Проектирование ЛВС в предприятии

Расчет  информационных потоков для баз  данных. Рассчитаем средние потоки информации по базе данных, по формуле:

 

,

 

где П – поток информации  кбит/с;

       a – размер  передаваемого файла по сети, МБайт;

       b – размер индексов передаваемых по сети, Мбайт;

       k₁ – коэффициент для перевода MБайт в кбит, k₁ = 8192;

       k₂ – коэффициент для перевода часов в секунды, k₂ = 3600;

       с – количество раз чтение/записи  базы с сервера в 8-ми часовой      рабочий день;

       8 – продолжительность рабочего  дня, час.

При открытии файла по сети будет передаваться копия в среднем 2 Мбайт, а также  индексы размером 0,3 Мбайт, с периодичностью  8 раза в день.

При записи на диск файла будет передаваться копия в среднем 2,6 Мбайт, а также  индексы размером 0,4 Мбайт, с периодичностью  8 раза в день.

Средний поток при открытии файла будет  равен:

 кбит/с.

Средний поток при сбросе на диск файла  будет равен:

 кбит/с.

Средний поток информации между рабочей  станцией и dbf-базой сервера за 8-ми часовой рабочий день будет равен:

 кбит/с.

Суммарный средний поток dbf-баз:

,

где a  – поток от dbf-базы, кбит/с;

       b  – количество пользователей  базы.

 кбит/с.

 Расчет  среднего потока информации от  простого обмена файлами. Страница  текста будет занимать в среднем  от 20 кбайт до 100 кбайт в зависимости  от сложности текста и формата  передаваемой информации. На сегодняшний  момент  для передачи текста  наиболее распространены такие  приложения как Word и Excel. Рассчитаем средние потоки информации, по следующей формуле.

,

где Ппф – поток от передачи файлов кбит/с;

a – количество страниц, шт;

b – размер страницы, кБайт;

k₁ – коэффициент для перевода кБайт в кБит, k₁ = 8

k₂ – коэффициент для перевода часов в секунды, k₁ = 3600

8 – продолжительность  рабочего дня, час

Рассчитаем  максимальное значение Ппф.max (для 500 страниц) и минимальное значение Ппф.min (для 10 стр.) и определим примерное среднее значение для одной рабочей станции.

 кбит/с;

 кбит/с;

 кбит/с.

Общий средний  поток информации запроса от простого обмена страницами на всю школу будет  примерно равен:

 кбит/с.

        Страница графики будет занимать  в среднем от 15 до 100 кбайт в  зависимости от формата передаваемой  информации.

Суммарный средний информационный поток всей сети:

 кбит/с.

Переведем полученное значение в Мбайт/час  для более наглядного представления: ,

где k1- коэффициент для перевода кбит в Мбайт/час, k1=8192;

      k2- коэффициент для перевода секунды в час, k2=3600;

Мбайт/час

Анализируя  получившееся значение суммарного среднего информационного потока видно, что  проектируемая сеть, работающая по технологии Fast Ethernet 100Мбит/сек справится с потоком информации, проходящей через неё, т.к. максимальное значение проходящего через Fast  Ethernet 100Мбит/сек потока равно 40 Гб/час. Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что анализ проектируемой сети методом математического моделирования подтвердил, что данная ЛВС будет обеспечивать безошибочную передачу данных.

 

3.4 Выбор стандарта

 

Сетевая технология – это согласованный  набор стандартных протоколов и  реализующих их программно-аппаратных средств (сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный  для построения вычислительной сети. Это некие правила работы, определяемые конкретным производителем.

Самыми  популярными базовыми сетевыми технологиями являются:

Token Ring (маркерный способ доступа). Отрезки кабеля, соединяющие соседние станции, образуют кольцо. Для доступа станций к физической среде используется кадр специального формата и назначения. Максимальная битовая скорость 16Мбит/c, максимальный диаметр сети 4000 метров.

Ethernet. Основной принцип, положенный в основу Ethernet, - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. Для различных спецификаций Ethernet максимальная битовая скорость не менее 10 Мбит/с, максимальный диаметр сети – не менее 200 метров.

FDDI (оптоволоконный  интерфейс распределенных данных). Во многом основывается на  технологии Token Ring. Строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки только первичного кольца. Второе кольцо при этом не участвует. В случае обрыва кабеля или отказа узла первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо. Максимальная длина сети 200 км. Максимальная пропускная способность 100 Мбит/с. Эта технология разрабатывалась для применения в ответственных участках сетей. Главным для разработчиков было обеспечить высокую скорость передачи данных, отказоустойчивость на уровне протокола и большие расстояния между узлами сети.

Ethernet – это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, работающих по протоколу Ethernet, превышает 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet более 50 миллионов. Технология Ethernet позволяет использовать различные среды передачи.

В сетях  Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). На основе Ethernet была построена технология Fast Ethernet. Ее спецификации: 100Base-TX – для двух витых пар категории 5; 100Base-FX – используется оптоволоконный кабель; 100Base-T4 – для четырех витых пар категории 3; Fast-Ethernet – стандарт сетей со скоростью обмена (передачи) 100 Мбит/с.

Ethernet и Fast Ethernet-сети используют протокол CSMA/CD. Этот протокол позволяет в каждый момент времени только одному устройству передавать данные. Когда два устройства пытаются одновременно передавать информацию, возникает коллизия, которая обнаруживается передающими устройствами. Устройства останавливают передачу и ждут, когда можно будет повторно начать передачу данных. [12]

С развитием  информационных технологий пропускной способности сети, обеспечиваемой технологией  Ethernet, стало не хватать. Сеть стала не успевать передавать данные для компьютеров, скорость работы которых существенно возросла. В результате научных разработок был создан стандарт Fast Ethernet, расширение Ethernet с пропускной способностью до 100 Мбит/с. Этот стандарт получил название 802.3u.

Для данного  проекта при выборе сетевой технологии (и ее спецификации) важно помнить  следующие требования:

• дешевизна построения сети
• используемый кабель должен быть гибким
• отказоустойчивость

На сегодняшний  день актуальна, широко используется технология Fast Ethernet.

Анализируя  получившееся значение суммарного среднего информационного потока видно, что  проектируемая сеть, работающая по технологии Fast Ethernet 100Мбит/сек справится с потоком информации, проходящей через неё. Т.к. максимальное значение проходящего через Fast  Ethernet 100Мбит/сек потока равно 40 Гб/час. В данном же случае мы получили суммарный информационный поток не больше 1 Гб/час, что укладывается в максимальное значение 40Гб/час с большим запасом. Исходя из вышесказанного можно сделать вывод, что анализ проектируемой сети методом математического моделирования подтвердил, что данная ЛВС будет обеспечивать безошибочную передачу данных.

 

3.5 Выбор кабельной системы

 

Центральным понятием данного уровня является понятие  среды передачи. Среда передачи –  это физическая среда, по которой  возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время  выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью  кабеля и беспроводные соединения. Кабель (cable), используемый для построения компьютерных сетей, представляет собой сложную конструкцию, состоящую, в общем случае, из проводников, изолирующих и экранирующих слоев. В современных сетях используются три типа кабеля:

• коаксиальный кабель (coaxial cable);
• "витая пара" (twisted pair);
• оптоволоконный кабель (fiber optic).

Каждый  тип кабеля отличается от других внутренним устройством и обладает целым  набором технических характеристик, влияющих на основные потребительские  параметры сетей.

Коаксиальный  кабель был первым типом кабеля, использованным для соединения компьютеров  в сеть. Кабель данного типа состоит  из центрального медного проводника, покрытого пластиковым изолирующим  материалом, который, в свою очередь, окружен медной сеткой и/или алюминиевой  фольгой. Этот внешний проводник  обеспечивает заземление и защиту центрального проводника от внешней электромагнитной интерференции. При прокладке сетей  используются два типа кабеля — "Толстый  коаксиальный кабель" (Thicknet) и "Тонкий коаксиальный кабель" (Thinnet). Сети на основе коаксиального кабеля обеспечивают передачу со скоростью до 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента лежит в диапазоне от 185 до 500 м в зависимости от типа кабеля. [13]

Характерные свойства коаксиального кабеля:

• он менее подвержен влиянию шума по сравнению с витой парой.
• кабель состоит из двух концентрических проводников, разделенных слоем диэлектрического материала.
• импеданс коаксиального кабеля может быть равен 75 Ом (кабель толщиной 1/2 дюйма) или 50 Ом (кабель толщиной 3/8 дюйма).

Технические характеристики среды передачи влияют на такие потребительские параметры  сетей как максимальное расстояние передачи данных и максимальная скорость передачи данных.

Кабель  типа "витая пара" (twisted pair), является одним из наиболее распространенных типов кабеля в настоящее время. Он состоит из нескольких пар медных проводов, покрытых пластиковой оболочкой. Провода, составляющие каждую пару, закручены вокруг друг друга, что обеспечивает защиту от взаимных наводок. Кабели данного типа делятся на два класса — "экранированная витая пара" ("Shielded twisted pair") и "неэкранированная витая пара" ("Unshielded twisted pair"). Отличие этих классов состоит в том, что экранированная витая пара является более защищенной от внешней электромагнитной интерференции, благодаря наличию дополнительного экрана из медной сетки и/или алюминиевой фольги, окружающего провода кабеля. Сети на основе "витой пары" в зависимости от категории кабеля обеспечивают передачу со скоростью от 10 Мбит/с – 1 Гбит/с. Длина сегмента кабеля не может превышать 100 м (до 100 Мбит/с) или 30 м (1 Гбит/с).

В соответствии со спецификациями ассоциации электронной  и телекоммуникационной промышленности (Electronic Industries Association and Telecommunications Industries Association — EIA/TIA) вводится пять стандартных категорий кабеля из витых пар.

• кабель первой категории используется для передачи голосовых данных. С начала 80-х годов кабель CAT 1 используется в основном в качестве проводки телефонных линий. Кабель первой категории не сертифицирован для передачи данных любого типа и в большинстве случаев не рассматривается как среда для передачи цифровых данных.
• кабель второй категории используется для передачи информации со скоростью не более 4 Мбит/с. Этот тип проводки характерен для сетей устаревшей кольцевой топологии, использующих протокол с передачей маркера. Кабель тактируется частотой 1 МГц.
• кабель третьей категории в основном используется в локальных сетях с устаревшей архитектурой Ethernet 10base-Т и сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с. Кабель тактируется частотой 16 Мгц.
• кабель четвертой категории используется в качестве среды соединения сетей с кольцевой архитектурой или архитектурой 10base-T/100base-T. Кабель САТ4 сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с и состоит из четырех витых пар. Тактируется частотой 20 МГц.
• кабель пятой категории является самой распространенной средой передачи сетей Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и используется в сетях с архитектурой 100base-Т и 10base-Т. Кабель тактируется частотой 100 МГц.

Оптоволоконные  кабели представляют собой наиболее современную кабельную технологию, обеспечивающую высокую скорость передачи данных на большие расстояния, устойчивую к интерференции и прослушиванию. Оптоволоконный кабель состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного слоем стеклянного  или пластикового покрытия и внешней  защитной оболочкой. Передача данных осуществляется с помощью лазерного или светодиодного  передатчика, посылающего однонаправленные световые импульсы через центральный  проводник. Сигнал на другом конце принимается  фотодиодным приемником, осуществляющим преобразование световых импульсов  в электрические сигналы, которые  могут обрабатываться компьютером. Скорость передачи для оптоволоконных сетей находится в диапазоне  от 100 Мбит/c до 2 Гбит/с. Ограничение  по длине сегмента составляет 2 км.

В качестве среды передачи будет использоваться кабель UTP категории 5. Он подходит для выбранного нами стандарта 100Base-T4. [14]