HP AdvanceStack 100Base-FX Switch Port Module	4
SMC9334BDT/SC	TigerArray, 1 card, 2*RJ-45, Software	2
D6692A	HP 10/100Base-TX NightDirector/100 card	16
ОКП-62,5-02-0,7-4	Кабель оптический подвесной mm 4х62,5/125	2000
PT-M-1-SC/NC	Pig Tail SC mm, 1m	36
DPC-M-3-SC/SC	Dual Patch-cord SC mm, 3 м	10
EL2243.600	Rittal Шкаф 3ВЕ-600*212*415 стекл. дв., 3-секц.	5
HD5-16T4-CK	Патч-панель 16-ти портовая (T568A) 5-й категории (шт.)	5
0-0057819-2	FTP, Cat. 5, 4 pair, solid, 100MHz, PVC, for 15-years AMP Warr., box (305m)	2
MMT0	(MINI TRUNKING) Короб 16 x 10mm (1м) Стандартная длина - 2,92м	200
MMT2	(MINI TRUNKING) Короб 25 x 16mm (1м) Стандартная длина - 2,92м	200
CT-5F-T4-(XX)	Розетка CT-серии 5-й категории RJ45 (T568A) белый, в полной комп. (шт.)	16
MB5008SC	Распределительная коробка металл. до 8 портов SC	4
D-WP-B-016	Распределительная коробка FOCI, 16 портов ST/FC/SC сплайс, дверь с замком	1



3. Методика прокладки и монтажа кабеля, используемого в проектируемой ЛВС

В данной работе проектируется территориально распределенная сеть, связывающая несколько зданий. Строительство подвесных волоконно-оптических линий связи - современная альтернатива коллекторным, траншейным и прочим "подземным" оптическим трактам.

Основные отличия от традиционных (коллекторных):

минимум в 1.5 раза более низкая стоимость;

низкая стоимость обслуживания (в разы);

высокая скорость восстановления серьезных разрушений;

Для правильной прокладки оптического кабеля необходимо выполнить ряд действий:

Разработка подготовительных мероприятий. В процессе подготовки к строительству изучается проектная документация и трасса линии в натуре. При этом особое внимание обращают на места ввода кабеля в здание, прокладку кабеля по воздушным опорам и стенам зданий.

Проект производства работ. По результатам изучения проектной документации и ознакомлением с трассой линии составляется проект производства работ, который содержит сетевой график с указанием сроков и последовательности выполнения отдельных видов работ.

Подготовка кабеля к прокладке и испытания. Все строительные длины кабеля перед прокладкой подвергаются полной или частичной проверке. Кабели, поступившие к месту прокладки с внешними дефектами, такими как: вмятины, пережимы, обломанные концы, - подвергаются полной проверке. При полной проверке производится: внешний осмотр барабанов, проверка целостности оптических волокон путем просветки электрическим фонарем, испытания на герметичность оболочки, измерение затухания оптических волокон. Изготавливаемые в настоящее время оптические кабели имеют на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм средние значения затухания 0,3…1 дБ/км и дисперсии 0,1…0,3 нс/км*нм для градиентных волокон. В реальных оптических волокнах отклонения этих параметров увеличиваются из-за воздействия множества случайных факторов, к которым относятся: неоднородности в конструкции волокна; сторонние примеси в материале сердцевины и оболочки; отклонение профиля показателя преломления от оптимального; флуктуации микроизгибов волокон в процессе их укладки в оптический кабель и прокладки; неоднородности, возникающие в местах соединения волокон. В результате параметры передачи реальных волокон содержат случайные составляющие, абсолютные значения которых обычно невелики, но их относительные отклонения от средних значений ввиду малости последних могут иметь большие значения. Большие относительные колебания дисперсии градиентных волокон обусловлены в основном отклонениями профиля показателя преломления от оптимального. Случайные относительные колебания затухания от средних значений на строительных длинах составляют 30…50%. Отклонения дисперсии могут достигать 50…80%.

Прокладка кабеля по стенам зданий и подвеска на опорах. При монтаже территориально распределенных сетей, связывающих несколько зданий, приходится прокладывать кабель по стенам зданий - следовательно необходимо защитить кабель от механических повреждений стальным угловым профилем или желобом на высоте до 3 метров от поверхности земли. Если кабель прокладывается по стенам зданий, имеющих карнизы или другие выступающие части, стараются проложить кабель под ними, чтобы защитить его от механических повреждений, возможных при сбрасывании с крыши льда и снега. Способ крепления на опоре подвесного самонесущего кабеля приведен на рис. 3.1.



Рис.3.1. Крепление самонесущего кабеля

Особенности прокладки ОК обусловлены меньшими допустимыми значениями тяговых усилий, радиусов изгибов ОК, снижением габаритных размеров и массы ОК по сравнению с аналогичными значениями этих величин для обычных электрических кабелей (табл. 3.1).

Таблица 3.1. Сравнение монтажных параметров кабелей

Параметр	Значение параметра кабеля
	оптического	электрического
Допустимое тяговое усилие, Н	600…1200	500…30000
Минимально допустимый радиус изгиба, см	20…30	10…80
Диаметр кабеля, мм	10…15	10…80
Масса кабеля, кг/км	80…160	95…6400
Строительная длина кабеля, м	500…2000	260…500

Монтаж оптических кабелей. Монтаж ОК является наиболее ответственной операцией, предопределяющей качество и дальность связи по оптическим кабельным линиям. Соединение волокон производится как в процессе производства, так и при строительстве и эксплуатации кабельных линий. При монтаже ОК должны быть обеспечены: высокая влагоустойчивость сростка, надежные механические характеристики на разрыв и смятие, и стабильность характеристик сростка при длительной эксплуатации.

Соединение волокон механическим сплайсом (МС). МС - это прецизионное, простое в использовании, недорогое устройство для быстрой стыковки обнаженных многомодовых и одномодовых волокон в покрытии с диаметром 250 мкм - 1 мм посредством специальных механических зажимов. Стеклянный капилляр, заполненный иммерсионным гелем, обеспечивает вносимые потери < 0,2 дБ и обратные потери <-50 дБ. По надежности и вносимым потерям МС уступает сварному соединению.

Сварное соединение волокон. Сварка оптических волокон основана на их точном центрировании, после чего волокна свариваются друг с другом при помощи дугового разряда между электродами. Центрирование волокон представляет из себя либо автоматическое центрирование, либо центрирование в V-образном пазу. Наиболее распространенный метод автоматического центрирования основан на так называемой системе PAS, когда место сращивания волокон освещается сбоку при помощи зеркал с двух сторон. При этом на экране, находящемся на противоположной стороне от места сращивания, появляется изображение, определяемое профилем показателя преломления оптического волокна, по которому можно определить положение сердцевины. Более простой в использовании метод центрирования в V-образном пазу (V-groove) требует высокого качества геометрии волокна для обеспечения приемлемых характеристик сварного соединения, рис. 3.2.



Рис. 3.2. Влияние геометрии волокна при сварке методом V-groove.

Три геометрические характеристики волокна влияют на качество сварки методом V-groove:

разброс значений диаметров оболочки волокна;

концентричность сердцевина/оболочка;

неоднородности оболочки волокна - утолщения или полости.

Неоднородность оболочки обычно проявляется реже и только на определенных участках волокна. Влияние этого фактора меньше, чем для двух предыдущих, для волокон ведущих фирм-производителей.

После сварки оголенное волокно должно быть механически защищено, для чего чаще всего используют термоусаживающиеся защитные гильзы. Термоусадка этих гильз происходит в предназначенной для этой цели специальной печи, которая, как правило, является одним из узлов сварочного аппарата. Сварка создает неразрывное соединение и поэтому обеспечивает наилучшие характеристики по вносимым обратным потерям по сравнению с разъемным соединением или механическим сплайсом.