Проект высокоскоростной локальной вычислительной сети предприятия

| |передачи |(метров) | |

| |(метров) | | |

|Печатный цех |203 |+70 |273 |

|Гофрцех 1 |256 |+70 |326 |

|Гофрцех 2 |472 |+70 |542 |

|Материальный склад|445 |+65 |510 |

Таблица 2.3. Распределение подключаемых рабочих станций по объектам

|Объект |Количество |Тип подключения |

| |подключаемых | |

| |станций | |

| | |10Мбит |100Мбит|100Мбит |

| | |коммутируем| |коммутируем|

| | |ое | |ое |

|Административное |3 |1* |- |2** |

|здание | | | | |

|Печатный цех |2 |- |2 |- |

|Гофрцех 1 |4 |- |4 |- |

|Гофрцех 2 |8 |- |8 |- |

|Материальный склад |2 |- |2 |- |

*- для подключения концентратора уже существующей сети.

**- для подключения серверов.

Как видно из таблицы 2.2, расстояния между объектами слишком велики для

витой пары (физического интерфейса 100Base-TX) и, следовательно, для

соединения этих объектов необходимо оптическое волокно. Так как между

административным зданием и гофрцехом 2 расстояние превышает 412 метров –

то для их соединения необходимо использовать полнодуплексное соединение

(коммутатор – коммутатор). То же самое относится и к соединению

административного здания с материальным складом (см. табл. 2.2).

В административном здании необходимо соединить между собой пять сегментов

(включая сегмент уже существующей десятимегабитной сети Ethernet).

Используя коммутатор, мы значительно повысим пропускную способность сети

путем применения стянутой в точку магистрали (collapsed backbone) -

структуры, при [pic]которой объединение узлов, сегментов или сетей

происходит на внутренней магистрали коммутатора. Пример построения сети,

использующей такую структуру, приведен на рисунке 2.2. Преимуществом такой

структуры является высокая производительность магистрали. Так как для

коммутатора производительность внутренней шины или схемы общей памяти,

объединяющей модули портов, в несколько Гб/c не является редкостью, то

магистраль сети может быть весьма быстродействующей, причем ее скорость не

зависит от применяемых в сети протоколов и может быть повышена с помощью

замены одной модели коммутатора на другую. Имитационное моделирование сети

Ethernet и исследование ее работы с помощью анализаторов протоколов

показали, что при коэффициенте загрузки в районе 0.3 - 0.5 начинается

быстрый рост числа коллизий и соответственно времени ожидания доступа.

Также пропускная способность сети с коммутатором при повышенной загрузке

дополнительно увеличится из-за локализации трафика в пределах отдельных

сегментов.

[pic]

Рис. 2.2. Структура сети со стянутой в точку

магистралью

В рабочих группах, располагающихся в цехах по территории предприятия

допустимо использование концентраторов, так как в основном все рабочие

станции будут работать с выделенными серверами, которые находятся в

административном здании, и не будет необходимости локализовывать трафик

между станциями рабочих групп.

2 Выбор оборудования для проекта

Выбор оборудования производится согласно таблицам 2.2 и 2.3. Итак, нам

необходимо выбрать коммутатор для административного здания, два коммутатора

для Гофрцеха 2 и Материального склада, и, 2 концентратора для Гофрцеха 1 и

Печатного цеха. Также необходимо выбрать сетевые адаптеры для подключения

рабочих станций и серверов.

1 Коммутатор для Административного здания

Должен соответствовать следующим требованиям:

. обеспечение сопряжения с концентратором существующей сети со скоростью

передачи 10 Мбит/сек;

. наличие как минимум 2 портов Fast Ethernet для подключения серверов;

. наличие как минимум 4 портов 100Base-FX для подключения сегментов рабочих

групп;

. высокое быстродействие внутренней шины.

Данным требованиям соответствует несколько моделей коммутаторов фирмы

Hewlett-Packard: HP ProCurve Switch 1600M и HP AdvanceStack Switch 800T.

Технические характеристики моделей коммутаторов приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4. Технические характеристики коммутаторов

|Характеристи|HP ProCurve Switch 1600M |HP AdvanceStack Switch 800T |

|ка | | |

|Порты |16 портов RJ-45 с |4 порта 10/100Base-TX |

| |автоопределением скорости |4 открытых трансиверных слота |

| |10/100Base-TX |1 RS-232C DB-9 консольный порт |

| |1 открытый модульный слот | |

| |1 RS-232C DB-9 консольный порт| |

|Модули |HP ProCurve Switch |HP AdvanceStack 100Base-TX UTP |

| |10/100Base-T Module (J4111A) |Transceiver(J3192C) |

| |HP ProCurve Switch 100Base-FX |HP AdvanceStack 100Base-FX |

| |Module (J4112A) |Fiber-optic Transceiver(J3193B)|

| |HP ProCurve Switch Gigabit-SX | |

| |Module (J4113A) | |

| |HP ProCurve Switch Gigabit-LX | |

| |Module (J4114A) | |

| |HP ProCurve Switch 10Base-FL | |

| |Module (J4118A) | |

|Память и |буфер 8 Мб для 10/100 портов |буфер 512 Кб (100Mb порты) |

|процессор |буфер 2 Мб для Gigabit порта |буфер 256 Кб (10Mb порты) |

| |RAM/ROM емкость 12 Мб |RAM/ROM емкость: 8 Мб |

| |Flash память: 2 Мб |Flash память: 1 Мб |

| |Процессор: Intel i960JD - 66 |Процессор: Intel i960JF - 25 |

| |MHz |MHz |

|Производител|Задержка: 8µs |Задержка: n2), то существует критический угол падения[pic]

- внутренний угол падения на границу, при котором преломленный луч идет на

границе двух сред ([pic]). Из закона Снеллиуса легко найти этот критический

угол падения:

[pic] (4-3)

Если угол падения на границу раздела меньше критического угла падения

(луч 2), то при каждом внутреннем отражении от границы вся энергия

возвращается обратно в сердцевину благодаря полному внутреннему отражению.

Лучи, траектории которых полностью лежат в оптически более плотной

среде, называются направляемыми. Поскольку энергия таких лучей не

рассеивается наружу, они могут распространяться на большие расстояния.

Числовая апертура. Важным параметром, характеризующим волокно,

является числовая апертура NA. Она связана с максимальным углом [pic]

вводимого в волокно излучения из свободного пространства, при котором свет

испытывает полное внутреннее отражение и распространяется по волокну,

формулой:

[pic] (4 – 4)

Фирмы-изготовители волокна экспериментально измеряют угол[pic] и

указывают соответствующее значение числовой апертуры для каждого

поставляемого типа волокна. Для волокна со ступенчатым профилем легко

получить значение числовой апертуры, выраженное через показатели

преломления:

[pic] (4 – 5)

Для градиентного волокна используется понятие локальной числовой

апертуры [pic], значение которой максимально на оси и падает до 0 на

границе сердцевины и оболочки. Для градиентного волокна с параболическим

показателем преломления, формула ХХХ, определяется эффективная числовая

апертура, которая равна

[pic] (4 – 6)

где [pic] - максимальное значение показателя преломления на оси.

Нормированная частота. Другим важным параметром, характеризующим

волокно и распространяющийся по нему свет, является нормированная частота

V, которая определяется как

[pic] (4 – 5)

где d - диаметр сердцевины волокна.

Номенклатура мод. При более строгом рассмотрении процесса

распространения света по волокну следует решать волновые уравнения

Максвелла. Именно в этой трактовке лучи ассоциируются с волнами, причем

различные типы волн – решения уравнений – называются модами.

Сами моды обозначаются буквами E и/или H с двумя индексами n и m. Индекс

n характеризует азимутальные свойства волны (число изменений поля по

окружности), а m – радиальные (число изменений поля по диаметру). По

оптическому волокну распространяются только два типа волн: симметричные

(E0m и H0m), у которых только одна продольная составляющая, и

несимметричные (смешанные) (Enm и Hnm), у которых две продольные

составляющие.

[pic]

При этом, если преобладает продольная составляющая электрического поля –

Еz, то волна обозначается ЕНnm, а если преобладает продольная составляющая

магнитного поля Нz, то волна называется , то волна называется НЕnm,

Сопоставляя волновую теорию с геометрической оптикой, следует отметить, что

симметричные моды Е0m и Н0m соответствуют меридиональным лучам,

несимметричные моды Еnm и Нnm – косым лучам.

По волокну могут распространятся как только одна мода – одномодовый

режим, так и много мод – многомодовый режим. Многомодовый или одномодовый

характер идущего по волокну света коренным образом влияет на дисперсию, а

следовательно, и на пропускную способность волокна. Расчет на основе

уравнений Максвелла позволяет найти простой критерий распространения одной

моды: V(2,405 (точное значение константы в правой части неравенства

определяется первым нулем функции Бесселя I0(x)). Это гибридная мода НЕ11.

Отметим, что нормированная частота явно зависит от длины волны света. В

табл. 4.1 приведены значения нормированной частоты, вычесленные по формуле

(4-7).

Как видно из табл. (4.1), в одномодовом ступенчатом волокне при длине

волны света 1550 нм выполняется критерий (4-8), и поэтому

распространяется только одна мода. При длине волны 1310 нм критерий не

выполнен, что означает возможность распространения нескольких мод в

одномодовом волокне на этой длине волны. На практике, однако, волокно

помещается в кабель, который, будучи проложенным, имеет множество изгибов.

Особенно велики искривления волокна в сплайс-боксах. Искривления волокна

приводит к быстрому затуханию неосновных мод. Во всех остальных случаях

наблюдается многомодовый характер распространения света. Отметим, что при

длине волны 850 нм критерий (4-8) нарушается для всех типов волокон. Таким

образом, если вводить излучение длинной волны 850 нм в одномодовое

волокно, то иметь место будет многомодовый режим распространения света.

Противоречия здесь нет. Дело в том, что ступенчатое одномодовое волокно

8/125 предназначено для использования в спектральных окрестностях двух

длин волн: 1310 нм и 1550 нм, где оно в истинном смысле проявляет себя как

одномодовое.

Таблица (4.1). Значения основных оптических параметров волокон и

нормированной частоты V для различных длин волн.

|№№ |Оптическое волокно |( (нм) |

| |Название и|? (%) |n1 |A |1550 |1310 |850 |

| |диаметр | | | | | | |

|1 |step MMF |- |- |0,39* |V=158,0|187,06 |288,29 |

| |200/240 | | | |9 | | |

|2 |step MMF |- |- |0,29* |58,77 |69,54 |107,18 |

| |100/140 | | | | | | |

|3 |grad MMF |2,1** |1,47** |0,28* |35,46 |41,96 |64,67 |

| |62,5/125 | | | | | | |

|4 |grad MMF |1,25** |1,46** |0,20* |20,26 |23,98 |36,95 |

| |50/125 | | | | | | |

|5 |step SMF |0,36** |1,468** |0,13* |2,187 |2,588 |3,990 |

| |(SF) | | | | | | |

| |8,3/125 | | | | | | |

Обозначения: step MMF (multi mode fiber) – ступенчатое многомодовое

волокно;

step SMF (single mode fiber) – ступенчатое одномодовое

волокно;

grad MMF – градиентное многомодовое волокно;

- параметры волокон

** - параметры волокон, производимых фирмой Corning

Количество мод. Если при V(2,405 может распространятся только одна мода,

то с ростом v количество мод начинает резко расти, причем новые типы мод

«включаются» при переходе v через определенные критические значения, табл.

4.2

Таблица 4.2. Номенклатура мод низких порядков.

|Нормированная|Число|Тип мод |

|частота V |мод | |

| |Nm | |

|0-2б405 |1 |НЕ11 – основная мода (единственно допустимая для |

| | |одномодового волокна |

|2,405-3,832 |4 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21 |

|3,832-5,136 |7 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31 |

|5,136-5,52 |9 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31, ЕН21, НЕ41 |

|5,52-6,38 |12 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31, ЕН21, НЕ41,|

| | |Н02, Е02, НЕ22 |

|6,38-7,02 |14 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31, ЕН21, НЕ41,|

| | |Н02, Е02, НЕ22, ЕН31, НЕ51 |

|7,02-7,59 |17 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31, ЕН21, НЕ41,|

| | |Н02, Е02, НЕ22, ЕН31, НЕ51, НЕ13, ЕН12, НЕ31 |

|7,59-8,42 |19 |НЕ11, Н01, Е01, НЕ21, НЕ12, ЕН11, НЕ31, ЕН21, НЕ41,|

| | |Н02, Е02, НЕ22, ЕН31, НЕ51, НЕ13, ЕН12, НЕ31, ЕН41,|

| | |НЕ61 |

При больших значениях V количество мод Nm для ступенчатого волокна можно

оценить по формуле:

[pic] (4-8)

Значение этого выражения может быть как целым, так и дробным. В

действительности же число мод может быть только целым и составлять величину

от одной до нескольких тысяч.

Количество мод для градиентного оптического волокна с параболическим

профилем сердцевины:

[pic] (4-9)

(a – радиус сердцевины, b – радиус оболочки) определяется так:

[pic] (4-10)

Длина волны отсечки (cutoff wavelength)

Минимальная длина волны, при которой волокно поддерживает только одну

распространяемую моду, называется длиной волны отсечки. Этот параметр

характерен для одномодового волокна. Если рабочая длина волны меньше длины

волны отсечки, то имеет место многомодовый режим распространения света. В

этом случае появляется дополнительный источник дисперсии – межмодовая

дисперсия, ведущий к уменьшению полосы пропускания волокна.

Различают волоконную длину волны отсечки ((CF) и кабельную длину волны

отсечки ((CСF). Первая соответствует слабо напряженному волокну. На

практике же волокно помещается в кабель, который при прокладке испытывает

множество изгибов. Кроме этого, сильные искривления волокон происходят при

их укладке в сплайс-боксах. Все это ведет к подавлению побочных мод и

смещению (CСF в сторону коротких длин волн по сравнению с (CF. С

практической точки зрения кабельная длина волны отсечки представляет

большой интерес.

Волоконную длину волны отсечки можно оценить как теоритически, так и

экспериментально. Теоритически легко это сделать для ступенчатого

одномодового волокна – на основании выражений (4-7), (4-8) и (4-9) получаем

(CF=(dNA/2,405=1,847dn1(? .

(CСF, в отличие от (CF, можно оценить только экспериментальным образом.

Одним из практических методов измерения длин волн отсечки (CF и (CСF

является метод передаваемой мощности. Сравнивается измеренная переданная

спектральная мощность в зависимости от длины волны для образца одномодового

волокна длиной 2 м с аналогичным параметром, полученным на образце

многомодового волокна. Строится кривая

[pic] дБ (4-11)

где Аm – разница затуханий; Ps – мощность на выходе одномодового волокна;

Pm – мощность на выходе многомодового волокна.

Многомодовое волокно является эталонным. При этом один и тот же источник

излучения с перестраиваемой длиной волны используется как для одномодового,

так и для многомодового волокна. Строится кривая Am(?), рис (4.1),

длинноволновый участок которой экстраполируется кривой (1). Строится

параллельная прямая (2), отстоящая ниже (1) на 0,1 дБ. Точка пересечения

прямой (2) с кривой Am(?) соответствует длине волны отсечки.

Рис.4.1. Определение длины волны отсечки.

Условия измерения должны соответствовать рекомендациям TIA/EIA и CCITT.

Концы волокна очищаются от защитного покрытия, скалываются – угол скола не

должен превышать 2(. Диаметр светового пятна от источника излучения – 200

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11