Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала [30].

1.8.2 Витая пара

В идеальном случае линия передачи представляет собой, как минимум, два проводника, разделенных диэлектрическим материалом и имеющих равномерный зазор на всем своем протяжении. К двум проводникам прикладывается сбалансированное напряжение равное по амплитуде и противоположное по фазе. В каждом проводнике текут равные по величине и противоположные по направлению токи.

Токи производят концентрические магнитные поля окружающие каждый из проводников. Напряженность магнитного поля усиливается в промежутке между проводниками и уменьшается в пространстве, где концентрические поля находятся за пределами обоих проводников. Токи в каждом из проводников равны по величине и противоположны по направлению, что ведёт к уменьшению общей энергии, накапливаемой в результирующем магнитном поле. Любое изменение токов генерирует напряжение на каждом проводнике с результирующим электрическим полем с направлением вектора, ограничивающим магнитное поле и поддерживающим постоянный ток.

Характеристический импеданс соответствует входному импедансу однородной линии передачи бесконечной длины, то есть линии передачи предельной длины, терминированной нагрузкой со значением ее собственного характеристического импеданса. В общем случае, характеристический импеданс - это комплексное число с резистивной и реактивной компонентами. Он является функцией частоты передаваемого сигнала и не зависит от длины линии. При очень высоких частотах характеристический импеданс асимптотически стремится к фиксированному резистивному сопротивлению. Например, коаксиальные кабели обладают импедансом 50 или 75 0м на высоких частотах. Типичное значение импеданса для кабелей "витая пара" - 100 0м при частотах свыше 1 МГц.

Затухание сигнала - это отношение в децибелах (дБ) мощности входного сигнала к мощности сигнала на выходе при соответствии импедансов источника и нагрузки характеристическому импедансу кабеля. Значение входной мощности может быть получено путем измерения мощности при непосредственном подключении нагрузки к источнику без прохождения сигнала по кабелю. В случаях, когда в местах терминирования импедансы не идеально соответствуют друг другу, отношение входной мощности к выходной носит название вносимых потерь или вносимого затухания.

Переходное затухание на ближнем конце (Near End Crosstalk, NEXT) - параметр, характеризующий затухание сигнала помехи, наведенного сигналом, проходящим по одной паре проводников, на другую, расположенную поблизости. Измеряется в дБ. Чем выше значение NEXT, тем лучше изоляция помехам между двумя парами проводников.

Обратные потери (потери при отражении). Когда импеданс кабеля и нагрузки не совпадает, сигнал, распространяющийся по кабелю, частично будет отражаться в точке интерфейса кабель-нагрузка.

Мощность отраженного сигнала носит название потерь при отражении или обратных потерь. Чем лучше совместимость импедансов, тем меньше отражаемая мощность и тем ниже обратные потери.

Временная задержка распространения сигнала. Сигнал, распространяющийся от входной точки к выходной, приходит с временной задержкой, величина которой является отношением длины кабеля к скорости распространения сигнала V в передающей среде. В случае идеальной линии передачи, состоящей из двух проводников в вакууме, скорость распространения сигнала равна скорости распространения света в вакууме с. На практике скорость распространения сигнала в кабеле зависит от свойств диэлектрических материалов, окружающих проводники.

Отношение сигнал-шум (SNR) - это соотношение между уровнем принимаемого сигнала и уровнем принимаемого шума, причем уровень сигнала должен значительно превосходить уровень шума для обеспечения приемлемых условий передачи.

Отношение затухания к переходному затуханию (ACR). Соотношение между сигналом и шумом может быть выражено в форме отношения затухания к переходному затуханию (ACR). ACR - это разница между ослабленным сигналом на выходе и вредным наведенным сигналом ("шумом") NEXT [34].

1.8.3 Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптические коммуникации имеют ряд преимуществ по сравнению с электронными системами, использующими передающие среды на металлической основе. В волоконно-оптических системах передаваемые сигналы не искажаются ни одной из форм внешних электронных, магнитных или радиочастотных помех. Таким образом, оптические кабели полностью невосприимчивы к помехам, вызываемым молниями или источниками высокого напряжения. Более того, оптическое волокно не испускает излучения, что делает его идеальным для соответствия требованиям современных стандартов к компьютерным приложениям. Вследствие того, что оптические сигналы не требуют наличия системы заземления, передатчик и приемник электрически изолированы друг от друга и свободны от проблем, связанных с возникновением паразитных токовых петель. При отсутствии сдвига потенциалов в системе заземления между двумя терминалами, исключающим искрения или электрические разряды, волоконная оптика становится все более предпочтительным выбором для реализации многих приложений, когда требованием является безопасная работа в детонирующих или воспламеняющихся средах.

Цифровые вычислительные системы, телефония и видео - вещательные системы требуют новых направлений для улучшения передающих характеристик. Большая ширина спектра оптического кабеля означает повышение емкости канала. Кроме того, более длинные отрезки кабеля требуют меньшего количества репитеров, так как волоконно-оптические кабели обладают чрезвычайно низкими уровнями затухания. Это свойство идеально подходит для широковещательных и телекоммуникационных систем.

По сравнению с обычными коаксиальными кабелями с равной пропускной способностью, меньший диаметр и вес волоконно-оптических кабелей означает сравнительно более легкий монтаж, особенно в заполненных трассах. 300 метров одноволоконного кабеля весят около 2,5 кг. 300 метров аналогичного коаксиального кабеля весят 32 кг - приблизительно в 13 раз больше.

Электронные методы подслушивания основаны на электромагнитном мониторинге. Волоконно-оптические системы невосприимчивы к подобной технике. Для снятия данных к ним нужно подключиться физически, что снижает уровень сигнала и повышает уровень ошибок - оба явления легко и быстро обнаруживаются.

Основные элементы оптического волокна:

Ядро - светопередающая часть волокна, изготавливаемая либо из стекла, либо из пластика. Чем больше диаметр ядра, тем большее количество света может быть передано по волокну.

Демпфер предназначен для обеспечения более низкого коэффициента преломления на границе с ядром для переотражения света в ядро таким образом, чтобы световые волны распространялись по волокну.

Оболочка. Оболочки обычно бывают многослойными, изготавливаются из пластика для обеспечения прочности волокна, поглощения ударов и обеспечения дополнительной защиты волокна от воздействия окружающей среды. Такие буферные оболочки имеют толщину от 250 до 900 мкм.

Размер волокна в общем случае определяется по внешним диаметрам его ядра, демпфера и оболочки. Например, 50/125/250 - характеристика волокна с диаметром ядра 50 мкм, диаметром демпфера 125 мкм и диаметром оболочки 250 мкм. Оболочка всегда удаляется при соединении или терминировании волокон.

Тип волокна идентифицируется по типу путей, или так называемых "мод", проходимых светом в ядре волокна. Существует два основных типа волокна - многомодовое и одномодовое, представленных на рисунке 9. Ядра многомодовых волокон могут обладать ступенчатым или градиентным показателями преломления. Многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления получило свое название от резкой, ступенчатой, разницы между показателями преломления ядра и демпфера. В более распространенном многомодовом волокне с градиентным показателем преломления лучи света также распространяются в волокне по многочисленным путям. В отличие от волокна со ступенчатым показателем преломления, ядро с градиентным показателем содержит многочисленные слои стекла, каждый из которых обладает более низким показателем преломления по сравнению с предыдущим слоем по мере удаления от оси волокна. Результатом формирования такого градиента показателя преломления является то, что лучи света ускоряются во внешних слоях и их время распространения в волокне сравнивается с временем распространения лучей, проходящих по более коротким путям ближе к оси волокна.

Таким образом, волокно с градиентным показателем преломления выравнивает время распространения различных мод так, что данные по волокну могут быть переданы на более дальние расстояния и на более высоких скоростях до того момента, когда импульсы света начнут перекрываться и становиться неразличимыми на стороне приемника.

Волокна с градиентным показателем представлены на рынке с диаметрами ядра 50, 62,5 и 100 мкм.

Одномодовое волокно, в отличие от многомодового, позволяет распространяться только одному лучу или моде света в ядре. Это устраняет любое искажение, вызываемое перекрытием импульсов. Диаметр ядра одномодового волокна чрезвычайно мал - приблизительно 5 - 10 мкм. Одномодовое волокно обладает более высокой пропускной способностью, чем любой из многомодовых типов. Например, подводные морские телекоммуникационные кабели могут нести 60000 речевых каналов по одной паре одномодовых волокон.

а) Градиентное многомодовое волокно

б) Ступенчатое многомодовое волокно

в) Ступенчатое одномодовое волокно

Рисунок 9. Типы оптических волокон

В таблице 1, представлены данные о стандартах оптических волокон.

Таблица 1. Стандарты оптических волокон и области их применения

Многомодовое волокно	Одномодовое волокно
MMF 50/12 градиентное волокно	MMF 62,5/125 градиентное волокно	SF 8/125 ступенчатое волокно
ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM)	ЛВС (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM)	Протяженные сети (Ethernet, Fast/Gigabit Ethernet, FDDI, ATM, магистрали SDH)

Скорость света уменьшается при распространении по прозрачным материалам по сравнению со скоростью распространения света в вакууме. Волны инфракрасного диапазона также распространяются различно по оптическому волокну. Поэтому затухание, или потери оптической мощности, должны измеряться на специфических длинах волн для каждого типа волокна. Длины волн измеряются в нанометрах (нм).

Потери оптической мощности на различных длинах волн происходят в оптическом волокне вследствие поглощения, отражения и рассеяния. Эти потери зависят от пройденного расстояния и конкретного вида волокна, его размера, рабочей частоты и показателя преломления. Величина потерь оптической мощности вследствие поглощения и рассеяния света на определенной длине волны выражается в децибелах оптической мощности на километр (дБ/км).

Волокна оптимизированы для работы на определенных длинах волн. Например, можно достичь потерь в 1 дБ/км для многомодового волокна 50/125 мкм на длине волны 1300 нм, и менее 3 дБ/км (50% -е потери мощности) для того же волокна на 850 нм. Эти два волновых региона, - 850 и 1300 нм, являются областями наиболее часто определяемыми для рабочих характеристик оптических волокон и используются современными коммерческими приемниками и передатчиками. Кроме того, одномодовые волокна оптимизированы для работы в регионе 1550 нм.

В коаксиальном кабеле, чем больше частота, тем больше уменьшается амплитуда сигнала с увеличением расстояния, и это явление называется затуханием. Частота для оптического волокна постоянна до тех пор, пока она не достигнет предела диапазона рабочих частот. Таким образом, оптические потери пропорциональны только расстоянию. Такое затухание в волокне вызвано поглощением и рассеиванием световых волн на неоднородностях, вызванных химическими загрязнениями, и на молекулярной структуре материала волокна. Эти микрообъекты в волокне поглощают или рассеивают оптическое излучение, оно не попадает в ядро и теряется. Затухание в волокне специфицируется производителем для определенных длин волн: например, З дБ/км для длины волны 850 нм. Это делается потому, что потери волокна изменяются с изменением длины волны.

Без специальной защиты оптическое волокно подвержено потерям оптической мощности вследствие микроизгибов. Микроизгибы - это микроскопические искажения волокна, вызываемые внешними силами, которые приводят к потере оптической мощности из ядра. Для предотвращения возникновения микроизгибов применяются различные типы защиты волокна. Волокна со ступенчатым показателем относительно более устойчивы к потерям на микроизгибах, чем волокна с градиентным показателем.

Полоса пропускания (ширина спектра) - это мера способности волокна передавать определенные объемы информации в единицу времени. Чем шире полоса, тем выше информационная емкость волокна. Полоса выражается в МГц-км.

Например, по волокну с полосой 200 МГц-км можно передавать данные с частотой 200 МГц на расстояния до 1 км или с частотой 100 МГц на расстояния до 2 км. Благодаря сравнительно большой полосе пропускания, волокна могут передавать значительные объемы информации. Одно волокно с градиентным показателем преломления может с легкостью передавать 500 миллионов бит информации в секунду. Тем не менее, для всех типов волокон существуют ограничения ширины полосы, зависящие от свойств волокна и типа используемого источника оптической мощности.

Для точного воспроизведения передаваемых по волокну данных световые импульсы должны распространяться раздельно друг от друга, имея четко различимую форму и межимпульсные промежутки. Однако лучи, несущие каждый из импульсов, проходят разными путями внутри многомодового волокна. Для волокон со ступенчатым показателем преломления лучи, проходя зигзагообразно по волокну под разными углами, достигают приемника в разное время.

Это различие во времени прибытия импульсов в точку приема приводит к тому, что импульсы на выходе линии искажаются и накладываются друг на друга. Это так называемое модальное рассеивание, или модальная дисперсия, или уширение светового импульса ограничивает возможную для передачи частоту, так как детектор не может определить, где заканчивается один импульс и начинается следующий. Разница во временах прохождения самой быстрой и самой медленной мод света, входящих в волокно в одно и то же время и проходящих 1 км, может быть всего лишь 1 - 3 нс, однако такая модальная дисперсия влечет за собой ограничения по скорости в системах, работающих на больших расстояниях. Удваивание расстояния удваивает эффект дисперсии.

Модальная дисперсия часто выражается в наносекундах на километр, например, 30 нс/км. Также она может быть выражена и в частотной форме, например 200 МГц-км. Это означает, что волокно или система будут эффективно работать в пределах частот до 200 МГц, прежде чем рассеивание начнет сказываться на пропускной способности на расстояниях более одного километра. Эта же система сможет передавать сигнал с частотой 100 МГц на расстояние в два километра.

Дисперсия делает многомодовое волокно со ступенчатым показателем преломления наименее эффективным по ширине полосы среди всех трех типов волокна. Поэтому оно используется на более коротких участках и низких частотах передачи. Типичным значением ширины полосы ступенчатого волокна является 20 МГц-км.

Размеры ядра одномодового волокна малы - от 8 до 10 мкм, что позволяет проходить по волокну только одному лучу света. Так как модальная дисперсия в данном случае полностью отсутствует, полоса пропускания у такого волокна гораздо больше, чем у многомодового, что позволяет достигать рабочих частот свыше нескольких сотен гигагерц на километр (ГГц-км).

Оптические волокна обладают еще одной разновидностью дисперсии, возникающей вследствие того, что разные длины волн распространяются в среде с разной скоростью. Такую "спектральную дисперсию" можно наблюдать, когда белый свет распадается на семь цветов радуги, проходя через стеклянную призму. Волны, представляющие разные цвета, движутся в среде с разной скоростью, что приводит к различию в траекториях распространения лучей. Если бы оптический источник волоконной системы излучал свет одной частоты, спектральная дисперсия или материальная дисперсия (или хроматическая дисперсия, как ее еще часто называют) была бы устранена. В действительности, абсолютно монохроматических источников света не существует. Лазеры обладают определенным, хотя и очень небольшим, уширением спектра излучаемого света. У источников света на основе LED (полупроводниковые светодиоды) спектральный диапазон в 20 раз шире чем у лазера, и спектральная дисперсия, в свою, очередь намного выше. Дисперсия в стеклянном волокне минимальна в регионе около 1300 нм, позволяя одномодовым волокнам иметь значительную полосу на данной длине волны.

Одномодовое волокно обычно используется с лазерными источниками благодаря своей высокой спектральной чистоте. Для обеспечения эффективного функционирования таких систем требуются прецизионные коннекторы и муфты.

Благодаря своим низким потерям и высоким пропускным характеристикам, одномодовые волокна, как правило, являются наилучшим и, как правило, единственным выбором для монтажа протяженных высокоскоростных линий, таких как междугородние телекоммуникационные системы.

Между одномодовым волокном и волокном со ступенчатым показателем преломления располагаются волокна с градиентным показателем преломления. Для уменьшения эффекта модальной дисперсии лучи в таких волокнах постепенно перенаправляются назад к оси ядра. Волокна с градиентным показателем преломления имеют гораздо большую полосу, чем волокна со ступенчатым показателем преломления. По волокну с градиентным показателем преломления с полосой 600 МГц-км можно передавать сигнал с модуляцией 20 МГц на расстояние до 30 км. Стоимость такого стеклянного волокна является одной из самых низких. Малые потери мощности передаваемого сигнала плюс большая полоса позволяют использовать его для монтажа локальных сетей [29].

1.9 Горизонтальная кабельная система

Горизонтальная кабельная система начинается телекоммуникационной розеткой на рабочем месте и заканчивается горизонтальным кроссом в телекоммуникационном шкафу. Она включает в себя: розетку, горизонтальный кабель, точки терминирования и пэтч-корды (кроссировочные перемычки), представляющие собой горизонтальный кросс.

Горизонтальная кабельная система должна иметь топологическую конфигурацию "звезда". Каждое рабочее место соединено непосредственно с горизонтальным кроссом (НС) в телекоммуникационном шкафу (ТС). Максимальная протяженность любого горизонтального кабельного сегмента не должна превышать 90 м независимо от типа используемой передающей среды.

Горизонтальные кабели по своему количеству занимают первое место во всем объеме кабельных сегментов телекоммуникационной инфраструктуры здания. Несмотря на то, что стандарт Е1А/Т1А 568 суживает круг возможных вариантов кабельной продукции, одним из основных моментов при планировании СКС является правильный выбор типа передающей среды для обеспечения поддержки вероятных изменений в будущем. Применяемый тип кабеля должен служить более одного планируемого периода развития телекоммуникационной сети. В горизонтальной подсистеме стандартом 586 разрешается использовать следующие типы передающих сред:

Кабель UTP 4 пары, 100 ом;

Многомодовое оптическое волокно 62,5/125 мкм;

Кабель STP-A 2 пары,150 ом;

Коаксиальный кабель 50 ом.

Коаксиальный кабель 50 0м признается стандартом '568 в качестве передающей среды, но не рекомендуется для новых систем. Разрешается монтаж дополнительных коаксиальных розеток. Такие розетки являются дополнением и не могут заменять минимально требуемые стандартом.

Компоненты, предназначенные для поддержки специфических приложений (например, всевозможные типы адаптеров и конверторов), не могут быть использованы в качестве элемента горизонтальной кабельной системы. При необходимости они должны располагаться вне по отношению к телекоммуникационной розетке или горизонтальному кроссу. Это требование стандарта имеет своей целью обеспечение максимальной универсальности кабельной системы и ее независимость от конкретных приложений и интерфейсов.

При монтаже открытых офисных пространств часто применяется плоский 4-парный подковровый кабель. Место сопряжения такого кабеля и круглого распределительного кабеля, приходящего от горизонтального кросса, носит название "переходной точки" (ТР - Transition Point). Стандарт допускает применение одной переходной точки между различными формами одного типа кабеля на одном сегменте горизонтального кабеля.

Стандарт запрещает использование в горизонтали шунтированных отводов, (то есть появление одних и тех же пар кабеля на нескольких телекоммуникационных розетках, или, говоря простым языком, - запараллеливание линий), а также использование муфт для металлических кабелей. Необходимость использования муфт в горизонтальных сегментах, длина которых не может превышать 90 м, необоснованна, в то время как их наличие может значительно ухудшать рабочие передающие характеристики горизонтальной линии.

В случае волоконно-оптических систем установка муфт разрешена, но рекомендуется ограничить их применение телекоммуникационным шкафом. Как правило, муфты в волоконно-оптических системах и применяются в телекоммуникационных шкафах при терминировании распределительных волоконно-оптических кабелей так называемыми шнурами pig-tail. Эта технология позволяет осуществлять переход и подключение распределительных кабелей, содержащих в себе волокна, как правило, небольшого размера (диаметр буфера ~ 250 мкм) с коннекторами, требующими терминирования волокна с буферами большего размера (~ 900 мкм). Шнур pig-tail представляет собой короткий отрезок волоконно-оптического кабеля длиной около 1-3 м, терминированный в заводских условиях коннектором. Соединение распределительного кабеля и шнура pig-tail осуществляется с помощью, как правило, сварной муфты, обеспечивающей высококачественный переход с низкими потерями порядка 0,01 - 0,1 дБ.

При монтаже рабочих мест стандарт '568 для обеспечения минимального универсального сервиса конечному пользователю предписывает устанавливать, как минимум, две телекоммуникационные розетки на каждом индивидуальном рабочем месте. Число розеток (2) было выбрано на основании среднестатистической конфигурации современного телекоммуникационного сервиса - телефония и приложения передачи данных (ЛВС). Одна из двух розеток по требованию стандарта должна быть совместима с 4-парным кабелем UTP 100 0м (категории 3 или выше), а вторая - или с 4-парным кабелем UTP 100 0м (рекомендуется категория 5), или с 2-парным кабелем STP-A 150 0м или с многомодовым волоконно-оптическим кабелем 62,5/125 мкм. Если в горизонтальной кабельной системе были применены экранированные компоненты, требующие подсоединения к телекоммуникационной системе заземления, стандарт требует, чтобы эта система заземления отвечала соответствующим строительным нормативам, а также стандарту ANSI/TIA/EIA-607. Поскольку в различных регионах и странах могут действовать местные национальные нормативы по заземлению [28].

2. Проектная часть

2.1 Интегрированная среда разработки IDE Delphi

Интегрированная среда разработки IDE Delphi предоставляет средства для создания, тестирования и редактирования проекта. При первом запуске Delphi перед вами откроются пять окон, расположенных отдельно на рабочем столе Windows. В верхней части экрана будет расположено окно, содержащее меню и панели инструментов Delphi. Оно называется главным окном интегрированной среды проектирования. Строка заголовка главного окна содержит имя приложения Delphi 7 и имя текущего проекта. Дополнительно во время выполнения проекта в строку заголовка добавляется признак [Running]. Под строкой меню располагается область, в которую помещаются встроенные панели инструментов. Любая панель инструментов, однако, может находиться как во встроенном режиме, так и отображаться в виде отдельного окна. Переход в режим окна выполняется при двойном щелчке мыши на двойной вертикальной линии в левой части панели инструментов. Обратно, для встраивания панели в главное окно достаточно, расположив курсор мыши над заголовком окна, отбуксировать его в место сброса над областью панелей инструментов главного окна.

Первоначально в главном окне отображаются шесть панелей инструментов:

Standard, View, Debug, Custom, Component Palette, Desktops. По щелчку правой кнопкой мыши в области расположения панели инструментов можно дополнительно отобразить панель Internet или выполнить настройку отображаемых пане лей инструментов, добавить или удалить отдельные кнопки панелей инструментов. Панель Component Palette называется палитрой компонентов. Она содержит кнопки компонентов Delphi, тематически распределенные по 33 страницам. Компоненты используются для создания графического интерфейса пользователя разрабатываемого приложения. Они образуют так называемую библиотеку визуальных компонентов Delphi (VCL-библиотеку). Одновременно с главным окном Delphi открываются окно проводника кода Code Explorer совместно с окном редактора кода, окно инспектора объектов Object Inspector, окно формы Forml и окно дерева объектов Object TreeView [3].

2.2 Объекты и компоненты

Объект Delphi представляет собой набор свойств и методов, включающих также обработчики событий. Свойства, называемые иногда атрибутами, являются данными, содержащимися в объекте. Методы описывают действия, реализованные для данного объекта.

Вес объекты имеют общего предка - класс TObject. Объект - это экземпляр класса. Например, форма реализуется классом TForm. При создании формы:

1. Создается класс TForm 1, производимый от ТForm;

2. Объявляется переменная объектною типа (объект) Form1.

При объявлении переменной происходит создание объекта (выделение памяти). Все компоненты, как визуальные, так и невизуальные, добавляемые в форму во время проектировании, становятся дочерними для формы. Для них автоматически объявляются переменные соответствующего объектного типа. Поля класса являются переменными, объявленными внутри класса. Они предназначены для хранения данных во время работы экземпляра класса (объекта). Ограничений на тип полей в классе не предусмотрено. В описании класса поля должны предшествовать методам и свойствам. Обычно поля используются для обеспечения выполнения операций внутри класса.

Поля предназначены для использования внутри класса. Однако класс должен каким-либо образом взаимодействовать с другими классами или программными элементами приложения. В подавляющем большинстве случаев класс должен выполнить с некоторыми данными определенные действия и представить результат.

Для получения и передачи данных в классе применяются свойства. Для объявления свойств в классе используется зарезервированное слово property.

Свойства представляют собой атрибуты, которые составляют индивидуальность объекта и помогают описать его. Например, обычная кнопка в окне приложения обладает такими свойствами, как цвет, размеры, положение.

Для экземпляра класса "кнопка" значения этих атрибутов задаются при помощи свойств - специальных переменных, определяемых ключевым словом property.

Цвет может задаваться свойством color, размеры - свойствами Width И Height И Т.Д.

Так как свойство обеспечивает обмен данными с внешней средой, то для доступа к его значению используются специальные методы класса.

Поэтому обычно свойство определяется тремя элементами: полем и двумя методами, которые осуществляют его чтение\запись:

type

TAnObject = class (TObject)

function GetColor: TSomeType;

procedure SetColor (ANewValue: TSomeType);

property AColor: TSomeType read GetColor write SetColor;

end;

В методах, входящих в состав свойств, может осуществляться проверка устанавливаемой величины на попадание в допустимый диапазон значений и вызов других процедур, зависящих от вносимых изменений.

Если же потребности в специальных процедурах чтения и/или записи нет, можно вместо имен методов применять имена полей.

Рассмотрим следующую конструкцию:

TPropObject = class (TObject)

FValue: TSomeType;

procedure DoSomething;

function Correct (AValue: Integer): boolean;

procedure SetValue (NewValue: Integer);

property AValue: Integer read FValue write SetValue;

end;

procedure TPropObject. SetValue (NewValue: Integer);

begin

if (NewValueOFValue) and Correct (NewValue) then FValue: = NewValue;

DoSomething;

end;

Если свойство должно только читаться или записываться, в его описании может присутствовать соответствующий метод:

type

TAnObject = class (TObject)

property AProperty: TSomeType read GetValue;

end;

В этом примере вне объекта значение свойства можно лишь прочитать; попытка присвоить свойству AProperty значение вызовет ошибку компиляции.

Компонент Delphi - это особый вид объектов - визуальный объект (визуальный для проектирования, а не для отображения пользователю). Создавать и редактировать такой объект можно как программным путем, так и на этапе проектирования. Компоненты при выполнении программы могут быть визуальными или невизуальными. Последние не могут быть непосредственно отображены во время выполнения программы (например, компонент TDalabase). Все компоненты имеют общего предка - класс TCoinponent. Delphi предоставляет широкий набор компонентов, называемый иногда VCL-библиотекой. Все компоненты Delphi могут быть доступны через палитру компонентов.

Часть компонентов является элементами управления. В основном это элементы управления Windows. Доступ к элементам управления возможен не только на этапе проектирования, но и во время выполнения приложения. Элементы управления можно подразделить на оконные и неоконные. Оконные элементы могут получать фокус и имеют дескриптор окна.

Предком всех оконных элементов управления является абстрактный класс TWinControl. Предком неоконных элементов управления является абстрактный класс TGraphicControl. Область экрана, занимаемая элементом управления, называется клиентской областью (client area). Для оконных элементов управления клиентская область может быть меньше, чем область окна элемента управления. Например, клиентская область формы определяется как прямоугольная область, в которой можно размещать компоненты. А область окна формы дополнительно включает и строку заголовка [http://www.mydelphi. info].

2.3 Структура модуля

Среда Delphi поддерживает в качестве языка программирования приложений объектно-ориентированный язык программирования Object Pascal. Программы среды Delphi обычно разбиваются на ряд модулей, называемых программными единицами (units). Каждый модуль сохраняется в отдельном PAS-файле и компилируется в отдельный DCU-файл. При построении приложения происходит линкование всех DCU-файлов модулей проекта. Один модуль может использоваться одновременно в нескольких проектах. Главный файл проекта - главный модуль также записывается на языке Object Pascal и хранится в DPR-файле.

Для просмотра в окне редактора кода главного модуля следует выполнить команду меню Project View Sourse.

В минимальной конфигурации программно каждый проект должен состоять из главного файла проекта и одного или нескольких модулей.

Delphi автоматически при добавлении новой формы создает новый модуль и добавляет его в проект. При создании нового приложения Delphi создает новый проект с одной формой, автоматически формируя код двух модулей:

модуля формы (по умолчанию Form I. pas);

главного модуля приложения (по умолчанию Projectl. dpr).

Компилятор предполагает, что исходный код на языке Object Pascal записан в одном из следующих трех типов файлов:

в файле с расширением. PAS - модуле;

файле с расширением. DPR - главном файле проекта;

файле с расширением. DPK - пакете (DLL-библиотеке).

Каждая программа обычно начинается с заголовка, указывающего имя программы (модуля):

для главного файла проекта: program Projectl;

для модуля: unit Unitl.

Далее в модуле начинается interface-секция. Это указывается директивой interface. Затем может следовать оператор uses, в котором через запятую перечисляются все модули, которые должны быть прилинкованы при построении приложения.

Оператор uses должен быть первым записываемым после зарезервированного слова interface.

Например, для указания того, что данному модулю будет доступен модуль Forms из VCL-библиотеки. предоставляемой средой Delphi, и модуль Unitl из файла Unitl. pas, секция uses должна быть записана следующим образом:

uses

Forms,

Unitl in 'Unitl. pas' {Forml};

Список модулей VCL-библиотеки. как правило, редактируется вручную, тогда как список используемых модулей проекта добавляется при помощи команды меню FileUse Unit [6].

2.4 Процедуры и функции

Определение процедуры описывается следующим синтаксисом: procedure procedureName (Список_параметров);

директивы;

Секция_локальных_объявлений;

begin

операторы

end;

Блок описывается следующим синтаксисом:

function functionName (CnMCOK_napaMeTpoB): returnType; директивы;

Секция_локальных_объявлений;

begin

операторы

Result: = возврашемое значение; (Глобальная переменная Result functionName: =возвращаемое значение;

end;

Процедура или функция может иметь список параметров. Для задания списка параметров применяются следующие правила:

список формальных параметров указывается при описании процедуры или функции в круглых скобках;

в списке параметров определяется количество, порядок и тип передаваемых параметров;

тип формального параметра должен соответствовать типу фактического параметра, передаваемого при вызове процедуры или функции, при этом передаваемый параметр может указываться выражением;

любому параметру может быть назначено значение по умолчанию, которое указывается после символа равенства. Параметры, имеющие значения по умолчанию, должны завершать список формальных параметров;

при определении параметров перед ними можно указывать зарезервированные слова var и const;

если процедура или функция не имеет списка параметров, то при их описании круглые скобки после идентификатора процедуры или функции не указываются;

возвращаемое функцией значение присваивается или переменной Result, или имени функции [11].

2.5 Типы данных

С помощью типов данных программист указывает компилятору, как хранить информацию в программе. При объявлении переменной необходимо указать ее тип. Одни типы уже определены в языке, другие программисту приходится задавать самому. В ранних языках программирования допускалось ограниченное число типов данных, и Pascal оказался одним из первых языков, допускающих определение в программе новых типов.

Типы данных, определяемые пользователем, обычно задаются в разделе определения типов программы или модуля (unit), однако это можно делать и внутри процедур или функции. Объявления типов действуют в пределах того блока, в котором они размещены. Вне этого блока ссылаться на такие типы нельзя. Внутри же они заменяют все внешние типы с тем же именем. Объявленные типы данных можно применять в любом месте области их видимости; запрещена только ссылка определяемого типа на самого себя (тут, однако, есть одно исключение, касающееся указателей).

Объявления типов в Pascal являются для компилятора чем-то вроде схем, которые он должен запомнить на случай, если вдруг встретит в программе ссылки на тот или иной тип. Само по себе объявление типа не вносит в программу никаких изменений.

Что же касается объявлений var, то они задают компилятору некоторые действия, связанные с ранее объявленными типами. Тип переменной ограничивает как ее значения, так и операции, которые можно выполнять с этими значениями.

Определения типов и переменных могут размещаться в нескольких местах компонентов программы. Выглядят же они следующим образом.

type

typel = type definitioni; // Новые типы данных определяются в разделе "type". Каждому новому

// типу присваивается имя, затем он определяется через уже

// существующие типы.

type2 = type__definition2; // В одном разделе "type" можно объявить несколько типов.

// Самое простое определение типа состоит из имени типа,

type3 = typel; // определенного ранее.

// Новые переменные объявляются в

var // разделе "var". Каждой новой

var1: type definitions; // переменной сначала присваивается имя, а затем - тип (на основе

// ранее определенных типов).

var2, var3: type definition4; // В одном разделе "var" можно объявить несколько переменных.

// Нескольким переменным можно присваивать один и тот же тип.

var4: typel; // Программу легче читать, если переменным присвоены

Синтаксис Object Pascal позволяет одновременно конструировать исключительно сложные типы и определение переменных. Однако определение типов в разделах type тех или иных блоков дает возможность использовать эти типы в разных частях программы. Новые типы определяются из типов следующих категории:

Простые типы для хранения информации в форме чисел и других "упорядоченных" значении;

Строковые типы для хранения последовательностей символов;

Структурные типы для одновременного хранения информации разных типов;

Указательные типы для косвенного обращения к переменным заданных типов;

Процедурные типы для обращения к процедурам и функциям, рассматриваемым как переменные;

Вариантные типы для хранения в одной переменной данных различных типов.

Обычно идентификаторы типов используются только при определении новых типов или объявлении переменных. Есть, однако, несколько функций, в которых имя типа может использоваться как часть выполняемого оператора. Например, функция SizeOf (Т) возвращает количество байтов, занимаемых переменной Т. Функция SizeOf очень важна для написания эффективных программ. Многие из определенных в Object Pascal типов имеют очень сложную структуру и могут занимать в памяти довольно много места. При этом элементы таких типов созданы скорее для представления значений в некотором логическом порядке, а не для того, чтобы занимать место в памяти. Функция SizeOf избавляет программиста от необходимости вычислять объем данных в подобных случаях [33].

2.6 Описание пользовательского интерфейса

Программа разрабатывалась на языке программирования Object Pascal в среде программирования Borland Delphi. Данная программа позволяет рассчитывать по составу оборудования компьютерную сеть (коммутаторы, концентраторы, сетевые адаптеры, длину кабеля, коннекторы). Структурная блок-схема программы представлена на рисунке 10.

Блок программного продукта "Приветствие" - форма, отображает начальное окно при активизации приложения;

Меню приложения - отображает вкладки меню программного продукта, с помощью которого выбирается способ проектировать ЛВС;

Блок ввода исходных графических модулей - окно приложения, в котором осуществляется вывод комплектующих узлов и производится её расчёт;

"Сохранение проекта" - модуль, который сохраняет построенную сеть и данные о ЛВС;

Блок ввода исходных данных для проектирования - окно, в котором вносятся начальные данные о проектируемой сети.

Рисунок 10. Структурная блок-схема программы

При активизации формы приложения отображается окно "Приветствия", представленное на рисунке 11.

Рисунок 11. Окно "Приветствия"

Через несколько секунд активизируется следующая форма, внешний вид которой представлен на рисунке 12.

Рисунок 12. Форма приложения ввода данных "По условию"

На данной форме, выбрав в меню "Сервис" вкладку "по условию результат", можно вывести на экран окна редактирования данных: портов, расстояние между пользователями, количество пользователей, использование сети. После нажатия кнопки "Результат", на экране выводится результаты, полученные в процессе автоматизированного режима параметров сети. Выбрав в меню "условия по результату" можно вывести на экран окна редактирования данных, при этом можно определить количество пользователей и назначение сети.

При включении вкладки "Графика ЛВС", отображается новая форма проекта, представленная на рисунке 13.

Рисунок 13. Графика ЛВС

При помощи чертежа и графических элементов изобразить будущую проектируемую сеть.

Рисунок 14. Кнопки в "Графики ЛВС"

На форме имеются кнопки "Коммутатор", "Коммутатор 32", "Рабочая станция", "Разделяющая среда", "Шлюз", представленные рисунке 14, при помощи этих кнопок можно добавить элементы сети на форме и соединить их в правильном расположении, например, по плану будущего проекта. При этом соединяющие линии можно очистить вкладкой "Правка - Очистить соединения", а также создать новый проект вкладкой "Новый проект". При создании полного графического проекта, при помощи кнопки "Расчёт", программа может вычислить количество и стоимость оборудования, длину кабеля, а также показывает информацию об используемом в данном разрабатываемом проекте устройствах. Весь созданный графический проект можно сохранить в файл.

Все данные можно сохранить в отчёт, выбрать в меню программы "Файл" вкладку "Печать", отчёт передаётся в M. Word, форма изображена на рисунке 15, если программа используется на предприятии, необходимо указать: имя, фамилию, отчество, название организации.

Рисунок 15. Форма приложения "Сохранить в M. Word"

Функциональные возможности программы реализованы с помощью следующих режимов:

"Результат" - для вычисления заданных параметров;

"Условия" - для вычисления параметров сети;

"Печать" - для создания отчёта и ввода на печать;

"Закрыть" - для выхода из программы;

"Показать условия" - для отображения условий программы;

"Графика ЛВС" - для отображения графической формы программы.

2.7 Структура пакета проекта

Файловая структура:

Project1. exe - исполняемый файл;

Project1. dpr - файл проекта;

Project1. res - файл ресурсов пакета;

Unit1. dfm, Unit2. dfm, Unit3. dfm, Unit4. dfm - файлы ресурсов форм;

Unit1. dcu, Unit2. dcu, Unit3. dcu, Unit4. dcu - файлы скомпилированных модулей, содержат пакет стандартных компонентов, используемых модулей;

Unit1. pas, Unit2. pas, Unit3. pas, Unit4. pas - файлы модулей.

2.8 Описание программных модулей

2.8.1 Описание модуля Unit1

В структуру "Программы автоматизации и проектирования компьютерной сети" входит 4 формы.

Модуль Unit1. dfm является главной формой, предназначен для расчёта оборудования сети.

Листинг 1

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, StdCtrls, ComCtrls, WordXP, OleServer,

ExtCtrls, Menus, jpeg, Buttons, Word2000, sSkinProvider, sSkinManager,

sComboBox, Grids, DBGrids;

type

TForm1 = class (TForm)

GroupBox1: TGroupBox - панель, группирует компоненты на форме

CheckBox1: TCheckBox; - компонент включения/отключения виде флажка

ComboBox2: TComboBox; - компонент редактирования данных

ComboBox3: TComboBox; - компонент редактирования данных

WordDocument1: TWordDocument; - компонент для сохранения в M. Word

WordApplication1: TWordApplication; - компонент для сохранения в M. Word

MainMenu1: TMainMenu; - компонент меню

N1: TMenuItem; - кнопка меню №1

N2: TMenuItem; - кнопка меню №2

N4: TMenuItem; - кнопка меню №4

N5: TMenuItem; - кнопка меню №5

N6: TMenuItem; - кнопка меню №6

N7: TMenuItem; - кнопка меню №7

N8: TMenuItem; - кнопка меню №8

N9: TMenuItem; - кнопка меню №9

N10: TMenuItem; - кнопка меню №10

Label1: TLabel; - метка

Label2: TLabel; - метка

Label3: TLabel; - метка

Label4: TLabel; - метка

Button2: TButton; - кнопка

RichEdit2: TRichEdit; - компонент для отображения текста

RichEdit1: TRichEdit; - компонент для отображения текста

BitBtn1: TBitBtn; - кнопка

Timer1: TTimer; компонент таймер

Label6: TLabel; - метка

Label5: TLabel; - метка

sComboBox1: TsComboBox; - компонент редактирования данных

sComboBox2: TsComboBox; - компонент редактирования данных

N11: TMenuItem; - кнопка меню №11

sSkinProvider1: TsSkinProvider; - компонент для установки скинов

sSkinManager1: TsSkinManager; - компонент для установки скинов

RichEdit3: TRichEdit; - компонент для отображения текста

procedure N6Click (Sender: TObject); - процедура отображает и скрывает компоненты на форме

procedure N8Click (Sender: TObject); - процедура отображает форму Form4

procedure N9Click (Sender: TObject); - процедура отображает и скрывает компоненты на форме

procedure ComboBox1Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure ComboBox2Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure ComboBox3Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure ComboBox4Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure BitBtn1Click (Sender: TObject); - процедура выполняет расчёт

procedure Button2Click (Sender: TObject); - процедура процедура выполняет расчёт

procedure Timer1Timer (Sender: TObject); - процедура отображения времени на форме

procedure sComboBox1Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure sComboBox2Change (Sender: TObject); - процедура отображает окно редактирования данных

procedure N11Click (Sender: TObject); - процедура отображает форму Form2

procedure N2Click (Sender: TObject); - процедура отображает форму Form3

procedure N4Click (Sender: TObject); - процедура выполняет выход из программы procedure N10Click (Sender: TObject); - процедура отображает компоненты на панели GroupBox1

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

implementation

uses Unit2, Unit3, Unit4;

{$R *. dfm}

procedure TForm1. N6Click (Sender: TObject);

begin

if Form1. GroupBox1. Visible=true then

Form1. GroupBox1. Visible: =false

else

Form1. GroupBox1. Visible: =true;

end;

procedure TForm1. N8Click (Sender: TObject);

begin

Form1. sComboBox2. Clear;

Form1.comboBox2. Clear;

Form1. sComboBox1. Clear;

Form1.comboBox3. Clear;

Form1. Button2. Visible: =True;

Form1. BitBtn1. Visible: =False;

Form1. Button2. Enabled: =False;

Form1. BitBtn1. Enabled: =True;

Form1. sComboBox1. Visible: =True;

Form1.comboBox2. Visible: =True;

Form1.comboBox3. Visible: =True;

Form1. sComboBox2. Visible: =True;

Form1. Label1. Visible: =True;

Form1. Label2. Visible: =True;

Form1. Label3. Visible: =True;

Form1. Label4. Visible: =True;

Form1. RichEdit1. Clear;

Form1. GroupBox1. Caption: ='Условия';

Form1. sComboBox2. Style: =csDropDownList;

Form1. sComboBox2. Items. Add ('Домашняя сеть');

Form1. sComboBox2. Items. Add ('Офисная сеть');

Form1. sComboBox2. Items. Add ('Работа с БД');

Form1. sComboBox1. Style: =csDropDownList;

Form1. sComboBox1. items. Add ('5');

Form1. sComboBox1. items. Add ('8');

Form1. sComboBox1. items. Add ('12');

Form1. sComboBox1. items. Add ('24');

Form1. Label1. Caption: ='Портов на коммутатор';

Form1. Label2. Caption: ='Расстояние между пользователями';

Form1. Label3. Caption: ='Количество пользователей';

Form1. Label4. Caption: ='Использование сети';

Form1. RichEdit1. clear;

Form1. RichEdit3. clear;

Form1. RichEdit1. DeFAttributes. Color: =clblue;

Form1. RichEdit1. DeFAttributes. Size: =10;

Form1. RichEdit1. Lines. Add ('Результаты: ');

Form1. CheckBox1. Visible: =False;

Form1. RichEdit3. Hide;

end;

procedure TForm1. N9Click (Sender: TObject);

begin

Form1. sComboBox2. Clear;

Form1.comboBox2. Clear;

Form1. sComboBox1. Clear;

Form1.comboBox3. Clear;

Form1. Button2. Visible: =false;

Form1. BitBtn1. Visible: =True;

Form1. Button2. Enabled: =True;

Form1. BitBtn1. Enabled: =false;

Form1. sComboBox1. Visible: =True;

Form1.comboBox2. Visible: =True;

Form1.comboBox3. Visible: =True;

Form1. sComboBox2. Visible: =True;

Form1. RichEdit1. Clear;

Form1. GroupBox1. Caption: ='Результат';

Form1. sComboBox2. Style: =csSimple;

Form1. sComboBox1. Style: =csSimple;

Form1. Label1. Caption: ='Имеется портов комммутатора';

Form1. Label2. Caption: ='Имеется HUBs';

Form1. Label3. Caption: ='Имеется метров кабеля';

Form1. Label4. Caption: ='Имеется сетевых адаптеров';

Form1. RichEdit1. clear;

Form1. RichEdit3. clear;

Form1. RichEdit1. DeFAttributes. Color: =clblue;

Form1. RichEdit1. DeFAttributes. Size: =10;

Form1. RichEdit1. Lines. Add ('Условия: ');

Form1. Label1. Visible: =True;

Form1. Label2. Visible: =True;

Form1. Label3. Visible: =True;

Form1. Label4. Visible: =True;

Form1. CheckBox1. Visible: =True;

Form1. RichEdit3. Hide;

end;

procedure TForm1.comboBox1Change (Sender: TObject);

begin

if (Form1. sComboBox1. text<>'') and (Form1. sComboBox2. Text<>'') and (Form1.comboBox2. text<>'')

and (Form1.comboBox3. text<>'') then

begin

Form1. Button2. Enabled: =true;

Form1. BitBtn1. Enabled: =true;

end

else

begin

Form1. Button2. Enabled: =false;

Form1. BitBtn1. Enabled: =False;

end;

end;

procedure TForm1.comboBox2Change (Sender: TObject);

begin

if (Form1. sComboBox1. text<>'') and (Form1. sComboBox2. Text<>'') and (Form1.comboBox2. text<>'')

and (Form1.comboBox3. text<>'') then

begin

Form1. Button2. Enabled: =true;

Form1. BitBtn1. Enabled: =true;

end

else

begin

Form1. Button2. Enabled: =false;

Form1. BitBtn1. Enabled: =False;