Проект корпоративной сети звукового обеспечения "Интеллектуального здания" на основе технологии Fast Ethernet (стр. 18 из 24)
В помещении шоу-клуба согласно выбранному оборудованию устанавливается одна открытая аппаратная стойка 19” 10U в которой разместятся:
· 9 усилителей мощности CrestAudioCKIv 400v
· 1 аналого-цифровой интерфейс CAB 8i
Также в помещении шоу-клуба отдельно от телекоммуникационных шкафов устанавливается панель управления VPN – CP (ViewPoint).
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Расчет полезной пропускной способности сети
Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностью понимается скорость передачи полезной информации, объем которой всегда несколько меньше полной передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.
Рассчитаем теоретическую полезную пропускную способность Fast Ethernet без учета коллизий и задержек сигнала в сетевом оборудовании.
Отличие полезной пропускной способности от полной пропускной способности зависит от длины кадра. Так как доля служебной информации всегда одна и та же, то, чем меньше общий размер кадра, тем выше «накладные расходы». Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт (без преамбулы и стартового байта), а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Сам размер кадра меняется от 46 + 18 = 64 байт до 1500 + 18 = 1518 байт. Поэтому для кадра минимальной длины полезная информация составляет всего лишь 46 / 64 ≈ 0,72 от общей передаваемой информации, а для кадра максимальной длины 1500 / 1518 ≈ 0,99 от общей информации.
Чтобы рассчитать полезную пропускную способность сети для кадров максимального и минимального размера, необходимо учесть различную частоту следования кадров. Естественно, что, чем меньше размер кадров, тем больше таких кадров будет проходить по сети за единицу времени, перенося с собой большее количество служебной информации.
Так, для передачи кадра минимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 72 байта, или 576 бит, потребуется время, равное 576 bt, а если учесть межкадровый интервал в 96 bt то получим, что период следования кадров составит 672 bt. При скорости передачи в 100 Мбит/с это соответствует времени 6,72 мкс. Тогда частота следования кадров, то есть количество кадров, проходящих по сети за 1 секунду, составит 1/6,72 мкс ≈ 148810 кадр/с.
При передаче кадра максимального размера, который вместе с преамбулой имеет длину 1526 байт или 12208 бит, период следования составляет 12 208 bt + 96 bt = 12 304 bt, а частота кадров при скорости передачи 100 Мбит/с составит 1/123,04 мкс = 8127 кадр/с.
Зная частоту следования кадров f и размер полезной информации Vп в байтах, переносимой каждым кадром, нетрудно рассчитать полезную пропускную способность сети:
Пп (бит/с) = Vп · 8 · f. (3.1)
Для кадра минимальной длины (46 байт) теоретическая полезная пропускная способность равна
Ппт1 = 148 810 кадр/с = 54,76 Мбит/с,
что составляет лишь немногим больше половины от общей максимальной пропускной способности сети.
Для кадра максимального размера (1500 байт) полезная пропускная способность сети равна
Ппт2 = 8127 кадр/с = 97,52 Мбит/с.
Таким образом, в сети Fast Ethernet полезная пропускная способность может меняться в зависимости от размера передаваемых кадров от 54,76 до 97,52 Мбит/с.
3.1 Расчет длины кабеля UTP
Существует два метода вычисления количества кабеля для горизонтальной подсистемы: суммирования и эмпирический.
Метод суммирования заключается в подсчете длины трассы каждого кабеля с последующим сложением этих длин. К полученному результату добавляется технологический запас величиной не более 10%, а также запас для выполнения разделки в розетках и на кроссовых панелях. Достоинством рассматриваемого метода является высокая точность. Эмпирический метод реализует на практике положение известной центральной предельной теоремы теории вероятностей и, как показывает опыт, дает хорошие результаты для кабельных систем с числом рабочих мест свыше 30. Его сущность заключается в применении для подсчета общей длины горизонтального кабеля, затрачиваемого на реализацию конкретной кабельной системы, обобщенной эмпирической формулы [12].
Единственным существенным ограничением метода является предположение того, что рабочие места распределены по площади обслуживаемой территории равномерно. В случаях нарушения этого условия рабочие места объединяются в группы, в которых с большей или меньшей точностью выполняется принцип равномерного распределения. Для каждой такой группы расчет выполняется отдельно. Этот прием позволяет свести задачу проектирования к предыдущему случаю. Несложно убедиться в том, что при дальнейшем дроблении групп вплоть до одиночного кабеля эмпирический метод переходит в метод суммирования.
В своем дипломном проекте я использую суммированный метод расчета длины кабеля UTP.
Требуемая длина кабеля (L) рассчитывается по формуле
, (3.2)где
L - длина кабельной трассы до оконечного устройства по плану;
Кs- коэф-фициент технологического запаса — 1,1 (10%);
Х = Х1 + Х2 - запас для выполнения раз-делки кабеля.
Параметр Х1 обозначает запас со стороны аппаратной. Он зависит от ее размеров и численно равен расстоянию от точки входа горизонтальных кабелей в помещение кроссовой до самого дальнего коммутационного элемента с учетом всех спусков, подъемов и поворотов. Параметр Х2 обозначает запас со стороны рабочего места. Он численно равен расстоянию от точки входа кабелей в помещение до самого дальнего оконечного устройства с учетом всех спусков, подъемов и поворотов. Запас X примем численно равным 15% [13].
Рассчитаем количество кабеля необходимое для прокладки кабельной сети, соединяющей панели управления AXD-MSP16 white системы интегрированного обеспечения здания с центральным контролером СИУ.
На каждом этаже находится по 2 панели, на втором этаже три панели. Для удобства пронумеруем их.
L1 = 1,1 · 12,6 + 2 = 16 м;
L2 = 1,1 · 30 + 5 = 38 м;
L3 = 1,1 · 8 + 1,3 = 10,1 м;
L4 = 1,1 · 27 + 4,5 = 34 м;
L5 = 1,1 · 3,3 + 0,5 = 4,2 м;
L6 = 1,1 · 11,3 + 1,9 = 14,3 м;
L7 = 1,1 · 30,6 + 5 = 38,6 м;
L8 = 1,1 · 14,6 + 2,5 = 18,5 м;
L9 = 1,1 · 36,6 + 6 = 46,3 м;
L10 = 1,1 · 18,2 + 3 = 23 м;
L11 = 1,1 · 40 + 6,5 = 50,5 м;
L1-11 = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 + L6 + L7 + L8 + L9 + L10 + L11 = 16 + 38 + 10,1 + 34 + 4,2 + 14,3 + 38,6 + 18,5 + 46,3 + 23 + 50,5 = 293,5 метров кабеля.
Рассчитаем количество кабеля необходимое для прокладки кабельной сети, соединяющей каждый усилитель на цокольном этаже в помещении шоу-клуба с 12-портовым коммутатором AT-8012M.
Lц = 1,1 · 19,6 + 3,2 = 24,7 м.
Т.к. число усилителей 9 и от каждого будет идти свой отдельный кабель, то 24,7*9=222,3м
Рассчитаем количество кабеля необходимое для прокладки кабельной сети, соединяющей интерфейсы CAB-16d, находящиеся в аппаратной актового зала с 12-портовым коммутатором AT-8012M.
L3э = 1,1 · 37 + 6,1 = 46,8 м.
Т.к. число CAB-16d равно 9 и от каждого будет идти свой отдельный кабель, то:
Lcab16d = 46,8 · 2 = 93,6 м;
Lобщ = 293,5 + 222,3 + 93,6 = 609,4 метров кабеля.
Известно, что в бухте (катушке) 305 метров кабеля. Тогда для прокладки всех кабельных систем необходимо 2 (609,4/305=1,99) бухты, или 610 метров кабеля (2·305=610).
3.3 Расчет длины сильноточного звукового кабеля
Для расчета длины сильноточного аудиокабеля я также использую суммированный метод расчета длины кабеля.
Требуемая длина кабеля (L) рассчитывается по формуле
, (3.3)где
L - длина кабельной трассы до оконечного устройства по плану;
Кs - коэф-фициент технологического запаса — 1,1 (10%);
Х = Х1 + Х2 - запас для выполнения раз-делки кабеля.
Параметр Х1 обозначает запас со стороны аппаратной. Он зависит от ее размеров и численно равен расстоянию от точки входа горизонтальных кабелей в помещение кроссовой до самого дальнего коммутационного элемента с учетом всех спусков, подъемов и поворотов. Параметр Х2 обозначает запас со стороны рабочего места. Он численно равен расстоянию от точки входа кабелей в помещение до самого дальнего оконечного устройства с учетом всех спусков, подъемов и поворотов. Запас X примем численно равным 15%.
Lцэ=1,1 · 170 + 32,2 = 247 м;
L1э = 1,1 · 195 + 28 = 215 м;
L2э = 1,1 · 220 + 36 = 278 м;
L3э = 1,1 · 150 + 24 = 190 м;
L4э= 1,1 · 132 + 22 = 167 м;
Lобщ = Lцэ + L1э + L2э + L4э + L3э = 247 + 215 + 278 + 190 + 167 = 1097 м.
3.4 Расчет параметров кабеля UTP
3.4.1 Расчет затухания линии
Под собственным затуханием кабеля понимается затухание при работе в идеальных условиях.
В обобщенном виде его величину теоретически можно определить как реальную часть так называемого коэффициента распространения γ, который связан с первичными параметрами следующим простым соотношением:
γ=√((R+jωL)(G+jωC)) (3.4)
В процессе реальной эксплуатации это условие выполняется не во всех случаях, что обычно сопровождается увеличением затухания.
Основной причиной несоответствия параметров линии нормируемым является недостаточное качество монтажа, поэтому их расчёт производится идеализированно для максимальной длины (100 м), а параметры линии оцениваются по факту измерений на уже смонтированной линии.
По стандарту TIA/EIA-568-А на длине 100 м и при температуре 20° С частотная характеристика A(f) максимально допустимого затухания, начиная с 0,772 МГц, для кабелей категорий 3, 4 и 5 определяется согласно следующему выражению
A (f) = k1√f + k2f + k3√f, (3.5)
где: А, дБ - максимальное допустимое затухание,
f, МГц - частота сигнала,
k1, k2, k3 - константы, определяемые в зависимости от категории кабеля (см. таблицу 3.1)
| Категория кабеля | K1 | K2 | K3 |
| 3 | 2,320 | 0,238 | 0,000 |
| 4 | 2,050 | 0,043 | 0,057 |
| 5 | 1,967 | 0,023 | 0,050 |
Таблица 3.1 - Константы, определяемые в зависимости от категории
Кроме аналитического задания величины затухания стандарт TIA/EIA-568-А определяет этот параметр также в табличной форме с расширением нормируемых значений в область нижних частот.