Беспроводная территориально-распределенная компьютерная сеть строительной компании ООО "Спецтехмонтаж"

В классическом виде под топологией вычислительной сети пониматься модель связи ее элементов (шина, кольцо, звезда). Но, на сегодняшний день не существует практически, ни одной сети организованной по тому или иному типу связи в чистом виде - все они имеют смешанную топологию. Применительно к беспроводным сетям топология - это скорее архитектура, по которой взаимодействуют элементы сети, различают инфраструктурную архитектуру и одноранговую. В рамках каждой из архитектур предусмотрены следующие режимы работы беспроводных устройств:

1. Собственно точка доступа (Access Point);

2. Мост «точка - точка» (Wi-Fi Bridge);

3. Мост «точка - много точек» (Multi-point Bridge);

4. Репитер (Repeater);

Учитывая поставленные задачи целесообразно использовать инфраструктурную архитектуру для построения беспроводной сети внутри главного офиса. Такая архитектура представлена на рисунке 3.1.

75

Рис. 3.1 Инфраструктурная архитектура

Такая архитектура была выбрана, поскольку помимо организации взаимодействия между переносными компьютерами менеджеров требовалось организовать для них доступ в проводную локальную сеть предприятия.

3.1.3 Выбор активного сетевого оборудования

Для начала необходимо выбрать тип сетевого оборудования, которое будет использоваться для построения сети, а уже затем определяться с производителем.

Итак, главной задачей стоит организация покрытия всей территории здания и возможность свободного перемещения абонентов сети внутри него. Исходя из данных, полученных на этапе предпроектного обследования, о размере здания и его конструкции можно сделать вывод о том, что необходимо организовать покрытие двух площадей (1 и 2 этаж) примерной площадью 936 кв.м. Покрытие такой площади одной точкой доступа внутри здания невозможно. Поэтому следует устанавливать несколько точек доступа на этаж. Но! Установка оконечных точек доступа приведен к необходимости перерегистрации абонента при перемещении его по территории здания. В качестве решения предлагается установить по 3 двухканальные точки доступа на этаж и организовать поддержку роуминга, как показано на рисунке 3.2.

Рис. 3.2 Роуминг в беспроводной сети

Первый канал используется для сигнала «маяка» (Beacon), на второй канал ставятся внутриофисные пассивные антенны с коэффициентом усиления 8 dBi, имеющие разницу front/back 20 dBi и front-направленность 60х60 градусов.

Следует учитывать, что стена толщиной в 0,5 метра при расположении устройств под углом в 45 градусов становится толщиной почти 1 метр (рисунок 3.3).

Рис. 3.3 Зависимость толщины стены от угла расположения устройств

Поэтому антенна с самой точкой доступа расположена ассиметрично в отношении горизонтальной оси здания (back направлен на 1/5 длины, front на 4/5). Что позволяет увеличить вероятность прохождения сигнала через вертикальные преграды.

Для экономии затрат на организацию сетевого питания для точек доступа было принято решение об использовании технологии Power of Ethernet - PoE(питания по витой паре), для организации такого питания требуются специальные адаптеры.

Вывод 1: Для организации беспроводной сети удовлетворяющей предъявляемым требованиям, внутри здания потребуется следующее активное оборудование:

· 6 двухканальных точек доступа стандарта IEEE 802.11g

· 6 внешних пассивных антенн с коэффициентом усиления 8 dBi, имеющие разницу front/back 20 dB и front-направленность 60х60 градусов.

· 6 адаптеров для организации питания по технологии PoE

Выбор типа оборудования и его количества произведен, теперь необходимо выбрать производителя и конкретные модели устройств. Так как задача стоит в выборе оборудования, предназначенного для работы с конкретным стандартом(IEEE 802.11g) то такие показатели как производительность, безопасность и др. технические характеристики рассматривать не имеет смысла. В качестве основных критериев выбора производителя будем использовать следующие показатели:

· Безотказность - вероятность системы сохранять работоспособность в течение заданного времени, в определенном режиме эксплуатации (вероятность/время);

· Ремонтопригодность - приспособленность системы к обнаружению и устранению отказов, а так же к их предупреждениям путем ТО и ремонтов (выражается в баллах от 0 до 10);

· Долговечность - количество времени в течении которого система способна сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонты и ТО (время в годах);

· Субъективная комплексная оценка общественности (измеряется в баллах от 0 до 10);

· Цена (одна из ценовых категорий: низкая, средняя, высокая).

В ходе исследования рынка телекоммуникация было выявлено три крупнейших производителя активного сетевого оборудования: Cisco Systems, 3Com и D-Link. Исследуя материалы таких интернет ресурсов как www.ixbt.com, www.rsdn.ru, www.xakep.ru, www.opennet.ru были выведены средние показатели для каждого из производителей. Ценовые категории были присвоены в ходе анализа price-листов на сетевое оборудование предоставленных, информационно справочным агентством «Пульс Цен» (www.pulscen.ru). Все полученные данные сведены в интегральную таблицу оценки производителя (таблица 3.1).

Таб. 3.1 Интегральная таблица оценки производителя

Производитель| Критерий	Cisco Systems	3Com	D-Link
Безотказность	0,98/год	0,76/год	0,71/год
Ремонтопригодность	9	7	7
Долговечность	35	20	25
Субъективная комплексная оценка общественности	8	6	5
Минимальная Цена	не ниже 2100	не ниже 1400	не ниже 800

Возвращаясь к анализу информационных потоков проведенных во втором разделе, а именно к таблице 2.1 можно увидеть, что абоненты работающие внутри здания используют приложения критичны ко времени реакции сети, поэтому для построения сети внутри здания будет использоваться беспроводное оборудование фирмы Cisco System, высокая стоимость которого компенсируется максимально возможным показателем безотказности (см. Таб. 3.1), что в данном случае очень важно.

Был проведен поиск необходимого оборудования у производителя Cisco Systems и выбраны модели, удовлетворяющие всем предъявляемым условиям.

Вывод 2:

При построении сети следует использовать:

· в качестве двухканальных беспроводных точек доступа модель: Cisco Airnet 1140 Series 802.11x (4500 руб.);

· в качестве внешних пассивных антенн: Cisco TrendNet TEW-AO09D (430 руб.);

· в качестве адаптеров PoE: Cisco POES5-EU (150 руб.).

В определенном в выводе 1 количестве. Следующим этапом будет планирование размещения сетевого оборудования.

3.1.4 Размещение сетевого оборудования

Целью рационального размещения беспроводного сетевого оборудования внутри здания, является образование устойчивой зоны покрытия территории с минимальным количеством мертвых зон, а так же максимально возможной экономии средств на расходных материалах и пассивном оборудовании.

В нашем распоряжении имеется 6 точек доступа с дополнительными аксессуарами в виде адаптеров PoE и пассивных антенн, так как и адаптер, и антенна, и точка доступа размещаются совместно, будем считать их единым целым. Для удобства промаркируем наши точки доступа в следующей последовательности: AP1,AP2,…,AP6; В ходе детального рассмотрения плана здания главного офиса (приложение 1,2) были выбраны места для монтажа оборудования. На план главного офиса были нанесены пиктограммы, показывающие в каких местах здания будут смонтированы точки доступа см. приложение 3,4.

Исходя из размещения активного оборудования, перейдем к этапу выбора и оценки количества пассивного оборудования.

3.1.5 Выбор и оценка количества пассивного оборудования

К пассивному оборудованию принято относить как различные устройства, например серверные шкафы, системы охлаждения, так и расходные материалы, такие как: провода, разъемы, розетки, штекера, гофры и кабель каналы.

Нам необходимо произвести подключение 6 точек доступа, для осуществления такой задачи потребуется:

· Кабель UTP 5 категории (8 руб./м);

· Кабель канал средний (30 руб./м);

· Гофра 30 мм (7,5 руб./м);

· Разъем типа «папа» RJ-45 (1,5 руб./м).

Данные по ценам предоставлены информационно справочным агентством «Пульс Цен» (www.pulscen.ru).

Исходя из плана размещения, беспроводных точек доступа, не трудно подсчитать длину магистрали от серверной стойки к каждой из точек доступа:

· AP1 Длина=14м;

· AP2 Длина=22м;

· AP3 Длина=44м;

· AP4 Длина=18м;

· AP5 Длина=26м;

· AP6 Длина=48м;

Количество разъемов RJ-45 для подключения одной точки доступа равно 8, так как используются адаптеры питания PoE.

Вывод: В ходе выполнения данного этапа проектирования был определен четкий перечень и количество необходимого пассивного оборудования:

· Кабель UTP 5 категории - 172 м;

· Кабель канал средний - 172 м;

· Гофра 30 мм - 172 м;

· Разъем типа «папа» RJ-45 - 48 шт.

3.1.6 Монтаж и настройка сетевого оборудования

Исходя из выводов, сделанных в пункте 1.5, выбранные точки доступа следует подключить в порты 6,7,8,9,10,11 коммутатора №3, монтаж самих точек доступа осуществить согласно плану (см. Приложение 3,4). Настройку точек доступа следует произвести так, чтобы пользователям беспроводной сети присваивались Ip-адреса из следующего диапазона: 192.168.133.1-192.168.133.255.

Данный этап выполнялся специализированной фирмой ООО «СетьСтройСервис» имеющей сертификаты на проведение работ связанных с построением телекоммуникационных структур и штат квалифицированных специалистов, которыми был проведен монтаж и пуско-наладка. Руководителями организаций заказчика и подрядчика был подписан акт о приемке выполненных работ.

3.1.7 Итог проектирования беспроводной сети внутри здания главного офиса

В итоге выполнения раздела 3.1 был спроектирован и реализован участок сети предприятия ООО «Спецтехмонтаж», обеспечивающий возможность беспроводного подключения к локальной вычислительной сети предприятия на всей территории здания главного офиса. Реализованная сеть отвечает всем критериям, выдвинутым в пункте 3.1.1, она современна, легко масштабируема и имеет современный уровень информационной безопасности.

3.2 Проектирование беспроводной сети между главным офисом и территорией удаленного производственного цеха

3.2.1 Постановка задачи

Беспроводная сеть между зданием главного офиса и удаленным цехом должна быть спроектирована с учетом следующих факторов:

· Пропускная способность сети должна быть не менее 0,06 Мб/с (данные получены на этапе моделирования информационных потоков - раздел 2);

· Сеть должна соответствовать современным стандартам безопасности (требования заказчика);

· На работу сети не должны влиять электромагнитные помехи, создаваемые в результате процесса жизнедеятельности города Ставрополь (требования заказчика);

· Сеть должна быть построена в соответствии со стандартом IEEE 802.16 (WiMAX) (выводы - раздел 1.7).

·

3.2.2 Выбор топологии беспроводной сети

В пункте 3.1.2 были рассмотрены основные типы архитектуры и режимы работы беспроводных сетей. Для решения поставленных задач целесообразно применить одноранговую архитектуры взаимодействия элементов сети и использовать режим работы мост «точка - точка» (Bridge). Такая архитектура продемонстрирована на рисунке 3.4.



Рис. 3.4 Режим Мост (Bridge) или «точка-чточка»

Выбранная архитектура позволит организовать сеть на большом расстоянии, а так же исключит принципиальную возможность несанкционированного подключения злоумышленников к данной сети, что существенно повышает безопасность и конфиденциальность данных передаваемых по средствам проектируемой вычислительной сети.

3.2.3 Выбор активного сетевого оборудования

Главной особенностью участка сети между удаленным цехом и зданием главного офиса является расстояние между этими объектами равное 15 километров. Целью стоит организация надежного и быстрого беспроводного канала связи.

Здесь очень важен тот факт, что в соответствии с законом об использовании радиочастот, организация каналов связи на частоте от 2 ГГц до 11 ГГц и расстоянием свыше 5 километров возможна только через провайдера. Который в свою очередь должен быть зарегистрирован в Государственной Службе по Радио Частотам (ГКРЧ) и имеет соответствующие сертификаты и разрешения на предоставление сервисов такого рода.

Учитывая пожелания заказчика, в этом вопросе, в качестве такого провайдера было выбрано ЗАО «БиЛайн». Помимо предоставления права пользования определенной частотой ЗАО «Билайн» предоставляет свое оборудование в аренду за соответствующую абонентскую плату, при этом ответственность за сохранение его работоспособности несет компания провайдер.

Характеристики оборудования предоставляемого провайдером приведены ниже:

PaketWave1000

Базовая станция PW1000-4WSS

4-x секторная базовая станция с двумя блоками питания.

Скорость передачи на сектор 20Мбит/с

Сетевая скорость на сектор 14Мбит/с

Частотные диапазоны: 2.5-2.689 ГГц, 3.4-3.7 ГГц, 5.725-5.925 ГГц

Режим дуплекса: TDD

Модуляция: QPSK и 16 QAM

Сетевой порт: 100Base-T Fast Ethernet

Монтаж в стойку или настольный вариант

2 дублирующих блока питания - горячий резерв

Сеть переменного тока 85-265 В, 47-63 Гц

Сеть постоянного тока 40-60 В

Потребляемая мощность 360 Вт (макс.)

PacketWave100

Абонентская станция PW110-25E

Состав: модем, приемопередатчик с разъемами для внешней антенны.

Сетевой порт: 10/1000Base-T Ethernet (RJ-45)

Сетевая скорость до 14Мбит/с

Режимы: Bridge/NAT/Router

Сеть переменного тока 100-245 В, 47-63 Гц

Потребляемая мощность 30 Вт

Модуляция: QPSK и 16 QAM

Следует отметить, что тарифный план, выбранный у провайдера, включает в себя такие пункты как предоставление оборудования в аренду, его доставка, монтаж, настройка и пуско-наладка. Объем трафика ограничивается только лишь возможностями оборудования. Стоимость данного тарифного плана составляет едино разовый платеж в размере 17000 рублей и 6000 рублей ежемесячная арендная плата.

Выводы: В ходе выполнения данного раздела было принято не совсем стандартное решение об аренде полосы радиочастот, и необходимого оборудования у провайдера ЗАО «Билайн».

3.2.4 Размещение сетевого оборудования

Как уже отмечалось от рационального размещения оборудования зависит количество затрат на пассивное оборудование и непосредственно качество связи. В нашем случае необходимо выбрать место размещения базовой станции WiMax, клиентской станции и внешних антенн. Базовую станцию имеет смысл разместить в подсобном помещении, находящемся над серверной комнатой на втором этаже главного офиса, а внешнюю антенну расположить на крыше в этом же месте. Так как от того на сколько короче провод внешней антенны зависит качество связи, в свою очередь размещение базовой станции над серверной комнатой позволит сократить расходы на кабель и сопутствующие расходные материалы. Расположение базовой станции схематично изображено на плане второго этажа главного офиса (см. Приложение 4).

В ходе анализа плана удаленного цеха (рис. 1.4) было принято решение об установки абонентской станции в подсобном помещении, обозначенном цифрой 2, а внешней антенны на его крыше. Такой выбор был сделан опять же, с целью экономии расходных материалов, так как подсобное помещение располагается в непосредственной близости от места размещения контрольно управленческого персонала, которому и требуется доступ к локальной вычислительной сети предприятия. Схематично место расположения абонентской станции показано на рисунке 3.5.



Рис. 3.5 Место расположения клиентской станции

3.2.5 Итог проектирования беспроводной сети между главным офисом и территорией удаленного производственного цеха

Стоит сразу же отметить, что рассмотрение этапов:

· Выбор и оценка количества пассивного оборудования;

· Монтаж и настройка сетевого оборудования.

были пропущены, поскольку ответственность за их выполнение берет на себя провайдер в лице ЗАО «БиЛайн».

При оформлении заказа на монтаж, настройку и пуско-наладку оборудования исходя из сделанных выводов в пункте 1.5 ЗАО «БиЛайн» были выдвинуты следующие требования:

· Размещение сетевого оборудования должно быть произведено согласно плану (см. Приложение 4 и рисунок 3.5);

· Подключение Базовой станции должно быть осуществлено к порту №12, коммутатора №3;

· Подключение Абонентской станции должно быть осуществлено напрямую к АРМ расположенному в офисном вагончике на территории контейнерного терминала;

· Настройка оборудования должна быть произведена таким образом чтобы АРМ был присвоен сетевой адрес из диапазона: 192.168.133.1-192.168.133.255.

В общем можно сказать, что в ходе выполнения проектирования сети на данном участке был выбран наиболее подходящий вариант реализации беспроводной сети удовлетворяющей всем критериям, выдвинутым в пункте 3.2.1.

3.3 Проектирование беспроводной сети между главным офисом и зданием склада временного хранения

3.3.1 Постановка задачи

Беспроводная сеть между зданием главного офиса и складами временного хранения должна быть спроектирована с учетом следующих факторов:

· Пропускная способность сети должна быть не менее 0,04 Мб/с (данные получены на этапе моделирования информационных потоков - раздел 2);

· Сеть должна соответствовать современным стандартам безопасности (требования заказчика);

· На работу сети не должны влиять электромагнитные помехи, создаваемые в результате процесса жизнедеятельности города Ставрополь (требования заказчика);

· Сеть должна быть построена в соответствии со стандартом IEEE 802.11g (Wi-Fi) (выводы - раздел 1.7).

3.3.2 Выбор топологии беспроводной сети

Причины выбора топологии и сама топология, а так же режим функционирования беспроводных устройств абсолютно аналогичны выводам, сделанным в пункте 3.2.2.

3.3.3 Выбор активного сетевого оборудования

Расстояние между зданием главного офиса и зданием склада временного хранения равно приблизительно 1,5 километра. Как было отмечено в пункте 1.7, для организации этого канала связи следует использовать стандарт 802.11g (Wi-Fi). Для организации канала связи на таком расстоянии с использованием выбранной в пункте 3.3.2 архитектуры сети и режима работы коммуникационного оборудования необходимо:

· Две одноканальных точки доступа стандарта IEEE 802.11g с возможностью подключения внешних активных антенн;

· Две внешних активных антенны с коэффициентом усиления не менее 21 dBi, и фронт направленностью не более чем 30х30 градусов;

· 4 адаптера Power of Ethernet.

Итак, тип оборудования выбран, необходимо выбрать производителя и конкретные модели устройств. Как было отмечено в пункте 3.1.3 из всех производителей для решения поставленных задач наиболее привлекательным, является производитель Cisco Systems. Был проведен поиск необходимого оборудования у производителя Cisco Systems и выбраны модели, удовлетворяющие всем предъявляемым условиям.

Вывод: При построении вычислительной сети следует использовать:

· в качестве двухканальных беспроводных точек доступа модель: Cisco Airnet 1020 Series 802.11x (2150 руб.);

· в качестве внешних активных антенн: Cisco TrendActiveNet TEW-AO30D (1580 руб.);

· в качестве адаптеров PoE: Cisco POES5-EU (150 руб.).

В определенном ранее количестве. Следующим этапом будет планирование размещения сетевого оборудования.

3.3.4 Размещение сетевого оборудования

Для организации канала беспроводной связи на расстоянии 1,5 километра необходимо обязательное соблюдение следующего условия: Активные антенны адаптеров должны находиться, в прямой видимости. Учитывая особенности местности, в которой находятся интересующие нас здания, а именно высота построек не более 2 этажей, активную антенну в главном офисе следует расположить в торце здания на втором этаже в районе серверной с целью экономии пассивного оборудования. Точка доступа расположиться на внутренней части стены, там, где установлена активная антенна (см. приложение 4). В здании склада временного хранения точка доступа будет установлена в месте размещения АРМ, а активная антенна закреплена на спец. вышке возведенной на крыше (рисунок 3.6). Для удобства точки доступа промаркированы следующим образом: AP7,AP8.

Рис. 3.6 Размещение активного оборудования в здании СВХ

3.3.5 Выбор и оценка количества пассивного оборудования

Необходимо произвести подключение 2 точек доступа, для этого необходимо следующее пассивное оборудование:

· Кабель UTP 5 категории (8 руб./м);

· Кабель канал средний (30 руб./м);

· Гофра 30 мм (7,5 руб./м);

· Разъем типа «папа» RJ-45 (1,5 руб./м);

· Спец. стойка для установки активной антенны на крыше здания СВХ (изготовление и монтаж стойки 3000 руб.).

Длина магистрали для каждой из точек доступа не превысит 5 метров, количество разъемов RJ-45 для подключения одной точки доступа равно 8, так как используются адаптеры питания PoE.

Вывод: В ходе выполнения данного этапа проектирования был определен четкий перечень и количество необходимого пассивного оборудования:

· Кабель UTP 5 категории - 10 м;

· Кабель канал средний - 10 м;

· Гофра 30 мм - 10 м;

· Разъем типа «папа» RJ-45 - 16 шт.

3.3.6 Монтаж и настройка сетевого оборудования

Исходя из выводов, сделанных в пункте 1.5, выбранные точки доступа следует подключить к порту 13 коммутатора №3, и напрямую к сетевой карте АРМ расположенного в здании СВХ. Монтаж точек доступа осуществить согласно плану (см. Приложение 4 и рисунок 3.6). Настройку точек доступа следует произвести так, чтобы АРМ назначался Ip-адрес из следующего диапазона: 192.168.133.1-192.168.133.255.

По выполнению данный этап полностью аналогичен этапу, описанному в пункте 3.1.6 за исключением одной детали. Изготовление и монтаж спец. стойки на крышу СВХ выполняла строительно-монтажная фирма ООО «Аты-Баты».

3.3.7 Итог проектирования беспроводной сети между главным офисом и зданием склада временного хранения

В итоге выполнения раздела 3.3 был спроектирован и реализован участок сети предприятия ООО «Спецтехмонтаж», обеспечивающий беспроводной канал связи между зданиями склада временного хранения и главным офисом. За счет выбранного режима работы сети «точка-точка», она имеет высокий уровень безопасности и конфиденциальности данных. В свою очередь применение активных направленных антенн позволяет сохранять устойчивое качество связи даже при наличии помех в частотном диапазоне, на котором работает используемое беспроводное оборудование.

3.4 Архитектура управления локально вычислительной сетью

На предыдущих этапах проектирования были созданы отдельные, беспроводные участки локально вычислительной сети масштаба предприятия, так же на предприятии уже имелась локальная вычислительная сеть. Беспроводные сети подключаются к корпоративному маршрутизатору, который интегрируют их с проводной сетью образуя единое информационное пространство, которое в свою очередь требует управления. На данном предприятии уже имеется сервер, работающий под управлением ОС Microsoft Windows Server 2003 SP3, который осуществляет управление проводной сетью. По сути, сервер не различает, какие типы сетей в нем используются, беспроводные сегменты представляются для него точно так же как и проводные. Такая архитектура управления вычислительными ресурсами называется распределенной. Она позволяет гибко управлять политикой безопасности, общими ресурсами, а так же надежностью и производительностью сети в целом. Однако, при ее использовании возникает ряд сложностей, например наличие в штате сотрудников квалифицированного системного и сетевого администратора. Обобщенно топологию всей ЛВС предприятия можно представить так, как показано на рисунке 3.7.



Рис. 3.7 Общая топология ЛВС

3.5 Общее тестирование локально вычислительной сети предприятия

В настоящее время технологии передачи данных используют высокотехнологичное оборудование и материалы. Установка таких систем требует квалифицированных установщиков, знающих и умеющих применить все новые и передовые знания в этой области для качественной инсталляции. Но даже если система была установлена профессионалами, ни одна организация, ни один специалист не сможет гарантировать, что данная вычислительная сеть работает на 100% от заявленных производителем характеристик.

С виду, качественно установленная система, может привести к частичной или полной неработоспособности предприятия из-за некоторых скрытых дефектов, которые можно увидеть только по результатам высокоточного тестирования.

После проведения пуско-наладочных работ, были задействованы специалисты компании ЛанКей, для осуществления полного тестирования работоспособности и надежности сети. Компания ЛаннКей оказывает полный перечень услуг по тестированию и сертификации вычислительных сетей. В ходе выполнения все возможных проверок специалистами компании было сделано заключение о том, что показатели сети на 95 процентов соответствуют требованиям, которые закладывались при проектировании.

4. Социальная значимость проекта

Реализация проекта «Беспроводная территориально-распределенная компьютерная сеть строительной компании ООО «Спецтехмонтаж»» это:

· эффективное сетевое взаимодействие различных отделов организации, находящиеся за пределами административного здания, с информационными ресурсами предприятия;

· внедрение передовых технологий, которые позволяют снизить затраты предприятия на организацию связи по медному кабелю;

· решена проблема организации электронного документа оборота между удаленными офисами;

· в условиях кризиса, сокращены расходы на курьерские услуги между удаленными офисами;

· предприятие выполнило свой общественный долг, внеся свою лепту в борьбу с растущими автомобильными пробками в городе Ставрополе.

Внедрение беспроводной сети в деятельность предприятия, бесспорно позволит улучшить работоспособность персонала и повысить качество условий труда. Высвобождение личного времени способствует развитию личности человека его моральных и нравственных качеств, что неоспоримо полезно для социума в целом.

5. Технико-экономическое обоснование проекта

При технико-экономическом обосновании внедрения новой системы необходимой частью проекта должен быть расчет капитальных вложений.

Сметная стоимость разработки локальной вычислительной сети - это сумма денежных средств, определяемых сметными документами, необходимых для ее осуществления в соответствии с проектом. Сметная стоимость локальной вычислительной сети, утвержденная подрядчиком и заказчиком, играет роль цены на данную сеть.

Локальная смета представляет собой первичный документ и составляется на монтажные работы, приобретение и монтаж оборудования. Сметная стоимость оборудования и материалов определяется на основании ведомостей на приобретение оборудования и материалов. Локальная смета представляет собой первичный документ, на основании которого определяется стоимость отдельных видов работ и затрат, входящих в объектную смету. Локальные сметы составляются на строительные и монтажные работы, приобретение и монтаж оборудования и на другие цели.

В приведенной ниже смете будет рассчитана общая стоимость оборудования для всех беспроводных частей сети и затраты на кабель и сопутствующие расходные материалы для подключения каждой беспроводного устройства. Все данные сведены в таблицу 5.1.

Таб. 5.1 Стоимость капитальных затрат на построение сети

Наименование расходов	Количество	Цена за единицу, р.	Сумма, р.
Cisco Airnet 1140 Series 802.11x	6 шт.	4500	27000
Cisco TrendNet TEW-AO09D	6 шт.	430	2580
Cisco POES5-EU	10 шт.	150	1500
Cisco Airnet 1020 Series 802.11x	2 шт.	2150	4300
Cisco TrendActiveNet TEW-AO30D	2 шт.	1580	3160
Кабель UTP 5 Nexans	182 м	8	1456
Кабель канал средний	182 м	30	5460
Гофра 30 мм	182 м	7,5	1365
Разъем типа «папа» RJ-45	64	1,5	96
Организация канала WiMax	1	17000	17000
Монтаж кабельного канала: пластик, размер менее 40х40мм за 1м. (Высота менее 2 м)	182 м.	42	7644
Установка коннектора RJ-45, RJ-12 за 1шт.	64	28	1792
Укладка кабеля в кабельные каналы: кабель UTP за 1м. (Высота менее 2 м)	182м	9	1638
Проход сквозь гипсокартонное перекрытие за 1шт.	10	168	1680
Проход сквозь кирпичное перекрытие (толщиной более 18 см) за 1шт.	4	420	1680
Проход сквозь бетонное перекрытие (толщиной более 18 см ) за 1шт.	5	560	2800
		Итого:	79471

В таблице 5.2 приведен расчет трудоемкости основных видов работ

Таб. 5.2 Трудоемкость основных видов работ

Наименование работы	Категория работников	Общая трудоемкост, человеко-дня
	Старший научный сотрудник	Инженер без категории
Выдача технического задания	1	-	1
Подбор литературы	1	-	1
Анализ существующей сети	1	6	7
Анализ оборудования и программного обеспечения	2	8	10
Составление плана модернизации	1	21	22
Выработка рекомендаций и выводов	1	4	5
Оформление полученных результатов и выводов	1	3	4
Итого:	8	42	50

Расчет основной заработной платы приведен в таблице 5.3.

Таб. 5.3 Расчет основной заработной платы

Наименование категории работников	Трудоемкость	Должностной оклад, р.	Премии и доплаты, р.	Месячный фонд заработной платы, р.	Фонд заработной платы на весь объем работ, р.
	Чел - дни	Чел - месяцы		Премии	Доплаты
Старший научный сотрудник	8	0,39	3000	300	495	3795	1480,1
Инженер без категории	42	2,02	1900	190	313,5	2403,5	4855,07
Итого:	6335,17

Затраты на оплату труда определим прямым расчетом на основании данных о трудоемкости работ. Результаты расчета основной заработной платы приведены в таблице 5.3. Премии составляют 10% от должностного оклада, доплаты по районному коэффициенту - 15% от суммы должностного оклада и премии. Фонд заработной платы на весь объем работ представляет собой месячный фонд заработной платы с учетом трудоемкости в человеко-месяцах. Трудоемкость в человеко-месяцах определяется делением трудоемкости в человеко-днях на количество рабочих дней в месяце (20,75 день).

Далее необходимо рассчитать дополнительную заработную плату работников. В дополнительную заработную плату работников включается оплата отпусков и т.д. Дополнительная заработная плата устанавливается в процентах к основной заработной плате с учетом премий и районного коэффициента.

, (3.1)

где С_З.ОС - величина основной заработной платы, р.;

;

Общий фонд заработной платы определяется выражением:

. (3.2)

где

С_З.ОС - величина основной заработной платы, р.

Определим общий фонд заработной платы:

Отчисления на социальное страхование составляют 35,8% от суммы основной (ФЗП) и дополнительной (ДЗП) заработной платы, т.е. от общего фонда заработной платы и включаются в затраты по проведению анализа работы сети.

Общие расходы на оплату труда и отчисления на социальные нужды составляют 9483,75 р.

В качестве оборудования применялся персональный компьютер (ПК).

Общая сумма затрат на амортизацию ПК определяется:

(3.3)

где К_д - первоначальная стоимость ПК “Pentium IV”;

К_у - первоначальная стоимость монитора;

q - норма амортизационных отчислений, которая для вычислительной техники составляет 20%, исходя из срока полезного использования 5 лет.

Ф_р - количество рабочих часов в году;

Т_р - время работы ПК и монитора;

К_д = 13000 р.;

К_у = 9000 р.

(3.4)

где Р - количество рабочих дней в году;

Ч - количество рабочих часов за сутки;

К_и - коэффициент использования;

К_и = 0,9

Фр при пятидневной рабочей неделе в году составляет 249 дней по 8 часов и с учетом простоя оборудования в ремонте примет значение:

Т.к. ПК необходим для выдачи технического задания, составления плана модернизации и оформления полученных результатов и выводов, то Тр составляет 35 дней по 8 часов:

Таким образом, затраты на амортизацию составляют:



Расходы на электроэнергию. Для расчета расходов на электроэнергию необходимо знать установленную мощность оборудования Pуст и рассчитать активную мощность:

(3.5)

где k - коэффициент спроса, учитывающий загруженность машины в сутки;

Р_уст - установленная мощность оборудования.

k = 0,8.

P_уст = 300 Вт.

Общий расход электроэнергии:

(3.6)

где Р_а - расходы на электроэнергию;

Т_р - рабочее время; Т_р =280 ч.

Ц - цена за единицу электроэнергии.

Ц = 0,96 (р/кВтч);

Таким образом, затраты на электроэнергию составляют:

Кроме затрат на оплату труда и социальные нужды, на амортизацию, обслуживание и оплату потребленной электроэнергии необходимо учесть накладные расходы (затраты на содержание управленческого аппарата и вспомогательных рабочих) и плановые накопления (прибыль), которые составляют 12,36% и 35% от суммы всех затрат соответственно.

Данные о затратах на исследования и доработку локальной вычислительной сети приведены в таблице 5.4.

Таб. 5.4 Расходы на проектно-изыскательские работы

Статья расходов	Удельный вес, %	Сумма, р.
Основная заработная плата	36,37	6335,17
Дополнительная заработная плата	3,09	538,48
Отчисления на социальные нужды	14,35	2500,1
Расходы на амортизацию оборудования	3,94	687,19
Расходы на электроэнергию	0,37	64,51
Накладные расходы	10,01	1744,0
Плановые накопления	31,85	5548,9
Итого	100	17418,35

НДС - 18%

Итого с НДС - 20553,65 р.

Таким образом, затраты на проектно-изыскательские работы локальной вычислительной сети составляют 20553,65 рублей. При этом основными видами расходов на проектно-изыскательские работы, являются основная заработная плата отчисления на социальные нужды.

Сводный расчет стоимости ЛВС представлен в таблице 5.5.

Таб. 5.5 Сводный расчет стоимости ЛВС

Наименование работ и затраты	Стоимость р.
Цена разработки	20553,65
Монтажные работы Оборудование, ПО и материалы	79 471
Итого в текущих ценах 2008 г.-2009 г.	100024,65

Вывод: Подводя, итоги технико-экономического обоснования мы увидели, что современная компьютерная сеть коммерческого предприятия, требует грамотного подхода на всех этапах разработки и строительства, что сказывается на увеличении конечной стоимости. Но, учитывая предъявляемые требования к стабильности работы сети, информационно вычислительного оборудования, хранения и обработки информации, вложения являются оправданными.

Ежедневные затраты предприятия на курьерские услуги составляли в среднем 680 руб. Учитывая что после введения сети в эксплуатацию предприятию придется оплачивать абонентскую плату провайдеру ЗАО «Билайн» в размере 6000 руб. в месяц, что составляет 200 руб. в день. Не трудно подсчитать среднюю экономию средств, полученную при введении сети в эксплуатацию (680-200=480). Значит, срок окупаемости проекта составит: 100024,65/480=208 дней.

6. Безопасность и экологичность

6.1 Характеристика возможных опасных и вредных производственных факторов

Вредными считаются производственные факторы воздействие которых на работающих приводит к заболеваниям или снижению работоспособности. Физические факторы и вредные производственные факторы: подвижные части производственного оборудования; разрушающиеся конструкции; повышенная запыленность и загрязнённость воздуха рабочей зоны; повышенное значение напряжения в электрической цепи; замыкание, которое может произойти через тело человека; повышенный уровень статического электричества; повышенная напряженность электромагнитного и магнитного полей; отсутствие или недостаток естественного света; недостаточная освещенность рабочей зоны; расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли. Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на физические и нервно-психичиские перегрузки. Физические перегрузки могут быть статические и динамические. Нервно-психичиские перегрузки: умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда и эмоциональные перегрузки.

Электробезопасность -- система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока. Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных приборов обнаружить напряжение дистанционно, а также быстротечностью поражения -- опасность обнаруживается, когда человек уже поражен. Анализ смертельных несчастных случаев показывает, что на долю поражений электрическим током приходится на производстве до 40, в энергетике -- до 60% ; большая часть поражений (до 80%) происходит в электроустановках напряжением до 1000 В (110--380 В).

Электрические удары представляют большую опасность (они вызывают 85--87% смертельных поражений). Остановке сердца при поражении предшествует так называемое фибрилляционное состояние. Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон (фибрилл) сердца. Электрический ток, вызывающий такое состояние, называется пороговым фибрилляционным током. При переменном токе он находится в пределах 100 мА -- 5 А, при постоянном токе -- 300 мА -- 5 А. При токе более 5 А происходит немедленная остановка сердца, минуя состояние фибрилляции. Если через сердце пострадавшего пропустить кратковременно (доли секунды) ток 4--5 А, мышцы сердца сокращаются и после отключения тока сердце продолжает работать. На этом принципе основано действие дефибриллятора -- прибора для восстановления работы сердца, остановившегося или находящегося в состоянии фибрилляции.

Таким образом, при остановке и фибрилляции сердца работа его самостоятельно не восстанавливается, поэтому необходимо оказание первой (доврачебной) помощи в виде искусственного дыхания и непрямого массажа сердца. Как известно, в состоянии клинической смерти человек может находиться в течение 3--5 мин. Если за данный промежуток времени человеку не оказывается помощь, клиническая (мнимая) смерть переходит в биологическую (истинную) смерть -- необратимый процесс отмирания клеток.

Если человек касается одновременно двух точек, между которыми существует напряжение, и при этом образуется замкнутая цепь, через тело человека проходит ток. Значение этого тока зависит от схемы прикосновения, то есть от того, каких частей электроустановки касается человек, а также от параметров электрической сети. Не касаясь параметров сети, рассмотрим схемы включения человека в цепь тока (схемы прикосновения).

1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение (рисунок 6.1 а, б). При этом человек оказывается под рабочим напряжением сети и через него проходит ток. В трехфазной сети ток через человека определяется линейным (междуфазным) напряжением.

2. Однофазное (однополюсное) прикосновение. Если человек, стоя на земле, касается одного из полюсов или одной из фаз, цепь тока замыкается через землю и, далее, через сопротивление изоляции и емкости фаз в сети с изолированной нейтралью (рисунок 6.1 в) или через заземление нейтрали (рисунок 6.1 г). При этом через тело человека происходит замыкание на землю, так как человек, касаясь провода, соединяет его с землей. Поэтому ток, проходящий через человека, можно представить как ток замыкания на землю.

3. Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. Нетоковедущие части электроустановки нормально не находятся под напряжением. Это корпуса электрооборудования, оболочки кабелей и тому подобное. Они могут оказаться под напряжением лишь случайно, в результате повреждения изоляции. Прикосновение к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, показано на рисунке 6.1 д. Часть тока замыкания на землю проходит через тело человека, то есть ток через тело человека зависит от тока замыкания на землю. Если человек касается незаземленного корпуса, оказавшегося под напряжением (рисунок 6.1 е), через человека проходит весь ток замыкания на землю, то есть это случай равноценен однополюсному прикосновению к токоведущим частям.

Различают напряжения прикосновения и шага. Напряжение прикосновения -- это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Во всех случаях контакта человека с частями, нормально или случайно находящимися под напряжением, это напряжение прикладывается ко всей цепи человека, куда входят сопротивления тела человека, обуви, пола или грунта, на котором стоит человек. Напряжение прикосновения приложено только к телу человека, а поэтому его можно определить как падение напряжения в теле человека.

Рис. 6.1 Схемы прикосновения к токоведущим частям и к корпусу, оказавшемуся под напряжением: а, б -- двухфазное (двухполюсное) прикосновение; в,г однофазное (однополюсное) прикосновение в сети с изолированной и заземленной нейтралью; д, е -- прикосновение к «пробитому» корпусу при исправном заземлении и отсутствии заземления.

При двухфазном прикосновении к токоведущим частям напряжение прикосновения равно рабочему напряжению электроустановки, а в трехфазной сети -- линейному напряжению. При однофазном прикосновении к токоведущим частям напряжение прикосновения определяется фазным напряжением относительно земли. При прикосновении к заземленным нетоковедущим частям напряжение прикосновения зависят от напряжения корпуса относительно земли.

Напряжение шага -- напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Если человек находится на грунте вблизи заземлителя, с которого стекает ток, то часть этого тока может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле. Ток, проходящий через человека, зависит от тока замыкания на землю. Во всех случаях, кроме двухфазного (двухполюсного) прикосновения, в цепи тока через человека участвует грунт (земля), одна из точек касания (или обе) находится на поверхности грунта, при этом ток через человека зависит от тока замыкания на землю. Чтобы выявить эту зависимость и определить ток через человека, надо провести анализ явлений прохождения тока в грунте (тока замыкания на землю).

6.2 Технические средства защиты, обеспечивающие безопасность работ; оценка их эффективности

Электрозащитные средства по назначению подразделяются на: изолирующие; ограждающие; вспомогательные.

Изолирующие служат для изоляции человека от токоведущих частей и в свою очередь подразделяются на основные и дополнительные.

Основные -- это те средства защиты, изоляция которых длительно выдерживает рабочее напряжение. Они позволяют прикасаться к токоведущим частям под напряжением. К ним относятся:

· изолирующие штанги;

· изолирующие и электроизмерительные клещи;

· диэлектрические перчатки;

· диэлектрическая обувь;

· слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками;

· указатели напряжения.

Дополнительные средства сами по себе не обеспечивают защиту от электрического тока, а применяются совместно с основными средствами, это изолирующие подставки, коврики, боты.

Ограждающие защитные средства служат для временного ограждения токоведущих частей, а также для предупреждения ошибочных действий в работе с коммутационной аппаратурой. Это переносные ограждения, щиты, изолирующие накладки, переносные заземления. Вспомогательные средства служат для защиты от падения с высоты и прочих повреждений. К ним относятся предохранительные пояса, страхующие канаты, когти, очки, рукавицы.

Сигнализация (звуковая, световая и комбинированная) предназначена для предупреждения персонала о наличии напряжения или его отсутствии.

Плакаты служат для предупреждения об опасности приближения к частям электроустановок. Они могут быть: предупреждающими, запрещающими, предписывающими и указательными.

Блокировка -- это устройство, предотвращающее попадание работающих под напряжение в результате ошибочных действий. Блокировка по принципу действия подразделяется на: электрическая (непосредственно коммутирует блок контакта в электрической цепи); механическая (запирает замок).

Основными мерами защиты от поражения электрическим током являются:

- обеспечение недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением, для случайного прикосновения;

- электрическое разделение сети;

- устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается защитным заземлением, занулением, защитным отключением;

- применение малых напряжений;

- защита от случайного прикосновения к токоведущим частям применением кожухов, ограждений, двойной изоляции;

- защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны на низшую;

- контроль и профилактика повреждений изоляции;

- компенсация емкостной составляющей тока замыкания на землю;

- применение специальных электрозащитных средств -- переносных приборов и предохранительных приспособлений;

- организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Применение малых напряжений. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимого напряжения прикосновения, снижается опасность поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при малых напряжениях 6--12 В при питании потребителей от аккумуляторов, гальванических элементов, выпрямительных установок, преобразователей частоты, понизительных трансформаторов на напряжение 12, 24, 36, 42 В. Применение малых напряжений ограничивается трудностью осуществления протяженной сети. Поэтому областью применения малых напряжений являются ручной электрифицированный инструмент, переносные лампы, лампа местного освещения, сигнализация.

Контроль и профилактика повреждений изоляции. Профилактика изоляции направлена на обеспечение ее надежной работы. Прежде всего, необходимо исключить механические повреждения, увлажнение, химическое воздействие, запыление, перегревы. Но даже в нормальных условиях изоляция постепенно теряет свои первоначальные свойства. С течением времени развиваются местные дефекты. Сопротивление изоляции начинает резко уменьшаться, а ток утечки -- непропорционально расти. В месте дефекта появляются частичные разряды тока, изоляция выгорает. Происходит так называемый пробой изоляции, в результате чего возникает короткое замыкание, которое, в свою очередь, может привести к пожару или поражению людей током. Чтобы поддерживать диэлектрические свойства изоляции, необходимо систематически выполнять профилактические испытания, осмотры, удалять непригодную изоляцию и заменять ее. Периодически в помещениях без повышенной опасности и в опасных помещениях соответственно не реже одного раза в два года и в полгода проверяют соответствие сопротивления изоляции норме. При обнаружении дефектов изоляции, а также после монтажа сети или ее ремонта на отдельных участках отключенной сети между каждым проводом и землей или между проводами разных фаз проводят измерения.

Однофазные замыкания тока, которые могут возникнуть в электрических машинах, аппаратах, приборах опасны тем, что на корпусах и опорах появляются напряжения, достаточные для поражения человека и возникновения пожара. Ток замыкания создает опасные напряжения не только на самом оборудовании, но и возле него, растекаясь с оснований и фундаментов.

Защиту от поражения электрическим током и возгорании можно осуществить защитным отключением (отключают поврежденный участок сети быстродействующей защитой), либо защитным заземлением (снижают напряжения прикосновения и шага), либо занулением (отключают оборудование и снижают напряжения прикосновения и шага на период, пока не сработает отключающий аппарат). Рассмотрим эти важнейшие меры защиты в электроустановках.

Главное назначение защитного заземления -- понизить потенциал на корпусе электрооборудования до безопасной величины. Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетокопроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением. Корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, аппаратов и другие металлические нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему так же опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением. а человек, касающийся этого корпуса, попадает под напряжение прикосновения. Безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющим малое сопротивление заземления и малый коэффициент напряжения прикосновения. Сопротивление тела человека и заземлителя параллельно. Поэтому преобладающая часть тока замыкания на землю пройдет через заземлитель и только незначительная часть -- через тело человека. В этом суть применения защитного заземления. Защитное заземление может быть эффективно в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается с уменьшением сопротивления заземления. Это возможно в сетях с изолированной нейтралью, где при замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления, а также в сетях напряжением выше 1000В с заземленной нейтралью. В последнем случае замыкание на землю является коротким замыканием, причем срабатывает максимальная токовая защита. В сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В заземление неэффективно, так как даже при глухом замыкании на землю ток зависит от сопротивления заземления и с уменьшением последнего ток возрастает.

Область применения защитного заземления: сети до 1000В переменного тока -- трехфазные трехпроводные с изолированной нейтралью; однофазные двухпроводные, изолированные от земли, а также постоянного тока двухпроводные с изолированной средней точкой обмоток источника тока; сети выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтральной или средней точек обмоток источников тока.

Защитному заземлению подлежит оборудование: в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановки выше 42 В переменного тока и 110 В постоянного тока; в помещениях без повышенной опасности заземление является обязательным при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока; во взрывоопасных помещениях заземление выполняется независимо от значения напряжения.

Защитное отключение -- быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения человека током. Такая опасность может возникнуть при замыкании фазы на корпус, снижении сопротивления изоляции сети ниже определенного предела и, наконец, в случае прикосновения человека непосредственно к токоведущей части, находящейся под напряжением.

Во всех этих случаях опасность поражения обусловлена напряжением прикосновения или током, проходящим через человека. Основными элементами устройств защитного отключения являются прибор защитного отключения и автомат. Прибор защитного отключения состоит из отдельных элементов, которые воспринимают входную величину, реагируют на ее изменения и при заданном ее значении дают сигнал на отключение выключателя. Этими элементами являются: датчик -- входное устройство (как правило, реле соответствующего типа); усилитель, усиливающий сигнал датчика; цепи контроля; вспомогательные элементы (сигнальные лампы и измерительные приборы -- омметры и другие).

Основные требования, которым должны удовлетворить устройства защитного отключения, такие: высокая чувствительность; малое время отключения; селективность действия; способность осуществлять самоконтроль исправности; достаточная надежность.

В зависимости от принятых входных (контролируемых) величин устройства защитного отключения условно делятся на следующие типы: реагирующие на потенциал (напряжение) корпуса относительно земли, ток замыкания на землю, напряжение нулевой последовательности, ток нулевой последовательности, напряжение фазы относительно земли, оперативный ток, вентильные схемы.