Основы передачи дискретных сообщений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство связи

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Основы передачи дискретных сообщений

Методические указания по выполнению самостоятельных работ для студентов очной и заочной форм обучения на базе среднего (полного) общего образования специальности 210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы»

Н.В. Будылдина

Екатеринбург

2009

Рецензент: к.т.н. профессор Астрецов Д.В.

Будылдина Н.В.

Основы передачи дискретных сообщений: Методические указания к выполнению самостоятельных работ/ Н.В. Будылдина - Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009. - 31с.

Методические указания по выполнению самостоятельных работ по дисциплине «Основы передачи дискретных сообщений» предназначены для студентов специальности: 210404.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы».

Выполнение самостоятельных работ предусматривает дополнительное изучение материала, расширяет кругозор теоретических знаний дисциплины, получение необходимых навыков математического расчета величины краевых искажений, построения диаграмм искаженных дискретных сигналов. Углубить знания по изучению конструкции ПЭВМ, систем обработки сообщений. Научиться самостоятельно, работать с литературой.

Методические указания содержат перечень литературы и задания для выполнения самостоятельной работы.

Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» в качестве методических указаний по выполнению самостоятельных работ по дисциплине «Основы передачи дискретных сообщений» для студентов специальности 210404.65 - «Многоканальные телекоммуникационные системы».

УДК 621.391.25

ББК 32.881

Кафедра общепрофессиональных дисциплин технических специальностей

©УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009

Содержание

дискретный сигнал межсетевой

Пояснительная записка

1. Искажения дискретных сигналов

2. Понятие синхронизации. Виды поэлементной синхронизации

3. Построение циклических кодов

4. Адаптация в системах ПДС

5. Персональный компьютер - оконечный терминал передачи данных

6. Принцип передачи неподвижных изображений

7. Аппаратура данных межсетевого обмена

8. Глобальные сети передачи данных

Методические указания по выполнению самостоятельной работы

1. Пояснительная записка

Методические указания к выполнению самостоятельной работы составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Основы передачи дискретных сообщений», предназначены для студентов специальности 210406.65 «Многоканальные телекоммуникационные системы», на базе среднего (полного) общего образования. Выполнение самостоятельной работы предусматривает закрепление теоретических знаний курса, получение необходимых навыков математического расчета, умение самостоятельно работать с литературой и составлять краткие тезисы и конспекты.

Выполнение самостоятельно работы следует производить с необходимыми пояснениями, расчетами, выводами, приводить схемы, формулы и графики, пояснять значения символов в них.

Самостоятельная работа оформляются в отдельной тетради, и предоставляется преподавателю для поверки. По результатам проверки выставляется зачет.

На проведение самостоятельной работы в соответствии с программой отводится: 46 часов.

Количество часов на выполнение каждой работы, а также ее тема, указаны в таблице 1.

Таблица 1. Перечень тем по выполнению самостоятельной работы

№	Виды и содержание самостоятельной работы студента	Время (часы)
1	Тема 1.3 Искажения дискретных сигналов.	2
2	Тема 2.1 Понятие синхронизации. Виды поэлементной синхронизации	2
3	Тема 3.3 Построение циклических кодов.	4
4	Тема 3.4 Адаптация в системах ПДС.	6
5	Тема 5.2 Персональный компьютер - оконечный терминал передачи данных	10
6	Тема 6.2 Принцип передачи неподвижных изображений.	4
7	Тема 7.4 Аппаратура данных межсетевого обмена.	6
8	Тема 7.5 Глобальные сети передачи данных	12
	Итого по учебному плану:	46

2. Искажения дискретных сигналов

1. Цель работы:

Изучить методику расчета и оценки краевых искажений дискретного сигнала.

2. Литература:

Основы построения систем и сетей передачи информации: учеб. пособие для вузов. / В.В. Ломовицкий, - М.: Горячая линия - Телеком, 2005.

Приложение к практическому занятию.

Конспект лекций.

3. Задание:

Ответить на вопросы:

В чем заключается общий принцип передачи сообщений стартстопным методом?

Для чего нужны сигналы старт и стоп в стартстопном методе передачи?

Дать определение искажениям дискретного сигнала?

Что такое краевые искажения дискретного сигнала?

Что такое искажения дробления?

Какие методы регистрации единичных элементов Вам известны? Какие искажения они устраняют?

В чем суть регистрации единичных элементов методом стробирования?

Нарисовать диаграмму передачи следующего слова стартстопным и синхронным методом передачи. Определить время передачи информации для каждого метода.

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Слово	дог	сад	лак	шеф	гол	лев	Ель	миг	бит	бод	мул	фен	мел	сон	Пол
V, Бод	50	75	100	200	50	75	100	200	50	75	100	200	50	75	100

Номер варианта соответствует номеру в списке журнала.

Изучить методику расчета величины краевых искажений.

Изучить методы построения диаграмм искаженных дискретных сигналов.

Решить задачу:

Начертить временные диаграммы стартстопной кодовой комбинации заданной буквы по коду МТК-2 без искажений и с искажениями, а также диаграммы подачи стробирующих импульсов без искажения и с искажениями. Рассчитать величину индивидуальных и стартстопных искажений. Определить запас устойчивости связи. Будет ли правильно напечатана буква, при исправляющей способности м=45 %? Почему? Все данные взять из таблицы 2.

Таблица 2

вар	Буква	В, бод	Смещение значащих моментов от идеального положения
			№ № ЗМ смещенных в сторону запазды-вания	Дt для запазды-вающих значащих моментов, мс	№ № ЗМ смещен-ных в сторону опереже-ния	Дt для опережающих знача-щих моме-нтов, мс	Дt для стопстартного перехода, мс
				1	2		1	2	Запаздыва-ние	Опере-жение
1	Г	50	1, 2	5	0,5	3	2,5	-	0,9	-
2	Ю	100	1, 2	3	1,6	3, 4	1,2	2,1	-	0,7
3	Д	200	1, 3	0,5	1	2, 4	0,4	1,1	1	-
4	Х	50	1	8	-	2, 3	2,4	1,7	-	0,55
5	З	100	1, 3	0,9	4	2	-	2,6	1,4	-
6	У	200	1, 2	1,8	2	3	0,9	-	-	0,1
7	С	50	3, 4	9,2	1,1	1, 2	2,9	0,8	2,5	-
8	Б	100	2	-	3,7	1, 3	1,05	1,3	-	0,9
9	П	200	1, 2	2,3	1,5	3	1,4	-	0,6	-
10	Л	50	2, 3	8,2	4	1	1,1	-	-	1,9
11	Я	100	1	2,2	-	2, 3	1,1	0,4	0,4	-
12	В	200	2	-	2,35	1, 3	0,85	0,3	-	1,1
13	Ф	50	1, 4	2	1,1	2, 3	0,7	1,55	3,1	-
14	Ы	100	1, 3	3,1	4,9	2, 5	1,15	0,2	-	1,45
15	Н	200	3	2	-	1, 2	0,2	1,1	0,15	-

4. Расчет величины краевых искажений

Краевые искажения - это смещение значащего момента относительно идеального положения, приводящее к изменению длительности единичного элемента.

Примеры краевых искажений показаны на рисунке 1.

Рисунок 1. Примеры краевых искажений

Дt - это абсолютная величина краевых искажений, которая измеряется в миллисекундах.

Краевые искажения бывают положительными и отрицательными.

Положительные - это искажения, при которых сдвиг значащего момента происходит в сторону запаздывания (вправо). На рисунке 1 положительными искажениями являются Дt2.

Отрицательные - это искажения, при которых сдвиг значащего момента происходит в сторону опережения (влево). На рисунке 1 - это искажения - Дt1 и - Дt3

Краевые искажения можно оценить в процентах от длительности единичного интервала. Это значение называется индивидуальными искажениями. Они рассчитываются последующей формуле:

где t0 - это длительность единичного интервала.

Когда передается кодовая комбинация, то производится расчет краевых искажений для всей кодовой комбинации. В этом случае определяют степень синхронного искажения:

где Дtmax - это максимальная величина положительных краевых искажений.

Дtmin - это максимальная величина отрицательных краевых искажений.

Знак минус, в скобках, обозначает, что это отрицательные краевые искажения. Поэтому, в формулу необходимо подставлять величину отрицательных искажений, взяв его по модулю.

Например: в кодовой комбинации возникли краевые искажения со следующими абсолютными значениями: 1,1; -0,9; 2,6; -1,4 мс. Значит, Дtmax = 1,1 Дtmin = 1,4. Если длительность единичного интервала будет равно 20 мс, то степень синхронного искажения будет равняться:

Это значит, что в кодовой комбинации в целом произошли искажения на 12,5 процентов.

При передаче сообщений стартстопным методом передачи, то рассчитывается величина стартстопных искажений. Эта величина складывается из величины индивидуальных искажений стопстартного перехода и степени синхронного искажения. Пример стопстартного перехода показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Пример стопстартного перехода

Тогда индивидуальные искажения стопстартного перехода будут вычисляться по формуле:

Таким образом, величина стартстопных искажений рассчитывается по формуле:

Расчет величины стартстопных искажений необходим, т. к. искажения стопстартного перехода влияет на всю кодовую комбинацию.

Все краевые искажения делятся на три группы: характеристические, случайные, преобладания. Когда сигнал проходит по линии связи, то в нем всегда присутствуют все три вида искажений. В этом случае, общая величина искажений в кодовой комбинации, будет складываться из суммы этих видов искажений.

Регистрация единичных элементов

Для того, что бы устранить искажения дискретного сигнала используются различные методы регистрации. Регистрация - это процесс определения и фиксации знака значащей позиции. Существует несколько методов регистрации: метод стробирования, интегральный метод и комбинированный.

Для устранения краевых искажений используется метод стробирования.

При искажении дискретного сигнала считается, что его максимальная амплитуда приходится на середину единичного интервала, т. к. она менее всего подвержена влиянию краевых искажений. Для регистрации единичных элементов методом стробирования, на вход регистрирующей схемы совместно с информационным сигналом подается тактовая последовательность. Каждый импульс этой последовательности называется стробирующим. Частота подачи этих импульсов совпадает со скоростью телеграфирования. Кроме этого, подача импульсов совпадает с серединой единичного интервала. На рисунке 3 (а, б) показано, как подаются информационный сигнал и стробирующие импульсы. Из рисунка видно, что если значащий момент единичного элемента сместиться более чем на 50% от длительности единичного интервала, то правильно зарегистрировать единичный элемент будет нельзя. В этом случае произойдет ошибка. В этом случае, для каждого телеграфного аппарата измеряется величина исправляющей способности.

Исправляющая способность (м) - это максимальная величина краевых искажений единичного элемента на входе приемника, при которых еще возможна его правильная регистрация.

Для современных телеграфный аппаратов исправляющая способность должна быть не менее 45%. Это значит, что если сигнал на входе приемника будет искажен на 45%, то его еще можно правильно зарегистрировать. Если краевые искажения будут больше исправляющей способности, то единичный элемент будет зарегистрирован не верно.

Для центров коммутаций сообщений (ЦКС) исправляющая способность будет равна 48%. Большей исправляющей способности добиться не удается, т. к. стробирующие импульсы имеют конечную длину, кроме этого, они подаются не точно на середину единичного интервала, т. к. идеальной системы синхронизации нет, и получаются погрешности в подаче импульсов.

Рисунок 3. Влияние стопстартного перехода на кодовую комбинацию

Как говорилось ранее, искажения стопстартного перехода влияет на всю кодовую комбинацию. Это хорошо видно из рисунка 3 (в, г). На рисунке 3в показан искаженный дискретный сигнал, в котором сместился стопстартный переход. Импульсы стробирования начинают подаваться через интервал равный 1,5t0 от стопстартного перехода. Раз переход сместился, значит, сместятся стробирующие импульсы на туже величину, что и стопстартный переход (рисунок 3г).

Смещение стробирующих импульсов относительно центра единичного интервала приводит к тому, что значащие моменты единичных элементов могут сместиться на меньшую величину, чем при идеальном положении стробирующих импульсов. Это хорошо видно на рисунке 3в. У второго информационного единичного элемента значащий момент сместился в сторону опережения, а его стробирующий импульс в сторону запаздывания (рис. 3г). Если бы значащий момент, либо стробирующий импульс сместились еще на небольшое значение, то стробирующий импульс вышел бы за пределы единичного элемента, и правильно зарегистрировать единичный элемент было бы не возможно. Возникла бы ошибка.

В связи с этим, для телеграфной связи указывается характеристика запас устойчивости (Д). Запас устойчивости - это разность между исправляющей способностью приемника и величиной суммарных искажений на входе приемника:

Из этого выражения видно, что если значение Д будет отрицательной, значит, общее величина искажений на входе приемника превышает его исправляющую способность, следовательно, правильный прием символа не возможен.

3. Понятие синхронизации. Виды поэлементной синхронизации

1. Цель работы:

Углубить знания по элементной синхронизации

2. Литература:

Шувалов В.П..«Методы и устройства синхронизации в системах ПДС». Методические указания, УрТИСИ, 2003.

3. Задание:

Составить тезисы по следующим вопросам;

Понятие синхронизации. Виды синхронизации.

Принцип синхронизации в синхронных и стартстопных системах.

Классификация устройств поэлементной синхронизации. Предъявляемые к ним требования.

Устройство и принцип работы разомкнутых устройств поэлементной синхронизации (структурная схема, графики работы).

Устройство и принцип работы замкнутого устройства поэлементной синхронизации с непосредственным воздействием на задающий генератор (структурная схема, графики работы).

Устройство и принцип работы замкнутого устройства поэлементной синхронизации без непосредственного воздействия на задающий генератор (структурная схема, графики работы).

Параметры устройств поэлементной синхронизации.

Решить задачи

1) Скорость телеграфирования 1000Бод. На какую величину сместится стробирующий импульс при перерыве связи когда t=1мин. и когда t=8 мин.

при стабильности генератора k=2Ч10-5.

2) Какой должна быть стабильность задающего генератора приемника, чтобы при перерыве связи на t=1000ф0 при скорости модуляции 200Бод. Величина смещения стробирующего импульса не превышала 25% длительности элемента ф0.

4. Построение циклических кодов

1. Цель работы:

Углубить знания студентов по циклическому кодированию.

2. Литература:

Основы построения систем и сетей передачи информации: учеб. пособие для вузов. / В.В. Ломовицкий, - М.: Горячая линия - Телеком, 2005.

3. Задание:

Составить конспект по вопросам:

Решение задач по построению циклических кодовых комбинаций, циклических кодеров и декодеров [2.1 с. 269-273].

Дан полином Р(х)=Х6+Х4+Х3+Х+1; G(х)=Х7+Х5+Х3+Х2 построить кодер и декодер, составить таблицу состояния регистра сдвига кодера и декодера.

Дан полином Р(х)=Х7+Х4+Х3+Х2+1; G(х)=Х8+Х5+Х4+ Х3+Х2+Х построить кодер и декодер, составить таблицу состояния регистра сдвига кодера и декодера.

5. Адаптация в системах ПДС

1. Цель работы:

Углубить знания студентов по системам передачи сообщений с обратной связью.

2. Литература:

Н.В. Будылдина Системы передачи сообщений с обратной связью. Лекция, УрТИСИ, 2003.

3. Задание:

Составить конспект по следующим вопросам;

Решающие обратные связи с последовательной передачей информации [2.1. c. 10-12];

Решающие обратные связи с накоплением правильно принятых комбинаций [2.1. c. 12-13];

Решающие обратные связи с адресным переспросом [2.1. c. 13-15];

Системы с информационной обратной связью [2.1. c. 15-17].

6. Персональный компьютер - оконечный терминал передачи данных

1. Цель работы:

Расширить знания студентов об устройстве и принципе действия современных ПЭВМ.

2. Литература:

Русак И.М. «Технические средства ПЭВМ». Минск. «Высшая школа», 1996.

Богумирский Б.С. «Руководство пользователя ПЭВМ. 1 том. СПб Ассоциация «OILCO», 1992.

Будылдина Н.В. «Оконечные устройства сетей электросвязи». Учебное пособие, УрТИСИ, 2004.

3. Задание:

Составить тезисы по вопросам:

Устройство и принцип действия НЖМД. Его характеристики [2.1 с. 304-306].

Формат записи данных в НЖМД. Понятие чередование секторов и коэффициента чередования секторов 2.[1 с. 307-309].

Виды НОД. Структурная схема, принцип работы НОД [2.1 с. 332-336].

Виды клавишных переключателей клавиатуры. Принцип их работы [2.1 с. 352-355].

Классификация и характеристики дисплеев [2.1 с. 362-367].

Структурная схема монохромного монитора. Назначение узлов. [2.1 с. 374-375].

Структурная схема цветного монитора. Назначение узлов [2.1 с. 375-376].

Структурная схема видеоадаптера EGA. Назначение узлов [2.1 с. 390-392].

Классификация принтеров [1 стр. 397].

Общая структурная схема принтера. Назначение узлов [1 стр. 395-396].

Устройство и принцип действия матричного принтера [1 стр. 397-399].

Устройство и принцип действия струйного принтера [1 стр. 401-402].

Устройство и принцип действия лазерного принтера [1 стр. 404-406].

Устройство и принцип действия оптической мыши [1 стр. 428-429, 430, 2 стр. 52].

Характеристики сканеров и их классификация [2 стр. 53-396].

Принцип работы различных видов сканеров [3 стр. 31].

Структурная схема и принцип работы черно-белого и цветного сканеров [3 стр. 34-35].

Принцип работы различных видов сенсорных экранов [1 стр. 56-57].

Типы микропроцессоров их характеристика. Многоядерные процессоры.

7. Принцип передачи неподвижных изображений

1. Цель работы:

Углубить знания студентов по принципам передачи факсимильных сообщений.

2. Литература:

Копничев Л.Н., Сахарчук С.И. Телеграфное и оконечное оборудование документальной электросвязи. - М.: Радио и связь, 1986.

Копничев Л.Н., Алешин В.С. Оконечные устройства документальной электросвязи. - М.: Радио и связь 1986.

3. Задание:

Составить конспект по теме: «Виды развертывающих устройств и принцип их работы» [2.1 с. 205-209].

Составить конспект по теме: «Виды оптических систем» [2.1 ст. 202-205].

8. Аппаратура данных межсетевого обмена

1. Цель работы:

Закрепить определение корневого порта коммутатора при использовании протокола STP.

2. Литература:

В.Г. Олифер. Н.А. Олифер компьютерные сети. Принципы. Технологии, протоколы Учебник. Санкт-Петербург. Питер. 2006.

3. Задание:

Решить задачи:

На рисунке 4 предусмотрено 5 коммутаторов подключенные с образованием петель. Пояснить принцип работы протокола STP, определить корневой порт коммутатора, назначенные порты и заблокированные порты. Зарисовать покрывающее дерево.

На рисунке 5 предусмотрено 4 коммутатора подключенные с образованием петель. Пояснить принцип работы протокола STP, определить корневой порт коммутатора, назначенные порты и заблокированные порты. Зарисовать покрывающее дерево.

На рисунке 6 предусмотрено 6 коммутаторов подключенные с образованием петель. Пояснить принцип работы протокола STP, определить корневой порт коммутатора, назначенные порты и заблокированные порты. Зарисовать покрывающее дерево.

На рисунке 7 предусмотрено 7 коммутаторов подключенные с образованием петель. Пояснить принцип работы протокола STP, определить корневой порт коммутатора, назначенные порты и заблокированные порты. Зарисовать покрывающее дерево.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4. Пять коммутаторов подключенные с образованием петель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5. Четыре коммутатора подключенные с образованием петель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 6. Шесть коммутаторов подключенные с образованием петель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7. Семь коммутаторов подключенные с образованием петель

9. Глобальные сети передачи данных

1. Цель работы:

Научиться проектировать корпоративные сети и производить расчет основных параметров сети.

2. Литература:

С.А. Песков, А.В. Кузин, А.Н. Волков Сети и телекоммуникации. Учебное пособие для студентов учеб. заведений/.С.А. Песков, А.В. Кузин, А.Н. Волков. - издательский цент «Академия».2006.

Олифер В.Г. Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы: Учеб./ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПБ.: Питер, 2006.

3. Задание:

Привести проект сети и расчет характеристик, определить аппаратные и программные средства при комплектации вычислительной сети, размещение узлов сети и каналов сетевой связи, доступ к ресурсам глобальной сети (web- ftp- mail-серверам), расчет технических характеристик корпоративной сети. В качестве прототипа зданий организации используются корпуса предприятий, где работают студенты-заочники. Необходимые расстояния выбираются условно и устанавливаются студентом самостоятельно. Основные исходные данные приведены в таблицах 1 и 2. Для подбора материала предлагается использовать ресурсы Интернет.

Таблица 3. Исходные данные

№ варианта по предпоследней цифре зачетной книжки	Предметная область	Количество серверов	Условия подключения к провайдеру Интернет	Количество рабочих станций
0	ЛВС предприятия	3(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 5,5 км. Использовать кабель UTP	70
1	Технологическая сеть предприятия	4(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 12 км. Использовать ВОЛС	120
2	Информационная система предприятия	2(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 3,5 км. Использовать кабель UTP	57
3	Информационная система для автоматизации документообо-рота	2(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 1,5 км. Использовать кабель UTP	62
4	Учебная компьютерная сеть	4(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 3,5 км. Использовать кабель UTP	257
5	Технологичес-кая сеть предприятия	5(назначение серверов определяете самостоятельно)	Расстояние до провайдера 12 км. Использовать ВОЛС.	140
6	Информацион-ная система для автоматизации документообо-рота	2(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 1,5 км. Использовать кабель UTP	55
7	Технологичес-кая сеть предприятия	3(назначение серверов определяете самостоятельно)	Расстояние до провайдера 8,5 км. Использовать ВОЛС	167
8	Корпоративная сеть предприятия	4(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 10 км. Использовать ВОЛС	146
9	ЛВС предприятия	3(назначение серверов определяете самостоятельно) плюс сервер печати	Расстояние до провайдера 3,5 км. Использовать кабель UTP	155

Таблица 4. Исходные данные

		Варианты по последней цифре зачетной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Модемы	4	3	5	3	4	2	3	3	2	4
	Router	4	5	2	3	4	2	3	1	2	3
	Коммутатор	2	1	2	2	2	3	1	3	1	2

Целью проектирования является расчет технических характеристик локальной сети, корпоративной или технологической сети соответственно, определение аппаратных и программных средств комплектации сетей предприятия, размещение узлов сети и каналов сетевой связи, расчет полезной пропускной способности сети, расчет экономических характеристик корпоративной, локальной или технологической сети.

Для проектирования сети необходимо определить:

перечень необходимых задач и служб, выполняющихся в сети;

расположение компьютеров - рабочих станций и серверов;

план помещений, в которых необходимо построить компьютерную сеть;

дополнительные технические, экономические и эксплуатационные требования.

При проектировании необходимо выполнить следующие задачи:

выбор сетевой технологии (технологий);

выбор топологии сетевых соединений;

разводки и размещения рабочих станций и серверов (структурированная кабельная система);

выбор и определение перечня используемого сетевого программного обеспечения и протоколов;

расчет и планирование среднего трафика и коэффициента использования сети;

расчет полезной пропускной способности сети;

расчет стоимости внедрения локальной сети и экономического эффекта ее эксплуатации.

10. Методические указания по выполнению самостоятельной работы

Проектирование корпоративной сети на базе Ethernet

Ниже приведен порядок проектирования сети.

1. Планирование проекта ЛВС начинается с предварительного выбора базовой сетевой технологии для проектируемой локальной сети на основании технических требований, экспертных данных и теоретического материала. В таблице 3 приведены наиболее распространенные технологии современных локальных сетей.

Таблица 5. Технологии локальных сетей

Спецификация	Номинальная пропускная способность	Топология	Оборудование	Особенности
Ethernet 10Base2	10 Мбит/с	шина	сетевые карты, коаксиальный кабель, Т-коннекторы, терминаторы	дешевизна, невысокая надежность
Ethernet 10BaseT	10 Мбит/с	звезда, дерево	сетевые карты, витая пара, концентраторы (коммутаторы)	наиболее популярные технологии, часто используются совместно
Fast Ethernet ВП1	100 Мбит/с	звезда, дерево	сетевые карты, витая пара, концентраторы (коммутаторы)
Fast Ethernet ОВ2	100 Мбит/с	точка-точка	сетевые карты, оптоволокно, коммутаторы	для соединения отделов (групп) или серверов
Gigabit Ethernet	1 Гбит/с	точка-точка	оптоволокно, коммутаторы
Radio Ethernet	11 Мбит/с	звезда	сетевые карты, точки доступа (концентраторы)	используется где прокладка кабеля нерациональна
v.34	33,6 кбит/с	точка-точка	модемы, телефонная линия	используются для удаленного доступа
v.90	56,4 кбит/с	точка-точка	модемы, телефонная линия
xDSL	2 Мбит/с	точка-точка	модемы, телефонная линия

1 ВП - витая пара (UTP, STP);

2 ОВ - оптоволокно.

2. Определяется эффективный трафик Пэ i как отношение среднего времени занятия задачей сети tср.i (таблица 6) к общему времени работы сети tраб, умноженное в случае полного занятия сети задачей на номинальную пропускную способность сети Пн или, в случае фиксированного трафика, на его значение.

Таблица 6. Сетевые задачи, используемые в современных локальных сетях

Задача	Среднее время занятия задачей сети, мин. в сут.	Серверная часть	Клиентская часть
обмен файлами	10-60 на 1 станцию	Сетевая ОС	Сетевая ОС
файловый сервер	120-360	Серверная сетевая ОС	Клиентская сетевая ОС
резервирование информации	5-30 на 1 раб. станцию 10-120 на 1 сервер	Сетевая ОС	Сетевая ОС
сетевая печать	1-20 на 1 станцию	Сетевая ОС	Сетевая ОС
служба терминалов	10-300 на 1 станцию (трафик 14-100 кбит/с)	Серверная сетевая ОС	Клиентская сетевая ОС
СУБД	5-30 на 1 станцию	Сервер БД	Приложения БД
удаленный доступ	60-480 на 1 пару модемов	Сервер удал. доступа	Клиент удал. доступа
Интернет	10-120 на 1 клиента	Прокси-сервер	Браузер
электронная почта	0,5-2 на 1 клиента	Почтовый сервер	Почтовый клиент
Интранет	5-20 на 1 клиента	Веб-сервер	Браузер
интерактивные сообщения	1-5 на 1 станцию	различные	различные
голосовая связь (IP-телефония)	10-60 на 1 станцию (трафик 33-64 кбит/с)	различные	различные
видеоконференции	20-40 на 1 станцию (трафик 0,1-1 Мбит/с)	различные	различные
службы сетевой безопасности	15-20 на 1 сервер + 2-5 на 1 клиента	Серверная сетевая ОС	Клиентская сетевая ОС

Полученные значения суммируются для определения общего сетевого трафика ПУ з. Значение ПУ з. умножается на коэффициент служебного, широковещательного и неучтенного трафика kс.т. = (0,050,07)·n, где n - количество компьютеров в сети, и коэффициент запаса kз = (1,22,0) для учета будущего развития сети.

По полученному значению ПУ уточняется выбранная технология ЛВС таким образом, чтобы коэффициент использования сети kисп. = ПУ / Пном был не более (0,30,6). Если необходимо, уменьшается среднее время работы одной или нескольких задач, либо выбирается другая сетевая технология (п.1.1.) Допускается увеличение общего времени работы серверов за счет ночного времени.

В случае превышения трафика сеть разбивается на логические сегменты с помощью коммутаторов. Суммарный трафик пересчитывается для каждого логического сегмента. Для каждого логического сегмента уточняется коэффициент использования сети, как указано выше.

В случае высокого широковещательного и служебного трафика при наличии более 150-300 станций необходимо разбиение локальной сети на подсети с помощью маршрутизаторов.

В качестве результата планирования проекта ЛВС записывается наименование выбранной технологии, пропускная способность сети и усредненный по логическим сегментам коэффициент использования сети.

3. Согласно исходному расположению компьютеров и выбранной сетевой технологии выбирается сетевая топология. Строится топологическая схема локальной сети с указанием номеров рабочих станций, видов серверов, типа и пропускной способности каналов связи.

4. По выбранной топологии и исходной схеме размещения компьютеров строится схема кабельной разводки с требованием минимальной суммарной длины кабеля. При использовании коммутаторов и маршрутизаторов их расположение выбирается с этим же требованием. Кабели располагаются вдоль стен в специальных коробках, либо под фальшполом (фальшпотолком). При использовании радиосвязи выдвигается требование минимального расстояния до AP (Access Point, точки доступа, радио-концентратора).

Если необходимо, вносятся корректировки в исходную схему размещения компьютеров.

Рассчитывается суммарная длина кабеля с учетом запаса 15-20%. Окончательная схема кабельной разводки наносится на исходную схему размещения компьютеров с указанием номеров рабочих станций и типа серверов и типа кабеля

По имеющемуся перечню сетевых задач выбирается соответствующее сетевое программное обеспечение и операционных платформ.

Учитываются требования защиты информации. Устанавливается антивирусное программное обеспечение. При наличии выхода в Интернет устанавливается брандмауэр. При наличии важных данных организовывается их периодическое резервирование на специальный сервер.

Примерная схема корпоративной сети показана на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема корпоративной сети

Расчет полезной пропускной способности сети Ethernet

Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностью понимается скорость передачи полезной информации, объем которой всегда несколько меньше полной передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.

Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании.

Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46 / 64 ? 0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500 / 1518 ? 0,99 от общей информации.

Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большее количество служебной информации.

Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 bt, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt то получим, что период следования кадров составит 672 bt. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс ? 148810 кадр/с.

При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12208 бит, период следования составляет 12 208 bt + 96 bt = 12 304 bt, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1 / 123,04 мкс = 8127 кадр/с.

Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации Vп в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети:

Пп (бит/с) = Vп · 8 · f.

Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна

Ппт1 = 148 810 кадр/с = 54,76 Мбит/с,

что составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети.

Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна

Ппт2 = 8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с.

Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с.

Поскольку для расчетов мы пользовались относительной величиной битового интервала bt, можно легко рассчитать эти значения для сети Ethernet 10 Мбит/с. Полезная пропускная способность Ethernet в 10 раз меньше.

Размещено на Allbest.ru