Комп’ютерна мережа технології Ethernet масштабу будинку

 

 

Міністерство освіти і науки України

Національний університет „Львівська політехніка”

Кафедра ЕОМ

 

 

 

 

 

 

 

Пояснювальна записка

до курсової роботи

з курсу:

„Комп’ютерні мережі”

на тему:

„Комп’ютерна мережа технології Ethernet масштабу будинку”

                                                                                              

 

 

 

 

 

Виконав:

ст.гр.КІ-31

Коберник Т. Б.           Прийняв:ст..викл.          Міюшкович Є.Г.

 

 

 

 

Львів – 2011

 

Завдання

Завданням даної курсової роботи є розробка плану побудови мережі з наступними стандартами: 10Base-2 100 Base – 5. Також потрібно забезпечити 4 основні умови для яких мережа Ethernet , що складається з сегментів різних фізичних середовищ, має  працювати коректно:

1. Кількість станцій в мережі не більше 1024;

2. Максимальна довжина кожного фізичного сегмента не більша величини дозволеної стандартом;

3. Час подвійного обертання  сигналу (Path Delay Value, PDV) між двома найвіддаленішими  одна від одної станціями в  мережі не повинен перевищувати 575 бітових інтервалів;

4. Скорочення міжкадрового  інтервалу IPG (Path Variability Value, PVV) при проходженні  кадрів через всі повторювачі  не повинно бути більшим ніж 49 бітових інтервалів. Оскільки при  відправленні кадрів кінцеві  вузли забезпечують початкову міжкадрову відстань в 96 бітових інтервалів, то після проходження повторювача вона повинна бути не менша ніж 96 – 49 = 47 бітових інтервалів.

Також потрібно обрахувати вартість побудованої мережі.

 

 

Анотація

В курсовій роботі розроблено план побудови мережі з використанням наступних стандартів: 10 Base-5 та 100 Base-2, також проведено оцінку працездатності комп’ютерної мережі згідно 4 основних умов і проведено оцінку(грошову) мережі.

 

 

Зміст

Завдання...…………………………………………………………………………2

Анотація……………………...……………………………………………………3

1. Вихідні дані для проектування………………………………………………...5

2. Теоретичні відомості…………………………………………………………...5

2.1. Основні елементи LAN-технологій…………………………………..6

2.2. Кабельні системи………………………………………………………9

2.3.  Комунікаційні мережні засоби………………...……………………11

2.4. Особливості мережної  технології Ethernet……………………...….18

2.4.1. Етапи розвитку технології Ethernet………………………...18

2.4.2. Формати кадрів технології  Ethernet………………………..21

2.4.3. Правила побудови  мереж Ethernet стандарту 10 Base.........23

3. Опис проекту мережі………………………………………………………….26

4. Обрахунки працездатності  мережі…………………………………………..29

4.1. Обрахунок PDV (Path Delay Value)…………………………………29 4.2. Розрахунок PVV (Path Variability Value)……………………………30

5.Розрахунок вартості мережі….……………………………………………….32

5.Висновок……………………….……………………………………………….35

6. Список використаної літератури……………………………………………..36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Вихідні дані  для проектування

В таблиці 1.1. наведені вихідні дані для проектування.

Стандарти можливих технологій	Кількість поверхів	Габарити поверху	Кількість робочих груп (кімнат на поверсі)	Кількість комп’ютерів в робочій групі
10 Base-5 100 Base-2	2	12*12	4	6

Таблиця 1.1. Вихідні дані для проектування.

2. Теоретичні відомості

           З року в рік комп‘ютерна промисловість пропонує нові пристрої та нові технології, що сприяють подальшому ширшому впровадженню комп’ютерних та інформаційних засобів в наше життя, до яких відносяться і комп’ютерні мережі.

           Зокрема, локальна комп’ютерна мережа -  це комунікаційна система, яка дозволяє користувачам комп’ютерів ( в даному випадку – мережних робочих станцій) обмінюватися інформацією, спільно використовувати прикладні програми, передавати файли між комп'ютерами, розділяти доступ і спільно використовувати ресурси комп'ютерів , а також таких пристроїв, підключених до мережі, як принтери, плотери, диски, модеми, приводи CD-ROM та ін.. Постійне зростання  можливостей і продуктивності  комп'ютерів  обумовило зростання  вимог до ефективності функціонування мереж.

          Для локальних мереж , як правило, прокладається спеціалізована кабельна  система  і положення можливих  точок підключення абонентів  визначається  цією кабельною  системою.

            Сьогодні локальні мережі - це  складні системи , які вимагають кваліфікованого обслуговування і адміністрування.

          Для побудови локальних зв'язків  між комп'ютерами використовуються  різні види кабельних систем, мережні адаптери, концентратори-повторювачі, мости, комутатори і маршрутизатори, а також пристрої передачі даних на значні відстані – модеми. Існують ряд стандартів мережних технологій, різні мережні операційні системи. Таким чином, при побудові конкретної локальної мережі дуже важливо зробити правильний вибір з огляду на усі вихідні умови та впливаючі фактори.

           Запропоноване рішення повинно  відповідати конкретним умовам  застосування. Так вимоги висунуті  невеликими фірмами, значно відрізняються  від вимог з боку великих  організацій. Вибір типу мережі  залежить від багатьох факторів: масштабів підприємства, необхідного рівня безпеки, виду діяльності організації, рівня адміністративної підтримки, обсягу мережного трафіку, потреб мережних користувачів, фінансових витрат та ін. І навіть після розробки варіантів мереж, які  відповідають конкретними вимогам, необхідно зробити вибір між ними, давши об'єктивну оцінку за багатьма критеріями.          

2.1. Основні елементи LAN-технологій

Топологія „загальна шина”

 

 

 

           Усі комп'ютери підключаються  до одного кабелю. На його кінцях  повинні бути розташовані термінатори (“заглушки”). Їхня наявність для  мереж Ethernet обов’язкова. За такою  топологією будуються 10 Мегабітні мережі Ethernet (10Base-2 і 10Base-5). Як правило використовуються коаксіальні кабелі. Це пасивна топологія, яка ґрунтується на використанні одного загального каналу зв'язку і колективного використання його в режимі розподілу часу. Порушення кабелю між термінаторами, або кожного з двох термінаторів, приводить до виходу з ладу ділянки мережі між цими термінаторами (тобто сегмента мережі). Відключення кожного з підключених пристроїв на роботу мережі не впливає. Несправність каналу зв'язку виводить з ладу всю мережу.

            Усі комп'ютери в мережі “слухають”  несучий сигнал і не беруть  участі в обміні даними між  двома комп’ютерами, які спілкуються. Пропускна здатність такої мережі  знижується із збільшенням інформаційного  навантаження а також при збільшенні кількості  підключених комп’ютерів.

           Для об'єднання окремих сегментів  шини можуть використовуватися  активні пристрої - повторювачі (repeaters) з окремим джерелом живлення.

           В 100 Мбітних мережах Ethernet така топологія не застосовується.

                                              Топологія “зірка”

 

 

           В цьому випадку кожний комп'ютер ( або інший пристрій ) підключається  окремим кабелем до окремого  порту спеціального мережного  пристрою, що утворює центр “зірки”, яким може бути концентратор (Hub), повторювач (Repeater),  комутатор (Switch)  або   міст (Bridge).

           Центр “зірки” може бути як  активними, так і пасивними. Якщо  між підключеним до мережі  пристроєм і , наприклад, концентратором  відбувається розрив з'єднання, то вся інша мережа продовжує працювати. Правда, якщо цим пристроєм був єдиний сервер, то відновити роботу мережі  буде досить важко. При виході з ладу концентратора ( або іншого “центра”) мережа перестане працювати. Ця  топологія має переваги при пошуку ушкоджень мережних елементів: кабелю, мережних адаптерів, з‘єднань та ін.. При підключенні нових пристроїв "зірка" також зручніша у порівнянні з топологією загальна шина. Як передаюче середовище використовуються скручена пара та оптоволоконні кабелі.

           В теперішній час 100 і 1000 Мбітні  мережі Ethernet будуються переважно  за топологією "зірка".

                                         Топологія “кільце”

           Це активна топологія. Усі комп'ютери (робочі станції) в мережі зв'язані  замкнутим фізичним кільцем. Прокладка  кабелів між робочими станціями  може виявитися досить складною  і дорогою, якщо вони розташовані  не по колу, а , наприклад, у лінію. В якості передаючого середовища  в мережі можуть використовуватись всі існуючі види кабелів, але переважно скручена пара або оптоволокно. Повідомлення циркулюють по колу. Робоча станція може передавати інформацію іншій робочій станції тільки після того, як одержить право на передачу (тобто отримає “маркер”, спеціальний інформаційний кадр), тому колізії виключені. Інформація передається по фізичному кільцю від однієї робочої станції до іншої, тому при виході з ладу одного комп'ютера, якщо не приймати спеціальних заходів, вийде з ладу вся мережа. Час передачі повідомлень зростає пропорційно збільшенню кількості робочих станцій у мережі . Обмежень на діаметр кільця не існує, тому що він визначається тільки відстанню між станціями в мережі. В мережах Ethernet ця топологія не використовується.

            Крім розглянутих вище, широко  застосовуються так звані гибридні  мережні топології: “зірка-шина”, “зірка-кільце”, “зірка-зірка”, “дерево”, які є  розвитком  “зірки”, та ін..   

 

 

 

 

2.2Кабельні системи

Частота, МГц	Швидкість передавання, Мбіт/с	Клас, категорія
Менше 1                            1           16           20          100          100          200          600	До 20 Кбіт/с                   1                  16                  20                 100                1000       більше 1 Гбіт/с	1,А               2,В              3,С                4              5,Д               5+              6,Е              7,F

Таблиця 2.2.1. Категорії та класи кабелів

Тип кабелю “скручена пара”

           Цей тип кабелю є найдешевшим  і найпоширенішим. Він містить  дві або більше пари провідників. В кожній парі провідники  скручені один з одним по всій довжині кабелю. Скручування дозволяє підвищити завадостійкість кабелю і зменшити вплив сигналу в кожній парі на всі інші. Максимальна відстань передавання  при його використанні  1.5-2.0 км, а максимальна швидкість - 1.2 Гбіт/с. Тривалість поширення сигналу 8-12 нс/м . Загасання сигналу 12-28 Дб на 100 м на частоті 10 МГц.

           Найбільш популярним видом середовища  передачі даних на невеликі  відстані (до 100 м) стає неекранована скручена пара ( UTP ), що включена практично в усі сучасні стандарти і технології локальних мереж і забезпечує пропускну здатність до 100 Мб/с (на кабелях категорії 5)

          Екранована скручена пара суттєво дорожча неекранованої, але забезпечує кращу електромагнітну сумісність кабельної системи з джерелами і приймачами сигналів, та забезпечує менший рівень випромінювання в навколишнє середовище ( показник ЕМІ- Electromagnetic Interference ). Використовують фольговану (FTP), та екрановану ( STP) скручені пари та їх комбінації.

           Все ж таки всі види скручених пар мають гірший захист від завад, ніж у коаксіальному кабелі. 

Показник	UTP	FTP	S/FTP	S/STP
Ціна в $ за 1 км     Максимальна          частота,    МГц     Товщина,  мм     Встановлення      Заземлення	200-300         100            5.1        Легке        Легке	280-420         150            6.2        Легке        Важке	460-690           300              6.5         Легке                       Легке	700-1050          300             7.3        Важке         Легке

 

Таблиця 2.2.2. Порівняльні характеристики скручених пар

           Згідно європейського стандарту  мережне обладнання в промислових  умовах повинно мати випромінювання  до 40 Дб на відстані 10 м, а для  комерційних та непромислових  умов експлуатації – до 30 Дб ( показник ЕМІ).

Коаксіальний кабель

           Коаксіальний кабель складається із центрального провідника (одно-  або багатожильного), покритого шаром полімерного ізолятора, поверх якого розташований інший провідник - екран.  Екран являє собою плетіння з мідного проводу або фольги,  обгорнених  навколо  ізолятора . У високоякісних кабелях присутні і плетіння і фольга. Коаксіальний кабель забезпечує більш високу завадостійкість у порівнянні із скрученою парою, але він значно дорожчий. Існують різні види коаксіальних кабелів. При установці мережі необхідно вибирати кабель у точній відповідності із специфікацією на обладнання.