Корпоративна мережа

ВСТУП

В даний час ні в кого не викликає подиву повсюдне використання комп'ютерів: в офісах великих компаній, у вищих і середніх навчальних закладах, удома. Скрізь де є електрична розетка, можна побачити комп'ютер. Але прогрес йде вперед, і кілька років тому здалося недостатнім використовувати ресурси тільки того комп'ютера, який стоїть перед Вами. Захотілося приєднати до цього комп'ютера ще й ресурси, скажімо комп'ютера сусіда. Ось так і з'явилася думка про об'єднання кількох комп'ютерів. Те, що в результаті вийшло, стало називатися мережею в самому широкому сенсі цього слова, яке тепер ні в кого не викликає подиву чи нерозуміння.

На сучасному етапі розвитку і використання локальних обчислювальних мереж (а саме про них піде мова в представленій роботі) найбільш актуальне значення придбали такі питання, як оцінка продуктивності та якості локальних обчислювальних мереж та їх компонентів, оптимізація вже існуючих або планованих до створення локальних обчислювальних мереж. Зараз, коли локальні обчислювальні мережі стали визначальним компонентом в інформаційній стратегії більшості організацій, недостатня увага до оцінки потужності локальної обчислювальної мережі та її планування призвело до того, що сьогодні для підтримки сучасних додатків в архітектурі клієнт - сервер багато мереж необхідно наново проектувати, а в багатьох випадках і замінювати.

Продуктивність і пропускна здатність локальної обчислювальної мережі визначається цілою низкою чинників: вибором серверів і робочих станцій, каналів зв'язку, мережевого обладнання, мережного протоколу передачі даних, мережевих операційних систем та операційних систем робочих станцій, серверів і їх конфігурацій, розподілом файлів бази даних по серверах в мережі , організацією розподіленого обчислювального процесу, захисту, підтримки та відновлення працездатності в ситуаціях збоїв і відмов і т.п. Все більше з'являється судів на флоті, оснащених сучасною комп'ютерною технікою. Зв'язок з кожним днем ​​стає все більш комп'ютеризованої. Не мине й десятка років, як старі методи і засоби зв'язку підуть у минуле і поступляться своє місце зв'язку на основі мережевих комунікацій. Ось чому так важливо для випускників радіо спеціальності мати знання в області мережевих технологій.

За кордоном основний відсоток мереж, що знаходяться в експлуатації, припадає на університети і кампуси, прилеглі до них. Більш, ніж 50% користувачів комп'ютерними мережами в США студенти і професори університетів. Кількість завдань вирішуються в мережі величезна. Діяльність багатьох організацій і навчальних закладів заснована на використанні мережі, як у локальному, так і в глобальному масштабі. І, звичайно ж, великий плюс у тому, що в ДВГМА, теж існує локальна комп'ютерна мережа. І хоча дана мережа, не до кінця ще введена в експлуатацію, але навіть на даному етапі, вона виконує дуже багато завдань. Основними завданнями є: навчання курсантів комп'ютерним технологіям; надання інформаційно-довідкових матеріалів, як курсантам і викладачам на першу їх вимогу без утомливих пошуків у бібліотеці, централізоване управління навчальним процесом, адміністративне управління, бухгалтерський облік. Для розширення можливостей виконуваних комп'ютерною мережею Академії необхідно повне введення в експлуатацію вже існуючих компонентів мережі, і об'єднання всіх інших підрозділів і частин Академії. Особливо це можна віднести до навчальних корпусів. Так, як 1-ий і другого навчальні корпуси вже об'єднані, то в першу чергу необхідно підключити до цієї мережі корпус радіоспеціальності ДВГМА і корпусу ВМУ. Завданням даної роботи є розрахунок підключення корпусу радіоспеціальності ДВГМА та адміністративного та навчального корпусів ВМУ до загальної комп'ютерної мережі Академії. На підставі обраного підключення розрахувати та спроектувати мережу для корпусу радіо спеціальності з урахуванням існуючих потреб корпусу і з запасом на майбутній розвиток лабораторій та комп'ютерних класів. Дана комп'ютерна мережа є корпоративною мережею ДВГМА. У представленому дипломному проекті розглядаються такі питання, як дослідження існуючої мережі Академії, основних методів віддаленого з'єднання підмереж, вибір мережевих архітектур побудови мереж, проектування сегменту корпоративної мережі.

КОНЦЕПЦІЯ КОРПОРАТИВНОЇ МЕРЕЖІ

Будь-яка організація - це сукупність взаємодіючих елементів (підрозділів), кожен з яких може мати свою структуру. Елементи пов'язані між собою функціонально, тобто вони виконують окремі види робіт у рамках єдиного бізнес-процесу, а також інформаційно, обмінюючись документами, факсами, письмовими та усними розпорядженнями і т.д. Крім того, ці елементи взаємодіють із зовнішніми системами, причому їх взаємодія також може бути як інформаційним, так і функціональним. І ця ситуація справедлива практично для всіх організацій, яким би видом діяльності вони не займалися - для урядової установи, банку, промислового підприємства, комерційної фірми і т.д.

Такий загальний погляд на організацію дозволяє сформулювати деякі загальні принципи побудови корпоративних інформаційних систем, тобто інформаційних систем в масштабі всієї організації.

Призначення корпоративної мережі

Корпоративна мережа - система, що забезпечує передачу інформації між різними додатками, використовуваними в системі корпорації. Корпоративна мережа являє собою мережу окремої організації. Корпоративною мережею вважається будь-яка мережа, що працює по протоколу TCP / IP і використовує комунікаційні стандарти Інтернету, а також сервісні додатки, що забезпечують доставку даних користувачам мережі. Наприклад, підприємство може створити сервер Web для публікації оголошень, виробничих графіків та інших службових документів. Службовці здійснюють доступ до необхідних документів за допомогою засобів перегляду Web.

Сервери Web корпоративної мережі можуть забезпечити користувачам послуги, аналогічні послуг Інтернету, наприклад роботу з гіпертекстовими сторінками (що містять текст, гіперпосилання, графічні зображення та звуки), надання необхідних ресурсів по запитах клієнтів Web, а також здійснення доступу до баз даних. У цьому керівництві всі служби публікації називаються "службами Інтернету" незалежно від того, де вони використовуються (в Інтернеті або корпоративної мережі).

Корпоративна мережа, як правило, є територіально розподіленої, тобто об'єднує офіси, підрозділи та інші структури, що знаходяться на значній відстані один від одного. Принципи, за якими будується корпоративна мережа, досить сильно відрізняються від тих, що використовуються при створенні локальної мережі. Це обмеження є принциповим, і при проектуванні корпоративної мережі слід вживати всіх заходів для мінімізації обсягів переданих даних. В іншому ж корпоративна мережа не повинна вносити обмежень на те, які саме додатки і яким чином обробляють стерпну по ній інформацію

Процес створення корпоративної інформаційної системи

Можна виділити основні етапи процесу створення корпоративної інформаційної системи:

провести інформаційне обстеження організації;

за результатами обстеження вибрати архітектуру системи та апаратно-програмні засоби її реалізації. за результатами обстеження вибрати та / або розробити ключові компоненти інформаційної системи;

система управління корпоративною базою даних;

система автоматизації ділових операцій та документообігу;

система управління електронними документами;

спеціальні програмні засоби;

системи підтримки прийняття рішень.

Розглянемо послідовно кожне з цих етапів.

Інформаційне обстеження

Інформаційна система потрібна організації для того, щоб забезпечувати інформаційно-комунікаційну підтримку її основної та допоміжної діяльності. Тому перш, ніж вести мову про структуру та функціональне наповнення інформаційної системи, необхідно розібратися в цілях і завданнях самої організації, щоб зрозуміти, що ж потрібно автоматизувати.

Відповіді на поставлені питання можна отримати тільки після детального інформаційного обстеження компанії, цілями якого є:

формулювання та опис функцій кожного підрозділу компанії, а також вирішуються ними завдання;

опис технології роботи кожного з підрозділів компанії і розуміння, що необхідно автоматизувати і в якій послідовності;

опис технології роботи кожного з підрозділів і пов'язаних з ними інформаційних потоків;

відображення технології на структуру, визначення її функціонального складу і кількості робочих місць в кожному структурному підрозділі компанії, а також опис функцій, які виконуються (автоматизуються) на кожному робочому місці;

опис основних шляхів та алгоритми проходження вхідних, внутрішніх та вихідних документів, а також технології їх обробки.

Результатом обстеження є моделі діяльності компанії, і її інформаційної інфраструктури, на базі яких розробляються проект корпоративної інформаційної системи, вимоги до програмно-апаратних засобів і специфікації на розробку прикладного програмного забезпечення, якщо в цьому є необхідність.

При виборі описуваних коштів необхідно звернути увагу на те, щоб робота з ними була б доступна не тільки професійним працівникам, а й більш широкого класу.

Архітектура

За результатами обстеження необхідно вибрати архітектуру системи. Для корпоративних систем рекомендується архітектура клієнт / сервер. Архітектура клієнт / сервер надає технологію доступу кінцевого користувача до інформації в масштабах підприємства. Таким чином, архітектура клієнт / сервер дозволяє створити єдиний інформаційний простір, в якому кінцевий користувач має своєчасний і безперешкодний (але санкціонований) доступ до корпоративної інформації.

Інформаційне обстеження дозволяє вибрати апаратно-програмну реалізацію системи.

Вибір СУБД

Вибір системи управління для корпоративної бази даних - один з ключових моментів у розробці інформаційної системи. На Російському ринку присутні практично всі СУБД, що належать до елітного класу - Oracle, Informix, Sybase, Ingres. Питання, яку СУБД використовувати, можна вирішити тільки за результатами попереднього обстеження та отримання інформаційних моделей діяльності.

Вибір системи автоматизації документообігу.

Плутанина з документами (їх затримки, втрати, дублювання, довгий переміщення від одного виконавця до іншого і т.д.) - болюча проблема для будь-якої компанії. Тому система автоматизації документообігу, яка дозволяє автоматизувати ручні, рутинні операції, автоматично передавати і відслідковувати переміщення документів всередині корпорації, контролювати виконання доручень, пов'язаних з документами і т.д. - Одна з найважливіших складових інформаційної системи.

Вибір програмних засобів для управління документами

Поява на ринку систем управління електронними документами - EDMS (Electronic Document Management Systems) викликане прагненням скоротити потік паперових документів і хоча б частково зменшити труднощі, що виникають у зв'язку з їх зберіганням, пошуком і обробкою. На відміну від документів на паперових носіях електронні документи забезпечують переваги при створенні, спільному використанні, пошук, поширенні та зберіганні інформації. Системи EDMS реалізують введення, зберігання і пошук всіх типів електронних документів, як текстових, так і графічних. За допомогою систем цього класу можна організувати зберігання в електронному вигляді адміністративних і фінансових документів, факсів, технічної бібліотеки, зображень, тобто всіх документів, що входять в організацію та циркулюючих у ній.

Вибір спеціалізованих прикладних програмних засобів

При всієї описаної спільності кожна компанія має свою специфіку, яка визначається родом її діяльності. Вибір спеціалізованих програмних засобів у значній мірі залежить від цієї специфіки.

Абсолютно для всіх компаній необхідно мати у складі інформаційної системи стандартний набір додатків, таких як текстові редактори, електронні таблиці, комунікаційні програми і т.д. Одним із критеріїв вибору подібних систем повинна бути можливість їх нескладної інтеграції в корпоративну інформаційну систему.

Системи підтримки прийняття рішень

Необхідно відзначити спеціальний клас додатків - систем підтримки прийняття рішень, що дозволяють моделювати правила та стратегії бізнесу і мати інтелектуальний доступ до неструктурованої інформації. Системи подібного класу засновані на технологіях штучного інтелекту.

Структура корпоративної мережі

Для підключення віддалених користувачів до корпоративної мережі самим простим і доступним варіантом є використання телефонного зв'язку. Там, де це можливо, можуть використовуватися мережі ISDN. Для об'єднання вузлів мережі в більшості випадків використовуються глобальні мережі передачі даних. Навіть там, де можлива прокладка виділених ліній (наприклад, в межах одного міста) використання технологій пакетної комутації дозволяє зменшити кількість необхідних каналів зв'язку і - що важливо - забезпечити сумісність системи з існуючими глобальними мережами.

Підключення корпоративної мережі до Internet виправдано, якщо вам потрібен доступ до відповідних послуг. Використовувати Internet як середовище передачі даних варто лише тоді, коли інші способи недоступні і фінансові міркування переважують вимоги надійності та безпеки. Якщо ви будете використовувати Internet тільки як джерело інформації, краще користуватися технологією "з'єднання по запиту" (dial-on-demand), тобто таким способом підключення, коли з'єднання з вузлом Internet встановлюється тільки з вашої ініціативи і на потрібний вам час. Це різко знижує ризик несанкціонованого проникнення у вашу мережу ззовні.

Для передачі даних усередині корпоративної мережі також варто використовувати віртуальні канали мереж пакетної комутації. Основні переваги такого підходу - універсальність, гнучкість, безпека

Обладнання корпоративних мереж

Корпоративна мережа - це досить складна структура, що використовує різні типи зв'язку, комунікаційні протоколи та способи підключення ресурсів.

Все обладнання мереж передачі даних можна умовно розділити на два великі класи - периферійне, яке використовується для підключення до мережі кінцевих вузлів, і магістральне або опорне, реалізує основні функції мережі (комутацію каналів, маршрутизацію і т.д.). Чіткої межі між цими типами немає - одні й ті ж пристрої можуть використовуватися в різних якостях або поєднувати ті й інші функції. Слід зазначити, що до магістрального устаткування звичайно пред'являються підвищені вимоги в частині надійності, продуктивності, кількості портів і подальшої розширюваності. Периферійне обладнання є необхідним компонентом будь-якої корпоративної мережі. Функції ж магістральних вузлів може брати на себе глобальна мережа передачі даних, до якої підключаються ресурси. Як правило, магістральні вузли у складі корпоративної мережі з'являються тільки в тих випадках, коли використовуються орендовані канали зв'язку або створюються власні вузли доступу.

Периферійне обладнання корпоративних мереж з точки зору виконуваних функцій також можна розділити на два класи. По-перше, це маршрутизатори (routers), службовці для об'єднання однорідних LAN (як правило, IP або IPX) через глобальні мережі передачі даних. У мережах, які використовують IP або IPX в якості основного протоколу - зокрема, в тій же Internet - маршрутизатори використовуються і як магістральний устаткування, що забезпечує стиковку різних каналів і протоколів зв'язку. Маршрутизатори можуть бути виконані як у вигляді автономних пристроїв, так і програмними засобами на базі комп'ютерів і спеціальних комунікаційних адаптерів.

Другий широко використовуваний тип периферійного обладнання - шлюзи (gateways), що реалізують взаємодію додатків, що працюють у різних типах мереж. У корпоративних мережах використовуються в основному шлюзи OSI, що забезпечують взаємодію локальних мереж з ресурсами X.25 і шлюзи SNA, що забезпечують підключення до мереж IBM. Повнофункціональний шлюз завжди являє собою програмно-апаратний комплекс, оскільки повинен забезпечувати необхідні для додатків програмні інтерфейси.

Всі найбільші постачальники мережевого обладнання пропонують набори продуктів, надають керівникам інформаційних служб широкі можливості для побудови корпоративних мереж. Вони включають різноманітні апаратні засоби (концентратори, маршрутизатори, комутатори), орієнтовані на створення систем на базі передових комунікаційних технологій, включаючи Fast Ethernet, режим асинхронної передачі (ATM) і віртуальні мережі. Інтеграція цих технологій в широкомасштабні інформаційні системи спрямована на підвищення пропускної здатності.

Багатошарове подання корпоративної мережі

Корпоративну мережу корисно розглядати як складну систему, що складається з декількох взаємодіючих шарів. В основі лежить шар комп'ютерів-центрів збереження та обробки інформації, і транспортна підсистема, що забезпечує надійну передачу інформаційних пакетів між комп'ютерами.

Над транспортною системою працює шар мережевих операційних систем, який організовує роботу додатків в комп'ютерах і надає через транспортну систему ресурси свого комп'ютера в загальне користування.

Над операційною системою працюють різні додатки, але із-за особливої ​​ролі систем управління базами даних, що зберігають у впорядкованому вигляді основну корпоративну інформацію і виробляють над нею базові операції пошуку, цей клас системних додатків зазвичай виділяють в окремий шар корпоративної мережі.

На наступному рівні працюють системні сервіси, які, користуючись СУБД, як інструментом для пошуку потрібної інформації серед мільйонів і мільярдів байт, що зберігаються на дисках, надають кінцевим користувачам цю інформацію в зручній для прийняття рішення формі, а також виконують деякі загальні для підприємств усіх типів процедури обробки інформації. До цих сервісів відноситься служба World Wide Web, система електронної пошти, системи колективної праці та багатьох інших.

І, нарешті, верхній рівень корпоративної мережі представляють спеціальні програмні системи, які виконують завдання, специфічні для даного підприємства або підприємств даного типу. Прикладами таких систем можуть служити системи автоматизації банку, організації бухгалтерського обліку, автоматизованого проектування, управління технологічними процесами і т.п.

Кінцева мета корпоративної мережі втілена в прикладних програмах верхнього рівня, але для їх успішної роботи абсолютно необхідно, щоб підсистеми інших верств чітко виконували свої функції.

Стратегічні рішення, як правило, впливають на образ мережі в цілому, зачіпаючи декілька шарів, хоча спочатку стосуються тільки одного конкретного шару або навіть окремої підсистеми цього шару. Таке взаємний вплив продуктів і рішень потрібно обов'язково враховувати при плануванні технічної політики розвитку мережі, інакше можна зіткнутися з необхідністю термінової і непередбаченої заміни, наприклад, мережевої технології, через те, що нова прикладна програма зазнає гострий дефіцит пропускної здатності для свого трафіку.

Канали зв'язку корпоративної мережі

Перша проблема, яку доводиться вирішувати при створенні корпоративної мережі - організація каналів зв'язку. Канали зв'язку - створюються по лініях зв'язку за допомогою складної електронної апаратури та кабелів зв'язку.

Кабель зв'язку - це довгомірних виробів електротехнічної промисловості. Існують безліч різних модифікацій кабелів для ЛОМ:

тонкі коаксіальні кабелі;

товсті коаксіальні кабелі;

екрановані виті пари, які виглядають як електрична проводка;

неекрановані кручені пари;

оптоволоконні кабелі, які можуть працювати на великих відстанях і з більшою швидкістю, ніж інші типи кабелів. Проте їх прокладання та мережеві адаптери для них досить дорогі.

З кабелів зв'язку (і маси інших речей) будують лінії зв'язку. . Довжина ліній зв'язку коливається від десятків метрів до десятків тисяч кілометрів. У будь-яку більш-менш серйозну лінію зв'язку, крім кабелів, входять: траншеї, колодязі, муфти, переходи через ріки, море й океани, а також грозозащита (так само як і інші види захисту) ліній.

За вже побудованим лініях зв'язку організовують канали зв'язку. При цьому канали за характером переданих сигналів можуть бути аналоговими або цифровими. Отже, на одній лінії зв'язку одночасно можна створити як аналогові, так і цифрові канали, що функціонують окремо. Причому якщо лінію, як правило, будують і здають відразу всю, то канали вводять поступово. Вже по лінії можна дати зв'язок, але таке використання доволі дорогих споруд дуже неефективно. Тому застосовують апаратуру каналоутворення. Число каналів збільшують поступово, встановлюючи все більш потужну апаратуру каналоутворення (іноді кажуть - мультиплексування, особливо стосовно до цифрових каналів).

Віртуальні мережі передачі даних

Ідеальним варіантом для приватної мережі було б створення каналів зв'язку тільки на тих ділянках, де це необхідно, і передача по них будь-яких мережевих протоколів, яких вимагають працюючі додатки. існують технології побудови мереж передачі даних, що дозволяють організувати всередині них канали, що виникають тільки в потрібний час і в потрібному місці. Такі канали називаються віртуальними. Систему, що об'єднує віддалені ресурси за допомогою віртуальних каналів, природно назвати віртуальної мережею. На сьогодні існують дві основних технології віртуальних мереж - мережі з комутацією каналів і мережі з комутацією пакетів. До перших відносяться звичайна телефонна мережа, ISDN і ряд інших, більш екзотичних технологій. Мережі з комутацією пакетів представлені технологіями X.25, Frame Relay і останнім часом - ATM.

ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ

На даний момент в корпусах радіоспеціальності ДВГМА і ВМУ існує необхідність в підключенні наступного парку машин (Табл. 1)

Таблиця 1

Стандарт для передачі даних усередині корпусу радіоспеціальності для одноманітності та сумісності з іншими підрозділами ДВГМА прийнятий Ethernet. На даному етапі розвитку мережевих технологій найприйнятнішою фізичним середовищем для передачі даних можна вважати 10Base-T на кручений парі 5 категорії. Даний вид з'єднання дозволяє перейти на більш високошвидкісну технологію 100 Мбіт / с ¾ 100Base-TX.

Для виконання завдань корпоративної мережі, локальна мережа радіоспеціальності вимагає підключення до інших корпусів ДВГМА. У процесі інформаційного обстеження виявилася необхідність підключення до корпоративної мережі Академії додатково 7екіпажа і нового гуртожитку (рис. 1).

Рис. 1.

Керуючись принципами побудови мережі в УК-1 і КК-2 необхідно здійснити на дві віртуальних підмережі (общеучіліщная - FESMA, навчальна - TECHNET). Поділ здійснюється на фізичному рівні, то отже і з'єднання з УК-1, КК-2 вимагає два незалежних канали.

Ще недавно швидкість 2,4 кБіт / с вважалася максимально можливою. На сьогоднішній день з'явилися технології передачі даних до 155 Мбіт / с. Щоб дане рішення проіснувало довгий час, припустимо, що ця мережа в майбутньому буде використовуватися для відеоконференцій у режимі online. Для прямого відеозв'язку комп'ютера необхідно обмінюватися даними зі швидкістю 300 кБайт / с. За рахунок мережевого протоколу потік даних збільшується приблизно на 15%. Тоді швидкість:

350 +15% = 350 кБайт / с (1)

У бітах це швидкість:

50 '8 = 2,8 Мбіт / с (2)

Т. до кожна з підмереж на даний момент планує включення не менше 14 комп'ютерів, то мінімальна швидкість для кожного каналу є:

2,8 '14 = 39,2 Мбіт / с (3)

Даній вимозі задовольняє декілька стандартів підтримують швидкість 100 Мбіт / с. На деякі з них можна переходити поступово зі стандарту Ethernet і швидкості 10 Мбіт / с, поки такі швидкості не стануть необхідністю, і не з'явиться можливість закупити необхідну обладнання.

МЕРЕЖА ДВГМА

Принцип функціонування

Мережа ДВГМА має клієнт серверну архітектуру з доменної організацією. Виконано за стандартом Ethernet IEEE 802.3 і 100VG ANY LAN IEEE 802.12. В якості основної середовища для передачі інформації використовується 10Base-T - неекранована вита пара (Unshielded twisted pair, UTP) і оптоволоконний кабель. Канали зв'язку організовані з використанням комутаторів мережевого устаткування Advancestack Switch 2000, Advancestack Switch 200 фірми Hewlett Packard і HUB-ів різних фірм. Така організація мережі обумовлена ​​тим, що дозволяє легко змінювати конфігурацію системи, переміщати комп'ютери, виявляти і усувати неполадки. При виході з ладу одного кабельного ділянки припиняється робота тільки однієї мережевої машини, інші комп'ютери продовжують функціонувати нормально.

У УК1 і УК2 розташоване по одному комутатора Advancestack Switch 2000. Комутатор Advancestack Switch 2000 розташований в УК1 включає наступні модулі: 100VGModuleF / 0 - 2х портовий модуль для оптоволокна, зі швидкістю передачі даних до 100 Мбіт / с; 100VGModule UTP - 2х портовий модуль для витої пари зі швидкістю передачі даних до 100 Мбіт / с; 3 штуки Ethernet Module (10Mbit Module UTP) - 4х портовий модуль для витої пари зі швидкістю передачі даних до 10Мбіт / с. Комутатор Advancestack Switch 2000 розташований у КК-2 включає наступні модулі: 100VG Module F / 0; 100VG Module UTP; 2 штуки Ethernet Module. До кожного з цих комутаторів через порт модуля 100VG Module UTP підключено по 16-ти портовому концентратора Advancestack Switch 200. Комутатори Advancestack Switch 2000 об'єднані між собою двома лініями оптоволоконного кабелю підключеного до портів модуля 100VG Module F/0.Такім чином у УК1 утворюється вузол комутації на 29 портів, а в УК2 на 25 портів, до яких можна підключати мережеве обладнання.

Вся мережа ДВГМА шляхом програмування комутаторів розбита на 3 віртуальні мережі (Vertual Local Area Network VLAN). Сама ємна з цих мереж називається общеучіліщная мережа - FESMA. Вона об'єднує всі підрозділи, факультети і кафедри Академії. У даній мережі використовуються всі порти комутаторів Advancestack Switch 2000 і Advancestack Switch 200 розташованих у КК-2. Всі порти комутатора Advancestack Switch 200 розташованого в УК-1. У комутаторі Advancestack Switch 2000 розташованому в УК-1 у цій мережі не використовується лише 2 модуля Ethernet Module. Від портів відносяться до даної мережі прокладені лінії до крайовим користувачам. Так, як кінцеве кількість користувачів мережі невідомо, то лінії прокладалися за принципом: у кожному крилі, з обох сторін коридору розташоване за HUB-у. Це обумовлено тим, що при збільшенні кількості користувачів мережі, знадобиться тільки простягнути провід до найближчого HUB-у. До того ж при цьому не знадобиться робити переходи через коридор. Для тих користувачів мережі, у яких передбачається великий трафік, прокладена окрема лінія прямо від концентратора.

Наступна віртуальна мережа називається навчальна мережа Академії - TECHNET. Вона об'єднує між собою 2 комп'ютерні класи, розташованих на ПЦ і комп'ютерний клас у 412 ауд. У КК-2 навчальні класи не підключені до мережі, тому на сьогоднішній день там тільки лінії мережі FESMA. Ця мережа займає 2 порти модуля Ethernet Module комутатора Advancestack Switch 2000, розташованого в УК-1. До одного з портів підключена лінія йде до сервера Shark класу 412 ауд .. А лінія другого порту йде на ПЦ до одного з двох HUB-ів об'єднаних між собою.

Третя віртуальна мережа, корпоративної мережі Академії називається: мережа бухгалтерії - ACCOUNTING. Також як і навчальна мережа Technet, вона займає 2 порти, але вже іншого модуля Ethernet Module, комутатора Advancestack Switch 2000 розташованого в УК-1. Лінія з одного з цих портів йде до одного з двох HUB-ів, які з'єднані між собою коаксіалом. Коаксіал обумовлений тим, що відстань між HUB-ми приблизно становить близько 100м., А на такій відстані від HUB-а вита пара сильно схильний до перешкод. Лінія від іншого порту модуля 10Mbit Module йде на поштовий сервер Stalker. Спілкування між віртуальними мережами в училищної і навчальної мережі здійснюється за протоколом TCP / IP. Цей протокол повільніше ніж протокол IPX, але оскільки обидві ці мережі працюють з Internet, то обійтися без TCP / IP неможливо, а від використання IPX спільно з TCP / IP відмовилися, тому що підтримка двох протоколів завантажує комп'ютери. Мостом між цими двома мережами, є сервер Sealine. Але перехід з однієї мережі в іншу на цьому сервері заборонений на фізичному рівні - це зроблено з міркувань безпеки мережі. На даний момент сервер Sealine використовується як сервер Internet для обох підмереж. До нього підключений модем, який одержує інформацію від провайдера Internet. У мережі бухгалтерії спілкування відбувається за протоколом IPX, тому що він працює швидше ніж TCP / IP, займає менше пам'яті в DOS, і Internet в мережі бухгалтерії не використовується з міркувань безпеки. Мостом між мережею FESMA і мережею бухгалтерії є поштовий сервер Stalker. Цей сервер підтримує обидва протоколи, і використовується для електронної пошти в межах Академії. Основні моменти цього пункту представлені на рис. 2.

Схема мережі ДВГМА

Рис. 2

Використовувані мережеві продукти

В останні роки все більше число фірм - виробників мережевого устаткування орієнтується у своїх наукових і конструкторських розробках на створення повної гами програмних і апаратних засобів, що дозволяє замовникам створювати інформаційно-обчислювальні системи практично будь-якого масштабу і складності на базі рішень тільки одного виробника.

Такий підхід викликаний декількома основними причинами, по-перше, обладнання від одного постачальника гарантує повну сумісність всіх мережевих пристроїв на апаратному рівні, а також можливість управління ними за допомогою єдиного набору керуючого ПО; - по-друге, і це часто стосується нових технологій, до прийняття міжнародних стандартів, на розробку яких часто залишають багато років, в області технологій передачі даних (і в мережевих технологіях, зокрема) діють стандарти "де-факто", що встановлюються найбільшими фірмами-виробниками. Нерідкі випадки, коли на основі таких "корпоративних" розробок виникають потім і повноцінні стандарти. Так, спільна розробка компаній Hewlett-Packard, IBM, AT & T та деяких інших - мережа 100VG стала загальновизнаною, і в згодом, в августе1995г., Був прийнятий міжнародний промисловий стандарт - IEEE 802.12.Поетому поширеність тих чи інших технологій є одним з головних "козирів "в боротьбі виробників за стандартизацію своїх розробок; - по-третє, що також дуже важливо, більшість користувачів, один раз вибравши постачальника обладнання та ПЗ," звикають "саме до його рішень і в подальшому для розширення спектру одержуваних мережевих послуг воліють купувати додаткове обладнання саме від "свого" постачальника; - нарешті, по-четверте, комбінування в мережі обладнання, ПЗ від єдиного виробника значно полегшує технічну підтримку та супровід інформаційно-обчислювальних систем з боку компанії виробника та фірм системних інтеграторів. Спираючись на дану концепцію, компанія випустила на ринок мережеві апаратні засоби, завдяки яким вона стає унікальним постачальником повних рішень для побудови локальних і регіональних мереж, заснованих на різних топологіях і стандартах.

Модульний комутатор AdvanceStack Switch 2000

Розглядаючи стратегію Hewlett-Packard на ринку мережевого обладнання, важливо відзначити, що, продовжуючи дотримуватися "генеральної лінії" просування власного високопродуктивного (і, на відміну від Fast Ethernet і FDDI, недорого, не вимагає заміни кабельної системи) стандарту 10VG, компанія передбачає розширення можливості "безболісного" переходу до технології 100VG не тільки з мереж продуктивністю 10 Мбіт / сек, але і з 100-Мбіт/сек мереж Fast Ethernet і FDDI. Саме тому фахівці компанії останнім часом зосередили свої зусилля на розробці модульних пристроїв, здатних забезпечити прозорий доступ до мереж 100VG з практично будь-який альтернативної мережевого середовища. Результатом цієї роботи стала поява модульного комутатора AdvanceStack Switch 2000 (мал.3).

Модульний комутатор AdvanceStack Switch 2000

Рис. 3

Модульна архітектура комутатора AdvanceStack Switch 2000 дозволяє встановлювати в шість універсальних гнізд розширення модулі для підключення ЛОМ різних мережевих стандартів. В даний час це модулі для мереж 10BASE-T, FDDI і 100VG, однак у найближчому майбутньому компанія приступить до постачання модулів для 100BASE-T і ATM. Причому немає ніяких обмежень на загальну конфігурацію модулів в комутаторі: так, наприклад, при роботі тільки в мережі 100VG до комутатора може бути підключено до 12 мережевих сегментів продуктивністю 100 Мбіт / сек. Це беспечівается наявністю внутрішньої високошвидкісної шини комутатора з пропускною здатністю 1 Гбіт / сек. З іншого боку, при використанні AdvanceStack Switch 2000 в мережі Ethernet всі шість гнізд можуть бути укомплектовані модулями стандарту 10BASE-T, здатними здійснювати передачу даних у повнодуплексному режимі. Слід також зазначити, що випускаються компанією модулі призначені для підключення сегментів не тільки з різними мережевими технологіями, але і з різними фізичними середовищами передачі даних, у тому числі екранованого і неекранованої кручений парою, а також багатомодовим (multimode) воло-кінно-оптичним кабелем. Кілька фізичних портів комутатора можуть об'єднуватися для передачі даних по єдиному логічному каналу, з утворенням високошвидкісної магістралі - режим port trunking. Важливо зазначити, що об'єднання портів 100VG дозволяє організувати головну інформаційну магістраль (backbone) зі швидкістю передачі даних до декількох сотень Мбіт / сек. (Загальна продуктивність такої лінії розраховується як 100 Мбіт / сек. Х n, де n - число каналів). Відмінною особливістю комутаторів мереж 100VG є необхідність роботи відповідно до протоколу пріоритетних запитів DPP (Demand Priority Protocol). Він усуває затримки в мережевому трафіку, викликані виникненням колізій у мережах Ethernet або очікуванням захоплення маркера в мережах Token-Ring. Крім того, для додатків, чутливих до затримок у передачі інформації, DPP надає можливість призначення більш високого пріоритету для передачі. Це дозволяє отримати гарантовану смугу пропускання ЛВС для частини робочих станцій і робить мережі 100VG ідеальними для систем реального часу, наприклад передачі зображень або автоматизованих систем управління технологічними процесами. Тому в комутаторі AdvanceStack Switch 2000 передбачено дві особливості при організації комутації пакетів 100VG. По-перше, вся інформація про пріоритети зберігається при русі пакетів всередині комутатора, і пакети з більш високим пріоритетом пересилаються на порт призначення в першу чергу.

По-друге, у випадку якщо чергу з пакетів з низьким пріоритетом стає занадто довгою з-за великого обсягу пересилання високопріоритетних пакетів, то комутатор може самостійно підвищити пріоритет частини пакетів для "розвантаження" черги. Одним з головних достоїнств комутатора AdvanceStack Switch 2000 є широкий набір можливостей по установці різних видів фільтрів на портах. Як і в більшості інших моделей комутаторів, тут використовується фільтрація за адресою джерела і адресою пункту призначення пакета, що дозволяє організовувати "віртуальні" робочі групи, суть яких полягає у виділенні для ряду користувачів ЛВС прав доступу до певних ресурсів мережі: серверів, периферії і т . д. При цьому всі ресурси і мережні пакети, що використовуються всередині групи, доступні тільки членам робочої групи і "невидимі" для інших користувачів мережі. Фільтрація пакетів певних протоколів застосовується в гетерогенних мережах, що поєднують у собі сегменти, що працюють під управлінням різних мережевих ОС, стандартів і топологій. AdvanceStack Switch 2000позволяет адміністратору ЛВС встановлювати обмеження для пересилання на порти комутатора мережевих пакетів або кадрів (frames) певних типів. Фільтрація широкомовних (multicast) пакетів (тобто пакетів, переданих на всі мережеві пристрої, що належать одному сегменту мережі) дозволяє адміністратору ЛВС обмежувати або повністю скасувати передачу таких пакетів на ділянки мережі, "критичні" до швидкості передачі даних. Так, наприклад, передача широкомовних пакетів може бути заборонена на мережеві вузли, де розташовані комп'ютери, що обслуговують відеоконференції, або графічні станції, що працюють з додатками мультимедіа. ПО мережного управління комутатором повністю сумісне з HPOpenView і дозволяє відстежувати найважливіші параметри функціонування мережі: трафік, логічну "карту" ЛВС і т.д.

Комутатор AdvanceStack Switch 200

Комутатор AdvanceStack Switch 200 (рис.4) призначений для невеликих і середніх робочих груп, що використовують мережеві стандарти 10BASE-T і 100VG.

Комутатор AdvanceStack Switch 200

Рис. 4.

Комутатор має 16 портів (16 сегментів) Ethernet і 2 порти (1сегмент) 100VG. Останній призначений для з'єднання декількох комутаторів AdvanceStack Switch 200 між собою або організації високошвидкісного каналу між комутатором і сервером ЛВС. До кожного порту Ethernet може бути підключено як одне, так і декілька мережевих пристроїв. Порти Ethernet комутатора забезпечують передачу даних у повнодуплексному і напівдуплексному режимах. Управління AdvanceStack Switch200 здійснюється за протоколами SNMP і Telnet.

Концентратори робочих груп

Концентратори AdvanceStack Hub-12E (рис.5.) Та AdvanceStack Hub-8Uпредназначени для використання при організації мереж Ethernet невеликих робочих груп і відділів.

Концентратори робочих груп

Рис .5

Незважаючи на невеликі розміри та відсутність складної процедури встановлення та конфігурації (ці пристрої повністю відповідають специфікаціям plug-and-play), їх функціональні можливості досить широкі. Модель Hub-8E має на передній панелі набір світлових індикаторів, що показують не тільки поточний статус кожного з портів концентратора (активний - не активний), навантаження концентратора і відсоток зіткнень (колізій). У концентраторе Hub-8U передбачено спеціальне гніздо для установки SNMP-модуля, що дозволяє управляти кожним концентратором, використовуючи будь-яку SNMP-платформу управління мережею. Сімейство концентраторів AdvanceStack також поповнилося відразу сімома новими продуктами, відповідними стандарту 100VG, серед яких 14 - і 7-портові концентратори 100VG-Hub, трансивери для підключення сегментів на екранованого і неекранованої кручений парі, а також волоконно-оптичному кабелі і новий SNMP / Bridge модуль , що здійснює обмін даними між сегментами продуктивністю 10 і 100 Мбіт / сек. і забезпечує керування концентратором по протоколу SNMP. Крім того, в спеціальне гніздо розширення 14-портового концентратора можуть встановлюватися додаткові модулі: маршрутизатор (Router 210) і сервер дистанційного доступу (Dial-A-LAN).

ЛОКАЛЬНА МЕРЕЖА КОРПУСУ радіоспеціальності.

Локальна мережа корпусу радіоспеціальності ДВГМА представлена ​​у двох варіантах.

Перший варіант - мережа з архітектурою клієнт-сервер, за стандартом Ethernet 10Base-T з доменної організацією. Вузол комутації реалізований за допомогою двох HUB-ів, лінії зв'язку виконані кручений парою. Дана мережа об'єднує мінімальна кількість комп'ютерів вказане в завданні. Другий варіант - мережа з архітектурою клієнт-сервер, за стандартом Ethernet 10Base-T з доменної організацією. Вузол комутації реалізований за допомогою комутатора Advancestack Switch 16, підтримує поділ мережі на 4 сегменти і маршрутизацію пакетів по IP адресах. Для розширення мережі від вузла комутації прокладено канали зв'язку по всій будівлі рівномірно з концентраторами в кінцевих точках. Лінії зв'язку виконані кручений парою. У зв'язку з цим ця мережа має можливість підключення комп'ютера в будь-якому місці будинку.

Розглянемо перший варіант. В якості центральної точки доступу, де розміщується вузол комутації 8 корпусу, передбачається 407 / 8 аудиторія (креслення 3). Вона розташована в основному скупченні комп'ютерів, і при з'єднанні з мережею Академії має оптимальне розташування. У цій аудиторії встановлюється 2 HUB. Один встановлюється для мережі FESMA - на 16 портів, назвемо його HUB1, інший для мережі TECHNET на 8 портів - назвемо його HUB2. Від HUB1 мережі FESMA лінії зв'язку прокладаються до комп'ютерів, які вже встановлені, або які передбачається встановити в найближчому майбутньому. Користувачі цих комп'ютерів повинні мати доступ до мережі FESMA. На четвертому поверсі необхідно прокласти три лінії зв'язку: в кабінет кафедри РЕРС, в кабінет начальника моц і лаборантську 409 / 8 аудиторії. Ці лінії займуть три порти HUB1. На п'ятий поверх прокладаються дві лінії мережі FESMA: до кабінету начальника кафедри АІС та викладацьку кафедри АІС. Ці лінії займають ще два порти HUB1. На третьому поверсі розташовується тільки один комп'ютер, в кабінеті начальника кафедри СЕМ 303 / 8 аудиторії. Оскільки у коридорі третього поверху силова проводка прокладена вздовж стін коридору, то мережеві кабелі бажано прокладати по північній стороні для зменшення перешкод в проводах і використовувати STP кабель. Кабель, виходячи з четвертого поверху відразу переноситься на північну сторону, проходить вздовж коридору до 308 / 8 аудиторії і переходить на протилежну сторону в 303 аудиторію. На другому поверсі знаходиться один комп'ютер, у 215 аудиторії - кабінет начальника СВС ВМУ. Кабель у цю точку, пройшовши крізь верхні поверхи і вийшовши в 213 / 8 аудиторію виходить у коридор і йде до комп'ютера. У таблиці 1 наведені відстані прокладених ліній до кожного комп'ютера.

Таблиця 2

Мережа TECHNET від HUB2 йде в усіх напрямках до комп'ютерів мають доступ тільки в навчальну мережу Академії. На четвертому поверсі, поки не планується комп'ютерів мережі TECHNET. Оскільки в комп'ютерному класі основний потік інформації припадає на файл-сервер класу, то в цьому напрямку досить прокласти одну лінію. Від HUB2 лінія прокладається в 503 / 8 аудиторію до HUB 503 / 8 аудиторії. Нехай це буде HUB3.Т.к. в 503 ауд. передбачається розташування 12 комп'ютерів, то необхідний HUB на 16 портів. Робочі станції і сервер 503 аудиторії підключаються до HUB3. HUB3 каскадіруется з HUB, який розташований у другому комп'ютерному класі -504 / 8 аудиторія. Він теж на 16 портів. Назвемо його HUB4. На третій поверх від HUB2 спускається дві лінії. Одна з них прямує до файл-серверу комп'ютерного класу 312 / 8 аудиторія, а інша на кафедру СЕМ до HUB. У файл-сервер 312 / 8 аудиторії вставляється дві мережеві плати. До однієї підключається кабель від HUB2, а до іншої HUB комп'ютерного класу. До цього HUB підключаються робочі станції комп'ютерного класу 312 / 8 аудиторії. HUB на кафедрі СЕМ 8-портовий, до цього HUB підключаються комп'ютери кафедри СЕМ, що мають доступ до мережі TECHNET. На другому поверсі передбачається розташувати один комп'ютер в лабораторії антен 204 / 8 аудиторія. Кабель від HUB2, йде вздовж кабелю, прокладеного в 215 / 8 аудиторію, а потім в 204 / 8 аудиторію. У табл. 3 наведені відстань і підключення мережі TECHNET 8корпуса.

Таблиця.3

Розглянемо другий варіант. В якості центрального вузла доступу до зовнішньої мережі використовується комутатор AdvanceStack Switch16. За допомогою адміністрування комутатор ділиться на 2 сегмента. Один сегмент відноситься до мережі FESMA, інший до мережі TECHNET. Розширення мережі TECHNET не передбачено в даному варіанті, тому що введення нових комп'ютерних класів процес тривалий, і більш дорогий, ніж невелике розширення мережі. Тому для мережі TECHNET виділяється 5 портів концентратора AdvanceStack Switch 16 і прокладаються ті ж лінії, як і в першому варіанті мережі.

На віртуальну мережу FESMA корпусу радіоспеціальності ДВГМА, в комутаторі залишається 11 портів 10Base-Т. Розташування вузла доступу, як і в першому випадку зручно у 407 / 8 аудиторії. Підключення комп'ютерів на 4 поверсі можливо безпосередньо до комутатора. Від комутатора 3 лінії прокладаються в кабінет начальника моц, до комп'ютера кафедри РЕРС і в лаборантську 409 аудиторії. 1 лінія прокладається на протилежну сторону коридору, у 408 аудиторію, що дає можливість, при необхідності підключити до мережі комп'ютер, розташований з північного боку коридору. На п'ятий поверх прокладається 2 лінії. Одна для північної сторони коридору, інша для південної. Лінія призначена для північної сторони коридору йде до тренажера Data Shif, тому що там найбільш імовірно підключення комп'ютера до мережі FESMA, і зручне розташування для інтегрування цієї частини мережі. Крім того це добре охороняється. Інша лінія йде в приміщення кафедри АІС. Там встановлюється HUB, від якого лінії йдуть до комп'ютера кафедри, і до комп'ютера начальника кафедри. Можна використовувати HUB на мінімальне число портів. На третій поверх теж опускається дві лінії. Одна з ліній йде на північну сторону, в 308 аудиторію, тому що там адміністративне приміщення і доступ курсантів обмежений. Там встановлюється HUB для початку на 8портов. Інша лінія йде в лаборантську - 309 аудиторія. У ній розташовується HUB на 8 портів. Від нього одна лінія прокладається в 303 аудиторію, до комп'ютера розташованому в кабінеті начальника кафедри СЕМ - 303 аудиторія. Решта ліній будуть прокладатися в міру необхідності. На другому поверсі достатньо однієї лінії від концентратора AdvanceStack Switch 16 до HUB розташованому на другому поверсі. Цей HUB безпечніше всього розташувати в кабінеті начальник кафедри СВС ВМУ. Від нього провести лінію до його комп'ютера і за необхідності до інших комп'ютерів. Інформація про порти концентратора Advancestack Switch 16 до крайовим пристроїв описана в табл. 4.

Таблиця 4

КАНАЛИ ЗВ'ЯЗКУ МІЖ КК та Корпусу радіоспеціальності

На даний момент існує 3 основних способи з'єднання окремо розташованих будівель. Самий старий спосіб з'єднання по телефонній лінії. Вартість такого підключення мінімальна. Для цього необхідно в кращому випадку виділити канал телефонної мережі, за яким організовується зв'язок. З обох кінців встановлюється по модему. Обидва модеми налаштовуються на максимальну швидкість. Переваги такого підключення полягають у тому, що вартість такого з'єднання включає тільки вартість двох модемів і сервера підмережі, тому що лінії вже прокладено. Основні недоліки такого з'єднання полягають в тому, що телефонні лінії прокладалися для передачі мови, і абсолютно не призначені для передачі даних. На деяких ділянках телефонної лінії ізоляція порушена, за рахунок чого навіть передача мови утруднена, тому швидкість передачі даних в такому з'єднанні не перевищує 33,6 кБіт / с за умови виділення окремої лінії. Крім того можливі часті збої. Розрахунок з'єднання таким способом представлений в пункті 5.1.2. Ще більше поліпшення якості зв'язку і збільшення швидкості передачі даних без прокладання нових ліній таким способом неможливо.

Поліпшення якості зв'язку і збільшення швидкості передачі без прокладки нових ліній, за відсутності прямої видимості між об'єктами можливо здійснити за допомогою радіомости. Радіомодеми працюють за протоколом Ethernet з єдиною відмінністю, що швидкість передачі менше - 2МБіт/сек. Радіомости працюють на НВЧ частотах, що дає можливість передавати дані через залізобетонні конструкції, всередині будівель. Оскільки потужність перешкод на таких частотах мала, то і для передачі не потрібно великої потужності. Використання спрямованої антени збільшує дальність передачі до 40 км., Підвищує захищеність переданої інформації. Розрахунок з'єднання за допомогою радіомости представлений в пункті 5.2.2.

Прокладка ж нової лінії коштує дорожче ніж вартість кабелю, тому якщо прокладати кабель, то прокладати не телефонну пару, а відразу високошвидкісний кабель, з запасом по пропускній здатності. При відстані менше 100 метрів між будинками є сенс прокладати виту пару, але при збільшенні відстані до вартості кабелю додається вартість UTP трансіверов, які вимагають джерел живлення, і в такому випадку є сенс з'єднувати окремі будинки з допомогою оптоволокна, тому що швидкість передачі по оптоволокну обмежується тільки апаратними можливостями, кількість каналів, які можна організувати по одній парі волокна дуже велике, термін служби такого кабелю становить 25 років, він не схильний до електромагнітних перешкод, корозії. Співвідношенні швидкість / вартість при такому з'єднанні набагато вище, ніж при з'єднанні по кручений парі. Розрахунок з'єднання по оптоволокну представлений в пункті 5.3.2.

З'єднання корпуса радіоспеціальності ДВГМА по телефонній лінії

Стандарти на модеми

Стандарти протоколів обміну для модемів встановили фірма Веll і Комітет СС1ТТ. Під протоколом мається на увазі спосіб організації зв'язку між двома пристроями. Фірма Bell.Она більше не розробляє стандартів для модемів, але деякі з її старих стандартів використовуються до цих пір. Більшість нових модемів задовольняє стандартам CC1TT. Цей Комітет представляє з себе міжнародну раду експертів, існуючий під егідою ООН, і в нього входять представники як найбільших компаній у галузі зв'язку (наприклад, АТ & Т), так і державних організацій.

CC1TT розробляє найрізноманітніші стандарти і протоколи, тому один і той же модем, в залежності від його можливостей і призначення, часто повинен задовольняти відразу декільком стандартам CC1TT. Стандарти на модеми можна розділити на три групи.

• Стандарти модуляції:

Ве11 103, Ве11 212А, СС1ТТ V.21, СС1ТТ V.22bis, CC1TTV.29, CC1TTV.32, CC1TT V.32bis.

• Стандарти на корекцію помилок: CC1TTV.42.

• Стандарти на компресію (стиснення) даних: CC1TTV.42bis.

Існують і стандарти, розроблені іншими фірмами; їх зазвичай називають фірмовими стандартами, хоча в більшості випадків повні описи таких протоколів опубліковані, й інші фірми-виробники можуть випускати модеми відповідно до них. Найбільш популярні наступні фірмові стандарти.

• Модуляція: НSТ, РЕР, ВIS.

• Корекція помилок: Hayes

• Компресія даних: ММР 5, СSР.

Майже всі сучасні модеми називаються Hayes-сумісними, але це відноситься не до протоколів обміну, а до команд управління. Тому що майже кожен модем використовує систему команд фірми Hayes, сумісність у цьому відношенні забезпечується автоматично, і при виборі модему про це можна не замислюватися.

Стандарти модуляції

Для передачі даних за допомогою модемів використовується модуляція (саме слово модем - це скорочення від модулятор-демодулятор). Щоб передавальне і приймальне пристрій "розуміли" один одного, в них має використовуватися один і той же спосіб модуляції. При різних швидкостях передачі даних використовуються свої методи модуляції, але іноді і передача з однієї і тієї ж швидкістю може здійснюватися різними способами.

Найбільш поширені такі способи модуляції: частотна маніпуляція (ЧС), фазова маніпуляція (ФМ) та амплітудно-фазова модуляція (АЧМ). ЧС є різновидом частотної модуляції. При цьому способі частота несучої сигналу, переданого по телефонній лінії, змінюється певним чином, і ці зміни декодуються пристроєм одержувача. ФАМ - це різновид фазової модуляції, при якій змінюється фаза сигналу, а його частота залишається постійною. Нарешті, при АЧМ одночасно змінюються і фаза, і амплітуда сигналу, що дозволяє передавати більше інформації, ніж першими двома способами.

V103. Стандарт зі швидкістю передачі даних 300 біт / с, прийнятий в США і Канаді, Тип модуляції - ФМ, кожному стану сигналу відповідає один біт. У більшості швидкодіючих модемів цей протокол передбачений, хоча він і застарів.

V 12. Стандарт зі швидкістю передачі даних 1200 біт / с, прийнятий в США і Канаді. У ньому використовується диференційна фазова маніпуляція (ДФМ), швидкість передачі - 600 бод, у кожному стані сигналу кодуються два біти даних.

V.21. Міжнародний стандарт передачі даних зі швидкістю 300 біт / с, подібний Ве11 103. Через відмінності у використовуваних частотах модеми V103 несумісні з модемами V.21. Цей стандарт використовується, в основному, за межами США.

V.22. Міжнародний стандарт передачі даних зі швидкістю 1200 біт / с. Він подібний до V21, але не сумісний з ним, зокрема, за способом відповіді на виклик. Цей стандарт використовується, в основному, за межами США.

V.22bis. Міжнародний стандарт передачі даних зі швидкістю 2400 біт / с. (Слово bis означає "другий", тобто покращений варіант стандарту V.22.) Він використовується як у США, так і в інших країнах. В. Ньому застосовується амплітудно-фазова модуляція (ФАМ), швидкість передачі 600 бод, у кожному стані сигналу кодуються чотири біта.

V.23. У цьому стандарті передбачено передачу даних зі швидкістю 1200 біт / с в одному напрямку і 75 біт / с - у зворотному. У результаті модем виявляється псевдодуплексним, тобто він може обмінюватися даними в обох напрямках, але з різними швидкостями. Стандарт V23 був розроблений для того, щоб знизити вартість модемів зі швидкістю передачі даних 1200 біт / с, які на початку 80-х років були досить дорогими. Він використовується, в основному, в Європі.

V.29. У цьому стандарті визначається напівдуплексний (односпрямований) спосіб передачі даних зі швидкістю 9600 біт / с. Зазвичай він використовується у факсимільних апаратах (факсах) так званої групи III і дуже рідко - в модемах. Оскільки зазначений стандарт напівдуплексний, відповідні пристрої виявляються суттєво простіше, ніж ті, що працюють в дуплексних високошвидкісних режимах. У стандарті V.29 визначені не всі вимоги до модемів, тому пристрої різних серій рідко виявляються сумісними один з одним. Однак параметри факсимільних апаратів у ньому визначені повністю.

V.32. Це стандарт дуплексної (двобічної) передачі даних зі швидкістю 9600 біт / с. У ньому визначені методи корекції помилок і способи встановлення зв'язку. Модуляція - амплітудно-фазова з так званим комірчастим кодуванням, швидкість передачі 2400 бод, кожному стану сигналу відповідають чотири біта. При комірчастої кодуванні разом з кожною групою з чотирьох біт передається додатковий контрольний біт. Це дозволяє оперативно проводити. корекцію помилок в приймальному пристрої що, у свою чергу, підвищує стійкість модемів, що працюють у стандарті V.32, до шумів в лініях передач. Так що навіть при односпрямованої передачі даних із швидкістю 4600 біт с використовується практично вся смуга пропущення телефонної лінії, в модемах V.32 реалізується складна процедура прослуховування відповідного сигналу, тобто власні сигнали, що передаються періодично відключаються, і приймаються відповідні сигнали модему - "кореспондента". До останнього часу поширення модемів, що працюють у стандарті V.32, стримувалося їх складністю і високою вартістю. Проте нещодавно з'явилися дешеві комплекти мікросхем, розроблені спеціально для цих цілей, і V.32 поступово перетворюється на загальноприйнятий стандарт передачі даних зі швидкістю 9600 біт / с.

V32.bis. Стандарт V32bis - це відносно недавно з'явився, розширення V.32 зі швидкістю передачі даних 14 400 біт / с. У ньому застосовується модуляція АФМ (2400 бод, шість біт у кожному стані). Завдяки ніздрюватого кодуванню зв'язок виходить доволі надійною. Протокол V32bis забезпечує дуплексний зв'язок. Якщо якість телефонної лінії невисока, модеми перемикаються у звичайний режим V.32. Незважаючи на свою новизну, цей стандарт, завдяки своїй високій продуктивності та завадостійкості, вже стає загальноприйнятим при роботі в сучасних високоякісних телефонних мережах.

Протоколи корекції помилок

Під корекцією помилок розуміють здатність деяких модемів виявляти помилки, що виникли при передачі, і самостійно повторювати передачу тих даних, які були пошкоджені. Для того, щоб це було можливо, обидва модему повинні працювати в одному стандарті, На щастя, більшість виробників модемів дотримуються одних і тих же протоколів.

V.42. Протокол корекції помилок V.42 побудований на основі 4-ї версії ММР, який розглядається далі. Так як у стандарті V.42 передбачена сумісність з МMР, всі працюючі в стандарті ММР 4 пристрої можуть встановлювати зв'язок з модемами V.42. У розглянутому стандарті використовується процедура LАРМ. Цією процедурою, як і протоколом ММР, передбачена автоматична повторна передача зіпсованих даних, що гарантує проходження через модеми тільки достовірної інформації. Стандарт V.42 перевершує ММР 4, так як забезпечує за рахунок інтелектуальних алгоритмів більш високу (на 20%) швидкість передачі даних.

Стандарти компресії даних

У деяких модемах дані перед передачею "упаковуються", що дозволяє заощадити час і гроші на оплату послуг міжміського зв'язку. Залежно від типів файлів, що передаються, їх розмір може зменшитися в два рази в порівнянні з початковим, що фактично подвоює швидкодію модему.

V.42bis. Стандарт компресії даних V42bis, розроблений СС1ТТ, аналогічний ММР 5, але ступінь стиснення при його використанні приблизно на 35% вище. Стандарт V42bis несумісний з ММР, але майже у всіх модемах V42bis передбачений режим роботи в стандарті MMP.

У залежності від способу компресії, реальна швидкість передачі даних може збільшитися в чотири рази. Цей факт часто стає основою для недобросовісної реклами: наприклад, стверджують, що пропускна здатність модему - 9600 біт / с, хоча насправді це пристрій зі швидкістю передачі даних 2400 біт / с, що працює в стандарті V42bis, і така пропускна здатність реально досяжна тільки при передачі текстових файлів, стиснути які можна дуже істотно. Зараз виробники модемів V.42bis-9600 біт / с аналогічним чином заявляють про те, що їхня пропускна здатність - 38,4 кбіт / с, ні слова не кажучи про компресії даних.

Стандарт V42bis краще, ніж ММР 5, в тому сенсі, що в ньому спочатку здійснюється аналіз даних і визначається, чи потрібно їх компресувати. Після цього проводиться стиснення тільки тих даних, для яких це необхідно. Деякі файли вже бувають "упаковані" (програмами ARJ, PKZIP та ін), і спроба компресувати їх ще раз приводить до увеліенію їх розмірів. За протоколом MMP 5 спроби стиснути дані робляться завжди, що зменшує реальну пропускну здатність при передачі раніше упакованих файлів. У стандарті V.42bis компресія проводиться тільки в тому випадку, коли вона дає виграш.

Для зв'язку в стандарті V.42bis повинен бути використаний протокол V.42. Тому в модемах з компресією даних у стандарті V.42bis, природно, передбачається корекція помилок відповідно до стандарту V.42. У результаті спільного використання обох протоколів забезпечується безпомилкова передача даних з максимальною компресією.

Фірмові стандарти

Поряд з протоколами модуляції, виправлення помилок та компресії даних, які є промисловими стандартами і визнаними або введеними CC1TT, деякі фірми розробили свої протоколи і використовують їх без офіційного схвалення. Деякі з цих протоколів набули широкого поширення і стали в якомусь сенсі "псевдостандартамі".

Найбільшим успіхом користуються протоколи МХР фірми М1сгосот. Ці протоколи виправлення помилок та компресії даних використовують і інші виробники модемів. Користуються популярністю також протоколи модуляції НSТ фірми US Roboticks, Завдяки активній пропаганді своїх виробів, згадані фірми зуміли завоювати значну частину ринку збуту. Ми розглянемо зараз ці та деякі інші фірмові стандарти.

НSТ. Цей модифікований напівдуплексний протокол модуляції зі швидкостями передачі даних 14 400 і 9600 біт / с розроблений фірмою. US Roboticks Хоча зараз він досить широко поширений, мабуть, незабаром він "зійде зі сцени" по мірі все більш широкого впровадження стандарту V.32. У модемах НSТ передача даних в одному напрямку здійснюється зі швидкістю 9600 або 14 400 біт / с, а в зворотному - 300 або 450 біт / с. Такий протокол дуже зручний для інтерактивних обмінів. Тому що схеми придушення луни при цьому не використовуються, вартість модемів не надто висока.

Фірма US Roboticks випускає також модеми зі стандартними протоколами і модеми, що працюють у двох стандартах - V32bis і

НSТ. Такі модеми дозволяють з'єднуватися практично з будь-яким "партнером" і передавати дані з максимально можливою в даній ситуації швидкістю.

DIS. У пристроях, що використовують цей протокол модуляції (9600 біт / с) фірми Зітри-Сот, застосовується так звана динамічна стабілізація імпедансу. завдяки якій вдається підвищити перешкодозахищеність системи, у порівнянні зі стандартом V.32 (йдеться, очевидно, про оперативну підстроюванні узгодження передавача і приймача з лінією зв'язку). Самі модеми досить дешеві, але їх, так само, як HST, виробляє тільки одна фірма. Мабуть, в міру зниження вартості модемів V.32 і V32bis цей фірмовий стандарт зникне.

MMP. Протокол ММР дозволяє виявляти і виправляти помилки по всьому тракту проходження сигналів, тобто модеми помічають виникають при передачі збої і запитують повторну передачу зіпсованих даних. У стандартах ММР деяких рівнів передбачається компресія даних.

При розробці МMР були визначені різні класи пристроїв, що розрізняються тим, які з можливостей повного протоколу ММР у них реалізовані. Більшість сучасних модемів відносяться до класів 1 - 5. Зазвичай до більш високих класів відносяться пристрої, вироблені самою фірмою Megosot, оскільки характерні для них можливості реалізуються лише в рамках фірмового протоколу.

Перевага протоколу МMР полягає в його здатності виправляти помилки, але пристрої, пов'язані з класами 4 і 5, відрізняються ще і підвищеною продуктивністю, а в класі 5, крім того, передбачена компресія даних в реальному часі. Нижчі класи стандарту не представляють особливого інтересу для власників модемів.

• МMР клас 4. До нього відносяться пристрої з підвищеною продуктивністю, яка досягається за рахунок використання спеціальних прийомів кодування. Завдяки цьому пропускна здатність підвищується приблизно на 5%, хоча реальне її збільшення залежить від типу зв'язку і може досягати 25 - 50%.

• МMР клас 5. У пристроях цього класу використовується адаптивний алгоритм компресії даних у реальному часі. Продуктивність може бути збільшена в два рази, але фактичне її підвищення залежить від типу переданих даних. Найкращі результати досягаються при передачі текстових файлів, програмні файли стискаються гірше. Однак при роботі з уже упакованими файлами (наприклад, програмами ARJ, РКZIР та ін) продуктивність знижується, тому в системах типу ВВЗ цей стандарт зазвичай не використовується.

V29bis. Протокол Hayes використовується фірмою Hayes в деяких своїх пристроях. У міру поширення дешевих модемів, що працюють у стандартах V.32 і V.32bis (тієї ж фірми Hayes), протокол V29bis використовується все рідше. Він представляє з себе модифікований протокол V. 29, який іноді називають "протоколом гри в пінг-понг", тому що при трансляції сигналів у двох напрямках по черзі організуються два канали передачі даних: один високошвидкісний, а інший - "повільний".

СSР. Протокол СSР фірми СоmріСоm забезпечує корекцію помилок і компресію даних в модемах 018 фірми СоmріСоm.

Рекомендації щодо вибору модему

Зараз вартість модемів зі швидкістю передачі даних 9600 біт / с знизилася приблизно до 100 доларів. Цілком пристойний модем зі швидкістю передачі даних 14 400 біт / с може коштувати менше 200 доларів.

У більшості пристроїв зараз передбачається кілька способів корекції помилок і компресії даних. Грунтуючись на отриманих раніше відомостях, можна підібрати модем з оптимальним поєднанням швидкодії, надійності виправлення помилок та компресії даних. Мабуть, найбільш універсальним є модем Соіrier фірми US Roboticks, який може працювати як у відповідності з протоколом V32bis, так і у власному стандарті фірми. Більш того, передбачена можливість перемикання в стандартV42bis зі швидкістю передачі даних 38,4 кбіт / с. Це означає, що даний модем може працювати практично з будь-яким "партнером", причому останній зможе повністю реалізувати всі свої можливості, й ефективність зв'язку буде залежати тільки від останнього. Єдиний недолік зазначеного модему - його висока вартість (яка, щоправда, поступово знижується), але великі можливості пристрою виправдовують додаткові витрати.

Зв'язок з допомогою модемів

Стан телефонних ліній на сьогоднішній день в Академії залишає бажати кращого. Щоб по можливості поліпшити якість зв'язку (підвищити швидкість передачі) необхідні канали по яким будуть зв'язуватися корпусу виділити на АТС, звільнивши їх таким чином від деренчання реле і шумів підсилювачів. Після цих перетворень на канал зв'язку буде впливати тільки наводяться перешкоди на лінію.

За дослідженням журналу PC Magazine з усіх модемів, які присутні на ринку на даний момент, співвідношення ціна / продуктивність найвища в модему US Robotics Courier 33.600. Цей модем підтримує всі існуючі на сьогоднішній день протоколи. Додатково в цьому модемі присутній фірмовий US Robotics протокол, V2. Якщо на лінії зв'язується два таких модему, то використовуючи цей протокол можлива швидкість до 56,6 кБіт / сек. Бажано використання модемів в зовнішньому виконанні, тому що при зависанні вбудованого модему, необхідно перевантажувати весь комп'ютер, що зупиняє роботу мережі. При зависанні зовнішнього модему, необхідно перевантажувати тільки сам модем. У зв'язку з тим, що модем може працювати тільки з комп'ютером, необхідно в кожній точці доступу встановити комп'ютер-сервер зв'язку. Для цих цілей підійде комп'ютер з мінімальною конфігурацією, яка пропонується фірмами з продажу комп'ютерів на даний момент. Оскільки всього 4 точки доступу, то необхідно 4 комп'ютери. (Мал. 5)

Рис. 5.

Сервер зв'язку, який розташовується в УК-1 повинен підтримувати 4 модему, тому що комп'ютер звичайної конфігурації підтримує тільки 2 COM порту, то необхідно ще плату розширення COM портів. Кожен комп'ютер забезпечується мережевою платою. Комп'ютери знаходяться у 8 екіпажі і УК-1 працюють з обома вертуальнимі мережами, отже їм необхідно по 2 мережеві плати.

Для того, щоб сервери зв'язку могли розділяти дані між модемами і мережевими платами по мережевих адрес, необхідної операційною системою є OC Windows NT Server. Дана ОС добре зарекомендувала себе як мережна операційна система. Крім цього, дана ОС здійснює підтримку великої кількості вбудованого і зовнішнього обладнання на сервері, є мультизадачності операційною системою, що використовує захищений режим роботи процесора.

У подальшому при об'єднанні корпусів яким-небудь іншим способом ці точки доступу можна використовувати для рішень завдання віддаленого зв'язку в мережу Академії.

З'єднання корпуса радіоспеціальності ДВГМА по радіоканалу

Радіомодеми і види передачі радіо-Ethernrt

Передача цифрових потоків по радіоканалу не є новітнім досягненням науки і техніки, однак раніше застосування відповідних систем обмежувалося їх високою вартістю і орієнтацією на стаціонарних користувачів і великі об'єми трафіку. На початку 90 рр.. стався технологічний прорив в області виробництва компонентів НВЧ-обладнання та обробки цифрових сигналів, що призвело до перевороту на ринку засобів радіозв'язку. Прийняття міжнародних стандартів, виділення нових частотних діапазонів, а також обвальне падіння цін на апаратуру сприяли інтенсивному розвитку цієї галузі за кордоном.

Останнім часом об'єднання територіально-розподілених комп'ютерів у єдину радіомережа з метою вирішення комерційних завдань стало не тільки технічно доцільним, а й економічно вигідним. Сплеск попиту на мережеве радіоустаткування - це не тимчасове явище, оскільки сучасні господарські механізми потребують ефективної та мобільного зв'язку для великого числа користувачів, а цю можливість надає тільки радіо.

Велика номенклатура радіообладнання, пропонованого різними компаніями, може бути розділена на такі категорії.

Компактні радіорелейні системи з пропускною здатністю 2-20 Мбіт / с. Дальність зв'язку більше 100 км забезпечується за рахунок сегментування лінії по 15-30 км. Повний комплект обладнання для одного сегмента коштує не менше 30 тис. дол.

Радіомодеми продуктивністю 0,1-2 Мбіт / с використовуються для швидкої побудови персональних ліній зв'язку довжиною до 100 км. Можуть застосовуватися в режимі радіорелейних ліній. Пара модемів і супутнє обладнання коштують близько 10-20 тис. дол.

Мережеве радіоустаткування призначено для бездротового об'єднання безлічі користувачів, які розподілені на площі до 1 км2, у загальну мережу, подібну кабельної. Це обладнання також дозволяє об'єднувати ЛЗ, рознесені на відстані до 15 км. Пропускна спроможність - до 10 Мбіт / с. Вартість пари мостів, необхідних для зв'язку двох мереж, становить приблизно 5 тис. дол.

Технологія ШПС

Можливість одночасної роботи, що здійснюється в асинхронному режимі, незалежних багатокористувацьких радіосистем в загальній частотній смузі найбільш ефективно забезпечується кодовою поділом каналів (Code Division Multiple Access, CDMA). Цей метод множинного доступу до каналу зв'язку заснований на застосуванні широкосмугових (або шумоподібних) сигналів (ШПС), які часто позначають і терміном Sdivad Spectrum ("розподілений спектр"). У системах зв'язку використовуються, в основному, два методи отримання широкосмугового несучої: кодова фазова модуляція, або метод прямої послідовності (Direct Sequence Sdivad Spectrum, DSSS), і кодова перебудова частоти, або метод частотних стрибків (Frequency Hopping Sdivad Spectrum, FHSS).

Слід зазначити, що термін ШПС не цілком прийнятний при описі комерційних систем зв'язку, оскільки в них відносна ширина спектру сигналів не перевищує 3%. Це призводить до неповного використання переваг ШПС (база - більше 10 тис., відносна смуга - понад 20%). На жаль, ШПС з великою базою недоступні для комерційних систем зв'язку, оскільки національні стандарти для військових систем зв'язку обмежують ширину спектра сигналів. Всіма "достоїнствами" такого виду сигналів користуються тільки військові. Проте системи FSSS для діапазону 900 МГц, що використовують 3% смуги частот, мають деяку перевагу перед іншими системами з точки зору інтерференційних завмирань.

ШПС отримав свою назву в зв'язку з тим, що його енергія рівномірно розподілена в широкій смузі, а це характерно для шумових процесів. Спектр ШПС повинен бути багато ширше переданого інформаційного сигналу. Слід підкреслити, що, на відміну від шуму, ШПС є періодичним сигналом. Його період визначається довжиною утворить коду, яка в більшості випадків досить невелика. Як утворить коду DSSS зазвичай використовуються бінарні псевдовипадкові послідовності. Чим довше код, тим імовірніше поява блоків різної тривалості і "шумоподібні ШПС". Більшість систем DSSS застосовують для кодування 11-символьну послідовність Баркера. Ширина спектра DSSS визначається тривалістю одного елемента коду. У разі формування ШПС за методом частотних стрибків кожному елементу коду відповідає конкретна частота. При цьому спектр ШПС характеризується більшою рівномірністю в смузі частот і, отже, більшою шумоподобного.

При передачі інформації за допомогою ШПС тривалість кожного інформаційного символу відповідає періоду кодової послідовності. Для накладення інформаційного сигналу на широкосмугову несучу використовуються стандартні прийоми амплітудної, частотної або фазової модуляції. Відношення ширини спектрів шумоподобний несучої та інформаційного сигналу, зване базою ШПС (processing gain), визначає коефіцієнт придушення перешкод по потужності (приблизно квадратний корінь з величини бази ШПС). Для систем DSSS база ШПС відповідає числу елементів утворить коду. Якщо частоти несучих не повторюються і їх спектри не перекриваються, то база сигналу FHSS дорівнює кількості парціальних перемикаються несучих.

При передачі інформації за допомогою ШПС потрібна синхронізація приймальної і передавальної сторін за несучою частоті, по тактових частотах коду та інформаційного сигналу. Абоненти бездротової мережі повинні бути синхронізовані з цими параметрами при входженні в зв'язок. Протоколи роботи радіомережі обов'язково включають в себе передачу спеціальних синхронизирующих послідовностей при пересиланні кожного пакета, що обмежує пропускну здатність мережі. Инициирующие послідовності містять також ідентифікаційні коди, які покликані зробити "взаімоневідімимі" мережі, що працюють в одному діапазоні.

Ідентифікатори не ізолюють дві (або більше) незалежні системи зв'язку на фізичному рівні. До тих пір, поки бази використовуються ШПС малі, кореляційна обробка не здатна "придушити" заважають ШПС. Щоб уникнути колізій пакетів потрібно, щоб протокол забезпечував "мовчання" всіх пристроїв, що знаходяться в межах радіовидимості, поки хоч одна з них працює в режимі передачі. Практично, при одночасній роботі декількох територіально перекриваються незалежних мереж пересилання пакета в будь-який з них призводить до переведення в режим очікування всіх пристроїв в інших мережах. Це неминуче n-кратно знижує пропускну здатність кожної з них (n - число таких систем). Погіршення пропускної здатності пов'язано і з затримками поширення сигналу. Так, при дальності зв'язку 3 км протокол доступу в мережі Radio-Ethernet повинен забезпечувати захисні інтервали не менше 10 мкс, а при 30 км - 100 мкс, звідси - необхідність нагромадження пакетів і більш тривале використання радіоканалу.

Пропускна здатність радіоканалу обмежується його шумовими характеристиками і смугою пропускання. У діапазонах 900 МГц і 2,4 ГГц ширина каналу не перевищує 22 МГц. З урахуванням розподілу енергії інформаційного сигналу по широкосмугового несучої (база ШПС не менше 11) його реальна ширина складає не більше 2 МГц, що відповідає пропускній здатності порядку 1-2 Мбіт / с. Коли застосовуються більш складні види модуляції і досягнуто хороше відношення сигнал / шум у радіоканалі, можна збільшити пропускну здатність до 8-16 Мбіт / с. Для побудови систем з пропускною спроможністю до 10 Мбіт / с потрібно використання більш високих діапазонів (наприклад, 5,8 ГГц), які дозволяють забезпечити інформаційну смугу більш 20 МГц.

Незалежні системи, розташовані на одній території і одночасно працюють в загальній смузі частот, є основним джерелом перешкод один для одного. У бездротових систем Radio-Ethernet, обмеження завадостійкості пов'язані з бажанням розробників максимально збільшити пропускну здатність: більшість таких систем використовують ШПС з мінімальною дозволеної стандартом базою (11 для систем DSSS і близько 50 для систем FHSS). Після кореляційної обробки виграш в співвідношенні сигнал / перешкода становить не більше 10-16 дБ. Тому завдання поділу незалежних користувачів в бездротових комп'ютерних мережах вирішується, в основному, за рахунок обмеження величини ефективно випромінюваної потужності. Завдяки застосуванню спеціальних мережевих протоколів взаємовплив близько розташованих передавачів призводить лише до погіршення ефективної пропускної здатності каналу, але не до зриву зв'язку.

Для порівняння характеристик апаратури різних виробників зручно використовувати класифікацію компанії Aironet, оскільки обладнання цієї фірми отримало широке поширення в Росії:

мережеві адаптери або карти (Client Card) забезпечують з'єднання комп'ютерів по радіоканалу як між собою, так і з пристроями доступу до мережі або мережевими мостами. Встановлюються в слот розширення (MCA, ISA, PCMCIA) або на паралельний порт комп'ютера, пристрої доступу (Access Point) служать для того, щоб підключати по радіоканалу до кабельної мережі (Ethernet або Token Ring) комп'ютери, оснащені мережевими радіокарт (рис. 6) ; бездротові мости (Bridge) (рис 7) призначені для об'єднання територіально рознесених комп'ютерних мереж; підключаються до мережевого кабелю. Окремі комп'ютери, обладнані мережевими радіоадаптерамі, можуть підключатися до них по радіоканалу; ретранслятори (репетір) застосовуються, якщо потрібно підвищити дальність зв'язку або подолати вплив перешкод; спеціальне антенно-фідерне обладнання використовується при необхідності збільшити енергетику радіолінії або забезпечити необхідну діаграму спрямованості антен.

Мережеві радіокарти

Рис. 5

Бездротовий міст

Рис. 6

Характеристики обладнання різних фірм зручно порівнювати за технічними параметрами бездротових мостів - найбільш критичних пристроїв у складі бездротових мереж найбільш поширених конфігурацій. Такі пристрої є складними радіосистемами, що включають в себе приймач для НВЧ-діапазону з пристроями синхронізації та антенно-фідерних трактом; кореляційний приймач; мережевої та системний контролери, блок живлення. Порівняльна характеристика використовуваних в Росії бездротових мостів наведена в таблиці 5.

Дальність зв'язку в межах прямої видимості обмежується тільки енергетикою радіоканалу. Для збільшення дальності і "обходу" перешкод на трасі застосовуються ретранслятори. Метеоумови (дощ, сніг, туман тощо) у діапазонах частот менше 6 Ггц не роблять помітного впливу на характеристики радіоканалу, проте лід і сніг погіршують параметри антени. Надійність і дальність зв'язку найсильніше страждають від амплітудних завмирань, які виникають у зв'язку з інтерференцією радіохвиль, відбитих від перешкод і поверхні Землі. У Росії широко використовується нарощування енергетики радіоканалу за рахунок потужного передавача (500 мВт = 27 дБ / м) і антен з великим посиленням (24 дБ), оскільки ефективно випромінювана потужність (до 50 дБ / м) не обмежена стандартом (36 дБ / м) , прийнятим в США.

Значення дальності зв'язку, наведені в таблиці, визначалися за допомогою штатних антен. Дальність зв'язку всередині приміщення (офісу або складу) залежить від його розмірів, завантаженості меблями, наявності перегородок, а також розташування антен. Оптимальним вважається розміщення антен на висоті 2 м від підлоги. При зв'язку між будівлями застосування винесених високонаправленних антен дозволяє збільшувати дальність пропорційно кореню квадратному з коефіцієнта посилення антени. Так, дві параболічні антени (коефіцієнт посилення 23 дБ = в 200 разів) забезпечують максимальну дальність зв'язку до 20 км. Однак неминучі втрати в антенних кабелях (10-15 м; 0,2 дБ / м) скорочують дистанцію надійного зв'язку. При відсутності прямої видимості між антенами, зв'язок практично неможлива.

У розглянутих системах в основному застосовуються наступні типи антен: всеспрямовані штирові (диполі) з посиленням близько 2 дБ (можуть бути встановлені безпосередньо на картки і мости); всеспрямовані з посиленням близько 11 дБ використовуються для організації зони стійкого доступу; діректорние з середніми коефіцієнтами підсилення ( 8-16 дБ) можуть застосовуватися з будь-яким типом обладнання; апартурні (посилення 20-30 дБ) використовуються для забезпечення максимальної дальності зв'язку (зазвичай встановлюються на щоглах).

Ми не розглядаємо мережеве радіоустаткування діапазону 900 МГц, оскільки в Росії цей діапазон ліцензований для радіотелефонії й устаткування діапазону 2,4 ГГц тут більш популярно. Слід зазначити, що в Північній Америці обладнання бездротових комп'ютерних мереж розроблялося з урахуванням можливості безліцензійного використання частот в діапазонах ISM. У Російській Федерації подібні системи в обов'язковому порядку повинні бути зареєстровані в органах державного нагляду, що призводить до значних додаткових витрат і непередбачуваним збільшенням термінів розгортання систем.

Радіочастотні параметри бездротового мережевого обладнання, що випускається всіма виробниками, визначаються американським стандартом FCC'94. Вимоги цього стандарту покликані мінімізувати взаємні перешкоди користувачів, що досягається в основному за рахунок обмеження випромінюваної потужності і спектральної щільності сигналів. Ефективно випромінювана потужність сигналу (EIRP) апаратури, що включає в себе коефіцієнт посилення антени, не повинна перевищувати +36 дБ / м, а спектральна щільність випромінюваного сигналу +8 дБ / м (6 мВт) у смузі 3 кГц. Діє також ряд інших обмежень, наприклад база сигналу систем DSSS не може бути менше 11. Для систем FHSS використання однієї частоти обмежена часом 400 мс в інтервалі 20 с, що відповідає базі близько 50. Фіксуючи мінімальну базу сигналів FHSS, стандарт зумовлює їх кращу перешкодозахищеність.

Розподіл діапазону на кілька частотних смуг, обумовлено бажанням виробників знизити рівень взаємних перешкод, створюваних незалежними радіомережами, які працюють на одній території. Однак з метою здешевлення апаратури каналоутворюючих пристроїв (канальні фільтри) не застосовуються, а відповідно, близьке розташування працює на іншій частоті джерела перешкод призводить до погіршення функціонування системи зв'язку. Незважаючи на те, що широкосмугові несучі сигнали (позначені в таблиці як FHSS і DSSS) забезпечують придушення вузькосмугових та імпульсних перешкод, проблема завадостійкості каналів зв'язку стоїть дуже гостро, оскільки діапазон 2,4 ГГц широко використовується індустріальними та побутовими НВЧ-пристроями.

Бездротові мости більшості виробників забезпечують підключення тільки до кабельних мереж Ethernet. Частина виробників випускає кілька модифікацій мостів, допускають підключення до мереж Token Ring, Arcnet і LocalTalk. При цьому мережевий протокол радіосегмента є прозорим для протоколів, що застосовуються в кабельних частинах мережі. Для управління мережним устаткуванням багато виробників використовують стандартний протокол SNMP.

Досить велику область бездротової передачі даних можна розділити на три підобласті: мобільний зв'язок, передача даних усередині будівель і між будівлями. Звичайно, ця класифікація досить умовна, проте нам здається, що вона вірно відображає основні види завдань, що вирішуються засобами бездротового зв'язку. Технічні рішення, що застосовуються у цих областях, значно відрізняються один від одного.

Усередині будинків до бездротових технологій вдаються передусім тоді, коли кабельні роботи неможливі (з технічних, організаційних або економічних причин) або коли необхідно забезпечити обмін даними з користувачами, переміщаються в межах будинків. Останнє не слід плутати з мобільним зв'язком: мова йде не про реалізацію обміну інформацією безпосередньо в процесі руху, а про можливість працювати в мережі з будь-якої точки приміщення (будівлі). Для таких застосувань є спеціальний термін - "роумінг" (від англійського "roam" - тинятися, блукати). Бездротові мережі передачі даних усередині будівель вельми широко поширені на Заході - саме це і є та сама область для застосування нових технологій, про яку говорилося вище. Найбільш типовими прикладами застосування цієї технології є: різноманітні складські системи і системи автоматизованого обліку для великих підприємств роздрібної торгівлі (співробітники переміщаються по великому залу, не втрачаючи зв'язку з центральною базою даних і диспетчерського; в базу даних негайно заноситься вся інформація про рух товарів, а сам співробітник може отримувати з диспетчерської чергові завдання); великі лікарні (медичний персонал переміщається з палати в палату, і всі зміни в історіях хвороби негайно потрапляють в інформаційну систему лікарні); біржі (маклери пересуваються по залу з ноутбуками в руках, не втрачаючи при цьому зв'язку з мережею); виробничі підприємства (прокладка кабелів до робочих місць низом утруднена наявністю бетонної підлоги, а зверху - різноманітним підвісним обладнанням); різні часові інсталяції - начебто мереж на промислових виставках і семінарах.

Як видно з цього переліку, на Заході бездротові технології часто застосовуються в межах будівлі - перш за все для того, щоб забезпечити деякі додаткові зручності. Зрештою, склади, лікарні, біржі та супермаркети відмінно функціонували і до винаходу засобів передачі даних по радіо. У Росії ж, навпаки, бездротові технології передачі даних використовуються переважно поза будівлями. Перше і головне, для чого вони потрібні в нашій країні, - це організація інформаційного обміну на порівняно великій відстані. Причин тут дві.

Перша з них - відсутність розгалуженої кабельної інфраструктури, точніше помітне відставання цієї інфраструктури від вимог інтенсивно розвивається російського ринку. Ця ситуація характерна для всіх країн, в економіці яких відбуваються швидкі зміни. Якісний зв'язок потрібна негайно, а розгортання кабельних систем може зайняти значний час. Тому часто буває корисно, як тимчасове рішення встановити обладнання для бездротової передачі даних - поки буде створюватися досить розвинена кабельна система, це відносно недороге обладнання встигне окупитися.

Друга причина-низька щільність населення і часта відсутність взагалі будь-якої інфраструктури. Для того щоб забезпечити зв'язок з невеликим селищем чи, скажімо, бурової вишки, недоцільно прокладати кабельну лінію. Куди зручніше встановити радіоміст і "прокачувати" дані по ньому. Підкреслимо, що справедливість цього міркування не напряму залежить від рівня розвитку економіки країни - в будь-якому випадку, тягнути кабельну лінію на десять кілометрів для обслуговування дюжини людина економічно невиправдано.

У ряді великих міст Росії вже розгорнуто опорні мережі з бездротовим доступом. Вони, по-перше, розширюють можливості використання великих інформаційних ресурсів і Internet, а по-друге, дозволяють організовувати корпоративні мережі приблизно так само, як це робиться за допомогою кабельних мереж. У тих містах (а таких поки більшість), де немає міських опорних мереж, організація може створити свою власну бездротову мережу, об'єднавши радіомости два віддалені один від одного ЛЗ.

Звернемося до технологій передачі даних на радіочастотах. Для повноти картини скажімо, що бездротовий зв'язок можна організувати і в інфрачервоному діапазоні (відповідне обладнання випускає, наприклад, компанія Transformation Techniques). При цьому забезпечується дуже висока швидкість обміну даними (до 155 Мбіт / с), проте дистанція зв'язку обмежена межами прямої видимості; до того ж на роботу в даному діапазоні частот роблять дуже сильний вплив різні атмосферні явища (у дощ і сніг канал зв'язку може взагалі перестати працювати). Дальність такого зв'язку не дуже висока, а ціни на обладнання (особливо швидкісне і "далекобійні") можуть становити більше сотні тисяч доларів. Тому надалі ми зосередимося на технологіях передачі даних в НВЧ-діапазоні.

Широкосмуговий модуляція сигналу

Всі способи передачі даних по бездротових (як, втім, і по кабельних) мереж можна розділити на дві великі групи - з комутацією каналів і з комутацією пакетів. У першому випадку між обмінюються інформацією пристроями встановлюється постійне з'єднання, підтримуване протягом усього сеансу зв'язку незалежно від того, передаються дані чи ні. У результаті пропускна здатність каналу зв'язку витрачається досить неекономно, але зате прийом і передача інформації відбуваються практично синхронно (з поправкою на час поширення сигналу по каналу).

Навпаки, при передачі інформації з комутацією пакетів канал зв'язку завантажується тільки в той момент, коли є що передавати. Дані упаковуються в пакети, в заголовках яких вказується адреса призначення, а комутаційна апаратура мережі забезпечує доставку пакетів за адресою. Оскільки адреса присутній у кожному пакеті, то можна використовувати один і той же канал для передачі пакетів з різними пунктами призначення. Таким чином досягається значна економія пропускної здатності каналу, але зате передача і прийом інформації відбуваються неодночасно, причому різні фрагменти одного і того ж масиву даних можуть досягати адресата з неоднаковими за величиною затримками.

Специфічно "бездротової" характеристикою технології передачі даних і те, в якій смузі радіоспектра передається сигнал. Звичайний "вузькосмуговий" сигнал передається у вузькій смузі радіоспектра, що оточує його несучу частоту. Недолік цього методу полягає в тому, що вузькосмуговий сигнал повинен володіти значною енергією, тому він стає досить сильним джерелом перешкод і, навпаки, сам опиняється вразливим для зовнішніх шумів.

Ці проблеми вдається вирішувати, використовуючи широкосмуговий сигнал (ШПС, в англійській літературі іменується "sdivad spectrum"). Під даним терміном маються на увазі дві досить далекі один від одного технології, загальним свойстаом яких є те, що сигнал займає значно ширший, у порівнянні зі своїм вузькосмуговим побратимом, спектр частот. Обидві технології використовуючи псевдовипадкове (або, як його ще називають, шумоподібні) кодування сигналу дозволяють багатьом передавачам, що застосовують ортогональноє кодування, працювати в одній смузі радіоспектра, не заважаючи один одному. Крім того, ці технології дозволяють значно підвищити перешкодостійкість. В даний час вони використовуються в основному в трьох діапазонах частот - 913 МГц, 2,4 і 5,7 Ггц. Пропускна спроможність - від 1 до 4 Мбіт. / С.

Одним із способів формування широкосмугового сигналу є метод частотних стрибків (frequency hopping sdivad spectrum - FHSS). У спрощеному вигляді (рис. 7) його можна представити таким чином: кожний з наступних біт інформації "перескакує" на іншу несучу частоту (одну з 79, визначених стандартом 802.11 для FHSS). Порядок чергування піднесуть визначається псевдовипадковою послідовністю. Ясно, що не знаючи її, прийняти передачу неможливо. Кожна пара приймач-передавач працює з однією і тією ж послідовністю. Очевидно, що якщо в безпосередній близькості один від одного працюють кілька таких пар, що використовують різні послідовності стрибків частоти, то вони один одному не заважають. Якщо ж у певний момент чиїсь несучі випадково співпадуть і відповідні дані будуть зіпсовані, то цю помилку можна виявити (наприклад, за допомогою протоколів більш високих рівнів), і необхідний фрагмент (дуже невеликий) буде передано ще раз. Точно таким же чином забезпечується і перешкодозахищеність передачі по відношенню до вузькосмуговим перешкод - якщо перешкоди випадково співпадуть за частотою з однією з несучих, доведеться повторно передати дуже невелику частину загального обсягу даних. Відзначимо (зараз стане ясно, чому це так важливо), що за інтенсивністю радіосигнал, який передається за методом FHSS, не поступається вузькосмугових сигналів, і тому активно працюють ШПС-засоби цілком можуть служити джерелом перешкод для інших пристроїв.

Частотні скачки при формуванні сигналу за методом FHSS.

Рис. 7

Ще далі від традиційної вузькосмуговій модуляції знаходиться метод прямої послідовності (direct sequence sdivad spectrum - DSSS). Тут передається сигнал спочатку перетвориться в псевдовипадкову послідовність більш коротких і менш енергоємних імпульсів, званих чіпами, кожен з яких передається на своїй несучої (за стандартом 802.11 їх всього 11). Як видно на рис. 8, виходить широкосмуговий сигнал з розподіленою енергією, для прийому якого потрібно відповідним чином декодувати саму псевдовипадкову послідовність чіпів. У результаті навіть якщо інтенсивність корисного сигналу на кожній несучої становить той же порядок, що й інтенсивність фону, приймач все одно зможе виділити корисний сигнал. Саме тому для позначення ШПС, переданого за методом прямої послідовності, часто використовують термін "шумоподобний сигнал" (іноді його використовують для визначення ШПС-технології як такої, маючи при цьому на увазі, що якщо спробувати прийняти такий сигнал, не знаючи кодової послідовності, то він нічим не буде відрізнятися від шуму). Однак завдяки низькій інтенсивності DSSS-сигнал, на відміну від FHSS-сигналу, не може бути джерелом перешкод для інших радіопередавальних пристроїв (рис.9).

Формування широкосмугового сигналу за методом DSSS.

Рис. 8.

Співвідношення рівня шуму й корисного сигналу

Рис. 9.

Ще одна велика перевага широкосмугових технологій - відносно низька вартість відповідних пристроїв. Справа в тому, що всі перетворення сигналу здійснюються на рівні однієї мікросхеми (яка при масовому виробництві виявляється дуже дешевою), а радіочастотна частина також не особливо дорога - в першу чергу, тому, що тут не потрібні великі потужності. Пристрої з модуляцією за методом FHSS випускаються великим числом компаній, і коштують дешевше, ніж DSSS-пристрої. Однак DSSS забезпечує більш високу пропускну здатність і володіє великим радіусом дії.

У кожної з бездротових технологій - своя ніша. Системи на базі комутації каналів (наприклад, випускаються компанією Cylink відносно недорогі радіомодеми, що працюють за технологією широкосмугової модуляції сигналу) - відмінний засіб для створення бездротових каналів зв'язку між віддаленими ЛЗ. Для організації ж розгалуженої інформаційної інфраструктури в масштабах міста найбільш розумно використовувати ШПС-технологію передачі даних з комутацією пакетів. Ми зосередимося саме на останній завданню.

Цілий ряд компаній (зокрема, Aironet, Lucent Technologies, RadioLAN, Solectek та ін) випускає бездротові пристрої, що дозволяють будувати бездротові сегменти Ethernet. Більшість російських бездротових мереж, розгорнутих поза будівлями, побудоване з використанням пристроїв, вироблених Aironet і Lucent. Бездротовий Ethernet (або, як його іноді називають в Росії, Radio-Ethernet), по суті, нічим, крім фізичного середовища передачі інформації, не відрізняється від кабельного. Є також невелика відмінність у тому, як обробляються колізії при доступі до середовища: якщо протокол CSMA / CD, що використовується при роботі в кабельній мережі, орієнтований на подолання вже виниклих колізій (Collision Detection), то бездротової протокол CSMA / CA (Collision Avoidance) дозволяє уникати їх виникнення взагалі. Робиться це в такий спосіб: перед початком передачі змістовних даних станція протягом певного часу (достатнього для виявлення колізії) передає послідовність бітів, що не несуть ніякої інформації. Якщо протягом цього часу виявляється колізія, то включається в дію механізм, відомий нам по CSMA / CD. Якщо ж колізія не виникає, то станція переходить до передачі змістовних даних.

Асортиментний перелік

Всі активні пристрої, що використовуються при побудові бездротових мереж, можна розділити на кілька основних типів: мережеві адаптери для настільних і переносних комп'ютерів, бездротові мости, пристрої доступу до кабельної мережі. Крім того, деякі компанії (наприклад, Aironet) випускають так звані радіомодулі, тобто електронні блоки, в яких реалізується ШПС-технологія. Ці вироби поставляються виробникам мережного устаткування, які можуть "навісити" на вхід модуля електронні схеми, на апаратному рівні реалізують будь-який протокол другого рівня, Таким чином виробник може позбавитися від "прив'язки" до протоколу, на який розрахована готова продукція компанії - виробника бездротового обладнання.

Бездротові мережні адаптери потрібні для того ж, для чого використовуються їх кабельні аналоги, - вони забезпечують доступ до середовища передачі даних. Бездротові мости реалізують передачу інформації між двома кабельними сегментами. Пристрої доступу до кабельної мережі використовуються для зв'язку бездротових сегментів (організованих за допомогою бездротових мережевих адаптерів) з кабельними мережами. Застосовуючи різні поєднання цих елементів, можна будувати мережі складної топології.

Використовуване в Росії бездротове обладнання найчастіше працює в діапазоні частот 2,4 ГГц. Пропускна здатність пристроїв компаній Aironet і Lucent складає 2 Мбіт / с; втім, не так давно у Aironet з'явився бездротовий міст з пропускною здатністю 4 Мбіт / с. Дальність зв'язку визначається не стільки самим пристроєм, скільки характеристиками застосовуваної антени і наявністю або відсутністю додаткового підсилювача. В даний час максимальна дальність зв'язку при роботі зі всенаправленной антеною становить 8 км, з направленою - до 50 км (з використанням підсилювачів). Вихідна потужність пристроїв - 30-50 мВт.

До недавнього часу бездротові пристрої різних виробників не могли обмінюватися даними. У результаті покупець опинявся "прив'язаним" до того виробнику, чий пристрій він придбав першим. За ініціативою ряду компаній був розроблений стандарт 802.11 (зараз він знаходиться на стадії затвердження), в якому описуються всі протоколи обміну даними в мережі Ethernet на радіочастотах. Прийняття цього стандарту забезпечить повну сумісність між різними бездротовими пристроями, і тоді в загальній картині залишиться тільки одна "діра" - пристрої доступу до кабельної мережі, що випускаються різними виробниками, не можуть обмінюватися даними через кабельну мережу. Подолати цю проблему повинен протокол IAPP (Inter-Access Point Protocol), розроблений в даний час все тими ж Lucent і Aironet.

Майже всі пропоноване на ринку обладнання підтримує мобільних користувачів (принцип роумінгу). Як правило, ця функція реалізується програмними засобами і зводиться до виключення можливих кільцевих пересилань пакетів. Деякі виробники передбачають більш складний апаратний алгоритм, що включає в себе вимірювання рівня прийнятого сигналу і пошук оптимальної соти.

Інформація, передана по радіоканалу, легко доступна, тому проблема захисту даних стає особливо важливою для комерційних додатків. Вважається, що первинний захист здійснюється за рахунок утворить коду, використовуваного при формуванні широкосмугового несучої. Оскільки для систем DSSS цей код єдиний, а в системах FHSS алгоритм перебору частот задається ідентифікаційним номером, то первинне кодування не представляє складності, а відповідно, нескладно і подолати такий захист. Проте системи FHSS вважаються кілька більш стійкими до несанкціонованого доступу. Апаратне скремблювання, найефективніший спосіб контролю за доступом до переданої інформації, рідко застосовується в мережевому радіообладнання, так як це значно здорожує апаратуру.

Конструктивне виконання радіомосту може сильно змінюватися в залежності від передбачуваної конфігурації мережі. Так, мости, призначені для внутрішньоофісного зв'язку, найчастіше розміщуються в одному корпусі з плоскою антеною і живляться від комп'ютера. Обладнання для ліній зв'язку, що прокладаються на великі відстані, виконується в окремому корпусі з власним джерелом живлення і передбачає застосування спрямованих антен, які розміщуються на зовнішніх радіощогла. Велика частина мережного радіообладнання конструктивно розрахована на використання в закритому приміщенні з штучним кліматом.

В даний час на ринку пропонується досить широкий спектр мережевого радіопристроїв. Користувач може підібрати ефективне рішення практично для будь-якої задачі, орієнтуючись на ціну апаратури, пропускну здатність мережі, діапазон частот, дальність зв'язку, можливість зв'язку з рухомими станціями, наявність скремблювання та інші параметри.

Таблиця 6.

Основні характеристики бездротових мостів, доступних на російському ринку

Топологія з'єднання. по радіоканалу.

На підставі вищевикладеного, найоптимальнішим радіомости є ARLAN BR-2040-EE. Оскільки пряма видимість в усіх напрямках відсутній, то на даху нового гуртожитку, міст використовується як ретранслятор. Всі інші точки мають пряму видимість на новий гуртожиток. Передавач в УК2 встановлюється в торці УК2, правого крила. Інформація до мосту надходить по витій парі від Advancestack Switch 2000. На новому гуртожитку встановлюється щогла з двома антенами. Одна антена спрямована в бік УК2, інша в бік ВМУ. Обидві антени, через антенний разветвитель підключаються до радіомости гуртожитку. У бік ВМУ достатньо однієї антени, тому що діаграма спрямованості такої антени у вертикальній площині 30 градусів, в горизонтальній 40 градусів. Радіомости розташовані у ВМУ, встановлюються на південній стороні будинку, біля вікна, за рахунок чого забезпечується пряма видимість на передавальну антену.

З'єднання по радіомодем.

Рис. 7.

Для забезпечення зв'язку по мережі TECHNET установка ретрансляторного радіомосту на даху нового гуртожитку недоцільна, тому при прямій видимості, радіомости оснащені такими модемами мають можливість зв'язатися на відстані до 40 км. По карті вибирається напрямок, з найменшою кількістю перешкод на шляху. Це пряма між торцем правого крила УК1 і сама права точка 8 корпусу.

На цьому напрямі радиолуч не доведеться долати новий гуртожиток у якому передбачається наявність двох ліфтів, які є джерелом сильних радіоперешкод. Діаграма спрямованості обирають для цього з'єднання антен близька до голчастою, отже і потужність передачі більше. Обидві антени дивляться один на одного крізь 7 гуртожиток. Таке розташування радіомости виключає взаємні перешкоди між радіоканалами (рис.7).

Надалі, при зміні виду з'єднання з 8 корпусом, дані радіомости можна використовувати для організації зв'язку з віддаленими підрозділами Академії, прокладка фізичних ліній до яких буде відбуватися пізніше.

З'єднання по оптоволокну.

Оптичні системи зв'язку.

Волоконно-оптичні лінії зв'язку - це вид зв'язку, при якому інформація передається по оптичних діелектричним волноводам, відомим під назвою "оптичне волокно".

Оптичне волокно в даний час вважається найдосконалішою фізичним середовищем для передачі інформації, а також самої перспективним середовищем для передачі великих потоків інформації на значні відстані. Підстави так вважати випливають з ряду особливостей, властивих оптичних хвилеводів.

Фізичні особливості.

1. Широкополосность оптичних сигналів, обумовлена ​​надзвичайно високою частотою несучої (Fo = 10 ** 14 Гц). Це означає, що у оптичної лінії зв'язку можна передавати інформацію зі швидкістю близько 10 ** 12 біт / с або Терабіт / с. Швидкість передачі даних може бути збільшена за рахунок передачі відразу у двох напрямках, оскільки світлові хвилі можуть поширюватися в одному волокні незалежно один від одного. Крім того, в оптичному волокні можуть світлові сигнали різних поляризацій, що дозволяє подвоїти пропускну здатність оптичного каналу зв'язку. На сьогоднішній день межа по щільності переданої інформації з оптичного волокна не досягнуть.

2. Дуже мала (у порівнянні з іншими середовищами) згасання світлового сигналу в волокні. Кращі зразки волокна мають згасання 0.22 дБ / км на довжині хвилі 1.55 мкм, що дозволяє будувати лінії зв'язку довжиною до 100 км без регенерації сигналів.

Технічні особливості.

1.Волокно виготовлено з кварцу, основу якого складає двоокис кремнію, широко поширеної, а тому недорогого матеріалу, на відміну від міді.

2. Оптичні волокна мають діаметр близько 100 мкм., Тобто дуже компактні і легкі, що робить їх перспективними для використання в авіації, приладобудуванні, у кабельній техніці.

3. Скляні волокна - не метал, при будівництві систем зв'язку автоматично досягається гальванічна розв'язка сегментів. Застосовуючи особливо міцний пластик, на кабельних заводах виготовляють самонесучі підвісні кабелі, які містять металу і тим самим безпечні в електричному відношенні. Такі кабелі можна монтувати на щоглах існуючих ліній електропередач, як окремо, так і вбудовані в фазовий провід, економлячи значні кошти на прокладку кабелю через річки та інші перешкоди.

4. Системи зв'язку на основі оптичних волокон стійкі до електромагнітних перешкод, а передана по световодам інформація захищена від несанкціонованого доступу. Волоконно-оптичні лінії зв'язку не можна підслухати неруйнуючим способом. Всякі впливу на волокно можуть бути зареєстровані методом моніторингу (безперервного контролю) цілісності лінії. Теоретично існують способи обійти захист шляхом моніторингу, але витрати на реалізацію цих способів будуть настільки великі, що перевершать вартість перехопленої інформації.

5.Важное властивість оптичного волокна - довговічність. Час життя волокна, тобто збереження своїх властивостей в певних межах, перевищує 25 років, що дозволяє прокласти оптико-волоконний кабель один раз і, в міру необхідності, нарощувати пропускну здатність каналу шляхом заміни приймачів і передавачів на більш швидкодіючі.

Є в волоконної технології і свої недоліки:

1. При створенні лінії зв'язку потрібні високонадійні активні елементи, змінюють електричні сигнали в світ і світло в електричні сигнали. Необхідні також оптичні коннектори (з'єднувачі) з малими оптичними втратами і великим ресурсом на підключення-відключення. Точність виготовлення таких елементів лінії зв'язку повинна відповідати довжині хвилі випромінювання, тобто похибки повинні бути порядку частки мікрона. Тому виробництво таких компонентів оптичних ліній зв'язку дуже дороге.

2. Інший недолік полягає в тому, що для монтажу оптичних волокон потрібно прецизійне, а тому дороге, технологічне обладнання.

3. Як наслідок, при аварії (обриві) оптичного кабелю витрати на відновлення вище, ніж при роботі з мідними кабелями.

Переваги від використання волоконно-оптичних ліній зв'язку (ВОЛЗ) настільки значні, що незважаючи на перераховані недоліки оптичного волокна, ці лінії зв'язку все ширше використовуються для передачі інформації.

2. Оптичне волокно

Найважливіший з компонентів ВОЛЗ - оптичне волокно. Для передачі сигналів застосовуються два види волокна: одномодове і багатомодове. Свою назву волокна отримали від способу розповсюдження випромінювання в них. Волокно складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення n1 і n2.

Рис. 8

У одномодовом волокні діаметр световодной жили порядку 8-10 мкм, тобто порівняємо з довжиною світлової хвилі. При такій геометрії у волокні може розповсюджуватися тільки один промінь (одна мода).

У багатомодового волокна розмір световодной жили близько 50-60 мкм, що робить можливим поширення великої кількості променів (багато мод).

Рис. 9

Одномодові волокна володіють кращими характеристиками по загасання і по смузі пропускання, тому що в них поширюється тільки один промінь. Однак, одномодові джерела випромінювання в кілька разів дорожче багатомодових. У одномодове волокно важче ввести випромінювання через малих розмірів световодной жили, з цієї ж причини одномодові волокна складно зрощувати з малими втратами. Оконцевание одномодових кабелів оптичними роз'ємами також обходиться дорожче.

Багатомодові волокна більш зручні при монтажі, так як у них розмір световодной жили в кілька разів більше, ніж в одномодових волокнах. Багатомодовий кабель простіше оконцевать оптичними роз'ємами з малими втратами (до 0.3 dB) в стику. На багатомодове волокно розраховані випромінювачі на довжину хвилі 0.85 мкм - найбільш доступні і дешеві випромінювачі, що випускаються в дуже широкому асортименті. Але затухання на цій довжині хвилі у багатомодових волокон знаходиться в межах 3-4 dB / км і не може бути суттєво покращена. Смуга пропускання у багатомодових волокон досягає 800 МГц * км, що прийнятно для локальних мереж зв'язку, але не достатньо для магістральних ліній.

3. Волоконно-оптичний кабель

Другим найважливішим компонентом, що визначає надійність і довговічність ВОЛЗ, є волоконно-оптичний кабель (ВОК). На сьогодні в світі кілька десятків фірм, які виробляють оптичні кабелі різного призначення. Найбільш відомі з них: AT & T, General Cable Company (США); Siecor (ФРН); BICC Cable (Великобританія); Les cables de Lion (Франція); Nokia (Фінляндія); NTT, Sumitomo (Японія), Pirelli (Італія).

Визначальними параметрами при виробництві ВОК є умови експлуатації і пропускна здатність лінії зв'язку.

За умовами експлуатації кабелі поділяють на:

• монтажні • станційні • зонові • магістральні

Перші два типи кабелів призначені для прокладки усередині будівель і споруд. Вони компактні, легкі і, як правило, мають невелику будівельну довжину.

Кабелі двох типів призначені для прокладки в колодязях кабельних комунікацій, в грунті, на опорах вздовж ЛЕП, під водою. Ці кабелі мають захист від зовнішніх впливів і будівельну довжину більше двох кілометрів.

• конструкції з вільним переміщенням елементів • конструкції з жорстким зв'язком між елементами

За видами конструкцій розрізняють кабелі повивной скрутки, пучкової скрутки, кабелі з профільним серцевиною, а також стрічкові кабелі. Існують численні комбінації конструкцій ВОК, які в поєднанні великим асортиментом застосовуваних матеріалів дозволяють вибрати виконання кабелю, найкращим чином задовольняє всім умовам проекту, в тому числі - вартісним.

4. Оптичні з'єднувачі

Рис. 9.

Після того, як оптичний кабель прокладений, необхідно з'єднати його з приймально-передавальної апаратурою. Зробити це можна за допомогою оптичних конекторів (з'єднувачів). У системах зв'язку використовуються конектори багатьох видів. Сьогодні ми розглянемо лише основні види, що одержали найбільше поширення в світі. Зовнішній вигляд роз'ємів показано на рис. 9.

5. Електронні компоненти систем оптичного зв'язку

Рис. 10.

Тепер торкнемося проблеми передачі та прийому оптичних сигналів. Перше покоління передавачів сигналів по оптичному волокну було впроваджено в 1975 році. Основу передавача становив світловипромінювальних діод, що працює на довжині хвилі 0.85 мкм в многомодовом режимі.

Протягом наступних трьох років з'явилося друге покоління - одномодові передавачі, що працюють на довжині хвилі 1.3 мкм.

У 1982 році народилося третє покоління передавачів - діодні лазери, що працюють на довжині хвилі 1.55 мкм.

Дослідження тривали і ось з'явилося четверте покоління оптичних передавачів, що дало початок когерентним систем зв'язку - тобто системам, в яких інформація передається модуляцією частоти або фази випромінювання. Такі системи зв'язку забезпечують набагато велику дальність розповсюдження сигналів по оптичному волокну. Фахівці фірми NTT побудували безрегенераторную когерентну ВОЛЗ STM-16 на швидкість передачі 2.48832 Гбіт / с довжиною в 300 км, а в лабораторіях NTT на початку 1990 року вчені вперше створили систему зв'язку із застосуванням оптичних підсилювачів на швидкість 2.5 Гбіт / с на відстань 2223 км.

Поява оптичних підсилювачів на основі світловодів, легованих ербієм, здатних підсилювати проходять по световоду сигнали на 30 dB, дало початок п'ятого покоління систем оптичного зв'язку. В даний час швидкими темпами розвиваються системи дальньої оптичного зв'язку на відстані в тисячі кілометрів. Успішно експлуатуються трансатлантичні лінії зв'язку США-Європа ТАТ-8 і ТАТ-9, Тихоокеанська лінія США-Гавайські острови-Японія ТРС-3. Ведуться роботи з завершення будівництва глобального оптичного кільця зв'язку Японія-Сінгапур-Індія-Саудівська Аравія-Єгипет-Італія.

6. Застосування ВОЛЗ в обчислювальних мережах.

Поряд з будівництвом глобальних мереж зв'язку оптичне волокно широко використовується при створенні локальних обчислювальних мереж (ЛВС).

ВОЛЗ між будівлями будується з прокладкою ВОК або за криниць кабельних комунікацій, або шляхом підвісу ВОК між опорами. У цьому випадку необхідно забезпечити поєднання товстого многоволоконного кабелю з оптичними трансіверами. Для цього використовують кабельні муфти, у яких проводиться обробка решт ВОК, ідентифікація волокон і оконцеваніе волокон коннекторами, відповідними обраним трансівера. Цю роботу можна виконати декількома способами.

1. Можна замовити ВОК у спеціальному виконанні Break-Out. Це більш дорогий варіант, зате кабель можна відразу оконцевать оптичними коннекторами, вивести з муфти оконцованние модулі (шнури, подібні монтажним проводах) і підключити їх до приймально-передавальної апаратури.

2. Можна приварити до роздвоєний у кабельній муфті волокнах оптичні шнури з коннекторами на одному кінці (pig tail). Довжина pig tail вибирається з міркувань зручності для користувача (наприклад, 3 м).

3. Можна оконцевать волокна коннекторами і увіткнути коннектори зсередини в оптичні розетки (coupling), вмонтовані в стінку кабельної муфти. Зовні в coupling встромляється коннектор оптичного шнура, що веде до приймально-передавальної апаратури.

Можливі й інші способи стикування ВОК з оптичними трансіверами. У кожного способу є свої переваги і недоліки. У практиці набув поширення третій спосіб, так як він економічний, надійний, забезпечує малі вносяться оптичні втрати за рахунок застосування розеток і конекторів з керамічними елементами, а також зручний для користувачів.

Особливо слід сказати про необхідність оптичного крос-конекту.

Для швидкого з'єднання волокон зараз використовуються спеціально розроблені фірмою 3М механічні "Сплайс" (splice). Це пластикові пристрою розмірами 40x7x4 мм, що складаються з двох частин: корпусу і кришки. Усередині корпусу знаходиться спеціальний жолоб, у який з різних сторін вставляються сполучаються волокна. Потім надівається кришка, що є одночасно замком. Особлива конструкція "сплайс" надійно центрує волокна. Виходить герметичне і якісне з'єднання волокон з втратами на стику ~ 0.1 dB. Такі "Сплайс" особливо зручні при швидкому відновленні ушкоджень ВОЛЗ. Час на з'єднання двох волокон не перевищує 30 секунд після того, як волокна підготовлені (знято захисне покриття, зроблений строго перпендикулярний скол). Монтаж ведеться без застосування клею та спеціального обладнання, що дуже зручно при роботі в важкодоступному місці (наприклад, в кабельному колодязі).

Фірма SIECOR пропонує іншу технологію зрощування волокон, при якій волокна вводяться в прецизійну втулку. У місці стику волокон усередині втулки поміщений гель на основі силікону високої прозорості з показником заломлення, близьким до показника заломлення оптичного волокна. Цей гель забезпечує оптичний контакт між торцями зрощуються волокон і одночасно герметизує місце стику.

Опис з'єднання.

Для об'єднання мережі корпусу радіоспеціальності з мережею УК1, УК2 використовується багатомодовий волоконно-оптичний кабель улічногоісполненія містить чотири жили. Така кількість жив обусловленотем, що для створення одного каналу необхідно дві жили (RX-прийом, TX-передача). На дві потрібно два фізичних каналу, отже чотири жили. Прокладка кабелю під землею нереальна за вартістю, тому пропонується використовувати так звану "пневматику". Оптоволокно натягується уздовж троси що йде через дахи всіх включених в проект будівель. На дахах нового гуртожитку і 7-го екіпажу жили призначені для мережі FESMA розриваються, і підключаються до HUB-у підтримує стандарт 100VG і підтримують оптоволоконні трансивери (рис. 12).

Рис. 12.

Кожен HUB повинен мати два трансівера для оптоволокна. Жили йдуть з боку КК входять до HUB-7M і продовження мережі через інший трансивер які працює на передачу в бік восьмого екіпажу. З'єднання представляє так зване послідовне з'єднання (рис. 13). Корпус радіоспеціальності є кінцевою точкою, і там розводка оптичного кабелю не має особливостей. У УК2 для підключення оптичного кабелю необхідно в Advancestack Switch 2000 докупити модуль 100VG-ANY-LAN, тому що на даний момент там є тільки один вільний трансиверний слот. У модуль 100VG необхідно додатково два оптоволоконних трансивера. Якщо буде використовуватися варіант з'єднання по оптоволокну, то ймовірно у восьмому екіпажі кінцевим пристроєм буде Advancestack Switch 16. Він також як і Advancestack Switch 2000 підтримує модулі 100VG-ANY-LAN в який під'єднується два трансівера для оптоволокна.

В якості апаратних (кінцевих) пристроїв в 7 екіпажі та новому гуртожитку є сенс використовувати більш дешевий пристрій Advancestack Switch HUB-7 (рис.12). Це пристрій має 7 слотів розширення, до яких приєднуються трансивери 100МБит/сек, такі як оптоволоконний, вита пара п'ятої категорії і екранована вита пара.

Використання пристроїв серії Advancestack Switch обумовлено декількома факторами. По-перше - компанія Hewlett Packard спільно з T & T була основоположником стандарту IEEE 802.12 100VG, і найпершою приступила до випуску пристроїв цього стандарту. По-друге - використання пристроїв цієї серії забезпечує повну сумісність з концентратором в УК2 Advancestack Switch 2000.

Рис. 13.

ВИСНОВОК

У сучасне життя впевнено зробили крок комп'ютерні мережі. 1996 рік був названий роком Інтернету. Сьогодні, будь-яка, навіть невелика організація, що має декілька комп'ютерів не мислить свого нормального функціонування без комп'ютерних мереж. В Академії процес впровадження мережних технологій теж не стоїть на місці.

У ДВГМА організована мережа з клієнт-серверною архітектурою з організацією трьох віртуальних підмереж за стандартами Ethernet 10Base-T і 100VG. Мережа підключена до інтернету за допомогою двох телефонних ліній через проксі-сервер Sealine. У корпусі радіоспеціальності ДВГМА в даний час мережа відсутня. Тому повністю відсутня можливість передавати дані між КК і 8 корпусом, а також обмін інформацією в самому корпусі, крім, як перенесення на дискетах. В даний час постало питання про створення мережі в корпусі радіоспеціальності. Цю мережу для зручності адміністрування передбачається проектувати за аналогією з мережею ДВГМА (рис. 2). Організація каналів зв'язку реалізована за допомогою комутаторів Advancedstack Switch 2000 компанії Hewlett Packard. Лінії зв'язку всередині будівлі виконані неекранованої кручений парою. Корпуси об'єднані оптоволоконним кабелем.

У корпусі радіоспеціальності пропонується проект комп'ютерної мережі у двох варіантах. Перший варіант передбачає підключення в локальну мережу комп'ютерів, які вже є в цій будівлі. Другий варіант передбачає крім підключення вже наявних комп'ютерів, передбачити можливість розширення мережі в будь-який час, після прокладання ліній. Для підключення нового комп'ютера до мережі, спроектованої за другим способом, необхідно тільки наявність мережевої плати в комп'ютері і кілька метрів витої пари, і через півгодини комп'ютер вже може працювати в мережі.

Але в запропонованих варіантах мережі, не передбачений зв'язок з іншими підрозділами ДВГМА. Ця проблема вирішена в п'ятому розділі. У ній пропонується підключення ЛОМ 8 корпусу до вже існуючої мережі Академії. У даному проекті розглядається три варіанти.

Перший варіант - підключення за допомогою модему.

При прокладці виділеної лінії між КК і 8 корпусом максимальна швидкість досягається модемом на сьогоднішній день 53,6 Кбіт / сек. Відповідно до економічним розрахунком коефіцієнт ціна / продуктивність Кц / п = 8.122. Крім досить низького коефіцієнта, метод має ряд істотних недоліків. Можливі зависання модемів призводять до зриву зв'язку, погана захищеність даних від несанкціонованого доступу. Простоювання мінімум двох комп'ютерів, що використовуються в якості серверів зв'язку.

Другий варіант - підключення за допомогою радіомодема.

При використанні з'єднання з 8 корпусом за допомогою радіомодемів можливе досягнення швидкості 4МБіт/сек. При такому підключенні Кц / п = 261.44. Це на багато більше ніж при зв'язку по модему. Ще одна з переваг зв'язку з радіомодем в тому, що немає необхідності прокладати фізичні лінії. Але даний спосіб теж має свої недоліки такі, як: істотне зниження швидкості при дію СВЧ перешкод; вплив на антенні пристрої погодних чинників зменшується дальнодійність модему і може призвести до повного зриву зв'язку. Крім цього необхідний дозвіл місцевого комітету радіозв'язку на використання частоти.

Третій варіант - підключення за допомогою оптоволокна.

Оптоволокно дозволяє передавати дані зі швидкістю 1 '1012Біт/сек. Але апаратні засоби на сьогоднішній день дозволяють досягати швидкості 100МБит/сек. Співвідношення ціна / продуктивність. Кц / п = 9871.7.Ето на порядок вище, ніж при зв'язку по радіомодем. Крім цього у оптоволокна є ряд інших переваг: такий канал не сприйнятливий до впливу зовнішніх перешкод, сам не випромінює перешкод, максимальний рівень конфіденційності при передачі інформації. Термін служби кабелю 25 років - гарантовано. Але при цьому способі зв'язку теж є свої недоліки: при обриві кабелю робота з відновлення дуже трудомістка. Монтаж оптоволокна вимагає дуже дороге прецизійне обладнання. Однак оскільки переваги очевидні, то найбільш раціональним пропонується використання каналу на оптоволоконному кабелі.

Використовуючи даний диплом можна, вибравши один з видів ЛВС у 8 корпусі, і один із способів з'єднання з мережею Академії, створити корпоративну мережу відповідає всім вимогам що ставляться до неї.