Проектирование локальной вычислительной сети для "ИП Кононенко"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Аналитическая часть

1.1 Характеристика предприятия

1.2 Администрирование системы

1.3 Анализ существующих решений для построения сети

1.4 Анализ технологий локальных сетей

1.5 Топология локальной вычислительной сети

1.6 Среда передачи данных

2. Проектная часть

2.1 Техническое задание

2.1.1 Основные положения

2.1.2 Структурированная кабельная система

2.1.3 Требования к оборудованию рабочих мест

2.1.4 Требования к материалам, оборудованию, диагностике и метрологическому обеспечению

2.1.5 Содержание работ

2.1.6 Требования безопасности

2.2 Разработка и монтаж компьютерной сети

2.3 Расчет полезной пропускной способности сети

3. Технико-экономическая часть

3.1 Расчет затрат на создание КС

3.2 Общие затраты на разработку и монтаж КС

3.2.1 Расчет затрат на разработку проекта и документации

3.2.2 Расчет затрат на монтаж и установку

3.2.3 Расчет затрат на пуско-наладочные работы

3.2.4 Расчет прочих затрат на разработку КС

3.2.5 Расчет материальных затрат

3.2.6 Затраты на маркетинговые исследования

3.2.7 Расчет затрат на создание КС

3.3 Проектная цена создания и реализации КС

3.4 Предполагаемая выручка и прибыль от реализации КС

3.5 Капитальные затраты покупателя на приобретение и внедрение КС

3.6 Эксплуатационные расходы покупателя КС

3.7 Срок окупаемости затрат

4. Безопасность жизнедеятельности

4.1 Характеристика условий труда

4.2 Требования к производственным помещениям

4.3 Освещение

4.3.1 Расчет искусственной освещенности помещения

4.4 Параметры микроклимата

4.4.1 Шум и вибрация

4.4.2 Электромагнитное и ионизирующее излучения

4.4.3 Эргономические требования к рабочему месту

4.4.4 Режим труда

4.5 Расчет уровня шума

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Одной из основ управления предприятием в наши дни является применение развитых информационных технологий, основным назначением которых является своевременная доставка, хранение и обработка информации, позволяющей принимать качественные управленческие решения.

"ИП Кононенко" в Орловской области в г. Мценск" - это современная, перспективная, развивающаяся организация, в которой существует необходимость перепроектирования имеющейся ЛС с целью улучшения качества передачи и скорости трафика, кроме того соблюдение принципов СКС позволят построить сеть легко масштабируемую, с высоким качеством передачи, безопасности информации.

В данной дипломной работе произведем проектирование структурированной кабельной системы для "ИП Кононенко", подбор соответствующего сетевого оборудования, удовлетворяющего требованиям выбранной технологии и потребностям организации. В технико-экономической части произведем расчет общей стоимости и затрат на проектирование и монтаж ЛС организации, а так же предположительный срок окупаемости сети.

1. Аналитическая часть

1.1 Характеристика предприятия

Предприятие образовано 8 июня 2012 года в г. Мценске Орловской области тремя инициативными людьми. Руководитель фирмы в 2007 году окончил Мценский филиал Орловского государственного технического университета, получив квалификацию "Менеджер" по специальности "Менеджмент организации".

Направления деятельности:

1. Услуги доступа к сети Интернет.

2. Аренда сетевой инфраструктуры и систем безопасности (систем видеонаблюдения, систем контроля доступа).

3. Услуги по монтажу систем видеонаблюдения, систем контроля и управления доступом, структурированных кабельных систем.

4. Аутсорсинг ИТ.

5. Розничные поставки оборудования.

1.2 Администрирование системы

В учреждении имеется в наличие локальная сеть с доступом в Интернет. Локальная сеть в компании построена на основе операционной системы Windows Server 2003. Данная ОС более всего подходит в данном случае и имеет ряд служб.

Microsoft Windows Server 2003 - мощная ОС для ПК.

В ней реализованы такие средства управления системой и администрирования, как:

- ActiveDirectory - расширяемая и масштабируемая служба каталогов, в которой используется пространство имен, основанное на стандартной Интернет-службе именования доменов (Domain NameSystem, DNS);

- IntelliMirror - средства конфигурирования, поддерживающие зеркальное отображение пользовательских данных и параметров среды, а также центральное администрирование установки и обслуживания программного обеспечения;

- TerminalServices - службы терминалов, обеспечивающие удаленный вход в систему и управление другими системами WindowsServer 2003;

- WindowsScriptHost - сервер сценариев Windows для автоматизации таких распространенных задач администрирования, как создание учетных записей пользователей и отчетов по журналам событий.

Хотя у WindowsServer 2003 масса других возможностей, именно эти четыре наиболее важны для выполнения задач администрирования. В максимальной степени это относится к ActiveDirectory, поэтому для успешной работы системному администратору WindowsServer 2003 необходимо четко понимать структуру и процедуры этой службы.

На предприятии полностью используется лишь одна служба, а именно ActiveDirectory

АдминистрированиеActiveDirectory

Для управления, создания либо контроля учетных записей существуют средства администрирования ActiveDirectory :

Перечисленные ниже инструменты реализованы и виде оснасток консоли ММС:

1. ActiveDirectory - пользователи и компьютеры (ActiveDirectoryUsersandComputers) позволяет управлять пользователями, группами, компьютерами и организационными подразделениями (ОП);

2. ActiveDirectory - домены и доверие (ActiveDirectoryDomainsandTrusts) служит для работы с доменами, деревьями доменов и лесами доменов;

3. ActiveDirectory-сайтыислужбы (ActiveDirectorySitesandServices) позволяетуправлятьсайтамииподсетями;

4. Результирующая политика (ResultantSetofPolicy) используется для просмотра текущей политики пользователя или системы и для планирования изменений в политике.

Утилиты командной строки ActiveDirectory

- DSADD - добавляет в ActiveDirectory компьютеры, контакты, группы, ОП и пользователей. Для получения справочнойинформации введите dsadd<имя_объекта> /?, например dsaddcomputer/?.

- DSGET - отображает свойства компьютеров, контактов,групп, ОП, пользователей, сайтов, подсетей и серверов, зарегистрированных в ActiveDirectory. Для получения справочной информации введите dsget<имя_объекта> /?, например, dsgetsubnet /?.

- DSMOD - изменяет свойства компьютеров, контактов, групп, ОП, пользователей и серверов, зарегистрированных в ActiveDirectory. Для получения справочной информации введите dsmod <имя_объекта> /?, например dsmodserver /?.

- DSMOVE - перемещает одиночный объект в новое расположение в пределах домена или переименовывает объект безперемещения.

- DSQXJERY - осуществляет поиск компьютеров, контактов,групп, ОП, пользователей, сайтов, подсетей и сервероввActiveDirectory по заданным критериям.

- DSRM - удаляет объект из ActiveDirectory.

- NTDSUTIL - позволяет просматривать информацию о сайте, домене или сервере, управлять хозяевами операций(operationsmasters) и обслуживать базу данных ActiveDirectory.

Консоль ActiveDirectory

Консоль ActiveDirectory - это главное средство администрирования ActiveDirectory, которое используется для выполнения всех задач, связанныхс пользователями, группами и компьютерами, а также для управления ОП.

По умолчанию консоль Active Directory - пользователи и компьютеры (ActiveDirectoryUsersandComputers) работает с доменом, к которому относится ваш компьютер. Вы можете получить доступ к объектам компьютеров и пользователей в этом домене через дерево консоли или подключиться к другому домену. Средства этой же консоли позволяют просматривать дополнительные параметры объектов и осуществлять их поиск.

Получив доступ к домену в консоли Active Directory - пользователи и компьютеры (Active Directory Users and Computers),можно увидите стандартный набор папок:

- Сохраненные запросы (SavedQueries) - сохраненные критериипоиска, позволяющие оперативно повторить выполненный ранее поиск в ActiveDirectory;

- Builtin - список встроенных учетных записей пользователей;

- Computers - контейнер по умолчанию для учетных записей компьютеров;

- DomainControllers - контейнер по умолчанию для контроллеров домена;

- ForeignSecurityPrincipals - содержит информацию об объектах или доверенного внешнего домена. Обычно эти объекты создаются при добавлении и группу текущего домена объекта из внешнего домена;

- Users - контейнер по умолчанию для пользователей.

- Некоторые папки консоли по умолчанию не отображаются. Чтобы вывести их на экран, выберите в меню Вид (View) команду Дополнительные функции (AdvancedFeatures). Вот эти дополнительные папки:

- LostAndFound -"осиротевшие", т. е. потерявшие владельца,объекты;

- NTDS Quotas - данные о квотировании службы каталогов;

- ProgramData - сохраненные в ActiveDirectory данные для приложений Microsoft;

- System - встроенные параметры системы.

Имеется возможность добавить в дерево консоли папки для ОП.

1.3 Анализ существующих решений для построения сети

Выделим несколько ключевых этапов проектирования локальной сети (ЛВС), приведенные в таблице 1.1:

Таблица 1.1 - Этапы проектирования ЛВС

ЭТАП	ЧТО СДЕЛАЕМ	ЧТО ПОЛУЧИМ
ПРЕДПРОЕКТНАЯ РАБОТА	Предварительный осмотр помещения, выявление сложных мест.	- Точные замеры помещения; - Примерный перечень работ; - Начальная смета.
РАЗРАБОТКА ПЛАНА-ПРОЕКТА ЛВС	Проработка оптимального по рентабельности и трудозатратам способам проведения ЛВС. Уточнение аспектов дальнейшей работы.	- Итоговый перечень работ и сроки выполнения; - Список оборудования; - План здания с указанием возможных мест и способов прокладки сети; - Итоговая смета работ.
СДАЧА ПРОЕКТА	Согласование проекта ЛВС с представителем организации.	- Оптимальное решение соответствующее требованиям и возможностям организации.

Для создания ЛВС необходимо выбрать оборудование:

- Сервер.

- Сетевой коммутатор.

- Маршрутизатор.

- Сетевой принтер.

- Рабочая станция.

Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.

Сетевой коммутатор - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием основных технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уровень OSI).

Маршрутизатор - специализированный сетевой компьютер, имеющий два или более сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур. Для принятия решений о пересылке пакетов используется информация о топологии сети и определённые правила, заданныеадминистратором.

Сетевой принтер - принтер, позволяющий принимать задания на печать от нескольких компьютеров, подключенных к локальной сети. Существует программно-настраиваемый сетевой принтер (то есть это любой подключенный принтер со специальной сетевой настройкой в компьютере) и аппаратно-поддерживаемый (это принтер с IP-адресом, имеющий встроенный сетевой адаптер и подключаемый напрямую в локальную сеть без обязательного подключения к компьютеру). Программное обеспечение сетевых принтеров поддерживает один или несколько специальных протоколов передачи данных, таких, как IPP. Такое решение является наиболее универсальным, так как обеспечивает возможным вывод на печать из различных операционных систем, чего нельзя сказать о Bluetooth- и USB-принтерах.

Рабочая станция- комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач.

Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой полноценный компьютерный терминал(устройства ввода-вывода, отделённые и часто удалённые от управляющего компьютера), набор необходимого ПО, по необходимости дополняемые вспомогательным оборудованием: печатающее устройство, внешнее устройство хранения данных на магнитных или оптических носителях, сканер штрих-кодах пр.

Также термином "рабочая станция" обозначают стационарный компьютер в составе локальной вычислительной сети (ЛВС)по отношению к серверу. В локальных сетях компьютеры подразделяются на рабочие станции и серверы. На рабочих станциях пользователи решают прикладные задачи, работают в базах данных, создают документы, делают расчёты, играют в компьютерные игры. Сервер обслуживает сеть и предоставляет собственные ресурсы всем узлам сети, в том числе и рабочим станциям.

1.4 Анализ технологий локальных сетей

В 1995 году комитет IEEE принял спецификацию FastEthernet в качестве стандарта. Сетевой мир получил технологию, с одной стороны, решающую самую болезненную проблему- нехватку пропускной способности на нижнем уровне сети, а с другой стороны, очень легко внедряющуюся в существующие сети Ethernet.

Легкость внедрения FastEthernet объясняется следующими факторами:

Общий метод доступа позволяет использовать в сетевых адаптерах FastEthernet до 80% микросхем адаптеров Ethernet;

Драйверы также содержат большую часть кода для адаптеров Ethernet, а отличия вызваны новым методом кодирования данных на линии (4B/5B или 8B/6T) и наличием полнодуплексной версии протокола;

Формат кадра остался прежним, что дает возможность анализаторам протоколов применять к сегментам FastEthernet те же методы анализа, что и для сегментов Ethernet, лишь механически повысив скорость работы.

Отличия FastEthernet от Ethernet сосредоточены в основном на физическом уровне. Разработчики стандарта FastEthernet учли тенденции развития структурированных кабельных систем.

Они реализовали физический уровень для всех популярных типов кабелей, входящих в стандарты на структурированные (такие как EIA/TIA 568A) и реально выпускаемые кабельные системы.

Существует три варианта физического уровня FastEthernet:

- 100Ваsе-ТХ для двух парного кабеля на неэкранированной витой паре UTPCategory 5 (или экранированной витой паре STP Туре1);

- 100Ваsе-Т4 для четырех парного кабеля на неэкранированной витой паре UTPCategory 3,4,5;

- 100Ваsе-FХ для многомодового оптоволоконного кабеля.

При создании сегментов FastEthernet с разделяемой средой нужно использовать концентраторы. При этом максимальный диаметр сети колеблется от 136 до 205 метров, а количество концентраторов в сегменте ограничено одним или двумя, в зависимости от их типа.

При использовании двух концентраторов расстояние между ними не может превышать 5--10 метров. Так что существование 2-х устройств мало что дает, кроме увеличения количества портов - расстояние между компьютерами сегмента от добавления второго концентратора практически не изменяется.

В разделяемом сегменте FastEthernet нет возможности обеспечить какие-либо преимущества при обслуживании трафика приложений реального времени. Любой кадр получает равные шансы захватить среду передачи данных в соответствии с логикой алгоритма CSMA/CD.

Коммутируемый вариант FastEthernet позволяет увеличить связи между узлами, работающими в полнодуплексном режиме и использующими многомодовый оптоволоконный кабель, до 2 км.

У технологии FastEthernet есть несколько ключевых свойств, которые определяют области и ситуации ее эффективного применения.

К этим свойствам относятся:

- большая степень преемственности по отношению к классическому 10-мегабитному Ethernet;

- высокая скорость передачи данных - 100 Мбит/с;

- возможность работать на всех основных типах современной кабельной проводки - UTPCategory 5, UTPCategory 3, STP Tуре 1, многомодовом оптоволокне.

В семействе Ethernet технология FastEthernet занимает промежуточное положение между Ethernet 10 Мбит/с и GigabitEthernet.

Поэтому в крупной локальной сети, в которой оправдано создание трех уровней иерархии сетевых устройств, технологии FastEthernet отведен средний уровень - сетей отделов. Но это, конечно, не исключает ее применения и на нижних этажах, в сетях рабочих групп, причем не только для подключения серверов, но и быстрых рабочих станций.

При использовании агрегированных транковых соединений, обеспечивающих скорости N x 100 Мбит/с, технологияFastEthernet может применяться и для создания магистральных связей в сетях масштаба здания и даже кампуса.

Что же касается разделяемых сегментов FastEthernet, то они конкурируют по стоимости и возможностям с коммутируемыми сегментами Ethernet 10 Мбит/с. При наличии 10 рабочих станций в сегменте и в том, и в другом случаях каждой рабочей станции достается в среднем по 10 Мбит/с.

Преимущественная область применения разделяемых сегментов FastEthernet достаточно ясна.

Это объединение близко расположенных друг от друга компьютеров, трафик которых имеет ярко выраженный пульсирующий характер с большими, но редкими всплесками.

Большие всплески хорошо передаются незагруженным каналом 100 Мбит/с, а редкое их возникновение приводит к возможности совместного использования канала без частого возникновения коллизий. Типичным примером такого трафика является трафик файлового сервиса, электронной почты, сервиса печати, Коммутируемые сегменты Ethernet 10 Мбит/с могут предоставить каждому узлу гарантированные 10 Мбит/с, но не больше. Так что для тех случаев, когда важно изредка предоставлять конечному узлу больше 10 Мбит/с, разделяемые сегменты FastEthernet оказываются предпочтительным решением.

Выходит, что переход от технологии Ethernet 10 Мбит/ск технологии FastEthernet 100 Мбит/с все таки необходим.

Производительность сетевой инфраструктуры должна быть эквивалентна растущим возможностям рабочих станций. В связи с этим должны быть реализованы высокоскоростные соединения, чтобы уменьшить возрастающую напряженность трафика, ликвидировать узкие места и, таким образом повысить производительность людей, которые используют вычислительную сеть.

Gigabit Ethernet - расширение стандартов 10Mbps (10BASE-T) Ethernet и 100Mbps (100BASE-TX) Fast Ethernet для вычислительных сетей. IEEE одобрил проект Gigabit Ethernet как IEEE 802.3z. Исходная спецификация Ethernet была определена как формат фрейма и поддержка протокола CSMA/CD, полный дуплекс, управление потоком и управление объектами, как определено стандартом IEEE 802.3. Gigabit Ethernet поддерживает все эти спецификации. В него также включены дополнительные особенности, которые обеспечивают достаточную производительность современным приложениям и сочетают возрастающую мощность серверов и рабочих станций.

Основные усилия рабочей группы IEEE 802.3z были направлены на определение физических стандартов для Gigabit Ethernet. За основу был взят стандарт ANSI X3T11 Fiber Channel, точнее, два его нижних подуровня: FC-0 (интерфейс и среда передачи) и FC-1 (кодирование и декодирование).

Спецификация Gigabit Ethernet изначально предусматривала три среды передачи: одномодовый и многомодовый оптический кабель с длинноволновыми лазерами 1000Base-LX для длинных магистралей для зданий и комплексов зданий, многомодовый оптический кабель с коротковолновыми лазерами 1000Base-SX для коротких недорогих магистралей, симметричный экранированный короткий 150-омный медный кабель 1000Base-CX для подключения оборудования в монтажных шкафах.

Однако в настоящее время четырех парная 100-омная проводка Категории 5 является наиболее распространенной кабельной системой во всем мире. Учитывая это, в марте 1997 г. была создана рабочая группа, получившая наименование 803.2ab по разработке стандарта физического уровня 1000Base-T для четырехпарных кабелей с неэкранированными витыми парами Категории 5 длиной 100 м (т. е. для сетей с диаметром 200 м, как и в 100Base-T) и данный стандарт был принят в июне 1999 года.

1.5 Топология локальной вычислительной сети

Термин "топология сети" относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.

Существуют три основных вида топологий: "звезда", "кольцо" и "общая шина".

Топология вида "звезда". Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой главная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных представлен на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 - Топология вида "звезда"

Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, мак как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде "звезды" является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо, топология кольцо рисунок 1.2.

Рисунок 1.2 - Топология вида "Кольцо"

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца.

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, мак как большинство сообщений можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, мак как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, мак как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Топология шина рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 - Топология вида "шина"

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet - кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. TerminalAccessPoint - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

1.6 Среда передачи данных

Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, например, только одна крупнейшая кабельная компания Belden предлагает более 2000 их наименований. Но все кабели можно разделить на три большие группы:

- электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twistedpair), которые делятся на экранированные (shieldedtwistedpair, STP) и неэкранированные (unshieldedtwistedpair, UTP);

- электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxialcable);

- оптоволоконные кабели (fibreoptic).

Каждый тип кабеля имеет свои преимущества и недостатки, так что при выборе надо учитывать как особенности решаемой задачи, так и особенности конкретной сети, в том числе и используемую топологию.

Можно выделить следующие основные параметры кабелей, принципиально важные для использования в локальных сетях:

- Полоса пропускания кабеля (частотный диапазон сигналов, пропускаемых кабелем) и затухание сигнала в кабеле. Два этих параметра тесно связаны между собой, так как с ростом частоты сигнала растет затухание сигнала. Надо выбирать кабель, который на заданной частоте сигнала имеет приемлемое затухание. Или же надо выбирать частоту сигнала, на которой затухание еще приемлемо. Затухание измеряется в децибелах и пропорционально длине кабеля.

- Помехозащищенность кабеля и обеспечиваемая им секретность передачи информации. Эти два взаимосвязанных параметра показывают, как кабель взаимодействует с окружающей средой, то есть, как он реагирует на внешние помехи, и насколько просто прослушать информацию, передаваемую по кабелю.

- Скорость распространения сигнала по кабелю или, обратный параметр - задержка сигнала на метр длины кабеля. Этот параметр имеет принципиальное значение при выборе длины сети. Типичные величины скорости распространения сигнала - от 0,6 до 0,8 от скорости распространения света в вакууме. Соответственно типичные величины задержек - от 4 до 5 нс/м.

- Для электрических кабелей очень важна величина волнового сопротивления кабеля. Волновое сопротивление важно учитывать при согласовании кабеля для предотвращения отражения сигнала от концов кабеля. Волновое сопротивление зависит от формы и взаиморасположения проводников, от технологии изготовления и материала диэлектрика кабеля. Типичные значения волнового сопротивления - от 50 до 150 Ом.

В настоящее время действуют следующие стандарты на кабели:

- EIA/TIA 568 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard) - американский;

- ISO/IEC IS 11801 (Generic cabling for customer premises) - международный;

- CENELEC EN 50173 (Generic cabling systems) - европейский.

Эти стандарты описывают практически одинаковые кабельные системы, но отличаются терминологией и нормами на параметры. В данном курсе предлагается придерживаться терминологии стандарта EIA/TIA 568.

Витые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.

Обычно в кабель входит две или четыре витые пары рисунок 1.4

Рисунок 1.4 - Кабель с витыми парами

Неэкранированные витые пары характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, а также от подслушивания, которое может осуществляться с целью, например, промышленного шпионажа. Причем перехват передаваемой по сети информации возможен как с помощью контактного метода (например, посредством двух иголок, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Причем действие помех и величина излучения во вне увеличивается с ростом длины кабеля. Для устранения этих недостатков применяется экранирование кабелей.

В случае экранированной витой пары STP каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Для того чтобы экран защищал от помех, он должен быть обязательно заземлен. Естественно, экранированная витая пара заметно дороже, чем неэкранированная. Ее использование требует специальных экранированных разъемов. Поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара. Основные достоинства неэкранированных витых пар - простота монтажа разъемов на концах кабеля, а также ремонта любых повреждений по сравнению с другими типами кабеля. Все остальные характеристики у них хуже, чем у других кабелей. Например, при заданной скорости передачи затухание сигнала (уменьшение его уровня по мере прохождения по кабелю) у них больше, чем у коаксиальных кабелей. Если учесть еще низкую помехозащищенность, то понятно, почему линии связи на основе витых пар, как правило, довольно короткие (обычно в пределах 100 метров). В настоящее время витая пара используется для передачи информации на скоростях до 1000 Мбит/с, хотя технические проблемы, возникающие при таких скоростях, крайне сложны.

Согласно стандарту EIA/TIA 568, существуют пять основных и две дополнительные категории кабелей на основе неэкранированной витой пары (UTP):

- Кабель категории 1 - это обычный телефонный кабель (пары проводов не витые), по которому можно передавать только речь. Этот тип кабеля имеет большой разброс параметров (волнового сопротивления, полосы пропускания, перекрестных наводок).

- Кабель категории 2 - это кабель из витых пар для передачи данных в полосе частот до 1 МГц. Кабель не тестируется на уровень перекрестных наводок. В настоящее время он используется очень редко. Стандарт EIA/TIA 568 не различает кабели категорий 1 и 2.

- Кабель категории 3 - это кабель для передачи данных в полосе частот до 16 МГц, состоящий из витых пар с девятью витками проводов на метр длины. Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Это самый простой тип кабелей, рекомендованный стандартом для локальных сетей. Еще недавно он был самым распространенным, но сейчас повсеместно вытесняется кабелем категории 5.

- Кабель категории 4 - это кабель, передающий данные в полосе частот до 20 МГц. Используется редко, так как не слишком заметно отличается от категории 3. Стандартом рекомендуется вместо кабеля категории 3 переходить сразу на кабель категории 5. Кабель категории 4 тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Кабель был создан для работы в сетях по стандарту IEEE 802.5.

- Кабель категории 5 - в настоящее время самый совершенный кабель, рассчитанный на передачу данных в полосе частот до 100 МГц. Состоит из витых пар, имеющих не менее 27 витков на метр длины (8 витков на фут). Кабель тестируется на все параметры и имеет волновое сопротивление 100 Ом. Рекомендуется применять его в современных высокоскоростных сетях типа FastEthernet и TPFDDI. Кабель категории 5 примерно на 30--50% дороже, чем кабель категории 3.

- Кабель категории 6 - перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 200 (или 250) МГц.

- Кабель категории 7 - перспективный тип кабеля для передачи данных в полосе частот до 600 МГц.

Стандарт определяет также максимально допустимую величину рабочей емкости каждой из витых пар кабелей категории 4 и 5. Она должна составлять не более 17 нФ на 305 метров (1000 футов) при частоте сигнала 1 кГц и температуре окружающей среды 20°С.

Для присоединения витых пар используются разъемы (коннекторы) типа RJ-45, похожие на разъемы, используемые в телефонах (RJ-11), но несколько большие по размеру. Разъемы RJ-45 имеют восемь контактов вместо четырех в случае RJ-11. Присоединяются разъемы к кабелю с помощью специальных обжимных инструментов. При этом золоченые игольчатые контакты разъема прокалывают изоляцию каждого провода, входят между его жилами и обеспечивают надежное и качественное соединение. Надо учитывать, что при установке разъемов стандартом допускается расплетение витой пары кабеля на длину не более одного сантиметра.

Кабели выпускаются с двумя типами внешних оболочек:

- Кабель в поливинилхлоридной (ПВХ, PVC) оболочке дешевле и предназначен для работы в сравнительно комфортных условиях эксплуатации.

- Кабель в тефлоновой оболочке дороже и предназначен для более жестких условий эксплуатации.

Кабель в ПВХ оболочке называется еще non-plenum, а в тефлоновой - plenum. Термин plenum обозначает в данном случае пространство под фальшполом и над подвесным потолком, где удобно размещать кабели сети. Для прокладки в этих скрытых от глаз пространствах как раз удобнее кабель в тефлоновой оболочке, который, в частности, горит гораздо хуже, чем ПВХ - кабель, и не выделяет при этом ядовитых газов в большом количестве.

Примером кабеля с экранированными витыми парами может служить кабель STP IBM типа 1, который включает в себя две экранированные витые пары AWG типа 22. Волновое сопротивление каждой пары составляет 150 Ом. Для этого кабеля применяются специальные разъемы, отличающиеся от разъемов для неэкранированной витой пары (например, DB9). Имеются и экранированные версии разъема RJ-45. Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку, рисунок 1.5.

Рисунок 1.5- Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель до недавнего времени был очень популярен, что связано с его высокой помехозащищенностью (благодаря металлической оплетке), более широкими, чем в случае витой пары, полосами пропускания (свыше 1ГГц), а также большими допустимыми расстояниями передачи (до километра). К нему труднее механически подключиться для несанкционированного прослушивания сети, он дает также заметно меньше электромагнитных излучений вовне. Однако монтаж и ремонт коаксиального кабеля существенно сложнее, чем витой пары, а стоимость его выше (он дороже примерно в 1,5-3 раза). Сложнее и установка разъемов на концах кабеля. Сейчас его применяют реже, чем витую пару. Стандарт EIA/TIA-568 включает в себя только один тип коаксиального кабеля, применяемый в сети Ethernet.

Основное применение коаксиальный кабель находит в сетях с топологией типа шина. При этом на концах кабеля обязательно должны устанавливаться терминаторы для предотвращения внутренних отражений сигнала, причем один (и только один!) из терминаторов должен быть заземлен. Без заземления металлическая оплетка не защищает сеть от внешних электромагнитных помех и не снижает излучение передаваемой по сети информации во внешнюю среду. Но при заземлении оплетки в двух или более точках из строя может выйти не только сетевое оборудование, но и компьютеры, подключенные к сети. Терминаторы должны быть обязательно согласованы с кабелем, необходимо, чтобы их сопротивление равнялось волновому сопротивлению кабеля. Например, если используется 50-омный кабель, для него подходят только 50-омные терминаторы.

Реже коаксиальные кабели применяются в сетях с топологией звезда (например, пассивная звезда в сети Arcnet). В этом случае проблема согласования существенно упрощается, так как внешних терминаторов на свободных концах не требуется.

Волновое сопротивление кабеля указывается в сопроводительной документации. Чаще всего в локальных сетях применяются 50-омные (RG-58, RG-11, RG-8) и 93-омные кабели (RG-62). Распространенные в телевизионной технике 75-омные кабели в локальных сетях не используются. Марок коаксиального кабеля немного. Он не считается особо перспективным. Не случайно в сети FastEthernet не предусмотрено применение коаксиальных кабелей. Однако во многих случаях классическая шинная топология (а не пассивная звезда) очень удобна. Как уже отмечалось, она не требует применения дополнительных устройств - концентраторов.

Существует два основных типа коаксиального кабеля:

- тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;

- толстый (thick) кабель, диаметром около 1 см, значительно более жесткий. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен современным тонким кабелем.

Тонкий кабель используется для передачи на меньшие расстояния, чем толстый, поскольку сигнал в нем затухает сильнее. Зато с тонким кабелем гораздо удобнее работать: его можно оперативно проложить к каждому компьютеру, а толстый требует жесткой фиксации на стене помещения. Подключение к тонкому кабелю (с помощью разъемов BNC байонетного типа) проще и не требует дополнительного оборудования. А для подключения к толстому кабелю надо использовать специальные довольно дорогие устройства, прокалывающие его оболочки и устанавливающие контакт как с центральной жилой, так и с экраном. Толстый кабель примерно вдвое дороже, чем тонкий, поэтому тонкий кабель применяется гораздо чаще.

Как и в случае витых пар, важным параметром коаксиального кабеля является тип его внешней оболочки. Точно так же в данном случае применяются как non-plenum (PVC), так и plenum кабели. Естественно, тефлоновый кабель дороже поливинилхлоридного. Обычно тип оболочки можно отличить по окраске (например, для PVC кабеля фирма Belden использует желтый цвет, а для тефлонового - оранжевый).

Типичные величины задержки распространения сигнала в коаксиальном кабеле составляют для тонкого кабеля около 5 нс/м, а для толстого - около 4,5 нс/м.

Существуют варианты коаксиального кабеля с двойным экраном (один экран расположен внутри другого и отделен от него дополнительным слоем изоляции). Такие кабели имеют лучшую помехозащищенность и защиту от прослушивания, но они немного дороже обычных.

Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель - это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент - это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением, рисунок 1.6.

Рисунок 1.6 - Структура оптоволоконного кабеля

Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля. Только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром около 1 - 10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции - стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. В данном случае речь идет о режиме так называемого полного внутреннего отражения света от границы двух веществ с разными коэффициентами преломления (у стеклянной оболочки коэффициент преломления значительно ниже, чем у центрального волокна). Металлическая оплетка кабеля обычно отсутствует, так как экранирование от внешних электромагнитных помех здесь не требуется. Однако иногда ее все-таки применяют для механической защиты от окружающей среды.

Оптоволоконный кабель обладает исключительными характеристиками по помехозащищенности и секретности передаваемой информации. Никакие внешние электромагнитные помехи в принципе не способны исказить световой сигнал, а сам сигнал не порождает внешних электромагнитных излучений. Подключиться к этому типу кабеля для несанкционированного прослушивания сети практически невозможно, так как при этом нарушается целостность кабеля. Теоретически возможная полоса пропускания такого кабеля достигает величины 1012 Гц, то есть 1000 ГГц, что несравнимо выше, чем у электрических кабелей. Стоимость оптоволоконного кабеля постоянно снижается и сейчас примерно равна стоимости тонкого коаксиального кабеля.

Типичная величина затухания сигнала в оптоволоконных кабелях на частотах, используемых в локальных сетях, составляет от 5 до 20 дБ/км, что примерно соответствует показателям электрических кабелей на низких частотах. Но в случае оптоволоконного кабеля при росте частоты передаваемого сигнала затухание увеличивается очень незначительно, и на больших частотах (особенно свыше 200 МГц) его преимущества перед электрическим кабелем неоспоримы, у него просто нет конкурентов.

Однако оптоволоконный кабель имеет и некоторые недостатки.

Самый главный из них - высокая сложность монтажа (при установке разъемов необходима микронная точность, от точности скола стекловолокна и степени его полировки сильно зависит затухание в разъеме). Для установки разъемов применяют сварку или склеивание с помощью специального геля, имеющего такой же коэффициент преломления света, что и стекловолокно. В любом случае для этого нужна высокая квалификация персонала и специальные инструменты. Поэтому чаще всего оптоволоконный кабель продается в виде заранее нарезанных кусков разной длины, на обоих концах которых уже установлены разъемы нужного типа. Следует помнить, что некачественная установка разъема резко снижает допустимую длину кабеля, определяемую затуханием. Также надо помнить, что использование оптоволоконного кабеля требует специальных оптических приемников и передатчиков, преобразующих световые сигналы в электрические и обратно, что порой существенно увеличивает стоимость сети в целом. Применяют оптоволоконный кабель только в сетях с топологией звезда и кольцо. Никаких проблем согласования и заземления в данном случае не существует. Кабель обеспечивает идеальную гальваническую развязку компьютеров сети. В будущем этот тип кабеля, вероятно, вытеснит электрические кабели или, во всяком случае, сильно потеснит их.

2. Проектная часть

2.1 Техническое задание

2.1.1 Основные положения

1. Объект расположен в Орловская обл., Мценский р-н, г. Мценск.

2. Существующий объект представляет собой 2-х этажное здание.

3. Цель проекта состоит в проведении работ по модернизации существующей структурированной кабельной системы (далее СКС) 2-го этажей и коридорах (планы помещений Рисунок 2.1) в проведении монтажа СКС.

4. Требования к проектированию и производству работ определяются следующими документами:

1) приказ о закреплении тем дипломных работ студентов очной формы обучения специальности 09.02.02 "Компьютерные сети" №64/3у от 06.04.2015;

2) стандарт телекоммуникационных кабельных систем ANSI/TIA/EIA-568-B (568-B);

3) ISO 11801-2000 "Кабельные системы в информационных технологиях";

4) ГОСТ 21.101-97 "Основные требования к проектной и рабочей документации";

5) система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования ГОСТ 12.1.004-91;

6) ГОСТ Р 53245-2008/. Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания;

7) ГОСТ Р 53246-2008. Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования.

5. В настоящем ТЗ определены требования к следующим подсистемам:

- локальная вычислительная сеть;

2.1.2 Структурированная кабельная система

Основные положения.

? Слаботочная кабельная система объекта должна строиться на основе СКС.

? Исполнитель обязан иметь сертификат на право инсталляции и сертифицирования СКС выше указанных производителей.

? СКС должна представлять собой концептуальное решение, способное удовлетворить нынешние и будущие потребности в коммуникациях.

? СКС должна обладать высокой надежностью и отказоустойчивостью.

? СКС должна иметь возможность развития путем подключения дополнительных сетевых ресурсов и рабочих мест.

Требования к структурированной кабельной системе.

? Структура и архитектура СКС должны соответствовать международным стандартам, описывающим построение структурированных кабельных систем (ISO/IEC 11801, ANSITIA/EIA-568В, ГОСТ).

? Существующая кабельная система должна быть протестирована и промаркирована в соответствии со стандартом ANSI TIA/EIA-568В, ANSI TIA/EIA-606А.

? После выполнения монтажных или ремонтных работ должно быть произведено тестирование линий СКС на соответствие требованиям последней редакции международного стандарта ISO 11801.

? СКС должна строиться на 4-парном неэкранированном UTP кабеле категории 5е или выше.

? Все комплектующие СКС (кабель, розетки, коммутационные панели, соединительные корды) должны соответствовать требованиям стандарта IEC60603-7 и удовлетворять требованиям TIA/EIA-568-В.2 для категории 5е или выше, а также иметь сертификаты качества.

Прокладку кабельной системы необходимо вести:

? между этажами и в коридорах - в существующих межэтажных стояках, имеющихся, ранее проложенных, каналах и закладных;

? Система кабельных каналов должна отвечать требованиям принятых стандартов и не нарушать дизайн и интерьер помещений.

? Запас по свободному месту в кабельных каналах должен составлять не менее 30%.

? Все кабели, приходящие в промежуточные распределительные узлы из рабочих кабинетов, должны коммутироваться на обратной стороне патч-панелей. На лицевой стороне патч-панелей должна быть выполнена соответствующая маркировка. Также должны быть промаркированы пользовательские порты. Маркировка должна быть понятна и не вызывать разночтений.

2.1.3 Требования к оборудованию рабочих мест

1) Каждое типовое рабочее место должно быть оснащено одной двух портовой розеткой RJ-45 и двумя розетками питания 220 В, запитанными от системы обеспечения электропитания компьютерной техники.

2) Размещение и количество точек подключения 2-го, 3-го и 4-го этажей должно определяться в соответствии с текущим расположением рабочих мест, а также с учетом возможных перестановок и установки дополнительных рабочих мест.

3) Размещение и количество точек подключения на 2-4-ом этажах должно определяться в соответствии с планом, приложенным к настоящему ТЗ, а также с учетом возможных перестановок и установки дополнительных рабочих мест.

4) Розетки питания 220 В должны иметь заземляющий контакт и соответствовать типу вилок CEE 7/4, согласно ГОСТ 7396.1-89 - тип C2.

5) Все розетки должны монтироваться в коробе так, чтобы:

- иметь возможность перемещения на 0,3-0,5 м от точки установки вдоль короба;

- не уменьшать рабочий просвет короба более чем на 1/3.

2.1.4 Требования к материалам, оборудованию, диагностике и метрологическому обеспечению

1) При выполнении работ по оборудованию должны использоваться материалы, комплектующие и т.п., согласованные с Заказчиком и имеющие Российские и международные сертификаты качества в соответствии с ГОСТ-ами и стандартами серий ISO 9000-9001.

2) При сдаче работ должны быть проведены испытания работы СКС.

2.1.5 Содержание работ

Выполнить работы по реконструкции СКС и СЭ в коридорах 2 этажа и в помещениях 2 этажа.

- отключение и демонтаж розеток на рабочих местах;

- демонтаж кабельной системы;

- демонтаж пластиковых и металлических каналов;

- монтаж пластиковых и металлических каналов для прокладки кабелей;

- монтаж розеток на рабочих местах;

- монтаж кабельной системы и подключение розеток;

- подключения к кроссам слаботочных кабелей от точек подключения;

- монтаж и кроссировка коммутационного оборудования (патч-панелей);

- распайка оптического кабеля в кроссе с использованием оптических коннекторов LC прямой полировки.

1) Выполнить монтаж СКС на 2-ом этаже и оборудовать 50 рабочих мест:

- монтаж пластиковых и металлических каналов для прокладки кабелей;

- монтаж розеток на рабочих местах;

- монтаж кабельной системы и подключение розеток;

- подключения к кроссам слаботочных кабелей от точек подключения;

- монтаж и кроссировка коммутационного оборудования (патч-панелей).

2) Ремонт СКС выполняется в части:

- замены и подключения розеток на рабочих местах

- замены кабельной системы (при необходимости)

- замены и кроссировки коммутационного оборудования (патч-панелей) (при необходимости)

Выполнить подключение рабочих мест второго этажа к промежуточному распределительному узлу, расположенному на 1 этаже.

2.1.6 Требования безопасности

1) Все системы должны отвечать общим требованиям электрической и механической безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 25861-83.