Электронно-вычислительные сети и средства коммуникации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра «Автоматики и телемеханики»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Сети ЭВМ и средства коммуникации»

Вариант № 10

Выполнила: студентка

заочного отделения

группы УК-15-1 бзу

Кожемякина Юлия Викторовна

Проверил: доцент

Кузнецов Игорь Иванович

ПЕРМЬ 2016г.

I. Сети ЭВМ и средства коммуникации

1.1 Высокоскоростные СПИ-FastEthernet

Локальные сети для работы с СПИ, применяемыми подразделениями вневедомственной охраны, строятся на ПЦО, как правило, по топологии «звезда». В качестве центрального звена в данном случае используется коммутатор или концентратор, а периферийными абонентами данной «звезды» будут являться сервер(ы) и компьютеры с установленным ПО АРМ: АРМ ДПУ, АРМ ДПЦО, АРМ Инженера и др. Основным достоинством топологии «звезда» является простота сопровождения и поиска неисправностей. Повреждение в кабеле отражаются только на устройстве (ПК), к которому подключен кабель. Такие изолированные неисправности намного легче обнаружить и устранить, чем в шинной топологии. Единственным недостатком физической топологии «звезда» является несколько больший расход кабеля и трудозатраты на его прокладку. По мнению ИТ-специалистов топология ЛВС типа «звезда» - наиболее популярная топология в современных локальных сетях.

Локальную сеть ПЦО целесообразно создавать при количестве охраняемых объектов свыше 500. В данном случае на ПЦО организуется одноранговая ЛВС на базе ПЭВМ под управлением соответствующей ОС, рекомендуемой производителем СПИ. При этом используется, как правило, следующее оборудование: сетевой коммутатор Ethernet на 8-16 портов 10/100/1000 Mбит/с, сетевые платы в ПЭВМ. На ПЭВМ устанавливается программное обеспечение СПИ: АРМ ДПУ, АРМ ДПЦО и АРМ Инженера или иные схожие по функциям АРМ, имеющиеся в составе СПИ. В случае использования сетей передачи данных по каналам VPN от СПИ, установленных на территориально удаленных или оснащенных цифровыми каналами связи АТС применяется каналообразующее оборудование стандартов ADSL/SHDSL, а также преобразователи интерфейсов RS-232/Ethernet. Для обмена информацией с объектовыми устройствами, работающими по каналу GSM/GPRS, на ЛВС используется рекомендованные производителем СПИ специализированные GSM/GPRS модемы. Линии передачи ЛВС, как правило, прокладываются кабелем неэкранированная «витая пара» UTP Cat 5-E.

На рис.1 представлена типовая схема организации одноранговой ЛВС на ПЦО для работы СПИ. Следует отметить, что для СПИ «Радиосеть» одноранговая сеть является основной технологией для построения локальной сети на ПЦО.

При увеличении количества охраняемых объектов (ориентировочно свыше 1000 объектов) для повышения надежности системы централизованной охраны, повышения быстродействия и удобства работы с СПИ в состав локальной сети ПЦО целесообразно включить сервер, на котором, как правило, ведется единая база данных охраняемых объектов, размещаются архивы, отчеты и другая служебная информация. На рис. 6.2 представлена примерная структурная схема локальной сети ПЦО, в составе которой имеется сервер БД.

Рис.1 Примерная схема организации одноранговой ЛВС на ПЦО

Рис. 2 Примерная схема организации на ПЦО локальной сети с сервером БД

В случае дальнейшего роста количества охраняемых объектов для обеспечения надежной и стабильной работы ЛВС ПЦО, для устойчивой работы локальной сети и для защиты от возможных сбоев в работе основного сервера необходимо иметь резервный сервер, на котором в реальном режиме будет осуществляться копирование основной базы данных и другой необходимой служебной информации.

Следует отметить, что в ряде СПИ, в частности в СПИ «Приток-А» и «Ахтуба», предприятия-производители систем рекомендуют при организации ЛВС иметь два сервера - основной и резервный. На рис. 6.3 представлена примерная структурная схема ЛВС ПЦО с двумя серверами, а также сервером подключения (требуется для СПИ «Приток-А»), через который осуществляется обмен информации с объектовым оборудованием, работающим по каналам открытого Интернета.

Рис. 3 Примерная схема организации на ПЦО локальной сети с основным и резервным сервером БД и сервером подключений (для СПИ «Приток-А»)

В табл. 1 приведен перечень СПИ, применяемых подразделениями вневедомственной охраны для централизованной охраны объектов, квартир и МХИГ, с указанием топологии локальной сети, организуемой на ПЦО.

Таблица 1

При построении ЛВС на ПЦО главная задача -- проектирование будущей сети, поскольку благодаря правильно выбранной структуре и топологии сети можно значительно повысить скорость и функциональность системы и сократить расходы на ее создание и обслуживание.

Для того чтобы сформировать локальную сеть, необходимо провести серьезную подготовительную работу, изучить потребность в прокладке кабеля ЛВС, определить ее состав и структуру, выбрать топологию сети, среду и протоколы передачи данных. Располагая такой информацией, можно выбрать способы реализации ЛВС и оборудование для ее создания, рассчитать ориентировочную стоимость.

Рассмотрим ряд основных вопросов, которые необходимо решить при построении локальной сети ПЦО.

Первый из них -- пропускная способность сети, или скорость обмена данными. В настоящее время каждый ПК оснащается встроенным сетевым интерфейсом, рассчитанным на скорость обмена данными до 1000 Мбит/с, существуют и коммутаторы, поддерживающие такую скорость. Строить гигабитную сеть имеет смысл только тогда, когда по ней будут передаваться действительно большие объемы информации, что вполне возможно при работе с базами данных, обработке медиаконтента (видео- и аудиофайлов), интенсивном использовании сетевых приложений. В остальных случаях достаточно 100 Мбит/с. Нужно понимать и то, что высокая скорость может понадобиться при обмене с сервером, который целесообразнее всего подключать к коммутатору высокоскоростным соединением, при этом локальные порты клиентских ПК обеспечивают более низкую скорость, чем серверные.

Второй вопрос -- размещение рабочих мест и управляющих узлов, а также периферийного оборудования. Хорошо, если все компьютеры находятся в одной комнате, и равномерно распределены по площади: при подобном варианте прокладка кабелей не составит труда, и все выходы легко подсоединить к одному коммутатору на нужное количество входов. Если же рабочие места разделены на группы (комнаты), следует продумать стратегию размещения не только кабелей, но и активного сетевого оборудования: например, для пяти комнат по пять человек целесообразнее приобрести шесть коммутаторов (по одному на каждую комнату плюс один объединяющий), чем тянуть кабели к одному узлу. Возможны и другие проблемы, в частности наличие удаленных точек, которые могут находиться на значительном расстоянии от основного помещения -- 200-300 м, что превышает допустимое расстояние для витой пары (до 100 м). Следовательно, в этом случае придется использовать другие виды связи с помощью дополнительного оборудования.

Важно помнить, что проектирование ЛВС базируется на принципах структурирования и именно структурированные кабельные сети позволяют решать любые задачи максимально качественно и надежно, поэтому лучше всего применять полноценные решения, включающие пассивные элементы: телекоммуникационные шкафы-стойки, патч-панели, короба и розетки. Данный подход позволит в перспективе легко масштабировать сеть до требуемых размеров, а при необходимости и переместить ее в другое помещение.

Количество коммутаторов следует предусмотреть, исходя из наиболее удобного расположения сегментов сети, и не стремиться подключить «всё к одному», поскольку выход из строя этого коммутатора приведет к отказу всей сети. К примеру, для ЛВС ПЦО на 25 клиентских мест, содержащую сетевой принтер, файловый сервер, шлюз в Интернет необходимо иметь минимум 29 портов, к которым надо обязательно добавить несколько резервных точек подключения. В данном случае можно установить коммутатор на 48 портов, что видимо нецелесообразно, так как лучше установить два коммутатора по 16 или 24 портов, каскадировав их. В такой схеме отказ одного позволит сохранить работоспособность всей сети в целом, даже если придется временно отсоединить одно-два рабочих места. Большее количество коммутаторов целесообразно предусматривать, если планируется разбивка ЛВС на рабочие группы или если рабочие места находятся в разных комнатах.

II. Вывод границы хэмминга (нижней). Пример использования

Предложенные Хэммингом регулярные методы построения кодов, корректирующих ошибки, имеют фундаментальное значение. Они демонстрируют инженерам практическую возможность достижения пределов, на которую указывали законы теории информации. Эти коды нашли практическое применение при создании компьютерных систем. Работа Хэмминга привела к решению проблемы более плотной упаковки для конечных полей. Он ввел в научный обиход важнейшие понятия теории кодирования - расстояние Хэмминга между кодовыми комбинациями в векторном пространстве, определяемом для двоичных кодов как количество позиций этих комбинаций с различными символами, и границы Хэмминга для исправляющей способности блочных корректирующих кодов. локальный сеть код хэмминг

Коды Хэмминга позволяют не только обнаружить наличие ошибки, но и место ее нахождения и, следовательно, дают возможность ее исправить.

Пусть u=(u₁, u₂, …, u_n) - двоичная последовательность длиной n. 

Число единиц в этой последовательности называется весом Хэмминга вектора u и обозначается как (u).

Например: u=(1 0 0 1 0 1 1), тогда (u)=4

Пусть u и v - двоичные слова длиной n. 

Число разрядов, в которых эти слова различаются, называется расстоянием Хэмминга между u и v и обозначается как d(u, v).

Например: u=(1 0 0 1 0 1 1), v=(0 1 0 0 0 1 1), тогда d(u, v)=3.

Легко видеть, что расстояние между двоичными последовательностями u и v равно весу их поразрядной суммы, т. е.

d(u, v)=(u+v)

Вероятность того, что слово v будет принято за u, равна 

Р_ош=р^n-d(u, v)q^d(u, v)

где p - вероятность правильной передачи бита сообщения;

q=1-p - вероятность ошибки. 

Задав линейный код, т. е., определив все 2^k кодовые слова, можно определить расстояние между всеми возможными парами кодовых слов, минимальное из них называется минимальным кодовым расстоянием d_min.

Нетрудно показать, что расстояние между нулевым кодовым словом и одним из кодовых слов, входящих в порождающую матрицу, равно d_min (по определению строки порождающей матрицы линейного блочного кода сами являются кодовыми словами данного кода). 

Тогда, минимальное кодовое расстояние d_min равно минимальному весу Хэмминга для всех строк порождающей матрицы кода.

Для возможности обнаружения ошибки в одной позиции минимальное кодовое расстояние между словами должно быть больше 1, иначе ошибка в одной позиции может перевести одно кодовое слово в другое, что не даст её обнаружить.

Для обнаружения кодом ошибок кратности не больше l необходимо и достаточно, чтобы минимальное расстояние между его словами было l+1:

d_min ? l+1 

Для исправления кодом ошибок кратности, не больше l, необходимо и достаточно, чтобы наименьшее расстояние между его словами было 2l+1:

d_min ? 2l+1

Установлено, что в линейном (k, n)-коде, минимальное расстояние между кодовыми словами которого равно 2l+1, значения n - длины кодовой последовательности,r=n-k - числа дополнительных разрядов и l - кратности ошибки, обнаруживаемой кодом, должны соответствовать неравенству:

-которое называется нижней границей Хэмминга.

Список используемой литературы:

Сети ЭВМ, литература Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети (принципы, технологии, протоколы). - Спб: Изд. "Питер", 1999.- 672 с.

Системы телеобработки и вычислительные сети/ В.М. Богданов, В.П. Данилочкин. - М.: Высшая школа, 1989 .

Размещено на Allbest.ru