Проектирование топологии сети

15

Содержание

• Введение
• 1. Анализ задания и разработка плана
• 2. Выбор стандарта и оборудования
• 3. Расчет параметров и определение характеристик сети
• 4. Расчет стоимости оборудования
• 5. Расчет PDV
• 6. Расчет затухания
• Выводы

ВведениеВ настоящее время практически везде, где есть компьютеры, возникает необходимость соединить их в компьютерную сеть, для облегчения передачи данных и ускорения производственного процесса. Также сети повсеместно используются и в домашних условиях. При организации новой компьютерной сети перед разработчиками стоит вопрос в выборе подходящего стандарта сети, наилучшей конфигурации, оптимального быстродействия, а также дешевизны системы.В данной работе необходимо разработать небольшую сеть на 17 компьютеров стандарта Fast Ethernet, этот стандарт в данный момент времени наиболее распространён и повсеместно используется. Также мы произведём расчёт стоимости сети.1. Анализ задания и разработка планаДля заданного плана расположения узлов сети выбрать оптимальную топологию сети и рассчитать минимальную суммарную длину соединительного кабеля. Топологию выбирать с учетом того, что между строениями планируется использовать только оптоволоконный кабель, внутри строений - коаксиальный кабель или витую пару.Выбрать стандарт для реализации сети, соответствующее пассивное и активное оборудование и оценить его стоимость.Величины параметров на плане расположения строений и рабочих станций

Размещение рабочих станций по этажам (максимальное количествов - 3; высота этажа - 3 м)

Рис.1 План расположения строений и размещения узлов локальной вычислительной сети.

Условные обозначения:

Строение (зона размещения узлов в сети)

Рабочая станция (узел сети)

Сервер (узел сети)

Коммутатор (SW) или маршрутизатор (М)

2. Выбор стандарта и оборудованияСеть построена по технологии Fast Ethernet.Исходя из критерия стоимости, здания объединены между собой по топологии “шина", а в домах применена топология “звезда", которая повышает надежность сети. Таким образом, для реализации сети с вышеприведенными характеристиками возможно использовать стандарты Fast Ethernet 100BaseTX, 100BaseT4 или 100BaseFX.Официальный стандарт 802.3 установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet и дал им следующие названия:100Base - TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type1;100Base - T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3,4, или 5;100Base - FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используется два волокна.Оборудование сетей распределяется на активное (повторители, концентраторы и др.) и пассивное (кабели, соединители и др.).Для соединения рабочих станций в зданиях используется “витая" пара (120 Ом). Для соединения домов оптоволоконный кабель.Для коммутации узлов могут применяться концентраторы (хабы), коммутаторы, а, в случае необходимости, маршрутизаторы.В зданиях будет использоваться кабель стандарта 100BaseT4 UTP5 категории.Между зданиями используем оптоволоконный кабель категории 100BaseFX.3. Расчет параметров и определение характеристик сетиСуществует четыре основных правила корректной конфигурации Ethernet 802.3:1. количество узлов не более 10242. максимальная длина кабеля в сегменте определена соответствующей спецификацией3. время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала4. сокращение межкадрового интервала IPG (Path Variability Value, PVV) при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервалаПравила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:ограничения на максимальные длины сегментов, которые соединяют устройства - источники кадров (соединение DTE - DTE);ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих устройства-источники кадров (DTE) с портом повторителя;ограничения на общий максимальный диаметр сети;ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.Расчет первого здания:1 - Свитч = 25 + 3 + 65 = 93м2 - Маршрутизатор = 50 + 50 =100м3 - Маршрутизатор = 3 + 3 + 35 = 41м4 - Маршрутизатор = 15 + 3 = 18мСвитч - Маршрутизатор = 35 мВ здании мы используем:Кабель витая пара 100BaseT4 - 287 метраСвитч - 1 штукаМаршрутизатор - 1 штукаВилка RJ-45 - 10 штукСетевая карта - 4 штукиРасчет второго здания:5 - Маршрутизатор = 20м6 - Свитч1 = 55 + 45 =100м7 - Свитч3 = 100м8 - Свитч3 = 100м17 - Маршрутизатор = 3мСвитч1 - Маршрутизатор = 75мСвитч3 - Маршрутизатор = 3 + 3 = 6мВ здании мы используем:Кабель витая пара 100BaseT4 = 404 метровСвитч - 2 штукиМаршрутизатор - 1 штукаВилка RJ-45 - 14 штукСетевая карта - 5 штукРасчет третьего здания:9 - Маршрутизатор = 20 + 50 + 3 = 73м10 - Маршрутизатор = 20 + 3 =23м11 - Маршрутизатор = 25м12 - Маршрутизатор = 10 + 50 = 60мВ здании мы используем:Кабель витая пара 100BaseT4 - 181 метровМаршрутизатор - 1 штукаВилка RJ-45 - 8 штукСетевая карта - 4 штукиРасчет четвертого здания:13 - Маршрутизатор = 60 м14 - Маршрутизатор = 10 + 3 + 3 +50 =66м15 - Свитч = 3 + 3 +55 + 25 = 86м16 - Свитч = 3 + 3 + 25 = 31мСвитч - Маршрутизатор = 25 + 60 = 85мВ здании мы используем:Кабель витая пара 100BaseT4 - 328 метраСвитч - 1 штукаМаршрутизатор - 1 штукаВилка RJ-45 - 10 штукСетевая карта - 4 штукиМежду зданиями используем оптоволоконный кабель категории 100BaseFX.Расчет длины оптоволоконного кабеля между зданиями:Учитывая расстояние между домами, расположение точек связи (маршрутизаторов) определим длину оптоволоконного кабеля, руководствуясь выше представленной схемой расположения домов:S= 90 + 140 + 100 + 10 = 340мВилка для оптоволоконного кабеля - 6 штукОбщая длина кабеля - 340мРис.2. Трехмерный план расположения рабочих станций и хабовРазделим сеть на подсети (по строениям) c помощью маршрутизаторов. Назначим адреса узлам и маршрутизаторам. Определим маски подсети.4. Расчет стоимости оборудованияРасчет количества оборудования:

Расчет стоимости оборудования:

5. Расчет PDVPDV для первого домена коллизий:1 - Свитч - Маршрутизатор = (35 + 93) * 1.112 = 142,336 бтСогласно заданию, время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 512 битовых интервала.PDV для второго домена коллизий:7 - Свитч3 - Маршрутизатор = (100 + 6) * 1.112 = 117,872 бтСогласно заданию, время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 512 битовых интервала.PDV для третьего домена коллизий:9 - Маршрутизатор = 73 * 1.112 = 81,176 бтСогласно заданию, время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 512 битовых интервала.PDV для четвертого домена коллизий:15 - Свитч - Маршрутизатор = (86 + 85) * 1.112 = 190,152 бтСогласно заданию, время двойного оборота сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 512 битовых интервала.6. Расчет затуханияТак как сеть только планируется и мощность сигнала на входе и выходе неизвестны, то затухание сигнала рассчитываются по таблицам максимального затухания, максимального погонного затухания, максимального затухания соединительной аппаратуры для витой пары 100-Base-T4 (сопротивление 120 Ом, частота 100 МГц) и для оптоволокна MMF 62,5/125 мкм (длина волны 1300нм, частота >10 МГц) международного стандарта ISO/IEC 11801 (Information technology).Передаваемый сигнал теряет свою мощность в нескольких точках рассматриваемого участка сети в соответствии со стандартом ISO/IEC 11801:потери при соединении витой пары к сетевой карте 0,2 дБ;потери при соединении витой пары к хабу (на входе и на выходе) 0,2 дБ;потери при соединении витой пары к коммутатору 0,2 дБ;потери на 100 м витой пары 9,8 дБ;потери на 1000 м оптоволокна 0,7-1,5 дБ;потери при соединении оптоволокна к коммутатору 0,1-0,3 дБ.Максимально допустимое затухание сигнала на сегменте витой пары не должно превышать 10,8 дБ.Максимально допустимое затухание сигнала на сегменте оптоволокна не должно превышать 4,4 дБ.Затухание сигнала в сегменте вычисляется как сумма затухания в кабеле и на соединении.Рассчитаем затухание также для каждого из сегментов сети. В связи с тем, что коммутаторы и маршрутизаторы усиливают сигнал, то расчет должен идти до ближайшего коммутатора, либо маршрутизатора. Целесообразно рассчитать затухания для максимальных, по протяжению, сегментов витой пары и оптоволокна.Витая пара:2 - Маршрутизатор = 0,2 + 100·9,8/100+0,2 = 10,2 дБОптоволокно:Маршрутизатор2 - Маршрутизатор1 = 0,2 + 200·1,5/1000+0,2=0,7 дБТ.к. на самих длинных по протяжению сегментах сети загасание не превысило норму (для витой пары - 10,8 дБ, для оптоволокна - 4,4 дБ), то в проектируемой сети не следует ожидать загасания.ВыводыВ данной работе, для заданного плана расположения узлов сети, была выбрана оптимальная топология сети и рассчитана минимальная суммарная длина соединительного кабеля. Топологию выбиралась с учетом того, что между строениями планируется использовать только оптоволоконный кабель, внутри строений - коаксиальный кабель или витую пару.Выбран стандарт для реализации сети, соответствующее пассивное и активное оборудование и оценена его стоимость.Использовали 4 маршрутизатора, именно по этому стоимость проекта такая высокая, но это вполне оправдано. Во-первых, расстояние между домами слишком большое, и поэтому если использовать коммутаторы, то возможны большие коллизии, в следствие чего возникает вопрос по поводу работоспособности всей сети. Во-вторых, маршрутизаторы являются более “интеллектуальными” устройствами, поэтому сетью легче будет в последствии управлять системному администратору. В-третьих, возможно дальнейшее развитие сети, так как маршрутизаторы не вносят каких либо задержек.