Введение
Локальныевычислительные сети (ЛВС) в настоящее время есть в любом офисе, на любомпредприятии. ЛВС также естественна, как и электропроводка. Объединение компьютеровв ЛВС – необходимость в повседневной работе.
Локальная вычислительнаясеть–компьютернаясеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группузданий. Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географическина расстояния более 12 500 км. Несмотря на такие расстояния, подобныесети всё равно относят к локальным./1/
Одной изразновидностью таких сетей является радиорелейная связь.
За долгуюисторию своего развития, насчитывающую более шести десятилетий, несмотря намасштабное разворачивание ВОЛС, радиорелейная связь по-прежнему остаетсяважнейшей составной частью транспортных систем разного уровня – отведомственных до международных.
Следуетпризнать, что прежнее значение радиорелейной связи на магистральном уровне былоутеряно – ее повсеместно вытесняет волоконно-оптическая связь. Но не везде и невсегда. На относительно пустынных или неосвоенных, а также сложно-рельефныхтерриториях, в ряде случаев для дублирования отдельных участков оптики, какпредтеча ВОЛС (при необходимости развернуть связь не дожидаясь завершениястроительства оптических линий) и др., радиорелейная связь вполне достойновостребована на магистральном уровне и сегодня.
В последние годы радиорелейная связь широко используется дляпостроения ведомственных и корпоративных сетей, позволяя оперативно иэффективно обеспечивать связь между удаленными офисами. С помощью радиорелейнойсвязи абонентам предоставляются услуги голосовой телефонной связи, передачиданных (интернет), кабельного телевидения. /2/
1Проектно-пояснительная часть
1.1 Цельрасчетно-графического задания
Разработатьпроект территориальной сети согласно требованиям технического задания на основесовременного оборудования с использованием средств вычислительной техники иинформационных технологий.
1.2 />/>/>/>/>Анализпоставленной задачи
Выполнитьпроектирование в следующем объеме:
− разработать основные виды соединений;
− разработать структурную схему организацииканалов;
− разработать спецификацию оборудованияпередачи данных;
− предусмотреть взаимодействие соборудованием связи, локальными вычислительными сетями (ЛВС) и информационнымикомплексами (ИК);
− рассмотреть и представить системууправления;
− разработать требования к оборудованиюсвязи между пунктами ПД;
В качествефизических каналов передачи информации территориальной сети предприятияпредлагается использовать условия технического задания.
проводной сеть канал передача
1.3 Анализпредметной области
Особенность проводных (беспроводных) сетей передачи данных состоитв наличии радиоканала – объекта, отсутствующего у проводных сетей иопределяющего показатели качества передачи информации в беспроводных сетях.
Радиорелейнаясвязь благодаря своим особым свойствам все более широко применяется вглобальных, региональных и местных сетях передачи данных. Ее привлекательностьобусловлена целым рядом существенных преимуществ:
1. радиорелейныесистемы (PPC) значительно превосходят традиционные проводные по оперативности иэкономичности развертывания линий связи;
2. применениерадиорелейных линий (РРЛ) – наиболее экономически выгодный, а подчас иединственно возможный вариант при организации многоканальной связи натерриториях со сложным рельефом и там, где прокладка кабеля нецелесообразна;
3. РРЛможно использовать для оперативного возобновления связи при авариях намагистралях проводной связи, заменяя ими поврежденные участки;
4. построениеразветвленных цифровых сетей радиорелейной связи эффективно в больших городах ив индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей невозможна или связана снеприемлемо высокими затратами;
5. качествопередачи информации по РРЛ практически не уступает обеспечиваемому прииспользовании ВОЛС и других кабельных линий. /3/
1.4Организация каналов передачи данных
Каналпередачи первичной сети представляет собой совокупность технических средств и средыраспространения, обеспечивающую передачу сигналов электросвязи в определеннойполосе частот с определенной скоростью передачи между двумя сетевыми станциями,двумя сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом. Техническиесредства, позволяющие образовать каналы передачи, входят в состав системпередачи. /4/
1.4.1 Каналыпередачи, их классификация и основные характеристики
Каналомпередачи называется совокупность технических средств и среды распространения,обеспечивающая передачу сигналов электросвязи в определенной полосе частот илис определенной скоростью передачи между оконечными или промежуточными пунктамителекоммуникационных сетей.
В зависимостиот способа представления информации электрическими сигналами различаютаналоговые и цифровые каналы передачи данных.
Первые сетиПД были аналоговыми, поскольку использовали распространенные телефонныетехнологии. Но в дальнейшем устойчиво растет доля цифровых коммуникаций (этоканалы типа Е1/Т1, ISDN, сети Frame Relay, выделенные цифровые линии и др.)
В зависимостиот направления передачи различают каналы симплексные (односторонняя передача),дуплексные (возможность одновременной передачи в обоих направлениях) иполудуплексные (возможность попеременной передачи в двух направлениях).
В зависимостиот числа каналов связи в аппаратуре ПД различают одно- и многоканальныесредства ПД. В локальных вычислительных сетях и в цифровых каналах передачиданных обычно используют временное мультиплексирование, в аналоговых каналах – частотноеразделение.
Если канал ПДмонопольно используется одной организацией, то такой канал называют выделенным,в противном случае канал является разделяемым или виртуальным (общегопользования)./6/
1.4.2Типовые каналы передачи
Каналпередачи, параметры которого соответствуют принятым нормам, называют типовым.
Различаютследующие типовые каналы передачи:
– каналтональной частоты;
– каналзвукового вещания;
– канализображений;
– широкополосныеи цифровые каналы.
1.5Декомпозиция задачи на отдельные подзадачи
Учитываясложность и масштабность поставленной задачи, решать ее целесообразно внесколько этапов:
– исследование моделей каналов связи в телекоммуникационныхсистемах;
– анализ протоколов маршрутизации;
– анализ активного оборудования для построения сетей;
– расчетно-графическая часть территориальной сети;
– проектирование линий связи;
– разработка функциональных схем проектируемой подсистемы;
– расчет волоконно-оптической магистрали связи.
2.Технологическая часть
2.1Сравнительный анализ технологий проводного и беспроводного доступа
2.1.1Требования и основные компоненты беспроводных сетей
Для решенияперечисленных задач моделирования беспроводных сетей требуются следующиеисходные данные.
1. Картаместности, необходимая для адекватного описания условий распространениясигналов в рассматриваемом регионе;
2. Сведенияо законе распределения абонентов (трафика) на рассматриваемой территории и иххарактеристиках, заданных аналитически или представленных в обменном форматекартографических данных;
3. Техническиехарактеристики планируемой сети (технология передачи и обработки информации,частотный диапазон, требуемое описание сигнал/шум), указанные в ее стандарте;
4. Характеристикиприменяемого оборудования;
5. Техническиехарактеристики радиосредств или оборудования, функционирующих в данном регионе.
Требования к объему и полноте исходных данных зависят от типарешаемой задачи (проводная или беспроводная).
В связи с многообразием и сложностью задач построения проводных(беспроводных) сетей трудно рассчитывать на реализацию в одной универсальноймодели полного набора функций, необходимых для решения всех перечисленныхзадач. Поэтому, в настоящее время сложилось несколько специализированных типовавтоматизированных компьютерных систем анализа и оптимизации характеристикбеспроводных сетей, каждому из которых присущи свои особенности применяемыхмоделей. Среди них следует выделить 4 ключевых типа.
1. Системы частотно-территориального планирования проводных(беспроводных) сетей. Применяются на этапе развертывания новых или модернизациисуществующих беспроводных сетей различного назначения для оптимального выборамест и состава оборудования приемопередающих станций; их особенностямиявляются:
− использованиеэлектронных географических карт для точной привязки модели сети к местности;
− применениестрогих моделей распространения электромагнитных волн в каналах связи;
− широкийспектр рассчитываемых характеристик.
2. Системы, обеспечивающие решение задач электромагнитнойсовместимости проводных (беспроводных) сетей – применяются, как и первые, наэтапе развертывания новых или модернизации существующих беспроводных сетейразличного назначения для согласования их параметров с параметрами других сетейс целью минимизации взаимных помех и для них характерно:
− возможностьподключения к базам данных с местами размещения и составом приемопередающейаппаратуры всех радиосредств, работающих в рассматриваемом регионе;
− возможностьподключения к базам данных параметров приемопередающей аппаратуры различныхпроизводителей;
− использованиеэлектронных географических карт для точной привязки модели сети к местности;
− расчетхарактеристик помех различного вида и оценка их влияния на параметры сетей.
3. Системы мониторинга качества работы существующих сетей;применяются для измерения и последующего анализа характеристик сети в реальныхусловиях ее функционирования; в системах такого типа обеспечивается:
− обменинформацией с базами данных измерений параметров реальных сетей;
− возможностьсравнения результатов расчета и эксперимента и корректировки параметров моделисети по его результатам.
4. Системы, предназначенные для оптимизации принципов передачиинформации и параметров оборудования разрабатываемых сетей; в таких системах:
– нет необходимости в точной привязке модели сети копределенной местности;
– должна быть обеспечена возможность проверкиработоспособности системы в различных условиях, вследствие чего применяютсястатистические модели распространения электромагнитных сигналов;
– имеется возможность задания различных алгоритмов работысети.
2.1.2 Технологии беспроводного доступа
Беспроводные технологии 3G, WiMAX и Wi-Fi используются во всеболее широком спектре отраслей. 3G работаетв области мобильной связи и обеспечивает передачу голоса и данных, правда,скорости передачи данных пока не очень высоки. Технология WiMAX в отличие от 3Gориентирована только на IP и потому проста и удобна. На ее основе можно быстроразвернуть сеть, а пропускная способность WiMAX, в том числе и для передачиголоса, сулит большие перспективы. Однако3G – зрелая, рабочая технология, а WiMAX хотя и более перспективная,но еще недостаточно разработана. Технология Wi-Fi работает на ограниченномрасстоянии, и если теоретически можно добиться дальности в 200–300 м, тов условиях крупных городов с большим числом помех и преград она ограниченаобычно 30 м и применяется, как правило, внутри помещений. Таким образом,cвязь по Wi-Fi удобна и для дома, и для офиса. Есть сети Wi-Fi весьмавнушительных размеров, но они все равно ограничены помещениями, пусть и оченьбольшими, с немалым скоплением людей, например, в аэропортах, крупных складскихкомплексах, гостиницах, выставочных павильонах.
WIMAX очень перспективная технология, но она требует достаточноширокого частотного спектра. И пока этот вопрос не будет отрегулирован вправовом плане, рассчитывать на большой рост сетей WiMAX не приходится.
Эти три технологии не конкуренты и являются взаимодополняющими дляоператора – ведь у них разные зоны покрытия базовых станций. Известно, чтоWi-Fi работает на небольшом расстоянии, и его целесообразно использовать, когдатребуется небольшая зона покрытия. Технология WiMAX удобна, если необходимообеспечить беспроводной широкополосный доступ в Интернет. Наиболее разумныйпуть для оператора – в зависимости от местоположения и конкретных условийработы комбинировать эти три технологии – 3G, WiMAX и Wi-Fi – с тем, чтобыобеспечить лучшую зону покрытия при оптимальных затратах.
Однако следует помнить, что у всех трех технологий разная степеньзрелости. Технология 3G и ее реализация UMTS наиболее зрелые, так как естьготовое промышленное оборудование и решения на его базе, а самое главное, естьабонентские терминалы, позволяющие донести сервисы, которые развертываются набазе этой технологии, до конечных пользователей. Технология Wi-Fi такжеявляется достаточно зрелой. Но, к сожалению, этого нельзя сказать протехнологию WiMAX. И все равно стоит делать на нее ставку, ее привлекательностьи перспективность заключаются в том, что WiMAX дает возможность болееэффективно использовать частотный спектр.
Но основной проблемой, характерной для всех новых технологий,являются не только вышеперечисленные сложности и нехватка недорогоготерминального оборудования, а неготовность абонентов пользоваться услугамиширокополосной передачи данных. Этосерьезно тормозит распространение беспроводных технологий на массовом рынке.
Таким образом, если говорить о беспроводных технологиях вглобальном, мировом масштабе, то можно выделить три сдерживающих фактора:недостаток терминалов, ограниченность сервисов и высокие цены. А в России к нимеще добавляются сложности с лицензированием частот для WiMAX.
2.1.3Технологии проводного доступа
Технологиипроводного абонентского доступа имеет смысл разбить на пять основных групп покритерию среды передачи и категориям пользователей. На рис. 1 представленаих классификация.
LAN(Local Area Network) – группа технологий, предназначенных для предоставлениякорпоративным пользователям услуг доступа к ресурсам локальных вычислительныхсетей и использующих в качестве среды передачи структурированные кабельныесистемы категорий 3, 4 и 5, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.
DSL(Digital Subscriber Line) – группа технологий, предназначенных дляпредоставления пользователям ТфОП услуг мультимедиа и использующих в качествесреды передачи существующую инфраструктуру ТфОП.
КТВ(кабельное телевидение) – группа технологий, предназначенных для предоставленияпользователям сетей КТВ мультимедийных услуг (за счет организации обратногоканала) и использующих в качестве среды передачи оптоволоконный и коаксиальныйкабели.
OAN(Optical Access Networks) – группа технологий, предназначенных дляпредоставления пользователям широкополосных услуг, линии доступа кмультимедийным услугам и использующих в качестве среды передачи оптоволоконныйкабель.
СКД(сети коллективного доступа) – группа гибридных технологий для организациисетей доступа в многоквартирных домах; в качестве среды передачи используетсясуществующая в домах инфраструктура ТфОП, радиотрансляционных сетей и сетейэлектропитания.
/>
Рис. 1.Классификация технологий проводного доступаТехнологии группы LAN
В группе LANболее 90% всех сетей построены с использованием технологии Ethernet, онаобеспечивает пользователям корпоративных сетей скорости передачи информации от10 Мбит/с до 1 Гбит/с. Широкое распространение сетей Ethernet при организацииLAN, в первую очередь, связано с низкой стоимостью, легкостью управления и простотойиспользуемого оборудования. Ethernet обеспечивает сейчас поддержку широкогонабора услуг, включая передачу речи и видео с требуемым качеством обслуживанияQoS (IEEE 802.1p), а также организацию VLAN (IEEE 802.1Q).Технология сетей коллективного доступа
Дляорганизации относительно недорогого доступа в Интернет жителей многоквартирныхдомов разработаны технологии СКД: HomePNA и PLC (Power Line Communication).Сеть доступа развертывается на существующей в доме кабельной инфраструктуре(витая медная пара, проводка радиотрансляционных сетей, электрическаяпроводка), а концентратор трафика может подключаться к узлу служб сиспользованием различных систем передачи (кабельных, радио и др.).
Для домашнихсетей подходит оборудование гибридных Ethernet или mini-DSLAM при использованиив качестве концентратора трафика мультиплексоров DSL.
ТехнологияHPNA разработана альянсом Home Phoneline Networking Alliance (стандарты: HPNA1.0, HPNA 1.1, HPNA 2.0 и HPNA 3.0). Системы доступа HPNA 1.x обеспечиваютколлективный доступ к каналу с пропускной способностью 1 Мбит/с на расстояниидо 150 м (HPNA 1.0) и до 300 м (HPNA 1.1). В стандарте HPNA 2.0пропускная способность коллективного канала увеличена до 10 Мбит/с придальности до 350 м. В стандарте HPNA 3.0 пропускная способность увеличитсядо 100 Мбит/с.Технологии симметричного DSL-доступа
Технологиисимметричного DSL-доступа используются при предоставлении услуг объединенияLAN, организации выносов, подключении оборудования пользователя к транспортнымсетям по симметричным медным линиям. К этой группе относятся технологии HDSL,SDSL, MDSL, MSDSL, SHDSL, HDSL2/4 И VDSL.
Симметричныетехнологии xDSL различают по числу пар используемых проводов. В частности,самая «древняя» симметричная технология HDSL (high bit rate DSL) применяетсядля передачи по одной, двум или трем парам, причем в каждой паре осуществляетсядуплексная передача. Часть «родословного дерева» xDSL для симметричныхтехнологий представлена на рис. 2 /9/.
/>
Рис. 2.Классификация симметричных xDSL-технологий по числу пар используемых проводов
Сначалапоявился вариант HDSL для двух пар, нормированный в ANSI, который используеткодирование 2B1Q. Затем прошла стандартизация HDSL для трех, двух и одной пар вETSI с использованием 2B1Q или CAP. Часто употребляются обозначения HDSL2 иSDSL2, причем технология HDSL2 рассчитана исключительно на передачу Т1, a SDSL2поддерживает скорости от 384 кбит/c до 2,304 Мбит/с (с шагом 64 кбит/с).
ТехнологииSDSL2 предназначались в основном для делового сектора. Но возможностикомбинированной передачи речи и данных, повышенная потребность частного секторав скорости передачи и хороших технических характеристиках (таких, какспектральная совместимость, аварийное питание и т.д.) могут в будущем привестик тому, что SDSL2 заменят ISDN в частном секторе и тем самым создадут серьезнуюконкуренцию асимметричным службам xDSL. Первые образцы оборудования SDSL2 былипредставлены на выставках «Ce-BIT'99» и «Telecom» /10/.Технологии асимметричного xDSL-доступа
Еслипервоначально развитие симметричных технологий xDSL в основном былоориентировано на потребности делового сектора, то асимметричные технологии xDSLпредназначались для частного сектора. Такой подход определяет существеннуюразницу в требованиях к ним. В частном секторе было необходимо, чтобы ужесуществующая телефонная служба (ТфОП или BRI-ISDN) продолжала работать и припереходе на ADSL. Классификация асимметричных xDSL-технологий приведена на рис. 3.
/>
Рис. 3.Классификация асимметричных xDSL-технологий
ADSL (такназываемая Full-rate ADSL) первоначально требовала наличия разветвителя.Технология обеспечивала максимальную скорость передачи в прямом направлении –6,144 Мбит/с, а в обратном – 0,640 Мбит/с. Разделение осуществляется с помощьюэхокомпенсации или методом частотного разделения. Разветвители необходимы каксо стороны АТС, так и со стороны абонентов. В ADSL после долгой конкуренции САР(амплитудно-фазовая модуляция) и DMTV (дискретная мультитоновая технология)последний вид модуляции получил наибольшее распространение.
Первые версииADSL имели следующие отношения скоростей передачи в прямом и обратномнаправлениях: ADSL1 – 1,5 Мбит/с / 16 кбит/с; ADSL2 – 3 Мбит/с / 16 кбит/с;ADSL3 -6 Мбит/с / 64 кбит/с).Технологии группы КТВ
Использованиесетей КТВ для построения интерактивных сетей доступа к мультимедийным услугамстало возможным с появлением в 1997 году стандарта DOCSIS (Data over CableService Interface Specification), разработанного по инициативе организацииоператоров кабельных сетей Северной Америки MCNS (Multimedia Network SystemPartners Ltd.). Для построения гибридных (HFC – Hybrid Fiber Coaxial) сетей КТВсегодня имеется 5 стандартов: три американских (DOCSIS 1.0, DOCSIS 1.1 и DOCSIS2.0), один европейский (Euro-DOCSIS) и один международный (Рек. J.112 ITU-T),объединяющий требования американских и европейского стандартов. Дальнейшееразвитие европейского (IPCableCom) и американского (PacketCable) вариантовспецификаций на HFC-сети продолжается в части создания дополнительныхвозможностей и внедрения новых услуг. Для организации прямого канала в сетяхКТВ США применяется полоса частот 6 МГц (Рек. J.83.B. ITU-T) в диапазоне частот88–860 МГц. При использовании модуляции 256QAM скорость передачи данных впрямом канале достигает 42 Мбит/с. В Европе для этих целей занимается полосачастот 8 МГц (Рек. J.83.A ITU-T) в диапазоне частот 108–862 МГц, а скоростьпередачи составляет 52 Мбит/с. Отличие европейских и американских сетей КТВ неограничивается только указанными характеристиками. Они разнятся также методамисигнализации и организации интерфейса V5, методами обеспечения безопасности ит.д. В целом эти различия и определили появление двух стандартов на обратныйканал в интерактивных сетях КТВ: DOCSIS и EuroDOCSIS /11/. Стандарт DOCSIS 1.0определяет физический и МАС-уровни, уровень управления для кабельных модемов иголовных станций CMTS (Cable Modem Termination System), принципы обеспечениясетевой безопасности (шифрование и аутентификация) и качество обслуживания. Дляорганизации обратного канала выделен диапазон частот 5–42 МГц. Скоростьпередачи в обратном канале для этого канала не превышает 1 Мбит/с. Дальнейшеесовершенствование стандартов DOCSIS шло по пути увеличения пропускнойспособности обратного канала, обеспечения механизмов QoS для IP-телефонии имультимедийных приложений. В третьей версии стандарта DOCSIS 2.0 скоростьпередачи в обратном канале составляет около 30 Мбит/с. В Европе для организацииобратного канала выделен диапазон частот 5–65 МГц, а скорость передачисоставляет около 42 Мбит/с./12/Оптические технологии группы OAN
Группатехнологий FTTx (Fiber To The x, где x может быть заменен на B – Building –здание или Cab – Cabinet – распределительный шкаф сети абонентских линий, см. рис. 1)предназначена для совместного использования с технологиями ADSL и VDSL ипозволяет более эффективно использовать пропускную способность этих технологийблагодаря сокращению длины медно-кабельных линий связи /13/.
Этитехнологии позволяют предоставлять индивидуальному пользователю каналы спропускной способностью выше 1 Гбит/с, однако стоимость их пока высока. Внастоящее время для предоставления пользователям широкополосных услугиспользуются обычно смешанные медно-оптические сети доступа. Существуетнесколько концепций разворачивания сети доступа смешанного типа. Одна из нихназывается HFC (Hybrid Fiber Coaxial) и предполагает доведение оптики до точкиконцентрации, при этом распределительная абонентская сеть строится на основекоаксиальных кабелей. Данная архитектура не получила широкого распространения ииспользуется обычно лишь операторами кабельного телевидения. Другая концепцияявляется разновидностью концепции FTTx и носит название FTTB (Fiber To TheBuilding – «волокно к зданию», то есть доведение ВОЛ С до офисного здания).Согласно концепции FTTB распределение сигналов по абонентам внутри зданияосуществляется по витым медным парам с использованием преимущественнотехнологии VDSL. На рис. 4 представлены другие варианты концепции FTTx.
/>
Рис. 4.Технологии оптического доступа
Вариантыдоступа FTTH и FTTB пока не получили широкого распростра – нения. Связано это восновном с тем, что их реализация требует от оператора значительно большихинвестиций, чем построение DSL-инфраструктуры, поскольку для предоставленияабоненту высокоскоростного канала (до нескольких Гбит/с) необходимо во много разувеличить пропускную способность опорных сетей, протянуть оптоволокно доабонента, разработать немало новых приложений и, самое главное, убедитьабонента заплатить за это деньги. Поэтому многие операторы до сих пор стараютсяиспользовать имеющуюся медно-кабельную инфраструктуру.
Подгруппатехнологий PON – это семейство быстроразвивающихся, наиболее перспективныхтехнологий широкополосного мультисервисного множественного доступа пооптическому волокну. Суть технологии пассивных оптических сетей, вытекающая изее названия, состоит в том, что ее распределительная сеть строится безкаких-либо активных компонентов: разветвление оптического сигналаосуществляется с помощью пассивных делителей оптической мощности – сплиттеров.Следствием этого преимущества является снижение стоимости системы доступа,уменьшение объема необходимого сетевого управления, высокая дальность передачии отсутствие необходимости в последующей модернизации распределительной сети.
Из технологийподгруппы 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
2.2Исследование модели каналов связи в телекоммуникационных системах
Проведемклассификацию каналов связи.
Канал связи –это совокупность устройств, обеспечивающих передачу сигналов с определеннымисвойствами от одного пункта к другому. При построении системы связи, какправило, является заданным звеном, с которым источники и получатели сообщенийдолжны быть согласованы посредством передатчиков и приемников.
По физическойприроде 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.
Электрическиеи 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 сигналовэлектромагнитные волны, распространяющиеся по эфиру.
По формепередаваемой информации каналы связи делятся на:
– аналоговые– по аналоговым каналам предается информация, представленная в непрерывнойформе, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физическойвеличины;
– цифровые– по цифровым каналам передается информация, представленная в виде цифровых (дискретных,импульсных) сигналов той или иной физической природы.
В зависимостиот возможных направлений передачи информации различаю:
– симплексныеКС, позволяющие передавать информацию только в одном направлении;
– полудуплексныеКС, обеспечивающие попеременную передачу информации в прямом и обратномнаправлении;
– дуплексныеКС, позволяющие вести передачу информации одновременно и в прямом и в обратномнаправлениях.
Каналы связимогут быть:
– коммутируемыми;
– некоммутируемыми.
Коммутируемыеканалы создаются от отдельных участков(сегментов) только на время передачи поним информации; по окончании передачи такой канал ликвидируется(разъединяется).
Некоммутируемые(выделенные) каналы создаются на длительное время и имеют постоянныехарактеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности.
По пропускнойспособности их можно разделить на:
– низкоскоростныеКС, скорость передачи информации в которых от 50 до 200 бит/с; это телеграфныеКС, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;
– среднескоростныеКС, например аналоговые (телефонные) КС; скорость передачи в них от 300 до 9600бит/с, а в новых стандартах V90-V92 Международного консультативного комитета по телеграфии ителефонии (МККТТ) и до 56000 бит/с.
– высокоскоростные(широкополосные) КС, обеспечивающие скорость передачи информации выше 56000бит/с.
Физическойсредой передачи информации в низкоскоростных и среднескоростных КС обычноявляются проводные линии связи: группы либо параллельных, либо скрученных («витаяпара») проводов.
Дляорганизации широкополосных КС используются различные кабели, в частности:
– неэкранированныес витыми парами из медных проводов (UTP);
– экранированныес витыми парами из медных проводов(STP);
– волоконно-оптические;
– коаксиальные;
– беспроводныерадиоканалы.
Витая пара –это изолированные полупроводники, попарно свитые между собой для уменьшенияперекрестных наводок между проводниками.
UTP кабели чаще другихиспользуются в системах передачи данных, в частности в вычислительных сетях.Выделяют пять категорий витых пар UTP: первая и вторая категории используются принизкоскоростной передачи данных; третья, четвертая и пятая _ при скоростяхпередачи соответственно до 16,25 и 155 Мбит/с.
STP-кабели обладают хорошимитехническими характеристиками, но имеют высокую стоимость, жесткие и неудобны вработе, требуется заземления экрана. Они делятся на типы: Type 1, Type 2 Type 3 Type 5 Type 9. Из них Type 3 определяетхарактеристики неэкранированного телефонного кабеля, а Type 5 –волоконно-оптического кабеля. Наиболее популярен кабель Type 1 стандарта IBM, состоящий из двух парскрученных проводов, экранированных проводящей оплеткой, которую положенозаземлять.
Коаксиальныйкабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком и окруженныйсвитой из тонких медных проводников экранирующей защитной оболочкой.
Основуволоконно-оптического кабеля составляют «внутренние подкабели» – стеклянные илипластиковые волокна диаметром от 5 (одномодовые) до 100 (многомодовые) микрон,окруженные твердым заполнителем и помещенные в защитную оболочку диаметром 125–250мкм. В одном кабеле может содержаться от одного до нескольких сотен таких «внутреннихподкабелей»). Кабель, в свою очередь, окружен заполнителем и покрыт болеетолстой защитной оболочкой, внутри которой положен один или несколько силовыхэлементов, принимающих на себя обеспечение механической прочности кабеля.
Радиоканал –это беспроводной канал связи, прокладываемый через эфир. Система передачиданных (СПД) по радиоканалу включает в себя радиопередатчик и радиоприемник,настроенные на один и тот же радиоволновой диапазон, который определяетсячастотной полосой электромагнитного спектра, используемой для передачи данных. Высокоскоростнойдоступ предоставляет пользователям каналы со скоростью передачи 2 Мбит/с. ивыше./15/
2.3 Анализпротоколов маршрутизации в компьютерных сетях
Маршрутизация (Routing) – это способнаправления сообщений по различным сетям, посредством которого устройствадоставляют сообщения получателям. Маршруты могут задаваться административно(статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации,базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощьюпротоколов маршрутизации (динамические маршруты). Статическими маршрутами могутбыть:
– маршруты,не изменяющиеся во времени;
– маршруты,изменяющиеся по расписанию;
– маршруты,изменяющиеся по ситуации – административно в момент возникновения стандартнойситуации.
Существуютдва основных типа протоколов маршрутизации: протоколы внутреннихмаршрутизаторов (IGP – interior gateway protocol), для маршрутизаторов,находящихся внутри автономной системы (autonomous system), и протоколы внешнихмаршрутизаторов (EGP – exterior gateway protocol), для маршрутизаторов, которыеобщаются с маршрутизаторами в других автономных системах.
2.3.1 ПротоколRIP
RIP (RoutingInformation Protocol) – один из наиболее распространенных протоколовмаршрутизации в небольших компьютерных сетях. Алгоритм маршрутизации RIP(алгоритм Беллмана – Форда) был впервые разработан в 1969 году, как основнойдля сети ARPANET./1/
Протокол RIP предназначен дляавтоматического обновления таблицы маршрутов, при этом используется информацияо состоянии сети, которая рассылается маршрутизаторами (routers). В соответствии спротоколом RIP любая машина может быть маршрутизатором. При этом всемаршрутизаторы делятся на активные и пассивные. Активные маршрутизаторы сообщаюто маршрутах, которые они поддерживают в сети. Пассивные маршрутизаторы читаютэти широковещательные сообщения и исправляют свои таблицы маршрутов, но приэтом сами информацию в сеть не предоставляют. Обычно в качестве активныхмаршрутизаторов выступают шлюзы, а в качестве пассивных – обычные машины (hosts).
В основуалгоритма маршрутизации по протоколу RIP положена простая идея: чем больше шлюзов надопройти пакету, тем большевреми требуется для прохождения маршрута. При обменесообщениями маршрутизаторы сообщают в сеть IP – номер сети и число «прыжков»(hops), которое надосовершить, пользуясь данным маршрутом. Надо сразу заметить, что такой алгоритмэффективен только для сетей, которые имеют одинаковую скорость передачи полюбому сегменту сети./16/
Недостатки RIP. Во-первых, RIP не имеетпредставления о делении на подсети. Если обычный 16-битный идентификатор хостав адресе класса В ненулевой, RIP не может определить, принадлежит ли ненулеваячасть идентификатору подсети или IP адрес – это целиком адрес хоста. Некоторыереализации используют маску подсети того интерфейса, через который пришла RIPинформация, однако такой способ не всегда корректен.
Во-вторых,для RIP требуется очень много времени, чтобы восстановить функционированиесети, после того как вышел из строя маршрутизатор или канал. Время обычносоставляет несколько минут. В это время могут возникнуть петли маршрутизации. Всовременных реализациях RIP существует множество рекомендаций, которыепозволяют избавляться от петель маршрутизации и увеличить скорость сходимостисетей./17/
2.3.2 ПротоколOSPF
OSPF (англ. Open Shortest Path First) – протокол динамическоймаршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-state technology) и использующий длянахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’s algorithm). Протокол OSPF был разработан IETF в 1988 году. Последняяверсия протокола представлена в RFC 2328./17/
OSPF такжеотличается от RIP (как и многие другие протоколы маршрутизации) тем, что OSPFиспользует 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 ПротоколBGP
BGP (протоколграничных маршрутизаторов (Border Gateway Protocol)) – это протокол внешнихмаршрутизаторов, предназначенный для связи между маршрутизаторами в различныхавтономных системах. BGP заменяет собой старый EGP, который использовался вARPANET.
Системы,поддерживающие BGP, обмениваются информацией о доступности сети с другими BGPсистемами. Эта информация включает в себя полный путь по автономным системам,по которым должен пройти траффик (поток данных), чтобы достичь этих сетей. Этаинформация адекватна построению графа соединений AS (автономных систем). Приэтом возникает возможность легко обходить петли маршрутизации, а такжеупрощается процесс принятия решений о маршрутизации.
BGPотличается от RIP или OSPF тем, что BGP использует TCP в качестве транспортногопротокола. Две системы, использующие BGP, устанавливают TCP соединения междусобой и затем обмениваются полными таблицами маршрутизации BGP. Обновленияпредставляются в виде изменений таблицы маршрутизации (таблица не передаетсяцеликом).
BGP этопротокол вектора расстояний, однако, в отличие от RIP (который объявляетпересылки к пункту назначения), BGP перечисляет маршруты к каждому пунктуназначения (последовательность номеров автономных систем к пункту назначения).При этом исчезают некоторые проблемы, связанные с использованием протоколоввектора расстояний./18/
2.3.4Протокол IGRP
Протокол IGRPпредназначен для определения маршрутов, которые расположены внутри автономныхсистем и относится, поэтому, к классу протоколов Interior Gateway Protocol. Поспособу сбора информации о маршрутах внутри автономной системе этот протоколотносится к типу distant–vector.
Этот протоколбыл разработан специалистами компании Cisco в середине 1980-х годов. В отличиеот наиболее популярного протокола маршрутизации RIP, который также являетсяалгоритмом типа distant – vector, протокол IGRP обладал существеннымиотличиями.
Наиболеесущественным отличием протокола IGRP от первой версии протокола RIP являлосьналичие комплексного критерия оценки качества маршрута – метрики.
Использованиепротокола маршрутизации IGRP позволяет определять и обслуживать несколькопараллельных маршрутов, которые связывают одну пару источник – приемник.Существенной особенностью данного протокола маршрутизации является то, что этимаршруты не обязательно должны иметь одинаковую метрику для того, чтобы бытьиспользованными в качестве компонентов единого интегрального канала.
2.3.5 ПротоколEIGRP
Протоколмаршрутизации Enhanced IGRP был разработан специалистами компании Cisco, и представляет собойдальнейшее развитие принципов, которые были заложены в IGRP. В частности, поотношению к протоколу IGRP обеспечиваются следующие дополнительныевозможности:
• Поддержкавнеклассовых IP сетей;
• Передачачастичных обновлений таблицы маршрутов;
• Поддержкаразличных протоколов сетевого уровня.
Формальнопротокол EIGRP относится к алгоритмам маршрутизации типа distant – vector, однако этот протоколсочетает в себе лучшие качества протокола типа link – state и поэтому может бытьотнесен к особому типу протоколов маршрутизации – к гибридным протоколам./18/
2.3.6Протокол IS-IS
Протоколмаршрутизации OSI под названием «протокол обмена данными между промежуточнымисистемами IS-IS» (Intermediate System – to – Intermediate System) используеттот же принцип маршрутизации по состоянию каналов, что и рассмотренный вышепротоколOSPF. Но если OSPF является разработкой IETF, то протокол IS-IS былсоздан ISO (International Standard Organization).
Как раз втерминологии ISO маршрутизаторы называются «промежуточными системами» (IntermediateSystem, IS), а хосты – «конечными системами» (End System, ES). Существует такжепротокол ES-IS, с помощью которого маршрутизаторы узнают о подключенных к нимхостах, а хосты – о маршрутизаторах.
Оказалось,что протокол IS-IS очень хорошо работает в весьма больших сетях, содержащихболее 500 маршрутизаторов.
Подобно OSPF,протокол IS-IS разделяет сеть на области, чтобы не распространять информацию омаршрутах среди всех маршрутизаторов сети, обеспечивая разумные размеры ихтаблиц маршрутизации, а тем самым – быструю сходимость поиска маршрута.
Названноепреимущество 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 сталнедоступен, либо, наоборот, возобновил свою работу после перерыва). Floodingхарактеризуется обменом между маршрутизаторами огромным количеством служебныхпакетов, т. к. каждый маршрутизатор, соседний с данным, приняв очередноеизвещение об изменении состояния каналов и обновив свои таблицы маршрутизации,пересылает его дальше../19/
2.4 Анализактивного оборудования для построения сетей
Локальнаясеть независимо от применяемой топологии, сетевого стандарта и типа используетразного рода оборудование, которое согласно существующим стандартам, правилам исоглашениям умеет передавать и принимать данные.
Оборудование,которое непосредственно участвует в процессе передачи данных путем аппаратнойобработки сигнала, называется активным. К нему относятся сетевой адаптер,концентратор, коммутатор и т.д.
2.4.1Сетевой «проводной» адаптер
Сетевойадаптер, или сетевая карта, – это ключевое оборудование, которое используется вкачестве посредника между компьютером и средой передачи данных. Без сетевогоадаптера невозможен обмен информацией в принципе. Его задача – обработатьполучившие данные согласно требованиям физического уровня модели iso.
Сетевойадаптер вне зависимости от того, для работы в сетях какого типа он предназначен,служит для обработки данных, поступающих ему от компьютера или по каналупередачи данных. В режиме передачи он преобразует поступившие от компьютераданные в электрический сигнал и отправляет его каналу, используемому для передачиданных. В режиме получения данных он выполняет противоположное действие:преобразует электрические сигналы в данные и передает их протоколам верхнегоуровня.
Главноеразличие сетевых адаптеров, не учитывая конструктивные особенности, – вариантисполнения. Существует три варианта.
– платадля установки в слот расширения. Представляет собой плату, содержащуюнеобходимую аппаратную начинку, которую можно установить в свободный слотрасширения материнской платы. До появления atx-стандарта этот вариант исполнениябыл наиболее распространенным и дешевым. Так, материнская плата (даже бюджетныйее вариант) всегда имеет в своем составе свободный слот, предназначенный дляустановки устройства любого типа. Как правило, это слот типа pci или pciexpress в персональных компьютерах и pcmcia-слот в ноутбуках или другихпереносных устройствах.
– внешнийusb-адаптер. Использование usb-адаптеров для расширения функциональностикомпьютера уже давно стало одним из самых распространенных способов. Часто дляподключения адаптера используется удлинительный usb-шнур. Кроме варианта с usb-подключением,нередко встречаются адаптеры, которые с помощью удлинительного шнураподключаются к firewire-порту на материнской плате или дополнительном firewire-контроллере.
– интегрированныйадаптер. Данный вариант сетевого адаптера получил, пожалуй, наибольшеераспространение. Причиной тому стал atx-стандарт материнских плат, которыйпредусматривает использование интегрированных решений. Однако этот стандарт подразумеваетприсутствие только сетевого адаптера стандарта 100base-tx или ему подобного.Правда, иногда встречаются материнские платы, которые содержат интегрированныйбеспроводный контроллер стандарта ieee 802.11b или ieee 802.11g.
2.4.2 Сетевойбеспроводной адаптер
Несмотря нато что беспроводная сеть в качестве среды передачи данных используетрадиоволны, принцип работы беспроводного адаптера похож на принцип работыпроводного аналога. Единственное, что их может различать, – наличие антенны.
Количествоантенн беспроводного оборудования, в том числе и сетевого адаптера, зависит отсетевого стандарта. Так, для адаптеров сетевых стандартов ieee 802.11a, ieee802.11b и ieee 802.11gнормальным считается наличие одной антенны
2.4.3 Концентратор
Концентратор(хаб, репитер, повторитель) – один из вариантов активного центральногоуправляющего узла, который необходим для соединения компьютеров в сеть прииспользовании топологии «звезда». Его можно также применять в качествеусилителя сигнала для увеличения максимальной протяженности сети.
Концентраториспользует протоколы, работающие на физическом уровне модели взаимодействияоткрытых систем, что позволяет использовать его в локальных сетях, построенныхс применением любых технологий. Он считается одним из простейших устройств. Егонепосредственным заданием является распространение поступившего по одному изпортов сигнала на все остальные порты. При этом для него абсолютно неважно,какого типа данные передаются и кому: в любом случае данные транслируются сразуна все порты, что увеличивает трафик в сети, уменьшая тем самым полезнуюскорость. В связи с этим использование концентратора как центральногоустройства оправдано лишь в небольших сетях. В сетях с количеством подключенийболее 12–14 желательно использовать более интеллектуальное устройство, напримеркоммутатор.
Концентраторпредставляет собой устройство, содержащее определенное парное количествопортов, как правило, не более 24
При этом, какправило, на передней панели коммутатора находятся светодиоды, отображающиеактивность портов.
Чаще всего встречаютсяконцентраторы, предназначенные для использования с кабелем «витая пара», тоесть содержащие порты rj-45. Однако бывают также концентраторы, которые вдополнение к портам rj-45 имеют один порт с вкгс-коннектором. Это позволяетподключать к концентратору коаксиальный сегмент сети, тем самым создавая сетькомбинированной топологии.
Можновстретить и так называемые стоечные концентраторы, корпус которых подразумеваетих установку в монтажный шкаф. В этом случае порты для подключения кабеля могутрасполагаться как на передней, так и на задней панели концентратора.
2.4.4 Мост
Сетевой мост –это активное устройство, который используется для объединения в единую сетьразнородных сегментов сети, часто с разной топологией. Его также можно использоватьв качестве повторителя для увеличения длины сегментов локальной сети и увеличенияколичества подключений.
Мост являетсяболее интеллектуальным устройством, чем коммутатор. Применяя аппаратнуюреализацию разных алгоритмов, мост позволяет фильтровать и разделять трафик.Это дает возможность сэкономить на трафике в сети, а также увеличить скоростьдоставки пакетов с данными компьютерам в нужном сегменте сети.
Мост имеетнебольшой размер и содержит минимальное количество портов, как правило, неболее 2–3 портов rj-45. В последнее время мост как отдельное оборудованиеиспользуется достаточно редко, поскольку практически любой коммутатор можетвыполнять аналогичные функции.
2.4.5 Коммутатор
Коммутатор(свитч) – основное устройство активного типа, применяемое в качествецентрального узла для подключения компьютеров в сетях, основанных на топологии«звезда». Его ближайшим по функциональности, но не по «интеллекту» устройствомявляется концентратор, который еще не так давно в силу своей меньшей стоимостиполучил более широкое распространение.
Большей, чему концентратора, функциональности коммутатор обязан протоколам, работающим наканальном уровне. Это позволяет избежать лишнего трафика, когда необходимопередать данные от отправителя конкретному компьютеру, не затрагивая при этомостальные компьютеры. За счет этого достигается высокая скорость передачиданных.
Коммутаторпредставляет собой достаточно интеллектуальное устройство, которое способнообучаться. Он использует мас-адреса устройств, причем эти адреса коммутаторзапоминает. Например, когда компьютер передает данные другому компьютеру,коммутатор запоминает мас-адрес отправителя и отправляет данные сразу на всепорты, то есть работает как концентратор. Однако это происходит только на первыхпорах. Как только коммутатор сможет определить мас-адрес каждого компьютера, подключенногок его портам, данные сразу же будут отправляться на конкретный порт, тем самымуменьшая время доставки, а значит, увеличивая скорость передачи данных.
Внешнекоммутатор выглядит как коробка с определенным количеством (как правило, неболее 48) портов rj-45
Как и вслучае с концентраторами, часто встречаются стоечные коммутаторы, предназначенныедля установки в монтажный шкаф. При этом стоечные коммутаторы обычно
Можносоединять. Для этого используется либо отдельный rj-45 порт на задней панели,либо один из свободных портов на передней панели.
Еще однимплюсом коммутаторов является возможность управления. Так, различают управляемыеи неуправляемые коммутаторы.
Управляемыекоммутаторы, кроме набора портов rj-45, содержат еще один порт, с помощьюкоторого их можно подключить к компьютеру и производить настройку. Кроме того,часто управление коммутатором осуществляется с помощью веб-интерфейса черезлюбой браузер, для чего коммутатор снабжается статическим 1 р-адресом,который при необходимости всегда можно изменить.
2.4.6 Маршрутизатор
Маршрутизатор(роутер) – еще один представитель активного оборудования, который играет рольцентрального узла в случае использования топологии «звезда» или комбинированнойтопологии. По свои возможностям он является наиболее «интеллектуальным» и можетделать все, что выполняют концентратор, мост и коммутатор вместе взятые. Акроме того, имеет еще свой «багаж» возможностей: использование обновляемыхтаблиц маршрутизации, поддержка виртуальных сетей, работа с разнороднымисегментами сети, внутренний брандмауэр и многое другое. Как результат – быстраяи эффективная работа локальной сети без лишних задержек и тем более коллизий.
Протоколы,реализованные в аппаратной части маршрутизатора, позволяют ему работать насетевом уровне модели взаимодействия открытых систем, а значит – получатьдоступ практически к любому типу служебной информации, которой оперируютсетевые устройства. В результате таблицы маршрутизации, которые используютсядля передачи данных между компьютерами, не только всегда актуальны, но исодержат данные об альтернативных маршрутах движения.
Посколькумаршрутизатор является очень ценным устройством для локальной сети, он обычнопозволяет управлять собой, для чего может использоваться либо веб-интерфейс сдоступом по определенному 1 р-адресу, либо один из управляемых портов.
Внешний видмаршрутизатора мало чем отличается от коммутатора и концентратора, поэтомумногие часто путают их
Как правило,маршрутизатор содержит от 16 до 64 портов и обязательно поддерживаетвозможность установки в стойку монтажного шкафа. Маршрутизатор с 8 портамивстречается достаточно редко, и причиной является высокая цена маршрутизаторавообще. Поэтому когда речь идет о приобретении маршрутизатора, то многиепредпочитают приобретать устройство с 16 и более портами – так сказать, прозапас.
2.4.7 Точкадоступа
Точка доступа(access point) – представитель активного типа устройств, необходимых дляобъединения компьютеров в беспроводную сеть. Его аналогом является проводнойкоммутатор, а в отдельных случаях и маршрутизатор.
Точка доступав силу особенностей беспроводной среды передачи данных является достаточноинтеллектуальным устройством и часто позволяет осуществлять дополнительное управлениелокальной сетью. Например, в современных точках доступа имеется аппаратнаяподдержка работы dns- и dhcp-серверов, что позволяет строить структурированныелокальные сети, представляющие собой упрощенный вариант доменной структуры.Кроме того, точка доступа одновременно является брандмауэром, способнымфильтровать и блокировать пакеты, а также, что самое главное, содержитинформацию, необходимую для аутентификации пользователей.
Внешний видточки доступа зависит от некоторых факторов.
– наличиедополнительных портов rj-45. Достаточно часто точка доступа является темсредство, которое позволяет объединить в одну сеть как беспроводных, так ипроводных клиентов. В связи с этим для подключения последних используют портыrj-45 стандарта
– количествои мощность антенн. Различные сетевые стандарты подразумевают использованиеразного количества антенн, поэтому на точке доступа их будет столько, сколькоэто предусмотрено стандартом.
Однако частовстречаются точки доступа, которые содержат дополнительную антенну, чтопозволяет сделать покрытие сети более широким и увеличить уровень сигнала.Кроме того, некоторые точки доступа позволяют подключать внешнюю антенну, длячего оборудуются соответствующим гнездом либо делают стандартную антеннусъемной, и на ее место можно вкрутить антенну с большим коэффициентом усиления.
– средстваиндикации. На передней панели точки доступа всегда присутствует определенноеколичество светодиодов, которые сигнализируют о переходе точки доступа в тотили иной режим, а также отображают активность дополнительных портов. Количествосредств индикации напрямую зависит как от функциональных возможностей точкидоступа, так и от количества дополнительных портов на задней панели.
– типисполнения. Поскольку беспроводная сеть может организовываться как в закрытомпомещении, так и на открытом воздухе, корпус точки доступа должен быть готов кэтому. Поэтому офисные точки доступа отличаются от точек доступа для внешнегоиспользования. Как минимум различаются вид и материал корпуса. Могут быть и другиеотличия, например в наличии портов и креплений для громо- и грозозащиты, портовдля подключения внешней антенны, питания и т. П.
2.4.8 Модем
Модем – активноеоборудование, предназначенное для соединения двух удаленных точек, напримеркомпьютеров или сегментов сети. Чаще всего он используется для подключениякомпьютера к интернету.
Слово «модем»является сокращением от слов «модулятор» и «демодулятор», что подразумеваетналичие в составе устройства соответствующей аппаратной начинки, котораявыполняет модуляцию и демодуляцию сигнала.
Модем имеетцифровой интерфейс связи с компьютером (цифро-аналоговые и аналого-цифровыепреобразования и аналоговый интерфейс для связи с телефонной линией). Онсостоит из процессора, памяти, аналоговой части, ответственной за сопряжениемодема с телефонной сетью, и контроллера, который всем управляет.
Устандартного аналогово-цифрового модема обмен информацией происходит по обычнойтелефонной линии в диапазоне частот 300–3400 гц.
Преобразованиеаналогового сигнала осуществляется достаточно просто: с определенной частотойизмеряются его характеристики и записываются в цифровой форме по определенномуалгоритму. В обратной последовательности идет преобразование цифровой информации.
Главноеразличие модемов – вариант их исполнения. Бывают внешние и внутренние
Модемы.Внутренние, как правило, выполнены в виде платы расширения, которая вставляетсяв свободный слот компьютера. В случае с персональным компьютером это слот pciили Pci express, в случае с переносными устройствами – слот pcmcia.
В зависимостиот типа модема и среды передачи данных различается скорость их передачи.Скорость обычного цифрово-аналогового модема, работающего с телефонной аналоговойлинией, равна 33,6–56 кбит/с. Кроме того, широкое распространение получили adsl-модемы,которые используются для организации скоростного подключения к интернету
Скоростьпередачи данных у таких модемов обычно находится в пределах 1–8 мбит/ с, нотеоретически возможна скорость выше 20 мбит/с.
2.4.9 Антенна
Вбеспроводной сети антенна имеет большое значение, особенно если к ней подключеноактивное сетевое оборудование, например точка доступа, концентратор,маршрутизатор и т.д. Хорошая антенна позволяет сети работать с максимальнойотдачей, достигая при этом своих теоретических пределов дальности сигнала искорости передачи данных.
Антенныбывают всенаправленные и узконаправленные, а также различаются вариантом ихиспользования: внутри здания или на открытом воздухе кроме того, основнымпоказателем возможностей антенны является ее коэффициент усиления сигнала.Например, узконаправленная антенна позволяет достичь большего радиуса сети, чтоиспользуют, когда необходимо соединить два удаленных сегмента беспроводнойсети. Всенаправленная антенна распространяет сигнал вокруг себя, что дает возможностьдругим устройством, установленным рядом, взаимодействовать друг с другом.Однако, учитывая особенности распространения сигнала, ожидать от такого способаособых результатов не приходится. Использование антенны с большим коэффициентомусиления позволяет увеличить радиус сети и, соответственно, уровня сигнала,особенно на дальних точках подключения./20/
2.5 Антены
2.5.1 Антенна направленная 10 dBi
Приемопередающая направленная наружняя антенна (фазированнаярешетка). Две таких антенны, подключенных непосредственно к сетевым радиокартамили радиобриджам, и направленных друг на друга, обеспечивают дальность связидо 3 км. С усилителями (с каждой стороны) дальностьсвязи возрастает до 6–8 км.
Рабочий диапазон частот 2.4–2.483 ГГц.
Коэффициент усиления – 10 dBi.
Ширина диаграммы направленности на уровне -3 dB:
– в горизонтальной плоскости 15 гр,
– в вертикальной плоскости 40 гр.
– отсутствуют боковые и задние лепестки.
Геометрические размеры антенны – 25 х 15 х 2 см.2.5.2 Антенна направленная 16 dBi
Приемопередающая направленная наружняя антенна (фазированнаярешетка). Две таких антенны, подключенных непосредственно к сетевым радиокартамили радиобриджам, и направленных друг на друга, обеспечивают дальность связи до 10–12 км. С усилителями (с каждой стороны) дальность связи возрастает до 20–30 км.
Рабочий диапазон частот 2.4–2.483 ГГц.
Коэффициент усиления – 17 dBi.
Ширина диаграммы направленности на уровне -3 dB:
– в горизонтальной плоскости 15 гр,
– в вертикальной плоскости 40 гр.
– отсутствуют боковые и задние лепестки.
Геометрические размеры антенны – 49 х 22 х 2,5 см.
2.5.3Антенна направленная параболическая 24dBi
Приемопередающаясегментопараболическая наружняя антенна используется для создания радиоканаловна больших расстояниях. Две таких антенны, подключенных непосредственно ксетевым радиокартам или радиобриджам, и направленных друг на друга,обеспечивают дальность связи до 40 км. С усилителями (с каждойстороны) дальность связи более 50 км. При работе совсенаправленной антенной 11 dBi дальность связи – до 8 км, сусилителем – до 50 км.
Рабочийдиапазон частот 2.4–2.483 ГГц.
Коэффициентусиления – 24 dBi.
Ширинадиаграммы направленност на уровне -3 dB:
– вгоризонтальной плоскости 10 гр,
– ввертикальной плоскости 15 гр.
Геометрическиеразмеры антенны – 60 х 90 см. /21/
2.5.4Всенаправленная антенна 12dBi
При работе снаправленной антенной 24 dBi дальность связи – до 13 км, с усилением – до20 км.
Техническиехарактеристики антенны
Тип антенны –коллинеарная антенная решетка
Входноесопротивление 50 Ом
Рабочийдиапазон частот 2400–2500 МГц
Коэффициентусиления в рабочей полосе частот 12 dB
ПоляризацияВертикальная (горизонтальная – на заказ)
Ширина ДН ввертикальной плоскости (вектор Е) 6.5°
Ширина ДН вгоризонтальной плоскости (вектор Н) 360°
КСВ в рабочейполосе частот
Разъем – гнездоN типа (female)
Габариты – 1030х170х95 мм
Ветроваянагрузка 150 км/ч
Максимальнаяподводимая мощность 50 Вт
Масса неболее 2 кг
Исполнение – внешнее,всепогодное
Способмолниезащиты – необходим внешний грозоразрядник
Крепление нагоризонтальную трубу диаметром 20–40 мм двумя U-болтами
В горизонтальной плоскости:
/>
В вертикальной плоскости:
/>
Рис. 9. Диаграмма направленности на центральной частотерабочего диапазона
Работаетс изделиями ARLAN PC4800, ARLAN BR500, ARLAN AP4800, ARLAN UC4800 и WaveLAN,WavePOINT при наличии соответствующих разъемов-переходников./22/
2.6 Оборудование РРЛ
Оборудованелюбой современной радиорелейной системы для магистральной РРЛ подразделяют наследующие группы: 1) антенна и АФТ, 2) приемопередающая СВЧ (сверхвысокочастотная)аппаратура, 3) модемы, 4) вспомогательное оборудование.
ПриемопередающуюСВЧ аппаратуру часто выполняют конструктивно в виде отдельных СВЧ стоек: стойкиприемников и стойки передатчиков. В каждой стойке размещают несколько такихустройств для организации многоствольной РРЛ. Существуют и другиеконструктивные решения, например, объединение СВЧ приемника и СВЧ передатчика водной стойке или установка их на вертикальных штативах.
В состав стойки модема входит несколько модуляторов идемодуляторов, устройства их резервирования, оконечные устройства ТФ и ТВстволов.
Вспомогательное оборудование в свою очередь содержитаппаратуру резервирования, служебной связи, телеобслуживания, гарантированногоэлектропитания, осушки АФТ.
Важно отметить, что в таких радиорелейных системахмодулятор конструктивно отделен от СВЧ передатчика (демодулятор – от СВЧприемника), а между собой они соединены по ПЧ промежуточная частота
Соединение между приемником СВЧ и передатчиком СВЧ на ПРСтакже выполнено по ПЧ. Такое конструктивное решение позволяет комплектовать всестанции одной магистральной РРЛ типовыми СВЧ стойками.
Принятое подразделение аппаратуры РРЛ на группы оказалосьтакже удобным при создании комплекса унифицированных радиорелейных систем.Такой комплекс, как правило, содержит набор аппаратуры, позволяющий построитьряд РРЛ, работающих в нескольких диапазонах частот, причем для всех систем одинаковатак называемая унифицированная аппаратура: модемы и вспомогательноеоборудование. Для каждого рабочего диапазона разработана своя приемопередающаяСВЧ аппаратура, а антенны и АФТ имеют свои особенности. Примером являетсяотечественный комплекс унифицированных радиорелейных систем (КУРС), позволяющийорганизовать РРЛ в диапазонах 2, 4, 6, 8 ГГц. Переход от разработки иэксплуатации отдельных радиорелейных систем к комплексу унифицированныхрадиорелейных систем имеет ряд существенных достоинств. К ним относятсяснижение издержек производства и стоимости хранения аппаратуры за счетунификации узлов, улучшение обслуживания и др.
3. Расчетно-графическая часть
3.1 План местности с указанием опорных узлов
/>
Рис. 10. Карта с указанием опорных узлов (Бузулук – Сухоречка-Малогосвицкое)
/>
Рис. 11. Карта с указанием опорных узлов (Малогосвицкое – Подколки)
/>
Рис. 12. Карта с указанием опорных узлов (Подколки)
/>
Рис. 13. Карта с указанием опорных узлов(Семеновка-Затоновский-Паникла)
/>
Рис. 14. Карта с указанием опорных узлов (Паникла-Бугуруслан)
Карты, представленные на рисунках 10 -14 показывают расположениеопорных узлов территориальной сети передачи данных Оренбург – Соль-Илецк.
Красные метки соответствуют промежуточным станциям, которыепредназначены для приема сигналов от предыдущей станции радиорелейной линии,усиления этих сигналов и излучения в направлении последующей станции РРЛ.
Синие метки соответствуют оконечным станциям. На данных станцияхпроисходит преобразование сигналов информации в сигналы, передаваемые по РРЛ.
3.2 Основные технические решения по построению региональной сетипередачи данных
3.2.1 Организация мультисервисной опорной сети
Ростпопулярности мультисервисных сетей связи – одна из самых заметных тенденцийроссийского рынка телекоммуникационных услуг в последние годы. Длякорпоративного рынка объединение всех удаленных подразделений в единуюмультисервисную сеть на порядок увеличивает оперативность обмена информацией,обеспечивая доступность данных в любое время. Благодаря возможностиобмениваться большими объемами данных между офисами можно устраиватьселекторные совещания и проводить видеоконференции с отдаленными подраздел
Мультисервиснаясеть представляет собой универсальную многоцелевую среду, предназначенную дляпередачи речи, изображений и данных с использованием технологии коммутациипакетов (IP). Она отличается надежностью, характерной для телефонных сетей (впротивоположность негарантированному качеству связи через Интернет), иобеспечивает низкую стоимость передачи в расчете на единицу объема информации(приближающуюся к стоимости передачи данных по Интернету). Вообще говоря,основная задача мультисервисных сетей заключается в том, чтобы обеспечитьработу разнородных информационных и телекоммуникационных систем и приложений вединой транспортной среде, когда для передачи и обычного трафика (данных), итрафика другой информации (речи, видео и т.д.) используется единаяинфраструктура.
Мультисервиснаясеть открывает массу возможностей для построения многообразных наложенныхсервисов поверх универсальной транспортной среды – от пакетной телефонии доинтерактивного телевидения и Web-сервисов. Сеть нового поколения имеетследующие особенности:
– универсальныйхарактер обслуживания разных приложений;
– независимостьот технологий услуг связи и гибкость получения набора, объема и качества услуг;
– полнаяпрозрачность взаимоотношений между поставщиком услуг и пользователями.
Мультисервиснаясеть, используя единый канал для передачи данных разных типов, дает возможностьуменьшить разнообразие типов оборудования, применять единые стандарты итехнологии, централизованно управлять коммуникационной средой. Мультисервисныесети поддерживают такие виды услуг, как телефонная и факсимильная связь;выделенные цифровые каналы с постоянной скоростью передачи; пакетная передачаданных (FR) с требуемым качеством сервиса; передача изображений,видеоконференцсвязь; телевидение; услуги по требованию (On-Demand); IP-телефония;широкополосный доступ в Интернет; сопряжение удаленных ЛВС, в том числеработающих в различных стандартах; создание виртуальных корпоративных сетей,коммутируемых и управляемых пользователем.
Надоотметить, что мультисервисные сети – это скорее технологическая доктрина илиновый подход к осознанию сегодняшней роли телекоммуникаций, основанный напонимании того, что компьютер и данные сегодня выходят на первое место посравнению с речевой связью. Основные отличия таких сетей состоят в следующем:
– возможностьпередачи большому количеству пользователей в реальном времени очень большихобъемов информации с необходимой синхронизацией и с использованием сложныхконфигураций соединений;
– интеллектуальность(управление услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя илипоставщика сервиса, раздельная тарификация и управление условным доступом);
– инвариантностьдоступа (организация доступа к услугам независимо от используемой технологии);
– комплексностьуслуги (возможность участия нескольких провайдеров в предоставлении услуги иразделение их ответственности и дохода сообразно с видом деятельности каждого).
Основныепроблемы, ограничивающие сегодня распространение широкополосного доступа, азначит, и внедрение мультисервисных сетей, заключаются в том, что это требуетзначительных инвестиций в отрасль. Кроме того, в нашей стране отсутствуетмощная многогигабитная магистральная инфраструктура и слабо развиты абонентскиесети.
Кругпотенциальных пользователей мультисервисных сетей весьма широк. Это, во-первых,бизнес-центры, фирмы, расположенные в одном здании. Корпоративным клиентамнеобходимо множество телефонных линий, высокоскоростной доступ в Интернет,системы аудио- и видеоконференцсвязи, сигнализации и телеметрии. Это такжекрупные холдинги, имеющие территориально удаленные филиалы и подразделения, этокомпании, использующие удаленные автоматические терминалы (банкоматы, торговыеавтоматы). Это системы телемедицины разного уровня и компании мобильной связи,распределенные офисы, коммутационные центры и базовые станции которых такжемогут подключаться к единой мультисервисной сети.
Согласноэкспертным оценкам, линии связи на основе радиорелейного оборудования во многихслучаях могут быть альтернативой волоконно-оптическим линиям. И дело не тольков том, что за долгую историю развития радиорелейной связи оборудованиепостоянно совершенствовалось и достигло высокого технического уровня, но и вдешевизне радиорелейных линий. Кроме того, использование радиорелейныхтехнологий позволяет оперативно развертывать сети связи различной топологии («звезда»,«кольцо» и т.д.).
/>
Рис. 15Модель мультисервисной сети на базе РРС
3.2.2 Организация опорных узлов РСПД
Успешное развитие радиосвязи сопровождается увеличением скоростейи объемов передаваемой информации. Для передачи возрастающих потоков информациис малыми потерями используют сигналы с более широкой полосой, что требуетрасширения диапазона частот, занимаемого системой связи. В свою очередь,передача сигналов с более широкой полосой требует перехода на более высокиенесущие частоты. Тем более, что расширять полосу рабочих частот систем связи вуже освоенных диапазонах волн становится невозможным из-за тесноты в эфире.
В результате, современные системы связи осваивают диапазоны всеболее коротких волн. К достоинствам диапазонов ультракоротких волн относитсятакже несущественный уровень атмосферных и индустриальных помех. Кроме того,широкополосные сигналы позволяют использовать прогрессивные виды модуляции идругие приемы обработки сигналов, обеспечивающие лучшие характеристики помехоустойчивостиприема. В то же время нужно помнить, что радиоволны с длиной волны короче 10 метров можно эффективно использовать лишь в пределах границ прямой видимости.
Компромиссным решением при построении широкополосных систем связи,предназначенных для работы на больших дальностях, является применениерадиорелейных линий связи (РРЛ). Радиорелейные линии представляют собой цепочкуретрансляторов, обеспечивающих поочередную передачу радиосигналов междуоконечными станциями. Различают два вида радиорелейных систем передачи (РРСП) –РРСП прямой видимости, станции которых размещаются на расстоянии прямойвидимости, и тропосферные РРСП, использующие рассеяние и отражение радиоволн внижних областях атмосферы при взаимном расположении станций далеко за пределамипрямой видимости.
В РРСП прямой видимости для увеличения расстояния между станциямирадиорелейных линий антенны ретрансляторов подвешивают на высокие сооружения(мачты, опоры, высотные строения и т.д.). В условиях равнинной местности высотаподнятия антенн 60… 100 метров позволяют организовать уверенную связь нарасстояниях 40… 60 километров.
Цепочку радиорелейной линии составляют радиорелейные станции трех типов:оконечные радиорелейные станции (ОРС), промежуточные радиорелейные станции(ПРС), узловые радиорелейные станции (УРС). Условная радиорелейная линия связисхематично представлена на рисунке 16.
/>
Рис. 16 Радиорелейная линия связи
На оконечной радиорелейной станции начинается и заканчиваетсятракт передачи. Аппаратура ОРС осуществляет преобразование сигналов,поступающих от разных источников информации (телефонные сигналы отмеждугородней телефонной станции, телевизионные сигналы от междугороднейтелевизионной аппаратной и т.д.) в сигналы, передаваемые по радиорелейнойлинии, а также обратное преобразование сигналов, приходящих по РРЛ, в сигналытелерадиовещания или телефонии. Радиосигналы ОРС с помощью передающегоустройства и антенны излучаются в направлении следующей, обычно промежуточной,радиорелейной станции.
Промежуточные радиорелейные станции предназначены для приемасигналов от предыдущей станции радиорелейной линии, усиления этих сигналов иизлучения в направлении последующей станции РРЛ.
На каждой промежуточной радиорелейной станции установлены по двеантенны, ориентированные на соседние РРСП. Каждая из антенн являетсяприемопередающей, то есть используется и для приема, и для передачи сигналов.Одним из преимуществ работы радиорелейной линии связи в сверхвысокочастотном(СВЧ) диапазоне является возможность применения высоконаправленных антенн смалыми габаритами. Небольшие размеры антенн упрощают их установку на высокихсооружениях. Хорошие направленные свойства антенн СВЧ диапазона позволяютоблегчить требования к характеристикам приемопередающего тракта.
Одна цепочка приемопередатчиков РРЛ образует СВЧ симплексный (т.е.предназначенный для передачи сигналов в одном направлении) ствол. Структурасимплексного ствола с учетом плана распределения частот приведена на рисунке 17
/>
Рис. 17 Распределение частот в символьном стволерадиорелейной линии
Два симплексных ствола, работающие во встречных направлениях,образуют дуплексный СВЧ ствол. Для передачи сигналов в обратном направленииможет быть использована та же пара частот, что и в прямом направлении(двухчастотная система), либо другая пара частот (четырехчастотная система).Структурная схема одноствольной дуплексной промежуточной радиорелейной станцииприведена на рисунке 18.
/>
Рис. 18 Структурная схема дуплексной ПРС
Для увеличения пропускной способности радиорелейной линии накаждой радиорелейной станции устанавливают несколько комплектовприемопередающей аппаратуры, подключенных к общей антенне. Магистральныерадиорелейные линии связи могут иметь до восьми дуплексных СВЧ стволов (из них6…7 рабочих и 1…2 резервных).
Кроме ОРС и ПРС для ввода в радиорелейную линию дополнительныхпотоков информации и вывода из РРЛ части передаваемой информации используютузловые радиорелейные станции. В узловых радиорелейных станциях, как и в ОРС,имеется аппаратура преобразования телефонных, радио и телевизионных сигналов всигналы, передаваемые по РРЛ, и аппаратура обратного преобразования. Крометого, от узловых радиорелейных станций могут начинаться новые радиорелейныелинии (ответвления).
При проектировании радиорелейных линий следует учитывать ивозможные изменения условий распространения радиоволн. Так, при повышеннойрефракции (искривление направления распространения радиоволн) сигналы могутраспространяться далеко за горизонтом. Поэтому колебания, излучаемыерадиорелейной станцией с частотой, например, f1, могут быть приняты не толькососедней станцией, но и станцией, отстоящей от нее через три пролета. Но дляпоследней станции это будет паразитным сигналом, так как она должна приниматьсигналы только от ближайшей станции. Нежелательные сигналы от всех другихстанций будут вызывать ухудшение качества приема.
Для устранения подобных явлений ретрансляторы радиорелейной линиисвязи располагают не по прямой линии, а зигзагом, так, чтобы не совпадалиглавные направления соседних участков трассы, использующих одинаковые частоты.При этом используют направленные свойства антенн. Радиорелейные станцииразносят от генерального направления радиорелейной линии связи таким образом,чтобы направлению на станцию, отстоящую через три пролета, соответствовалиминимальные уровни диаграммы направленности антенны. На рисунке 19 показаны трипролета участка трассы РРЛ. На крайних пролетах используются одинаковыечастоты. На такой трассе даже при сильной рефракции радиоволн сигналы отстанций с номерами ПРСi и ПРСi+2 практически не влияют друг на друга. Нарисунке заметно, что антенны практически не воспринимают радиоволны, приходящиес направления, лежащего на прямой, связывающей эти станции.
/>
Рис. 19 Схема расположения ретрансляторов на трассерадиорелейной линии связи
Тропосферные радиорелейные системы передачи используют локальныеобъемные неоднородности атмосферы, вызываемыми различными физическимипроцессами, происходящими в околоземном пространстве. Эти неоднородностиспособны отражать и рассеивать электромагнитные колебания при их распространениив атмосфере. Поскольку неоднородности располагаются на значительной высоте, тои рассеиваемые ими радиоволны могут распространяться на большие расстояния,значительно превышающие расстояние прямой видимости.
В силу нерегулярной структуры неоднородностей тропосферы сигналытропосферных линий подвержены глубоким замираниям. Это затрудняет передачубольших объемов информации с хорошим качеством. С учетом изложенныхобстоятельств тропосферные радиорелейные линии связи оказывается выгоднымстроить в труднодоступных и удаленных районах при не слишком больших объемахпередаваемой информации. На рисунке 20 показан участок трассы радиорелейнойлинии связи. При этом расстояния между станциями можно выбирать до несколькихсотен километров, а емкость систем связи может составлять десятки телефонныхканалов.
/>
Рис. 20 Участок трассы радиорелейной линии связи
3.3 Спецификация
Ниже описанооборудование применяемое при постороении РРЛ на участке Бузулук-Бугуруслан.3.3.1 Антенна направленная параболическая ПАР-2
Антенна предназначенадля приема и передачи широкополосных радиосигналов диапазона 2400–2500 МГц.Применяется для построения беспроводных радиосетей передачи данных наоборудовании Cisco Aironet, Revolution, Avaya Wireless и других стандартаIEEE802.11 и IEEE802.11b.
Особенноэффективна при построении ретрансляторов и дальних линков. Обеспечиваетдальность связи без усилителей до 40 км.
/>/>
Рис. 21Антена ПАР2. Диаграмма направленности
Особоевнимание при производстве антенн ПАР уделяется качеству применяемых материалови изготовлению. Применение сетчатой конструкции отражателя с преимущественнымориентированием элементов излучения в одной плоскости позволило существенноослабить кросполяризацию.
Техническиехарактеристики
Коэффициентусиления 30 dBi
Соотношениемощности излучения в передней и задней полусферах 32 dBi
Ширинадиаграммы направленности на уровне -3 dB 6 град.
Максимальнаямощность До 25 Вт
Разъем N-типа, Male
Поляризация Линейная
Подавлениекросполяризации 32 dB
Вес антенны скреплением 5,5 кг
Размерантенны 120х120 см
Атмосферо-устойчивоепокрытие Порошковая эмаль
Максимальнаяскорость ветра 35 м/сек
Диаметр мачтыдля установки 28–45 мм.
3.3.2Модем
/>
Рис. 22Модем МД-8
МД-8 – Цифровоймодем производства Радиан.
Функциональныехарактеристики:
Модем МД-8стыкуется по ПЧ 70 МГц с любым типом радиорелейного оборудования (КУРС,КОМПЛЕКС, ГТТ, ФМ и др.)
Техническиехарактеристики:
Скоростьцифрового потока – 8448 кбит/с.
Для передачивходного и выходного цифрового потока используется код НDВ-3. Вход и выходпотока несимметричный (75 Ом). Стык соответствует рекомендации G703 МСЭ-Т. Видмодуляции ЧМ.
Напряжениесигнала ПЧ на выходе аппаратуры: 500± 50 мВ
Спектрзанимаемых частот по уровню минус 30 дБ: (70 ± 8,5) МГц
Номинальноенапряжение сигнала ПЧ на входе аппаратуры: 75…750 мВ
Номинальнаячастота сигнала ПЧ на выходе аппаратуры: 70± 3 МГц
Электропитаниеосуществляется от источника постоянного тока напряжением: 20…29 В или 54…72В
Потребляемаямощность не более: 20 Вт
Аппаратурадолжна эксплуатироваться в отапливаемом помещении:
– притемпературе окружающей среды: от +5 до +40 °С
– относительнойвлажности: до 80% при температуре +25 °С
Конструктив:приемо / передающая секция типа «ЕВРОМЕХАНИКА» (Стандарт 19»)
Габаритныеразмеры: 483х44х250 мм
Масса неболее: 3 кг./25/
3.3.3 КоаксиальныйСВЧ кабель RG-402
Высококачественныйгибкий коаксиальный СВЧ кабель 50 Ом, диаметром 0.141 дюйма (3.58 мм) (по внешнему экрану) с фторопластовым диэлектриком, наиболее частоприменяющийся в различной СВЧ аппаратуре аэрокосмического назначения. Сплошнойпосеребренный центральный проводник обеспечивает высокую амплитуднуюстабильность передаваемого сигнала при изгибах. Внутренний экран из спиральнонамотанной посеребренной медной ленты с 40% перекрытием между слоями, позволяетдобиться отличной гибкости кабеля и практически 100%-ного экранирования.Специальная прецизионная технология намотки ленты с учетом параметровэластичности диэлектрика позволяет получить однородное волновое сопротивлениепо длине кабеля и безупречный контакт между отдельными витками ленточногоэкрана. Наружный экран в виде оплетки из посеребренного медного проводавыполняет, главным образом, функции защитного элемента. Учитывая высокуютемпературную стойкость и химическую инертность внешней оболочки из FEP(фторированного этиленпропилена, экструдируемого тефлона) кабель допускаетприменение в агрессивных средах. Данный СВЧ кабель рекомендуется использовать вособо ответственных случаях, где требуются высокая точность передачи сигнала всочетании с высокой гибкостью. Позволяет проводить большую мощность.
/>
Рис. 22СВЧ кабель RG 402
Подробнаяспецификация
Таблица 1 –Конструктив СВЧ кабель RG-402Наименование Материал Диаметр Описание Центральный проводник Омедненная сталь покрытая серебром 0.92 мм Сплошной Диэлектрик Фторопласт 2.97 мм Сплошной Основной экран Посеребренная медь 3.25 мм 100% покрытие Оплетка Посеребренная медь 3.58 мм Плотность оплетки – 97% Оболочка Экструдируемый тефлон 4.14 мм Цвет – синий
Таблица 2 – ХарактеристикиСВЧ кабель RG-402Номинальная погонная емкость 95.1 пФ/м Импеданс 50±2 Ом Максимальная рабочая частота 20 ГГц Рабочая температура -55 +200 °C Эффективность экранирования 100 дБ (макс.) Коэффициент укорочения 1.43 Вес 0.0436 кг/м
Таблица 3 –Затухание и средняя мощность RG-402Частота, МГц 500 1000 3000 5000 10000 18000 20000 Затухание, дБ/100 м 26 39 75 101 152 215 229 Средняя мощность, кВт 0.6 0.4 0.21 0.155 0.105 0.075 0.07
3.4Размещение оборудования на узлах
Вид иколичество оборудование наоконечных радиорелейных и промежуточныхстанциях представим виде таблицы
Таблица 4 –Оборудование на узлахВид Оборудование Кол – во ОРС Антенна направленная параболическая ПАР-24 1 шт Цифровой модем МД 8 1 шт коаксиальный кабель СВЧ типа RG-402 2 шт. ПРС Антенна направленная параболическая ПАР-24 2 шт коаксиальный кабель СВЧ типа RG-402 1 шт.
3.5 Расчетрадиоканала передачи данныхРасчет затухания в антенно-фидерном тракте.
Потери вантенно–фидерном тракте (АФТ) приемника и передатчика складываются из следующихвеличин:
− затуханиев кабеле;
− затуханиев разъемах.
Затухание вдополнительном антенно-фидерном оборудовании (разветвителях, согласующихустройствах и др.) и определяются по формуле:
/>, (1)
где WC – погонное затуханиесигнала в кабеле на рабочей частоте, дБ/м;
L – длина кабеля, м;
WCC – потери в разъеме, дБ;
N – количество разъемов,шт.;
Wдоп – потери в дополнительномантенно-фидерном оборудовании, дБм.
Для расчетазатухания в кабеле необходимо знать значение погонного затухания на рабочейчастоте, которое зависит от марки кабеля. Значения погонного затухания вразличных типах кабелей представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Значенияпогонного затухания в различных типах кабелейМарка кабеля Затухание, дБ/м RG 402 0,26 Belden9913 0,3 LMR 200 0,6 LMR 400 0,3 LMR 600 0,2 S» LDF 0,5 SUPERFLEX 0,6
Призначительной длине кабеля для компенсации затухания ВЧ-сигнала могутприменяться компенсационные приемопередающие усилители. В этом случае потериВЧ-сигнала на участке АФТ от выхода СВЧ-модуля до модемного входа усилителякомпенсируются и в расчетах принимаются равными 0. При этом должно выполнятьсяусловие:
КПРМ>WАФТ, (2)
где КПРМ– коэффициент усиления приемного тракта усилителя;
WАФТ – затухание сигнала вАФТ.
Потери вразъемах составляют от 0.5 до 2 дБ на каждый разъем и сильно зависят откачества заделки разъемов.
Расчетзатухания в АФТ на РРС.
Данные длярасчета затухания в АФТ представлены в таблице 6.
Таблица 6 – Данныедля расчета АФТОбозначение Наименование Ед. изм. Значение
WC погонное затухание сигнала в кабеле дБ/м 0,26 L длина кабеля м 10
WCC потери в одном разъеме дБ 0,5 N количество разъемов шт. 4
По формуле(1) потери в АФТ составляют:
WАФТ = 0,26 ∙ 10 + 0,5 ∙4 + 0 = 4,6 дБ.
Данные длярасчета затухания в АФТ на РРС №4–5 представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Данныедля расчета АФТОбозначение Наименование Ед. изм. Значение
WC погонное затухание сигнала в кабеле дБ/м 0,26 L длина кабеля м 10
WCC потери в одном разъеме дБ 0,5 N количество разъемов шт. 2
Wдоп потери в разветвителе дБ 0,5
По формуле(1) потери в АФТ составляют:
WАФТ = 0,26 ∙ 10 + 0,5 ∙2 + 0,5 = 4,1 дБ./>/>Расчет эффективной изотропной излучаемой мощности
Эффективнаяизотропная излучаемая мощность определяется по формуле:
EIRP = РПРД — WАФТпрд + GПРД, (2)
где РПРД– выходная мощность передатчика, дБм;
WАФТпрд – потери сигнала в АФТпередатчика, дБ;
GПРД – усиление антенныпередатчика, дБи.
Данные для расчета эффективной изотропной излучаемой мощности наРРС №1 и 8 представлены в таблице 8.
Таблица 8 – ПараметрыРРС №1 и 8Обозначение Наименование Ед. изм. Значение
РПРД выходная мощность СВЧ-модуля дБм 18
GПРД коэффициент усиления антенны дБи 24
WАФТпрд потери сигнала в АФТ передатчика дБ 4,6
По формуле (2)эффективная изотропная излучаемая мощность составляет:
EIRP = 18 – 4,6 + 24 =37,4 дБм.
Данные для расчета эффективной изотропной излучаемой мощности наРРС №2 – 7 представлены в таблице 9.
Таблица 9 – ПараметрыРРСОбозначение Наименование Ед. изм. Значение
РПРД выходная мощность СВЧ-модуля дБм 18
GПРД коэффициент усиления антенны дБи 24
WАФТпрд потери сигнала в АФТ передатчика дБ 4,1
По формуле(2) эффективная изотропная излучаемая мощность составляет:
EIRP = 18 – 4,1 + 24 =37,9 дБм./>/>Расчет радиотрассы.
При подвесеантенн на высоте H1 и Н2 предельно возможная длина трассы распространения радиоволнпо прямой видимости обуславливается кривизной земной поверхности и определяетсяпо формуле:
/>, (3)
где LMAX – максимально возможнаядлина трассы распространения радиоволн, км;
H1, Н2 – высота подвеса антенны,м.
Данные длярасчета максимальной длины трассы распространения радиоволн в таблице 10.
Таблица 10 – Высотаподвеса антенны РРСОбозначение Место установки Направление Значение, м
Н12 Бузулук Сухоречка 60
Н21 Сухоречка Бузулук 65
Н23 Сухоречка Малогосвицкое 63
Н32 Малогосвицкое Сухоречка 62
Н34 Малогосвицкое Подколки 65
Н43 Подколки Малогосвицкое 60
Н45 Подколки Семеновка 62
Н54 Семеновка Подколки 67
Н56 Семеновка Затоновский 62
Н65 Затоновский Семеновка 63
Н67 Затоновский Паникла 60
Н76 Паникла Затоновский 64
Н78 Паникла Бугуруслан 63
Н87 Бугуруслан Паникла 60
По формуле (3)предельно возможная длина трассы распространения радиоволн в пределах прямойвидимости составит:
– длянаправления Бузулук – Сухоречка
/>
– для направления Сухоречка – Малогосвицкое:
/>
– для направления Малогосвицкое – Подколки:
/>
– для направления Подколки – Семеновка:
/>
– для направления Семеновка-Затоновский:
/>
– для направления Затоновский – Паникла:
/>
– для направления Паникла – Бугуруслан:
/>
Расчетпотерь при распространении радиоволн.
Расчет потерьв радиоканале производится по формуле:
/>, (4)
где r – расстояние междуантеннами приемника и передатчика, км.
Данные длярасчета потерь при распространении радиоволн приведены в таблица 11.
Таблица 11 – Расстояниемежду РРСОбозначение Расстояние между РРС Значение, км Место установки №1 Место установки №2 r1 Бузулук Сухоречка 11 r2 Сухоречка Малогосвицкое 16 r3 Малогосвицкое Подколки 10,9 r4 Подколки Семеновка 26 r5 Семеновка Затоновский 26 r6 Затоновский Паникла 14,5 r7 Паникла Бугуруслан 9,7
По формуле (4)потери при распространении радиоволн для радиотрассы составляют:
– для направленияБузулук – Сухоречка
/>
– для направления Сухоречка – Малогосвицкое:
/>
– для направления Малогосвицкое – Подколки:
/>
– для направления Подколки – Семеновка:
/>
– для направления Семеновка-Затоновский:
/>
– для направления Затоновский – Паникла:
/>
– для направления Паникла – Бугуруслан:
/>
Заключение
Врасчетно-графическом задании было выполнено проектирование аппаратных средствдля построения территориальной сети передачи данных.
В исследовательской частирассмотрены принципы построения многоканальных систем передачи данных и ихматематические модели. Были подвергнуты расчету характеристики радиорелейныелиний связи.
Рассмотреныканалы передачи данных, основные компоненты проводных сетей и анализ протоколовмаршрутизации. Проведен сравнительный анализ технологий проводного доступа и беспроводного.Выполнена технологическая часть и расчетно-графическая часть с указаниемопорных узлов на плане местности.
Списокиспользованных источников
1 Википедия – свободнаяобщедоступная многоязычная универсальнаяинтернет-энциклопедия – М.: OIM.RU, 2001–2010. – Режим доступа:ru.wikipedia.org. – 10.05.2010.
2 Перспективы радиорылейнойсвязи 2009. – Режим доступа: www.connect-portal.info/radio_relei_perspectivi.html
3 Радиорылейная связь – Режимдоступа: asp24.ru/obzory/radiorelyenaya-svyaz/
4 Рагузина В.Г. Курслекций для студентов очного и заочного отделений по специальности 210406 – «Сетисвязи и системы коммутации» Орск 90 с.
5 Локальные сети – Режим доступа:www.lessons-tva.info/edu/telecom-loc/m1t2_2loc.html
6 Сети. Электроннаябиблиотека М.: 2009 Режим доступа: rk6.bmstu.ru/electronic_book/net/net02/canal.htm
7 Беспроводной доступ.Перспективы – Режим доступа: nmkrupin.narod.ru/wimax.html
8 Орлов С. Ethernet всетях доступа // LAN. Журнал сетевых решений. 2004. №1.
9 Парфенов Ю.А., Мирошников Д.Г.«Последняя миля» на медных кабелях. – М.: Эко-Тренз, 2001.
10 Блушке А. «Родословная»хDSL, или Попытка классификации технологии хDSL для «последней мили» //Технологии и средства связи. 2000. №1.
11 Барабаш П.А., Воробьев С.П.,Махровский О.В., Шибанов В.С. Мультисервисные сети кабельноготелевидения. – СПб.: Наука, 2000.
12 Барабаш П.А., Воробьев С.П.,Махровский О.В., Шибанов В.С. Мультисервисные сети кабельноготелевидения. 2-е издание. – СПб.: Наука, 2004.
13 Котиков И.М. Классификацияи сравнительный анализ технологий проводного доступа // Технологии исредства связи. Специальный выпуск «Системы абонентского доступа», 2004.
14 Долотов Д.В. Оптическиетехнологии в сетях доступа // Технологии и средства связи. Специальныйвыпуск «Системы абонентского доступа», 2004.
15 Вычислительныесистемы, сети и телекоммуникации / В.Л Бройдо – СПб Питер, 2002–688 с.ил.
16 Максимов Н.В., Попов И.И. Компьютерныесети пособие для студентов учереждений среднегопрофессианального образования. –3-е изд, испр. И доп. – М.: ФОРУМ, 2008. – 448 с.: ил.
17 Сети и протоколы. Режимдоступа: www.soslan.ru/tcp/tcp10.html
18 Сети Режим доступа: dmtsoft.ru/bn/468/as/oneaticleshablon/
19 Сети связи следующегопоколения. Автор Д.С. Гулевич Режим доступа:www.intuit.ru/department/network/ndnets/12/4.html
20 Компьютерные советыРежим доступа: sysbook.org.ua
21 Оборудование РРЛРежим доступа:www.nnn.tstu.ru/twn/technhard_k.html
22 РРЛ связьРежим доступа:www.lr.kiev.ua/hps/page13.html
23Организация узлов связи РРЛ Режим доступа: siblec.ru/index.php? dn=html&way=bW9kL2h0bWwvY29udGVudC82c2VtL2NvdXJzZTk5L2xlYzMuaHRt
24 Автор: Фролов С.А.,Бухаров С.А. Источник: Технологии и средства связи No2, 2004 г.
25 РРЛ. Режим доступа:www.connect.ru/catgoods.asp? raz=135&ID=866#