5 Расчёт пропускной способности локального и транспортного сегмента

Локальный сегмент сети – это участок сети от УД до пользователя. Расчитывая эту пропускную способность я расчитываю пропускную способность для каждого отдельного пользователя каждой группы с условием использования всех услуг:

• Крупные офисы

– Офисы

– Предприятие

• Образовательные учереждения

– Развлекательные заведения

– Магазины

– Квартирные пользователи

Транспортным сегментом сети назыыается участок сети от УПУ до УД, тоесть расчитав необходимую пропускную способность для транспортного сегмента сети, мы расчитаем, какая суммарная пропускная способность сети необходима для предоставления всех услуг данной группы.

Для данного сегмента пропускная способность расчитывается, как сумма пропускных способностей, необходимых для предоставления каждой услуги в отдельности.

В моей сети каждой группе будут предоставляться услуги от несколшьких УПУ, следовательно необходимо расчитать транспортный сегмент для каждого УПУ и каждой группы отдельно.

УПУ1 будет предоставлять услуги телефонии(ТЧ), SMS, Факс, Toll free.

УПУ2 будет предоставлять услуги IPTV,видеоконференции и IP-телефонии.

УПУ3 будет предоставлять услуги онлайн-игр, социальных сетей, доступа в интернет, Google Docs, e-mail.

УПУ1 будет предоставлять услуги охранной и пожарной сигнализации.

Группа 1:

– УПУ1 ;

– УПУ2 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Группа 2:

– УПУ1 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Группа 3:

– УПУ1 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Группа 4:

– УПУ1 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Группа 5:

– УПУ1 ;

– УПУ2 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Группа 6:

– УПУ1 ;

– УПУ4 .

Группа 7:

– УПУ1 ;

– УПУ2 ;

– УПУ3 ;

– УПУ4 .

Расчёты, приведённые выше, показывают пиковую нагрузку на сеть, тоесть именно как раз в том, маловероятном случае, когда каждый пользователь пользуется всеми услугами, в действиетльности средняя нагрузка на сеть гораздо ниже.

6 Условное размещение групп пользователей

Рисунок 6.1 – Размещение групп пользователей

7 Схема подключения линий доступа к базовым станциям

Место расположения УД определяет длину локального сегмента ЛД, а длина транспортного сегмента определяется местом размещения УПУ расположенного, как правило, за пределами СД. Узел предоставления услуг может быть реализован в виде универсального сетевого элемента, способного поддерживать все требования пользователей. Исходя из этого, УПУ – это первое сетевое устройство, обрабатывающее вызов, посредством которого пользователям предоставляется возможность установления соединений в пределах сети или нескольких сетей, что свойственно интерактивным системам или получения доступа к ИКУ с применением средств телекоммуникаций, использующих некоммутируемые соединения. Функции УПУ может выполнять узел коммутации ТфОП или ЦСИО, узел ATM, узел доступа к Интернет, сервер, Web-сайт Интернет, рабочие места телефонистов, центр телевизионного вещания, мультимедийные узлы предоставления игр и т.д. Сокращение локального сегмента доступа определяется количеством и местоположением УД на территории, обслуживаемой СД. В работе предложен метод определения местоположения УД путем оптимизации длины локального сегмента линий доступа.

Таким образом, я располагаю УД находя наиболее подходящие место для расположения УД для каждой группы пользователей:

Рисунок 7.1 – Размещение групп пользователей с наложенной сеткой

1. Размещение УД для группы «Крупные офисы».

Рисунок 7.2 – Место расположения УД1

2. Размещение УД для группы «Офисы».

Рисунок 7.3 – Место расположения УД2

3. Размещение УД для группы «Предприятие».

Рисунок 7.4 – Место расположения УД3

4. Размещение УД для группы «Образовательные учреждения».

Рисунок 7.5 – Место расположения УД4

5. Размещение УД для группы «Развлекательные заведения».

Рисунок 7.6 – Место расположения УД5

6. Размещение УД для группы «Магазины».

Рисунок 7.7 – Место расположения УД6

7. Размещение УД для группы «Квартирные пользователи».

Рисунок 7.8 – Место расположения УД7

8 Структурная схема размещения узлов доступа

Размещения узлов доступа предусматривает различные варианты построения СД в зависимости от формы территории, которая будет ей обслуживаться , формы участков, обслуживаемых УД и способов прокладки ЛД. В сетях рассматриваются прямоугольная и радиальная модели СД. Эти модели существенно отличаются математическими методами расчета характеристик сети.

В своём случаи я выбираю модель прямоугольной территории СД, учитывающая способы застройки принятые в крупных городах, характеризуется ортогональной прокладкой линий, однородной плотностью размещения пользователей и прямоугольными территориями, обслуживаемыми одним УД.

Узлы доступа реализуют на оборудовании, концентрирующем отдельные информационные потоки от индивидуальных линий доступа (ЛД) к различным базовым сетям и выполняющем функции концентратора, мультиплексора или базовой станции беспроводной АЛ. Узел доступа осуществляет концентрацию информационных потоков от всех видов источников, находящихся на обслуживаемой территории. Его применение обусловливается требованиями к эффективности использования ЛД, поскольку прокладка индивидуальных высокоскоростных ЛД зачастую экономически невыгодна. Наиболее эффективно использование в качестве УД концентраторов. Применение мультиплексоров рентабельно, когда число подключаемых абонентов не превышает 100. Постепенно область эффективного применения мультиплексоров расширяется, поскольку оптический кабель обеспечивает большое число каналов различной пропускной способности и по мере его внедрения значение функции концентрации нагрузки теряет актуальность. Кроме того, замена достаточно сложного концентратора на простой мультиплексор повышает надежности СД и снижает затраты времени на поиск и устранение неисправностей, а введение новых услуг требует существенных изменений в концентраторах, что, может оказаться трудоемкой технической и организационной задачей.

1. Группа «Крупные офисы» (УД1).

Рисунок 8.1 – Структурная схема размещения УД1

2. Группа «Офисы» (УД2).

Рисунок 8.2 – Структурная схема размещения УД2

3. Группа «Предприятие» (УД3).

Рисунок 8.3 – Структурная схема размещения УД3

4. Группа «Образовательные учреждения» (УД4).

,

Рисунок 8.4 – Структурная схема размещения УД4

5. Группа «Развлекательные заведения» (УД5).

Рисунок 8.5 – Структурная схема размещения УД5

6. Группа «Магазины» (УД6).

Рисунок 8.6 – Структурная схема размещения УД6

7. Группа «Квартирные пользователи» (УД7).

Рисунок 8.7 – Структурная схема размещения УД7

9 Технологии подключения

В моей сети будут использоваться следующие технологии.

Транспотрный сегмент реализован с помощью технологии 100-гигабитный Ethernet (или 100GbE) – это технология глобальных сетей, со скоростью передачи 40/100 Г/битс, подразумевающая передачу по оптическому кабелю, только для полного дуплекса.

Стандарты Ethernet разработанные группой IEEE P802.3ba Ethernet Task Force в период с ноября 2007 года по июнь 2010 года. Эти стандарты являются следующим этапом развития группы стандартов Ethernet, имевших до 2010 года наибольшую скорость в 10 гигабит/с. В новом стандарте, IEEE Std 802.3ba-2010, обеспечивается скорость передачи данных в 40 и 100 гигабит в секунду, при совместном использовании нескольких 10 Гбит/с или 25 Гбит/с линий связи (lane).

Физический уровень:

В стандартах 40/100-гигабитного Ethernet содержится описание нескольких различных стандартов физического уровня (PHY). Сетевые устройства могут использовать различные типы PHY путем использования сменных PHY-модулей. Модули, использующие оптическое волокно, стандартизированы в 802.3ba а в различных multi-source agreements, MSA (соглашения между различными производителями). Один из стандартизованных модулей, поддерживающий и 40 и 100-гигабитный Ethernet,– это CFP MSA (англ. C form-factor pluggable), который может использоваться для расстояний 100 и более метров. Модули QSFP и CXP обеспечивают работу на меньших дистанциях.

Таблица 9.1 – Стандартизованы варианты PHY

PHY	40-гигабитный Ethernet	100-гигабитный Ethernet
как минимум 1 метр по объединительной плате	40GBASE-KR4
как минимум 10 метров по медному кабелю	40GBASE-CR4	100GBASE-CR10
как минимум 100 метров по OM3 MMF	40GBASE-SR4	100GBASE-SR10
как минимум 125 метров по OM4 MMF	40GBASE-SR4	100GBASE-SR10
как минимум 10 км по SMF	40GBASE-LR4	100GBASE-LR4
как минимум 40 км по SMF		100GBASE-ER4

Оптический транспорт с поддержкой 100-гигабит Ethernet:

Поскольку передача оптического сигнала в условиях нелинейной среды (оптическое волокно) является принципиально аналоговой проблемой, прогресс в этой области замедляется, причём значительно в большей степени, чем снижающийся прогресс в литографии цифровых электронных схем (описываемый эмпирическим законом Мура). Как результат, несмотря на то, что 10Гбит оптические интерфейсы и транспортные системы существовали с середины 1990-х годов, первые успешные попытки передачи 100Гбит потоков в оптических сетях произошли более чем через 15 лет. Кроме того, первые магистральные 100Гбит системы были подвержены ряду серьёзных ограничений, в том числе — высокой стоимости за счет использования уникальных лазерных систем, а также значительным энерго-габаритным требованиям, что исключало выпуск трансиверов в компактных форматах (таких как SFP+) раннее разработанных для 1Гбит, 2.5Гбит и 10Гбит сигналов.

Тем не менее, по состоянию на август 2011 как минимум пять компаний поставляли покупателям системы оптического транспорта совместимые с канальной скоростью ODU4 (104.794Гбит/сек) — в том числе, Ciena (решение бывшей Nortel Networks), MRV, Alcatel-Lucent, ADVA Optical Networking. Последней к списку присоединилась компания Huawei, объявившая о начале поставок корейской компании KPN в июне 2011 года.

SFP+ (англ. Enhanced Small Form-factor Pluggable) — промышленный стандарт модульных компактных приёмопередатчиков (трансиверов), используемых для передачи данных в телекоммуникациях.

SFP+ является расширенной версией приемопередатчика SFP, способного поддерживать скорости передачи данных до 10 Gbit/s. SFP+ был сначала издан 9 мая 2006, и версия 4.1, изданная 6 июля 2009.

Соответственно обычный SFP модуль не может быть использован в разъеме SFP+ , если иное не оговорено в спецификации оборудования. Для разъёмов X2 существуют переходники на один модуль SFP+ или два модуля SFP.

VoIP (англ. Voice over IP; IP-телефония, произносится «во айпи») — общее название коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям. Сигнал по каналу связи передаётся в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовывается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыток информации.

CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.

Первое и основное отличие CDMA этo дело в низких несущих частотах 800 Мгц. Благодаря этому демилитаризующая эрогенная зона покрытия CDMA вышки до 40 км. Сигнал этой вышки более рассеянный и благодаря этому в запретных зонах никак не стабильного покрытия CDMA занимается бoлee стабильно.

CDMA2000 является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne (основанных на IS-95). При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95A, технология стандарта CDMA непрерывно развивается.

Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений.

Переход к следующей фазе CDMA2000 1X EV-DO происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2,4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.

Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт. Для сравнения: в системах GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе, при использовании GPRS+EDGE с максимальным заполнением; максимум при усреднении по времени при обычном разговоре — около 200мВт).

хDSL (англ. digital subscriber line, цифровая абонентская линия) — семейство технологий, позволяющих значительно повысить пропускную способность абонентской линии телефонной сети общего пользования путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

Таблица 9.2 – Сравнительный анализ технологий xDSL

Технология DSL	Максимальная скорость (прием/передача)	Максимальное расстояние	Количество телефонных пар	Основное применение
ADSL	24 Мбит/с / 3,5 Мбит/с	5,5 км	1	Доступ в Интернет, голос, видео, HDTV (ADSL2+)
IDSL	144 кбит/с	5,5 км	1	Передача данных
HDSL	2 Мбит/с	4,5 км	1,2	Объединение сетей, услуги E1
SDSL	2 Мбит/с	3 км	1	Объединение сетей, услуги E1
VDSL	65 Мбит/с / 35 Мбит/с	1,5 км на max. скорости	1	Объединение сетей, HDTV
SHDSL	2,32 Мбит/с	7,5 км	1	Объединение сетей
UADSL	1,5 Мбит/с / 384 кбит/с	3,5 км на max. скорости	1	Доступ в Интернет, голос, видео

К основным типам xDSL относятся ADSL, HDSL, IDSL, MSDSL, PDSL, RADSL, SDSL, SHDSL, UADSL, VDSL. Все эти технологии обеспечивают высокоскоростной цифровой доступ по абонентской телефонной линии. Некоторые технологии xDSL являются оригинальными разработками, другие представляют собой просто теоретические модели, в то время как третьи уже стали широко используемыми стандартами. Основным различием данных технологий являются методы модуляции, используемые для кодирования данных.

SDSL (Symmetric Digital Subscriber Line) — симметричная цифровая абонентская линия, является вариантом HDSL, в котором используется только одна пара кабеля. SDSL обеспечивает одинаковую скорость передачи данных как в сторону пользователя, так и от него. Известны две модификации этого оборудования: MSDSL (многоскоростная SDSL) и HDSL2, имеющие встроенный механизм адаптации скорости передачи к параметрам физической линии.

ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) — модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно превышает объём исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже.

На локальніх сегментах для отдельных групп будут использоваться следующие технологии:

Группы 1 и 2 будут подключены по технологии Gigabit Ethernet (1000BASE-SX, IEEE 802.3z).

Группа 6 будут подключены по технологии 100Mbit Ethernet (100BASE-FX).

Группа 5 и 7 будут подключены по технологии 40Gbit Ethernet (40GBASE-LR4).

Группа 4 будут подключены по технологии ADSL (1 уровня) и SDSL (2 уровня).

Группа 3 будут подключены по технологии CDMA2000.