Инфраструктура территориально-распределительной корпоративной сети (стр. 2 из 9)

Допустим, что от коммутатора РГ к коммутатору ГП идет одна или несколько ЛС, объединенных в один канал связи КС. Необходимо установить, как именно геометрически расположить коммутаторы и линии связи, что бы общая стоимость такого подключения была минимальной. Для простоты модели, а так же исходя из реальных конструкций зданий, считаем, что ЛС можно прокладывать только под прямым углом (рисунок 1).

Рисунок 1. Модель №1 подключения РГ к ГП

На рисунках 1 и 2 X и Y – расстояние между коммутаторами ГП и РГ по длине и ширине здания соответственно, N*M – габариты РГ, W и L – габариты прямоугольной области, противоположными точками которых являются коммутатор ГП и наиболее удаленная от него РС РГ. Габариты W и L описывают так называемую зону охвата коммутатора ГП и будут использованы в п. 3.1.2 при построении математической модели ГП.

При таком расположении коммутатора РГ в РГ имеем среднюю длину ЛС между РС и коммутатором как:

(1)

Считается, что длина ЛС изменяется от 0 (РС расположена около коммутатора) до (N+M) – (РС расположена в противоположном углу от коммутатора РГ).

Рассмотрим другое расположение коммутатора РГ (рисунок 2). Коммутатор РГ расположен в центре РГ. Это увеличивает расстояние до коммутатора ГП на (N+M)/2, а средняя длина ЛС внутри РГ равна:

(2)

Получается, что расположение коммутатора не влияет на среднюю длину ЛС внутри РГ, но влияет на длину ЛС между коммутаторами РГ и ГП, увеличивая ее с (N+M) метров до 1.5*(N+M) метров.

Рисунок 2. Модель №2 подключения РГ к ГП.

Для снижения стоимости РГ и стоимости ее подключения к ГП необходимо

и

Так как мы не можем повлиять на габариты РГ, то мы можем только минимизировать длину ЛС между коммутаторами РГ и ГП, поэтому для дальнейшей работы выбираем модель РГ №1.

Из формул (1) и (2) видно, что

зависит не от конкретных значений габаритов РГ, а от периметра РГ, поэтому можно заменить при расчете средней длины ЛС в РГ N+M на 2Z, то есть представить РГ в виде квадрата со стороной Z.

В допущениях приведены оценки габаритов РГ. Если взять в первом приближении, что РГ имеет квадратную форму, то сторона квадрата Z будет составлять примерно 11-12 метров. Реально получается, что Z не менее 15-17 м (увеличение номинальных габаритов РГ на 25-30 % позволяет учесть особенности индивидуальной проводки внутри каждой РГ, в том числе проводку в коробах, под потолком, петли в коробах и т. д.).

Установим зависимости между величинами X, Y и Z для того, что бы в дальнейшем оценивать суммарную длину ЛС, используемых при подключении РГ к коммутатору ГП.

Исходя из того, что сеть должна иметь минимальную стоимость, то выбираем в качестве ЛС коммутатора ГП и РГ UTP cat5. Это накладывает ограничения на величины X+Y<=90м. Формально для UTP cat5 максимальная длина составляет 100м, однако IEEE рекомендует брать эту величину не более 90 м для гарантированно устойчивой работы. Исходя из соображений экономии (КС коммутатора ГП и РГ будет содержать гораздо меньше кабелей, чем КС РС внутри РГ) неравенство преобразуем в равенство X+Y=90. Таким образом, имеем, что

(3)

Полученные зависимости (3) позволяют оценить, можно ли вообще подключить РГ к ГП, и если да, то определить, какая будет суммарная длина ЛС. Оценим длину ЛС, необходимых для образования РГ и ее подключения к коммутатору ГП

(4)

Выводы

1) Средняя длина ЛС внутри РГ не зависит от габаритов РГ, а зависит только от периметра РГ (1). Поэтому можно взять в качестве математической модели РГ квадрат со стороной Z=(N+M)/2. Если Z<15, то для расчета необходимо взять Z=15.

2) Оценка совокупной длины ЛС, необходимой для образования РГ и подключения ее к коммутатору ГП, производится по формуле (4).

3.1.2 Модель горизонтального подуровня (ГП)

Для ГП этажа характерно, что имеется небольшое количество межэтажных переходов (1-2 на здание), к которым необходимо подвести коммуникации со всего этажа. Так как в задании не уточнено, каким именно межэтажными переходами обладает здание и как они расположены, то считаем, что переход делают при монтаже сети. Так как это достаточно долгая и дорогостоящая процедура, то считаем, что межэтажный переход у нас один и находится примерно в центре этажа.

Как было определено в предположениях, сеть ГП должна обеспечить подключение РГ в любой точке этажа. При такой неопределенной ситуации относительно расположения РГ единственно верное решение – обеспечить на уровне проекта возможность подключения РГ к ГП в любой точке.

Для того, что бы обеспечить такую возможность, необходимо, что бы в зону охвата коммутаторов ГП попали все РС этажа любой подгруппы. Коммутаторы ГП предлагается объединять конструктивно общей шиной, то есть когда у каждого коммутатора, кроме оконечных, один порт используется для подключения других коммутаторов, расположенных «левее», а другой – для подключения коммутаторов, расположенных «правее». С точки зрения эксплуатации это одна высокоскоростная шина, на которой организованы точки доступа – коммутаторы ГП. Такая схема показала свою эффективность на практике, и поэтому при разработке модели ГП будем придерживаться ее.

Рассмотрим модель ГП, которая позволит нам оценить, сколько коммутаторов необходимо использовать в ГП, что бы стоимость ГП была минимальной (с учетом того, что в ГП входит все РГ). На рисунке 3 схематично изображена зона охвата одним коммутатором ГП.

Рисунок 3. Модель зоны охвата коммутатора ГП

Обозначения величин соответствует обозначениям на рисунках 1 и 2. Зоной охвата коммутатора ГП считаем прямоугольник 2W*2L. Теперь рассмотрим, какие данные можно получить на основании такой модели.

1) Можно получить размеры зоны охвата коммутатора ГП, если знать габариты РГ и длину ЛС между коммутаторами ГП и РГ. Если считать, что Z=(N+M)/2, для образования ЛС между коммутаторами используется кабель UTP cat5 (п. 3.1.1), а решение будет эффективно при

(п. 3.1.1). Если при этом учесть, что минимальное значение Z=15 (п. 3.1), то получим, что

(5)

Формула (5) устанавливает, что W+L=120, то есть экономическая эффективность вводит ограничение на периметр зоны охвата. Это позволяет при одном известном габарите вычислить другой. В частности, если использовать UTP cat5, то максимальное значение величины W составляет 105 метров (120-105=15 метров сторона квадрата РГ). Эта величина превышает технологический предел использования кабелей UTP cat5 в 90 метров. Таким образом, мы можем использовать любое значение величины W, допустимое технологией передачи данных.

Получаем, что нам необходимо минимизировать периметр РГ при сохранении ее площади. Из геометрии известно, что прямоугольник с минимальным периметром и заданной площадью – это квадрат. Таки образом, берем, что РГ – квадрат со стороной 15 м. Для здания А максимальное число РГ на этаж составляет 20, для здания B – 25, для здания С – 9. Определим, какой минимальной площади должны быть этажи зданий, чтобы выполнялись требования санитарных норм (п. 3.1). Получаем, что площадь здания A равна 20*225=4500 м2, здания В 25*225=5625 м2, здания С – 9*225=2025 м2.

2) На основании модели можно рассчитать, сколько коммутаторов ГП необходимо для покрытия прямоугольного помещения произвольных габаритов. Основная задача в этом случае – минимизировать количество коммутаторов ГП с соблюдением требования по периметру зоны охвата и расстояния между соседними коммутаторами РГ. Последнее требование связано с тем, что эти коммутаторы потребуется соединять между собой для построения магистрали ГП. Слишком большие расстояния потребуют применять дорогие ВОЛС и соответствующее оборудование. Поэтому задача минимизации стоимости ГП может рассматриваться только с учетом совокупной стоимости ЛС, оборудования и проведения работ по монтажу.

3.1.3 Принятые габариты зданий

Рассмотрим нашу задачу для каждого здания. Как было показано выше, зона охвата описывается выражением (5), при условии, что W,L<=90 и W+L<=120. Площадь зоны охвата равна 4WL. Необходимо этими зонами охвата покрыть весь этаж здания, площадь которого для каждого здания определена выше.

Для здания А: имеем S=4500 м2, для простоты будем считать, что здание имеет форму прямоугольника 50*90м. Тогда получаем, что W=90/2=45 и L=50/2=25. Условие W+L=70<=120 выполняется и из этого следует, что при заданных габаритах здания достаточно иметь один коммутатор ГП, к которому будут подключаться РГ.

Если взять другие габариты здания, то результат может быть другим. Например, если габариты здания 20*180, то W=20/2=10, L=180/2=90. Условие W+L=100<=120 так же выполняется, что позволяет нам использовать так же один коммутатор ГП.

Для здания B: имеем S==5625 м2, для простоты будем считать, что здание имеет форму прямоугольника 45*125м. Тогда получаем, что W=125/2=62,5 и L=45/2=22,5. Условие W+L=85<=120 выполняется и из этого следует, что при заданных габаритах здания достаточно иметь один коммутатор ГП, к которому будут подключаться РГ.