Диплом Селезнев

1Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет радіоелектроніки

Факультет Телекомунікацій та вимірювальної техніки________ (повна назва)

Кафедра Телекомунікаційних систем _____________________ (повна назва)

ДИПЛОМНИЙ РОБОТАПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

_____________________ГЮ И К ХХХХХХ.001 ПЗ ___________________ (позначення документа)Розробка телекоммунікаційної мережі з викори станням Ботік- технології_________________________________________________________________________________________________________________ (тема роботи)

Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр

Студент гр. ТСМ-06- 1 _______ Селезньов О.С ___ (шифр групи) (підпис) (прізвище, ініціали)

Керівник проекту ______________ ____доц . Снігуров А. В. ___ (підпис) (посада, прізвище, ініціали)

Допускається до захисту

Зав. кафедри ________________ ___Поповський В.В.__ (підпис) (прізвище, ініціали)

2010р.

2Харківський національний університет радіоелектроніки

Факультет___ТКВТ_________ Кафедра_______ТКС____________

Спеціальність 6 . 092401 «Телекомунікаційні системи і мережі» _______ (номер, назва)

Освітньо-кваліфікаційний рівень БАКАЛАВР ЗАТВЕРДЖУЮ Зав. кафедри____________ (підпис) «____» __________2010р.

ЗАВДАННЯНА ДИПЛОМНИЙ РОБОТУ

Студентові Селез ньову Олексію Сергійовичу __ (прізвище, ім’я, по-батькові)

1. Тема проекту (роботи) Розробка телекоммунікаційної мкрежі_____з використанням Ботік-технології _ ______________________________________________________________________________________затверджена наказом по університету від «22» квітня 2010 р.2. Термін здачі студентом роботи 22.06.2010 ___________________3. Вихідні дані до роботи Зібрати та впорядкувати інформацію щодо_розробки телекоммуныкац ійної мережі. ________________________П ідібрати технолгі ю п обудови мережі_ ________________________ __ П ідібрати необхідне програмне забезпечення та апаратне забезпечення. ____________________________________________________________

4. Зміст пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити)1) Поняття і сутність регіональних комп'ютерних мереж _________2) Методика розрахунку вимог до внутрішньозонових мережі _____3) Вибір топології і розрахунок основних параметрів мережі селища високий заснованої на Ботик-технології 5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень, плакатів)1) Схема побудови мережі з використанням Ботік - технології _______2) Схема топології мережі________________________________________________________________________________________________6. Консультанти з роботи із зазначенням розділів роботи, що їх стосуються

3

Найменування розділу

Консультант(посада,

прізвище, ім’я, по-батькові)

Позначка консультанта про виконання розділу

(підпис) (дата)

Основна частина Снігуров А. В. 29.04.10Снігуров А. В. 05.05.10Снігуров А. В. 20.05.10Снігуров А. В. 15.05.10

7. Дата видачі завдання________________________________________Керівник проекту (роботи) _____________________________________ (підпис) (посада, прізвище, ім’я, по батькові)

Завдання прийняв до виконання_________________________________ (підпис студента)

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

НомерНазва етапів дипломного проекту

(роботи)

Термін виконання

етапів проекту (роботи)

Примітка

1. Получение задания на дипломное проектирование.

22.04.2010

2. Составление плана дипломной работы. 28.04.20103. Сбор теоретических сведений. 01.05.20104. Обработка полученных данных. 20.05.20105. Оформление дипломной работы. 01.06.20106. Защита дипломной работы. 22.06.2010

Студент____________________________________________ (підпис)Керівник проекту (роботи)____________________________ (підпис)

4РЕФЕРАТ

Дипломная работа состоит из 40 листов формата А4, 11 рисунков, 7 таблиц.

Предметом дипломной работы является построение локальной сети с

возможностью контроля и управления доступом к сети интернет,

предоставлением дополнительных локальных сервисов с помощью Ботик-

технологии для поселка Высокий.

ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ, БОТИК-ТЕХНОЛОГИЯ, РАЙОННАЯ

КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ, АППАРАТНО-ПРОГРАМНЫЙ КОМПЛЕКС,

СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

РЕФЕРАТ

Дипломна робота складається з 40 аркушів формату А4, 11 рисунків, 7

таблиц.

Предметом дипломного роботи є побудова локальної мережі з

можливістю контролю та управління доступом до мережі інтернет, наданням

додаткових локальних сервісів за допомогою Ботік-технології для селища

Високий.

ЛОКАЛЬНА МЕРЕЖА, БОТІК-ТЕХНОЛОГИЯ, РАЙОНА

КОМПЬЮТЕРНА МЕРЕЖА, АПАРАТНО-ПРОГРАМНИЙ КОМПЛЕКС,

МЕРЕЖЕВЕ ОБЛАДНАННЯ.

ABSTRACT

Thesis consists of 40 A4 pages, 11 figure, 7 tables.

The subject of the diploma work is to build a LAN with the ability to monitor

and control access to the Internet, the provision of additional local services based on

Botic-technology for Visokiy vilage.

LOCAL AREA NETWORK, DISTRICT COMPUTER NETWORK,

HARDWARE SOFTWARE SYSTEM, BOTIC-TECHNOLOGY.

5СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И

ТЕРМИНОВ………………………………………………………….

ВВЕДЕНИЕ….…...…………….………………………….……...……..….....……

1. ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ РЕГИОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ

СЕТЕЙ........................................................................................................................

1.1 Основные требования к региональным сетям..…….........………...…………

1.2 Предлагаемый метод достижения поставленых условий............……………

1.3 История развития ботик-технологиии и возможности…….........……….......

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРЕБОВАНИЙ К ВНУТРИЗОНОВОЙ СЕТИ.……

2.1 Методика расчета трафика…….……...….........................................................

2.2 Обоснование выбора технологии......................................................................

2.3 Анализ существующих топологий построения сети........................................

2.4 Среда передачи....................................................................................................

2.5 Анализ требований к аппаратным средствам………….…....…......................

2.5.1 ПК-маршрутизатор...........................................................................................

2.5.2 Сторожевой таймер watchdog для пк- маршрутизатора...............................

2.5.3 Блоки питания..................................................................................................

2.5.4 Microups: блок питания для коммутаторов...................................................

2.5.5 Блок питания для пк-маршрутизатора...........................................................

2.5.6 Etherbox: модуль управления неуправляемыми коммутаторами................

2.5.7 Высотные сооружения для беспроводных линий связи...............................

2.6 Показатели качества сети...................................................................................

3. ВЫБОР ТОПОЛОГИИ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ

ПОСЕЛКА ВЫСОКИЙ ОСНОВАННОЙ НА БОТИК-ТЕХНОЛОГИИ.................

3.1 Определение исходных данных для расчетов…….……….....………..………

3.2 Выбор топологии внутризоновой сети передачи данных с использованием

ботик-технологии для пгт Высокий………………..............….….………...…….

3.3 Расчет параметров сети......................................................................................

6ВЫВОДЫ………......…............................…..…………...………......…..................

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК…………………………………………..……..…………...

7ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ,

СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

ВОЛС – волоконно-оптические линии связи

ГИС – геоинформационная система

ЛВС – локальная вычислительная сеть.

РРЛ – радиорелейные линии

ПК – персональный компьютер.

ПО – програмное обеспечение

ПГТ – поселок городского типа

СНГ – союз независимых государств

ТКС – телекоммуникационная система

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line ) – асимметричная цифровая

абонентская линия

DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) – Цифровой

безпроводной разширеный телекоммуникационный стандарт

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol ) – Протокол

контроля передачи/интернет протокол

LAN (local area network) – локальная сеть

WAN (wide area network) – Глобальная вычислительная сеть

8ВВЕДЕНИЕ

Современный этап развития мировой цивилизации характеризуется

переходом от индустриального к информационному обществу. В

развивающейся информационной среде появляются совершенно новые формы

социальной и экономической деятельности, происходит переосмысление и

формирование новых нравственных ценностей и потребностей, под влиянием

новых технологий и новых коммуникационных возможностей меняется сам

человек. В этой связи темпы изменения мировой цивилизации сегодня

напрямую зависит от темпов развития информационных и

телекоммуникационных технологий. В свою очередь, темпы развития

информационных и коммуникационных технологий, локальных сетей и

глобальной сети Internet напрямую зависят от экономического и социального

уровня развития государства и его регионов, определяющего потребности

пользователей и спрос на информационные услуги.

В течение последних лет многие страны мира демонстрируют

последовательное и устойчивое продвижение к главной цели построения

глобального информационного общества - улучшению жизни людей путем их

максимальной самореализации. Очевидно, что неотъемлемой и, многом,

основополагающей частью нового общества будут информационно-

коммуникационные технологии, выросшие на базе современной глобальной

сети Internet. Сеть непрестанно меняется под действием постоянно растущих

потребностей - формируются новые информационно-справочные услуги,

развивается транспортная инфраструктура связи и, как следствие изменяются не

только национальные сегменты сети Internet, но и глобальная сеть в целом.

Одна из основных проблем заключается в том, что эти процессы происходят

стихийно и слабо согласуются. Тому причиной отсутствие экономических

механизмов государственного регулирования процессов развития Internet и её

региональных сегментов.

Неразрывная связь сети Internet с социально-экономическим развитием

(СЭР) современного общества ставит перед органами государственной власти

9одну из важнейших проблем: разработку механизмов регулирования рынка

информационно-коммуникационных технологий и повышения их влияния на

развитие регионов. Решение этой задачи возможно на пути использования уже

имеющихся технологий, разработкой новых технологий, а так же введения их в

строй. Анализ развития региональной информатизации, необходимость

внедрения информационно-коммуникационных технологий, актуальность и

недостаточная проработанность и определили выбор темы настоящего

исследования.

В этой работе предлагается построение сети с использованием Ботик-

технологии. Данная технология была разработана в России и включает в себя

комплекс аппаратно программных решений для построения локальной сети

высокого качества с наименьшими затратами. Это достигается за счет

практически полного исключения программных и аппаратных средств ведущих

мировых брендов. Такие сети рассчитаны на не густозаселенную местность и в

основном применяются в качестве районных и сельских сетей доступа в

интернет.

Таким образом Ботик-технология является достойным кандидатом на

построение сети в рамках Украины.

10Глава 1: ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ РЕГИОНАЛЬНЫХ

КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

1.1 Основные требования к региональным сетям

На данном этапе Украина переживает не самые лучшие времена, что

повлияло на развитие телекоммуникационной отрасли в целом. Крайне слабое

развитие телефонных и компьютерных сетей в конце 20-го века частично было

компенсировано бурным развитием в начале 21-го века. Была внедрена более

совершенная законодательная база и заложены основы нынешних сетей с

перспективой их дальнейшего развития. На сегодняшний день поддержка в

развитии телефонных сетей 3-го поколения не только отсутствует, а скорее

наоборот. Собственно эта ситуация и повлияла на основные параметры и

требования которые были выдвинуты к региональным сетям.

В разработке высококачественных региональных компьютерных сетей

необходимо учитывать ряд особенностей, которые определяют требования к

такой сети. Ниже рассматриваются условия Украины.

І. Стоимость создания (расширения) системы должно быть невысокой,

правительство и потенциальные клиенты (предприятия, жители) могут

обеспечить весьма скромные деньги для создания региональной компьютерной

сети. При этом развивающаяся экономика требует создания значительной по

масштабам системы (охватывающей все без исключения учреждения и

предприятия, всех жителей) и с самыми высокими техническими

характеристиками (bandwidth, latency, и т.п.). Поэтому:

1. Целесообразно свести к минимуму использование дорогих

телекоммуникационных устройств (например, готовых маршрутизаторов от

Cisco, готовых серверов от IBM или Sun и т.п.). Вместо этого предлагается

использовать оборудование массового рынка, такое как комплектующие для

11компьютеров класса IBM PC, оборудование Ethernet (10/100 Base-T/TX/FL/FX,

wireless solutions 802.11a,b,g) и т.д.

2. Желательно отказаться от использования коммерческого программного

обеспечения. Вместо этого возможно использование свободного программного

обеспечения (free and open sources software).

3. За счет собственных аппаратных и программных разработок

необходимо быть компенсировать технические недостатки (в том числе и в

части надежности) используемой массовой аппаратуры и обеспечить

недостающие функции и свойства. Таким образом, удается достичь требуемых

высоких технических характеристик системы при сохранении весьма низкой

цены.

4. Для создания региональных сетей значительного размера используется

технология Ethernet и соответствующие кабели (twisted pair cables, fiber optic

cables) и устройства (hubs, switches). Вообще говоря, все это оборудование

разрабатывалось для небольших локальных сетей (local area network, LAN).

Использование решений LAN для создания региональных сетей (WAN, wide

area network) потребовало решения некоторого числа технических проблем.

Приведем только один пример проблемы, с которой не сталкиваются в LAN.

Для соединения зданий в городских кварталах можно использовать дешевый

кабель витой пары (вместо дорогого оптоволоконного кабеля). Однако при этом

кабель и оборудование следует защищать от воздействия атмосферного

электричества.

ІІ. Ежемесячные расходы на систему должны быть невысокими,

правительство и потенциальные клиенты (предприятия, жители) могут

обеспечить «скромные» платежи за сервис, предоставляемый компьютерной

сетью (при этом, система должна обеспечивать высокий уровень сервиса). Для

эксплуатации системы не должно требоваться много персонала. Так же должны

быть невысокие требования к профессиональной подготовке персонала (кадры с

серьезным компьютерным образованием "дорого стоят", да их и трудно найти

вне крупных городов Украины). Поэтому:

121. В оборудовании и программном обеспечении системы должны быть

реализованы меры, повышающие надежность, поддержка функции

самопроверки работоспособности устройств и самовосстановления их после

сбоя. Тем самым, большая часть проблем должна устранятся системой без

вмешательства персонала.

2. В региональных сетях предусматриваются избыточные каналы связи, а

в системе используем протоколы динамической маршрутизации, позволяющие

автоматически (без вмешательства персонала) находить "обходные" маршруты,

если часть каналов в системе оказалось в неработоспособном состоянии.

3. Должна быть система мониторинга и специализированная ГИС,

обеспечивающие персонал своевременной и точной информацией о месте

неисправностей в системе (которые не удалось устранить автоматически).

4. Все штатные операции, необходимые для эксплуатации системы

(мониторинг, биллинг, обслуживание новых клиентов и оформление договоров,

заведение новых услуг у клиентов, изменение конфигураций услуг клиентов,

техническая поддержка и т.п.) должны быть реализованы в системе так, что их 

может  выполнять персонал, не имеющий серьезной компьютерной подготовки

(достаточно навыков работы с Веб-сайтами). Тем самым, удается "разгрузить"

системного программиста -- выполнение большинства операций с системой

переданы от него в ведение технического персонала. Более того, многие

операции переданы от технического персонала к клиенту: операции со своими

услугами доступны клиенту для выполнения с соответствующего

персонального Веб-сайта клиента.

ІІІ. Должны учитываться региональные особенности.

1. На большей части территории Украины качество электроснабжения

низкое (сильное колебание напряжение в сети, частые и продолжительные

перебои в электроснабжении), особенно это касается сельских,

негустозаселенных районов Украины. Стабильная работа системы в целом

должна обеспечиваться с учетом этих обстоятельств. Поэтому, необходимо

предусмотреть блоки питания (с аккумуляторами), способные использовать

13внешнее электропитание низкого качества и обеспечивающие

продолжительную работу оборудования сети в условиях отсутствия

электропитания.

2. В сельских районах Украины оборудование для региональных сетей

чаще всего придется размещать вне помещения. Это может стать причиной

вандализма.

1.2 Предлагаемый метод достижения поставленых условий

Одной из технологий построения компьютерных сетей является «Ботик-

технологии». Их можно отнести к региональным малобюджетным

телекоммуникационным сетям. «Ботик-технологии» включают аппаратную,

программную, организационную стороны телекоммуникационных систем и

реализуют такие функции и подсистемы как мониторинг, биллинговую систему,

ГИС, администрирование и другие. Технологии построения сетей обычно

требуют высоких затрат на установку и обслуживание даже на уровне сельских

телекоммуникационных сетей, не говоря уже о региональном уровне. В «Ботик-

технологии» созданное для работы с региональной сетью программное

обеспечение (ПО) позволяет осуществлять широкий уровень масштабирования

сети. Это ПО является стабильным и в тоже время варьирующимся, то есть

способным подстраиваться под определенные конфигурации сети и бюджетной

политики оператора связи. Этот факт является основным при выборе «Ботик-

технологии» из всего спектра услуг по построению сетей в Украине, так как

другие технологии построения сетей не всегда учитываю факт отсутствия

инфраструктуры в сельских районах нашей страны.

На рисунке 1.1 приведена общая структура сети с использованием Ботик

Технологии. На данном рисунке указаны:

1. Магистральные линии, созданные по технологии беспроводной связи

(позиции 1 на рис. 1.1), магистральные узлы системы;

142. Радиосоты (позиции 2 на рис. 1.1), магистральные узлы системы с

поддержкой функции базовой станции (узла беспроводного доступа к сети

абонентов );

3. Магистральные волоконнооптические линии связи (позиции 3 на рис. 1.1);

4. Абонентский комплект беспроводного доступа (позиции 4 на рис. 1.1);

5. Абонентский комплект доступа по технологии Ethernet (позиции 5 на рис.

1.1).

Рисунок 1.1 Общая структура сети с использованием Ботик Технологии

Сети, построенные на основе «Ботик-технологии» в сельской местности

дают возможность решить целый ряд проблем: задержать молодое поколение на

селе, улучшить уровень жизни за счет IP-телефонии, решить проблему массовой

телефонизации.

1.3 История развития ботик-технологиии и возможности

15Более 10 лет в Институте программных систем РАН работает лаборатория

телекоммуникаций "Ботик", являющаяся совместной лабораторией ИПС РАН и

Российского НИИ региональных проблем. Лаборатория имеет три основных

направления деятельности. Первое из них - это разработка экономически

эффективных технических (аппаратных и программных) решений для

построения региональных сетей (масштаба город-район). В компьютерной

прессе разработанный комплект технических решений назвали "Ботик-

технологиями". Второе направление связано с созданием, сопровождением и

развитием региональной компьютерной сети города Переславля-Залесского --

системы телекоммуникаций "Ботик" (СТ "Ботик")[3], как полигона для

экспериментальной и опытной эксплуатации, доводки "Ботик-технологий".

Третье направление - это передача готовых и отлаженных решений

заинтересовавшимся лицам.

1. История развития СТ "Ботик"

В начале создания СТ "Ботик" предназначалась для обслуживания ИПС

РАН и РосНИИ РП. Сегодня данная система является основным средством

доступа к городским компьютерным ресурсам и к сети Интернет для

большинства предприятий и учреждений города, для сотен горожан.

1.1. Эпоха UUCP

Работы в области телекоммуникаций начались в ИПС РАН в начале 1990-

х годов. Это был период, когда в России еще не было TCP/IP-сетей и

телекоммуникации развивались только в форме UUCP-сетей с поддержкой

электронной почты, BBS- и FIDO-систем. Лидерами в этих работах, пожалуй,

была группа "Релком" из Курчатовского института. В силу давних связей (на

почве исследований UNIX-подобных операционных систем) ИПС РАН с

группой "Релком" стали одними из первых участников разворачиваемой UUCP-

сети "Релком".

1.2. 1994-1995 годы

Завершение эпохи UUCP-сетей и начало работ с TCP/IP-сетями совпали по

времени с появлением в Украине и России первых ПЭВМ с процессорами Intel

1680386. В ИЦМС ИПС РАН новые возможности были использованы для

осуществления перевода большей части разработок в среду ОС Linux. В

1994 году было выполнено подключение локальной сети Института к

глобальной сети Internet по выделенному телефонному каналу Переславль-

Залесский - Москва к академической сети г. Москвы (узел связи М-5 -- здание

Президиума Академии наук). Введение в эксплуатацию выделенного

телефонного канала Переславль-Залесский --Москва (сеть EmNet/NIS)

обеспечило Институту и другим организациям Переславля-Залесского доступ к

сети Интернет. В то же время (2004 год) был организован сервер World Wide

Web (www.botik.ru) для представления в сети работ сотрудников Института.

1.3. 1996 год

В рамках реализации проекта "Сеть российских университетов (RUNNet)"

было предусмотрено создание одного из узлов сети RUNNet в Переславле-

Залесском. Земная станция спутниковой связи (ЗССС) "Калинка" была

развернута на крыше здания ИПС РАН зимой 1995-1996 годов. Космический

канал (64 Кбит/с) связал Переславль-Залесский и Санкт-Петербург

("Вузтелекомцентр", главный узел сети RUNNet). Интересно отметить, что

комплект ЗССС "Калинка" для Переславля-Залесского был последним в первой

очереди проекта RUNNet, и комплект был не полным -- не хватило

маршрутизатора фирмы Cisco. Это обстоятельство только подстегнуло

исследования в направлении ПК-маршрутизаторов -- реализации

маршрутизаторов на базе ОС Linux, аппаратуры номенклатуры IBM PC и

собственных аппаратных и программных разработок. Эти спонтанные

разработки затем вылились в сознательное накопление экономически

эффективных сетевых решений, базирующихся на использовании IBM-

совместимых персональных ЭВМ под управлением ОС Linux в качестве

роутеров, терминальных серверов, мостов Ethernet, центральных серверов

различных телематических служб и т. д. Используя данные решения была

развернута компьютерная сеть института с протоколом TCP/IP. Для утилизации

емкости сразу обоих каналов -- 64 Кбит/с в сеть RUNNet и 21.6 Кбит/с в сеть

17EmNet/NIS -- пришлось изучать тонкости глобальной маршрутизации,

организовывать собственную автономную систему (AS5572, BOTIK, Scientific &

Educational Network of Pereslavl-Zalessky).

1.4. 1997-1999 годы. Гражданская сеть "Ботик"

К весне 1997 года первые 4 жилых дома и детский сад-начальная школа

"Почемучка" ИПС РАН были "опутаны" витопарной компьютерной сетью

(10 Мбит/с, 10 Base-T), 31 квартира и локальная сеть детского сада получили

высококачественный доступ к Сети. Всего система тогда обслуживала 254

компьютера, 143 из которых имели постоянное высокоскоростное подключение,

50 -- постоянное низкоскоростное (через модем), а 61 -- сеансовое модемное

подключение. С этого момента начались работы и исследования, направленные

на разработку аппаратных и программных решений, организационных мер и

сетевой политики, для обеспечения продвижения в Переславле-Залесском (а

затем и в других регионах России и Украины) того, что в дальнейшем назовут

"Гражданскими сетями". Речь идет о компьютерных сетях, которые

предоставляют на некоторой территории возможность высокоскоростного

постоянного подключения к Сети всем жителям и всем предприятиям на данной

территории, реализуя принцип "Сеть для всех, по разумной и доступной цене".

Особое значение в этих работах уделялось снижению цены создания

сегментов сети и расходов во время эксплуатации системы:

В 1997 году были разработаны, отлажены и опубликованы технические

решения по аппаратным и программным средствам ПК-маршрутизатора, что

включало оригинальный способ организации "нерушимой" файловой системы и

собственный сторожевой таймер (Watchdog) собственной разработки .

В 1998 году завершена разработка законченного комплекта программного

обеспечения для городских компьютерных сетей, включающего систему

администрирования сети Nadmin[1]. Данная система позволяет минимизировать

эксплуатационные расходы на обслуживающий сеть персонал: большое число

операций по эксплуатации сети в NAdmin автоматизировано или переложено с

18высококвалифицированных системных администраторов на средний

технический персонал.

В 1999 году созданы технические решения эффективной реализации

высокоскоростных (10..1 Мбит/с) каналов передачи данных средней дальности

(до 2..3 км) без использования оптических линий со стоимостью кабельного

оборудования на уровне $0.5. . . 1/метр и стоимостью оконечного оборудования

на уровне $60 ("удлиненный Ethernet" и "ускоренный RS-232").

В конце 1997 года был опубликован Веб-сайт с подробным описанием всех

технических решений для построения городских компьютерных сетей. С этого

момента началась передача Ботик-технологий в другие регионы России и

Украины. Здесь имеется в виду и копирование документации с Веб-сайта и

прямые контракты на передачу технологий, в рамках которых подбирался

местный персонал, проводилась теоретическая подготовка персонала и

практическое обучение, шеф-монтаж первых участков сети и последующий

авторский контроль. Первыми проектами передачи технологий стали

Гражданские сети Алматы (www.samal.ru, 1998 г.) и Москвы (www.urbannet.ru,

1999 г.).

2001-2005 годы.

Начиная с 2000 года каждый год (до сего дня) наблюдается

экспоненциальное развитие системы телекоммуникаций "Ботик": все основные

количественные показатели (число подключений, объем передаваемых данных

и т. п.) за год возрастают примерно в 1,5 раза. В начале 2005 года, к сети

подключено более 3 000 компьютеров у 727 абонентов: 101 организаций и 626

частных лиц.

Продолжались работы по совершенствованию Ботик-технологий. В

2001 году была завершена разработка коммутирующего модуля для

оптоволоконной магистрали. Модуль разработан с поддержкой устойчивости к

низкому качеству электропитания в районных центрах СНГ. Учитывались

большой разброс напряжения в сети, частые и длительные перерывы в

электропитании. Изготовлено двенадцать таких модулей, и вся оптоволоконная

19магистраль системы (от села Веськово на юго-западе, до завода "Славич" на

северо-востоке системы) модернизирована с применением данных модулей.

Рисунок 1.2 Карта сети, построенной с использованием Ботик-технологии

Как результат, сегодня магистраль является единым сегментом

коммутируемого Fast Ethernet и обеспечивает связь "каждый-с-каждым" для 12

магистральных узлов системы со скоростью 100 Мбит/с. Коммутирующие узлы

способны поддержать работоспособность магистрали, даже если в течение

суток будут 16-ти-часовые перерывы в подаче электропитания -- для их работы

20достаточно наличия в течение 8 часов в сутки любого (с отклонением от

стандартов) электропитания.

ВЫВОД

Из первого раздела можно сделать вывод что для построения сети в

поселке Высокий Ботик-технология является одним из лучших решений, ввиду

соотношения цена-качество. На сегодняшний день очень сложно найти лучшее

предложения от ведущих брендов производителей телекоммуникационного

оборудования из-за требуемой ими высокой цены.

212 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТРЕБОВАНИЙ К ВНУТРИЗОНОВОЙ СЕТИ

2.1 Методика расчета трафика

Считаем заданной количество объектов сети, количество абонентов на

каждом объекте, распределение абонентов по используемым интерфейсам

доступа в сеть, а также известными интенсивности потоков пакетов, которые

генерируются абонентами каждой службы.

Математическое ожидание трафика каждой услуги определяется по

формуле [3]:

, (2.1)

, (2.2)

где: k – номер услуги;

i – номер узла сети;

- математическое ожидание трафика, который генерируется на і-ом

узле k-ми услугами;

- средняя скорость передачи, необходимая для нормальной работы к-

ої услуги;

- нагрузка i-го объекта k -ої услуги;

- количество абонентов на i-ом узле, которые пользуются k - ої

услугой;

- число заявок;

- средняя продолжительность сеанса связи k -ої услуги.

, (2.3)

22

- математическое ожидание трафика, который генерируется на і-ом

узле.

Общее число нагрузки, создаваемой i-им узлом разбивается на 3 части:

1.Трафик, что замыкается на данном узле:

. (2.4)

2.Трафик, переданный i-им узлом другим узлам сети:

. (2.5)

3.Трафик, что выходит в внешнюю сеть.

, (2.6)

, (2.7)

где k1, k2, k3 - коэффициенты замыкания нагрузки.

В свою очередь, поток пакетов, который генерируется i-им узлом сети,

должный быть распределен между всеми узлами выделенной сети и

определяется по формуле:

. (2.8)

Интенсивность потока , который выходит с i-го узла в j-й, в самом

общем случае выступает в функции интенсивности потока , который

23генерируется абонентами j-го узла, и расстояния между узлами rij и

определяется с соотношений:

,

, (2.9)

где kij – коэффициент информационного тяготения между i-м и j-м

объектами. В общем случае будет иметь вид:

, (2.10)

где – коэффициент информационного тяготения по нагрузке, –

коэффициент информационного тяготения по расстоянию. Коэффициент

информационного тяготения по нагрузке может быть рассчитан соответственно

следующему соотношению:

. (2.11)

2.2 Сравнительный анализ существующих технологий построения сети

По сети, которая проектируется, передается мультимедийный трафик

(видео, данные, голос). Поэтому при выборе сетевой технологии для реализации

сети необходимо пользоваться такими критериями выбора:

- гарантированный доступ к среде передачи;

24- достаточная скорость передачи (сотни Мб/с);

- удовлетворительная задержка передачи данных (25мс для передачи видео

в реальном времени).

Существует несколько современных технологий, которые оборудуют

такими свойствами и являются прямыми конкурентами этой технологии. Это —

доступ к сети через ADSL, мобильные операторы, обычные локальные сети не

использующие Ботик-технологию и с ней. В таблице 2.1 приведен

сравнительный анализ существующих технологий, позволяющих решить

поставленную задачу.

Таблица 2.1 – Сравнительный анализ существующих технологий

Технология Преимущества Недостатки

ADSL Высокая

распространенность, низкий

начальный капитал(ввиду

использования готовых

телефонных сетей общего

пользования)

Необходимость привлекать

операторов городских

телефонных сетей, иногда

невозможность использования

из-за отсутствия поддержки со

стороны оператора, отсутствие

отсутствие дополнительных

сервисов, низкая скорость

передачи

Мобильные

операторы

Мобильность решения,

удобство пользования

пользователями

Высокая цена, низкая скорость

передачи, отсутствие

дополнительных сервисов,

высокие начальные

капиталовложения,

ЛВС Высокий потенциал,

простота реализации,

разнообразные

дополнительные сервисы,

Высокие начальные

капиталовложения.

ЛВС с Высокий потенциал, Ограничение размера сети

25использовани

ем Ботик

технологии

простота реализации,

разнообразные

дополнительные сервисы,

низкие начальные

капиталовложения

около 1000-1500 абонентов.(в

идеале до 3000)

В дипломной работе для реализации информатизации поселка Высокий

выбрана ЛВС с использованием Ботик технологии.

2.3 Анализ существующих топологий построения сети

При построении сети может использоваться одна из нижеперечисленных

топологий. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам

которого отвечают компьютеры сети (иногда и другое оборудование), а ребрам

– физические связи между ними [5].

Рисунок 2.1 - Шинная топология

Общая шина. Этого очень распространенная (а до недавнего времени

наиболее распространенная) топология сетей.

Все узлы подключаются до одной линии связи, это соединение работает как

в логической схеме "ИЛИ" (если хотя на одном входе есть сигнал - на выходе

тоже сигнал). Информация распространяется в обе стороны. Топология общая

шина имеет очень важные достоинства: снижает стоимость проводки, разрешает

подключать разные модули сети, и почти мгновенно рассылать

широковещательные обращения ко всем станциям сети. Но, несмотря на это,

есть очень серьезный недостаток общей шины – очень низкая надежность.

Любой наименьший дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных

разъемов ведет к нетрудоспособности сети. Есть еще и другие недостатки в этой

топологии: невысокая производительность; в каждый момент времени только

один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная

26способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети, а их

может быть довольно таки много.

Топология звезды. Топология очень отвечает своему названию: в центре -

общее сетевое устройство, к которого подключается каждый узел сети. Общим

устройством, к которому подсоединены все узлы сети, может выступать

концентратор, коммутатор, маршрутизатор и прочие.

Рисунок 2.2 -Топология звезды

В сравнении с предыдущей - общей шиной, звезда может обеспечить

существенным образом большую надежность сети. Это главное достоинство

этой топологии: при повреждении линии связи вне сети окажется только тот

узел, который соединен этим кабелем с концентратором, и только при

неисправности самого концентратора может выйти из порядка вся сеть. Имело

того, концентратор способный проверять информацию, которая поступает,

поэтому при необходимости администратор сети может запретить передачу

информации, настроив концентратор на блокирование определенных передач.

Самые основные недостатки данной топологии более высокая стоимость

сетевого оборудования через необходимость приобретения концентратора.

Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети

ограничиваются количеством портов концентратора.

В сетях с большим количеством узлов иногда используют топологию -

иерархическая звезда.

27

Рисунок 2.3 -Топология иерархическая звезда

В данное время иерархическая звезда есть самым распространенным типом

топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.

Кольцо. В сетях этой топологии данные передаются по кольцу от одного

узла к другому, как правило, в одном направлении.

Рисунок 2.4 - Топология кольцо

Каждый узел проверяет эти данные и если распознает их как свои, то

просто копирует их себе во внутренний буфер. Данные, сделав одно полное

обращение, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел одновременно

проверяет, получил ли информацию или адресат или нет. Здесь предпринимают

дополнительные шаги, чтобы в случае выхода из порядка или отключение

какой-нибудь станции не прервался канал связи между другими станциями.

Свойство узла-источника проверять информацию на достоверность доставки

очень удачно используют специально для тестирования сети и поиска узла,

который вышел из строя, и не может принимать данные.

Смешанная топология. Если рассматривать сети по критерию количества

объединенных узлов, то можно отметить следующее: в небольших сетях, как

правило, стараются использовать типичную топологию – звезда, кольцо или

общая шина, для сетей с большим количеством узлов очень характерно наличие

произвольных связей между ними. В таких сетях специально выделяют

отдельные фрагменты (подсети), которые, во-первых, связанны между собою, а

28во-вторых, имеют свою (не обязательно одинаковую) типичную топологию. И в

итоге выходит сеть со смешанной топологией.

Рисунок 2.5 - Смешанная топология

2.4 Среда передачи

Для передачи сигналов в сетях используются следующие виды каналов

связи: кабельные, радиорелейные (РРЛ), спутниковые, оптические и

радиоканалы [4].

Кабельные каналы связи. Данные каналы связи по конструктивному

выполнению различаются на симметричные (крученая пара и ее разновидности)

и коаксиальные. По условиям прокладки они различаются на подземные,

воздушные и подводные. Достоинства симметричных каналов: низкая

стоимость линии связи и конечного оборудования, простота реализации.

Недостатки симметричных каналов: низкая вместительность и скорость

передачи, низкая защищенность и надежность, а также маленькое расстояние

между регенерационными пунктами. Коаксиальные каналы связи имеют

лучшие характеристики в сравнении с симметричными каналами, но

достоинства и недостатки практически такие же, как и у симметричных каналов

связи.

Беспроводные каналы связи. Радиорелейные каналы связи (РРЛ).

Представляют собой цепочку приемо-передающих станций, которые работают в

сантиметровом, дециметровом и метровом диапазонах. Обычное расстояние

между станциями равняется приблизительно 40-60 км. Основное требование к

таким каналам связи – это прямая видимость между приемо-передающими

29станциями. Разновидностью РРЛ связи можно считать тропосферные каналы

связи. Максимальное расстояние у тропосферных станций – 850 км, но в

среднем используется расстояние 300 – 500 км. Достоинства РРЛ связи: высокая

пропускная способность, низкие затраты на обслуживание. Недостатки РРЛ

связи: зависимость качества передачи от климатических условий, высокие

затраты на строительство данного канала и конечного оборудования.

Спутниковые каналы связи. Используются в основном на геостационарных

орбитах. Достоинства спутниковых каналов связи: данные каналы связи имеют

высокие качества передачи и высокую пропускную способностью. Недостатки

спутниковых каналов связи: высокая стоимость.

Оптические каналы связи. Различают волоконно-оптические линии связи

(ВОЛС) и линии связи с распространением световых волн в пространстве.

Достоинства ВОЛС: защита от внешних электромагнитных полей, высокая

широкополосность, низкие потери в канале связи, большая длина

регенерационного участка, маленькие габариты и масса, невысокая стоимость.

Недостатки ВОЛС: высокая стоимость конечного оборудования и прокладки,

сложность монтажа.

2.5 Анализ требований к аппаратным средствам

2.5.1 ПК-маршрутизатор

Центральным местом в любой сети являются активные узлы сети:

маршрутизаторы, мосты, терминальные серверы и пр. Идея использования IBM

PC со свободным клоном Unix для реализации этих устройств хорошо известна,

лабораторией "Ботик" освоено серийное производство универсального сетевого

узла, называемого ПК-маршрутизатором, который при стоимости в $200-$300 с

рядом внесенных модификации. Устойчивость к перезагрузкам и выключениям

была повышена благодаря использованию более качественного блока питания.

30

Рисунок 2.6 – ПК-маршрутизатор без механически подвижных частей с

низким энергопотреблением

В связи с тем что подвижные элементы имеют более малый ресурс пришлось

исключить все движущиеся элементы из конструкциии. отсутствие всех

механически-подвижных элементов (вентиляторы процессора и блока питания,

классические HDD -- элементы частых отказов). Для того что-бы менее

эффективная, бесшумная система охлаждения справлялась со своей задачей

необходимо было убрать избыток мощьности, повысить КПД, понизить

тепловыделение. В разработке использоваолся блока питания с улучшенными

характеристиками и включающего аккумулятора (для поддержки работы ПК-

маршрутизатора в периоды отсутствия электропитания).1)Програмно же были

реализованы все необходимые функции, такие как:

1)IP-маршрутизация,

2)IP-фильтрация,

3)Ethernet-bridging,

4)кэширующий nameserver,

5)спулер печати,

316)терминальный сервер,

7)удаленная конфигурация и администрирование,

8)обслуживание модемного пула,

9)сервер безопасности (firewall),

10)статистический учет работы клиентов (IP-трафик, статистический учет

использования модемного пула).

2.5.2 Сторожевой таймер watchdog для пк- маршрутизатора

Специальное конфигурирование ОС Linux позволяет реализовать

следующее свойство ПК-маршрутизатора: операции Reset или

выключения/включения допустима в любой момент времени, и эта операция

восстанавливает работоспособность ПК-маршрутизатора, если она была

потеряна. Таким образом, ПК-маршрутизатор может сам при обнаружении сбоя

восстановить свою работоспособность путем выполнения перезагрузки. Для

этого служит сторожевой таймер watchdog (рис. 2).

Рисунок 2.7 – Сторожевой таймер Watchdog для ПК-роутера

Идея устройства watchdog очень проста: в ПК-маршрутизаторе запускается

watchdog-драйвер (Unix-процесс), постоянно следящий за выполнением условия

«все работает нормально». Набор выполняемых проверок зависит от

конфигурации и периферии ПК-маршрутизатора. Пока условие «все работает

32нормально» выполняется, процесс с некоторым периодом T выдает аппаратный

сигнал «ОК» на интерфейс watchdog-аппаратуры.

При отсутствии сигнала "ОК" в течение времени 2Т, аппаратура watchdog

выполняет жесткий сброс (reset) ПК-маршрутизатора.Серийно выпускаемый

аппаратный сторожевой таймер (watchdog) разработан на базе

микроконтроллера Atmel AVR AT90S2313. В состав изделия входят кнопка,

светодиод и миниатюрный динамик (для звуковых сигналов). Есть возможность

управлять различными режимами watchdog-a одной кнопкой. Предусмотрено

звуковое предостережение о сбросе за 30 секунд до сброса, а используемый

интерфейс с компьютером реализован через разъем IRDA.

Следует отметить, что стоимость изделия существенно ниже аналогичных,

что позволяет повсеместно использовать его в рамках построенных

региональных сетей.

2.5.3 Блоки питания

Одной из важных проблем, с которой часто приходится сталкиваться,

прежде всего, в небольших городах и сельской местности - это нестабильное

электропитание. Здесь проблемы делятся на две части: отсутствие

электропитания в течение нескольких часов, а также скачки напряжения.

Решение этих проблем стандартными средствами с использованием UPS дорого

и не всегда возможно, т.к. обычный UPS с необходимыми характеристиками по

длительности работы в автономном режиме достаточно велик и требует

усложнения монтажа. В Ботик-технологии предусмотрен спектр устройств,

обеспечивающих надежное электропитание для различных нужд.

2.5.5 Блок питания для ПК-маршрутизатора

Блок питания для ПК-маршрутизатора не содержит механически-

подвижными частей (вентиляторов). Компактная встроенная аккумуляторная

33батарея в стандартной комплектации (может наращиваться) должна поддержать

автономную работу ПК-маршрутизатора в перерывах электропитания до

30 минут. Блок питания сохраняет работоспособность при входном напряжении

в диапазоне от 100 до 300 В, и переносит увеличение входного напряжения до

500 В. В составе блока питания используется микроконтроллер Atmel ATtiny26,

что позволило реализовать некоторые «нестандартные» характеристики

изделия. В связи с погодными условиями Украины сюда был добавлен

автоматический выбор оптимального режима заряда батареи в зависимости от

температуры аккумулятора. Это сделано для продления срока службы батареи,

наряду с защитой от перегрузки и глубокого разряда. Так же была добавлена

передача в ПК-маршрутизатор характеристик внешнего электропитания и

характеристик батареи (в режимах заряда и разряда), последнее позволяет

выполнять смену батареи до ее существенной деградации (до ее выхода из

строя).

2.5.4 Microups: блок питания для коммутаторов

В региональных сетях на участках с "медной" магистралью используются

многочисленные недорогие неуправляемые коммутаторы, выполняющие как

функции точек доступа, так и функции ретрансляторов. Отключение

электропитания в точке, где установлен коммутатор, влечет за собой перерыв в

обслуживании не только подключенных к данному устройству пользователей,

но и всей находящейся за ним части сети. Кроме того, в этой ситуации

затруднена удаленная диагностика неисправности: невозможно отличить

отключение электропитания от повреждения линии, неисправности

коммутатора или его повреждения (пожар, кража и т.д.).

Для решения данной проблемы разработан компактный (50х30х30 мм) блок

питания для маломощного оборудования с аккумулятором и микропроцессором

Atmel ATtiny26, который позволяет использовать внешнее электропитание

низкого качества с большим разбросом напряжения: от 150 до 260 В, при этом

34поддержать автономную работу Ethernet коммутатора (5 Вт нагрузки) в

перерывах электропитания (8 часов со штатным аккумулятором) и передавать в

региональную сеть (через EtherBox) характеристики внешнего электропитания и

характеристики батареи (в режимах заряда и разряда).

2.5.6 Etherbox: модуль управления неуправляемыми коммутаторами

Рисунок 2.8 – EtherBox (слева), EtherBox: вживлен в коммутатор COMPEX

"PS2208B" (справа)

Для понижения расходов на эксплуатацию сети требуется максимально

автоматизировать мониторинг работоспособности ее компонентов вне

зависимости от того, имело ли изначальное устройство интерфейс для

управления или нет. Для решения этой задачи было разработано и запущено в

производство компактное (25х28х10 мм) изделие EtherBox на микросхеме Atmel

AT94K05 с Ethernet портом и с поддержкой TCP/IP, рис. 2.8. Такое изделие,

подключенное к свободному порту неуправляемого коммутатора, позволяет

выполнять мониторинг этого узла сети с использованием привычного ping-

теста.

2.5.7 Высотные сооружения для беспроводных линий связи

35Самой большой проблемой для беспроводных технологий является

требование наличия прямой (оптической) видимости между двумя антеннами на

концах линии связи. Если не удается использовать какие-либо высотные

строения или особенности местности и за счет этого выполнить условие

обеспечения прямой видимости, то приходится прибегать к установке вышек

для размещения антенн радиооборудования. Однако организация таких вышек

связана с дорогостоящими конструкциями и строительными работами. Тем

самым, если не удается избежать строительства таких вышек, то дешевизна

организации беспроводной линии сводится на нет. В рамках проведения

данного проекта устанавливались обыкновенные бетонные осветительные

столбы вместо применения дорогостоящих вышек. В некоторых случаях для

обеспечения необходимой высоты столб наращивался специальной

конструкцией, для закрепления антенн. Столбы также использовались для

размещения контейнеров с оборудованием связи.

2.6 Показатели качества сети

Одним из более всего часто используемых показателей, которым принято

характеризовать качество цифровых систем передачи, является коэффициент

двоичных ошибок (ВЕR – Bit Error Rate), что представляет собой отношения

между по ошибке принятыми битами к общему количеству переданных бит.

При передаче за довольно большой (репрезентативный) интервал времени

коэффициент двоичных ошибок сходится к вероятности ошибочного приема

двоичного символа (вероятности ошибки на бит).

, (2.12)

где - количество ошибочная принятых двоичных символов;

36 - общее количество переданных бит.

В сетях, ориентированных на пакетную передачу, биты формируются в

пакеты. Поэтому как показатель, который характеризует качество передачи

пакетов, принято использовать вероятность приема пакета с ошибками или

вероятность перекручивания пакета (РЕ – Packet Error Rate).

, (2.13)

где - количество пакетов, принятых с ошибками;

- общее количество переданных пакетов.

Ошибки в общем случае могут привести к разным следствиям. В некоторых

случаях пакеты могут потеряться, а в других случаях поступать не по

назначению.

Потеря пакетов может происходить через ошибки при маршрутизации или

вследствие перегрузок. Вероятность потери пакета (PLR – Packet Loss Rate) есть

отношения количества утраченных пакетов к общему количеству переданных за

довольно большой промежуток времени.

, (2.14)

где - количество утерянных пакетов;

- общее количество переданных пакетов.

Иногда пакеты могут поступать адресату, которому они не предназначены.

Будем называть такие случаи доставкой пакета не по адресу (вставкой пакета).

Вероятность доставки пакета не по адресу (PIR – Packet Insertion Rate) есть

37количество пакетов, доставленных не по адресу, за довольно большой интервал

времени наблюдения.

, (2.15)

где - количество пакетов, доставленных не по адресу;

- количество пакетов, принятых за интервал t.

Природа этих ошибок во многом обуславливается техническими

устройствами, в которых они возникают. Ошибки, которые зависят от систем

передачи, обуславливаются в основной, физической средой (коаксиальная

линия, волоконно-оптическая линия и взаимозависимые с ними системы

передачи) и ряд друг факторов (видом кодирования, скремблирования и т.д.).

ВЫВОДЫ

Ботик-технология имеет ряд важных преимуществ, перед другими

технлогиями. Основным преимуществом является цена. Низкая цена проекта

поможет внедрить эту технологию в реальную жизнь. Таким образом можно

информатизировать слабозаселенную местность или, например, получить

удаленный контроль некоторых охраняемых участков (видеонаблюдение,

сигнализация и т.п.).

Основными характеристиками районной локальной сети при ее построении

является трафик, который может генерироваться в сети и зависит от количества

абонентов сети, используемых услуг, интенсивности работы абонентов в сети.

В качестве топологии сети можно выбирать такие, как шинная топология,

топология звезды, топология иерархической звезды, кольцо, смешанная

топология. Каждая из вышеперечисленных топологий имеет свои преимущества

38и недостатки. Наиболее удачной для поставленной задачи является смешанная

топология, которая имеет достоинства других топологий.

В качестве среды распространения, ввиду понижения стоимости и

особенности технологии, необходимо выбирать линии связи созданные с

использованием экранированой витой пары. Данные линии связи имеют ряд

достоинств, которые важны для районной сети: высокая скорость на «последней

миле» (участок от абонента до предоставителя услуг), маленькие габариты и

масса, низкая стоимость.

Выбор оборудования будет зависеть от рассчитанных характеристик

районной сети передачи данных. В настоящее время производители предлагают

оборудование в полной мере удовлетворяющее всем запросам.

393 ВЫБОР ТОПОЛОГИИ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ

ПОСЕЛКА ВЫСОКИЙ ОСНОВАННОЙ НА БОТИК-ТЕХНОЛОГИИ

3.1 Определение исходных данных для расчетов

Разрабатывается районная сеть передачи данных на основе Ботик-

технологии для поселка Высокий. Выполнен структурный синтез – расчет

трафика, выбор топологии. Доступ осуществляется к транспортной сети в самом

поселке, резервный канал – через Харьков, по радиоканалу, для таких видов

услуг:

а) видеотелефония;

б) передача файлов;

в) электронная почта;

г) Web-Surfing;

д) телефония.

Предметом расчета является районная сеть передачи данных поселка

Высокий на основе Ботик-технологии. Она ориентированная преимущественно

на частное использование – домашнее пользование, иногда, видеонаблюдение

удаленных обьектов по радиоканалу. Проанализируем поселок Высокий.

Высокий — поселок городского типа, центр сельского совета. Находится в

15 км на юго-запад от Харькова. Через поселок проходит автомобильная дорога

Москва-Симферополь и ЮЖД. На території поселка три станции: Научный,

Октябрьская, Зеленый Гай. В подчинении у сельского совета село Новая

Березовка, хутор Отдыха.

Высокий основан в 1903 году, в рамках современных границ - с 1964 года.

Площадь села 917,9 км2, 5986 домовладений, 327 домов двух и более этажей.

Население - 14107 человек. В том числе: в Научном - 865, Новом Высоком -

3986, хуторе Отдыха -1249, Зеленом Гае - 1222, Старом Высоком — 5651,

Новой Березовке - 1134.

40ПГТ Высокий известен как место отдыха и оздоровления. Тут расположены 2

санатория, комфортабельный дом отдыха «Высокий», 4 лагеря отдыха для

детей, 2 дошкольных оздоровительных центра. В поселке 3

общеобразовательных школы, дом ребенка и школа-интернат, где 127 учителей

учат 1598 учеников, 2 библиотеки с общим книжным фондом 25279 штук,

поликлиника, 3 аптеки, почта, 18 магазинов, 14 киосков, 6 кафе. В поселке

работает АТБ «Кемпинг». Расчет трафика сети сделан из среднестатистического

расчета пользования абонентами сети.

В таблице 3.1 приведены исходные данные для каждой из предоставляемых

услуг (видеотелефония, передача файлов, E-mail, Web-Surfing, телефония).

Таблица 3.1 – Характеристики типичных услуг

№

п/п

Услуга Максимальная

скорость,

мБит/с

Нагрузка

ЧНН

(Эрл),

Е1

Количество

абонентов на

1000 человек

населения, К

1. Видеотелефония 10 0,02 0,8

2. Передача файлов 2 0,2 2

3. E-mail, интернет пейджинг 0,064 0,25 50

4. Web-Surfing 0,064 0,25 70

5. IP-Телефония 0,032 0,4 100

3.2 Выбор топологии внутризоновой сети передачи данных с

использованием ботик-технологии для пгт Высокий

41

Рисунок 3.1 – Топология сети.

При выборе топологии были рассмотрены преимущества и недостатки всех

вариантов, и ввиду высокой разнесенности абонентов была выбрана смешанная

технология. В системе предлагается использовать несколько магистральных

колец с отходящими от них шинами. Избранная смешанная топология, которая

в данной сети имеет следующую структуру (рисунок 3.1):Рисунок 3.1 –

Топология сети.

42На рисунке отчетливо видны 4 кольца. Красным цветом – кольцо №1,

синим – №2, фиолетовый – №3, зеленым – №4. Коричневый — магистральные

линии.

43На этом рисунке видно 4 основных кольца, от которых будут отходить

шины к абонентам. Кольца пронумерованы на рисунке. Кольцо №1 является

основным. От него идут магистральные линии связи на кольца 2,3,4. Так же от

кольца №1 будет осуществлен доступ к провайдеру и резервный канал доступа

к сети интернет в Харькове. Точка доступа обозначена вершиной 1.

3.3 Расчет параметров сети

На данном этапе проникновение доступа в сеть интернет составляет 10%(по

данным агентства Gemius на конец 2009 года). Отсюда следует предположить

что ориентировочное количество пользователей в ПГТ Высокий будет

составлять около 1400 человек.

Ниже приведены результаты расчета количества абонентов, которые

пользуются услугами сети передачи данных.

Таблица 3.2 – Количество пользователей услугами сети передачи данных для

Харьковской области

Вид услуги Видеотелефония Передача

файлов

E-mail Web-

Surfing

IP-

Телефония

1-е кольцо 60 300 540 600 180

2-е кольцо 10 50 90 100 30

3-е кольцо 30 150 270 300 90

4-е кольцо 40 200 360 400 120

Итого: 140 700 1260 1400 420

Таблица 3.3 – Расчет нагрузки для каждого объекта и выбранных услуг, Эрл

Вид услуги Видеотелефония Передача

файлов

E-mail Web-

Surfing

IP-

Телефония

1-е кольцо 1,2 60 135 150 72

2-е кольцо 0,2 10 22,5 25 12

3-е кольцо 0,6 30 7,5 75 36

4-е кольцо 0,8 40 10 100 48

Итого: 2,6 140 315 350 168

44Вид услуги Видеотелефония Передача

файлов

E-mail Web-

Surfing

IP-

Телефония

Результаты расчета математического ожидания трафика каждой услуги,

проведенные для каждого кольца, представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.4 - Математическое ожидание трафика каждой услуги, Мбит/с

Вид услуги Видеотелефония Передача

файлов

E-mail Web-

Surfing

Телефония

1-е кольцо 12 120 8,64 9,6 2,3

2-е кольцо 2 20 1,44 1,6 0,38

3-е кольцо 6 60 0,48 4,8 1,15

4-е кольцо 8 80 0,64 6,4 1,53

Итого: 26 280 20,16 22,4 5,38

Согласно заданию на дипломную работу коэффициенты замыкания

нагрузки составляют:

3. Коэффициент замыкания нагрузки на данном узле ;

4. Коэффициент передачи нагрузки i-м узлом другим узлам сети ;

5. Коэффициент передачи нагрузки i-м узлом во внешнюю сеть .

Расчет суммарного трафика, генерируемого в каждом узле, и значений

разбиения трафика в соответствии с коэффициентами замыкания нагрузки,

представлен в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Математическое ожидание трафика, который генерируется в каждом узле

45Узел Мат.ожидание

трафика,

Мбит/с

Трафик,

который

замыкается на

данном узле,

Мбит/с

Трафик,

переданный

i-м узлом

другим

узлам сети,

Мбит/с

Трафик,

который

выходит во

внешнюю

сеть,

Мбит/с

1-е кольцо 152,54 53,38 38,14 61

2-е кольцо 25,42 8,9 6,35 10,16

3-е кольцо 72,43 25,2 18,1 28,97

4-е кольцо 96,57 33,8 24,14 38,62

Итого: 354 123,9 88,5 141,6

В таблице 3.6 приведены результаты расчета трафика, передаваемого от

«колец» на центральный узел.

Таблица 3.6 - Математическое ожидание трафика, передаваемого от «Колец» на

центральный узел построения сети передачи данных поселка Высокий

Направление передачи данных (с учетом двухсторонней

передачи)

Мат. ожидание

трафика, Мбит/с

Вершина 1 – Кольцо 1 122

Вершина 1 – Кольцо 2 20,32

Вершина 1 – Кольцо 3 57,94

Вершина 1 – Кольцо 4 77,24

Вершина 1 – Провайдер 283,12

Необходимые данные легко могут быть достигнуты с использованием

Ботик технологии. Оборудование используемое в Боттк-технологии позволяет

достичь скорости 100 МБит/Сек при использовании режима Fast-Ethernet на

коммутаторах абонентов, так же доступен режим 1 Гбит/сек при использовании

более дорого оборудования. Это оборудование предлагается использовать в

первом кольце. В магистральных линиях так же предлагается использовать

линию в 1 гигабит.

46

ВЫВОДЫ

Таким образом, во время развития высокоскоростной сети передачи данных

поселка Высокий мы имеем возможность создать единую интегрированную сеть

для условий средней полосы Украины, которая содержит в себе широкий спектр

услуг. То есть этот проект есть актуальным, так как он вкладывает взнос в

развитие современной телекоммуникационной инфраструктуры.

47ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе был расмотрен вариант построения сети с использованием

Ботик-технологии. Эта отечественная разработка показала свою высокую

эффективность в рамках развития современного цифрового общества.

Обеспечила подключение пользователей к услуге интернет и локальной сети в

районе где доступ к интернету труднодоступен или требует больших затрат.

Масштабируемость данной технологии позволяет адаптировать ее под

разные географические районы и приспособить данную сеть даже для

корпоративного сегмента. При этом меняется лишь топология сети. Небольшие

фабриики или заводы могут строить такую сеть для собственных нужд.

На базе этой технологии можно добавить возможность построения

безпроводных сетей мобильного доступа с возможностью автоматического

переключения абонента из использования через мобильную сеть на

использование DECT и прямого городского номера. Есть возможность

интеграции WI-FI, на базе которого и можно создать безпроводную

компьютерную сеть.

Однако данная сеть лучше подходит для использования в качестве

коммерческой для предоставления услуг доступа к сети Интернет и др. Это в

первую очередь обосновывается тем что запросы пользователей среди

населения намного ниже, а соответственно требуемый для аренды канал будет

стоить намного дешевле, что будет делать технологию более фундаментальной.

48ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

1. Е. В. Ермилова, А. В. Карлаш, А. С. Нестеров, П. Г. Жбанов,

Ю. В. Шевчук. 2004. Nadmin -- система администрирования для региональных

сетей, Proc. Международная конференция "Программные системы: теория и

приложения", Переславль-Залесский, май 2004, Наука, Физматлит, М.. Том 1,

с. 231-256 ISBN 5-94052-067-9

2. С. М. Абрамов, А. Ю. Пономарев, Ю. В. Шевчук. 1999. Широко

доступный Интернет как путь в открытое общество. Опыт Переславля-

Залесского, Труды конференции, Proc. Интернет. Общество. Личность (ИОЛ-

99), СПб

3. С.М. Абрамов, Д.В. Белышев,  В.П. Котельников, А.Ю. Пономарев,

Ю.В. Шевчук. Технологии создания региональных компьютерных сетей В книге

"Пути ученого. Е.П. Велихов". Под общей редакцией академика РАН

В.П. Смирнова -- М.:РНЦ "Курчатовский институт". -- стр. 303-313 IBSN 978-5-

9900996-1-6

4. Анкудинов Г.И. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Архитектура и

сетевые технологии Спб, 2006, 176

5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы,

технологии, протоколы. – СПб.: Издательство «Питер», 2008.

6. Поповский, В. В. Защита информации в телекоммуникационных

системах : [ учебник : в 2 т. ]. Том 1 / В. В. Поповский, А. В. Персиков. – Х. :

СМИТ, 2006. – 238 с. .

7. 14-й Международный молодежный форум «радиоэлектроника и

молодежь в 21 веке». Сб. Материалов форума. Ч.1. - Харьков: ХНУРЭ.2010. –

527 с.