Материал: Строительство сети данных

Строительство сети данных

Содержание

Введение

.        Обоснование актуальности выбранной темы

.        Постановка задачи

I. Обзорно-аналитическая часть

.        Информационное обследование региона

.1      Анализ основных потоков данных пользовательских данных

.2      Анализ информационной связности объектов региона

.3      Выводы

.        Обзор существующих технологий передачи данных

.1      Подходы к проектированию высоконагруженных технологических сетей передачи данных, используемых в территориально-распределённых сетях

.2      Основные параметры DWDM-систем

.2.1   Технологические принципы работы DWDM

.2.2   Применяемое оборудование в системах DWDM

.2.3   Анализ и оценка представленных DWDM решений по организацию связи для центров обработки данных

.3      Технологические способы представления физической топологии

.4      Выводы

.        Анализ вариантов проектирования межсетевого взаимодействия центров обработки данных

.1      Основные подходы в организации сетевого уровня передачи данных центров обработки данных

.2      Анализ рынка магистрального сетевого оборудования

.3      Варианты проектирования внутрисетевых связей между объектами

.4      Анализ методов организации основных сетевых сервисов центров обработки данных

.5      Выводы

II. Конструкторско-технологическая часть

.        Реализация логической структуры сети центров обработки данных

.1      Функциональная схема работы сети

.2      Логическая связность центров обработки данных и узлов связи

.3      Выводы

.        Реализация физической сети передачи данных

.1      Обоснование выбора магистрального оборудования сети передачи данных

.2      Используемые в проекте компоненты DWDM систем: их характеристики и особенности работы

.3      Топология оптической сети передачи данных

.4      Выводы

.        Расчеты параметров сети связи центров обработки данных

.1      Расчет затухания на участках сети

.2      Расчет дисперсии на участках сети

.3      Расчет показателей надёжности

.4      Расчет задержек по сети

.5      Выводы

.        Порядок и способы предоставления услуг в ЦОД и на узлах связи

.1      Конфигурационные решения сетевого взаимодействия

.2      Методы балансировки нагрузки

.3      Схемы и способы реализации типовых клиентских услуг в ЦОД и на узлах связи

.4      Реализация межсетевого взаимодействия с внешними сетями передачи данных

.5      Выводы

.        Оценка эффективности проектных решений

.1      Определение основных показателей эффективности сети

.2      Методики измерения и оценки показателей эффективности

.3      Результат оценки эффективности сети передачи данных

.4      Выводы

.        Охрана труда и экология

.1      Изучение влияния шумов как вредоносного фактора

.2      Методики измерения и оценки вредного фактора

.3      Санитарные нормы и методы защиты от шумового загрязнения

Заключение

Список использованной литературы

Введение

1.  Обоснование актуальности выбранной темы

В современном мире ценность связи нельзя недооценивать, скорее крайне сложно переоценить насколько важно современному человеку иметь доступ к инфосистемам, интерактивным ресурсам, медиа контенту, услугам, предоставляемым в электронном виде. Тенденции перевода сферы услуг, документооборота, в электронный вид, коснулись не только частных предпринимателей, но и государственные органы власти. Постановлением правительства РФ №1815 от 20 октября 2010 года была разработана федеральная целевая программа «Электронная Россия», которая определила дальнейшую необходимость использования информационных и телекоммуникационных технологий для повышения качества предоставления населению правительственных услуг.

С момента начала реализации данной программы прошло пять лет, регионы страны получили доступ к большому количеству услуг и сервисов, бизнес получил возможность не заниматься бумагами, а заниматься собственно бизнесом. При этом схемы реализации электронных услуг в разных регионах строились чаще на существующей информационной инфраструктуре этого региона, например, на существующих волоконно-оптических линиях связи.

марта 2014 года произошло важное историческое событие в жизни нашей страны. Был подписан указ об образовании Крымского Федерального округа, в состав которого включаются Республика Крым и город Федерального значения Севастополь. Даже при самом беглом взгляде на показатели данного Федерального округа ясно, что социально-экономическое положение региона в сравнении остальной части России носит отстающий характер. Данное утверждение касается не только, например, средней заработной платы в регионе, но и состояния сетей передачи данных, доступности телекоммуникационных услуг. Эта ситуация была подробно рассмотрена Правительством РФ в Федеральной Целевой Программе «Социально-экономическое развитие Республики Крым и г. Севастополя до 2020 года».

С появлением нового региона в составе государства, остро встала проблема несоответствия его уровня информационной связности с остальными регионами Российской Федерации тем стандартам, которые определены в области коммуникаций в современном мире. Премьер-министр России Д.А. Медведев отметил тот факт, что данные пользователей проходят по территории чужого государства прежде чем попасть на территорию РФ, что недопустимо при передаче правительственных и конфиденциальных сведений.

декабря 2014 года Минсвязи и администрация республики Крым подписали соглашение об использовании электронного правительства. В рамках данного соглашения, Минком связь РФ безвозмездно предоставит доступ к оборудованию и инфраструктуре, которые обеспечивают связь с федеральным сегментом. В апреле 2014 года было закончено строительство кабеля между Южным регионом РФ и Крымским Федеральным Округом, что должно было положительно повлиять на уровень информатизации населения и доступности телекоммуникационных услуг для частных лиц и предприятий (включая государственный сектор).

Однако, изменения ситуации в положительную сторону за полгода не произошло из-за отсутствия возможности передать услуги от крупного оператора, такого как Ростелеком, в города и населённые пункты. В регионе присутствует большое количество локальных предприятий, предоставляющих услуги широкополосного доступа, а также фиксированной связи населению, но у таких предприятий нет физической возможности передать данные пользователей в РФ по прямым каналам связи. Произошло это по той причине, что многие подобные компании использовали услуги организации Укртелеком, которая более не может предоставлять доступ на территории региона.

В связи с вышеуказанным, возникла необходимость создания территориально распределённой сети, включающей в себя узлы связи в городах, центры обработки данных в наиболее развитых частях полуострова, а также узлы обмена трафиком с российскими и европейскими представителями отрасли связи. Именно такая сеть сможет обеспечить потребности населения региона в доступе к информационным сервисам, существующие компании в пространстве и инфраструктуре хранения своих программных, аппаратных платформ, данных и облачных сервисов, телекоммуникационные компании в области связности с Россией без дополнительных технологических и экономических затрат, а правительственные учреждения в безопасных, надёжных и резервируемых каналах передачи данных.

Крымский Федеральный Округ, как новый российский курорт, ставит также актуальные задачи по организации доступа к сети в туристический сезон, поскольку очевидно, что поток отдыхающих будет увеличиваться от года к году вследствие географического местоположения, что ведёт к необходимости обеспечения население качественной и высокоскоростной связью.

В современных условиях сложно найти регион, где действительно можно было бы применить полученные знания в области телекоммуникаций и построению сетей передачи данных, а также центров обработки данных, чем Крым.

2.  Постановка задачи

Подготовка проектного решения подразумевает анализ и отбор среди существующих технологий и принципов оптимальных для внедрения в конкретном заданном случае, а также обоснование подобного выбора и его реализацию. На этапе проектирования необходимо разделить задачу по уровням.

Первый уровень предполагает проектирование физической топологии и выбор места установки. В рамках этого уровня необходимо проанализировать существующие способы создания региональных территориально-распределённых сетей передачи данных. На этом этапе важно провести инфологическое проектирование системы и понять где наиболее выгодно установить центры обработки данных и почему, как ведёт себя пользовательский трафик в текущих условиях и каким он должен быть. Важно провести анализ и оценку того как оптимально охватить сетью регион целиком, оставляя возможности для развития роста и масштабирования.

Результатом работы в данном направлении будет выбор способа организации физической топологии, основополагающей технологии на которой строится сеть передачи данных, объединяющая датацентры и города.

Второй уровень предполагает проектирование сетевого уровня, то есть работу непосредственно с телекоммуникационным оборудованием сети. Необходимо синтезировать современные модели построения центров обработки данных и сетей передачи данных для создания проектного решения. На данном этапе проводится также и анализ коммутационного и маршрутизирующего оборудования, которое будет использоваться для организации доступа к сети.

В качестве результата работы над этим уровнем будет определённый модельный ряд оборудования, а также порядок осуществления соединения оборудования между собой, определение логических связей между созданными объектами.

Третий уровень наиболее интересен с практической точки зрения. Он предполагает проектирование порядка взаимодействия узлов связи и центров обработки данных между собой. Сюда включается разработка общей концепции маршрутизации и коммутации трафика, способы резервирования и балансировки нагрузки по узлам сети и датацентрам, варианты обеспечения отказоустойчивости на уровне сети. Необходимо также определить и описать базовый набор сервисов, которые должна предоставлять сеть, различным категориям пользователей, включая предприятия, частных клиентов и операторов связи. Взаимодействие с внешними сетями передачи данных также относится к проектированию третьего уровня сети.

В обзорно-аналитической части проекта необходимо представить текущие известные решения по трём уровням, провести их анализ, разбор, выделить положительные и отрицательные моменты. Систематизировать основные подходы к выполнению подобных решений, используя современные научные исследования и актуальную элементную базу для создания сети передачи данных. В конце данной части привести требования к конструкторско-технологическому разделу, описать какими техническими характеристиками должна обладать конкретная техническая реализация проекта.

В практической части необходимо представить и обосновать решения на каждом из трёх уровней, провести расчеты основных параметров, влияющих на работу сети, а также параметров надёжности и отказоустойчивости системы в целом, и её компонент в частности.

В рамках задачи на дипломное проектирование также требуется представить схемы и способы реализации сети ЦОД в Крымском Федеральном Округе, а также провести оценку того, насколько эффективно это решение с точки зрения других вариантов и основных характеристик сети.

I. Обзорно-аналитическая часть

1.  Информационное обследование региона

1.1    Анализ основных потоков данных пользовательских данных

В рамках реализации проекта правительства Российской Федерации по развитию Крымского Федерального Округа до 2020 года, а также утвержденному техническому заданию дипломного проекта, необходимо выбрать систему на основе которой можно эффективно построить сеть центров обработки данных и узлов связи общей пропускной способностью до 400Гбит/с на существующей волоконно-оптической сети компании Атраком, являющейся на данный момент частью ООО «Миранда-Медиа».

Под сетью центров обработки данных подразумевается оптическое, магистральное и иные виды телекоммуникационного оборудования, а также кабельной инфраструктуры, функционирующей с целью обеспечения доступа населения и предприятия, в том числе государственных, к информационным ресурсам, расположенных на площадках и узлах связи.

Согласно техническому заданию проекта, решения по месту и способам организации соединения не задаются, а значит остаются на стороне исполнителя проекта. По этой причине, одним из первых этапов реализации проекта, которые необходимо решить перед началом проектирования, является анализ текущих информационных потоков региона и выбор месторасположения узлов сети центров обработки данных. Понимание текущего состояния среды региона также прямым образом оказывает влияние на варианты решения поставленной задачи в рамках дипломного проекта.

В апреле 2014 года компания «Ростелеком», крупнейшим акционером которой является РосИмущество, а заказчиком МинКомСвязь, проложила по дну Керченского пролива кабель-канал с несколькими волоконно-оптическими кабелями. Общая ёмкость подобного канал составила 110Гигабит/с. Данный факт значительно повлиял на информационную связность всего региона с Российской Федерацией. Постройка данной линии была выполнена по заказу Минкомсвязи РФ и способна обеспечить потребности в услугах связи всего полуострова. Кабель был проложен силами компании Телеком-С, которая выступала подрядчиком Ростелеком-Юг и непосредственно занималась прокладкой 40-километровой трассы. Тем не менее, крупнейшие операторы региона по-прежнему не используют данное оптическое подключение в полном объеме и не передают пользовательский трафик в сторону российских операторов.

Между тем, основной трафик частных пользователей полуострова направлен именно на русские сервера и сервисы, доступ к ним логично осуществлять напрямую через волокна, соединившие полуостров с материковой частью России. По данным проведённого анализа, преобладающими пользовательскими направлениями на время высокого сезона становятся сервера социальных сетей, крупные поисковые сервисы, а также хостинг-площадки. Около 80% трафика носят развлекательный характер, основные представители которого:

-          социальные сети ВКонтакте и Одноклассники;

-          сервисы и поисковые системы Яндекс;

-          сервисы mail.ru;

Значительную часть трафика корпоративного сегмента занимает обмен данными с зарубежными, а также украинскими центрами обработки данных, хостингами и сервисами (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Потоки данных Крымского Федерального Округа

Как видно из представленной карты (см. Рисунок 1), основные потоки пользовательских данных направляются в сторону континентальной Украины, поскольку именно через украинских операторов анонсируются самые популярные российские ресурсы, а также главные центры обработки данных в Европе. В пределах самого полуострова, данные концентрируются в местах проживания наибольшего числа жителей, а значит в местах присутствия наибольшего числа провайдеров услуг связи и широкополосного доступа в сеть Интернет.