przepustowość jest równa. Szybkość Internetu - co to jest i jak jest mierzona, jak zwiększyć szybkość połączenia internetowego

Po dokonaniu oceny wymaganej przepustowości na każdym odcinku sieci IP należy podjąć decyzję o wyborze technologii sieciowych i kanałowych. Poziomy OSI. Zgodnie z wybranymi technologiami określane są najbardziej odpowiednie modele sprzęt sieciowy. To pytanie również nie jest łatwe, ponieważ przepustowość zależy bezpośrednio od wydajności sprzętu, a wydajność z kolei zależy od architektury oprogramowania i sprzętu. Rozważmy bardziej szczegółowo kryteria i metody oceny przepustowości kanałów i sprzętu w sieciach IP.

Kryteria oceny przepustowości

Od czasu pojawienia się teorii teleruchu opracowano wiele metod obliczania przepustowości kanałów. Jednak w przeciwieństwie do metod obliczeniowych stosowanych w sieciach z komutacją łączy, obliczenie wymaganej przepustowości w sieciach pakietowych jest dość złożone i jest mało prawdopodobne, aby dostarczyło dokładnych wyników. Przede wszystkim wynika to z ogromnej liczby czynników (szczególnie charakterystycznych dla nowoczesnych sieci wielousługowych), które są dość trudne do przewidzenia. W sieciach IP wspólna infrastruktura jest zwykle współużytkowana przez wiele aplikacji, z których każda może korzystać z własnego, odrębnego modelu ruchu. Ponadto w ciągu jednej sesji ruch przesyłany w kierunku do przodu może różnić się od ruchu przechodzącego w kierunku przeciwnym. Dodatkowo obliczenia komplikuje fakt, że prędkość ruchu pomiędzy poszczególnymi węzłami sieci może się zmieniać. Dlatego w większości przypadków podczas budowy sieci oszacowanie przepustowości jest faktycznie określane przez ogólne zalecenia producentów, badania statystyczne i doświadczenia innych organizacji.

Aby mniej lub bardziej dokładnie określić, jaka przepustowość jest wymagana dla projektowanej sieci, należy przede wszystkim wiedzieć, jakie aplikacje będą wykorzystywane. Ponadto dla każdej aplikacji konieczne jest przeanalizowanie, w jaki sposób dane będą przesyłane w wybranych odstępach czasu, które protokoły są do tego wykorzystywane.

Do prosty przykład rozważ małe aplikacje sieć korporacyjna.

Przykład obliczania przepustowości

Załóżmy, że w sieci jest 300 działających komputerów i taka sama liczba telefonów IP. Planowane jest korzystanie z następujących usług: e-mail, telefonia IP, nadzór wideo (rys. 1). Do nadzoru wideo wykorzystuje się 20 kamer, z których strumienie wideo są przesyłane na serwer. Spróbujmy oszacować, jaka maksymalna przepustowość jest wymagana dla wszystkich usług na kanałach między przełącznikami rdzeniowymi sieci oraz na połączeniach z każdym z serwerów.

Należy od razu zaznaczyć, że wszystkie obliczenia muszą być przeprowadzone dla czasu największej aktywności sieciowej użytkowników (w teorii teletraffic - CNN, godziny szczytu), gdyż zazwyczaj w takich okresach najważniejsza jest wydajność sieci i wynikające z niej opóźnienia a awarie aplikacji związane z brakiem przepustowości są niedopuszczalne. W organizacjach ogromny nacisk do sieci może nastąpić np. pod koniec okresu sprawozdawczego lub w okresie sezonowego napływu klientów, gdy: nai duża ilość rozmowy telefoniczne i wysyłanie większości wiadomości e-mail.

E-mail
Wracając do naszego przykładu, rozważ usługę poczty e-mail. Wykorzystuje protokoły działające na szczycie TCP, co oznacza, że ​​szybkość przesyłania danych jest stale dostosowywana, próbując wykorzystać całą dostępną przepustowość. Zatem zaczniemy od maksymalnej wartości opóźnienia w wysłaniu wiadomości - załóżmy, że 1 sekunda wystarczy, aby użytkownik czuł się komfortowo. Następnie musisz oszacować średnią objętość wysłanej wiadomości. Załóżmy, że w szczytach aktywności wiadomości e-mail będą często zawierały różne załączniki (kopie faktur, raporty itp.), więc dla naszego przykładu przyjmiemy średni rozmiar wiadomości 500 kb. I wreszcie ostatni parametr, który musimy wybrać, to maksymalna liczba pracowników, którzy jednocześnie wysyłają wiadomości. Załóżmy, że podczas pospiesznej pracy połowa pracowników jednocześnie naciska przycisk „Wyślij” w klient poczty. Wymagana maksymalna przepustowość ruchu e-mail wynosiłaby wtedy (500 kb x 150 hostów)/1 s = 75 000 kb/s lub 600 Mb/s. Z tego możemy od razu wywnioskować, że dla połączenia serwer poczty elektronicznej sieć musi korzystać z łącza Gigabit Ethernet. W rdzeniu sieci ta wartość będzie jednym z terminów składających się na całkowitą wymaganą przepustowość.

Telefonia i nadzór wideo
Inne aplikacje - telefonia i wideomonitoring - są podobne w swojej strukturze strumieniowej: oba rodzaje ruchu są przesyłane za pomocą protokołu UDP i mają mniej więcej stałą prędkość transmisji. Główne różnice polegają na tym, że w telefonii strumienie są dwukierunkowe i ograniczone czasem połączenia, w przypadku nadzoru wideo strumienie są przesyłane w jednym kierunku iz reguły są ciągłe.

Aby oszacować wymaganą przepustowość dla ruchu telefonicznego, załóżmy, że liczba jednoczesnych połączeń przechodzących przez bramę może osiągnąć 100 w okresach szczytu. Sieci Ethernet prędkość jednego strumienia z uwzględnieniem nagłówków i pakietów usług wynosi około 100 kbps. Tym samym w okresach największej aktywności użytkowników wymagana przepustowość w rdzeniu sieci wyniesie 10 Mb/s.

Ruch z monitoringu wideo jest obliczany dość prosto i dokładnie. Załóżmy, że w naszym przypadku kamery wideo przesyłają strumienie o szybkości 4 Mb/s każda. Wymagana przepustowość będzie równa sumie prędkości wszystkich strumieni wideo: 4 Mb/s x 20 kamer = 80 Mb/s.

Na koniec pozostaje dodać wynikowe wartości szczytowe dla każdego z usługi sieciowe: 600 + 10 + 80 = 690 Mb/s. Będzie to wymagana przepustowość w rdzeniu sieci. Projekt powinien również uwzględniać możliwość skalowania tak, aby łącza komunikacyjne mogły jak najdłużej obsługiwać ruch rozwijającej się sieci. W naszym przykładzie wykorzystanie Gigabit Ethernet wystarczy, aby spełnić wymagania usług i jednocześnie móc bezproblemowo rozwijać sieć, łącząc więcej węzłów.

Oczywiście podany przykład daleki jest od wzorcowego - każdy przypadek należy rozpatrywać osobno. W rzeczywistości topologia sieci może być znacznie bardziej złożona (rys. 2), a przepustowość należy oszacować dla każdego odcinka sieci.

Należy wziąć pod uwagę, że ruch VoIP (telefonia IP) jest rozprowadzany nie tylko z telefonów na serwer, ale także bezpośrednio między telefonami. Ponadto różne działy organizacji mogą mieć różną aktywność sieciową: dział pomocy technicznej wykonuje więcej telefonów, dział projektów jest bardziej aktywny niż inne. e-mail, dział inżynieryjny zużywa ruch internetowy bardziej niż inne itp. W rezultacie niektóre części sieci mogą wymagać większej przepustowości niż inne.

Przydatna i całkowita przepustowość

W naszym przykładzie przy obliczaniu szybkości strumienia telefonii IP wzięliśmy pod uwagę użyty kodek i rozmiar nagłówka pakietu. Jest to ważny szczegół, o którym należy pamiętać. W zależności od metody kodowania (używanych kodeków), ilości danych przesyłanych w każdym pakiecie oraz używanych protokołów warstwy łącza, tworzona jest całkowita przepustowość strumienia. Jest to całkowita przepustowość, którą należy wziąć pod uwagę przy szacowaniu wymaganej przepustowości sieci. Jest to najbardziej istotne w przypadku telefonii IP i innych aplikacji korzystających z przesyłania strumieniowego w czasie rzeczywistym o niskiej szybkości, w których rozmiar nagłówków pakietów stanowi znaczną część rozmiaru pakietu. Dla jasności porównajmy dwa strumienie VoIP (patrz tabela). Strumienie te wykorzystują tę samą kompresję, ale różne rozmiary ładunku (rzeczywisty cyfrowy strumień audio) i różne protokoły warstwy łącza.

Szybkość przesyłania danych w najczystszej postaci, bez uwzględnienia nagłówków protokołów sieciowych (w naszym przypadku cyfrowego strumienia audio), jest użyteczną przepustowością. Jak widać z tabeli, przy tej samej użytecznej przepustowości strumieni, ich całkowita przepustowość może się znacznie różnić. Tak więc przy obliczaniu wymaganej przepustowości sieci dla połączeń telefonicznych podczas szczytowych obciążeń, zwłaszcza dla operatorów telekomunikacyjnych, istotną rolę odgrywa dobór protokołów kanałów i parametrów przepływu.

Wybór sprzętu

Wybór protokołów warstwy łącza zwykle nie stanowi problemu (dziś częściej chodzi o to, jaką przepustowość powinien mieć kanał Ethernet), ale nawet doświadczony inżynier może mieć trudności z doborem odpowiedniego sprzętu.

Rozwój technologie sieciowe Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem aplikacji na przepustowość sieci, zmusza to producentów sprzętu sieciowego do opracowywania nowych architektur oprogramowania i sprzętu. Często u jednego producenta istnieją na pierwszy rzut oka podobne modele sprzętu, ale przeznaczone do rozwiązywania różnych problemów sieciowych. Weźmy na przykład przełączniki Ethernet: oprócz zwykłych przełączników stosowanych w przedsiębiorstwach większość producentów ma przełączniki do budowy sieci pamięci masowej, do organizowania usług operatorskich itp. Modele jednego kategoria cenowa różnią się architekturą, „wyostrzoną” do konkretnych zadań.

Oprócz ogólnej wydajności wybór sprzętu powinien być również kierowany przez obsługiwane technologie. W zależności od rodzaju sprzętu, określony zestaw funkcji i typów ruchu może być przetwarzany na poziomie sprzętowym, bez użycia zasobów procesora i pamięci. W takim przypadku ruch innych aplikacji będzie przetwarzany na poziomie oprogramowania, co znacznie zmniejsza ogólną wydajność, a w efekcie maksymalną przepustowość. Na przykład przełączniki wielowarstwowe, dzięki swojej wyrafinowanej architekturze sprzętowej, są w stanie przesyłać pakiety IP bez pogorszenia wydajności, gdy wszystkie porty są w pełni obciążone. Co więcej, jeśli chcemy zastosować bardziej złożoną enkapsulację (GRE, MPLS), to takie przełączniki (przynajmniej niedrogie modele) raczej nam nie odpowiadają, ponieważ ich architektura nie obsługuje odpowiednich protokołów, a w najlepszy przypadek taka enkapsulacja nastąpi kosztem procesora o niskiej wydajności. Dlatego do rozwiązania takich problemów można rozważyć np. routery, których architektura oparta jest na wysokowydajnym procesorze centralnym i zależy bardziej od implementacji programowej niż sprzętowej. W tym przypadku, kosztem maksymalnej przepustowości, otrzymujemy ogromny zestaw obsługiwanych protokołów i technologii, które nie są obsługiwane przez przełączniki z tej samej kategorii cenowej.

Ogólna wydajność sprzętu

W dokumentacji swojego sprzętu producenci często wskazują dwie wartości maksymalnej przepustowości: jedna jest wyrażona w pakietach na sekundę, druga w bitach na sekundę. Wynika to z faktu, że większość wydajności sprzętu sieciowego jest zwykle poświęcana na przetwarzanie nagłówków pakietów. Z grubsza rzecz biorąc, sprzęt musi przyjąć pakiet, znaleźć dla niego odpowiednią ścieżkę przełączania, utworzyć nowy nagłówek (jeśli to konieczne) i przekazać go dalej. Oczywiście w tym przypadku rolę odgrywa nie ilość danych przesyłanych w jednostce czasu, ale liczba pakietów.

Jeśli porównamy dwa strumienie przesyłane z tą samą szybkością, ale z różnymi rozmiarami pakietów, wówczas strumień o mniejszym rozmiarze pakietu będzie wymagał większej wydajności. Fakt ten należy wziąć pod uwagę, jeśli sieć ma wykorzystywać np. dużą liczbę strumieni telefonii IP – maksymalna przepustowość w bitach na sekundę będzie tutaj znacznie mniejsza niż deklarowana.

Oczywiste jest, że przy ruchu mieszanym, a nawet biorąc pod uwagę dodatkowe usługi(NAT, VPN), jak to bywa w zdecydowanej większości przypadków bardzo trudno jest obliczyć obciążenie zasobów sprzętowych. Często producenci sprzętu lub ich partnerzy prowadzą Test naprężeń różne modele w różnych warunkach, a wyniki są publikowane w Internecie w formie tabele porównawcze. Zapoznanie się z tymi wynikami znacznie upraszcza zadanie doboru odpowiedniego modelu.

Pułapki sprzętu modułowego

Jeśli wybrany sprzęt sieciowy jest modułowy, to oprócz obiecanej przez producenta elastycznej konfiguracji i skalowalności, można natrafić na wiele „pułapek”.

Wybierając moduły należy dokładnie zapoznać się z ich opisem lub skonsultować się z producentem. Nie wystarczy kierować się tylko rodzajem interfejsów i ich liczbą – trzeba też zapoznać się z architekturą samego modułu. Nierzadko zdarza się, że w przypadku podobnych modułów podczas przesyłania ruchu jedne są w stanie samodzielnie przetwarzać pakiety, a inne po prostu przekazują pakiety do jednostki centralnej w celu dalszego przetwarzania (odpowiednio, za te same moduły zewnętrzne, cena za nie może się różnić o kilka czasy). W pierwszym przypadku Całkowita wydajność sprzęt i w efekcie jego maksymalna przepustowość okazuje się wyższa niż w drugim, ponieważ część jego pracy procesor przesuwa się do procesorów modułów.

Ponadto sprzęt modułowy często ma architekturę blokującą (gdy maksymalna przepustowość jest niższa niż łączna prędkość wszystkich portów). Wynika to z ograniczonej przepustowości magistrali wewnętrznej, za pośrednictwem której moduły wymieniają między sobą ruch. Na przykład, jeśli przełącznik modułowy ma wewnętrzną magistralę 20 Gb/s, to tylko 20 portów może być używanych dla jego karty liniowej z 48 portami Gigabit Ethernet po pełnym obciążeniu. O takich szczegółach należy również pamiętać i przy wyborze sprzętu dokładnie zapoznać się z dokumentacją.

Podczas projektowania sieci IP przepustowość jest kluczowym parametrem, który wpływa na architekturę sieci jako całości. Aby uzyskać dokładniejsze oszacowanie przepustowości, możesz postępować zgodnie z następującymi wskazówkami:

1. Zapoznaj się z aplikacjami, których planujesz używać w sieci, używanymi technologiami i wielkością przesyłanego ruchu. Skorzystaj z porad programistów i doświadczenia kolegów, aby uwzględnić wszystkie niuanse tych aplikacji podczas budowania sieci.
2. Studiuj szczegółowo protokoły sieciowe oraz technologie używane przez te aplikacje.
3. Przy wyborze sprzętu dokładnie zapoznaj się z dokumentacją. Aby mieć zapas gotowych rozwiązań, sprawdź linie produktów różnych producentów.

W rezultacie w właściwy wybór technologii i sprzętu, możesz być pewien, że sieć w pełni spełni wymagania wszystkich aplikacji, a będąc wystarczająco elastyczna i skalowalna, będzie działać przez długi czas.

1. Jak wygląda proces przekazywania informacji?

Przekazywanie informacji- fizyczny proces, w którym odbywa się ruch informacji w przestrzeni. Zapisali informacje na dysku i przenieśli je do innego pokoju. Proces ten charakteryzuje się obecnością następujących składników:

Źródło informacji. Odbiorca informacji. Nośnik informacji. medium transmisyjne.

Schemat przekazywania informacji:

Źródło informacji - kanał informacyjny - odbiorca informacji.

Informacje są prezentowane i przesyłane w postaci sekwencji sygnałów, symboli. Od źródła do odbiorcy wiadomość jest przekazywana za pośrednictwem jakiegoś materialnego medium. Jeżeli w procesie transmisji wykorzystywane są techniczne środki komunikacji, to nazywane są one kanałami transmisji informacji (kanałami informacyjnymi). Należą do nich telefon, radio, telewizor. Ludzkie narządy zmysłów pełnią rolę biologicznych kanałów informacyjnych.

Proces przekazywania informacji kanały techniczne komunikacja odbywa się według następującego schematu (wg Shannona):

Termin „szum” odnosi się do różnego rodzaju zakłóceń, które zniekształcają przesyłany sygnał i prowadzą do utraty informacji. Takie zakłócenia powstają przede wszystkim z przyczyn technicznych: słaba jakość linii komunikacyjnych, niepewność wzajemna różnych przepływów informacji przesyłanych tymi samymi kanałami. Używany do ochrony przed hałasem różne sposoby, na przykład zastosowanie różnego rodzaju filtrów, które oddzielają sygnał użyteczny od szumu.

Claude Shannon opracował specjalną teorię kodowania, która dostarcza metod radzenia sobie z hałasem. Jedną z ważnych idei tej teorii jest to, że kod przesyłany linią komunikacyjną musi być nadmiarowy. Dzięki temu można skompensować utratę części informacji podczas transmisji. Nie można jednak sprawić, by nadmiarowość była zbyt duża. Doprowadzi to do opóźnień i wyższych kosztów komunikacji.

2. Ogólny schemat przekazywania informacji

3. Wymień kanały komunikacji, które znasz

Kanał komunikacyjny (ang. kanał, linia danych) - system środków technicznych i środowisko propagacji sygnału do przesyłania komunikatów (nie tylko danych) ze źródła do odbiorcy (i odwrotnie). Kanał komunikacyjny, rozumiany w wąskim sensie (ścieżka komunikacyjna), stanowi jedynie fizyczne medium propagacji sygnału, np. fizyczną linię komunikacyjną.

W zależności od rodzaju medium dystrybucji kanały komunikacji dzielą się na:

przewodowy; akustyczny; optyczny; podczerwień; kanały radiowe.

4. Czym jest telekomunikacja i telekomunikacja komputerowa?

Telekomunikacja(gr. tele - daleko, łac. komunika - komunikacja) to transmisja i odbiór dowolnych informacji (dźwięku, obrazu, danych, tekstu) na odległość za pośrednictwem różnych systemów elektromagnetycznych (kanałów kablowych i światłowodowych, kanałów radiowych i innych przewodowych). i połączenia z kanałami bezprzewodowymi).

sieć telekomunikacyjna- system środków technicznych, za pomocą których realizowana jest telekomunikacja.

Sieci telekomunikacyjne obejmują:

1. Sieci komputerowe (do transmisji danych)

2. Sieci telefoniczne (przesyłanie informacji głosowych)

3. Sieci radiowe (transmisja informacji głosowych - usługi rozgłoszeniowe)

4. Sieci telewizyjne (transmisja głosu i obrazu - usługi nadawcze)

Telekomunikacja komputerowa - telekomunikacja, której urządzeniami końcowymi są komputery.

Przesyłanie informacji z komputera na komputer nazywa się komunikacją synchroniczną i za pośrednictwem komputera pośredniczącego, który pozwala gromadzić wiadomości i przesyłać je do komputery osobiste na żądanie użytkownika, - asynchroniczne.

Telekomunikacja komputerowa zaczyna zakorzeniać się w edukacji. W szkolnictwie wyższym służą do koordynowania badania naukowe, szybka wymiana informacji pomiędzy uczestnikami projektu, nauka na odległość, konsultacje. W systemie Edukacja szkolna- zwiększenie efektywności samodzielnych działań studentów związanych z różnymi rodzajami pracy twórczej, w tym edukacyjnych, opartych na powszechnym wykorzystaniu metod badawczych, swobodnym dostępie do baz danych oraz wymianie informacji z partnerami zarówno w kraju, jak i za granicą.

5. Jaka jest przepustowość kanału transmisji informacji?

Przepustowość łącza - charakterystyka metryczna, pokazując stosunek limit liczby przechodzących jednostek ( informacje, przedmioty, objętość ) na jednostkę czasu przez kanał, system, węzeł.

W informatyce definicja szerokości pasma jest zwykle stosowana do kanału komunikacyjnego i jest definiowana jako maksymalna ilość informacji przesyłanych/odbieranych w jednostce czasu.

Przepustowość jest jednym z najważniejszych czynników z punktu widzenia użytkownika. Szacuje się ją na podstawie ilości danych, które sieć, w ramach limitu, może przesłać w jednostce czasu z jednego podłączonego do niej urządzenia do drugiego.

Szybkość przesyłania informacji zależy w dużej mierze od szybkości jej tworzenia (wydajności źródła), metod kodowania i dekodowania. Najwyższa możliwa szybkość przesyłania informacji w danym kanale nazywana jest jego szerokością pasma. Przepustowość kanału z definicji wynosi

szybkość przesyłania informacji przy użyciu „najlepszego” (optymalnego) źródła, kodera i dekodera dla danego kanału, dlatego charakteryzuje tylko kanał.

5. W jakich jednostkach mierzona jest przepustowość kanałów transmisji informacji?

Może być mierzony w różnych, czasem wysoce specjalistycznych jednostkach - sztukach, bitach/s, tonach, Metry sześcienne itp.

6. Klasyfikacja kanałów komunikacji komputerowej (metodą kodowania, metodą komunikacji, metodą transmisji sygnału)

sieci rozgłoszeniowe; sieci z transmisją od węzła do węzła.

7. Charakterystyka kanałów kablowych do transmisji informacji (kabel koncentryczny, zakręcona para, kabel telefoniczny, światłowód)

przewodowe - linie łączności telefonicznej, telegraficznej (lotniczej); kabel - skrętka miedziana, koncentryczna, światłowodowa;

a także na podstawie promieniowania elektromagnetycznego:

naziemne i komunikacja satelitarna; na podstawie promieni podczerwonych.

kable oparte na skręconych (skręconych) parach drutów miedzianych; kable koncentryczne (rdzeń centralny i oplot miedziany); światłowody.

Kable na bazie zakręcona para

Kable skrętkowe służą do przesyłania danych cyfrowych i są szeroko stosowane w sieciach komputerowych. Możliwe jest również wykorzystanie ich do transmisji sygnałów analogowych. Skręcanie przewodów zmniejsza wpływ zakłóceń zewnętrznych na sygnały użyteczne oraz redukuje fale elektromagnetyczne wypromieniowane na zewnątrz. Ekranowanie zwiększa koszt kabla, komplikuje instalację i wymaga wysokiej jakości uziemienia. Na ryc. Przedstawiono typową konstrukcję UTP opartą na dwóch skręconych parach.

Ryż. Konstrukcja niechronionej skrętki dwużyłowej.

W zależności od obecności zabezpieczenia - oplot miedziany uziemiony elektrycznie lub folia aluminiowa wokół par skręconych określa się rodzaje kabli na podstawie par skręconych:

niechroniony skręcony Para UTP(Skrętka nieekranowana) - brak ekran ochronny wokół osobnej pary;

folia skręcona para FTP (Foiled twisted pair) - występuje jeden wspólny ekran zewnętrzny w postaci folii;

skrętka ekranowana STP (Skrętka ekranowana) - dla każdej pary występuje ekran ochronny oraz wspólny ekran zewnętrzny w postaci siatki;

Skrętka foliowa ekranowana S / FTP (Skrętka foliowana ekranowana) - dla każdej pary występuje ekran ochronny w oplocie foliowym oraz ekran zewnętrzny z oplotu miedzianego;

niechroniona skrętka ekranowana SF/UTP (Screened Foiled Unshielded skrętka) - podwójny ekran zewnętrzny wykonany z oplotu miedzianego i folii, każda skrętka jest niechroniona.

1.5.2.2. Kabel koncentryczny

Cel, powód kabel koncentryczny– transmisja sygnałów w różnych dziedzinach techniki: systemy łączności; sieci rozgłoszeniowe; sieć komputerowa; systemy antenowo-dosyłowe sprzętu komunikacyjnego itp. Ten typ kabla ma asymetryczną budowę i składa się z wewnętrznego rdzenia miedzianego oraz oplotu oddzielonego od rdzenia warstwą izolacyjną.

Typową konstrukcję kabla koncentrycznego pokazano na rys. 1.22.

Ryż. 1.22. Typowa konstrukcja kabla koncentrycznego

Dzięki metalowemu oplotowi ekranującemu ma wysoką odporność na zakłócenia. Główną zaletą kabla koncentrycznego nad skrętką jest jego szeroka przepustowość, która zapewnia potencjalnie wyższe szybkości transmisji danych niż skrętki, które osiągają prędkość do 500 Mb/s. Ponadto koncentryczny zapewnia znacznie większe dopuszczalne odległości transmisji sygnału (nawet do kilometra), trudniej jest połączyć się z nim mechanicznie w celu nieautoryzowanego słuchania sieci, a także znacznie mniej zanieczyszcza środowisko promieniowanie elektromagnetyczne. Jednak instalacja i naprawa kabla koncentrycznego jest trudniejsza niż skrętka, a koszt jest wyższy.

Stosowane są tutaj konwencjonalne nadajniki-odbiorniki LED, co zmniejsza koszty i zwiększa żywotność w porównaniu z kablem jednomodowym. Na rysunku 1.24. podano charakterystykę tłumienia sygnałów w światłowodzie. W porównaniu do innych typów kabli używanych do linii komunikacyjnych, ten rodzaj kabla ma znacznie niższe wartości tłumienia sygnału, które zwykle mieszczą się w zakresie od 0,2 do 5 dB na 1000 m długości. Światłowód wielomodowy charakteryzuje się oknami przezroczystości tłumienności w zakresie długości fal 380-850, 850-1310 (nm), a światłowód jednomodowy odpowiednio 850-1310, 1310-1550 (nm).

Rysunek 1.24. Okna przezroczystości światłowodów.

Zalety komunikacji światłowodowej typu:

Szerokie pasmo.

Niezwykle uwarunkowany Wysoka częstotliwość wibracje nośnika. Przy zastosowaniu technologii multipleksacji widmowej kanałów komunikacyjnych metodą fali

multipleksacji w 2009 r. sygnały 155 kanałów komunikacyjnych o szybkości transmisji 100 Gbit/sw każdym były przesyłane na odległość 7000 kilometrów. Tak więc całkowita szybkość transmisji danych przez światłowód wyniosła 15,5 Tb/s. (Tera = 1000 Giga);

Niskie tłumienie sygnału świetlnego w światłowodzie.

Umożliwia budowanie światłowodowych linii komunikacyjnych o dużej długości bez pośredniego wzmacniania sygnałów;

Niski poziom hałasu w kablu światłowodowym.

Umożliwia zwiększenie przepustowości poprzez transmisję różnych modulacji sygnału z niską redundancją kodu;

Wysoka odporność na zakłócenia i zabezpieczenie przed nieautoryzowanym dostępem.

Zapewnione przez absolutne bezpieczeństwo światłowodu przed zakłóceniami elektrycznymi, zakłóceniami i całkowitym brakiem promieniowania do środowiska zewnętrznego. Wynika to z natury wibracji światła, która nie oddziałuje z polami elektromagnetycznymi o innych zakresach częstotliwości, jak samo włókno, które jest dielektrykiem. Wykorzystując szereg właściwości propagacji światła w światłowodzie, systemy monitorowania integralności łącza optycznego mogą natychmiast wyłączyć „zhakowane” łącze komunikacyjne i wywołać alarm. Takie systemy są szczególnie potrzebne przy tworzeniu linii komunikacyjnych w rządzie, bankowości i niektórych innych usługach specjalnych, które stawiają wysokie wymagania w zakresie ochrony danych;

Brak konieczności izolacji galwanicznej węzłów sieci.

Sieci światłowodowe zasadniczo nie mogą mieć elektrycznych pętli „masy”, które występują, gdy dwa urządzenia sieciowe mają uziemienie w różnych punktach budynku;

 Wysokie bezpieczeństwo przeciwwybuchowe i przeciwpożarowe, odporność na agresywne środowiska.

Ze względu na brak możliwości iskrzenia, światłowód zwiększa bezpieczeństwo sieci w przemyśle chemicznym, rafineriach ropy naftowej, konserwacji procesy technologiczne zwiększone ryzyko;

 Lekki, objętościowy, ekonomiczny kabel światłowodowy.

Podstawą włókna jest kwarc (dwutlenek krzemu), który jest szeroko stosowanym, niedrogim materiałem. Obecnie koszt światłowodu w stosunku do pary miedzi jest skorelowany jako 2:5. Koszt samego kabla światłowodowego stale spada, jednak stosowanie specjalnych odbiorników i nadajników optycznych (modemów światłowodowych), które zamieniają sygnały świetlne na sygnały elektryczne i odwrotnie, znacznie podnosi koszt sieci jako całości;

 Długa żywotność.

Żywotność światłowodu wynosi co najmniej 25 lat. Kabel światłowodowy ma również pewne wady. Głównym z nich jest duża złożoność instalacji. Podczas łączenia końcówek kabla należy zapewnić wysoką dokładność przekroju włókna szklanego, późniejsze polerowanie cięcia i centrowanie włókna szklanego po zainstalowaniu w złączu. Złącza montuje się metodą zgrzewania lub klejenia specjalnym żelem o takim samym współczynniku załamania światła jak włókno szklane. W każdym razie wymaga to wysoko wykwalifikowanego personelu i specjalnych narzędzi. Ponadto kabel światłowodowy jest mniej trwały i mniej elastyczny niż kabel elektryczny i jest wrażliwy na naprężenia mechaniczne. Jest również wrażliwy na promieniowanie jonizujące, dzięki czemu zmniejsza się przezroczystość włókna szklanego, czyli wzrasta tłumienie sygnału w kablu. Nagłe zmiany temperatury mogą spowodować pękanie włókna szklanego. Aby zmniejszyć wpływ tych czynników, stosuje się różne rozwiązania konstrukcyjne, co wpływa na koszt kabla.

Ze względu na unikalne właściwości światłowodu telekomunikacja oparta na nim jest coraz częściej wykorzystywana we wszystkich dziedzinach techniki. Są to sieci komputerowe, miejskie, regionalne, federalne, a także międzykontynentalne podwodne sieci łączności pierwotnej itp. Za pomocą światłowodowych kanałów komunikacyjnych realizowane są: telewizja kablowa, zdalny nadzór wideo, wideokonferencje i transmisje wideo, telemetria i inne systemy informacyjne.

8. Charakterystyka kanałów bezprzewodowej transmisji informacji (satelita,

kanały radiowe, Wi-Fi, Bluetooth)

Technologie bezprzewodowe- podklasa Technologie informacyjne, służą do przesyłania informacji na odległość między dwoma lub więcej punktami, bez konieczności ich połączenia przewodami. może służyć do przekazywania informacjipromieniowanie podczerwone, fale radiowe , promieniowanie optyczne lub laserowe.

Obecnie istnieje wiele technologii bezprzewodowych, najczęściej znanych użytkownikom pod nazwami marketingowymi, takimi jak Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Każda technologia ma pewne cechy, które określają jej zakres.

Istnieją różne podejścia do klasyfikacji technologii bezprzewodowych.

Według zakresu:

o Bezprzewodowy sieci osobiste ( WPAN — bezprzewodowe sieci osobiste). Przykładami technologii są Bluetooth.

o Bezprzewodowy sieci lokalne ( WLAN — bezprzewodowe sieci lokalne).

Przykładami technologii są Wi-Fi.

o Ogólnomiejskie sieci bezprzewodowe ( WMAN - Bezprzewodowe sieci metropolitalne). Przykładami technologii są WiMAX.

o Bezprzewodowy globalne sieci ( WWAN — bezprzewodowa sieć rozległa).

Przykładami technologii są CSD, GPRS, EDGE, EV-DO, HSPA.

Topologia:

o Punkt do punktu.

o Punkt-wielopunkt.

Według obszaru zastosowania:

o Korporacyjne (wydziałowe) sieci bezprzewodowe- tworzone przez firmy na własne potrzeby.

o Operatorskie sieci bezprzewodowe - tworzone przez operatorów telekomunikacyjnych w celu odpłatnego świadczenia usług.

Krótkim, ale zwięzłym sposobem klasyfikacji jest przedstawienie dwóch najważniejszych cech technologii bezprzewodowych jednocześnie na dwóch osiach: maksymalna prędkość przekazywanie informacji i maksymalna odległość.

Zadania Zadanie 1 . Przez 10 s przez kanał komunikacyjny przesłano 500 bajtów informacji. Co jest równe

pojemność kanału? (500/10=50 bajtów/s=400bps)

Zadanie 2 . Ile informacji można przesłać kanałem o przepustowości 10 kb/s w ciągu 1 minuty? (10 kb/s*60 s = 600 kb/s)

Problem 3. Średnia prędkość transmisji danych przy użyciu modemu wynosi 36864 bps. Ile sekund będzie potrzebował modem na przesłanie 4 stron tekstu w kodowaniu KOI-8, jeśli założymy, że każda strona ma średnio 2304 znaki.

Rozwiązanie: Liczba znaków w tekście: 2304*4 = 9216 znaków.

W kodowaniu KOI-8 każdy znak jest zakodowany jednym bajtem, wtedy objętość informacyjna tekstu wynosi 9216 * 8 = 73 728 bitów.

Czas = głośność / prędkość. 73728: 36864 = 2 s

W nowoczesnych sieciach IP, wraz z pojawieniem się wielu nowych aplikacji sieciowych, coraz trudniej jest oszacować wymaganą przepustowość: z reguły musisz wiedzieć, z jakich aplikacji planujesz korzystać, jakich protokołów przesyłania danych używają i w jaki sposób komunikować się

Ilja Nazarowa
Inżynier systemowy firmy "INTELCOM line"

Po ocenie wymaganej przepustowości na każdym z odcinków sieci IP należy podjąć decyzję o wyborze technologii sieci OSI i warstwy łącza. Zgodnie z wybranymi technologiami określane są najbardziej odpowiednie modele sprzętu sieciowego. To pytanie również nie jest łatwe, ponieważ przepustowość zależy bezpośrednio od wydajności sprzętu, a wydajność z kolei zależy od architektury oprogramowania i sprzętu. Rozważmy bardziej szczegółowo kryteria i metody oceny przepustowości kanałów i sprzętu w sieciach IP.

Kryteria oceny przepustowości

Od czasu pojawienia się teorii teleruchu opracowano wiele metod obliczania przepustowości kanałów. Jednak w przeciwieństwie do metod obliczeniowych stosowanych w sieciach z komutacją łączy, obliczenie wymaganej przepustowości w sieciach pakietowych jest dość złożone i jest mało prawdopodobne, aby dostarczyło dokładnych wyników. Przede wszystkim wynika to z ogromnej liczby czynników (szczególnie charakterystycznych dla nowoczesnych sieci wielousługowych), które są dość trudne do przewidzenia. W sieciach IP wspólna infrastruktura jest zwykle współużytkowana przez wiele aplikacji, z których każda może korzystać z własnego, odrębnego modelu ruchu. Ponadto w ciągu jednej sesji ruch przesyłany w kierunku do przodu może różnić się od ruchu przechodzącego w kierunku przeciwnym. Dodatkowo obliczenia komplikuje fakt, że prędkość ruchu pomiędzy poszczególnymi węzłami sieci może się zmieniać. Dlatego w większości przypadków przy budowaniu sieci ocena przepustowości jest faktycznie zdeterminowana ogólnymi zaleceniami producentów, badaniami statystycznymi i doświadczeniem innych organizacji.

Aby mniej lub bardziej dokładnie określić, jaka przepustowość jest wymagana dla projektowanej sieci, należy przede wszystkim wiedzieć, jakie aplikacje będą wykorzystywane. Ponadto dla każdej aplikacji konieczne jest przeanalizowanie, w jaki sposób dane będą przesyłane w wybranych odstępach czasu, które protokoły są do tego wykorzystywane.

Rozważmy prosty przykład zastosowania małej sieci korporacyjnej.

Przykład obliczania przepustowości

Załóżmy, że w sieci jest 300 działających komputerów i taka sama liczba telefonów IP. Planowane jest korzystanie z następujących usług: e-mail, telefonia IP, nadzór wideo (rys. 1). Do nadzoru wideo wykorzystuje się 20 kamer, z których strumienie wideo są przesyłane na serwer. Spróbujmy oszacować, jaka maksymalna przepustowość jest wymagana dla wszystkich usług na kanałach między przełącznikami rdzeniowymi sieci oraz na połączeniach z każdym z serwerów.

Należy od razu zaznaczyć, że wszystkie obliczenia muszą być przeprowadzone dla czasu największej aktywności sieciowej użytkowników (w teorii teletraffic - CNN, godziny szczytu), gdyż zazwyczaj w takich okresach najważniejsza jest wydajność sieci i wynikające z niej opóźnienia a awarie aplikacji związane z brakiem przepustowości są niedopuszczalne. W organizacjach największe obciążenie sieci może wystąpić np. pod koniec okresu sprawozdawczego lub podczas sezonowego napływu klientów, kiedy wykonuje się najwięcej połączeń telefonicznych i wysyłanych jest najwięcej wiadomości e-mail.

E-mail
Wracając do naszego przykładu, rozważ usługę poczty e-mail. Wykorzystuje protokoły działające na szczycie TCP, co oznacza, że ​​szybkość przesyłania danych jest stale dostosowywana, próbując wykorzystać całą dostępną przepustowość. Zatem zaczniemy od maksymalnej wartości opóźnienia w wysłaniu wiadomości - załóżmy, że 1 sekunda wystarczy, aby użytkownik czuł się komfortowo. Następnie musisz oszacować średnią objętość wysłanej wiadomości. Załóżmy, że w szczytach aktywności wiadomości e-mail będą często zawierały różne załączniki (kopie faktur, raporty itp.), więc dla naszego przykładu przyjmiemy średni rozmiar wiadomości 500 kb. I wreszcie ostatni parametr, który musimy wybrać, to maksymalna liczba pracowników, którzy jednocześnie wysyłają wiadomości. Załóżmy, że połowa pracowników jednocześnie naciska przycisk „Wyślij” w kliencie poczty podczas pośpiechu pracy. Wymagana maksymalna przepustowość ruchu e-mail wynosiłaby wtedy (500 kb x 150 hostów)/1 s = 75 000 kb/s lub 600 Mb/s. Z tego możemy od razu wywnioskować, że aby podłączyć serwer pocztowy do sieci, należy użyć kanału Gigabit Ethernet. W rdzeniu sieci ta wartość będzie jednym z terminów składających się na całkowitą wymaganą przepustowość.

Telefonia i nadzór wideo
Inne aplikacje - telefonia i wideomonitoring - są podobne w swojej strukturze strumieniowej: oba rodzaje ruchu są przesyłane za pomocą protokołu UDP i mają mniej więcej stałą prędkość transmisji. Główne różnice polegają na tym, że w telefonii strumienie są dwukierunkowe i ograniczone czasem połączenia, w przypadku nadzoru wideo strumienie są przesyłane w jednym kierunku iz reguły są ciągłe.

Aby oszacować wymaganą przepustowość dla ruchu telefonicznego, załóżmy, że w szczytach aktywności liczba jednoczesnych połączeń przechodzących przez bramkę może osiągnąć 100. W przypadku korzystania z kodeka G.711 w sieciach Ethernet, prędkość pojedynczego strumienia, w tym nagłówków i pakiety usług, wynosi około 100 kb/s z. Tym samym w okresach największej aktywności użytkowników wymagana przepustowość w rdzeniu sieci wyniesie 10 Mb/s.

Ruch z monitoringu wideo jest obliczany dość prosto i dokładnie. Załóżmy, że w naszym przypadku kamery wideo przesyłają strumienie o szybkości 4 Mb/s każda. Wymagana przepustowość będzie równa sumie prędkości wszystkich strumieni wideo: 4 Mb/s x 20 kamer = 80 Mb/s.

W efekcie pozostaje dodać uzyskane wartości szczytowe​​dla każdej z usług sieciowych: 600 + 10 + 80 = 690 Mb/s. Będzie to wymagana przepustowość w rdzeniu sieci. Projekt powinien również uwzględniać możliwość skalowania tak, aby łącza komunikacyjne mogły jak najdłużej obsługiwać ruch rozwijającej się sieci. W naszym przykładzie wykorzystanie Gigabit Ethernet wystarczy, aby spełnić wymagania usług i jednocześnie móc bezproblemowo rozwijać sieć, łącząc więcej węzłów.

Oczywiście podany przykład daleki jest od wzorcowego - każdy przypadek należy rozpatrywać osobno. W rzeczywistości topologia sieci może być znacznie bardziej złożona (rys. 2), a przepustowość należy oszacować dla każdego odcinka sieci.

Należy wziąć pod uwagę, że ruch VoIP (telefonia IP) jest rozprowadzany nie tylko z telefonów na serwer, ale także bezpośrednio między telefonami. Ponadto różne działy w organizacji mogą mieć różną aktywność sieciową: dział pomocy wykonuje więcej połączeń telefonicznych, dział projektowy korzysta z poczty e-mail częściej niż inne, dział inżynierski zużywa ruch internetowy bardziej niż inni i tak dalej. W rezultacie niektóre części sieci mogą wymagać większej przepustowości niż inne.

Przydatna i całkowita przepustowość

W naszym przykładzie przy obliczaniu szybkości strumienia telefonii IP wzięliśmy pod uwagę użyty kodek i rozmiar nagłówka pakietu. Jest to ważny szczegół, o którym należy pamiętać. W zależności od metody kodowania (używanych kodeków), ilości danych przesyłanych w każdym pakiecie oraz używanych protokołów warstwy łącza, tworzona jest całkowita przepustowość strumienia. Jest to całkowita przepustowość, którą należy wziąć pod uwagę przy szacowaniu wymaganej przepustowości sieci. Jest to najbardziej istotne w przypadku telefonii IP i innych aplikacji korzystających z przesyłania strumieniowego w czasie rzeczywistym o niskiej szybkości, w których rozmiar nagłówków pakietów stanowi znaczną część rozmiaru pakietu. Dla jasności porównajmy dwa strumienie VoIP (patrz tabela). Strumienie te wykorzystują tę samą kompresję, ale różne rozmiary ładunku (rzeczywisty cyfrowy strumień audio) i różne protokoły warstwy łącza.

Szybkość przesyłania danych w najczystszej postaci, bez uwzględnienia nagłówków protokołów sieciowych (w naszym przypadku cyfrowego strumienia audio), jest użyteczną przepustowością. Jak widać z tabeli, przy tej samej użytecznej przepustowości strumieni, ich całkowita przepustowość może się znacznie różnić. Tak więc przy obliczaniu wymaganej przepustowości sieci dla połączeń telefonicznych podczas szczytowych obciążeń, zwłaszcza dla operatorów telekomunikacyjnych, istotną rolę odgrywa dobór protokołów kanałów i parametrów przepływu.

Wybór sprzętu

Wybór protokołów warstwy łącza zwykle nie stanowi problemu (dziś częściej chodzi o to, jaką przepustowość powinien mieć kanał Ethernet), ale nawet doświadczony inżynier może mieć trudności z doborem odpowiedniego sprzętu.

Rozwój technologii sieciowych wraz z rosnącymi wymaganiami aplikacji na przepustowość sieci zmusza producentów sprzętu sieciowego do opracowywania nowych architektur oprogramowania i sprzętu. Często u jednego producenta istnieją na pierwszy rzut oka podobne modele sprzętu, ale przeznaczone do rozwiązywania różnych problemów sieciowych. Weźmy na przykład przełączniki Ethernet: oprócz zwykłych przełączników stosowanych w przedsiębiorstwach większość producentów ma przełączniki do budowy sieci pamięci masowej, do organizowania usług operatorskich itp. Modele z tej samej kategorii cenowej różnią się architekturą, „zaostrzoną” do określonych zadań.

Oprócz ogólnej wydajności wybór sprzętu powinien być również kierowany przez obsługiwane technologie. W zależności od rodzaju sprzętu, określony zestaw funkcji i typów ruchu może być przetwarzany na poziomie sprzętowym, bez użycia zasobów procesora i pamięci. W takim przypadku ruch innych aplikacji będzie przetwarzany na poziomie oprogramowania, co znacznie zmniejsza ogólną wydajność, a w efekcie maksymalną przepustowość. Na przykład przełączniki wielowarstwowe, dzięki swojej wyrafinowanej architekturze sprzętowej, są w stanie przesyłać pakiety IP bez pogorszenia wydajności, gdy wszystkie porty są w pełni obciążone. Co więcej, jeśli chcemy zastosować bardziej złożoną enkapsulację (GRE, MPLS), to takie przełączniki (przynajmniej niedrogie modele) raczej nam nie odpowiadają, ponieważ ich architektura nie obsługuje odpowiednich protokołów, a w najlepszym przypadku taka enkapsulacja nastąpi na koszt centralnego procesora niska wydajność. Dlatego do rozwiązania takich problemów można rozważyć np. routery, których architektura oparta jest na wysokowydajnym procesorze centralnym i zależy bardziej od implementacji programowej niż sprzętowej. W tym przypadku, kosztem maksymalnej przepustowości, otrzymujemy ogromny zestaw obsługiwanych protokołów i technologii, które nie są obsługiwane przez przełączniki z tej samej kategorii cenowej.

Ogólna wydajność sprzętu

W dokumentacji swojego sprzętu producenci często wskazują dwie wartości maksymalnej przepustowości: jedna jest wyrażona w pakietach na sekundę, druga w bitach na sekundę. Wynika to z faktu, że większość wydajności sprzętu sieciowego jest zwykle poświęcana na przetwarzanie nagłówków pakietów. Z grubsza rzecz biorąc, sprzęt musi przyjąć pakiet, znaleźć dla niego odpowiednią ścieżkę przełączania, utworzyć nowy nagłówek (jeśli to konieczne) i przekazać go dalej. Oczywiście w tym przypadku rolę odgrywa nie ilość danych przesyłanych w jednostce czasu, ale liczba pakietów.

Jeśli porównamy dwa strumienie przesyłane z tą samą szybkością, ale z różnymi rozmiarami pakietów, wówczas strumień o mniejszym rozmiarze pakietu będzie wymagał większej wydajności. Fakt ten należy wziąć pod uwagę, jeśli sieć ma wykorzystywać np. dużą liczbę strumieni telefonii IP – maksymalna przepustowość w bitach na sekundę będzie tutaj znacznie mniejsza niż deklarowana.

Widać wyraźnie, że przy ruchu mieszanym, a nawet biorąc pod uwagę usługi dodatkowe (NAT, VPN), jak to ma miejsce w zdecydowanej większości przypadków, bardzo trudno jest obliczyć obciążenie zasobów sprzętowych. Często producenci sprzętu lub ich partnerzy przeprowadzają testy obciążeniowe różnych modeli w różnych warunkach i publikują wyniki w Internecie w postaci tabel porównawczych. Zapoznanie się z tymi wynikami znacznie upraszcza zadanie doboru odpowiedniego modelu.

Pułapki sprzętu modułowego

Jeśli wybrany sprzęt sieciowy jest modułowy, to oprócz obiecanej przez producenta elastycznej konfiguracji i skalowalności, można natrafić na wiele „pułapek”.

Wybierając moduły należy dokładnie zapoznać się z ich opisem lub skonsultować się z producentem. Nie wystarczy kierować się tylko rodzajem interfejsów i ich liczbą – trzeba też zapoznać się z architekturą samego modułu. Nierzadko zdarza się, że w przypadku podobnych modułów podczas przesyłania ruchu jedne są w stanie samodzielnie przetwarzać pakiety, a inne po prostu przekazują pakiety do jednostki centralnej w celu dalszego przetwarzania (odpowiednio, za te same moduły zewnętrzne, cena za nie może się różnić o kilka czasy). W pierwszym przypadku ogólna wydajność sprzętu, aw rezultacie jego maksymalna przepustowość, jest wyższa niż w drugim, ponieważ procesor centralny przenosi część swojej pracy na procesory modułowe.

Ponadto sprzęt modułowy często ma architekturę blokującą (gdy maksymalna przepustowość jest niższa niż łączna prędkość wszystkich portów). Wynika to z ograniczonej przepustowości magistrali wewnętrznej, za pośrednictwem której moduły wymieniają między sobą ruch. Na przykład, jeśli przełącznik modułowy ma wewnętrzną magistralę 20 Gb/s, to tylko 20 portów może być używanych dla jego karty liniowej z 48 portami Gigabit Ethernet po pełnym obciążeniu. O takich szczegółach należy również pamiętać i przy wyborze sprzętu dokładnie zapoznać się z dokumentacją.

Podczas projektowania sieci IP przepustowość jest kluczowym parametrem, który wpływa na architekturę sieci jako całości. Aby uzyskać dokładniejsze oszacowanie przepustowości, możesz postępować zgodnie z następującymi wskazówkami:

1. Zapoznaj się z aplikacjami, których planujesz używać w sieci, używanymi technologiami i wielkością przesyłanego ruchu. Skorzystaj z porad programistów i doświadczenia kolegów, aby uwzględnić wszystkie niuanse tych aplikacji podczas budowania sieci.
2. Poznaj szczegółowo protokoły sieciowe i technologie wykorzystywane przez te aplikacje.
3. Przy wyborze sprzętu dokładnie zapoznaj się z dokumentacją. Aby mieć zapas gotowych rozwiązań, sprawdź linie produktów różnych producentów.

Dzięki temu, przy odpowiednim doborze technologii i sprzętu, masz pewność, że sieć w pełni spełni wymagania wszystkich aplikacji, a będąc wystarczająco elastyczna i skalowalna, będzie działać przez długi czas.

wydajność - ważny parametr dla wszelkich rur, kanałów i innych spadkobierców rzymskiego akweduktu. Jednak przepustowość nie zawsze jest wskazana na opakowaniu rury (lub na samym produkcie). Ponadto od schematu rurociągu zależy również, ile płynu rura przechodzi przez odcinek. Jak poprawnie obliczyć przepustowość rurociągów?

Metody obliczania przepustowości rurociągów

Istnieje kilka metod obliczania tego parametru, z których każda jest odpowiednia dla konkretnego przypadku. Niektóre notacje, które są ważne przy określaniu przepustowości rury:

Średnica zewnętrzna — fizyczny rozmiar odcinka rury od jednej krawędzi ściany zewnętrznej do drugiej. W obliczeniach jest oznaczany jako Dn lub Dn. Ten parametr jest wskazany w oznaczeniu.

Średnica nominalna to przybliżona wartość średnicy wewnętrznego odcinka rury, zaokrąglona do liczby całkowitej. W obliczeniach jest oznaczony jako Du lub Du.

Fizyczne metody obliczania przepustowości rur

Wartości przepustowości rur są określane przez specjalne formuły. Dla każdego rodzaju produktu - dla gazu, zaopatrzenia w wodę, kanalizacji - metody obliczania są różne.

Metody obliczeń tabelarycznych

Utworzono tabelę przybliżonych wartości, aby ułatwić określenie przepustowości rur do okablowania wewnątrz mieszkania. W większości przypadków wysoka celność nie jest wymagane, więc wartości można zastosować bez skomplikowanych obliczeń. Ale ta tabela nie uwzględnia spadku przepustowości spowodowanego pojawieniem się osadów wewnątrz rury, co jest typowe dla starych autostrad.

Istnieje dokładna tabela obliczania wydajności, zwana tabelą Shevelev, która uwzględnia materiał rury i wiele innych czynników. Stoły te są rzadko używane podczas układania rur wodociągowych w mieszkaniu, ale w prywatnym domu z kilkoma niestandardowymi pionami mogą się przydać.

Obliczanie za pomocą programów

Do dyspozycji nowoczesnych firm hydraulicznych są specjalne programy komputerowe do obliczania przepustowości rur, a także wielu innych podobnych parametrów. Ponadto opracowano kalkulatory online, które choć mniej dokładne, są bezpłatne i nie wymagają instalacji na komputerze. Jednym ze stacjonarnych programów „TAScope” jest twór zachodnich inżynierów, czyli shareware. Duże firmy korzystają z „Hydrosystemu” - jest to program krajowy, który oblicza rury według kryteriów wpływających na ich działanie w regionach Federacji Rosyjskiej. Oprócz obliczeń hydraulicznych pozwala obliczyć inne parametry rurociągów. Średnia cena to 150 000 rubli.

Jak obliczyć przepustowość rury gazowej?

Gaz jest jednym z najtrudniejszych materiałów do transportu, w szczególności dlatego, że ma tendencję do ściskania się i dlatego może przepływać przez najmniejsze szczeliny w rurach. Do obliczenia przepustowości rur gazowych (a także do projektu) instalacja gazowa ogólnie) mają specjalne wymagania.

Wzór na obliczenie przepustowości rury gazowej

Maksymalną przepustowość gazociągów określa wzór:

Qmaks = 0,67 DN2 * p

gdzie p jest równe ciśnieniu roboczemu w systemie gazociągów + 0,10 MPa lub ciśnieniu bezwzględnemu gazu;

Du - warunkowe przejście rury.

istnieje złożona formuła obliczyć przepustowość rury gazowej. Przy przeprowadzaniu wstępnych obliczeń, a także przy obliczaniu gazociągu krajowego zwykle nie jest on używany.

Qmax = 196,386 Du2 * p/z*T

gdzie z jest współczynnikiem ściśliwości;

T to temperatura transportowanego gazu, K;

Zgodnie z tym wzorem określa się bezpośrednią zależność temperatury transportowanego medium od ciśnienia. Im wyższa wartość T, tym bardziej gaz rozszerza się i naciska na ściany. Dlatego przy obliczaniu dużych autostrad inżynierowie biorą pod uwagę możliwe warunki pogodowe w obszarze, przez który przebiega rurociąg. Jeśli wartość nominalna rury DN jest mniejsza niż ciśnienie gazu generowane w wysokich temperaturach latem (na przykład +38 ... +45 stopni Celsjusza), istnieje prawdopodobieństwo uszkodzenia linii. Pociąga to za sobą wyciek cennych surowców i stwarza możliwość wybuchu odcinka rury.

Tabela pojemności rur gazowych w zależności od ciśnienia

Istnieje tabela do obliczania przepustowości gazociągu dla powszechnie stosowanych średnic i nominalnego ciśnienia roboczego rur. Aby określić charakterystykę gazociągu niestandardowe rozmiary a ciśnienie będzie wymagało obliczeń inżynierskich. Również na ciśnienie, prędkość ruchu i objętość gazu ma wpływ temperatura powietrza zewnętrznego.

Maksymalna prędkość (W) gazu w tabeli wynosi 25 m/s, a z (współczynnik ściśliwości) wynosi 1. Temperatura (T) wynosi 20 stopni Celsjusza lub 293 Kelvina.

Pojemność rury kanalizacyjnej

Ważnym parametrem zależnym od rodzaju rurociągu (ciśnieniowego lub bezciśnieniowego) jest przepustowość rury kanalizacyjnej. Wzór obliczeniowy oparty jest na prawach hydrauliki. Oprócz żmudnych obliczeń, tabele służą do określenia przepustowości kanału.

Do obliczeń hydraulicznych kanalizacji wymagane jest określenie niewiadomych:

1. średnica rurociągu Du;
2. średnia prędkość przepływu v;
3. spadek hydrauliczny l;
4. stopień wypełnienia h / Du (w obliczeniach są one odpychane od promienia hydraulicznego, który jest związany z tą wartością).

W praktyce ograniczają się do obliczenia wartości l lub h/d, ponieważ pozostałe parametry są łatwe do obliczenia. Nachylenie hydrauliczne we wstępnych obliczeniach uważa się za równe nachyleniu powierzchni ziemi, przy którym ruch ścieków nie będzie mniejszy niż prędkość samooczyszczania. Wartości prędkości oraz maksymalne wartości h/Dn dla sieci krajowych znajdują się w Tabeli 3.

Julia Petrichenko, ekspert

Ponadto istnieje znormalizowana wartość minimalnego spadku dla rur o małej średnicy: 150 mm

(i=0,008) i 200 (i=0,007) mm.

Wzór na objętościowe natężenie przepływu cieczy wygląda następująco:

gdzie a jest wolnym obszarem przepływu,

v jest prędkością przepływu, m/s.

Prędkość obliczana jest według wzoru:

gdzie R jest promieniem hydraulicznym;

C to współczynnik zwilżania;

Z tego możemy wyprowadzić wzór na nachylenie hydrauliczne:

Zgodnie z nim ten parametr jest określany, jeśli konieczne jest obliczenie.

gdzie n jest współczynnikiem chropowatości w zakresie od 0,012 do 0,015 w zależności od materiału rury.

Promień hydrauliczny jest uważany za równy zwykłemu promieniowi, ale tylko wtedy, gdy rura jest całkowicie wypełniona. W innych przypadkach użyj wzoru:

gdzie A jest obszarem poprzecznego przepływu płynu,

P to zwilżony obwód lub poprzeczna długość wewnętrznej powierzchni rury, która styka się z cieczą.

Tabele wydajności dla bezciśnieniowych rur kanalizacyjnych

Tabela uwzględnia wszystkie parametry użyte do wykonania obliczeń hydraulicznych. Dane są wybierane zgodnie z wartością średnicy rury i wstawiane do wzoru. Tutaj obliczono już objętościowe natężenie przepływu q cieczy przechodzącej przez odcinek rury, które można przyjąć jako przepustowość rurociągu.

Ponadto dostępne są bardziej szczegółowe tabele Lukin zawierające gotowe wartości przepustowości dla rur o różnych średnicach od 50 do 2000 mm.

Tabele wydajności dla ciśnieniowych systemów kanalizacyjnych

W tabelach wydajności ciśnieniowych rur kanalizacyjnych wartości zależą od maksymalnego stopnia napełnienia i szacowanego średniego natężenia przepływu ścieków.

Pojemność fajki wodnej

Najczęściej używane są rury wodne w domu. A ponieważ są one poddawane dużemu obciążeniu, obliczenie przepustowości sieci wodociągowej staje się ważnym warunkiem niezawodnej pracy.

Przejezdność rury w zależności od średnicy

Średnica nie jest najważniejszym parametrem przy obliczaniu drożności rury, ale wpływa również na jej wartość. Im większa średnica wewnętrzna rury, tym wyższa przepuszczalność, a także mniejsze prawdopodobieństwo zatorów i korków. Jednak oprócz średnicy należy wziąć pod uwagę współczynnik tarcia wody o ścianki rury (wartość tabelaryczna dla każdego materiału), długość przewodu oraz różnicę ciśnień płynu na wlocie i wylocie. Ponadto liczba zagięć i kształtek w rurociągu znacząco wpłynie na drożność.

Tabela pojemności rur według temperatury chłodziwa

Im wyższa temperatura w rurze, tym mniejsza jest jej pojemność, ponieważ woda rozszerza się, powodując dodatkowe tarcie. W przypadku kanalizacji nie ma to znaczenia, ale w systemach grzewczych jest to parametr kluczowy.

Istnieje tabela do obliczeń ciepła i chłodziwa.

Tabela wydajności rur w zależności od ciśnienia chłodziwa

Istnieje tabela opisująca przepustowość rur w zależności od ciśnienia.

Tabela wydajności rur w zależności od średnicy (wg Shevelev)

Tabele F.A. i A.F. Shevelev są jedną z najdokładniejszych tabelarycznych metod obliczania przepustowości systemu zaopatrzenia w wodę. Ponadto zawierają wszystkie niezbędne wzory obliczeniowe dla każdego konkretnego materiału. Jest to obszerny materiał informacyjny, z którego najczęściej korzystają inżynierowie hydraulików.

Tabele uwzględniają:

1. średnice rur - wewnętrzne i zewnętrzne;
2. grubość ściany;
3. żywotność rurociągu;
4. długość linii;
5. przypisanie rur.

Formuła obliczeń hydraulicznych

W przypadku rur wodociągowych obowiązuje następujący wzór obliczeniowy:

Kalkulator online: obliczanie wydajności rur

Jeśli masz jakieś pytania lub masz jakieś poradniki, które wykorzystują metody, które nie są tutaj wymienione, napisz w komentarzach.

Przepustowość łącza

Przepustowość łącza- charakterystyka metryczna pokazująca stosunek maksymalnej liczby jednostek przechodzących (informacje, obiekty, objętość) na jednostkę czasu przez kanał, system, węzeł.

Stosowany w różnych dziedzinach:

• w komunikacji i informatyce PS - maksymalna osiągalna ilość przekazywanych informacji;
• w transporcie PS - liczba jednostek transportowych;
• w inżynierii mechanicznej - objętość przepuszczanego powietrza (oleje, smary).

Można go mierzyć w różnych, czasem wysoce specjalistycznych jednostkach - sztukach, bit/s, tonach, metrach sześciennych itp.

W informatyce definicja szerokości pasma jest zwykle stosowana do kanału komunikacyjnego i jest definiowana jako maksymalna ilość informacji przesyłanych lub odbieranych w jednostce czasu.
Przepustowość jest jednym z najważniejszych czynników z punktu widzenia użytkownika. Szacuje się ją na podstawie ilości danych, które sieć, w ramach limitu, może przesłać w jednostce czasu z jednego podłączonego do niej urządzenia do drugiego.

Pojemność kanału

Najwyższa możliwa szybkość przesyłania informacji w danym kanale nazywana jest jego szerokością pasma. Pojemność kanału to szybkość przesyłania informacji przy użyciu „najlepszego” (optymalnego) źródła, kodera i dekodera dla danego kanału, dlatego charakteryzuje tylko kanał.

Przepustowość kanału dyskretnego (cyfrowego) bez zakłóceń

C = log(m) bitów/symbol

gdzie m jest podstawą kodu sygnału używanego w kanale. Szybkość przesyłania informacji w dyskretny kanał bez szumu (kanał idealny) jest równy jego pojemności, gdy znaki w kanale są niezależne, a wszystkie m znaków alfabetu są jednakowo prawdopodobne (używane równie często).

Przepustowość sieci neuronowej

Przepustowość sieci neuronowej to średnia arytmetyczna między objętościami przetwarzanych i generowanych informacji sieć neuronowa na jednostkę czasu.

Zobacz też

• Lista przepustowości interfejsów danych

Fundacja Wikimedia. 2010 .

• Garejew, Musa Gaisinowicz
• Borkolabowskaja Ikona Matki Bożej

Zobacz, co „Przepustowość” znajduje się w innych słownikach:

Przepustowość łącza- przepływ wody przez armaturę przelewową z niezalanym lejkiem odpływowym. Źródło: GOST 23289 94: Armatura jazu sanitarnego. Specyfikacje oryginalny dokument … Słownik-odnośnik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

Przepustowość łącza- całkowita ilość produktów naftowych, które można przepompować rurociągiem (przez terminal) w jednostce czasu. Pojemność magazynowa zbiornika (parku zbiornikowego) to całkowita ilość produktów naftowych, które można przechowywać w ... ... Słownictwo finansowe

wydajność- Przepływ wagowy czynnika roboczego przez zawór. [GOST R 12.2.085 2002] przepustowość KV Natężenie przepływu płynu (m3/h), o gęstości równej 1000 kg/m3, przepływa przez organ regulacyjny przy spadku ciśnienia 1 kgf/cm2. Aktualny… … Podręcznik tłumacza technicznego

Przepustowość łącza- maksymalna ilość informacji, jaką można przetworzyć w jednostce czasu, mierzona w bitach/s… Słownik psychologiczny

wydajność- wydajność, moc, moc, pojemność Słownik rosyjskich synonimów ... Słownik synonimów

Przepustowość łącza- - patrz mechanizm konserwacji ... Słownik ekonomiczny i matematyczny

wydajność- Kategoria. Charakterystyka ergonomiczna. Specyficzność. Maksymalna ilość informacje, które mogą być przetwarzane w jednostce czasu, mierzone w bitach/s. Słownik psychologiczny. ICH. Kondakow. 2000... Wielka Encyklopedia Psychologiczna

wydajność- Maksymalna liczba pojazdów, które mogą przejechać na danym odcinku drogi w określonym czasie... Słownik geograficzny

POJEMNOŚĆ- (1) drogi największa liczba jednostek transportu naziemnego (milion par pociągów), jaką ta droga może przejechać w jednostce czasu (godzina, dzień); (2) P. s. kanał komunikacji maksymalna bezbłędna szybkość transmisji (cm.) ten kanał… … Wielka Encyklopedia Politechniczna

POJEMNOŚĆ- najwyższa szybkość transmisji danych sprzętu, z jaką informacje bez strat trafiają do urządzenia pamięci masowej przy zachowaniu częstotliwości próbkowania i konwersji analogowo-cyfrowej. dla urządzeń z architekturą na równoległej przepustowości magistrali ... ... Słowniczek pojęć i terminów sformułowanych w dokumentach normatywnych ustawodawstwa rosyjskiego