Для строительства данной локально вычислительной сети предполагается использовать оборудование Alcatel-Lucent, представляющее собой высокотехнологичные телекоммуникационные решения, адаптированные к нуждам российских государственных структур, операторов связи и частных компаний.

Alcatel-Lucent (Euronext Paris и NYSE: ALU) создает решения, позволяющие операторам, корпоративным заказчикам и государственным учреждениям во всех странах мира доставлять конечным пользователям услуги, связанные с передачей голоса, видео и данных. Выступая в качестве лидера на рынке фиксированных, мобильных и конвергентных широкополосных сетей, IP-технологий, приложений и услуг, Alcatel-Lucent предлагает комплексные решения, поддерживающие привлекательные коммуникационные услуги дома, на работе и в дороге. Компания работает более чем в 130 странах мира и является местным партнером с глобальным присутствием. Услугами компании пользуются более 150 IP-операторов в 65 странах, включая 13 из 30 самых крупных операторов.

Alcatel-Lucent работает на российском рынке телекоммуникаций несколько десятилетий. В 1990 году компания открыла в Санкт-Петербурге первое совместное производственное предприятие в российской индустрии связи. За прошедшее время был пройден большой путь -- от поставок первых систем коммутации до сертификации систем качества и предложения широкого спектра интегрированных решений. Сегодня компания осуществляет всю свою деятельность в России через ЗАО "Алкатель", штат сотрудников которого насчитывает более 400 человек.

В России Alcatel-Lucent предлагает целый спектр интегрированных решений в области современных средств связи, включая решения для транспортных сетей и сетей передачи данных, решения для высокоскоростного доступа в Интернет и сетей сотовой подвижной связи, сетевые приложения и мобильные телефоны стандарта GSM, а также полезную нагрузку для космических систем связи. Системы связи компании Alcatel-Lucent установлены более чем в половине регионов Российской Федерации.

В 1999 году решением Министерства по связи и информатизации РФ ЗАО "Алкатель" присвоен статус российского производителя коммутационного оборудования связи. Интегрированное оптимизированное решение объединения пакетов компании Alcatel-Lucent -- это первое решение на рынке, специально предназначенное для передачи всех типов услуг по одному общему каналу. Alcatel-Lucent поддерживает адаптивную передачу пакетов для максимального использования радиочастотного спектра, значительного улучшения передачи широкополосного трафика и достижения необходимого уровня производительности для каждой услуги. Все это способствует удовлетворению потребностей конечного пользователя

Alcatel-Lucent располагает самой опытной группой глобальной поддержки и одной из наиболее крупных систем НИОКР в телекоммуникационной отрасли.

Alcatel-Lucent является юридическим лицом, зарегистрированным во Франции. Штаб-квартира компании находится в Париже.

2.2 Коммутатор ядра

OmniSwitch 6900 это компактный коммутатор с высокой плотностью портов 10 GE и портами 40 GE для сетей c повышенными требованиями к пропускной способности. Платформа OS 6900 идеально подходит для создания виртуализированных центров обработки данных. Возможность установки дополнительных интерфейсных модулей позволяет сконфигурировать требуемое количество портов с минимальным коэффициентом переподписки для доставки трафика, генерируемого приложениями. Помимо высокой производительности и минимальной задержки доставки пакетов платформа OmniSwitch 6900 обеспечивает улучшенное качество обслуживания, коммутацию и маршрутизацию, а также высокую надежность работы сети в целом. Коммутатор 6900 может использоваться в качестве агрегирующего коммутатора Top of the Rack в центрах обработки данных, а также в качестве коммутаторов ядра и агрегации в конвергентных сетях

Коммутаторы OmniSwitch 6900 отличаются высокой плотностью портов на 1U, что позволит их эффективно использовать в системах следующего поколения. Высокая производительность коммутации и маршрутизации на скоростях 40G, 10G и 1G. Общая производительность на скорости портов до 1,28 Тбит/с, задержка менее одной микросекунды при подключении к высокопроизводительным серверам и магистральным сетям.

Высокая отказоустойчивость обеспечивает максимальное время непрерывной работы. Минимальное потребление электроэнергии на каждый порт 10 GE в своем классе. Эффективное управление электропитанием позволяет уменьшить эксплуатационные расходы и снизить совокупную стоимость владения благодаря пониженному энергопотреблению.

Применены функции интеграции с Alcatel-Lucent OmniVista™ 2500 Virtual Machine Manager (диспетчером виртуальных машин) (VMM) и виртуальными профилями сети (vNP). Коммутаторы полностью поддерживают технологии виртуализации, применяемые в центрах обработки данных.

Масштабируемая архитектура виртуализации сети, обеспечивающая гарантированное предоставление услуг с уровнем согласно SLA по стандартным каналам Ethernet: EVB, SPB и динамические виртуальные профили сети (vNP). Инновационная архитектура платформы OS 6900 разработана для автоматизации развертывания сетевой инфраструктуры, центров обработки данных и облачных услуг с одновременным предотвращением возможных проблем в сети; имеет встроенную поддержку предоставления услуг согласно SLA; работает на основе проверенных стандартов при небольших эксплуатационных затратах.

Инновационные возможности, встроенные в операционную систему:

- гарантированное качество предоставления услуг (QoS);

- списки контроля доступа (ACLs);

- L2/L3;

- стекирование VLAN;

- поддержка IPv6;

- архитектура аппаратного обеспечения с резервированием;

- источники питания и вентиляторы с возможностью горячей замены;

- продольное охлаждение спереди назад или от задней стенки к передней;

Коммутаторы ядра OmniSwitch 6900 соединены между собой двумя каналами по 10 Гбит/c, обеспечивая отказоустойчивое соединение.

Соединение каждого этажного коммутатора с коммутаторами ядра осуществляется по двум каналам по 10 Гбит/c.

На каждом этажном уровне размещено по одному коммутатору с PoE на всех портах (OS6450-P10). PoE используется для питания точек доступа Wi-Fi. Электропитание всего оборудования ЛВС резервируется источниками бесперебойного питания.

Для этажных коммутаторов предусмотрен запас по портовой емкости на каждом этаже.

Для активного оборудования ЛВС предусмотрен ЗИП в количестве 1 позиции для каждого из двух применяемых типов коммутаторов доступа, и в количестве 4 позиций для оптических модулей.

OS6900-X20

Рисунок 7. Коммутатор ядра OmniSwitch 6900

Характеристики коммутатора ядра Таблица 1

2.3 Коммутаторы доступа

Alcatel-Lucent OmniSwitch 6450-P10 новый стекируемый гигабитный коммутатор был специально разработан для оптимальной модернизации сети, позволяющий по мере необходимости наращивать пропускную способность и получать такие возможности как: стекирование 10 Gigabit, 10 Gigabit Ethernet uplinks и поддерживают современную технологию электропитания внешних устройств по сети передачи данных PoE на всех портах.

Коммутаторы OmniSwitch 6450 имеют 10, 24 и 48 портов 10/100/1000, в вариантах PoE и non-PoE и 24-х портовая оптическая модель поставляются с двумя портами SFP+, работающими на скорости 1Gbs по умолчанию и с возможностью увеличения пропускной способности до 10Gbs путем приобретения соответствующей лицензии Performance License.

OmniSwitch 6450 имеют расширенные возможности коммутации (L2+) с базовыми возможностями маршрутизации как для IPv4 так и для IPv6, работают на базе операционной системы AOS, обеспечивают безопасную и бесперебойную работу приложений в сети и предоставляют удобные механизмы управления и настройки. Обладают возможностью гибкой настраиваемой аутентификацией устройств и пользователей с помощью Alcatel-Lucent Access Guardian (IEEE 802.1x/MAC/captive portal) с проверкой целостности ПО (HIC).

Коммутаторы используют источники питания постоянного или переменного тока. Обладают высокой надежностью благодаря возможности стекирования, резервированию блоков питания и полному резервированию коммутатора в виртуальном шасси. Все модели отличаются пониженным потреблением электроэнергии, а версии с 10 и 24 портами не имеют встроенного вентилятора.

OS6450-P10

Рисунок 8. Коммутатор доступа OmniSwitch 6450-P10

Характеристики коммутатора доступа Таблица 2

2.4 Контроллер беспроводной сети Wi-Fi

При развертывании беспроводной локальной сети необходимо решить ряд задач, связанных с безопасностью сети, мобильностью пользователей и управляемостью сетью и ее ресурсами.

Пользователям Wi-Fi сети важно, чтобы связь и параметры безопасности сохранялись при перемещении между точками доступа и подсетями (L2/L3 роуминг). Эффективно использовать беспроводную сеть невозможно без управления точками доступа, радиопокрытием, QoS, пользователями, безопасностью. Как правило, контроллер отделяет беспроводную сеть от проводной инфраструктуры, обеспечивая контроль и управление WLAN, а также обработку трафика данных от беспроводных пользователей и передачу его в проводную сеть для поддержки различных услуг беспроводной сети: гостевой доступ, бесшовный роуминг и др.

Решение этих задач в сети торгового комплекса Акварель будет выполнено с использованием технологии Instant™ - виртуализированным контроллером мобильного доступа в точках доступа (AP) стандарта 802.11n, обладающим возможностью создания полнофункциональной беспроводной LAN (WLAN) корпоративного класса, которая обеспечивает ценовую доступность и простоту настройки сети Wi-Fi минимальной конфигурации.

Высокая степень масштабируемости решения Instant позволяет использовать точки доступа, как в централизованной, так и в территориально-распределенной сетевой инфраструктуре. Одна точка доступа (AP), назначенная виртуальным контроллером, может управлять группой из 16 точек доступа Instant. Система управления AirWave™ обеспечивает централизованное управление несколькими сетями виртуальных контроллеров.

Технология виртуального контроллера позволяет реализовать в точке доступа Instant различные возможности корпоративного уровня. Среди них:

- автоматическая поддержка качества обслуживания (QoS);

- управление радиопокрытием, обнаружение и предотвращение вторжений;

- аутентификация по стандарту 802.1X;

- применение политик на базе ролей и устройств;

- ограничение воздействия вредоносных точек доступа;

- использование модуля Adaptive Radio Management™ (ARM™), который оптимизирует логику работы клиентов Wi-Fi, обеспечивая отсутствие помех для точек доступа;

2.5 Точка доступа Wi-Fi

Беспроводная точка доступа Alcatel-Lucent InstantOmniAccess 135 (далее IAP135) стандарта 802.11n для использования внутри помещений обеспечивает максимальную производительность для мобильных устройств в условия среды с высокой плотностью Wi-Fi радиосигналов.

Данная многофункциональная точка доступа обладает способностью передавать по радиоканалу данные со скоростью 450 Мбит/с используя стандарт 802.11n. IAP135 задействуют три пространственных потока для доставки на 50% больше информация в единицу времени, чем стандарты предыдущего поколения Wi-Fi.

Беспроводная точка доступа IAP135 использует 3x3 MIMO двухдиапазонные антенны 2.4-GHz/5-GHz. IAP135 разработаны для продолжительного срока безаварийной работы, обеспечивает надежные высокоскоростные сетевые услуги беспроводного доступа, поддерживает технологии спектрального анализа и адаптивного управления радиоустройствами (ARM). Это снижает уровень радиопомех и повышает эффективность работы пользователей.

Точка доступа IAP135 поддерживает стандарты 802.3af и 802.3at питания по Ethernet (PoE). Вторичный Ethernet-интерфейс (активен только при подключении PoE или электропитания постоянного тока к точке доступа) обеспечивает безопасный авторизованный транспорт к сетевым устройствам с проводным подключением.

В режиме удаленных точек доступа (Remote AP (RAP)), оборудование позволяет организовать безопасный сетевой доступ к корпоративным ресурсам предприятия для удаленных пользователей.

Точка доступа поддерживает распределенный и централизованный режимы передачи данных, в то же время, предоставляя лучшее в своем классе управление радио-частотным ресурсом с помощью технологии Adaptive Radio Management (ARM). ARM позволяет автоматизировать управление радиоканалами, защиту от радиопомех и гарантировать высокую производительность приложений Wi-Fi клиентов с трафиком требовательным к надежности, с голосовыми и видео данными.

Беспроводная точка доступа IAP135 для внутреннего размещения предназначена для поддержки максимальной производительности в условиях максимальной плотности пользователей с максимальной гибкостью развертывания и безопасностью.

OAW-IAP135

Рисунок 10. Беспроводная точка доступа OAW-IAP135

Характеристики беспроводной точки доступа Таблица 4

2.6 Шкафы этажные

Основным критерием при выборе телекоммуникационного шкафа является удобство доступа к размещенному внутри оборудованию. С этой точки зрения наиболее привлекательными выглядят классические трехсекционные шкафы. Также телекоммуникационный шкаф должен обеспечивать эффективное питание, охлаждение и защиту сетевого оборудования

При выборе размера телекоммуникационных шкафов следует учесть не только габариты устанавливаемого сетевого оборудования, но и 30-процентный запас объема, который требуется для удобного монтажа и обслуживания кабелей. Кроме того, это обеспечит лучшую циркуляцию воздуха и эффективное охлаждение устройств внутри шкафа. Обязательным требованием при выборе шкафа является соответствие шкафов 19-дюймовому стандарту по ГОСТ 28601.2.

С целью гарантии электрической безопасности все внешние металлические части шкафа в должны быть заземлены. Также потребуется заземлить активное оборудование, устанавливаемое в монтажном шкафу. Как правило, для удобства заземления отдельные части шкафа имеют приваренный контакт, который проводом заданного сечения соединяется с общей шиной заземления. Контакт может быть промаркирован символом заземления ЕС 417-5019.

Рисунок 11. Телекоммуникационный шкаф AESP

Для данного проекта были выбраны серверные шкафы компании AESP серии "Grey Premium", являющейся одной из наиболее популярных разработок. Данная серия ориентирована на размещение серверов, тяжелой телекоммуникационной техники, источников резервного питания, и другого подобного оборудования. Для выбора возможны следующие конфигурации шкафов:

Характеристики телекоммуникационных шкафов Таблица 5

Особенностями серии серверных шкафов Grey Premium является их разборная конструкция и большая нагрузочная способность - до 1200 кг.

2.7 Вентиляция

Поддержание микроклимата в шкафу осуществляется при помощи принудительной вентиляции. Для организации принудительной вентиляции и большего потока холодного воздуха внутри шкафа с целью охлаждения активного оборудования, а также фильтрации подаваемого в шкаф воздуха необходимо использовать 19-ти дюймовые одноюнитовые вентиляторы или потолочные вентиляторные модули, устанавливаемые сверху под крышей шкафа. 19" одноюнитовые вентиляторные модули комплектуются 2 или 3 элементами и могут устанавливаться на любой высоте при помощи стандартного 19-ти дюймового крепежа. Потолочные вентиляторные модули устанавливаются в крышу шкафа. В зависимости от требуемой мощности подачи воздушного потока и типоразмера шкафа вентиляторные модули комплектуются 2, 4 или 6 элементами.

Модели REC-RMFTU-4A, REC-RMFTU-4T и REC-RMFTU-6A, REC-RMFTU-6T выпускаемые AESP обладают увеличенными по сравнению с "настенной" серией габаритами корпуса и количеством потоковых элементов. Их производительность составляет 644 и 966 м3/час для четырех- и шестипотоковых моделей соответственно. Чтобы увеличить поток воздуха сквозь перфорированные двери шкафов Grey Premium предусмотрен монтаж вентиляторов на дверь с помощью адаптера REC-RMFT-DM-GY.

Для повышения эффективности использования электроэнергии в шкафу необходимо установить термостат, который обеспечивает включение и отключение вентиляторных модулей. Возможна установка уровня температуры, при достижении которой будет автоматически включаться или отключаться подключенный вентиляторный блок. Вариант RMFTU-4A и RMFTU-6A предусматривает режимы "включено", "выключено", а также автоматическое включение. В режиме автоматического включения вентилятор самостоятельно запускается при достижении температуры 34 ± 2°С, и отключается при охлаждении до 27 градусов. Пороги автоматического срабатывания заданы заводскими установками и не могут быть изменены пользователем. Вариант RMFTU-4T и RMFTU-6T оснащен электронным контроллером с дисплеем, позволяющим настраивать пороги включения и выключения. Контроллер определяет температуру окружающего воздуха с помощью встроенного датчика, отображает ее на дисплее, и управляется с помощью клавиатуры на лицевой панели вентилятора.

Рисунок 12. Универсальный вентилятор AESP

3. Расчет зоны покрытия. Построение сети

3.1 Расчет зоны покрытия

Коммуникации СКС в ТЦ "Акварель" расположены в кабельных системах на основе кабельростов смонтированных под потолком галерей, в том числе по периметру главного атриума. Следовательно, с целью оптимального использования СКС, наилучшим местом для монтажа точек доступа будет потолок.

Общая площадь помещений 1-3 этажей комплекса 122581 кв.м, площадь технических помещений 4 этажа 2216 кв.м. Учитывая наличие бетонных стен и перекрытий, а также секционные перегородки из цементных материалов, по параметрам затухания сигнала схожие со стенами из кирпича, зоны покрытия для каждой точки доступа будут значительно уменьшены.

Минимально допустимый уровень сигнала для корректной и комфортной работы примем за -75 дБм. Следует учитывать, что для диапазона 5ГГц зона устойчивого сигнала будет значительно меньше, чем для диапазона 2.4ГГц. Также для диапазона 5ГГц бетонные стены и перекрытия влияют значительнее пагубнее на прохождение радиоволн.

Согласно спецификациям для данных точек доступа на открытом пространстве зона устойчивого сигнала составляет около 90 метров, принимая во внимание количество перегородок и конфигурацию помещений торгового комплекса, данное расстояние уменьшится как минимум в 3 раза.

Основные расчеты для определения количества и места расположения точек доступа будут выполнены в программном комплексе AirMagnet Survey для каждого этажа.

3.2 Описание программного обеспечения для расчета зоны покрытия

AirMagnet Survey - это наиболее точное в отрасли программное обеспечение для беспроводного исследования с целью составления схем, планирования и проектирования локальных беспроводных сетей 802.11n/a/b/g/ac для оптимальной производительности, безопасности и соответствия нормам. Это программное обеспечение для беспроводного исследования рассчитывает идеальное количество, размещение и конфигурацию точек доступа для успешного развертывания беспроводной сети LAN.

AirMagnet Survey выходит за рамки проверки покрытия радиочастот, обеспечивая производительность сети конечного пользователя с точки зрения скорости связи, пропускной способности и статистики пакета. Конечным результатом является комплексная карта Wi-Fi для всех критически важных показателей радиочастот и производительности у конечного пользователя, что помогает правильно развернуть сеть с первого раза и избежать дорогостоящих доработок и жалоб, поступающих в службу ИТ.

Расширенные функции этого программного обеспечения для беспроводного исследования позволяют пользователям интегрироваться с профессиональными спектральными анализаторами для сбора данных Wi-Fi и других сетей, но к сожалению, в рамках данного дипломного проектирования, присутствие на объекте и детальное планирование беспроводной сети с точки зрения конечных пользователей, а также моделирование сценария строительства не представилось возможным.

3.3 Составление карты зон покрытия

Определение количества точек доступа. Используя программный комплекс AirMagnet Survey и основываясь на технических характеристиках выбранного оборудования Alcatel-Lucent были составлены карты зон покрытия поэтажно, что в дальнейшем позволило определить количество и места расположения точек доступа на этажах торгового комплекса. Для составления зоны покрытия в AirMagnet Survey был загружен план 1 этажа торгового комплекса Акварель (Рисунок 14). Далее на изображение были нанесены инженерные конструкции - бетонные стены, "легкие" стены из гипсокартона и стены-витрины из стекла (Рисунок 15). Программа имеет заданные параметры величины затухания различных типов перегородок, что позволяет наиболее точно отобразить проекцию радиосигнала в помещении. Для оптимального автоматического расположения точек доступа в помещении, необходимо на план этажа нанести в соответствии с техническим заданием требуемые зоны покрытия сети (Рисунок 16).

Для всего проекта выделена IP-сеть класса C. Следует учитывать, что помимо адресов используемых на абонентских устройствах, часть адресов необходимы для служебных нужд, а именно для управления точками доступа, коммутатором, контроллером беспроводной сети. Часть адресов необходима для осуществления маршрутизации..

Для связи точек доступа Alcatel-Lucent OAW-IAP135 с контроллером беспроводной сети, выделим одну сеть класса C с маской /24. Данная сеть не маршрутизируется конечным пользователям, а используется лишь для связи между точками доступа и контроллером. Также эти адреса могут использоваться для отладки настроек, в случае возникновения проблем с какими-либо точками доступа, либо абонентскими устройствами.

Для управления и маршрутизации внутри беспроводной сети выделим одну сеть класса C с маской /24, которую в дальнейшем разделим на более мелкие сегменты.

Для закрытой беспроводной внутренней ЛВС, пользователями которой будут являться сотрудники торгового комплекса Акварель, выделим одну сеть класса C с маской /22.

Для открытой сети беспроводной ЛВС, пользователями которой будут являться посетители торгового комплекса, выделим одну сеть класса С по маске /19.

При распределении адресного пространства, учитывается максимальная посещаемость в "часы пик" торгового комплекса. Также берется в расчет и тот момент, когда у посетителей или у персонала комплекса может быть несколько устройств доступа.

Таким образом, ориентируясь на все вышесказанное, для лучшего суммирования сетей и последующего уменьшения количества маршрутов в таблице маршрутизации, было решено использовать под проект сеть 192.168.96.0/18.

Итоговая таблица распределения адресов для беспроводной сети представлена в таблице 5.

Таблица распределения адресного пространстваТаблица 7

Распишем номера VLAN для сегментов сети и укажем оборудование для терминации трафика.

Таблица - Номера VLAN и точки терминации трафика для беспроводного оборудования

Распишем номера VLAN для сегментов сети, участвующих в управлении оборудованием и маршрутизации.

Таблица - Номера VLAN и сегменты сетей участвующих в маршрутизации и управлении оборудованием

3.5 Таблица коммутаций

Составим таблицу коммутаций между точками доступа, коммутатором, беспроводным контроллером и спутниковым каналом связи, для полноценной картины использования портов оборудования.