Сеть передачи данных
Сеть передачи данных выполнена по комбинированной схеме путем построения выделенной магистральной сети с дополнением ее сегментами, наложенными на цифровую сеть SDH-PDH (рисунок 8.2). Здесь реализовано волоконно-оптическое кольцо, соединяющее коммутаторы Gigabit Ethernet. Использование коммутаторов в опорной части сети обеспечивает высокие скорости передачи данных и экономичное использование оптических линий связи. К коммутаторам подключены маршрутизаторы высокого уровня. Их применение обеспечивает функционирование сети на третьем (IP) уровне и высокую защищенность как непосредственно сети передачи данных, так и данных абонентов от несанкционированного доступа.
К коммутаторам опорного кольца также по волоконно-оптическим каналам связи подключены коммутаторы Fast Ethernet или Gigabit Ethernet по радиальной схеме. В составе узлов СПД как правило присутствуют маршрутизаторы Mi, к портам которых подключаются фрагменты сетей доступа (модемные пулы dial up, модемные мультиплексоры ADSL(DSLAM) или просто абоненты, работающие по выделенным оптическим или медным(DSL) линиям).
Наиболее мощный узел СПД - * помимо того, что он собирают значительную долю трафика сети, осуществляет функционирование наложенной сети СПД. Это реализуется либо на потоках n*E1 через цифровую сеть SDH и мультиплексоры ввода вывода, либо через аналоговую телефонную сеть и аппаратуру ЧРК, объединяющую некоторое количество каналов тональной частоты. По этой технологии работает областной сегмент СПД и некоторые узлы в городе.
Кроме этого к центральному узлу подключен сервер доступа IP-телефонии и порты выхода в сеть передачи, двух независимых внешних операторов. Таким образом, обеспечивается надежное резервирование внешнего канала.
Сеть передачи данных также используется как опорная сеть для организации корпоративных сетей различных организаций, как в пределах города, так и по области и всей России. В этом случае для абонентов организуется своя виртуальная сеть поверх СПД. Такая сеть позволит осуществить взаимодействие между удаленными адресами со скоростями 2101001000 Мбитс. и обеспечит прозрачность сетевых сервисов.
8.2.3. Система радиодоступа IEEE 802.11(Wi-Fi).
Беспроводные компьютерные сети все больше и больше приобретают популярность среди пользователей. В течение нескольких лет они проходили процесс стандартизации, повышалась скорость передачи данных, цена становилась доступнее. Сегодня беспроводные сети позволяют предоставить подключение пользователей там, где затруднено кабельное подключение или необходима полная мобильность. При этом беспроводные сети взаимодействуют с проводными сетями. В настоящее время необходимо принимать во внимание беспроводные решения при проектировании любых сетей — от малого офиса до крупного предприятия. Это, возможно, сэкономит и средства и трудозатраты и время.
Преимущества беспроводных технологий:
1. Удешевление инфраструктуры в связи отсутствием монтажа кабельных систем и активного оборудования. Стоимость самих работ, как правило, превышает стоимость кабелей.
2. Удобство мобильного использования. Пользователь не привязан к рабочему месту и может свободно перемещаться в зоне обслуживания сети.
На сегодняшний день широкое распространение получили следующие семейства стандартов для построения беспроводных вычислительных сетей:
· IEEE 802.11 —WirelessLocalAreaNetwork (WLAN – беспроводные локальные вычислительные сети) (Wi-Fi);
· IEEE 802.15 — WirelessPersonalAreaNetwork (WPAN – беспроводные персональные вычислительные сети)(ZigBee , Bluetooth);
· IEEE 802.16 — BroadbandWirelessAccess (BWA – беспроводной широкополосный доступ)(WiMax).
Стандарт IEEE 802.11 для организации беспроводных локальных сетей (WLAN) – протокол управления доступом к среде MAC (MediumAccsessControl – нижний подуровень канального уровня) и протокол PHY передачи сигналов в физической среде. Наибольшее применение получили стандарты 802.11b и 802.11gсо скоростями 11 Мбит/с и 22 Мбит/с соответственно, будем рассматривать только 802.11b, т.к. в рассматриваемой сети не нужна высокая скорость. Этим стандартом предусмотрено использование частотного диапазона от 2,4 до 2,4835 ГГц, который предназначен для безлицензионного использования в промышленности, науке и медицине. Разрешение выдается изготовителю и передается заказчику после приобретения продукта, в виде сертификата. В России использование этого частотного диапазона, кроме сертификатов, требует получения разрешения от Государственного комитета по радиочастотам «ГКРЧ» и Главгоссвязьнадзора РФ.
В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура, причем сеть может состоять как из одной, так и нескольких ячеек. Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа AP (AccessPoint), которая вместе с находящимися в пределах радиуса ее действия рабочими станциями пользователей образует базовую зону обслуживания BSS (BasicServiceSet). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют междусобой через распределительную систему DS (DistributionSystem). Вся инфраструктура, включающая точки доступа и распределительную систему образует расширенную зону обслуживанияESS (ExtendedServiceSet).
Для экономии энергоресурсов мобильных рабочих станций, используемых в беспроводных ЛС, стандартом 802.11 предусмотрен механизм переключения станций в так называемый пассивный режим с минимальным потреблением мощности.
На физическом уровне используется технологияширокополосной модуляции с прямым расширением спектра DSSS (DirectSequenceSpreadSpectrum),при которой весь диапазон делится на 5 перекрывающих друг друга поддиапазонов, по каждому из которых передается информация. Значения каждого бита кодируются последовательностью дополнительных кодов (ComplementaryCodeKeying).
На МАС-уровне определяются базовые структуры архитектуры сети и перечень услуг, предоставляемых этим уровнем. Стандартом определяются два основных типа архитектуры сетей: Ad Нос и InfrastructureMode.
В режиме AdHoc (рисунок 8.3), который называют также режим PeertoPeer (точка-точка), станции непосредственно взаимодействуют друг с другом. Для этого режима требуется минимум оборудования – каждая станция должна быть оснащена беспроводным адаптером. При такой конфигурации не требуется создания какой-либо сетевой инфраструктуры. Основным недостатком режима AdHoc является ограниченный диапазон действия.
Рисунок 8.3 – Режим P2P
В режиме InfrastructureMode (рисунок 8.4) станции взаимодействуют друг с другом не напрямую, а через точку доступа, которая выполняет в беспроводной сети роль своеобразного концентратора. Рассматривают два режима взаимодействия с точками доступа: BSS (BasicServiceSet) и ESS (ExtendedServiceSet). В режиме BSS все станции связываются между собой только через точку доступа, которая может выполнять также функцию моста с внешней сетью. В расширенном режиме – ESS существует инфраструктура нескольких сетей BSS, причем сами точки доступа взаимодействуют друг с другом, что позволяет передавать трафик от одной BSS к другой. Точки доступа соединяются между собой с помощью сегментов кабельной сети, либо с помощью радиомостов.
Рисунок 8.4 – Режим InfrastructureMode
Для доступа к среде передачи данных используется метод коллективного доступа с обнаружением несущей и избежанием коллизий CSMA/CA (CarrierSenseMultipleAccess / CollisionAvoidance,).
Перед тем как послать данные, станция сначала посылает специальное сообщение, называемое RTS (ReadyToSend), которое трактуется как готовность данного узла к отправке данных. Данное RTS-сообщение содержит информацию о продолжительности предстоящей передачи и адресате и доступно всем узлам в сети. Это позволяет другим узлам задержать передачу на время, равное объявленной длительности сообщения. Приемная станция, получив сигнал RTS, отвечает посылкой сигнала CTS (ClearToSend), соответствующего готовности станции к приему информации. После этого передающая станция посылает пакет данных, а приемная станция должна передать кадр ACK, подтверждающий безошибочный прием. Если АСК не получен, попытка передачи пакета данных будет повторена. С использованием такого четырехэтапного протокола передачи данныхреализуется регламентирование коллективного доступа с минимизацией вероятности возникновения коллизий. Данная технология приведена на рисунке 8.5.
Рисунок 8.5– Технология CSMA/CA
Каждый пакет данных снабжается контрольной суммой CRC, что гарантирует обнаружение битых кадров при приеме. Пакетная фрагментация, определяемая в стандарте, предусматривает разбивку большого пакета данных на малые порции. Такой подход позволяет снизить вероятность повторной передачи кадра данных, поскольку с увеличением размера кадра возрастает и вероятность ошибки при его передаче. Если же переданный кадр оказался битым, то, в случае малого размера кадра, передающей станции придется повторить только малый фрагмент сообщения.
Применение стандарта 802.11b относительно сети сбора информации с теплосчетчиков.
Построение сети на основе данной технологии требует присвоение статического IP‑адреса каждому РС и РМ для «общения» друг с другом, это можно приписать к недостаткам. Срок службы батареи для РМ на основе Wi‑Fi мал (до 5 дней), но эту проблему можно решить, подключить его к питанию от сети.Высокая скорость передачи данных является избыточным параметром относительно нашей сети сбора данных.