vk_logo twitter_logo facebook_logo googleplus_logo youtube_logo telegram_logo telegram_logo

#242 Сеть микрорайона

Дата публикации: 17.09.2005
Количество просмотров: 10444

Быть надо ль ведьмой,
чтобы вылететь в трубу?

Сеть микрорайона.

Больше, больше конкретики. Долой длинные досужие статьи о смысле жизни, гипотетической миграции от VoD к FoD, и прочие обсуждения быстро меняющей свои скины телекоммуникационной моды. Назад, к волокну и разъему - по крайней мере на один выпуск.

Возьмем проект сети масштаба микрорайона. Небольшого, новой застройки, расположенного в 750-ти тысячном городе средней полосы России. Размер полигона - 2,5 на 2,5 километра, домов (в основном 9-ти этажных) около 200, квартир - 70 000.

Добавим реализма - вот карта:

Карта района построения сети

Известно, что по району, до каждого дома, проходит мечта сетестроителя - сеть подземных коммуникаций. Таким образом топология задается жестко, и далеко не всегда самым удобным для Ethernet образом (большой расход оптоволокна). В туннеле оборудование устанавливать нельзя, только муфты. Да и платить приходится не мало и "покабельно", так что мысли "накидать кучу оптики" не возникают - в этом прослеживается схожесть скорее с кабельной канализацией телефонистов, а не "свободой" крыш и чердаков.

На сегодня в этом районе уже есть несколько небольших сетей. У провайдера, сподвигнувшего меня на создание нижеприведенного эскиза - порядка 700-800 абонентов (город не богат). Но перспектива роста в течении 3-5 лет хорошая (можно рассчитывать на 10-15 тысяч пользователей), поэтому у него есть желание вложить в развитие порядка $20-30k. По Московским меркам сумма просто смешная, фирмы типа Корбины, не стесняясь, вкладывают многие миллионы. Но вдали от столицы этого может хватить для вывода проекта на новый качественный уровень.

Соответственно, цель - создать хороший скелет. И для начала - определить идеологию, по которой будет строиться сеть в течении следующих лет. Как ни абстрактно это звучит на первый взгляд, технические следствия вполне осязаемы.

Вводные стандартны. Нет желания в очередной раз повторять, что цепочки с активным оборудованием должны быть как можно короче, коммутаторы по возможности однотипными, а стоимость кабелей несоизмерима меньше, чем затраты на последующее обслуживание коммуникаций. А так же почему нельзя взять гигабитные мыльницы и развесить их гирляндой по району... Или включать близлежащих абонентов прямо в core... :-)

Поэтому перейдем сразу к более серьезным конкурирующим вариантам:

  1. Дерево. Организовать 5-7 узлов первого уровня, соединив их с центром кольцом или звездой. Далее, в каждый из них включить 5-7 узлов второго уровня. И уже потом - присоединять коммутаторы домов (опять таки 5-7 на каждый "подузел").
  2. Лепестки. Вынести 15-20 узлов звездой от центра, и в них включать 10-20 внутриквартальных "домовых" коммутаторов. Т.е. обойтись вообще без бекбона в его традиционном понимании.
  3. Классика. Сделать кольцо из 3-4 мощных узлов, в которые ввести волокна от 40-60 домов.
  4. Все в центр. Вывести все линии до каждого дома на один центральный узел. Многоволоконная оптика вполне позволяет такую топологию.

Первый вариант требует наименьшего расхода оптоволокна, прост, часто встречается на практике... Но появляется порядка 50-ти транзитных узлов, на которых, как минимум, нужно обеспечивать бесперебойное питание. Как максимум - это самая ненадежная из предложенных схем. Сейчас с этим вполне можно мириться, однако для варианта "на вырост" - не годится.

Так же можно исключить из рассмотрения и последний пункт. Во-первых, он наиболее затратен по оптоволокну. Во-вторых, такая распределенная звезда всего в нескольких физических кабелях слишком уязвима (хотя имеет смысл на крышах, когда можно из одной точки вывести разные кабеля сразу в десяти направлениях). Ну а резервирование вообще поднимет стоимость проекта до нереальных величин.

А вот варианты 2 и 3 нужно рассмотреть подробнее, и уже с учетом реальной топологии туннелей. К сожалению, выкопировка плана непублична, и придется ограничиться эскизом.

Упрощенно, можно представить район как 9 секторов-кварталов, канализация в которых идет до каждого дома, и показана тонкими черными линиями. Магистральный кольцевой тоннель идет вокруг 4-х кварталов.

Вариант 2 (Лепестки):

Схема сети по Варианту 2

По магистральному туннелю прокладывается кабель (синяя линия), желательно волокон на 20, но хватит и 12-16. Так как основная топология звезда, то по идее можно начать строительство с 16-ти жил, и по мере отводов волокон на узлы использовать кабель с меньшим их числом. Например, после 3-й муфты использовать уже 8-ми волоконный... А на месте прерывистой синей линии вообще не прокладывать ничего.

Однако, на таких небольших расстояниях менять тип кабеля при удалении от центра неоправданно, и появляется интересный вариант "недорого" увеличить надежность включением в сеть элементов "кольцевой" топологии.

Для этого отводы от магистрали внутрь кварталов делаются в два волокна на каждый узел (приходящее из центра, и уходящее далее на кольцо). На кабеле, который идет от центра в противоположном направлении делается то же самое. Так как "уходящие" от противоположных узлов (относительно центра) волокна - суть одно волокно, получаются своеобразные "лепестки":

Лепестки сети

Линия, показанная на данной схеме пунктиром, соответствует аналогичному обозначению предыдущего рисунка. Т.е. прокладка в этом месте необязательна для работы, но недорога, и существенно поднимает надежность. Более того, даже при наличии физического линка он должен быть при нормальной работе отключен средствами STP. Но при обрыве звезда становится кольцом, сеть продолжает работать.

Большое количество узлов делает дорогим использование гигабита на одном волокне ($300-400 за порт). В то же время, необходимости в такой скорости на сегодня все равно нет, и при недостатке средств вполне можно обойтись 100-мегабитными линиями (особенно если использовать QoS). Хотя пользователей все же было бы желательно ограничить 10-ю мегабитами.

По мере роста сети оборудование можно последовательно менять на гигабитное, благо при существующих темпах падения цен дешевле выкинуть два "временных" устройства, чем сразу поставить одно "постоянное". Главное - при этом не потребуется менять кабельную инфраструктуру, только порты активного оборудования.

К сожалению, администрации рассмотренной сети очень хочется дать пользователю порт 100Мб (что в техническом плане не актуально и даже вредно), и не считать внутрисетевой трафик (зря, зря ;-)). Но, тем не менее, исходя из рассмотренных соображений, можно нарисовать схему опорной сети "в железе".

Оборудование сети по Варианту 2

В центре стоит мощный коммутатор 3-го уровня, который терминирует виланы (при необходимости), устанавливает приоритеты, фильтрует трафик. Лучше всего на этом месте смотрелся бы Catalyst 4506 (и гигабитные линии до узлов), но увы - он не по бюджету.

На узлах желательно поставить простые коммутаторы с поддержкой L4. Они могут "раскрасить" проходящий трафик, и с запасом проработают на этом месте несколько лет, пока не подешевеет c3750 (или аналог). Впрочем, на большинстве направлений хватит и более простых устройств...

В дома пойдет любой коммутатор L2, способный контролировать пользователя на порту. Но велика вероятность, что еще как минимум несколько лет сохранится старая сеть на "мыльницах". Замена будет плавной, по мере необходимости. Слишком мало еще денег в этом секторе телекоммуникаций.

Каждый коммутатор в доме должен быть включен в узел отдельным волокном. Если на дом ставится два-три коммутатора, соответственно требуется два-три волокна. Так как линия идет по туннелю от дома к дому, придется использовать кабель минимум на 8 волокон, лучше - больше. Хотя с "резервом" не стоит слишком усердствовать. Расстояния внутри квартала небольшие, лишняя жилка будет стоить смешные $15-20. Но тут много муфт, и на каждой сварка, сплайс-пластина добавит "не лишние 10 баксов".

Вернемся опять к центральному узлу. Для подсчета внутрисетевого (межсегментного) трафика на данной схеме потребуется заменить только маршрутизатор на более мощный. А лучше сразу поставить что-то типа ПК с серверными Eth-контроллерами на разных PCI-X шинах и AMD64 +FreeBSD + Netgraph + NetFlow. Или Cisco 72xx - 75xx. Указанная на схеме (и имеющаяся в реальной сети) c1751 c NetFlow все равно по-человечески работать не сможет, да и более чем пару тысяч абонентов не обсчитает.

Впрочем, вариантов активного оборудования можно предложить просто огромное количество - все равно его стоимость малозаметна на фоне работы с оптоволокном, муфтами, ящиками, подводом питания, и прочими хозвопросами.

Для желающих - все использованные файлы visio выложены тут (zip, 5 Мб), и поменять что-либо в них не сложно. Так сказать, подстроить под бюджет и фантазию.

Вариант 3. Классика.

Схема сети по Варианту 3

По магистральному туннелю прокладывается кольцом кабель, на котором строится гигабитный бекбон, состоящий из 3-х узлов. К каждому из них подводятся волокна от всех домов обслуживаемого сектора (около 40-60 в 2-3 24-х волоконных кабелях).

К сожалению, топология туннелей не позволяет выводить кабеля из районов сразу на узлы. Их придется стыковать через муфты с кабелем бекбона, и уже по нему вести до нужного места. Что в свою очередь делает необходимым использование кольца из многоволоконного кабеля (порядка 48 волокон).

Кабеля более чем на 24 жилы делаются как правило на заказ - и стоят значительно дороже (добавить волокно в кабель менее 24 жил стоит $80, более - уже $180). Да и муфты потребуются дорогие, вероятно фирменные обслуживаемые типа 3M, Raychmam.

Однако надежность такой сети будет (вероятно) выше, а эксплуатационные затраты ниже (так как меньше узлов, нуждающихся в серьезном внимании). Поэтому, несмотря на большие стартовые расходы, сбрасывать данный вариант со счетов не стоит.

По пропускной способности данная схема аналогична предыдущей (в сумме около двух гигабит), однако увеличить скорость в перспективе будет сложнее - 10G не собирается быстро дешеветь. Зато модифицировать 3 узла намного легче, чем 20. Так что назвать вариант, оптимальный в будущем, затруднительно.

Оборудование в данном случае можно расположить следующим образом:

Оборудование сети по Варианту 3

Структура проще, и в общем очевидна. Разве что нужно отметить использование модульных коммутаторов, которые позволяют компактно и просто разместить в ограниченном пространстве много десятков оптических портов. Конвертерные шасси займут значительно больше места при меньшей надежности.

Какой вариант выбрать? Сказать сложно - мне симпатичнее второй (Лепестки). Но уверен, данный материал вызовет интересное обсуждение на форуме, в ходе которого будут найдены слабые места рассмотренных решений, и надеюсь, предложены значительно более красивые варианты построения сетей...

Разное.

Никак не ожидал, что сеть микрорайона займет столько времени. Поэтому по новостям придется пройти самым кратким образом.

Начнем со ссылок.
Международное сравнение цен на ADSL и широкополосный доступ. В Гонконге, наверное, он получается самый дешевый (для жилого сектора):
Симметричный 10-мегабитный доступ - 16 долларов в месяц;
Симметричный 100-мегабитный доступ - 34 долларов в месяц;
Симметричный гигабитный доступ - 215 долларов в месяц.

Неприличная картинка про сущность Cisco Systems.

Китай не выдержал, и China Telecom начал фильтровать Skype. Интересно, на долго ли хватит терпения у российских монополистов... Впрочем, перед продажей "Связьинвеста" им не до мелких пакостей.

Снимите шляпы перед провайдерами домашних сетей, они всё это терпят от пользователей... Демократия на форумах до добра не доводит. :-)

Компания Hewlett-Packard смещает акценты в своем "цифровом доме" с ПК на телевизор. До них наконец дошло, что огромной аудитории не хочется иметь дело с компьютером, им достаточно телевизора.
Впрочем, прототип основан на встроенном в телевизор цифровом медиаресивере, который поддерживает связь с ПК по беспроводной сети 802.11a или 802.11g. Так что без связи с Сетью пользователь не останется...

Прозрачная передача данных между IDE-TCP/IP. Новость древняя (2003 год), однако вполне актуальная, особенно в связи с появлением недорогих переносных дисков с USB-интерфейсом и начавшейся на TV рекламы недорогих Самсунговских домашних кинотеатров с тем же USB-портом на борту.
Кстати сказать, устройство не выглядит сложным и недоступным даже для полукустарного малосерийного производства. Например, для FoD (File on Demand) в небольшой сети на несколько тысяч абонентов...

 


Юмор

Такое вот встречается "сертифицированное" оборудование российского производителя - WideIP DSS. Блок питания сделан "на коленке".

Сертифицированое оборудование

Попадался даже экземпляр с выпавшим креплением трансформатора (последний просто болтался в корпусе (прислал Иван Александрович).

 


Обновление в разделах

Зарисовки из жизни сетей.

Понадобилась создать радиолинк на расстояние 1 километра на прямой видимости. Для этого купили радиоточки D-link DWL-2000AP+, перепаяли выходной тракт... Антенны решено было делать "своими руками".

Результат

 

Итог, линк запустился с первого раза, ошибок в статистике нет, перебоев не замечено, уже прошли испытание неслабой грозой. Сами точки установлены в подъезде пятиэтажки.

Небольшое уточнение по разъемам, которые удалось использовать для подключения бриджей. Написано на них СР-50-724ФВ, год выпуска 1992.

разьемы

Чтобы они подошли к радиоточке надо поменять внутренности разъемов между собой. Только резьба у них чуть отличается, но держится и прикрутить можно.

Прислал Evgeniy Danilyk

 


Веревкоход

Веревкоход сделан из:

  • Пластиковых колес (сделано под заказ, выточено на фрезе из пластмассовых брусков)
  • Корпус - это основа бобинного магнитофона, слегка подпиленная.
  • Шаговый двигатель из принтера Epson, и несколько элементов для регулирования скорости и зарядки аккумулятора.
  • Собственно аккумулятор из УПСа

Веревкоход

При минимальной скорости (в районе 0,02 м/с) работал около 2х часов, после чего батареи иссякли. Максимальная скорость - 0,06 м/с, работает около часа, но сложные препятствия не преодолевает.

Максимальный угол подъема - 30 градусов. Если на пути встречаются ветки (не очень толстые и достаточно гибкие), то спокойно едет, правда еще медленнее...

После первого же испытания пришлось усовершенствовать конструкцию, так как в колесики (которые рядом с двигателем) начала попадать листва, и веревкоход переставал ехать. Помучившись, решили поместить механизм в целлофановый пакет, после чего все проблемы исчезли.

Веревкоход

В дальнейшем планируем поменять двигатель на более мощный, т.к. ездит слишком медленно, и не выдерживает подъем больше 30 градусов.

Вес чуда техники и изобретательной мысли - 2,8 кг.

Прислал Andrey

 


Стойка

Привели в порядок стойку...

Стойка

Прислал Тимур

Анонс

От редакции: если у вас есть чем поделиться с коллегами по отрасли, приглашаем к сотрудничеству
Ссылка на материал, для размещения на сторонних ресурсах
/articles/reviews/15485/set-mikrorayona.html

Обсудить на форуме

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Зарегистрироваться