ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМПУСНОЙ СЕТИ С ГИБКОЙ ТОПОЛОГИЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ СВЯЗЕЙ (НА ПРИМЕРЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЙ ОПОРНОЙ СЕТИ СПбГТУ)

А.Ю.Глебовский

Санкт-Петербургский государственный технический университет

Тел.: (812) 247-22-23, факс: (812) 247-50-62, e-mail: ag@nw.ru

Предпосылки

Проектирование, создание и развитие внутриуниверситетских сетей имеет ряд особенностей, отличающих их от иных корпоративных сетей. Под опорной сетью кампуса понимается технологически единая коммуникационная среда (транспортная сеть), объединяющая комплекс зданий (площадок) на территории университета.

В докладе обсуждаются типичные проблемы, возникающие на этапе проектирования топологии опорной сети с учетом наращиваемости и последующей модернизации компьютерной сети университета. Эти проблемы большей частью обусловлены существенной априорной неопределенностью при попытке формализовать исходные данные, целевые функции и сформулировать техническое задание на реализацию сети той или иной топологии.

В то же время рациональный выбор физической среды передачи и топологии опорной сети имеют первостепенное значение. Это тот фундамент, на котором базируются все дальнейшие архитектурные решения и стратегия развития сети на длительный период. Он предопределяет стоимость начальных капиталовложений в создание собственно транспортной среды, а также экономическую целесообразность проекта сети в целом, ее эффективность, надежность, живучесть и другие эксплуатационные характеристики. От него зависят не только допустимые конфигурации информационных связей между подразделениями, но, в частности, и возможные ограничения на применение и развитие тех или иных технологий канального уровня (разновидностей Ethernet, FDDI, ATM и др.).

Тип оптического кабеля

В пределах кампуса выбор физической среды передачи обычно сводится к альтернативным вариантам световодных кабелей, прокладываемых в грунте, в кабельной канализации или подвесным монтажом. (Реже используемые беспроводные линии связи требуют отдельного рассмотрения и в докладе не обсуждаются). Кабели отличаются оптическими свойствами (MMF, SMF), материалом (стекло, полимер) и диаметром (MMF 62.5/125 или 50/125 мк, SMF 9.5/125 мк) сердечника, профилем показателя преломления (многомодовый градиентный или ступенчатый), количеством волокон в кабеле (до 36), его конструктивным исполнением и степенью механической прочности и защищенности. При выборе конструкции кабеля учитываются: предполагаемый способ прокладки, протяженность трасс прокладки кабельных сегментов. Тип волокна (MMF, SMF) выбирают с учетом предельных расстояний, стоимости PMD-модулей для избранной технологии канального уровня и перспективных планов. При том, что SMF позволяет передавать данные без регенерации на значительные расстояния, стоимость PMD-модулей для SMF почти на порядок выше, чем для MMF. Поэтому, если длины отдельных кабельных сегментов не превышают 2.5 км, то экономически целесообразно использовать MMF. Значительные затраты на оконечное оборудование линий SMF могут быть оправданы в особых случаях, когда изначально в кампусной сети планируется интенсивный обмен данными между территориально далеко отстоящими площадками (например, если заранее проектируется сегмент гигабитного Ethernet, то следует учитывать, что по стандарту IEEE 802.3z коммутаторы могут быть разнесены на 2 км по кабелю SMF и лишь на 500м по кабелю MMF.)

Гибкая топология опорной сети

Тип оптического кабеля с учетом множества обсуждаемых в докладе факторов может быть окончательно выбран лишь с одновременным принятием решения о реализуемой физической топологии, которая, в свою очередь, отразится на логической топологии кампусной сети. В случаях, когда на стадии проектирования физических линий логическая топология однозначно еще не определена, либо есть основания предвидеть, что в обозримом будущем она может меняться, желательно заложить в проектируемую опорную сеть структурную избыточность, с тем чтобы обеспечить возможность гибкого реконфигурирования магистральных связей.

Перестраиваемость физической топологии связей достигается с помощью оборудования коммутации оптических линий магистрали (оптические кроссы, проходные и ответвительные муфты и т.п.), размещаемого на площадках или непосредственно в канализации.

Опорная волоконно-оптическая сеть СПбГТУ

С вводом в эксплуатацию волоконно-оптической магистрали, объединяющей 7 зданий на территории СПбГТУ, с учетом ранее проложенных трех ВО линий и архитектурно смыкающихся зданий, общее число включенных в магистраль корпусов достигло 12.

Магистральный кабель емкостью 24 оптических волокна связал здания 1-го и 2-го корпусов с 4-м и 15-м корпусами. Остальные корпуса (Механический, 3-й, Лабораторный, Гидрокорпус, 9-й ) присоединены к отводным муфтам магистрали отдельными кабелями емкостью 8 волокон в каждом. Таким образом осуществлена гибкая схема конфигурирования физических линий связи по оптоволокну между всеми корпусами СПбГТУ и теми тремя зданиями, где расположены основные вычислительные и коммуникационные ресурсы и сервисы: 1-м корпусом (Internet), 2-м корпусом (спутниковая связь) и 4-м корпусом (вычислительные мощности, Internet).

Разводка 24 линий магистрали на кросс-муфтах: 12 линий (6 пар) использована для прямых радиальных связей между корпусами, 4 линии резервированы для организации двойного магистрального кольца (Dual Ring FDDI) или двух одиночных колец (Single ring FDDI - 100Mbps), 8 сквозных линий резервированы для расширения связей в будущем.

На первом этапе - непосредственно после завершения работ по прокладке кабелей и монтажу кроссов - в каждом из зданий реализована техническая возможность подключения локальной сети площадки к кампусной сети с выходом в академические сети России и в Internet. Это было выполнено с минимальными затратами на оптические трансиверы Ethernet 10BaseFL.

На следующем этапе предусмотрена возможность включения всех или части зданий в кольцевую магистраль FDDI. Это подключение может производиться в произвольном порядке и очередности. В дальнейшем магистраль позволит осуществить переход на новые коммуникационные технологии, например, ATM (Asynchronous Transfer Mode) с пропускной способностью линий до 155 мегабит в секунду.