ЛВС

7.2 ЛВС.

В целях создания максимально эффективного документооборота предлагается создание локальной вычислительной сети (ЛВС).

Как любая система, сеть представляет собой смесь разнородных элементов. Критерии выбора каждого из них - мощность и гибкость, цена остается на третьем месте.

Применение ЛВС позволяет получить следующие преимущества по сравнению с традиционным способом применения персональных компьютеров без использования коммуникационных систем.

совместный доступ к внешним высококачественным устройствам снижает затраты на каждого отдельного пользователя.

правильная реализация совместного доступа повышает надежность всей системы, так как при отказе одного устройства его функции может взять на себя другое.

средства сети легко обеспечивают доступ к одному (дорогому) лазерному принтеру от нескольких компьютеров.

кроме совместной эксплуатации дорогостоящий периферийных устройств, ЛВС позволяет аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. Затраты на покупку и поддержку новых программных пакетов в этом случае также сокращаются.

ЛВС обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например, при работе над общим проектом.

значительно упрощаются процессы обеспечения целостности информации, а также ее резервного копирования.

7.2.1 Структура вычислительной сети.

Оборудование и архитектура, применяемые для построения данной вычислительной сети, должна прежде всего соответствовать следующим основным требованиям: достаточная производительность, экономичность, использование ранее закупленного оборудования, ремонтопригодность и низкая стоимость эксплуатации. Особенность данной локальной сети (ЛВС) в том, что это ЛВС хранения и обработки изображений, и между сервером и рабочими станциями передаются большие объемы информации. Для эффективной работы специалистов непременно требуется высокая скорость работы сети.

Создание сети предполагается топологии «звезда» с «интеллектуальным» центром, объединяющим в группы узлы сети, защищая при этом каждый из них от неполадок в других кабельных сегментах. Кроме того, применение топологии «звезда» делает систему гибкой и как следствие поэтапно наращиваемой.

(см. Приложение 1)

Основным критерием производительности ЛВС является ее пропускная способность, т.е. средний поток данных, передаваемый через сеть, и задержка, вносимая в передачу данных. Дополнительный параметр, который очень важен, когда поток данных (трафик) содержит в основном только короткие фреймы, - это количество фреймов, передаваемых за единицу времени по сети.

Лучший способ показать производительность - это описать отношение задержки, вносимой фреймом, к средней пропускной способности.

Основанием для описания производительности таким способом является то, что при увеличении загрузки сети пользователь должен ожидать больше времени для получения своих данных. В результате этого увеличивается задержка при передаче данных.

Назаров С.В. в своей книге «Локальные вычислительные сети» в качестве примера производительности сети приводит архитектуру Ethernet при скоростях 10 Мбит/с и указывает, что максимальная производительность при этом достигает 5, 6 Мбит/с. Ориентируясь на эти данные для расчета производительности сети будем использовать коэффициент допуска равный двум.

Считаем самым нагруженным режимом одновременную передачу разных графических файлов с сервера на каждую из 33 машин. Зная формат графического изображения (объем) 640х480х256 цветов = 640х480х8 бит = 2457600 бит и требуемое время отклика системы 5 секунд, рассчитываем объем полезной информации передаваемой за 1 секунду по сети:

2457600 бит х 33 компьютера / 5 секунд = 16220160 бит/секунду.

Считаем, что затраты ресурсов сети на сопутствующую информацию:

протокол установления связи,

адреса, контрольные суммы и т.д.

не превышает объем полезной информации.

Получаем (ориентировочно) скорость передачи по сети около 32 Мбит/с.

На сегодня наиболее предпочтительный вариант сетевых соединений - это неэкранированная витая пара соответствующая требованиям спецификации категории 5 (UTP level 5). (см. Таблицу 1) Она может передавать данные со скоростью 155 Мбит/с и выше, кроме того, в случае перехода на более скоростную систему (например АТМ - максимальное быстродействие 622Мбит/с) переход можно осуществить шаг за шагом сменяя адаптеры и программные драйверы на отдельных участках.

Для разводки кабельной системы предлагается патентованная технология структурированных кабельных систем OCUS (Open Cable Universal System - открытая универсальная кабельная система). Компоненты и монтаж, выполненные в соответствии с OCUS, отвечают требованиям построения СКС, содержащимся в европейском стандарте OSI/IEC11801 «Generic cabling for customer premises».

Существуют несколько стандартов ЛВС, обеспечивающих достаточную для систем данного класса пропускную способность: FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN и АТМ.

FDDI и АТМ из-за, пока еще, высокой стоимости оборудования мало подходят для решения данной задачи.

Технология Fast Ethernet как и 100VG-AnyLAN рассчитаны на работу со скоростью 100Мбит/с. Стандарт Fast Ethernet, иначе называемый 100Base-T, состоит из трех отдельных спецификаций, описывающих три разных способа передачи сигналов на физическом уровне. Из них самой распространенной является спецификация 100Base-TX, в соответствии с которой сигналы передаются по двум парам медных проводов - так называемым неэкранированным витым парам (UTP) категории 5 или по экранированным витым парам (STP) типа 1. Другая спецификация, 100Base-TF, требует долее дорогостоящего волоконно-оптического кабеля, предназначенного прежде всего для магистральных сетей. Третья спецификация, 100Base-T4, предусматривает медного провода категории 3,4 и 5.

100VG соответствует стандарту IEEE802.12, выпущенному в начале 1995г., и предъявляет такие же требования к кабельной системе, что и стандарт 100Base-T. Допускается применение кабеля категории 3 или 5, а максимальный диаметр сети (т.е. ее полная длина) составляет 2500 м. Если 100Base-T допускает применение не более двух концентраторов между оконечными узлами при максимальном диаметре сети 205 м, то 100VG-AnyLAN - до пяти концентраторов, соединенных каскадом, в котором может быть до трех слоев. Однако существуют и некоторые сложности: 100VG требует четыре витые пары проводов на каждое соединение, а не две, как Fast Ethernet.

Стандарт 100VG отличается от Fast Ethernet также способом управления потоками данных в сети. Традиционный стандарт Ethernet представляет собой архитектуру, основанную на разрешении конфликтов. В 100VG для управления трафиком используется архитектура, учитывающая приоритет запроса (Demand Priority Architecture - DPA). Это означает, что каждый концентратор отслеживает все запросы на передачу, поступающие от подключенных к нему узлов. В каждый данный момент разрешение на передачу дается только одному из узлов. Конфликты при этом исключаются, а работа сети к тому же становится более детерминированной.

Поддержка промышленного сообщества быстро концентрируется вокруг стандарта Fast Ethernet. В число сторонников Fast Ethernet входят уже 75 фирм, в том числе большинство ведущих разработчиков, тогда как 100VG-AnyLAN пользуется поддержкой лишь 24 фирм. Маловероятно, что стандарт 100VG-AnyLAN одержит верх над Fast Ethernet в конкурентной борьбе, но то, что этот стандарт представляет собой жизнеспособный вариант построения быстродействующих сетей, не вызывает сомнения.

Принимая во внимание все выше сказанное и учитывая, что максимальный диаметр проектируемой сети составляет 110 метров, в качестве сетевого стандарта предлагается Fast Ethernet.

Стабильное функционирование ЛВС возможно только при использовании сетевых адаптеров и концентраторов известных фирм производителей сетевого оборудования. Учитывая соотношение цена/качество выбор остановлен на сетевых адаптерах фирмы Cogent и концентраторах фирмы ATI (Allied Telesyn International).

Адаптеры Fast Ethernet фирмы Cogent отличаются высокой пропускной способностью и содержат средства, предназначенные для выполнения некоторых специфических функций. Адаптер Cogent EM110 TX PCI подключается через разъем RJ-45 и предусматривает автоматическое распознавание скорости как 10, так и 100 Мбит/с. Адаптер Cogent EM400 TX PCI Quartet ориентирован на рынок серверов и содержит четыре порта, работающих только на скорости 100 Мбит/с, что позволяет к одной шине PCI подключить до четырех отдельных сегментов сети.

Обе платы могут работать в дуплексном режиме на скоростях 10 и 100 Мбит/с. Благодаря наличию режима главного абонента шины и эффективным драйверам плата EM110 TX (по материалам тестов журнала PC MAGAZINE. Russian edition. -спецвыпуск 1997. -№2. -С. 42-67.) работает с самым низким (22%) коэффициентом использования процессора, среди всех испытывавшихся изделий, а по показателю «быстродействие-эффективность» занимает второе место. Коэффициент использования процессора для адаптера EM400 TX менее впечатляющий, но все же попадает в треть лучших результатов.

Разработанная фирмой Cogent технология повышения пропускной способности, которую фирма называет Predictive Pipelining (предиктивная конвейеризация), основана на том, что принимающему адаптеру (который тоже должен быть изделием фирмы Cogent) передается уведомление о том, что сейчас будет послан пакет.

Обе платы комплектуются внушительным набором различных драйверов как для рабочих станций так и для серверов. (см. Таблицу 4)

Концентраторы фирмы ATI (Allied Telesyn International) AT-MR908TX-20A и AT-MR912TX-20A относится к подкатегории этажерочных (stackable hub) - в дальнейшем это позволит обращаться с несколькими концентраторами как с единым блоком и оснащен процессором для реализации протокола управления сетью (Simple Network Manapement Protocol, SNMP). С помощью программы сетевого администрирования AT-View for Windows, созданная на основе стандарта SNMP, позволяет просматривать, конфигурировать и управлять концентраторами в пределах рабочей группы. (см. Таблицу 4)

Сетевое оборудование применение, которого обосновано выше, обеспечивает высокую скорость передачи больших объемов данных, хорошие показатели гибкости и экономичности.