Segment místní sítě – jedná se o úsek sítě od UD k uživateli. Při výpočtu této propustnosti počítám propustnost pro každého jednotlivého uživatele každé skupiny s výhradou využití všech služeb:
Dopravní segment sítě Toto je část sítě od UPU po UD, to znamená, že po výpočtu požadované propustnosti pro transportní segment sítě vypočítáme, jaká celková propustnost sítě je potřebná k poskytování všech služeb této skupiny.
Pro daný segment se propustnost vypočítá jako součet propustností potřebných k poskytování každé služby samostatně.
V mé síti bude každé skupině poskytovány služby z několika UPU, proto je nutné vypočítat dopravní segment pro každou UPU a každou skupinu zvlášť.
UPU1 bude poskytovat telefonní služby (TV), SMS, Fax, Bezcelní.
Služby bude poskytovat UPU2 IPTV, videokonference a IP-telefonie.
UPU3 bude poskytovat služby online her, sociálních sítí, přístupu k internetu, Dokumenty Google, e-mail.
UPU1 bude zajišťovat služby ostrahy a požární signalizace.
Výše uvedené výpočty ukazují špičkové zatížení sítě, to znamená, že právě v nepravděpodobném případě, kdy každý uživatel využívá všechny služby, je ve skutečnosti průměrné zatížení sítě mnohem nižší.
6 Podmíněné umístění skupin uživatelů
Obrázek 6.1 – Umístění uživatelských skupin
7 Schéma připojení přístupových linek k základnovým stanicím
Umístění řídící jednotky určuje délku lokálního segmentu LD a délka dopravního segmentu je určena umístěním řídící jednotky, umístěné zpravidla mimo SD. Uzel pro poskytování služeb může být implementován jako univerzální síťový prvek schopný podporovat všechny uživatelské požadavky. Na základě toho je UCP prvním síťovým zařízením, které zpracovává hovor, jehož prostřednictvím mají uživatelé možnost navázat spojení v rámci sítě nebo několika sítí, což je charakteristické pro interaktivní systémy nebo získat přístup k JIP pomocí telekomunikací s využitím spínaná připojení. Funkce UPU mohou být vykonávány přepínacím uzlem PSTN nebo ISDN, uzlem ATM, uzlem pro přístup k internetu, serverem, internetovou stránkou, pracovními stanicemi telefonních operátorů, centrem televizního vysílání, uzly pro doručování multimediálních her atd. Snížení segmentu místního přístupu je dáno počtem a umístěním SD na území obsluhovaném SD. Článek navrhuje metodu pro určení polohy vzdáleného ovládání pomocí optimalizace délky lokálního segmentu přístupových linek.
Uspořádám tedy UD tak, že najdu nejvhodnější umístění pro UD pro každou skupinu uživatelů:
Obrázek 7.1 – Umístění skupin uživatelů s překryvnou mřížkou
Umístění UD pro skupinu „Velké kanceláře“.
Obrázek 7.2 – Umístění UD1
Umístění UD pro skupinu „Kanceláře“.
Obrázek 7.3 – Umístění UD2
Umístění UD pro skupinu „Enterprise“.
Obrázek 7.4 – Umístění UD3
Umístění ID pro skupinu „Vzdělávací instituce“.
Obrázek 7.5 – Umístění UD4
Umístění UD pro skupinu „Zábavní zařízení“.
Obrázek 7.6 – Umístění UD5
Umístění UD pro skupinu „Obchody“.
Obrázek 7.7 – Umístění UD6
Umístění UD pro skupinu „Rezidenční uživatelé“.
Obrázek 7.8 – Umístění UD7
8 Blokové schéma umístění přístupových uzlů
Umístění přístupových uzlů poskytuje různé možnosti pro vybudování přístupového spoje v závislosti na tvaru území, které bude obsluhováno, tvaru oblastí obsluhovaných řízením přístupu a způsobu umístění přístupových bodů. Sítě berou v úvahu obdélníkové a radiální SD modely. Tyto modely se výrazně liší v matematických metodách výpočtu síťových charakteristik.
V mém případě volím model pravoúhlého území SD s přihlédnutím k metodám rozvoje přijatým ve velkých městech, vyznačujících se ortogonálním pokládáním linií, jednotnou hustotou uživatelů a pravoúhlými územími obsluhovanými jedním SD.
Přístupové uzly jsou implementovány na zařízení, které soustřeďuje jednotlivé informační toky z jednotlivých přístupových linek (AL) do různých jádrových sítí a plní funkce koncentrátoru, multiplexeru nebo bezdrátové základnové stanice AL. Přístupový uzel soustřeďuje informační toky ze všech typů zdrojů umístěných v obsluhované oblasti. Jeho použití je dáno požadavky na efektivitu použití LD, neboť pokládka jednotlivých vysokorychlostních LD je často ekonomicky nerentabilní. Jako UD je nejúčinnější použít koncentrátory. Využití multiplexerů je nákladově efektivní, když počet připojených účastníků nepřesáhne 100. Postupně se oblast efektivního využití multiplexerů rozšiřuje, protože optický kabel poskytuje velké množství kanálů s různou kapacitou a jak je implementován , hodnota funkce koncentrace zátěže ztrácí význam. Kromě toho nahrazení poměrně složitého koncentrátoru jednoduchým multiplexerem zvyšuje spolehlivost SD a snižuje čas strávený odstraňováním problémů a zavedení nových služeb vyžaduje významné změny v koncentrátorech, což může být pracný technický a organizační úkol. .
Skupina “Velké kanceláře” (UD1).
Obrázek 8.1 – Konstrukční uspořádání UD1
Skupina “Kanceláře” (UD2).
Obrázek 8.2 – Konstrukční uspořádání UD2
Skupina “Enterprise” (UD3).
Obrázek 8.3 – Konstrukční uspořádání UD3
Skupina “Vzdělávací instituce” (UD4).
Obrázek 8.4 – Konstrukční uspořádání UD4
Skupina “Zábava” (UD5).
Obrázek 8.5 – Konstrukční uspořádání UD5
Skupina “Obchody” (UD6).
Obrázek 8.6 – Konstrukční uspořádání UD6
Skupina „Uživatelé bytu“ (UD7).
Obrázek 8.7 – Konstrukční uspořádání UD7
9 Technologie připojení
Moje síť bude používat následující technologie.
Segment dopravy je realizován pomocí technologie 100 gigabitů Ethernet (nebo 100GbE) je globální síťová technologie s přenosovou rychlostí 40/100 G/bitů, která zahrnuje přenos přes optický kabel, pouze pro plně duplex.
Standardy Ethernet vyvinutý skupinou IEEE P802.3ba Ethernet Task Force mezi listopadem 2007 a červnem 2010. Tyto normy jsou další fází ve vývoji skupiny norem Ethernet, který měl do roku 2010 nejvyšší rychlost 10 gigabitů/s. V novém standarduIEEE Std 802.3ba-2010, poskytuje rychlosti přenosu dat 40 a 100 gigabitů za sekundu při sdílení několika komunikačních linek 10 Gbit/s nebo 25 Gbit/s (pruh).
Ve standardech 40/100 gigabitů Ethernet obsahuje popisy několika různých standardů fyzické vrstvy (PHY). Síťová zařízení mohou používat různé typy PHY pomocí vyměnitelných PHY-moduly. Moduly využívající optické vlákno jsou standardizovány v 802.3ba a v různých vícezdrojové smlouvy, MSA (dohody mezi různými výrobci). Jeden ze standardizovaných modulů s podporou 40 i 100 gigabitů Ethernet,- Tento CFP MSA (Česky Zásuvný tvarový faktor C), který lze použít na vzdálenosti 100 metrů a více. Moduly QSFP и CXP zajistit provoz na kratší vzdálenosti.
Tabulka 9.1 – Standardizované možnosti PHY
40 gigabitů Ethernet
100 gigabitů Ethernet
alespoň 1 metr podél základní desky
alespoň 10 metrů přes měděný kabel
100 GBASE-CR10
minimálně 100 metrů OM3 MMF
100GBASE-SR10
minimálně 125 metrů OM4 MMF
100GBASE-SR10
minimálně 10 km SMF
100GBASE-LR4
minimálně 40 km SMF
100 GBASE-ER4
Optický přenos podporující 100 gigabitů Ethernet:
Protože přenos optického signálu v nelineárním médiu (optické vlákno) je principiálně analogový problém, pokrok v této oblasti se zpomaluje mnohem více než klesající pokrok v litografii digitálních elektronických obvodů (popsaný Moorovým empirickým zákonem). Výsledkem je, že ačkoli 10Gbitová optická rozhraní a transportní systémy existují již od poloviny 1990. let, k prvním úspěšným pokusům o přenos 100Gbitových toků v optických sítích došlo o více než 15 let později. První páteřní 100 Gbit systémy navíc podléhaly řadě vážných omezení, včetně vysokých nákladů v důsledku použití unikátních laserových systémů a také značných energetických a prostorových požadavků, které vylučovaly uvedení transceiverů v kompaktních formátech (např. tak jako SFP+) dříve vyvinutý pro signály 1Gbit, 2.5Gbit a 10Gbit.
Od srpna 2011 však nejméně pět společností dodávalo zákazníkům optické přenosové systémy kompatibilní s kanálovou rychlostí ODU4 (104.794 Gbit/s) – včetně, Ciena (ex rozhodnutí Nortel Networks), Mrv, Alcatel-Lucent, Optické ADVA vytváření sítí. Nejnovější se na seznam přidal Huawei, který oznámil zahájení dodávek korejské společnosti. KPN v červnu 2011.
SFP + (Česky Vylepšený Small Form-factor Pluggable) je průmyslový standard pro modulární kompaktní transceivery (transceivery) používané pro přenos dat v telekomunikacích.
SFP + je rozšířená verze transceiveru SFP, schopný podporovat datové rychlosti až 10 Gbit/s. SFP+ byla poprvé publikována 9. května 2006 a verze 4.1 zveřejněna 6. července 2009.
Proto nelze v konektoru použít běžný modul SFP SFP + , pokud není ve specifikaci zařízení uvedeno jinak. Pro konektory X2 existují adaptéry pro jeden modul SFP + nebo dva moduly SFP.
VoIP (Česky Voice over IP; IP telefonie, vyslovováno „in IP“) je obecný název pro komunikační protokoly, technologie a metody, které zajišťují přenos hlasového signálu přes internet nebo jiné IP sítě. Signál přes komunikační kanál je přenášen v digitální formě a zpravidla je před přenosem konvertován (komprimován), aby se odstranily přebytečné informace.
CDMA (Česky Vícenásobný přístup s kódovým dělením – vícenásobný přístup s kódovým dělením) je komunikační technologie, obvykle rádiová, ve které mají přenosové kanály společné frekvenční pásmo, ale odlišnou kódovou modulaci. Nejznámější na každodenní úrovni se stal po nástupu celulárních mobilních komunikačních sítí, které jej využívají, a proto je často mylně ztotožňován výhradně s ním (celulární mobilní komunikace).
Prvním a hlavním rozdílem mezi CDMA jsou nízké nosné frekvence 800 MHz. Díky tomu je demilitarizační erotogenní pokrytí věže CDMA až 40 km. Signál z této věže je více rozptýlený a díky tomu je pokrytí CDMA stabilnější v omezených oblastech nestabilního pokrytí.
CDMA2000 je standard 3G v evolučním vývoji sítí cdmaOne (založený na IS-95). Při zachování základních principů stanovených verzí IS-95A se technologie standardu CDMA neustále vyvíjí.
V rámci této technologie dochází k následnému vývoji technologie CDMA CDMA2000. Při budování mobilního komunikačního systému založeného na technologii CDMA2000 1X fáze jedna poskytuje přenos dat rychlostí až 153 kbit/s, což umožňuje poskytování služeb hlasové komunikace, krátkých zpráv, e-mailu, internetu, databází, přenosu dat a statických snímků.
Přechod do další fáze CDMA2000 1X EV-DO probíhá ve stejném frekvenčním pásmu 1,23 MHz, přenosová rychlost je až 2,4 Mbit/s v dopředném kanálu a až 153 kbit/s ve zpětném kanálu, čímž tento komunikační systém splňuje požadavky 3G a umožňuje poskytovat nejširší škálu služeb, včetně přenosu videa v reálném čase.
Důležitou roli hraje také nízký vyzářený výkon rádiových vysílačů účastnických zařízení. Ano, pro systémy CDMA2000 Maximální vyzářený výkon je 250 mW. Pro srovnání: v systémech GSM-900 toto číslo je 2 W (na puls, při použití GPRS+EDGE s maximálním plněním; maximum při zprůměrování za čas během běžné konverzace je asi 200 mW).
xDSL (Česky digitální účastnická linka, digitální účastnická linka) je rodina technologií, které mohou výrazně zvýšit kapacitu účastnické linky veřejné telefonní sítě využitím efektivních linkových kódů a adaptivních metod korekce zkreslení linky na základě moderních pokroků v mikroelektronice a metod digitálního zpracování signálu.
Právě jste dostali server se zaručeným vyhrazeným kanálem 1 Gbps (nebo více) a byli jste nemile překvapeni, že jste našli relativně pomalé přenosy souborů. Než budete psát na technickou podporu a hledat problémy se sítí, odhadněte skutečnou propustnost TCP z jednoho hostitele na druhého.
Pro úspěšný přenos dat přes TCP jsou dva nejdůležitější faktory:
- Velikost okna TCP – počet bajtů, které je jedna ze stran připravena přijmout bez potvrzení;
- round-trip delay (latence) vysílání a příjmu – čas strávený odesláním paketu a potvrzením jeho doručení.
Pokud znáte obě tyto metriky, můžete snadno vypočítat maximální možnou propustnost mezi dvěma hostiteli bez ohledu na šířku pásma.
Vzorec pro výpočet propustnosti TCP
Propustnost TCP (b/s) = velikost okna TCP (bity) / latence obousměrného přenosu (s)
Podívejme se na jednoduchý příklad. Mezi servery je gigabitový ethernetový kanál se zpožděním 30 ms. Potřebujete odeslat velký soubor z jednoho serveru na druhý pomocí FTP. Jakou reálnou propustnost můžete očekávat?
Nejprve je potřeba převést velikost TCP okna z bajtů na bity. V tomto případě bude použito standardní TCP okno na počítači s Windows o velikosti 64 KB = 65 536 B = 65 536 * 8 = 524 288 bitů.
Potom je třeba vzít velikost okna TCP v bitech a vydělit ji latencí zpětného přenosu spojení, vyjádřenou v sekundách. Pro účely těchto výpočtů se 30 ms stane 0.030 s.
Maximální propustnost TCP = 524 288 bitů / 0.030 s = 17 476 266 bps = 17.4 Mbps
I přes to, že mezi oběma servery existuje gigabitové ethernetové spojení, nelze při přenosu souborů očekávat více než 17 Mbps.
Jak můžete zrychlit síť? Odpověď je zřejmá: zvětšit velikost okna TCP a/nebo snížit zpoždění signálu.
Aby bylo možné vyjednat větší velikost okna TCP, je vyžadována individuální ruční konfigurace každého serveru. To zase vede k další otázce: jaká je optimální velikost okna TCP? Chcete-li to zjistit, musíte provést zpětné výpočty na základě šířky pásma.
Vzorec pro výpočet optimální velikosti TCP okna
Velikost okna TCP (bajty) = Velikost okna TCP (bity) / 8 = Propustnost (b/s) * Latence za zpáteční cestu (s) / 8
Ve výše uvedeném příkladu se pro gigabitovou ethernetovou trasu mezi servery se zpožděním 30 ms získá následující hodnota:
1 000 000 000 bps * 0.030 s = 30 000 000 bitů / 8 = 3 750 000 bajtů.
Jinými slovy, pokud nakonfigurujete oba servery pro okno TCP 3 KB, FTP připojení zcela zaplní šířku pásma a dosáhne propustnosti 750 Gbps.
Měli byste si být vědomi toho, že zvětšení velikosti okna TCP má své nevýhody.
Za prvé, bude vyžadovat více vyrovnávací paměti na serverech, která je potřebná k uložení nepotvrzených dat v případě, že budou znovu odeslána.
Za druhé, zvětšená velikost okna TCP může mít za následek více ztracených paketů, které zase vyžadují opakovaný přenos celého okna. To může mít negativní dopad na výkon. Chcete-li tento problém vyřešit, můžete v zásobníku TCP/IP serveru aktivovat možnost „selektivní potvrzení“, která je ve výchozím nastavení zakázána.
Jednou z možností řešení problému je umístit na každý konec linky WAN akcelerátory – globální síťové akcelerátory. Ony:
- otevřete zvětšené okno TCP;
- poskytují možnost doladit optimalizaci protokolu TCP (například selektivní potvrzování pouze mezi akcelerátory);
- nevyžadují speciální konfiguraci serveru nebo další vyrovnávací paměť;
- může využívat speciální funkce aplikační vrstvy modelu OSI (Layer 7 – přístup k síťovým službám) ke snížení latence zpáteční cesty.
Latence
Snížit zpoždění signálu? Je to principiálně možné? Nejsme schopni překonat rychlost světla, a proto nemůžeme nijak ovlivnit dobu, za kterou signál urazí danou vzdálenost.
Nejlepším způsobem optimalizace je opět instalace WAN akcelerátoru na každý konec linky, který přenáší přijaté TCP pakety na lokální server, čímž jej „ošálí“ o skutečnou rychlost přenosu dat. Místní server přijímá okamžitá potvrzení akcelerátoru namísto čekání na zpožděnou odpověď od vzdáleného serveru. To nám ušetří nutnost upravovat velikost okna TCP na samotných serverech.
Pár zařízení WAAS používá větší velikost okna TCP a selektivní potvrzení podél celého spojení mezi nimi.
Kromě toho WAAS efektivně vyčistí tok TCP od redundantních zálohovaných dat a poskytuje extrémně vysokou úroveň komprese. Každý akcelerátor si pamatuje dříve zobrazená data. Pokud se duplicitní fragment objeví znovu, je odstraněn a nahrazen malým 2bajtovým štítkem. Tento miniaturní štítek je rozpoznán vzdáleným akcelerátorem, který před odesláním vloží na své místo původní kus dat. provoz na místní server.
Prakticky ověřeným výsledkem optimalizace je vyšší propustnost linek mezi servery bez speciální TCP konfigurace lokálních serverů.
Vzorec pro výpočet maximální přijatelné latence pro danou propustnost
Příklad. Mezi dvěma vzdálenými servery musíte zaručit propustnost FTP 10 Gb/s pomocí standardní velikosti okna TCP (64 KB). Jaké je maximální povolené zpoždění signálu?
Round-Trip Latency (ms) = velikost okna TCP (bity) / požadovaná šířka pásma (bity/s)
524 288 bitů / 10 000 000 000 bps = 52.4 mikrosekund
Co dělat?
V zásadě nemusíte zvětšovat okno TCP ani instalovat akcelerátory WAN. Stačí použít multithreading a budete moci využívat kanál na 100 % jeho kapacity!
