2.4 Вибір активного обладнання

Як відмічалось раніше у проекті, базовою технологіє для побудови мережі є технологія FTTB. Відповідно, до обраної архітектури в кожному із будинків об’єкту проектування встановлюється комутатор доступу, який приймає пекетний трафік усіх видів із транспортної мережі по оптичному кабелю та доставляє його безпосередньо до абонентського порту по звитій парі по внутрішньобудинковій розводці. Для вибору конкретної моделі комутатора необхідно визначити вимоги до його можливостей, тобто перелік технологій, які потрібен підтримувати комутатор для забезпечення якісного надання сервісів, кількість портів та швидкість їх роботи. Отже, дамо окрему характеристику кожного з чинників, які визначатимуть вибір активного мережного обладнання.

1. Кількість мережних інтерфейсів. Відповідно до технічного завдання на проектування, всі будинки житлового масиву мають типову конфігурацію, а саме п’ять поверхів по чотири кварти на кожному. Таким чином в одному будинку знаходять 20 потенційних абонентів. Отже, кількість мідних портів, які повинен містити комутатор дорівнює 20. Як вже відмічалось раніше, надійність мережі на рівні доступу планується забезпечити резервуванням магістральних зв’язків. Тому окрім мідних портів кожен із комутаторів повинен мати щонайменше два оптичних інтерфейси для забезпечення незалежного підключення до кожного із двох комутаторів розподілення. Що стосується обладнання вузла комутації, то кількість оптичних портів на кожному із комутаторів розподілення дорівнює кількості будинків у житловому масиві, тобто становить 22.

2. Швидкість інтерфейсів. Для визначення типу інтерфейсів потрібно оцінити навантаження, яке створюють відповідні послуги. На першому етапі побудови мережі основною послугою, що надаватиметься абонентам мережі, буде високошвидкісний доступ до мережі Інтернет. Оскільки провайдером телекомунікаційних послуг, для якого проектується мережі доступу, виступає ПАТ «Укртелеком» скористаємось існуючою тарифною сіткою провайдеру для мережі доступу. Відповідно до інформації, розміщеної на офіційному сайті компанії, на теперішній час існують наступні тарифні пакети. (таблиця 2.3)

Таблиця 2.3 – Тарифи на послуги доступу в мережу Інтернет

Назва тарифного плану	Легкий	Стандарт	Ультра
Швидкість доступу, Мбіт\с	5	10	20
Вартість (за 30 календарних днів), грн	50	90	130
Додаткові послуги:
ОГО!Мережа	Так	Так	Так
ОГО!Wi-Fi	Так	Так	Так
Електрона пошта (Укрпост)	Так	Так	Так

Проте в подальшому планується розширити кількість надаваних в мережі послуг, в першу чергу це стосується впровадження на мережу послуги IPTV. На теперішній час провайдер вже здійснює тестування послуги ір-телебачання, розширює перелік доступних каналів та здійснює перехід до HD-контенту. Відповідно до аналізу досвіду надання аналогічних послуг в мережах інших провайдерів було виявлено, що основним міжнародним стандартом для стиску аудіо та відео інформації в мережах IPTV є стандарт MPEG-4. Для забезпечення нормального надання послуги стандартної якості для відео контенту стислого відповідно до рекомендацій MPEG-4 потрібно від 2 до 4 Мбіт\с пропускної спроможності каналу. Для контенту високої якості (HD) необхідна полоса пропускання складає 10 Мбіт\с.

Резюмуючі все вищеописане можна зробити висновок, що для забезпечення якісного надання послуг на обладнанні рівня доступу потрібно використовувати інтерфейси типу FastEthernet, які дозволяють забезпечити пропускну спроможність у 100 Мбіт\с.

Для визначення типу інтерфейсу, яким комутатор доступу підключається до комутатора розподілення, розрахуємо максимальне навантаження, яке створюють всі абоненти одного будинку.

_сум= n*(_{Інтеренет} +_{ір-телеб});

, де n – кількість користувачів будинку,

_{Інтеренет} – максимальна швидкість доступу до мережі Інтернет;

_{ір-телеб} – необхідна пропускна спроможність для IPTV високої якості.

Тобто:

_сум= 20*(20 +10) = 600 Мбіт\с;

Тобто будемо використовувати оптичні інтерфейси типу GigabitEthernet.

Для визначення типу інтерфейсу, яким комутатори рівня розподілу підключається до транспортної мережі, необхідно оцінити максимальне навантаження, яке може створити мережа доступу. Раніше ми визначили максимальне навантаження від одного будинку і воно становить 600 Мбіт\с. Оскільки всього в житловому масиві 22 будинки, таким чином максимальне сумарне навантаження становить 22*600=13,2 Гбіт\с Отже на обладнанні рівня розподілення потрібно передбачити підтримку інтерфейсів типу 10 GigabitEthernet та іх відповідне об’єднання в єдину транкову групу.

3. Раніше при розробці загальної архітектури мережі були сформовані вимоги щодо підтримки активним мережним обладнанням відповідних технологій для забезпечення якісного надання послуг. Сформуємо перелік цих технологій:

IEEE 802.1u або FastEthernet. Серія стандартів, які регламентують роботу мережі Еthernet на швидкості 100 Мбіт\с по мідному кабелю типу вита пара (максимальна відстань 100м) та оптичному кабелю (до 400 м по многомодовому волокну та до 15 км по одномодовому).

IEEE 802.1ab або Gigabit Ethernet. Регламентує роботу мережі Еthernet на швидкості 1 Гбіт\с по мідному кабелю ( при цьому на відміну від FastEthernet в кабелі використовуються всі 8 проводів, а не 4) та оптичним лініям. При використанні мідного кабелю передбачаються підвищені вимоги щодо якості такого кабелю. Так при на фізичному рівні дуплексного Ethernet 1000 Мітб/с повинен використовуватись кабель категорії 6.

IEEE 802.1p або пріоритизація (Priority tags). Стандарт IEEE 802.1p дозволяє впорядкувати весь трафік на пакети за ступенем важливості, виставивши пріоритети. Більш пріоритетні пакети, що мають більш високу важливість, або специфічні параметри трафіку (як то затримка), будуть відправлятися в першу чергу. Для цього у заголовок канального рівня додатково додається 16 бітове поле, яке і містить усю необхідну інформацію.

IEEE 802.1q або віртуальні мережі (VLAN). Протокол IEEE 802.1q дозволяє всередині однієї фізичної мережі побудувати кілька окремих логічних мереж (віртуальних мереж). Кожна окрема віртуальна мережа буде використовуватись для надання окремої послуги. Це значно підвищить гнучкість керування послугами мережі. Використовує такий же формат кадру канального рівня, як і стандарт IEEE 802.1p, що дозволяє їх одночасне використання.

IEEE 802.1ad або агрегація каналів. Цей стандарт описує технологію об'єднання декількох паралельних каналів передачі даних в один логічний. Це дозволяє збільшити пропускну здатність каналів і підвищити їх надійність, що особливо важливо для магістральних зв’язків при розширені мережі.

IEEE 802.3x або керування потоком. Управління потоком забезпечує захист від втрат пакетів при їх передачі по мережі. Наприклад, комутатор під час пікових навантажень, не справляючись з потоком даних, відсилає відправляє пристрою сигнал про переповнення буфера і призупиняє отримання даних. Відправляє пристрій, отримуючи такий сигнал, зупиняє передачу даних доти, доки піде позитивної відповіді від комутатора про відновлення процесу.

IGMP snooping - процес відстеження мережевого трафіку IGMP , який дозволяє мережевим пристроям канального рівня відстежувати IGMP - обмін між споживачами та постачальниками многоадресного (multicast ) трафіку, який використовується при наданні послуг IPTV. Після включення функції IGMP snooping комутатор починає аналізувати всі IGMP -пакети між підключеними до нього комп'ютерами-споживачами і маршрутизаторами-постачальниками multicast трафіку. Виявивши IGMP -запит споживача на підключення до multicast групі, комутатор включає порт, до якого той підключений в список її членів ( для ретрансляції групового трафіку).

IEEE 802.3 Nway або авто визначення швидкості. Оскільки в якості абонентського пристрою може бути підключено будь-який пристрій, він може використовувати різну швидкість передачі. Сьогодні майже всі пристрої оснащуються універсальним мережнім адаптером, що підтримує швидкість 10/100 Мбіт\с. Саме тобі, аби забезпечити його роботу в мережі доступу необхідно здійснити узгодження режиму роботи порту комутатора та кінцевого пристрою.

DHCP Relay Option 82. Забезпечує прив'язку ір-адреси, що видається DHCP-сервером, до порту комутатора, до якого підключений клієнт, або до ретранслятору, з якого надійшов запит. Суть даної технології була описана раніше.

Розмір таблиці MAC-адрес. Це розмір комутаційної таблиці, в якій співвідносяться MAC-адреси пристроїв із певним портом комутатора. При нестачі місця в комутаційної таблиці відбувається затирання довго не використовуваних MAC-адрес. Якщо кількість комп'ютерів в мережі багато більше розміру таблиці, то відбувається помітне зниження продуктивності комутатора, тому що при кожному новому MAC-адресі відбувається пошук комп'ютера та внесення відмітки в таблицю.

4. Ергономічні параметри. Окрім необхідності підтримки визначеного набору технологій існують додаткові фактори, які також слід враховувати при виборі комутаторів. Перш за все це можливість установки у стійку. Оскільки установка комутатора доступу буде здійснюватись безпосередньо у кожному будинку, планується їх розмістити у 19 дюймових комутаційних шафах. Такі шафи мають сталевий корпус, мають запірний механізм, що дозволить не тільки зручно змонтувати обладнання та здійснювати його подальшу експлуатацію, а це розмістити на невеликій площі та захистити від злодіїв.

Крім того на обладнанні потрібно передбачити наявність слотів розширення. Це дозволить в подальшому, в разу необхідності, розмістити додаткові інтерфейси.

Сформувавши вимоги, які висуваються щодо комутаторів рівня доступу та розподілення, можнв перейти до вибору конкретних моделей обладнання.

Для цього розглянемо асортимент телекомунікаційного обладнання для мережі доступу від провідних постачальників сучасного комунікаційного обладнання. Це насамперед такі компанії, як Cisco, D-Link, та Hewlett Рac-kard, сумарна доля яких на телекомунікаційному ринку сягає 70 відсотків. Дамо стислу характеристику кожній з цих компаній та, проаналізувавши технічні рішення які вони мають для мережі доступу, сформуємо перелік комутаторів, які підходять для об’єкта проектування.

Компанія Cisco Systems. Cisco Systems - світовий лідер в області сучасних мережних технологій. Cisco розробляє комплексні рішення, за допомогою яких замовники створюють власну інформаційну інфраструктуру готову для виконання будь-яких потреб. Компанія постійно вносить суттєвий вклад у розвиток сучасних технологій. Багато фірмових рішень від компанії Cisco Systems в подальшому стали стандартами отраслі. Обладнання компанії використовується на мережах всіх рівнів: від мереж невеликих установ та підприємств до великих коспаній та сервіс провайдерів. Рішення для організації віддаленого доступу від Cisco дозволяють об’єднувати тисячі користувачів в усіх кутках світу. Більшість сервіс-провайдерів - компаній, які надають інформаційні послуги, у тому числі оператори зв'язку, провайдери доступу в Інтернет, кабельні компанії і оператори безпроводового зв'язку, на своїй мереж використовують обладнання фірми Ciscо.

Компанія D-Link. Компанія D-Link є відомим розробником і виробником мережного і комунікаційного устаткування. Якщо спочатку компанія переважно пропонувала набір рішень для: створення локальних мереж на базі технології Ethernet, то в теперішній час D-Link пропонує весь спектр обладнання для мереж сервіс провайдерів. Обладнання компанії D-Link дозволяє реалізувати широкосмуговий доступ до мережі Інтернет, передачу ір-телебачення, проведення відео-конференцій, забезпечити бездротовий сегмент мережі та багато іншого. D-Link пропонує закінчені мережні і комунікаційні рішення для побудови "розумного будинку", мережі підприємств малого і середнього бізнесу, мереж кампусу та провайдерів послуг Інтернет.

Компанія Hewlett-Packard. HP є світовим постачальником ключових технологій для корпоративних замовників і кінцевих користувачів. Компанія надає рішення в області ІТ - інфраструктури, персональних обчислювальних систем і пристроїв доступу, послуги з системною інтеграцією, сервісної підтримки і аутсорсингу, а також пристрої друку і засоби виведення зображень для крупних підприємств, організацій малого і середнього бізнесу. Компанія випускає широкий спектр різних мережний пристроїв, однак переважний напрямок роботи – це корпоративні сервера та системи комутації з можливістю мережного моніторингу та керування.

На базі визначених вище вимог проведемо порівняння комутаторів рівня доступу та розподілення від розглянутих вище виробників та зведено отримані дані в таблиці 2.4 – 2.5

Таблиця 2.4 – Порівняльна характеристика комутаторів доступу

Виробник	Hewlett-Packard	Hewlett-Packard	Cisco Systems	Cisco Systems	D-Link
1	2	3	4	5
Модель	HP 2620-24(J9623A)	HP 3100-24 v2 EI	WS-C2960-24LC-S	SRW224G4-K9	DES-3200-28/ME
Зовнішній вигляд
Клас	керований L2 комутатор для мереж доступу	керований L2 комутатор для мереж доступу	керований L2 комутатор для мереж доступу	керований L2 комутатор для мереж доступу	керований L2 комутатор для мереж доступу
Кількість мідних портів	26	24	24	26	24
Кількість оптичних портів	2	2	2	2	4
Інтерфейси	24 порта 10/100 + 2 суміщені порти 10/100/1000 або SFP	24 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T + 2 суміщені порти 10/100/1000 або SFP	24 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T + 2 суміщені порти 10/100/1000 або SFP	24 порта 10/100/1000 + 2 порти 10/100/1000 + 2 SFP	24 10/100 + 4 комбо-порта 10/100/1000BASE-T або 100/1000 SFP
Підтримувані стандарти	IEEE 802.3 IEEE 802.3u	IEEE 802.3 IEEE 802.3u	IEEE 802.3 IEEE 802.3u	IEEE 802.3 IEEE 802.3u	IEEE 802.3 IEEE 802.3u

Продовження таблиці таблиці 2.4

1	2	3	4	5	6
	IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad IEEE 802.1x IEEE 802.1w IEEE 802.1s IEEE 802.3ah	IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad IEEE 802.1x	IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad IEEE 802.1x IEEE 802.1w IEEE 802.1s IEEE 802.3ah	IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad	IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ad IEEE 802.1x
Модулі розширення	+	-	+	-	-
Пропускна спроможність	12,8 Гбіт/с	8,8 Гбіт/с	60 Гбіт/с	56 Гбіт/с	12 Гбіт/с
Об’єм пам’яті	128 МБ SDRAM, флеш-пам’ять 16 МБ	64 RAM 32 Flash	128 МБ RAM 64Flash	128 МБ RAM 64Flash	128 РАМ 16
Електроживлення	100–240 В	100 - 240 В	200-240	200-240	200-240
Споживча потужність	28 Вт	13	32	30	17,8
Вартість, у.о.	600	1100	1025	750	350

Таблиця 2.5 – Порівняльна характеристика комутаторів рівня розподілу

Виробник	Hewlett-Packard	Hewlett-Packard	Cisco Systems	D-Link
1	2	3	4	5
Модель	ProCurve 6200yl-24G mGBIC(J8992A)	HP 5800-24G-SFP(JC103A)	WS-C3750X-24S-S	DGS-3420-26SC
Зовнішній вигляд
Клас	керований L2-L3 кампусу	керований L2-L3 кампусу	комутатор агрегації L3	керований L3 комутатор
Кількість мідних портів	-	-	-	-
Кількість оптичних портів	24	26	30	26
Інтерфейси	24 mini-GBIC + 4 10GbE (в модулі розширення)	24 порта Gigabit Ethernet SFP + 4 1000/10000 SFP+	24 GE SFP Ethernet ports + 4 10 GE	24 GE SFP Ethernet ports + 2 SFP+
Підтримувані стандарти	IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad	IEEE 802.3 IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad	IEEE 802.3 IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ab IEEE 802.3ad	IEEE 802.3 IEEE 802.3u IEEE 802.3z IEEE 802.1p IEEE 802.1Q IEEE 802.3ad IEEE 802.1x
Модулі розширення	+	+	+	+

Продовження таблиці таблиці 2.5

Пропускна спроможність	101,8 Гбіт/с	208 Гбіт/с	120 Гбіт/с	88 Гбіт/с
Об’єм пам’яті	Freescale PowerPC 8540 @ 666 МГц; Флеш-пам’ять 4 МБ; DDR SDRAM 256 МБ	1024 МБ SDRAM, 4 МБ, флеш-пам’ять 512 МБ	DRAM 512 MB Flash 128 MB	DRAM 512 MB Flash 64 MB
Електроживлення	200–240 В	200–240 В	200–240 В	200–240 В
Споживча потужність	243 Вт	130 Вт	350 Вт	55
Вартість	10200	9800	12300	9600

Проаналізувавши обладнання, яке пропонують провідні виробники, було зроблено висновок: для побудови мережі доступу на об’єкті проектування будуть використані комутатори фірми Hewlett-Packard. При цьому я якості комутаторі доступу обираємо модель HP 2620-24(J9623A), для комутатора розподілення – модель Hewlett-Packard. Технічні характеристики обраного обладнання цілком задовільність потребам проектованої мережі. Обрані моделі є надійними, високопродуктивними та нижчу за середню (по аналогічним рішенням від інших виробників) вартість, що дозволить зменшити вартість побудови мережі.

Для забезпечення захисту обраного обладнання від перепадів напруги обираємо джерело безперебійного живлення APC Back-UPS PRO 500VA. Обране обладнання захисту потрібно установити в кожному будинку та на комутаційному вузлі. Тобто всього для потреб мережі потрібно закупити 22 таких джерела.