Курсовая работа: Конструирование радиорелейной линии

Рис. 4. Технологии оптического доступа

Варианты доступа FTTH и FTTB пока не получили широкого распростра – нения. Связано это в основном с тем, что их реализация требует от оператора значительно больших инвестиций, чем построение DSL-инфраструктуры, поскольку для предоставления абоненту высокоскоростного канала (до нескольких Гбит/с) необходимо во много раз увеличить пропускную способность опорных сетей, протянуть оптоволокно до абонента, разработать немало новых приложений и, самое главное, убедить абонента заплатить за это деньги. Поэтому многие операторы до сих пор стараются использовать имеющуюся медно-кабельную инфраструктуру.

Подгруппа технологий PON – это семейство быстроразвивающихся, наиболее перспективных технологий широкополосного мультисервисного множественного доступа по оптическому волокну. Суть технологии пассивных оптических сетей, вытекающая из ее названия, состоит в том, что ее распределительная сеть строится без каких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигнала осуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров. Следствием этого преимущества является снижение стоимости системы доступа, уменьшение объема необходимого сетевого управления, высокая дальность передачи и отсутствие необходимости в последующей модернизации распределительной сети.

Из технологий подгруппы PON на сегодняшний день известны 4 вида (рис. 5) /14/

:• APON (ATM PON);

• BPON (Broadband PON);

• GPON (Gigabit PON);

• EPON (Ethernet PON).

Рис. 5. Концепция построения САД на базе оптоволокна

2.2 Исследование модели каналов связи в телекоммуникационных системах

Проведем классификацию каналов связи.

Канал связи – это совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигналов с определенными свойствами от одного пункта к другому. При построении системы связи, как правило, является заданным звеном, с которым источники и получатели сообщений должны быть согласованы посредством передатчиков и приемников.

По физической природе каналы связи делятся на:

1. Механические – используются для передачи материальных носителей информации;

2. Акустические – передают звуковой сигнал;

3. Оптические – передают световой сигнал;

4. Электрические – передают электрический сигнал.

Электрические и оптические каналы связи могут быть:

– проводными, использующими для передачи сигналов проводниковые линии связи (электрические провода, кабели, светодиоды и т.д.);

– беспроводными (радиоканалы, инфракрасные каналы и т.д.), использующими для передачи сигналов электромагнитные волны, распространяющиеся по эфиру.

По форме передаваемой информации каналы связи делятся на:

– аналоговые – по аналоговым каналам предается информация, представленная в непрерывной форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины;

– цифровые – по цифровым каналам передается информация, представленная в виде цифровых (дискретных, импульсных) сигналов той или иной физической природы.

В зависимости от возможных направлений передачи информации различаю:

– симплексные КС, позволяющие передавать информацию только в одном направлении;

– полудуплексные КС, обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратном направлении;

– дуплексные КС, позволяющие вести передачу информации одновременно и в прямом и в обратном направлениях.

Каналы связи могут быть:

– коммутируемыми;

– некоммутируемыми.

Коммутируемые каналы создаются от отдельных участков(сегментов) только на время передачи по ним информации; по окончании передачи такой канал ликвидируется(разъединяется).

Некоммутируемые (выделенные) каналы создаются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности.

По пропускной способности их можно разделить на:

– низкоскоростные КС, скорость передачи информации в которых от 50 до 200 бит/с; это телеграфные КС, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;

– среднескоростные КС, например аналоговые (телефонные) КС; скорость передачи в них от 300 до 9600 бит/с, а в новых стандартах V90-V92 Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) и до 56000 бит/с.

– высокоскоростные (широкополосные) КС, обеспечивающие скорость передачи информации выше 56000 бит/с.

Физической средой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных КС обычно являются проводные линии связи: группы либо параллельных, либо скрученных («витая пара») проводов.

Для организации широкополосных КС используются различные кабели, в частности:

– неэкранированные с витыми парами из медных проводов (UTP);

– экранированные с витыми парами из медных проводов(STP);

– волоконно-оптические;

– коаксиальные;

– беспроводные радиоканалы.

Витая пара – это изолированные полупроводники, попарно свитые между собой для уменьшения перекрестных наводок между проводниками.

UTP кабели чаще других используются в системах передачи данных, в частности в вычислительных сетях. Выделяют пять категорий витых пар UTP: первая и вторая категории используются при низкоскоростной передачи данных; третья, четвертая и пятая _ при скоростях передачи соответственно до 16,25 и 155 Мбит/с.

STP-кабели обладают хорошими техническими характеристиками, но имеют высокую стоимость, жесткие и неудобны в работе, требуется заземления экрана. Они делятся на типы: Type 1, Type 2 Type 3 Type 5 Type 9. Из них Type 3 определяет характеристики неэкранированного телефонного кабеля, а Type 5 – волоконно-оптического кабеля. Наиболее популярен кабель Type 1 стандарта IBM, состоящий из двух пар скрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которую положено заземлять.

Коаксиальный кабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком и окруженный свитой из тонких медных проводников экранирующей защитной оболочкой.

Основу волоконно-оптического кабеля составляют «внутренние подкабели» – стеклянные или пластиковые волокна диаметром от 5 (одномодовые) до 100 (многомодовые) микрон, окруженные твердым заполнителем и помещенные в защитную оболочку диаметром 125–250 мкм. В одном кабеле может содержаться от одного до нескольких сотен таких «внутренних подкабелей»). Кабель, в свою очередь, окружен заполнителем и покрыт более толстой защитной оболочкой, внутри которой положен один или несколько силовых элементов, принимающих на себя обеспечение механической прочности кабеля.

Радиоканал – это беспроводной канал связи, прокладываемый через эфир. Система передачи данных (СПД) по радиоканалу включает в себя радиопередатчик и радиоприемник, настроенные на один и тот же радиоволновой диапазон, который определяется частотной полосой электромагнитного спектра, используемой для передачи данных. Высокоскоростной доступ предоставляет пользователям каналы со скоростью передачи 2 Мбит/с. и выше./15/

2.3 Анализ протоколов маршрутизации в компьютерных сетях

Маршрутизация (Routing) – это способ направления сообщений по различным сетям, посредством которого устройства доставляют сообщения получателям. Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты). Статическими маршрутами могут быть:

– маршруты, не изменяющиеся во времени;

– маршруты, изменяющиеся по расписанию;

– маршруты, изменяющиеся по ситуации – административно в момент возникновения стандартной ситуации.

Существуют два основных типа протоколов маршрутизации: протоколы внутренних маршрутизаторов (IGP – interior gateway protocol), для маршрутизаторов, находящихся внутри автономной системы (autonomous system), и протоколы внешних маршрутизаторов (EGP – exterior gateway protocol), для маршрутизаторов, которые общаются с маршрутизаторами в других автономных системах.

2.3.1 Протокол RIP

RIP (Routing Information Protocol) – один из наиболее распространенных протоколов маршрутизации в небольших компьютерных сетях. Алгоритм маршрутизации RIP (алгоритм Беллмана – Форда) был впервые разработан в 1969 году, как основной для сети ARPANET./1/

Протокол RIP предназначен для автоматического обновления таблицы маршрутов, при этом используется информация о состоянии сети, которая рассылается маршрутизаторами (routers). В соответствии с протоколом RIP любая машина может быть маршрутизатором. При этом все маршрутизаторы делятся на активные и пассивные. Активные маршрутизаторы сообщают о маршрутах, которые они поддерживают в сети. Пассивные маршрутизаторы читают эти широковещательные сообщения и исправляют свои таблицы маршрутов, но при этом сами информацию в сеть не предоставляют. Обычно в качестве активных маршрутизаторов выступают шлюзы, а в качестве пассивных – обычные машины (hosts).

В основу алгоритма маршрутизации по протоколу RIP положена простая идея: чем больше шлюзов надо пройти пакету, тем большевреми требуется для прохождения маршрута. При обмене сообщениями маршрутизаторы сообщают в сеть IP – номер сети и число «прыжков» (hops), которое надо совершить, пользуясь данным маршрутом. Надо сразу заметить, что такой алгоритм эффективен только для сетей, которые имеют одинаковую скорость передачи по любому сегменту сети./16/

Недостатки RIP. Во-первых, RIP не имеет представления о делении на подсети. Если обычный 16-битный идентификатор хоста в адресе класса В ненулевой, RIP не может определить, принадлежит ли ненулевая часть идентификатору подсети или IP адрес – это целиком адрес хоста. Некоторые реализации используют маску подсети того интерфейса, через который пришла RIP информация, однако такой способ не всегда корректен.

Во-вторых, для RIP требуется очень много времени, чтобы восстановить функционирование сети, после того как вышел из строя маршрутизатор или канал. Время обычно составляет несколько минут. В это время могут возникнуть петли маршрутизации. В современных реализациях RIP существует множество рекомендаций, которые позволяют избавляться от петель маршрутизации и увеличить скорость сходимости сетей./17/

2.3.2 Протокол OSPF

OSPF (англ. Open Shortest Path First) – протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’s algorithm). Протокол OSPF был разработан IETF в 1988 году. Последняя версия протокола представлена в RFC 2328./17/

OSPF также отличается от RIP (как и многие другие протоколы маршрутизации) тем, что OSPF использует непосредственно IP. Это означает, что он не использует UDP или TCP. OSPF имеет собственную величину, которая устанавливается в поле протокола (protocol) в IP заголовке.

К тому же, так как OSPF это протокол состояния канала, а не протокол вектора расстояний.

2.3.3 Протокол BGP

BGP (протокол граничных маршрутизаторов (Border Gateway Protocol)) – это протокол внешних маршрутизаторов, предназначенный для связи между маршрутизаторами в различных автономных системах. BGP заменяет собой старый EGP, который использовался в ARPANET.

Системы, поддерживающие BGP, обмениваются информацией о доступности сети с другими BGP системами. Эта информация включает в себя полный путь по автономным системам, по которым должен пройти траффик (поток данных), чтобы достичь этих сетей. Эта информация адекватна построению графа соединений AS (автономных систем). При этом возникает возможность легко обходить петли маршрутизации, а также упрощается процесс принятия решений о маршрутизации.

BGP отличается от RIP или OSPF тем, что BGP использует TCP в качестве транспортного протокола. Две системы, использующие BGP, устанавливают TCP соединения между собой и затем обмениваются полными таблицами маршрутизации BGP. Обновления представляются в виде изменений таблицы маршрутизации (таблица не передается целиком).

BGP это протокол вектора расстояний, однако, в отличие от RIP (который объявляет пересылки к пункту назначения), BGP перечисляет маршруты к каждому пункту назначения (последовательность номеров автономных систем к пункту назначения). При этом исчезают некоторые проблемы, связанные с использованием протоколов вектора расстояний./18/

2.3.4 Протокол IGRP

Протокол IGRP предназначен для определения маршрутов, которые расположены внутри автономных систем и относится, поэтому, к классу протоколов Interior Gateway Protocol. По способу сбора информации о маршрутах внутри автономной системе этот протокол относится к типу distant–vector.

Этот протокол был разработан специалистами компании Cisco в середине 1980-х годов. В отличие от наиболее популярного протокола маршрутизации RIP, который также является алгоритмом типа distant – vector, протокол IGRP обладал существенными отличиями.

Наиболее существенным отличием протокола IGRP от первой версии протокола RIP являлось наличие комплексного критерия оценки качества маршрута – метрики.

Использование протокола маршрутизации IGRP позволяет определять и обслуживать несколько параллельных маршрутов, которые связывают одну пару источник – приемник. Существенной особенностью данного протокола маршрутизации является то, что эти маршруты не обязательно должны иметь одинаковую метрику для того, чтобы быть использованными в качестве компонентов единого интегрального канала.

2.3.5 Протокол EIGRP

Протокол маршрутизации Enhanced IGRP был разработан специалистами компании Cisco, и представляет собой дальнейшее развитие принципов, которые были заложены в IGRP. В частности, по отношению к протоколу IGRP обеспечиваются следующие дополнительные возможности:

• Поддержка внеклассовых IP сетей;

• Передача частичных обновлений таблицы маршрутов;

• Поддержка различных протоколов сетевого уровня.

Формально протокол EIGRP относится к алгоритмам маршрутизации типа distant – vector, однако этот протокол сочетает в себе лучшие качества протокола типа link – state и поэтому может быть отнесен к особому типу протоколов маршрутизации – к гибридным протоколам./18/

2.3.6 Протокол IS-IS

Протокол маршрутизации OSI под названием «протокол обмена данными между промежуточными системами IS-IS» (Intermediate System – to – Intermediate System) использует тот же принцип маршрутизации по состоянию каналов, что и рассмотренный выше протоколOSPF. Но если OSPF является разработкой IETF, то протокол IS-IS был создан ISO (International Standard Organization).

Как раз в терминологии ISO маршрутизаторы называются «промежуточными системами» (Intermediate System, IS), а хосты – «конечными системами» (End System, ES). Существует также протокол ES-IS, с помощью которого маршрутизаторы узнают о подключенных к ним хостах, а хосты – о маршрутизаторах.

Оказалось, что протокол IS-IS очень хорошо работает в весьма больших сетях, содержащих более 500 маршрутизаторов.

Подобно OSPF, протокол IS-IS разделяет сеть на области, чтобы не распространять информацию о маршрутах среди всех маршрутизаторов сети, обеспечивая разумные размеры их таблиц маршрутизации, а тем самым – быструю сходимость поиска маршрута.

Названное преимущество протокола IS-IS – в то же время и его существенный недостаток. Этот недостаток связан с так называемой лавинной рассылкой пакетов (flooding), вызываемой внезапным изменением состояния каналов (либо канал неожиданно стал недоступен, либо, наоборот, возобновил свою работу после перерыва). Flooding характеризуется обменом между маршрутизаторами огромным количеством служебных пакетов, т. к. каждый маршрутизатор, соседний с данным, приняв очередное извещение об изменении состояния каналов и обновив свои таблицы маршрутизации, пересылает его дальше../19/

2.4 Анализ активного оборудования для построения сетей

Локальная сеть независимо от применяемой топологии, сетевого стандарта и типа использует разного рода оборудование, которое согласно существующим стандартам, правилам и соглашениям умеет передавать и принимать данные.

Оборудование, которое непосредственно участвует в процессе передачи данных путем аппаратной обработки сигнала, называется активным. К нему относятся сетевой адаптер, концентратор, коммутатор и т.д.

2.4.1 Сетевой «проводной» адаптер

Сетевой адаптер, или сетевая карта, – это ключевое оборудование, которое используется в качестве посредника между компьютером и средой передачи данных. Без сетевого адаптера невозможен обмен информацией в принципе. Его задача – обработать получившие данные согласно требованиям физического уровня модели iso.

Сетевой адаптер вне зависимости от того, для работы в сетях какого типа он предназначен, служит для обработки данных, поступающих ему от компьютера или по каналу передачи данных. В режиме передачи он преобразует поступившие от компьютера данные в электрический сигнал и отправляет его каналу, используемому для передачи данных. В режиме получения данных он выполняет противоположное действие: преобразует электрические сигналы в данные и передает их протоколам верхнего уровня.

Главное различие сетевых адаптеров, не учитывая конструктивные особенности, – вариант исполнения. Существует три варианта.

– плата для установки в слот расширения. Представляет собой плату, содержащую необходимую аппаратную начинку, которую можно установить в свободный слот расширения материнской платы. До появления atx-стандарта этот вариант исполнения был наиболее распространенным и дешевым. Так, материнская плата (даже бюджетный ее вариант) всегда имеет в своем составе свободный слот, предназначенный для установки устройства любого типа. Как правило, это слот типа pci или pci express в персональных компьютерах и pcmcia-слот в ноутбуках или других переносных устройствах.

– внешний usb-адаптер. Использование usb-адаптеров для расширения функциональности компьютера уже давно стало одним из самых распространенных способов. Часто для подключения адаптера используется удлинительный usb-шнур. Кроме варианта с usb-подключением, нередко встречаются адаптеры, которые с помощью удлинительного шнура подключаются к firewire-порту на материнской плате или дополнительном firewire-контроллере.

– интегрированный адаптер. Данный вариант сетевого адаптера получил, пожалуй, наибольшее распространение. Причиной тому стал atx-стандарт материнских плат, который предусматривает использование интегрированных решений. Однако этот стандарт подразумевает присутствие только сетевого адаптера стандарта 100base-tx или ему подобного. Правда, иногда встречаются материнские платы, которые содержат интегрированный беспроводный контроллер стандарта ieee 802.11b или ieee 802.11g.

2.4.2 Сетевой беспроводной адаптер

Несмотря на то что беспроводная сеть в качестве среды передачи данных использует радиоволны, принцип работы беспроводного адаптера похож на принцип работы проводного аналога. Единственное, что их может различать, – наличие антенны.

Количество антенн беспроводного оборудования, в том числе и сетевого адаптера, зависит от сетевого стандарта. Так, для адаптеров сетевых стандартов ieee 802.11a, ieee 802.11b и ieee 802.11gнормальным считается наличие одной антенны

2.4.3 Концентратор

Концентратор (хаб, репитер, повторитель) – один из вариантов активного центрального управляющего узла, который необходим для соединения компьютеров в сеть при использовании топологии «звезда». Его можно также применять в качестве усилителя сигнала для увеличения максимальной протяженности сети.

Концентратор использует протоколы, работающие на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем, что позволяет использовать его в локальных сетях, построенных с применением любых технологий. Он считается одним из простейших устройств. Его непосредственным заданием является распространение поступившего по одному из портов сигнала на все остальные порты. При этом для него абсолютно неважно, какого типа данные передаются и кому: в любом случае данные транслируются сразу на все порты, что увеличивает трафик в сети, уменьшая тем самым полезную скорость. В связи с этим использование концентратора как центрального устройства оправдано лишь в небольших сетях. В сетях с количеством подключений более 12–14 желательно использовать более интеллектуальное устройство, например коммутатор.

Концентратор представляет собой устройство, содержащее определенное парное количество портов, как правило, не более 24

При этом, как правило, на передней панели коммутатора находятся светодиоды, отображающие активность портов.

Чаще всего встречаются концентраторы, предназначенные для использования с кабелем «витая пара», то есть содержащие порты rj-45. Однако бывают также концентраторы, которые в дополнение к портам rj-45 имеют один порт с вкгс-коннектором. Это позволяет подключать к концентратору коаксиальный сегмент сети, тем самым создавая сеть комбинированной топологии.

Можно встретить и так называемые стоечные концентраторы, корпус которых подразумевает их установку в монтажный шкаф. В этом случае порты для подключения кабеля могут располагаться как на передней, так и на задней панели концентратора.

2.4.4 Мост

Сетевой мост – это активное устройство, который используется для объединения в единую сеть разнородных сегментов сети, часто с разной топологией. Его также можно использовать в качестве повторителя для увеличения длины сегментов локальной сети и увеличения количества подключений.

Мост является более интеллектуальным устройством, чем коммутатор. Применяя аппаратную реализацию разных алгоритмов, мост позволяет фильтровать и разделять трафик. Это дает возможность сэкономить на трафике в сети, а также увеличить скорость доставки пакетов с данными компьютерам в нужном сегменте сети.

Мост имеет небольшой размер и содержит минимальное количество портов, как правило, не более 2–3 портов rj-45. В последнее время мост как отдельное оборудование используется достаточно редко, поскольку практически любой коммутатор может выполнять аналогичные функции.

2.4.5 Коммутатор

Коммутатор (свитч) – основное устройство активного типа, применяемое в качестве центрального узла для подключения компьютеров в сетях, основанных на топологии «звезда». Его ближайшим по функциональности, но не по «интеллекту» устройством является концентратор, который еще не так давно в силу своей меньшей стоимости получил более широкое распространение.

Большей, чем у концентратора, функциональности коммутатор обязан протоколам, работающим на канальном уровне. Это позволяет избежать лишнего трафика, когда необходимо передать данные от отправителя конкретному компьютеру, не затрагивая при этом остальные компьютеры. За счет этого достигается высокая скорость передачи данных.

Коммутатор представляет собой достаточно интеллектуальное устройство, которое способно обучаться. Он использует мас-адреса устройств, причем эти адреса коммутатор запоминает. Например, когда компьютер передает данные другому компьютеру, коммутатор запоминает мас-адрес отправителя и отправляет данные сразу на все порты, то есть работает как концентратор. Однако это происходит только на первых порах. Как только коммутатор сможет определить мас-адрес каждого компьютера, подключенного к его портам, данные сразу же будут отправляться на конкретный порт, тем самым уменьшая время доставки, а значит, увеличивая скорость передачи данных.

Внешне коммутатор выглядит как коробка с определенным количеством (как правило, не более 48) портов rj-45

Как и в случае с концентраторами, часто встречаются стоечные коммутаторы, предназначенные для установки в монтажный шкаф. При этом стоечные коммутаторы обычно

Можно соединять. Для этого используется либо отдельный rj-45 порт на задней панели, либо один из свободных портов на передней панели.

Еще одним плюсом коммутаторов является возможность управления. Так, различают управляемые и неуправляемые коммутаторы.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5