Проектирование ЛВС оптимальной конфигурации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Марийский государственный технический университет

Кафедра ИиСП

Пояснительная записка к РГР по дисциплине “Сети ЭВМ”

Проектирование ЛВС оптимальной конфигурации

Йошкар-Ола, 2004

Содержание

Введение

1. Проектирование локальной вычислительной сети Ethernet

1.1 Разделение пользователей на группы

1.2 Распределение групп по комнатам

2. Проектирование сети Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле

3. Проектирование сети Ethernet звездообразной топологией на витой паре

4. Проектирование сети Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном кабеле и витой паре

5. Заключение. Сравнительный анализ ЛВС Ethernet различных топологий

Литература

Приложение

Введение

Локальные вычислительные сети прочно вошли в нашу жизнь. Теперь трудно встретить предприятие или фирму в которой есть более 2 компьютеров, которые не соединены между собой. Наиболее распространенной технологией построения ЛВС стала технология Ethernet. Стандарт IEEE 802.3 содержит несколько спецификаций, отличающихся топологией и типом используемого кабеля в сетях Ethernet. Например, 10BASE-5 использует толстый коаксиальный кабель, 10BASE-2 тонкий, а 10BASE-F, 10BASE-FB, 10BASE-FL и FOIRL используют оптический кабель. Наиболее популярна спецификация IEEE 802.3I 10BASE-T, в которой для организации сети используется кабель на основе неэкранированных скрученных пар с разъемами RJ-45.

Привычными стали сети на десятки и сотни рабочих станций, опутавшие целые здания или даже районы. ЛВС сейчас приходят в каждый дом, стандартом de-facto стала комплектация материнских плат разъёмом RJ-45. Тем самым потребителю навязывается определённый вид топологии - звезда.

Однако существуют компьютеры и сетевые адаптеры, работающее с коаксиальным кабелем. Встретить такие не редкость в нашем городе. Какой же вариант топологии лучше? Разумеется ответить на этот вопрос можно лишь проведя расчёты с реальными условиями и параметрами. Что я и проделаю в этой работе.

1. Проектирование локальной вычислительной сети Ethernet

1.1 Разделение пользователей на группы

При проектировании сети необходимо учитывать, что все клиенты сети разделяются на группы, отличающиеся по правам доступа к информации и по потребностям в услугах печати. Минимальный состав групп пользователей и количество членов в процентах ко всему персоналу обычно составляет:

группа руководителей - 5%;

группа безопасности - 5%;

бухгалтерская группа - 10%;

группа администратора (информационно-вычислительный центр) - 5%;

сотрудники (основной производственный персонал) - 75%.

Исходя из этих статистических данных и некоторых предположений выделю количество людей под эти группы (согласно исходным данным количество работающих в задании людей = 25):

группа руководителей - 2 человек;

группа безопасности - 2 человека;

бухгалтерская группа - 3 человека;

группа администратора (информационно-вычислительный центр) - 1 человек;

сотрудники (основной производственный персонал) - 17 человек.

1.2 Распределение групп по комнатам

1-й этаж. В моём варианте при прокладке сети задействованы комнаты № 6, 7, 8. В комнате №6 разместится бухгалтерская группа в составе 3 человек, в комнате №8 - системный администратор - 1 человек. В большой комнате № 7 размесятся сотрудники - основной производственный персонал - всего 8 человек.

2-й этаж. На данном этаже сеть проводиться в комнаты № 12, 13, 14, 15. Комнату № 13 будут занимать сотрудники службы безопасности - 2 человека. В комнате № 12 расположится руководитель организации. В комнате № 14 будет находиться начальник отдела (1 человек). Комната № 15 будет отведена под основной рабочий персонал, здесь разместятся 8 человек.

2. Проектирование сети Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле

Рис. 1. Структурная схема ЛВС типа Ethernet на тонком коаксиальном кабеле.

Описание сети.

Сеть спроектирована на тонком коаксиальном кабеле

Спроектированная сеть состоит из 2-х сегментов. В ней один файловый сервер. В данной сети в соответствии с техническим заданием реализован выделенный сервер печати. Сервер печати выбран аппаратный и подключен к сети в комнате №15 на втором этаже. Условно можно разделить сегменты на №1 и №2. Пусть сегмент №1 располагается на первом этаже, соответственно сегмент №2 на втором. Принтерами обеспечены следующие рабочие группы: бухгалтерия (комната № 6, принтер подключен к рабочей станции № 10 через USB порт), основной производственный персонал в комнате № 7(принтер подключен к рабочей станции №3 через USB порт). В сегменте № 2 принтер расположен в комнате № 13, где располагается группа безопасности, ввиду специфики информации обрабатываемой здесь, к станции № 23 через USB-порт подключен локальный принтер, без возможности получения заданий из сети. Также в комнате № 15 располагается принтер, подключенный к аппаратному принт-серверу, по средством интерфейса LPT. В связи с тем, что сотрудники этого отдела, планируют использовать принтер достаточно часто, была выбрана именно аппаратная конфигурация принт-сервера.

Для расчётов характеристик сети мною были приняты следующие параметры:

Длина информационной части кадра L_i= 1300 байт;

Длина служебной части кадра L_i = 218 байт;

Скорость модуляции сигнала в линии связи 10Mb/с

Эти параметры неизменны для расчёта всех вариантов топологий моей работы.

Длина сегментов следующая:

1-го сегмента = 100 метров;

2-го сегмента = 88 метров;

Наиболее удаленные станции находятся на расстоянии 188 метров.

Рекомендации по установки сети.

Сеть располагается на 2-х этажах здания. Кабельная система основана на коаксиальном кабеле типа RG-58, проложенном вдоль стен на уровне 1 метра от пола внутри комнат. Для прокладки кабеля между комнатами в стенах делаются отверстия диаметром 8 мм. На концах каждого сегмента сети находятся 50-омные терминаторы. В целях обеспечения надежности целесообразно заземлить каждый сегмент, причем заземление необходимо делать в надежном месте, в данном случае оба сегмента заземлены на корпус файл-сервера с помощью хомута, надетого на Т-коннектор. С первого этажа на второй кабель проложен через вентиляционную шахту. Над дверями кабель поднимается с высоты 1 метр - до высоты потолка (3 метра). Подъём на первом этаже осуществляется в точке А, вниз, на уровень 1 м. от пола кабель спускается в точке B. Соответственно на отрезке CD - кабель также идёт по потолку. На 2 этаже кабель поднимается на уровень потолка в точке F, возвращается на уровень 1 метра от пола в точке G. Следующий отрезок кабеля, проходящий по потолку начинается в точке H до точки I.

Рис 2. План-схема 1-го этажа ЛВС Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле.



Рис 3. План-схема 2-го этажа ЛВС Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле.

Расчет корректности конфигурации сети

На сеть Ethernet стандартом накладываются следующие ограничения:

· количество станций в сети не более 1024;

· максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенной в соответствующем стандарте физического уровня;

· время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала;

· сокращение межкадрового интервала (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала.

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы.

Расчет PDV:

Расчет заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице 1 задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превышать 575.

Таблица 1. Данные для расчета значения PDV.

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1 м, bt	Максимальная длина сегмента, м
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100

Данная ЛВС состоит из 2-сегментов не содержащих концентраторов, поэтому в ней отсутствуют промежуточные сегменты.

БЛС - база левого сегмента

БПС - база промежуточного сегмента

n - число промежуточных сегментов

БПрС - база правого сегмента

Д - длина сегмента

ЗС - задержка среды сегмента

m - число сегментов

Длина сегментов следующая:

1-го сегмента = 100 метров;

2-го сегмента = 88 метров;

PDV = 11,8 + 100 · 0,1026 + 169,5 + 88 · 0,1026 = 200,588 < 575 (bt)

Расчет PVV:

Расчет величины сокращения межкадрового интервала для всей сети заключается в суммировании этих максимальных значений уменьшения межкадрового интервала для левого и всех промежуточных сегментов сети:

Таблица 2. Данные для расчета PVV.

Тип сегмента	Передающий сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-2	16	11
10Base-T	10,5	8

ПЛС - это сокращение межкадрового интервала повторителя левого сегмента.

ППС - сокращение межкадрового интервала промежуточного сегмента;

n - число промежуточных сегментов.

Число промежуточных сегментов в моём проекте равно 0.

Левый сегмент: 16

Промежуточный сегмент отсутствует.

PVV = 16 < 49 (bt).

Полученные величины PDV и PVV удовлетворяют необходимым условиям, следовательно, разработанная конфигурация сети считается корректной.

Выбор интерфейсных элементов и операционных систем.

В качестве оптимального решения для сети на коаксиальном кабеле, на мой взгляд, выступает сетевой адаптер 3COM 10/100 UTP/BNC PCI. Выбор этой сетевой карты, имеет следующие преимущества:

- возможность использовать в качестве среды передачи, как коаксиальный кабель, так и витую пару.

- возможность работы на скоростях 10Мbt м 100Mbt.

- использование разъёма PCI.

Тем самым учитываются возможности перехода сети на другую топологию, без замены сетевых адаптеров. Также благодаря использованию PCI разъёма, допускается замена рабочей станции на более новую, без замены сетевого адаптера (PCI гнезда в отличии от ISA, всё ещё встречаются в современных компьютерах.

В качестве принтеров мною выбраны модели HP LaserJet 1010. Преимущество этой модели перед другими - скорость печати и наличие 2 интерфейсов подключения LPT и USB.

В качестве операционной системы файл-сервера мною выбрана операционная система Windows 2000 Server 30 user. На рабочие станции ОС Windows 2000 Pro, данная комбинация обеспечит наилучший баланс защищённости и производительности сети.

Файл-сервер - в проектируемой - сети узловой элемент, на котором находятся большие массивы важной информации. Поэтому целесообразно обезопасить его от неполадок и отключения электросети, путём использования блока бесперебойного питания. Выбираю Smart UPS 700 BA. Его мощности должно хватить на то чтобы в случае отключения питания корректно завершить сетевые подключения и выключить сервер.

Спецификация оборудования сети.

Наименование	Цена	Кол-во	Всего
Оборудование
Кабель RG-58	0,3/п.м.	200	60
BNC-T коннектор	1/шт.	27	27
Разъем BNC обжимной	0,39/шт.	50	19,5
Терминатор BNC (58 Ом)	0,5/шт.	4	2
Сетевая карта 3COM 10/100 UTP/BNC PCI	145/шт.	26	3770
HP LaserJet 1010	200/шт.	4	800
АРС Back-UPS Pro 700	374/ шт.	1	374
Аппаратный принт-сервер HP JET DIRECT UTP/BNC (1 lpt)	190/шт	1	190
Программное обеспечение
Windows 2000 pro + sp4 Ru OEM Pack	100 /шт.	24	2400
Windows 2000 svr + sp4	2350 /шт.	1	2350
Калькуляция работ по монтажу.
Наименование	Цена	Кол-во	Всего
Прокладка кабеля RG-58	3/метр	188	564
Пробивка отверстий в стенах	3/шт.	7	21
Установка сетевых карт в WS и FS	2/шт.	26	52
Инсталляция сетевого ПО на WS	10/шт.	24	240
Инсталляция сетевого ПО на FS	20/шт.	1	20
Итого:	10899,5

Замечание: для монтажа сети необходимо 188 метра кабеля RG-58, но целесообразно купить несколько больше, т.к. при прокладке и эксплуатации сети могут возникнуть ситуации, требующие наличия дополнительных нескольких метров кабеля. Использование кабеля разных производителей или разных партий не рекомендуется. Поэтому в спецификации указаны 200м.

Расчет характеристик ЛВС Ethernet шинной топологии на тонком коаксиальном кабеле.

Имеем следующие исходные данные:

· протяженность сети S = 188 м ( 0,188 км.);

· скорость модуляции B = 10 Мбит/с ;

· число станций M =25;

· скорость распространения сигнала по кабелю связи V = 3*10⁵ км/с*0,77 = 2,31*10⁵ км/с;

· число серверов, объединяющих сегменты n_р n_р = 1 (характеристика топологии сети);

· максимальная задержка сервера в битах L_р = 70 бит ;

· тип протокола, из которого устанавливаются:

а) средняя длина информационной части кадра L_и = 1300 бит;

б) средняя длина служебной части кадра L_с = 218 бит;

· закон распределения длин информационной части кадра v_и = 1;

· закон распределения служебной части кадра v_с = 0;

· среднее значение интенсивности сообщений, поступающих от каждой станции л_ср = 10 с^-1;

Расчет основных характеристик сети.

1. Время распространения сигнала по кабелю между двумя наиболее удаленными станциями:

2. Максимальное время задержки сигналов в ретрансляторах:

3. Полное время распространения сигнала (окно конфликтов)

Длительность информационной части кадра

4. Длительность служебной части кадра

5. Суммарная средняя длительность кадра

6. Коэффициент вариации времени передачи кадров (показывает долю полезной информации в отношении к общей передаваемой в кадре)

7. Суммарное значение интенсивности поступления сообщений

8. Суммарный коэффициент загрузки

9. Коэффициент дальнодействия, с учетом времени задержки в ретрансляторах (показывает «ускорение» передачи одного бита данных для заданного вида кабеля при заданной средней длительности кадра)

10 Относительное время задержки доставки сообщения (нормированное время доставки сообщений - нормированное по средней длительности кадра)

9. Время передачи

10. Пропускная способность ЛВС

11. Предельно допустимое значение суммарной интенсивности, при котором загрузка достигает пропускной способности канала

12. Минимальное время задержки доставки

3. Проектирование сети Ethernet звездообразной топологией на витой паре

Рис. 4. Структурная схема ЛВС типа Ethernet на витой паре.

Описание сети.

Спроектированный вариант сети состоит из 2-х сегментов. Станции подключаются к файловому серверу через концентраторы (HUB). Аналогично с предыдущим вариантом на тонком коаксиальном кабеле, текущий проектный вариант можно разделить на сегменты в соответствии с этажами. На каждом этаже в качестве концентратора используются 16 портовые хабы. Местонахождение и структура расположения принтеров полностью аналогична предыдущему варианту расчета. Максимальные длины сегментов следующие:

1-го сегмента = 42 метров;

2-го сегмента = 102 метров;

Наиболее удаленные станции находятся на расстоянии 144 метра.

Рекомендации по установки сети.

Сеть располагается на 2-х этажах здания. Кабельная система основана на витой паре UTP3. Кабель уложен в короба в соответствии с числом прокладываемых проводов используются короба на 8,4,2 - провода. Все короба прокладываются по плинтусам. Для прокладки кабеля между комнатами в стенах делаются отверстия диаметром 1,5 см. Для удобства в непосредственной близости от рабочих станций находятся розетки, к которым и осуществляется подключение машин с помощью кабелей Patch Cord 3 м с целью предоставления свободы передвижения мебели в радиусе 3 м. С первого этажа на второй кабель проложен через вентиляционную шахту.

Над дверями кабель поднимается вдоль косяка двери на высоту двери. Подъём на первом этаже осуществляется в точке А, вниз, на уровень плинтуса кабель спускается в точке B. На 2 этаже соответственно на отрезке CD - кабель также идёт по дверному коробу, кабель огибает двери на отрезке GH.

На первом этаже в точке M используется тройник-короб на 8 кабелей, при повороте на потолок используем уголок на 4 кабеля. В точке N - при переходе с потолка на стену используем уголок на 4 кабеля и ниже у плинтуса тройник на 4 кабеля.

На втором этаже в точках O,P и Q используем уголки на 4 кабеля.

Patch cord - кабель соединяющий розетку и рабочую станцию обжимается с 2 сторон вилками RJ-45.

Рис 5. План-схема 1-го этажа ЛВС Ethernet звездообразной топологии на витой паре.



Рис 6. План-схема 2-го этажа ЛВС Ethernet звездообразной топологии на витой паре.

Расчет корректности конфигурации сети.

Расчет PDV:

Расчет заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице 1 задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превышать 575.

Таблица 5. Данные для расчета значения PDV.

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1 м, bt	Максимальная длина сегмента, м
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100

Данная ЛВС состоит из 2- сегментов, которая содержит концентраторы. А это значит, что в ней присутствуют промежуточные сегменты.

Длина сегментов следующая:

1-го сегмента = 42 м:

от FS до концентратора = 21 м;

от концентратора до дальней станции = 21 м;

2-го сегмента = 102 м:

от FS до концентратора № 2 = 50 м;

от концентратора до дальней станции = 52 м;

БЛС - база левого сегмента

БПС - база промежуточного сегмента

n - число промежуточных сегментов

БПрС - база правого сегмента

Д - длина сегмента

ЗС - задержка среды сегмента

m - число сегментов

PDV = 15,3+165+(144*0,113)= 196,572 < 575

Расчет PVV:

Расчет величины сокращения межкадрового интервала для всей сети заключается в суммировании максимальных значений уменьшения межкадрового интервала для левого и всех промежуточных сегментов сети:

Таблица 6. Сокращение межкадрового интервала повторителями.

Тип сегмента	Передающий сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-2	16	11
10Base-T	10,5	8

ПЛС - это сокращение межкадрового интервала повторителя левого сегмента.

ППС - сокращение межкадрового интервала промежуточного сегмента;

n - число промежуточных сегментов.

Промежуточные сегменты отсутствуют.

PVV = 10,5 = 10,5 < 49 (bt).

Величины PDV и PVV в результате расчетов удовлетворяют условию, следовательно, разработанная конфигурация сети считается корректной.

Выбор интерфейсных элементов и операционных систем.

Сетевой адаптер, как и в предыдущем расчете рекомендуется 3COM 10/100 UTP/BNC PCI.

Выбор этой сетевой карты, имеет следующие преимущества:

- возможность использовать в качестве среды передачи, как коаксиальный кабель, так и витую пару.

- возможность работы на скоростях 10Мbt м 100Mbt.

- использование разъёма PCI.

В текущем варианте средой передачи будет выступать кабель витая пара категории 3.

Модель принтера, по-прежнему HP LaserJet 1010. Преимущество этой модели перед другими - скорость печати и наличие 2 интерфейсов подключения LPT и USB.

В качестве операционной системы файл-сервера мною выбрана операционная система Windows 2000 Server 30 user. На рабочие станции ОС Windows 2000 Pro, данная комбинация обеспечит наилучший баланс защищённости и производительности сети.

Файл-сервер - в проектируемой - сети узловой элемент, на котором находятся большие массивы важной информации. Поэтому целесообразно обезопасить его от неполадок и отключения электросети, путём использования блока бесперебойного питания. Выбираю Smart UPS 700 BA. Его мощности должно хватить на то чтобы в случае отключения питания корректно завершить сетевые подключения и выключить сервер. Число вилок RJ-45, считалось по формуле

Число вилок = число patch cord * 2 + число занятых портов хаба.

Спецификация оборудования сети. Калькуляция работ по монтажу.

Наименование	Цена	Кол-во	Всего
Оборудование
Кабель UTP5 (1000 фут = 304,8 м)	104/бухта	2	208
Плинтус 20 (на 2 кабеля)	1,8 /3м.	18 шт	32,4
Плинтус 32 (на 4 кабеля)	2,8/ 3м	19 шт	53,2
Угол внутренний/внешний (на 4 кабеля)	2,8/шт.	12	22,4
Плинтус 60 (8 кабелей)	7/ 3м	11	77
тройник (на 8 кабеля)	3/шт.	1	3
тройник (на 8 кабелей)	6/шт.	1	6
HUB 10 Mb 3 COM 16TP	392/шт.	2	392
Patch Cord UTP3 3м	4/шт.	27	108
Розетка RJ-45 UTP-3, одинарная	3,6/шт.	27	97,2
Сетевая карта 3COM 10/100 UTP/BNC PCI	145/шт.	26	3770
HP LaserJet 1010w	200/шт.	4	800
Smart UPS 700 ВА	487/шт.	1	374
Аппаратный принт-сервер HP JET DIRECT UTP/BNC (1 lpt)	190/шт	1	190
Вилка RJ-45 UTP - 3	0,15 / шт.	81	12,5
Программное обеспечение
Windows 2000 pro + sp4 Ru OEM Pack	100 /шт.	24	2400
Windows 2000 svr + sp4	2350 /шт.	1	2350
Калькуляция работ по монтажу.
Прокладка кабеля UTP	1/метр	500	500
Монтаж плинтусов	2,5/м	144 м	360
Монтаж RJ-розеток	3/шт.	27	81
Монтаж RJ-вилок	2,5/шт.	81	202,5
Пробивка отверстий в стенах	3/шт.	6	18
Установка сетевых карт в WS и FS	2/шт.	26	52
Инсталляция сетевого ПО на WS	10/шт.	24	240
Инсталляция сетевого ПО на FS	20/шт.	1	20
Итого:	12369,2

Расчет характеристики ЛВС Ethernet звездообразной топологии на витой паре.

Имеем следующие исходные данные:

Протяженность сети S=144 м (максимальное расстояние между двумя удаленными станциями);

Скорость модуляции В=10 Мбит/с;

Число станций М=25;

Скорость распространения сигнала по кабелю связи V= 0,6·3·10⁸ м/с = 1,8·10⁸ м/с = 1,8·10⁵ км/с;

Максимальное число серверов n_сер=1;

Максимальное число концентраторов n_кон = 2;

Максимальная задержка сервера в битах L_сер = 70 бит;

Максимальная задержка одного концентратора в битах L_кон = 16 бит;

Средняя длина информационной части кадра L_и = 1300 бит;

Средняя длина служебной части кадра L_с=218 бит;

Закон распределения длин информационной части кадра _и =1;

Закон распределения длин служебной части кадра _с =0;

Среднее значение интенсивности сообщений, поступающих от каждой станции л=10 1/с.

На основании указанных исходных данных произведем расчет времени задержки в сети и определим ее пропускную способность.

Время распространения сигнала по кабелю между двумя наиболее удаленными станциями:

Максимальное время задержки сигналов в ретрансляторах:

Полное время распространения сигнала:

Длительность информационной части кадра:

Длительность служебной части кадра:

Суммарная средняя длительность кадра:

Коэффициент вариации времени передачи кадров сообщений:

Суммарное значение интенсивности поступлений сообщений:

Суммарный коэффициент загрузки:

Коэффициент дальнодействия, с учетом времени задержки в ретрансляторах:

Относительное время задержки сообщений:

Время передачи:

Пропускная способность канала:

14. Предельно допустимое значение суммарной интенсивности, при котором загрузка достигает пропускной способности канала

13. Минимальное время задержки доставки

4. Проектирование сети Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном кабеле и витой паре

локальная сеть кабель шинный

Рис. 7. Структурная схема ЛВС типа Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном и витой паре.

Описание сети.

Сеть состоит из 2-х сегментов. Один сегмент основан на тонком коаксиальном кабеле, другой - на витой паре. В сегменте на витой паре рабочие станции подключаются к файловому серверу через концентратор. В качестве концентратора использован 16-портовый хаб (с возможностью увеличения числа станций). В данной сети в соответствии с техническим заданием реализован выделенный сервер печати. Размещение принтеров и рабочих станций сети аналогично предыдущим вариантам.

Длина сегментов следующая:

1-го сегмента = 42 м;

2-го сегмента = 88 м.

Наиболее удаленные станции находятся на расстоянии 120 м.

Рекомендации по установки сети.

Данный третий проект ЛВС, описывает сеть, которая располагается на 2-х этажах здания. Кабельная система основана на витой паре UTP3 и коаксиальном кабеле RG-58.

Сегмент № 1: Кабельная система основана на коаксиальном кабеле типа RG-58, проложенном вдоль стен на уровне 1 метра от пола внутри комнат. Для прокладки кабеля между комнатами в стенах делаются отверстия диаметром 8 мм. В целях обеспечения надежности целесообразно заземлить каждый сегмент, причем заземление необходимо делать в надежном месте, в данном случае заземление сделано около главного сервера с помощью хомута, надетого на Т-коннектор.

Сегмент № 2: Кабельная система основана на витой паре UTP3. Для защиты кабелей от случайных повреждений и из эстетических соображений кабели проложены внутри специальных плинтусов-коробов. Используются плинтуса следующего вида: на 2, 4 и 8 кабелей. Все короба прокладываются по плинтусам. Для прокладки кабеля между комнатами в стенах делаются отверстия диаметром 1,5 мм. Для удобства в непосредственной близости от рабочих станций находятся розетки, к которым и осуществляется подключение машин с помощью кабелей Patch Cord длинной 3 м. С первого этажа на второй кабель проложен через вентиляционную шахту. Аналогично с предыдущими вариантами двери встречающиеся на пути прокладки кабеля огибаются в соответствии с правилами описанными в рекомендациях по установке сети шинной топологии (для кабеля RG-58), звездообразной топологии (для UTP-3).

Рис 8. План-схема 1-го этажа ЛВС Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном кабеле и витой паре.



Рис 9. План-схема 2-го этажа ЛВС Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном кабеле и витой паре.

Расчет корректности конфигурации сети.

Расчет PDV:

Расчет заключается в вычислении задержек, вносимых каждым отрезком кабеля (приведенная в таблице 1 задержка сигнала на 1 м кабеля умножается на длину сегмента), а затем суммировании этих задержек с базами левого, промежуточных и правого сегментов. Общее значение PDV не должно превышать 575.

Таблица 9. Данные для расчета значения PDV.

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1 м, bt	Максимальная длина сегмента, м
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100

Данная ЛВС состоит из 2-сегментов, причем каждый сегмент основан на разных типах кабеля: 1-ый сегмент на коаксиальном кабеле, а 2-ой на витой паре. Так как сегменты различных типов на удаленных краях сети, то для нахождения PDV необходимо выполнить расчеты дважды: один раз принять в качестве левого сегмента сегмент одного типа, а во второй - другого типа. Результатом можно считать максимальное значение PDV.

Длина сегментов следующая:

1-го сегмента = 42 м;

2-го сегмента = 88 м:

Левый сегмент на тонком коаксиальном кабеле, правый на витой паре.

Левый сегмент: 11,8 + 88 · 0,1026 = 20,82 (bt)

Правый сегмент: 169,5 + 42 · 0,113 = 174,26 (bt)

БЛС - база левого сегмента

БПС - база промежуточного сегмента

n - число промежуточных сегментов

БПрС - база правого сегмента

Д - длина сегмента

ЗС - задержка среды сегмента

m - число сегментов

PDV = 20,82+174,26 =195,06 < 575 (bt)

Левый сегмент на витой паре, правый на тонком коаксиальном кабеле.

Левый сегмент: 15,3 + 42 · 0,113 = 20,046 (bt)

Правый сегмент: 169,5 + 88 · 0,1026 = 178,5288 (bt)

PDV = 20,046+178,5288=198,5748 < 575 (bt)

Принимаем PDV за 198,57<575.

Расчет PVV:

Расчет величины сокращения межкадрового интервала для всей сети заключается в суммировании этих максимальных значений уменьшения межкадрового интервала для левого и всех промежуточных сегментов сети:

Таблица 10. Сокращение межкадрового интервала повторителями.

Тип сегмента	Передающий сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-2	16	11
10Base-T	10,5	8

1. Левый сегмент на тонком коаксиальном кабеле, правый на витой паре.

Левый сегмент: 16

PVV = 16 < 49 (bt).

2. Левый сегмент на витой паре, правый на тонком коаксиальном кабеле.

Левый сегмент: 10,5

PVV = 10,5 = 10,5 < 49 (bt).

Исходя из полученных величин, можно сказать, что данная сеть корректна и соответствует стандартам Ethernet.

Выбор интерфейсных элементов и операционных систем.

Сетевой адаптер, как и в предыдущих вариантах расчета рекомендуется 3COM 10/100 UTP/BNC PCI.

Выбор этой сетевой карты, имеет следующие преимущества:

- возможность использовать в качестве среды передачи, как коаксиальный кабель, так и витую пару.

- возможность работы на скоростях 10Мbt м 100Mbt.

- использование разъёма PCI.

В третьем варианте топология сети смешанная, поэтому средой передачи для 1 сегмента будет выступать кабель витая пара категории 3, для второго сегмента среда передачи кабель RG-58.

Модель принтера, по-прежнему HP LaserJet 1010. Преимущество этой модели перед другими - скорость печати и наличие 2 интерфейсов подключения LPT и USB.

В качестве операционной системы файл-сервера мною выбрана операционная система Windows 2000 Server 30 user. На рабочие станции ОС Windows 2000 Pro, данная комбинация обеспечит наилучший баланс защищённости и производительности сети.

Файл-сервер - в проектируемой - сети узловой элемент, на котором находятся большие массивы важной информации. Поэтому целесообразно обезопасить его от неполадок и отключения электросети, путём использования блока бесперебойного питания. Выбираю Smart UPS 700 BA. Его мощности должно хватить на то чтобы в случае отключения питания корректно завершить сетевые подключения и выключить сервер.

Число вилок RJ-45, в сегменте , построенном на витой паре считалось по формуле

Число вилок = число patch cord * 2 + число занятых портов хаба.

Спецификация оборудования сети. Калькуляция работ по монтажу.

Наименование	Цена	Кол-во	Всего
Оборудование
Кабель UTP3 (1000 фут = 304,8 м)	104/бухта	1	104
Кабель RG-58	0,3м.	100	30
BNC-T коннектор	1/шт.	15	15
Терминатор BNC	0,5/шт.	2	1
Разъем BNC	0,4/шт.	28	11,2
Плинтус 20 (на 2 кабеля)	1,8/3м	11 шт.	19,8
Плинтус 32 (на 4 кабеля)	2,8/3м.	6 шт.	16,8
Угол внутренний/внешний (на 4 кабеля)	2,8/шт.	2	5,6
Плинтус 60 (8 кабелей)	7/3м.	1	7
HUB 10 Mb 3 COM 16TP	392/шт.	1	392
Patch Cord UTP-3 3м	4/шт.	12	48
Розетка RJ-45 UTP-3, одинарная	1,95/шт.	12	23,4
Вилка RJ-45 UTP-3	0,15/шт.	36	5,4
Сетевая карта 3COM 10/100 UTP/BNC PCI	145/шт.	26	3770
HP LaserJet 1010	200/шт.	4	800
Аппаратный принт-сервер HP JET DIRECT UTP/BNC (1 lpt)	190/шт	1	190
Smart UPS 700 ВА	374/шт.	4	374
Программное обеспечение
Windows 2000 pro + sp4 Ru OEM Pack	100 /шт.	24	2400
Windows 2000 svr + sp4	2350 /шт.	1	2350
Работы
Прокладка кабеля UTP	1/метр	134	134
Монтаж плинтусов	2,5 /м	60	150
Монтаж RJ-розеток	3/шт.	12	36
Монтаж RJ-вилок	2,5/шт.	36	90
Прокладка кабеля RG-58	3/метр	88	264
Пробивка отверстий в стенах	3/шт.	7	21
Установка сетевых карт в WS и FS	2/шт.	26	52
Инсталляция сетевого ПО на WS	10/шт.	24	240
Инсталляция сетевого ПО на FS	20/шт.	1	20
Итого:	11570,2

Расчет характеристик ЛВС Ethernet смешанной топологии на тонком коаксиальном кабеле и на витой паре.

Имеем следующие исходные данные:

· протяженность сети S = 120 м (0,120 км.);

S₁ - 42 м. на витой паре

S₂ - 88 м. на коаксиальном кабеле

· скорость модуляции B = 10 Мбит/с;

· число станций M =25;

· скорость распространения сигнала по кабелю связи V₁ = 3*10⁵ км/с*0,77 = 2,31*10⁵ км/с, V₂ = 3*10⁵ км/с*0,6 = 1,8*10⁵;

· число серверов, объединяющих сегменты n_с = 1 (характеристика топологии сети);

· число концентраторов n_р =1

· максимальная задержка сервера в битах L_рс = 70 бит ;

· максимальная задержка концентратора в битах L_рк = 70 бит ;

· тип протокола, из которого устанавливаются:

а) средняя длина информационной части кадра L_и = 1300 бит;

б) средняя длина служебной части кадра L_с = 218 бит;

· закон распределения длин информационной части кадра v_и = 1;

· закон распределения служебной части кадра v_с = 0;

· среднее значение интенсивности сообщений, поступающих от каждой станции л_ср = 10 с^-1;

1. Время распространения сигнала по кабелю между двумя наиболее удаленными станциями:

Максимальное время задержки сигналов в ретрансляторах:

2. Полное время распространения сигнала (окно конфликтов)

3. Длительность информационной части кадра

4. Длительность служебной части кадра

5. Суммарная средняя длительность кадра

6. Коэффициент вариации времени передачи кадров (показывает долю полезной информации в отношении к общей передаваемой в кадре)

Суммарное значение интенсивности поступления сообщений

7. Суммарный коэффициент загрузки

8. Коэффициент дальнодействия, с учетом времени задержки в ретрансляторах (показывает «ускорение» передачи одного бита данных для заданного вида кабеля при заданной средней длительности кадра)

9. Относительное время задержки доставки сообщения (нормированное время доставки сообщений - нормированное по средней длительности кадра)

10. Время передачи

11. Пропускная способность ЛВС

12. Предельно допустимое значение суммарной интенсивности, при котором загрузка достигает пропускной способности канала

13. Минимальное время задержки доставки

Заключение. Сравнительный анализ ЛВС Ethernet различных топологий

Мною спроектированы 3 модели ЛВС. Желая провести сравнительный анализ при минимуме переменных параметров, я использовал постоянную конфигурацию рабочих мест и принтеров, для всех вариантов. Также неизменной я оставил скорость модуляции для всех трёх проектов. Помимо успешного выполнения РГР мною преследовалась цель - обоснование, по месту работы, перехода ЛВС с коаксиального кабеля на витую пару с той же скоростью (Хаб на 10 мб/с.) при отсутствии реальной перегрузки сети на коаксиальном кабеле. Как показала работа при прочих одинаковых условиях и неизменной скорости модуляции сеть на коаксиальном кабеле показывает лучшие результаты.

Все рассчитанные варианты построения ЛВС корректны.

Приведённые ниже таблицы и график свидетельствуют о преимуществе построения сети на коаксиальном кабеле. Это не ошибка. В расчётах я умышленно не стал раскрывать полностью возможности сети на витой паре (не использовал концентраторов и кабель с целью поднять скорость сети до 100 mb.) Тем самым я хотел доказать, что при небольших объёмах передачи данных, кои, например, присутствуют в бухгалтериях небольших предприятий переход с шинной на звездообразную топологию при использовании тех же сетевых карт (10Mb/s) является не правильным решением. Так как преимуществ такого перехода нет, за исключением гибкости и возможности легкого наращивания сети, а недостаток продемонстрирован на графике - несколько уменьшается пропускная способность сети при увеличении нагрузки.

Пропускная способность сети с шинной топологией на коаксиальном кабеле C=0.75

Пропускная способность сети со звездообразной топологией на витой паре C=0.68

Пропускная способность сети со звездообразной топологией на витой паре C=0.71

Топологии	Загрузка
Шинная	звездообразная	смешанная
tn,мкc	tn,мкc	tn, мкс	R
1,0031	1,0095	1,00325000	0
1,158	1,185	1,171	0,1
1,339	1,395	1,365	0,2
1,599	1,714	1,652	0,3
2,008	2,259	2,120	0,4
2,739	3,399	3,017	0,5
4,426	7,274	5,433	0,6
12,498		34,6	0,7
			0,8
			0,9
			1

1- (R) - для шинной топологии ЛВС на тонком коаксиальном кабеле

2- (R) - для звездообразной топологии ЛВС на витой паре.

3- (R) - для звездообразной топологии ЛВС на витой паре.

По графику видно, что при одном и том же коэффициенте загрузки нормированное время доставки сообщения для сети со звездообразной топологией несколько выше.

Учитывая достоинства и недостатки рассмотренных решений, я склоняюсь к следующему выводу:

Если в ближайшие 2-3 года не прогнозируется изменение в структуре сети (например, подключение большого числа новых рабочих станций), то оптимальным решением будет использование сети с шинной топологией.

В случае если число рабочих станций может быть увеличено или возможны пересмотры планировки помещений, где располагаются рабочие станции, то лучше использовать сеть смешенной топологии.

Когда же перестановки наиболее вероятны, а перепланировка размещения рабочих мест связана со спецификой работы, то наиболее подходящим решением будет сеть на витой паре проводов.

В комплексе же, учитывая сравнительные характеристики сетей, затраты на их построения и возможности реконфигурации можно сделать вывод о том, что наиболее предпочтителен вариант сети со смешанной топологией, включающей в себя достоинства сетей шинной и звездообразной топологий.

Литература

1. Е.С.Васяева, Н.С. Васяева «Сети ЭВМ и распределённая обработка информации» Й-Ола 2000 г.

2. Е.С.Васяева, Н.С. Васяева «Проектирование локальных вычислительных сетей» Й-Ола 2002 г.

3. В.Г. Олифер Н.А. Олифер «Компьютерные сети» Москва 2001г.

Приложение

Размещено на Allbest.ru