Виртуальное построение рабочей лолкальной сети

Содержание

1. Описание технологий

1.1 Ethernet

.1.1 Технология Fast Ethernet

1.1.2 Архитектура стандарта Fast Ethernet

1.1.3 MII интерфейс и трансиверы Fast Ethernet

1.1.4 Физические интерфейсы Fast Ethernet

1.1.5 Типы устройств Fast Ethernet

1.1.6 Правила построения сегментов Fast Ethernet

1.1.7 Ограничения, связанные с соединениями с повторителями

1.2 Технология SHDSL

1.2.1 Технологии кодирования, применяемые в SHDSL

1.2.2 Кодирование TC-PAM

1.2.3 Кодирование CAP

2. Описания используемого сетевого оборудования

2.1 Коммутатор D-link DGS-1016D

2.2 Сетевая карта D-link DGE-528T 1port 1000BaseT, PCI

2.3 Коммутатор GX-D1081

2.4 Модем D-Link DSL-2500U/BRU/D

3. Описание локальной сети

3.1 Топология

3.2 Оборудование

3.3 Схема локальной сети

Выводы

Задание на курсовую работу по дисциплине «Компьютерные сети»

Необходимо объединить в локальную сеть по технологии FastEthernet компьютеры, которые находятся в квартирах трех домов. И осуществить соединение полученной локальной сети с Internet по оговоренной в задании WAN-технологии. Номера домов и квартир, количество компьютеров в квартире и WAN-технология зависят от варианта задания; расстояние между домами и габариты квартир - выбрать самостоятельно; расположение домов и их параметры представлены на рис. 1 и в табл. 1.

В работе должно быть:

1. План домов (вид сверху и в разрезе) с подробным планом квартир (с размерами помещений), в котором указано размещение компьютеров и всего, необходимого для работы сети, оборудования. В плане должно быть показано, как соединяются компьютеры и внутри домов и между домами.

2.       Описание выбранной топологии созданной сети с учетом компьютеров, сетевого оборудования, каналов передачи данных. Обоснование сделанного выбора.

.        Выбор необходимого сетевого оборудования (компьютеры (основные параметры), с указанием минимально допустимой конфигурации; сетевые карты; коммутационное оборудование; разъемы; кабель и т.д.), обоснование сделанного выбора, подсчет стоимости выбранного оборудования без учета монтажных работ.

.        Описания всех использованных стандартов и сетевых технологий (локальных и глобальных).

.        Все правила, формулы, критерии, ограничения, требования, которыми руководствовались при построении сети (например, минимально допустимое расстояние между компьютерами - …).

.        Описание и внешний вид использованного при построении сети сетевого оборудования, а также схемы основного сетевого оборудования.

7. Описание монтажных работ.

Курсовая работа должна быть представлена в распечатанном виде (на листах формата А4) и в электронном виде (имя файла - Familiya_№варианта, например Ivanov_5).

 

Вариант 18

№ Дома	Квартиры
1	16, 18 (2 компьютера), 38, 71(2 компьютера), 85, 98
5	3, 5 (2 компьютера), 25, 55 (2 компьютера), 77, 99
6	10, 22 (2 компьютера), 133 (3 компьютера)

SHDSL

№ Дома	Количество подъездов	Количество этажей	Количество квартир на этаже (количество комнат)
1	3	12	3(3+2+4)
5	4	5	5(2+3+4+3+2)
6	3	12	5(3+2+3+4+2)

План расположения домов

1. Описание технологий

 

1.1 Ethernet

 

.1.1 Технология Fast Ethernet

Отметим главные особенности эволюционного развития от сетей Ethernet к сетям Fast Ethernet, от стандарта IEEE 802.3 к стандарту IEEE 802.3u:

·        десятикратное увеличение пропускной способности сегментов сети;

·        сохранение метода случайного доступа CSMA/CD, принятого в Ethernet;

·        сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;

·        поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и волоконно-оптического кабеля.

Указанные свойства, а также, являющаяся следствием, не менее важная функция поддержки двух скоростей и автоопределения 10/100 Мбит/с, встраиваемая в сетевые карты и коммутаторы Fast Ethernet, позволяют осуществлять плавный переход от сетей Ethernet к более скоростным сетям Fast Ethernet, обеспечивая выгодную преемственность по сравнению с другими технологиями. Еще один дополнительный фактор успешного завоевания рынка - низкая стоимость оборудования Fast Ethernet.

1.1.2 Архитектура стандарта Fast Ethernet

Рис.1. Структура уровней стандарта Fast Ethernet, MII интерфейс и трансивер Fast Ethernet

1.1.3 MII интерфейс и трансиверы Fast Ethernet

Интерфейс MII (medium independent interface) в стандарте Fast Ethernet является аналогом интерфейса AUI в стандарте IEEE 802.3. MII интерфейс обеспечивает связь между подуровнями согласования и физического кодирования. Основное его назначение - упростить использование разных типов среды. MII интерфейс предполагает дальнейшее подключение трансивера Fast Ethernet. Для связи используется 40 контактный разъем. Максимальное расстояние по MII интерфейсному кабелю не должно превышать 0,5 м.

Если устройство имеет стандартные физические интерфейсы (например, RJ-45), то структура подуровней физического уровня может быть скрыта внутри микросхемы с большой интеграцией логики. Кроме того допустимы отклонения в протоколах промежуточных подуровней в едином устройстве, ставящие главной целью рост быстродействия.

 

1.1.4 Физические интерфейсы Fast Ethernet

Стандартом Fast Ethernet IEEE 802.3u установлены три типа физического интерфейса (рис.2, табл.1): 100Base-FX, 100Base-TX и 100Base-T4.

Рис.2. Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet

Физические интерфейсы стандарта Fast Ethernet (IEEE 802.3u) и их основные характеристики

Физический интерфейс	100Base-FX	100Base-TX	100Base-T4
Порт устройства	Duplex SC	RJ-45	RJ-45
Среда передачи	Оптическое волокно	Витая пара UTP Cat. 5	Витая пара UTP Cat. 3,4,5
Сигнальная схема	4B/5B	4B/5B	>8B/6T
Битовое Кодирование	NRZI	MLT-3	NRZI
Число витых пар/ волокон	2 волокна	2 витых пары	4 витых пары
Протяженность сегмента	до 412 м(mm) до 2 км (mm)* до 100 км (sm)*	до 100 м	до 100 м
Обозначения: mm - многомодовое волокно, sm - одномодовое волокно, * - указанные расстояния могут быть достигнуты только при дуплексном режиме связи.

Base-FX

Стандарт этого волоконно-оптического интерфейса полностью идентичен стандарту FDDI PMD, который подробно рассмотрен в главе 6. Основным оптическим разъемом стандарта 100Base-FX является Duplex SC. Интерфейс допускает дуплексный канал связи.

100Base-TX

Стандарт этого физического интерфейса предполагает использование неэкранированной витой пары категории не ниже 5. Он полностью идентичен стандарту FDDI UTP PMD, который также подробно рассмотрен в главе 6. Физический порт RJ-45 как и в стандарте 10Base-T может быть двух типов: MDI (сетевые карты, рабочие станции) и MDI-X (повторителе Fast Ethernet, коммутаторы). Порт MDI в единичном количестве может иметься на повторителе Fast Ethernet. Для передачи по медному кабелю используются пары 1 и 3. Пары 2 и 4 - свободны. Порт RJ-45 на сетевой карте и на коммутаторе может поддерживать на ряду с режимом 100Base-TX и режим 10Base-T или функцию автоопределения скорости. Большинство современных сетевых карт и коммутаторов поддерживают эту функцию по портам RJ-45 и кроме этого могут работать в дуплексном режиме.

100Base-T4

Этот тип интерфейса позволяет обеспечить полудуплексный канал связи по витой паре UTP Cat.3 и выше. Именно возможность перехода предприятия со стандарта Ethernet на стандарт Fast Ethernet без радикальной замены существующей кабельной системы на основе UTP Cat.3 следует считать главным преимуществом этого стандарта.

В отличи от стандарта 100Base-TX, где для передачи используется только две витых пары кабеля, в стандарте 100Base-T4 используются все четыре пары (рис.3а). Причем при связи рабочей станции и повторителя посредством прямого кабеля, данные от рабочей станции к повторителю идут по витым парам 1, 3 и 4, а в обратном направлении - по парам 2, 3 и 4. Пары 1 и 2 используются для обнаружения коллизий подобно стандарту Ethernet. Другие две пары 3 и 4 попеременно в зависимости от команд могут пропускать сигнал либо в одном, либо в другом направлении. Битовая скорость в расчете на один канал составляет 33,33 Мбит/с.

Символьное кодирование 8B/6T. Если использовалось бы манчестерское кодирование, то битовая скорость в расчете на одну витую пару была бы 33.33 Мбит/с, что превышало установленный предел 30 МГц для таких кабелей. Эффективное уменьшить частоты модуляции достигается, если вместо прямого (2-х уровневого) бинарного кода использовать 3-х уровневый (ternary) код. Этот код известен как 8B6T; это означает, что прежде, чем происходит передача, каждый набор из 8 бинарных битов (символ) сначала преобразуется в соответствии с определенными правилами в 6 тройных (3-х уровневых) символов. На примере, показанном на рис.3б, можно определить скорость 3-х уровневого символьного сигнала:

МГц

значение которое не превышает установленный предел.

Рис 3. Физические интерфейсы 100Base-T4: а) Использование витых пар; б) Кодирование 6B/8T

Интерфейс 100Base-T4 имеет один существенный недостаток - принципиальную невозможность поддержки дуплексного режима передачи. И если при строительстве небольших сетей Fast Ethernet с использованием повторителей, 100Base-TX не имеет преимуществ перед 100Base-T4 (существует коллизионный домен, полоса пропускания которого не больше 100 Мбит/с), то при строительстве сетей с использованием коммутаторов недостаток интерфейса 100Base-T4 становится очевидным и очень серьезным. Поэтому данный интерфейс не получи столь большого распространения, как 100Base-TX и 100Base-FX.

 

1.1.5 Типы устройств Fast Ethernet

Основные категории устройств, применяемых в Fast Ethernet, такие же как и в Ethernet: трансиверы; конвертеры; сетевые карты (для установки на рабочие станции/файл серверы); повторители; коммутаторы.

Трансивер это (по аналогии с трансивером Ethernet) двухпортовое устройство, охватывающее подуровни PCS, PMA, PMD и AUTONEG, и имеющее с одной стороны MII интерфейс, с другой - один из средазависимых физических интерфейсов (100Base-FX, 100Base-TX или 100Base-T4). Трансиверы используются сравнительно редко, как и редко используются сетевые карты, повторители, коммутаторы с интерфейсом MII.

Сетевая карта. Наиболее широкое распространение получили сегодня получили сетевые карты с интерфейсом 100Base-TX на шину PCI. Необязательными но крайне желательными функциями порта RJ-45 является автоконфигурирования 100/10 Мбит/с, и поддержка дуплексного режима. Большинство современных выпускаемых карт поддерживают эти функции. Выпускаются также сетевые карты с оптическим интерфейсом 100Base-FX (производителя IMC, Adaptec, Transition Networks и др.) - основным стандартным оптическим является разъем SC (допускается ST) на многомодовое волокно. локальный сеть fastethernet кодирование

Конвертер (media converter) - это двухпортовое устройство, оба порта которого представляют средазависимые интерфейсы. Конвертеры в отличии от повторителей могут работать в дуплексном режиме, за исключение случая, когда имеется порт 100Base-T4. Распространены конвертеры 100Base-TX/100Base-FX. В силу общих тенденций роста широкополосных протяженных сетей с использованием одномодовых ВОК, потребление оптических приемо-передатчиков на одномодовое волокно резко возросло в последние один-два года. Конвертерные шасси, объединяющие несколько отдельных модулей 100Base-TX/100Base-FX позволяют подключать множество сходящих в центральном узле волоконно-оптических сегментов к коммутатору оснащенному дуплексными портами RJ-45 (100Base-TX).

Повторитель. По параметру максимальных временных задержек при ретрансляции кадров, повторители Fast Ethernet подразделяются на два класса:

·        Класс I. Задержка на двойном пробеге RTD не должна превышать 130 BT. В силу менее жестких требований, повторители этого класса могут иметь порты T4 и TX/FX, а также объединяться в стек.

·        Класс II. К повторителям этого класса предъявляются более жесткие требования по задержке на двойном пробеге: RTD < 92 BT, если порты типа TX/FX; и RTD < 67 BT, если все порты типа T4.(В силу значительных отличий в организации физических уровней, возникает большая задержка кадра при ретрансляции между портами интерфейсов T4 и TX/FX. Поэтому повторители, совмещающие в пределах одного устройства порты T4 с портами TX/FX, отнесены по стандарту к классу I.)

Коммутатор - одно из наиболее важных устройств при построении корпоративных сетей. Большинство современных коммутаторов Fast Ethernet, либо допускают работу в режиме автоопредления 100/10 Мбит/с по портам RJ-45, либо могут работать исключительно в этом режиме (неинтеллектуальные коммутаторы 10/100). Естественно, в таких коммутаторах возможна дуплексная передача (за исключением 100Base-T4). Коммутаторы могут иметь специальные дополнительные слоты для установления uplink-модуля. В качестве интерфейсов у таких модулей могут выступать оптический порты типа Fast Ethernet 100Base-FX, FDDI , ATM (155 Мбит/с), Gigabit Ethernet и др.

1.1.6 Правила построения сегментов Fast Ethernet

Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet'а рассчитана на подключение конечных узлов - компьютеров с соответствующими сетевыми адаптерами - к многопортовым концентраторам-повторителям или коммутаторам.

Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают:

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE c DTE;

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;

ограничения на максимальный диаметр сети;

ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители.

Ограничения длин сегментов DTE-DTE

В качествеDTE (Data Terminal Equipment)может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и другие подобные устройства. Порт повторителя не является DTE. В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездообразной топологии.

Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные значения сегментов DTE-DTE:

Стандарт	Максимальная длина сегмента
100Base-TX	Category 5 UTP	100 метров
100Base-FX	многомодовое оптоволокно 62.5/125 мкм	412 метров (полудуплекс) 2 км (полный дуплекс)
100Base-T4	Category 3,4 или 5 UTP	100 метров

1.1.7 Ограничения, связанные с соединениями с повторителями

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители класса I поддерживают все типы систем кодирования физического уровня: 100Base-TX/FX и 100Base-T4. Повторители класса II поддерживают только один тип системы кодирования физического уровня - 100Base-TX/FX или 100Base-T4.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов из-за необходимости трансляции различных систем сигнализации.

Максимальное число повторителей класса II в домене коллизий - 2, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 метров.

Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является серьезным препятствием при построении сетей. Во-первых, наличие стековых повторителей снимает проблемы ограниченного числа портов - все каскадируемые повторители представляют собой один повторитель с достаточным числом портов - до нескольких сотен. Во-вторых, применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, в каждом из которых обычно имеется не очень большое число станций.Общая длинна сети не будет иметь в этом случае ограничений.

При прокладке сетевого кабеля мы руководствовались такими правилами:

Минимальный радиус изгиба для кабеля - четыре диаметра кабеля (или 1 дюйм=2,5 см), но существуют рекомендации размещать кабель таким образом, чтобы обеспечивать изгиб радиусом 2 дюйма (5 см.).

Минимальное расстояние между сетевым кабелем и параллельно ему проложенным силовым кабелем напряжением менее 2 КВольт - 12,5 сантиметров (5 дюймов).

1.2 Технология SHDSL

В начале 90-х годов развитие цифровых способов обработки сигнала привело к созданию HDSL. Эта технология сочетала в себе линейное кодирование 2B1Q и сложные алгоритмы эхоподавления. Первые варианты, работающие по двум парам, были созданы в США и быстро вытеснили старые цифровые системы передачи T1 ANSI (1544 Мбит/с), которые имели рабочую дальность чуть более километра. Все это произошло благодаря тому, что HDSL, обеспечивая большую дальность (3,5 км на проводе 0,4 мм), позволил отказаться от регенераторов и существенно снизить затраты на монтаж и эксплуатацию вновь вводимых линий.

Аналогичная картина складывалась в это время и в Европе - получили распространение варианты HDSL, которые обеспечивают передачу потока Е1 ETSI (2048 Кбит/с). Сначала появился вариант, который для получения большей скорости при той же дальности использовал три пары. Скорость передачи по каждой из пар при этом была та же, что и у американского варианта (748 Кбит/с). Затем, был стандартизован двухпарный вариант, у которого скорость по каждой из пар была выше (1168 Кбит/с) при меньшей рабочей дальности (около 3 км на проводе 0,4 мм). Но даже в этом случае дальность она оказывалась выше, чем у оборудования с линейным кодом HDB3 (рис. 1).

Рис. 1. Эволюция систем передачи

Всем опытом эксплуатации HDSL доказал свои высокие эксплуатационные характеристики. В подавляющем большинстве случаев монтаж HDSL оборудования проводится без дополнительного подбора пар или кондиционирования линии. Благодаря этому сегодня большая часть линий Е1 подключена с применением HDSL оборудования. Более того, сам факт появления технологии, которая обеспечила возможность экономичных решений по организации цифровых подключений абонентов, привел к тому, что число таких подключений стало стремительно расти. Иными словами, именно появление HDSL стало своеобразным катализатором развития цифровых сетей.

В свою очередь, развитие цифровых сетей создало спрос на цифровые системы передачи xDSL с другими характеристиками. Так появилась сравнительно низкоскоростная технология IDSL, основными достоинствами которой были работа по одной паре и низкая стоимость, обусловленная применением стандартных компонентов, производимых для абонентского ISDN оборудования. Так родились скоростные и асимметричные ADSL, VDSL со всеми своими разновидностями, созданные для подключения индивидуальных абонентов жилого сектора по их существующей телефонной линии и без отказа от использования этой линии для аналоговой или цифровой (ISDN BRI) телефонии. Наконец, так были разработаны обеспечившие увеличенную дальность работы разновидности HDSL с другими способами линейного кодирования (CAP) и адаптивные разновидности HDSL с возможностью изменять скорость передачи в линии, подстраивая ее под характеристики линии.

Производители, каждый на свой лад, стали задумываться о реализации вариантов HDSL систем, которые бы работали по одной паре при полной скорости. Дело в том, что параллельно с развитием xDSL технологий росло и число используемых ими линий. Из-за этого большинство операторов во всем мире уже сегодня отмечают острую нехватку меди на абонентском участке - почти вся она «съедена» xDSL линиями. А ведь цифровизация еще не закончена. Где-то к 1996 году появились однопарные варианты HDSL. Но они не могли решить проблему из-за несовместимости с ADSL - спектр сигнала таких систем частично перекрывался со спектром сигнала ADSL от АТС к клиенту.

Первыми забили тревогу операторы США, и уже в начале 1996 года перед комитетом ANSI (T1E1.4) была поставлена задача подобрать для дальнейшего развития технологию, которая при симметричных потоках данных и использовании одной пары позволяла бы обеспечить:

§   рабочую дальность не меньшую, чем HDSL;

§   устойчивость к тем же физическим характеристикам линии, что и HDSL (затухание, взаимное влияние, отражения от неоднородностей и отводов);

§   надежную и устойчивую передачу на реальных линиях со всеми присущими им дефектами;

§   «сосуществование» с другими технологиями (HDSL, ISDN, ADSL);

§   снижение эксплуатационных затрат по сравнению с HDSL.

1.2.1 Технологии кодирования, применяемые в SHDSL

В основу G.shdsl были положены основные идеи HDSL2, получившие дальнейшее развитие. Была поставлена задача, используя способы линейного кодирования и технологию модуляции HDSL2, снизить взаимное влияние на соседние линии ADSL при скоростях передачи выше 784 Кбит/с.

Поскольку новая система использует более эффективный линейный код по сравнению с 2B1Q, то при любой скорости сигнал G.shdsl занимает более узкую полосу частот, чем соответствующий той же скорости сигнал 2B1Q. Поэтому помехи от систем G.shdsl на другие системы xDSL имеют меньшую мощность по сравнению с помехами, создаваемыми HDSL типа 2B1Q. Более того, спектральная плотность сигнала G.shdsl имеет такую форму, которая обеспечивает его почти идеальную спектральную совместимость с сигналами ADSL.

Отмеченные свойства G.shdsl являются чрезвычайно важными для обеспечения устойчивой работы в условиях широкого внедрения xDSL технологий в будущем. Результаты анализа устойчивости работы, которые выполнялись на основе используемых ранее шумовых моделей (в том числе и описанных в стандартах) могут оказаться недостоверными. Таким образом, оператор связи, развертывая системы передачи сегодня, не будет иметь гарантии, что они сохранят устойчивую работоспособность в будущем, когда на соседних парах заработают другие системы.

Шумовые модели, более точно отражающие современное состояние внедрения цифровых технологий передачи на абонентской сети предложены международной инициативной организацией FSAN (Full Service Access Networks), которая с 1995 г. занимается разработкой требований и поиском консенсуса между интересами операторов и различных производителей телекоммуникационного оборудования, работающих в области построения мультисервисных сетей узкополосного и широкополосного абонентского доступа. Организацией FSAN были разработаны четыре оценочные модели шумов, отличающиеся количеством и составом эксплуатируемых в одном кабеле систем передачи (табл. 1). Расчеты по новым моделям достаточно сложны, но именно они могут дать представление о реальной работоспособности технологий xDSL на этапе массового развертывания цифрового абонентского доступа. С учетом сказанного, стоит весьма критически относиться к результатам оценки устойчивости работы, если для них использованы хоть и предусмотренные стандартами, но морально устаревшие шумовые модели.

Есть и другие достоинства G.shdsl. По сравнению с двухпарными вариантами, однопарные варианты обеспечивают существенный выигрыш по аппаратным затратам и, соответственно, надежности изделия. Ресурс снижения стоимости составляет до 30% для модемов и до 40% для регенераторов - ведь каждая из пар требует приемопередатчика HDSL, линейных цепей, элементов защиты и т.п.

В целях поддержки клиентов различного уровня, в G.shdsl решили предусмотреть возможность выбора скорости в диапазоне 192 Кбит/с - 2320 Кбит/с с инкрементом 8 Кбит/с. За счет расширения набора скоростей передачи оператор может выстроить маркетинговую политику, более точно приближенную к потребностям клиентов. Кроме того, уменьшая скорость, можно добиться увеличения дальности в тех случаях, когда установка регенераторов невозможна. Так, если при максимальной скорости рабочая дальность составляет около 2 км (для провода 0,4 мм), то при минимальной - свыше 6 км (рис. 3). Но это еще не все. В G.shdsl предусмотрена возможность использования для передачи данных одновременно двух пар, что позволяет увеличить предельную скорость передачи до 4624 Кбит/с. Но, главное, можно удвоить максимальную скорость, которую удается получить на реальном кабеле, по которому подключен абонент.

1.2.2 Кодирование TC-PAM

Современный тип кодирования TC-PAM обладает наилучшими на сегодняшний день характеристиками дальности и электромагнитной совместимости при работе на однопарных абонентских линиях. TC-PAM расшифровывается как Trellis Coded Pulse Amplitude Modulation (импульсная амплитудно-фазовая модуляция с треллис-кодированием). Суть данного метода кодировки состоит в увеличении числа уровней (кодовых состояний) с 4 (как в 2B1Q) до 16 и применении специального механизма коррекции ошибок.

Входящие в состав семейства модули с различными сетевыми интерфейсами (G.703, Nx64 (V.35/V.36/X.21) и Ethernet 10Base-T) могут использоваться в качестве систем передачи между оборудованием мультиплексирования, маршрутизации и кросс коммутации в сетях различного назначения, а именно:

·              для организации каналов Е1 (2048 кбит/с) между АТС, оборудованием абонентского выноса, TDM-мультиплексирования и базовыми станциями мобильных сетей, а также подключения их к сетям SDH

·              для организации высокоскоростных каналов связи в сетях передачи данных и соединения узлов доступа Internet-провайдеров

·              для подключения удалённых рабочих станций (компьютеров) и небольших Ethernet-сетей филиалов к единой компьютерной сети организации, объединения сегментов IP и IPX-сетей, предоставления доступа в Internet и т.д.

Технология передачи

Технология TC-PAM лежит в основе первого всемирного стандарта ITU на высокоскоростную симметричную передачу по одной паре - G.shdsl. Новая технология TC-PAM позволяет выбирать линейную скорость в диапазоне от 192 кбит/с до 2,3 Мбит/с (шаг 8 кбит/с) имеет более узкий частотный спектр, чем предшественники (2B1Q и CAP). Таким образом, обеспечивается большая дальность работы и электромагнитная совместимость с другими DSL-технологиями, такими как ISDN или ADSL и G.lite.

1.2.3 Кодирование CAP

Что же касается стран Восточной Европы, Южной Америки, Азии, то ввиду большей длины абонентских и соединительных линий, более низкого, как правило, качества уложенных кабелей, большим спросом пользуются системы HDSL, базирующиеся на технологии CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) - амплитудно-фазовой модуляции без передачи несущей. Разработчик технологии - компания GlobeSpan (бывшая AT&T) - поставила себе целью создать узкополосную технологию линейного кодирования, нечувствительную к большинству внешних помех, что, как показывает опыт внедрения систем HDSL САР в мире и в России, вполне удалось.

Рис.3. Технология CAP

Модуляция САР сочетает в себе последние достижения модуляционной технологии и микроэлектроники. Модуляционная диаграмма сигнала САР напоминает диаграмму сигнала модемов для телефонных каналов, работающих по протоколам V.32 или V.34. Несущая частота модулируется по амплитуде и фазе, создавая кодовое пространство с 64 или 128 состояниями, при этом перед передачей в линию сама не" сущая, не передающая информацию, но содержащая наибольшую энергию, "вырезается" из сигнала, а затем восстанавливается микропроцессором приемника. Соответственно 64-позицион-ной модуляционной диаграмме сигнал CAP-64 передает 6 бит информации в каждый момент времени, то есть в 16 раз больше по сравнению с 2B1Q. Модуляция CAP-128, применяемая в системах SDSL (2 Мбит/с по одной паре), имеет 128-позиционную модуляционную диаграмму и, соответственно, передает 7 бит за один такт. Итогом повышения информативности линейного сигнала является существенное снижение частоты сигнала и ширины спектра, что, в свою очередь, позволило избежать диапазонов спектра, наиболее подверженных различного рода помехам и искажениям. На рис. 3 показаны спектр и модуляционная диаграмма сигнала САР.

Для иллюстрации достоинств модуляции САР на рис. 4 наложены спектры сигналов с кодом HDB3 (технология, применяемая ранее для строительства линий Е1, в частности, используемая в линейных тактах систем типа ИКМ-30), 2B1Q и САР.

Из сравнительного анализа спектров видны положительные особенности систем HDSL, основанных на САР модуляции.

Рис.4. Спектры сигналов HDB3, 2B1Q, CAP

2. Описания используемого сетевого оборудования

 

2.1 Коммутатор D-link DGS-1016D

 

Описание

Коммутатор DGS-1016D поддерживает инновационную технологию Green Ethernet, которая предназначена для защиты окружающей среды благодаря использованию систем энергосбережения активного сетевого оборудования. Технология Green Ethernet позволяет:

.        Сократить потребление электроэнергии и тепловыделение,

.        Увеличить срок полезной службы устройства,

.        Сократить эксплуатационные расходы.

Сохранение потребляемой электроэнергии в зависимости от количества подключенных портов и статуса канала.

Подключенным к коммутатору компьютерам не требуется доступ к сети Интернет все время. Когда компьютерное или сетевое оборудование выключено, обычные коммутаторы остаются во включенном состоянии и продолжают потреблять электроэнергию. Благодаря применению новой технологии Green Ethernet, коммутаторы D-Link способны автоматически определять статус канала передачи данных и сокращать потребление электроэнергии для неактивных портов. Однако следует учитывать, что если компьютеры просто переведены в ждущий режим (standby mode) без выключения питания, достигнуть существенного сохранения энергии не удастся.

Коммутаторы с поддержкой технологии Green Ethernet позволяют автоматически определять длину кабелей Ethernet для подключения оконечного оборудования и в зависимости от этого автоматически изменять уровень энергопотребления. При этом, чем меньше длина кабеля, тем меньше будет и энергопотребление.

Для стандартных коммутаторов потребление электроэнергии остается постоянным независимо от того, используются порты или нет. В течение рабочего дня, когда компьютеры используются только 10 часов в день, при использовании кабелей длиной до 20 метров, коммутаторы Green Ethernet D-Link позволяют сократить потребление электроэнергии до 40%*.

Коммутатор DGS-1016D с 16 портами 10/100/1000Base-T выполнен в компактном корпусе. Он позволяет обеспечить скорость Gigabit Ethernet для соединения с серверами и магистральной сетью, а также для подключения высокопроизводительных рабочих станций.

Поддержка скорости 1000 Мбит/с позволяет домашним и офисным пользователям передавать по сети файлы, требующие большой полосы пропускания, графические файлы, CGI, CAD и мультимедиа.

Универсальные и компактные размеры DGS-1016D позволяют установить устройство в стандартную 19” стойку, занимая в ней при этом совсем немного места.

Внешний вид

Цена: ~1200 грн.

- PCI: 2.2

Скорость передачи данных

- Ethernet: 10Мбит/с (полудуплекс), 20Мбит/с (полный дуплекс) - Fast Ethernet: 100Мбит/с s (полудуплекс), 200Мбит/с (полный дуплекс) - Gigabit Ethernet: 2000Мбит/с (полный дуплекс).

Поддержка стандартов

- IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet, IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet, автосогласование ANSI/IEEE 802.3 NWay, спецификации PCI local bus 2.1, 2.2, поддержка универсальной шины 3.3В, 5В, управление потоком IEEE 802.3x IEEE 802.1Q VLAN на основе меток.

Управление потоком

- Управление потоком IEEE 802.3x в полнодуплексном режиме, метод обратного давления для полудуплексного режима.

Сетевые кабели

- 10BASE-T: UTP Cat. 3, 4, 5 (100 м макс.), EIA/TIA-586 100-Ом STP (100 м макс.), 100BASE-TX, 1000BASE-T:UTP Cat. 5 (100 м макс.), EIA/TIA-568 100- Ом STP (100 м макс.).

Индикаторы

- Управление потоком IEEE 802.3x в полнодуплексном режиме, метод обратного давления для полудуплексного режима.

Управление питанием

- ACPI 2.0 Wake-On-LAN

IRQ

- Выделенный системой

Адреса I/O

- Выделенный системой

Гарантия

- 6 месяцев

Описание:

Основные возможности/преимущества

Передача на скорости Gigabit Ethernet Благодаря возможности работы в режиме полнодуплексного Gigabit Ethernet, этот сетевой адаптер предоставляет вашему компьютеру возможность работы в сети на скорости 2000 Мбит/с с использованием существующей кабельной системы на основе UTP Cat 5. Являясь недорогой альтернативой решению на оптике, этот адаптер позволяет быстро увеличить скорость передачи данных до Gigabit Ethernet, не требуя прокладки новых, дорогих оптических кабелей. Адаптер поддерживает автоопределение скоростей 10/100/1000Mбит/с и полу/полнодуплексного режима работы. для повышения производительности и надежности Сетевой адаптер имеет встроенную фильтрацию тегированных Ethernet-кадров VLAN, позволяя настраивать ПК совместно с коммутатором, поддерживающим VLAN. Компьютер может быть частью виртуальной сети VLAN, изолированной от остальной сети для повышения безопасности и производительности. On-LAN для управления питанием Wake-On-LAN (WOL) - это функция Advanced Configuration Power Interface (ACPI), позволяющая удаленно включать питание выключенного компьютера. С помощью этой функции администратор сети может посылать сигналы "wake-up", приводящие компьютер в активное состояние. Функция WOL обеспечивает пользователям отличную возможность для управления питанием ПК в любое время и из любого места.

Управление потоком для минимизации потери пакетов Адаптер имеет встроенную функцию управления потоком и независимую очередь FIFO, обеспечивая средства защиты данных во время их передачи по сети. При подключении к гигабитному коммутатору, поддерживающему управление потоком, адаптер, во время пиковых нагрузок, получает от него сигналы о переполнении буфера. После этого адаптер задерживает передачу данных до тех пор, пока не получит сигнал от коммутатора, что он готов к приему данных.

Небольшой размер, низкое энергопотребление Используя решение на основе единственного чипа, этот сетевой адаптер имеет небольшой размер и низкое энергопотребление.

Внешний вид:

 

Цена: ~100 грн.

 

2.3 Коммутатор GX-D1081

Коммутатор GX-D1081 поддерживает технологию Green Network для экономии использования электроэнергии без ухудшения параметров работы сети. Коммутатор оснащен специальным приоритетным VIP-портом, трафик на котором имеет приоритет 80%. Гигабитный коммутатор ASUS представляет собой экономичное с точки зрения энергопотребления решение для высокоскоростного соединения в сеть небольших офисов и домашних пользователей.

Отличительные особенности и преимущества:

- 8 портов 10/100/1000Base-T Gigabit Ethernet

1 VIP-порт LAN: высокоскоростной приоритетный порт для передачи данных

Поддержка IEEE 802.3x Flow Control в полнодуплексном режиме

Поддержка Back Pressure в полудуплексном режиме

Возможность использования полнодуплексного/полудуплексного режимов при скоростях передачи 10 Мбит/с и 100 Мбит/с.

Поддержка полнодуплексного режима при скорости передачи 1000 Мбит/с

Поддержка приема и передачи на скорости физического соединения

Метод коммутации с промежуточным хранением (Store-and-Forward)

Технология ASUS Green Network: Определение состояния соединения и длины кабеля

Адресная таблица: до 4096 MAC-адресов

Поддержка буфера пакетов размером 104 кб

Поддержка Jumbo Frames размером до 16 кб

Автоопределение MDI/MD-X

Внешний вид:

Цена: 360 грн

2.4 Модем D-Link DSL-2500U/BRU/D

Модем-маршрутизатор D-Link DSL-2500U/BRU/D в полном объеме поддерживает технологии ADSL 2 и ADSL 2+ со скоростью исходящего потока данных до 3.5 Mb/s и входящего - до 24 Mb/s. В локальную сеть он включаются по Ethernet с помощью стандартного интерфейса с разъемом RJ-45. Богатый функционал и расширенные возможности QoS (Quality of Service - качество обслуживания) предоставляют удобный и экономичный способ создания эффективной высокоскоростной сети. Модем прекрасно впишется в сетевую инфраструктуру небольшой организации.

 

Технические характеристики:

Интерфейсы	· 1 порт ADSL (RJ-11) · 1 порт LAN 10/100BASE-TX (RJ-45)
Стандарты ADSL	· ADSL: ANSI T1.413 Issue 2, ITU-T G.992.1 (G.dmt) Annex A, ITU-T G.992.2 (G.lite) Annex A, ITU-T G.994.1 (G.hs) · ADSL2: G.992.3 (G.dmt.bis) Annex A/L/M, G.992.4 (G.lite.bis) Annex A · ADSL2+: G.992.5 Annex A/L/M
Протоколы соединения с Интернетом	Мультипротокольная инкапсуляция поверх АТМ AAL5; Bridged and routed Ethernet encapsulation; Инкапсуляция LLC (управление логическим соединением) и мультиплексирование на основе виртуального канала (VC-based multiplexing); PPP over Ethernet (PPPoE); PPP over ATM (PPPoA); IP over ATM (IPoA)
Возможности ATM	4 виртуальных канала PVC; OAM F4/F5 loopback; ATM QoS (шейперы трафика UBR (без ограничений), VBR (переменный битрейт), CBR (фиксированный битрейт))
Сетевые протоколы и функции	Статическая IP-маршрутизация; NAT; Виртуальный сервер и переадресация портов; DHCP-сервер/клиент/relay; DNS relay, DDNS IGMP proxy, IGMP v.2 snooping для IP-TV; NTP
VPN	Поддержка множества одновременных туннелей IPSec/PPTP VPN/L2TP VPN pass-through, PPTP-клиент
Качество обслуживания (QoS - Quality of Service)	Приоритезация/классификация трафика на основе: очереди приоритетов 802.1p; виртуального канала PVC (3 очереди приоритетов PVC); протокола, определяемого пользователем (TCP/UDP/ICMP и т.д.); PVC/VLAN port mapping
Настройка и управление	Мастер быстрой установки; Web-интерфейс; Загрузка программного обеспечения через Web-интерфейс или по TFTP, настройка загрузки/пересылки; UPnP; SNMP v1 и v2с, встроенные агенты MIB-I, MIB-II
Питание	Внешний адаптер питания переменного тока 9 В / 1A; Переключатель питания ON/OFF; Отсылка пакета Dying Gasp при пропадании питания; Кнопка Reset
Размеры	119x104x32 мм
Вес	200 г
Рабочая температура	От 0 до 40 C
Электромагнитная совместимость (EMC/EMI)	FCC Part 15 Class B; CE (EN55022/EN55024/EN300 328/EN301 489)
Безопасность

Модем-маршрутизатор D-Link DSL-2500U/BRU/D очень неплохо справляется с возложенными на него функциями и вполне достоин внимания потребителя. Его можно рекомендовать как для персонального использования, так и для более серьезных подключений, например, в домашней сети или небольшой организации. Его широкий функционал только подтверждает это. Цена устройства на момент написания обзора составляет около $35.

Плюсы:

·              возможность установки VPN-соединения прямо с модема;

·              расширенные функции QoS;

·              поддержка протокола SNMP.

Минусы:

·              нет фильтра МАС-адресов;

·              нет функций Virtual Server, DMZ.

Внешний вид:

 

Цена: ~800 грн

3. Описание локальной сети

 

3.1 Топология

Как можно увидеть из русинка, используется комбинированная топология звезда.

Топология «звезда» образуется в случае, когда каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В качестве концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовый повторитель, коммутатор или маршрутизатор.

Достоинствами топологии «звезда» являются легкое модифицирование и централизированный контроль. К недостаткам же топологии относятся более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства, и в случае неисправности концентратора сеть падает. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничивается количеством портов концентратора. Иногда есть смысл строить сеть с использованием нескольких концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа «звезда». Получаемую в результате структуру называют также деревом. В настоящее время дерево является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.

3.2 Оборудование

Switch 1 - D-link DGS-1016D

Switch 2 - D-link DGS-1016D

Switch 3 - D-link DGS-1016D

Switch 4 - D-link DGS-1016D

Modem - D-Link DSL-2500U/BRU/D

Server - HP ML110G5

Для соединения компьютеров пользователей и коммутаторов, а также коммутаторов между собой, используется исключительно витая пара категории 5. На схеме обозначены прямыми линиями.

Line 1, Line 2, Line 3 - линии связи между коммутаторами. Использование 16-ти портового коммутатора позволяет добавлять в сеть новые подсети, что улучшает масштабируемость сети. Длина каждой из этих линий должна быть меньше 100м.

3.3 Схема локальной сети

 

 

Минимальная конфигурация компьютеров в сети

CPU  1.4 GHz

RAM          1024 MB     50 Gb                   512 MB       D-link DGE-528T 1port 1000BaseT, PCI          Windows 98, 2000, XP

Планировка

Допустим расстояние между 5 и 6 домом 60 метров, в 5 доме расположим сервер и четвертый коммутатор. Далее от 1 до 5 дома 50 метров.

Монтажные работы

1-й этап. Прокладывание кабеля в пределах одного дома.

Все работы необходимо начинать с составления подробной схемы прокладки кабелей и размещения устройств. Минимальный радиус изгиба для кабеля - четыре диаметра кабеля (или 1 дюйм=2,5 см), но существуют рекомендации размещать кабель таким образом, чтобы обеспечивать изгиб радиусом 2 дюйма (5 см.). Минимальное расстояние между сетевым кабелем и параллельно ему проложенным силовым кабелем напряжением менее 2 кВ - 12,5 сантиметров (5 дюймов). Кабель UTP лучше использовать 4-х парный т.к. гигабитный стандарт 1000Base-TX использует все четыре пары на частоте 125 Мгц, и при переходе на 1000Base-TX кабель менять не прийдеться. Кабель ведется по дверной коробке. Каждый сегмент кабеля, ведущий от концентратора к компьютеру, зажимается с двух сторон коннекторами RG-45.

Соединения компьютеров в каждом подъезде (между этажами) производится через специально отведенный под провода тоннель, который находится параллельно шахте лифта. Непосредственно на этажах кабель безопаснее проложить под потолком, закрыв при этом его металлическим щитом. В подвале каждого дома находятся один или несколько концентраторов, к которым подключаются рабочие станции.

Недостаток метода: магнитные поля рядом лежащим электрических кабелей могут отрицательно сказать на производительности сети.

Преимущество метода: сравнительная простота реализации метода.

Реализация: самый безопасный вариант - переложить эту работу на какую-либо сервисную компанию,которая занимается развертыванием сетей.

2-й этап. Соединение коммутаторов в единую сеть

Между домами соединение следует произвести по подземным коммуникациям, витую пару в данном случае можно защитить пластиковым рукавом. Коммутаторы соединяются по схеме, как на рисунке.

Недостаток метода: Трудно прокладывать кабеля.

Преимущество метода: надежность и помехозащищенность линий связи.

3-й этап. Подключение к WAN

Монтажные работы на этом этапе берут на себя провайдеры услуг. Иногда это входит в стоимость подключения.

 

Стоимость:

	Наименование	Количество	Цена	Всего
1	Коммутаторы D-link DGS-1016D	4	1000	4400
2	Сетевая карта D-link DGE-528T 1port 1000BaseT, PCI	23	110	5520
3	D-Link DSL-2500U/BRU/D с интерфейсом Ethernet	1	850	850
4	HP ML110G5	1	5000	5000
5	Коммутатор GX-D1081	12	330	3960
6	1200 м	2	2400
			Сумма:	22130

Перечень местонахождения компьютеров и коммутаторов

Дом №1

Кв.16 - 1й подъезд 3й этаж - Ws01

Кв.18 - 1й подъезд 4й этаж - Ws02, Ws03

Кв.38 - 2й подъезд 5й этаж - Ws04

Кв.71 - 2й подъезд 5й этаж - Ws05,Ws06

Кв.85 - 3й подъезд 10й этаж - Ws07

Кв.98 - 3й подъезд 11й этаж-Ws08

Switch 1 - подвал

Дом №5

Кв.3 -1й подъезд 1й этаж- Ws09

Кв.5 -1й подъезд 2й этаж- Ws10, Ws11

Кв.25-2й подъезд 3й этаж- Ws12

Кв.52-3й подъезд 2й этаж- Ws13,Ws14

Кв.77 - 4й подъезд 4й этаж- Ws15

Кв.99 -4й подъезд 5й этаж- Ws16

Switch 2, 4 - подвал

Дом №6

Кв.10 - 2й подъезд 9й этаж - Ws17,

Кв.22 - 3й подъезд 2й этаж - Ws18, Ws19

Кв.133 - 3й подъезд 3й этаж - Ws20,Ws21

Switch 3 - подвал

Вид домов с боку

Выводы

В этом курсовой работа мне была поставлена задача: виртуально построить рабочую локальную сеть, которая может обеспечивать функционал десятков компьютеров с доступом в глобальный сегмент сети, что я и сделал.

В Украине, по подобным планам, построены самые известные домашние локальные сети, например оптима телеком или триолан. Конечно, уровень сложности топологии зависит от масштабов сети и задач которые преследует локальная сеть. В моем случае это была постройка самой банальной сети, с предоставлением минимальных сервисов, как FTP сервер, Файервол, Почтовый сервер, DHCP.