Тема: Сеть абонентского доступа

3.3 Выбор оборудования для узлов связи

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности:

• 
  уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;
  
• 
  скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;
  
• 
  возможные топологии сети и их комбинации (шина, звезда, дерево);
  
• 
  метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);
  
• 
  разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;
  
• 
  стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).
  

Всем этим часто пренебрегают, а напрасно: заменить программное обеспечение сравнительно просто, а вот замена аппаратуры, особенно прокладка кабеля, обходится порой очень дорого, а иногда бывает просто невозможна. В первую очередь следует проанализировать применимость для рассматриваемого случая сети Ethernet как наиболее популярной, недорогой и допускающей развитие (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet).
Для любой сети крайне критична ситуация перебоев в системе электропитания. Несмотря на то, что многие сетевые программные средства применяют специальные меры против этого, как и против других отказов аппаратуры (например, дублирование дисков), проблема очень серьезная. Иногда отключение питания может полностью и надолго вывести сеть из строя.
В идеале защищенными от отключения питания должны быть все серверы сети (желательно и рабочие станции). Проще всего этого добиться, если сервер в сети всего один. Источник бесперебойного питания при сбое питания переходит на питание подключенного компьютера от аккумулятора и подает специальный сигнал компьютеру, который за короткое время завершает все текущие операции и сохраняет данные на диске. При выборе источника бесперебойного питания надо, прежде всего, обращать внимание на максимальную мощность, которую он обеспечивает, и на время поддержания им номинального уровня напряжения (это время составляет от нескольких минут до нескольких часов). В настоящее время применяется один источник бесперебойного для одного сервера.
Наиболее устойчивы к отказам питания портативные компьютеры (ноутбуки). Встроенный аккумулятор и низкое потребление энергии обеспечивают их нормальную работу без внешнего питания в течение одного-двух часов и даже более. Если еще учесть низкий уровень излучений и высокое качество изображения мониторов этих компьютеров, то стоит всерьез рассмотреть возможность использования ноутбуков в качестве рабочих станций, а вероятно, и не слишком мощного, невыделенного сервера. Тем более что многие ноутбуки имеют встроенные сетевые адаптеры довольно неплохого качества. Особенно удобно применение ноутбуков в одноранговых сетях с множеством серверов. Применение внешних источников бесперебойного питания в подобных случаях становится чересчур дорогим удовольствием.
Кроме перечисленных проблем проектировщику сети приходится решать задачи, связанные с выбором сетевых адаптеров, репитеров, концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов. Стоит отметить, что производительность сети и ее надежность определяются самым низкокачественным ее компонентом. При покупке дорогих концентраторов или коммутаторов, не стоит экономить, например, на сетевых адаптерах. Желательно, чтобы все компоненты оборудования максимально полно соответствовали друг другу.
В качестве основного оборудования предлагаются следующие сетевые устройства:
Cisco 7301 - маршрутизатор в компактном корпусе для установки в стойку, оснащенный широким спектром интерфейсов и ПО Cisco IOS (рисунок 16);



Рисунок 16 – Маршрутизатор Cisco 7301
Входящая в популярнейшее семейство маршрутизаторов Cisco 7000, модель 7301 отличается широчайшим набором функциональных возможностей, высокой надежностью и возможностью использования ранее выпускавшихся адаптеров портов. В компактном корпусе Cisco 7301 размещается высокопроизводительный маршрутизатор с одним разъемом для адаптера портов серии 7000, тремя встроенными портами Gigabit Ethernet (на медном или оптоволоконном кабеле)/Fast Ethernet и новой высокоскоростной шиной. Ключевые преимущества маршрутизаторов Cisco 7301:

• 
  втрое большая производительность, чем у подобных существующих маршрутизаторов (например, Cisco 7401);
  
• 
  компактный корпус ,низкое энергопотребление
  
• 
  один слот для адаптера портов серии 7000;
  
• 
  полная поддержка функций Cisco IOS (операционная система маршрутизаторов Cisco);
  
• 
  три встроенных порта Gigabit Ethernet (на медном или оптоволоконном кабеле)/Fast Ethernet;
  
• 
  оптические трансиверы Gigabit Ethernet форм-фактора SFP;
  
• 
  до 1 Гбайт памяти DRAM;
  
• 
  до 256 Мбайт сменной памяти Compact Flash;
  
• 
  поток воздуха от лицевой панели к задней стенке, техобслуживание осуществляется с одной стороны корпуса.
  

Catalyst Cisco WS-C4503 (рисунок 17): серия коммутаторов Cisco Catalyst 4500 является дальнейшим развитием серии коммутаторов Catalyst 4000. Устройства серии Catalyst 4500 обеспечивают неблокируемую коммутацию на уровнях L2/3/4 с огромным выбором функций для построения мультисервисных сетей, а также функций по обеспечению резервирования. Серия Catalyst 4500 состоит из следующих типов шасси: Catalyst 4510R (10 слотов), Catalyst 4507R (7 слотов), Catalyst 4506 (6 слотов), Catalyst 4503 (3 слота). Все типы шасси обладают возможностью резервирования источников питания, интеграции inline-power для IP-телефонии, программных и аппаратных функций реализации отказоустойчивости. Ко всему прочему, шасси: Catalyst 4510R и Catalyst 4507R обладают возможностью резервирования модуля супервизора.



Рисунок 17 - Cisco WS-C4503

D-Link DMC-1910 (рисунок 18): медиаконвертер D-Link DMC-1910 осуществляет преобразование интерфейсов «витая пара – одномодовый одноволоконный оптический кабель» для сетей Gigabit Ethernet 1000BASE-T и 1000BASE-LX. Медиаконвертер поддерживает технологию волнового мультиплексирования, предназначенную для объединения нескольких потоков данных по одному физическому волоконно-оптическому кабелю. Это позволяет одновременно передавать и получать сигналы с длиной волны 1310 нм и 1550 нм по одному оптическому волокну.

Медиаконвертер DMC-1910 состоит из двух модулей – DMC-1910R и DMC-1910T, устанавливаемых на разных концах линии связи. Модуль DMC-1910R использует длину волны 1550 нм для приема данных и 1310 нм - для передачи. А модуль DMC-1910T использует длину волны 1310 нм для приема данных и 1550 нм - для передачи.
Каждый модуль медиаконвертера DMC-1910 помещен в прочный металлический корпус и имеет 1 порт RJ-45 для витой пары и 1 порт для оптического кабеля (SC-коннектор) и может использоваться, как отдельное устройство либо устанавливаться в универсальное 16-слотовое шасси для медиаконвертеров - DMC-1000. Модули поддерживают «горячую» установку при использовании в составе шасси. Ранеее использовался медиаконвертер D-Link DMC-920, осуществлявший преобразование интерфейсов для сетей Ethernet 10/100BASE-TX и 100BASE-FX.



Рисунок 18 - D-Link DMC-1910

D-Link DES-3828 (рисунок 19): современные управляемые коммутаторы третьего уровня серии DES-38хх, входящие в семейство D-Link xStack, обеспечивают высокую производительность, масштабируемость, безопасность, многоуровневое качество обслуживания (QoS), передачу питания по сети Ethernet (Power Over Ethernet) и возможность подключения резервного источника питания. Коммутаторы серии DES-38хх можно объединять в виртуальный стек и управлять ими через единый IP-адрес. Устройства поддерживают IP-маршрутизацию и расширенные функции, обычно присущие более дорогим коммутаторам на основе шасси. Технология Single IP Management позволяет бесшовно объединять коммутаторы серии DES-38хх с гигабитными коммутаторами семейства xStack, имеющими возможность подключения к магистрали сети на скорости 10 Гбит/с.

Интерфейсы:

• 
  24 порта 10/100BASE-TX с поддержкой РоЕ
  
• 
  2 порта 10/100/1000BASE-T
  
• 
  2 комбо-порта 10/100/1000BASE-T/SFP
  
• 
  Автосогласование скорости
  
• 
  Консольный порт RS-232
  

Серия коммутаторов DES-38хх состоит из устройств уровня доступа, которые можно легко объединить в стек с любыми коммутаторами с поддержкой технологии D-Link Single IP Management, включая коммутаторы уровня ядра сети семейства D-Link xStack. Это позволяет создать часть многоуровневой структуры сети с подключением к магистрали и централизованным высокопроизводительным серверам. Стекирование устройств осуществляется без использования специализированных кабелей, что позволяет избежать проблем, связанных с их длиной и методом физического стекирования. Коммутаторы серии DES-38хх объединяются в стек с устройствами, находящимися в любом месте сетевого домена, исключая возможность появления единой точки отказа. Устройства серии DES-38хх являются идеальным решением для сетей отделов, объединяя коммутацию 2 уровня c IP-маршрутизацией, уменьшая количество трафика, передаваемого на магистраль сети и серверы.



Рисунок 19 - DES-3828

D-link DES 3526 (рисунок 20): управляемый коммутатор 2 уровня имеет 24 портами 10/100Base-TX + 2 комбо-портами 1000Base-T/Mini GBIC (SFP).

Коммутаторы серии 10/100 Мбит/с D-Link DES-3500 являются взаимно стекируемыми коммутаторами (разновидность коммутаторов, которые могут быть объединены в стек простым соединением своих стек-портов друг с другом) уровня доступа, поддерживающими технологию Single IP Management (SIM, управление через единый IP-адрес). Эти коммутаторы, имеющие 24 или 48 10/100BASE-TX портов и 2 комбо-порта 1000BASE-T/SFP Gigabit Ethernet в стандартном корпусе для установки в стойку, разработаны для гибкого и безопасного сетевого подключения. Коммутаторы серии DES-3500 могут легко объединяться в стек и настраиваться вместе с любыми другими коммутаторами с поддержкой D-Link Single IP Management, включая коммутаторы 3-го уровня ядра сети, для построения части многоуровневой сети, структурированной с магистралью и централизованными быстродействующими серверами. В основном, коммутаторы серии DES-3500 формируют стек сети уровня подразделения, предоставляя порты 10/100 Мбит/с и возможность организации гигабитного подключения к магистрали. Трафик, передаваемый между устройствами стека, проходит через интерфейсы Gigabit Ethernet с поддержкой полного дуплекса и обычные провода сети, позволяя избежать использования дорогостоящих и громоздких кабелей для стекирования. Отказ от использования этих кабелей позволяет устранить барьеры, связанные с их длиной и ограничениями методов стекирования. В стек могут быть объединены устройства, расположенные в любом месте сети, исключая возможность появления любой точки единственного отказа (single point of failure).



Рисунок 20 - DES-3526

Таким образом, на центральном узле будем использовать маршрутизатор Cisco 7301, маршрутизирующий коммутатор Catalist Cisco WS-C 4503. На квартальном узле следует использовать медиаконвертер D-Link DMC-1910 и коммутатор D-Link DES-3828, а на домовом узле - коммутатор D-Link DES-3526.

3.4 Выбор среды передачи

Существует три основных типа одномодовых волокон:

• 
  одномодовое ступенчатое волокно с несмещённой дисперсией (стандартное) (англ. SMF — Step Index Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.652 и применяется в большинстве оптических систем связи.
  
• 
  одномодовое волокно со смещённой дисперсией (англ. DSF — Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.653. В волокнах DSF с помощью примесей область нулевой дисперсии смещена в третье окно прозрачности, в котором наблюдается минимальное затухание.
  
• 
  одномодовое волокно с ненулевой смещённой дисперсией (англ. NZDSF — Non-Zero Dispersion Shifted Single Mode Fiber), определяется рекомендацией ITU-T G.655.
  

В качестве магистральной кабельной системы предлагается использовать одномодовый волоконно-оптический кабель G 652. с целью увеличения длины кабельного сегмента от 2 до 15 км без повторителей и промежуточных устройств (рис. 21). Благодаря невысокой стоимости и большой широкополосности такие волокна могут применяться на любых участках сетей (магистральных, распределительных, абонентских). Эти волокна могут работать как в сетях, работающих на одной длине волны, так и при использовании спектрального уплотнения плотного (DWDM) или разреженного (CWDM). Волокна G.652 не имеют всплеска затухания на длине волны 1383 нм («водный пик») и могут использоваться в широком спектральном диапазоне 1310 – 1650 нм с системами CWDM.

Рис. 21 Оптоволоконный кабель

От квартального до домового узла используется кабель для подвески UT-48.Такой кабель достаточно экономичен, хорошо защищен от растягивающих нагрузок, имеет небольшой вес и, соответственно, большие длины пролета. Он не содержит гофроброни для дополнительной защиты от повреждений грызунами при вводах в здания, т.к. обычно это не слишком актуально для подвесного кабеля. В кабеле используется несущий трос с диаметрами 3,0 мм или 3,6 мм, что позволяет подвешивать его на опорах с длиной пролета 140 м или 160м соответственно. Это удачная экономичная конструкция

Рисунок 22- Кабель для подвески

От оконечного оборудования до компьютера будет использоваться медный кабель UT45 «витая пара» (рисунок 23), так как оборудование, использующее медный кабель для передачи значительно дешевле оптоволоконного.

Рисунок 23 - Витая пара

Кроме этого на компьютерах не потребуется устанавливать дополнительные сетевые адаптеры для подключения других видов кабеля, так как стандартный сетевой адаптер с разъемом Rj-45 сейчас есть практически на каждом компьютере.

В качестве разъемов у волоконно-оптического кабеля используется разъем SC для подключения к оптическому конвертеру. Для медного кабеля используется разъем Rj-45 (рисунок 24).



Рисунок 24 - Разъем Rj-45