2.3 Розробка структурної схеми підключення абонентів

Загалом на об’єкті проектування знаходиться 266 потенційних абонентів, з яких 150 розташовані в першій секції комплексу, та 120 в другій . При плануванні кількості портів на активному мережному обладнанні, треба враховувати обрану архітектуру мережі. Так планується побудувати два рівні мережі: Рівень доступу та рівень ядра. На рівні доступу CPE-пристрої користувачів мідним кабелем підключаються до комутаторів доступу При цьому обрана архітектура із використання vlan-ів дозволяє резервувати за кожним абонентом тільки один порт на комутаторі доступу, і цього буде достатньо для надання будь-яких сервісів абоненту. Рівень ядра буде об’єднувати всі комутатори доступу. Цей комутатор буде об’єднувати транспорті потоки від комутаторів доступу, та відповідно до політик доступу\маршрутизації перенаправляти їх відповідному сервіс-провайдеру. Крім цьому на комутаторі ядра планується передбачити резервування портів для можливості підключення додаткового обладнання сервіс-провайдерів для підвищення якості надаваних послуг (наприклад VoD серверів, або VoIP-шлюзу).

Проведемо розрахунок кількості необхідних комутаторів для підключення абонентів кожної із секцій комплексу. Для побудови мережі будемо використовувати два типи комутаторів на 24 та 48 портів відповідно. Такий вибір здійснено з міркувань отримання максимальної уніфікації підключень, можливості забезпечення «гарячого резерву», зручності адміністрування мережі.

Таким чином для підключення 150 абонентів першої секції встановимо 3

(при потребі в 150 портів)

А для підключення 135 абонентів второї секції встановимо 2 комутатор на 48 портів та два комутатори на 24 порти, тобто загалом:

(при потребі в 135 портів)

Структурна схема підключення абонентів, наведена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.2 - Структурна схема підключення абонентів

2.4 Вибір активного обладнання

Як відмічалось раніше у проекті, базовою технологіє для побудови мережі є технологія Ethernet. Для організації надання послуг передбачається використання технології FTTB, яка передбачає наявність будинкового комутатору, який приймає пекетний трафік усіх видів із транспортної мережі по оптичному кабелю та доставляють його безпосередньо до абонентського порту по звитій парі по внутрішньобудинковій розводці.

Для вибору конкретної моделі комутатора необхідно визначити його можливості та перелік технологій, які планується використовувати на мережі. Дамо характеристику чинників, які визначатимуть вибір обладнання рівня доступу.

По-перше, для в якості обладнання доступу необхідно обрати інтелектуальні комутатори канального рівня (L2 Switch). Такі пристрої можуть аналізувати одержувані кадри і працювати з MAC-адресами пристроїв відправників та одержувачів кадру, та ставити їх у відповідність до конкретних портів.

По-друге, специфіка архітектури мережі та моделі надання послуг потребує від комутаторів підтримки ряду технологій:

- 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. Наприклад, буде дано високий пріоритет пакетам VoIP та IPTV і низький - пакетам FTP.

- 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.

- 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).

По-третє, окрім вищезазначених технологій комутатор доступу характеризується підтримкою наступних функцій:

- Базова швидкість передачі даних. Це швидкість, на якій працює кожен порт комутатора. Передбачається використання комутаторів, які одночасно підтримують роботу на декількох швидкостях, наприклад, 10/100/1000 Мбіт/с. Також необхідна підтримка стандарту IEEE 802.3 Nway, яка задає автовизначення швидкості портів в залежності від режиму роботи кінцевих пристроєв.

- Можливість установки у стійку. Це означає, що такий комутатор можна встановити в 19 дюймову комутаційну шафу

- Кількість слотів розширення. Комутатор повинен мати кілька слотів розширення, що дозволить розмістити додаткові інтерфейси. В якості додаткових інтерфейсів виступають 1 Гбіт\с модулі, що використовують виту пару, і оптичні інтерфейси, здатні передавати дані по оптоволоконному кабелю на швидкості до 10 Гбіт\с.

- 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.

- Керування потоком (Flow Control). Управління потоком IEEE 802.3x 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. Таким чином два пристрої як би "домовляються" між собою коли передавати дані, а коли ні.

Підсумуючи вищезазначені вимоги, в якості комутатора доступу обираємо комутатор від виробника hewlett packard серії HP2910 al. Ця серія комутаторі є фірмовим рішенням, яке пропонує виробник для високопродуктивних мереж із великою щільністю користувачів. Відповідно для побудови мережі на об’єкті проектування буде застосовано дві моделі даної серії обладнання:

1. Комутатор HP 2620-24 (J9623A), який має 24 портів 10/100 Мбіт\с із автоматичним визначення швидкості (IEEE 802.3 тип 10BASE-T, IEEE 802.3u тип 100BASE-TX) та додатково 2 порти на швидкості 10/100/1000 Мбіт\с, та 2 порти mini-GBIC для використання оптичного середовища на швидкості 1 Гбіт\с., та 1 послідовний консольний порт RJ-45 для керування комутатором. Зовнішній вигляд комутатора наведено на Рисунку 2.4. [4,5]

Рисунок 2.4 - Зовнішній вигляд комутатора HP 2620-24 (J9623A)

2. Комутатор 2620-48(J9626A), який має 48 портів 10/100 Мбіт\с із автоматичним визначення швидкості (IEEE 802.3 тип 10BASE-T, IEEE 802.3u тип 100BASE-TX) та додатково 2 порти на швидкості 10/100/1000 Мбіт\с, та 2 порти mini-GBIC для використання оптичного середовища на швидкості 1 Гбіт\с., та 1 послідовний консольний порт RJ-45 для керування комутатором. Зовнішній вигляд комутатора наведено на Рисунку 2.5

Рисунок 2.5 - Зовнішній вигляд комутатора 2910-48G al (J9147A)

Для вибору моделі комутатора рівня ядра, необхідно оцінити максимальне навантаження, яке створює один комутатор доступу, адже від цього буде залежати швидкість використовуваного інтерфейсу. Раніше у розділі 2.2 був визначений структурний склад абонентів мережі. Максимальна кількість абонентів на одному комутаторі складає 44 чол. Відповідно до цього, максимальне навантаження становитиме:

_{max access 48} = (0,2*48*92 + 0,5*48*10,3 + 0,3*48*38) = 883,2+ 247,2+ 547,2= 1677,6 Мбіт\с

_{max access 24} = (0,2*24*92 + 0,5*24*10,3 + 0,3*24*38) = 441,6 + 123,6+ 273,6= 838,8 Мбіт\с

Таким чином для забезпечення нормальної роботи мережі у час найбільшого навантаження, потрібно кожен із 48-портових комутаторів підключити до комутатора ядра двома каналами по 1Гбіт\с об’єднаних в спеціальний режим роботі «port channel», який дозволяэ отримати єдиний агрегований канал на 2 Гбіт\с. Для підключення 24-портових комутатори достатньо одного каналу із швидкістю 1 Гбіт\с. Організація магістральних зі’язків буде виконана на базі багатомодового оптичного кабелю. Тобто кожен із комутаторів доступу потрібно додатково оснастити оптичним модулем HP X121 1G SFP LC SX (J4858C). Ці оптичні модулі працюють на довжині хвилі 850 нм, та забезпечують швидкість передавання 1Гбіт\с на відстань до 550 м. [6]

Крім того для надання відповідних сервисів користувачам, необхідно підключити проектовану мережу доступу до мереж відповідних сервіс-провайдерів. Підключення буде відбуватися на базі одномодового оптичного кабелю можливу через велику відстань від обладнання рівня ядра мережі доступу до технічного майданчику відповідного сервіс-провайдеру. Для цього комутатор ядра необхідно доукомплектувати відповідними оптичними інтерфейсами у слоти розширення. Обираємо модулямі HP X120 1Gb/s Mini-GBIC SFP JD118B. Ці оптичні модулі працюють на довжині хвилі 1310 нм, та забезпечують швидкість передавання 1Гбіт\с на відстань до 10 км. [6]

Усім вищезазначеним вимогам задовольняє комутатор HP 5800-24G-SFP (JC103A). Цей пристрій уявляє собою високопродуктивний L3 комутатор, який має 24 фіксованих Gigabit Ethernet SFP порти, 4 фіксованих порти 1000/10000 SFP+, порт керування та окремий слот під модулі розширення. Обраний комутатор підтримує усі необхідні інтелектуальні функції, а саме: створення класів трафіку на основі списків контрою доступу, пріоритетів IEEE 802.1p, IP, DSCP або Type of Service (ToS); підтримка NAT та PAT перетворень, наявність функції керуванням попередженням перевантаження та інші. Зовнішній вигляд комутатора HP 5800-24G-SFP наведений на рисунку 2.6..

Рисунок 2.6 - Зовнішній вигляд комутатора HP 5800-24G-SFP (JC103A)

Для забезпечення безперебійності надання послуг абонентам все активне мережне устаткування планується підключити до джерела безперебійного живлення. Обираємо джерело безперебійного живлення APC UPS PRO 1000VA, потужності якого достатньо для забезпечення роботи мережевого обладнання.

В якості рекомендованого CPE-пристрю, який буде встановлено в квартирі у абонентів та забезпечуватиме підключення кінцевого обладнання, як то телефон, комп’ютер, телевізор, тощо, обираємо EasySmart комутатор фірми D-Link DGS-1100-05. Зовнішній вигляд комутатора наведений на рисунку 2.7.

Рисунок 2.7 - Зовнішній вигляд комутатора DGS-1100-05

Це інтелектуальний пристрій який має 5 портів 10/100/1000 Гбіт\с та підтримує усі мережні технології, необхідні для успішного надання сучасних інформаційних послуг. Це, насамперед, технології стандарту 802,1q, 802,1р, IP- multicast, IGMP- Snooping, механізми керування чергами, Web-інтерфейс віддаленого керування та інші. [7]