Размещено на http://www.allbest.ru/

137

КарГТУ

Дипломный проект

Проектирование локальной вычислительной сети в УПТС Арселор МиталлСтил (ш.Костенко)

Караганда 2009

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор локальных вычислительных сетей

1.1 Обзор существующих принципов построения локальных вычислительных сетей

1.2 Структурированные кабельные системы (СКС)

1.3 Коммутационное оборудование

1.3.1 Коммутационные блоки

1.3.2 Коммутационные блоки типа 66м.

1.3.3 Коммутационные блоки типа 110

1.3.4 Коммутационные блоки bix

1.3.5 Коммутационные блоки krone

1.3.6 Коммутационные панели (пэтч-панели)

1.3.7 Пэтч-корды

1.3.8 Волоконно-оптическое коммутационное оборудование и пэтч-корды

1.3.9 Коннекторы

1.3.10 Модульные коннекторы

1.3.11 Терминирование модульных коннекторов

1.3.12 Волоконно-оптические коннекторы

1.3.13 Быстрофиксируемые коннекторы

1.3.14 Система camlite (siecor).

1.3.15 Система lightcrimp (амр).

1.3.16 Каблирование на основе волоконно-оптического кабеля

1.3.17 Соединение волоконно-оптических кабелей.

1.3.18 Монтаж волоконно-оптического коммутационного оборудования

1.4 Типы устройств fast ethernet

1.5 Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели OSI

2. Проект локальной вычислительной сети в УПТС АРСЕЛОР МИТАЛЛСТИЛ (ш.Костенко)

2.1 Технические требования

2.2 Выбор топологии проектируемой локальной вычислительной сети

2.3 Выбор способа управления сетью

2.4 Выбор комплектующих используемых в проектируемой локальной вычислительной сети

2.5 Выбор программного обеспечения

2.6 Построение технической модели

2.8 Расчет полезной пропускной способности сети

2.9 Защита информации

2.10 Тестирование

3. Охрана труда

3.1 Закон РК по ОТ

3.2 Опасные и вредные производственные факторы

3.3 Электробезопасность

3.4 Пожарная безопасность

3.5 Производственное освещение

3.6 Производственный шум и вибрация

3.7 Техника безопасности

3.8 Санитарно-гигиенические мероприятия

4. Промышленная экология

5. Экономическая часть

5.1 Расчет основных экономических показателей создания ЛВС

5.2 Расчет затрат на оборудование и монтаж ЛВС

5.3 Расходы на оплату труда персонала задействованного в создании ЛВС

5.4 Расходы на амортизацию оборудования

5.5 Затраты на электроэнергию

5.6 Затраты на дополнительные нужды

5.7 Расходы на материалы и запасные части для оборудования

5.8 Прочие расходы

Заключение

Список использованной литературы

Введение

локальный вычислительный сеть кабельный

В наше время компьютер стал неотъемлемой частью как производственной и предпринимательской сферы деятельности человека, так бытовой и сферы отдыха. Персональный компьютер открывает широкий мир возможностей. Он позволяет вести экономические расчеты, хранить результаты этих расчетов, разрабатывать новые проекты во всех отраслях производства (строительство, транспорт, торговля и др.). Огромную роль вычислительная техника оказывает на ускорение научно - технического прогресса, на развитие научных исследований, улучшение подготовки будущих специалистов. Применение компьютеров позволяет снизить затраты огромного количества времени, человеческих и экономических ресурсов.

Однако отдельно стоящие компьютеры не дадут того результата, который может предоставить предприятию локальная вычислительная сеть (ЛВС). Ее построение повысит производительность и эффективность работы отделов, сократит время расчетов и передачи результатов между подразделениями, уменьшит персонал предприятия. [1, c.142]

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблица, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работа в автономной среде.

Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия. [2, c.21]

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

- данные;

- принтеры;

- факсимильные аппараты;

- модемы;

- другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, т.к. возникают новые способы совместного использования ресурсов

Актуальность темы дипломного проекта объясняется возросшим в последнее время интересом к организации локальных вычислительных сетей на предприятиях с целью организации документооборота.

Цель дипломного проекта заключается в исследовании технологии организации локальных вычислительных сетей и разработке проекта построения локальной вычислительной сети в административном здании УПТС Арселор МиталлСтил (шахта им. Костенко).

В соответствии с целью дипломного проекта можно сформулировать следующие задачи, решение которых планируется в данном дипломном проекте:

1. провести аналитический обзор существующих технологий локальных сетей;

2. провести анализ работы локальной вычислительной сетей;

3. осуществить техническое проектирование локальной вычислительной сети в городской и сельской местности;

4. произвести теоретическое тестирование спроектированной сети;

5. произвести расчет затрат на внедрение проекта;

6. провести анализ опасных и вредных факторов при проектировании и построении локальной вычислительной сети.

Научная новизна темы дипломного проекта заключается в том, что помимо учебных заведений и научно-исследовательских институтов современные промышленные предприятия стали разрабатывать и внедрять локальные вычислительные сети, что позволяет упростить документооборот и усилить контроль над многими подразделениями производства.

Выполнение данной работы необходимо в силу практической значимости исследования проведенного в ней.

Практическую значимость данного дипломного проекта определяют следующие результаты:

- разработан проект локальной вычислительной сети в УПТС Арселор МиталлСтил (ш.Костенко);

- подобрано оборудование необходимое для реализации проекта;

- рассмотрены алгоритмы функционирования локальной вычислительной сети предприятия;

- разработаны практические рекомендации для оптимального построения проектируемой локальной вычислительной сети;

- составлена смета затрат на проектирование, построение и введение в эксплуатацию локальной вычислительной сети в УПТС Арселор МиталлСтил (ш.Костенко).

1. Аналитический обзор локальных вычислительных сетей

1.1 Обзор существующих принципов построения локальных вычислительных сетей

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков.

1. По расстоянию между узлами.

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

- территориальные - охватывающие значительное географическое пространство; среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы; региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

- локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км);

- локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

- корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях.

Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина);

это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.

2. По топологии (рис.1).

Сетевая топология - это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

Шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью).

Кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети.

Звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов.

Иерархическая - каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.

Рис. 1. Сетевые топологии

3. По способу управления

В зависимости от способа управления различают сети:

- "клиент/сервер" - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

- одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами. [3, c.158]

4. По методу доступа.

Типичная среда передачи данных в ЛВС - отрезок (сегмент) коаксиального кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы - компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.

Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA/CD).

Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент - разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, коль скоро они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.

Основные правила алгоритма CSMA/CD для передающей станции.

Передача кадра:

1. Станция, собирающаяся передавать, прослушивает среду, и передает, если среда свободна. В противном случае (т.е. если среда занята), переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд станция выдерживает определённую паузу между посылками кадров - межкадровый интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1);

2. Если среда занята, станция продолжает прослушивать среду до тех пор, пока среда не станет свободной, и затем сразу же начинает передачу;

3. Каждая станция, ведущая передачу, прослушивает среду, и, в случае обнаружения коллизии не прекращает сразу же передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии - jam-сигнал, информируя другие станции о коллизии, и прекращает передачу;

4. После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной экспоненциальной задержки, а затем возвращается к шагу 1.

Межкадровый интервал IFG (interframe gap) составляет 9,6 мкс, (12 байт).

С одной стороны, он необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы полностью захватила канал и, тем самым, лишила другие станции возможности передачи.

Jam-сигнал (jamming - дословно глушение). Передача jam-сигнала гарантирует, что ни один кадр не будет потерян, так как все узлы, которые передавали кадры до возникновения коллизии, приняв jam-сигнал, прервут свои передачи и замолкнут в ожидании новой попытки передать кадры. Jam-сигнал должен быть достаточной длины, чтобы он дошел до самых удаленных станций коллизионного домена с учетом дополнительной задержки SF (safety margin) на возможных повторителях.

Коллизионный домен (collision domain) - множество всех станций в сети, одновременная передача любой пары из которых приводит к коллизии.

На рис. 2. проиллюстрирован процесс обнаружения коллизии применительно к топологии ''шина''.

В момент времени t0 узел А начинает передачу, естественно прослушивая свой же передаваемый сигнал. В момент времени t1, когда кадр почти дошел до узла B, этот узел, не зная о том, что уже идёт передача, сам начинает передавать. В момент времени t2=t1+(, узел В обнаруживает коллизию (увеличивается постоянная составляющая электрического сигнала в прослушиваемой линии). После этого узел В передаёт jam-сигнал и прекращает передачу. В момент времени t3 сигнал коллизии доходит до узла А, после чего А также передаёт jam-сигнал и прекращает передачу.

Рис. 2. Обнаружение коллизии в шине при использовании схемы CSMA/CD стандарта Ethernet

По стандарту Ethernet узел не может передавать очень короткие кадры, или, иными словами, вести очень короткие передачи. Даже если поле данных заполнено не до конца, то появляется специальное дополнительное поле, удлиняющее кадр до минимальной длины 64 байта без учета преамбулы.

Время канала ST (slot time) - это минимальное время, в течение которого узел обязан вести передачу, занимать канал. Это соответствует передаче кадра минимально допустимого размера, принятого стандартом Ethernet IEEE 802.3. Время канала связано с максимально допустимым расстоянием между узлами сети - диаметром коллизионного домена.

Допустим, что в приведенном выше примере реализуется наихудший сценарий, когда станции А и В удалены друг от друга на максимальное расстояние. Время распространения сигнала от А до В обозначим через tp. Узел А начинает передавать в нулевой момент времени. Узел В начинает передавать в момент времени t1 = tp + ( и обнаруживает коллизию спустя интервал ( после начала своей передачи. Узел А обнаруживает коллизию в момент времени t3 = 2tp.

Для того, чтобы кадр, испущенный А, не был потерян, необходимо, чтобы узел А не прекращал вести передачу к этому моменту, так как тогда, обнаружив коллизию, узел А будет знать, что его кадр не дошел, и попытается передавать его повторно. В противном случае кадр будет потерян.

Максимальное время, спустя которое с момента начала передачи узел А еще может обнаружить коллизию, равно 2tp - это время называется задержкой на двойном пробеге RTD (round-trip delay). В более общем случае, RTD определяет суммарную задержку, связанную как с задержкой из-за конечной длины сегментов, так и с задержкой, возникающей при обработке кадров на физическом уровне промежуточных повторителей и оконечных узлов сети. Далее удобно использовать также другую единицу измерения времени: битовое время BT (bit time). Время 1 BT соответствует времени, необходимому для передачи одного бита, т.е. 0,1 мкс при скорости 10 Мбит/с.

Стандартом Ethernet регламентированы следующие правила обнаружения коллизий конечным узлом сети:

1. Узел А должен обнаружить коллизию до того, как передаст свой 512-й бит, включая биты преамбулы;

2. Узел А должен прекратить передачу раньше, чем будет передан кадр минимальной длины - передано 576 бит (512 бит после ограничителя начала кадров SFD);

3. Перекрытие между передачами узлов А и В - битовый интервал, начиная с момента передачи первого бита преамбулы узлом А и заканчивая приемом узлом А последнего бита, испущенного узлом В, - должно быть меньше, чем 575 BT.

Последнее условие для сети Ethernet является наиболее важным, поскольку, его выполнение ведет к выполнению и первых двух. Это третье условие задает ограничение на диаметр сети. Применительно к задержке на двойном пробеге RTD третье условие можно сформулировать в виде: RTD < 575 BT.

При передаче больших кадров, например 1500 байт, коллизия, если она вообще возникнет, обнаруживается практически в самом начале передачи, не позднее первых 64 переданных байт (если коллизия не возникла в это время, то позже она уже не возникнет, поскольку все станции прослушивают линию и, «слыша» передачу будут молчать). Так как jam-сигнал значительно короче полного размера кадра, то при использовании алгоритма CSMA/CD количество вхолостую израсходованной емкости канала сокращается до времени, требуемого на обнаружение коллизии. Раннее обнаружение коллизий приводит к более эффективному использованию канала. Позднее обнаружение коллизий, свойственное более протяженным сетям, когда диаметр коллизионного домена составляет несколько километров, снижает эффективность работы сети.

На рис. 3. представлены алгоритмы приема и передачи данных в одном из узлов при CSMA/CD.[3, c.201]

Рис. 3. Алгоритмы доступа по методу CSMA/CD

Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа.

Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например станции данных в информационной сети.

Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности; в способе селекторного опроса (квантированной передачи) сервер опрашивает станции и передает полномочие одной из тех станций, которые готовы к передаче. В кольцевых одноранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ, при котором маркер циркулирует по кольцу и используется станциями для передачи своих данных.

1.2 Структурированные кабельные системы (СКС)

Структурированная кабельная система (СКC, SCS) представляет собой иерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную на структурные подсистемы. Она состоит из набора медных и оптических кабелей, кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все элементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определенным правилам. Три основных принципа заложены в СКС:

- универсальность;

- избыточность;

- структурированность.

Универсальность кабельной системы выражается в том, что она строится не для какого-то конкретного применения, а создается в соответствии с принципом открытой архитектуры и на основе соответствующих стандартов.

Избыточность подразумевает введение в состав кабельной системы дополнительных информационных розеток. Количество информационных розеток определяется не текущими потребностями, а определяется площадями и топологией рабочих помещений. Таким образом, организация новых рабочих мест, приспособление под конкретные потребности заказчика, происходит быстро и без нарушения работы организации.

Структурированность заключается в разбиении кабельной системы на отдельные подсистемы, выполняющие строго определенные функции.

Впервые структурированная кабельная система (СКС), получившая название SYSTIMAX , была предложена фирмой AT&T в начале 80-х годов. В середине 80-х началась разработка стандартов на телекоммуникационные кабельные системы. В результате усилий Ассоциации электронной промышленности (EIA), Ассоциации телекоммуникационной промышленности (TIA), американской исследовательской организации Underwriters Laboratories (UL), фирмы ANIXTER, Международной организации по стандартизации (ISO) и Международной электротехнической комиссии (IEC) были выпущены ряд стандартов посвященных структурированным кабельным системам.

В настоящее время основными стандартами СКС являются: [3, c.224]

- международный iso/iec 11801;

- американский ansi/tia/eia 568a;

- европейский (для стран европейского союза) en 50173.

Во всех трех стандартах заложены одни и те же принципы, т.е. СКС отвечающая требованиям одного из стандартов, будет в основном соответствовать остальным. На территорию Республики Казахстан распространяется действие стандарта ISO/IEC 11801, поскольку Казахстан входит в состав Международной организации по стандартизации (ISO). Тем не менее, многие казахстанкие фирмы, как и дилеры зарубежных компаний, производят установку СКС, основываясь на американский стандарт. Интересен тот факт, что до настоящего момента еще не создано казахстанских стандартов на построение СКС. Поскольку конкретного стандарта не определено в техническом задании на курсовую работу, будем использовать международный стандарт.

1. Европейский стандарт EN 50173.

В июне 2002 года принят стандарт IEEE 802.3ae, определяющий параметры оборудования и среды передачи данных со скоростью 10 Гбит/с. Для многомодового волокна 50/125 мкм ограничение длины канала составляет 300 метров, для одномодового - 10 км в окне 1310 нм и 30 км - в диапазоне 1550 нм. Длина канала ограничена величиной 300 метров. Область применения - локальные, региональные и глобальные сети. Особенности технологии - простота и относительно невысокая стоимость. Совместимость с другими стандартами Ethernet позволяет создавать сети, масштабируемые от 10 до 10 000 Мбит/с в пределах одного предприятия.

2. Международный стандарт ISO/IEC 11801.

В сентябре 2002 года опубликован международный стандарт ISO/IEC 11801:2002 Edition 2 "Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков". Публикации предшествовал Завершающий проект Второго издания, направленный в апреле 2002 года участницам Международной организации стандартизации (более 130 стран, в том числе, Республика Казахстан). Новый стандарт содержит спецификации конструктивных элементов категории 3 - 7, линий и каналов классов А, В, С, D, E и F. Добавлены два класса электропроводных линий и каналов (класс Е - 250 МГц и F - 600 МГц), четыре категории оптоволоконных элементов и четыре класса ОВ линий. Определены четыре уровня электромагнитной совместимости. Изменились модель канала и методика определения длины линий.

3. Американские стандарты серии ANSI/TIA/EIA-568.

В 1998 году Сектор телекоммуникаций Ассоциации электронной промышленности был преобразован в Ассоциацию телекоммуникационной промышленности (TIA). Став независимой организацией, Ассоциация продолжает осуществлять деятельность по стандартизации совместно с Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Эти организации представлены в названиях стандартов как ANSI/TIA/EIA. Последнее существенное добавление к данному стандарту вышло в 2002 году. Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-B гармонизирован со Вторым изданием международного аналога ISO/IEC 11801 по параметрам элементов.

Среди основных нормативных документов, регламентирующими различные вопросы администрирования кабельных систем, являются стандарты TIA/EIA 606 и ISO/IEC 14763-1. Рассмотрим основные принципы администрирования, а уже потом и основную классификацию [2].

Администрирование основано на создании и поддержке базы данных, в которой имеется достоверная информация о характеристиках кабельной системы, ее отдельных элементах и их взаимодействии. Наличие подобной базы позволяет свести к минимуму время, необходимое для выполнения переключений в процессе поиска и устранения неисправностей, восстановления связей при авариях, изменениях конфигурации системы при перемещениях сотрудников из одного помещения в другое, а также при организации и новых рабочих мест и других аналогичных производственных ситуациях. В такой базе данных следует разместить информацию о текущей структуре конкретной реализации СКС, в том числе о:

- кабельных каналах;

- кабелях;

- телекоммуникационных розетках рабочих мест;

- разделке кабелей на коммутационном оборудовании в кроссовых и аппаратных;

- помещениях кроссовых и аппаратных.

- Кроме того, в обязательном порядке в базе приводятся:

- о подключениях;

- неисправностях компонентов кабельной системы.

Наличие структурированного в форме реляционной базы данных набора сведений о постоянных элементах СКС и их действующих связях между собой позволяет:

- получить объективную картину о текущем состоянии кабельной системы;

- легко планировать и осуществлять необходимые переключения;

- быстро локализовать и устранять неисправности в аварийных ситуациях.

Концепция администрирования строится на основе использования для каждого из перечисленных выше постоянных элементов кабельной системы идентификаторов, записей, ссылок между записями, дополнительной информации. Для увеличения эффективности степени администрирования могут применяться различные программные продукты, к примеру, PatchView, который представляет собой единый аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий постоянный мониторинг состояния отдельных портов коммутационных панелей.

Существуют два основных принципа администрирования[4, c.79]:

- традиционная иерархическая звезда;

- архитектура одноточечного управления.

Сравнительные характеристики этих двух типов администрирования можно посмотреть в таблице.

Архитектура иерархической звезды может применяться как для группы зданий, так и для одного отдельно взятого здания. В первом случае, иерархическая звезда состоит из центрального кросса системы, главных кроссов зданий и горизонтальных этажных кроссов. Центральный кросс связан с главными кроссами зданий при помощи внешних кабелей. Этажные кроссы связаны с главным кроссом здания кабелями вертикального ствола. Архитектура иерархической звезды обеспечивает максимальную гибкость управления и максимальную способность адаптации системы к новым приложениям.

1.3 Коммутационное оборудование

1.3.1 Коммутационные блоки

Основным компонентом, предназначенным для терминирования кабелей и проводников в телекоммуникационных шкафах и на рабочих местах, является коммутационный (терминационный) блок. Коммутационные блоки могут иметь самые разнообразные формы и конструкции и за годы своего развития они превратились в довольно сложный "системный" компонент. Коммутационный блок может быть интегрирован и в пэтч-панель. Существует два основных типа коммутационных блоков - блок типа 66 и блок типа 110. Оба типа в настоящее время предлагаются большим количеством производителей, и многие версии терминационных блоков интегрированы в такие компонеты, как коннекторы розеток и пэтч-панели. Эти два типа доминируют в установленных системах и на новых развивающихся рынках сбыта, поэтому им будет уделено детальное внимание. Кроме того, рассмотрены пара "частных" терминационных систем, которые производятся только одним производителем и распространены не так широко (BIX и KRONE). На рынке можно найти несколько других типов блоков, но вне зависимости от типа, все они используют один и тот же метод создания контакта путем смещением изоляции - проводник проталкивается между двумя металлическими поверхностями контакта (обычно с помощью специального терминирующего инструмента) и изоляция либо удаляется, либо прорезается, либо смещается.

Наиболее часто применяются четыре типа терминационных блоков - 66, 110, BIX, и KRONE.

Стандарт EIA/TIA-568-А предписывает использование коммутационных блоков с типом контакта IDC - "контакт со смещением изоляции" (IDC - Insulation Displacement Connection). Блоки 110, KRONE и BIX используют контакты IDC.

Тип 66, несмотря на соответствие требованиям категории 5, использует более старый тип контакта - технологию разрушения изоляции. Метод создания контакта путем смещения изоляции (IDC), в общем случае, признается как более быстрый и более надежный способ терминирования проводников по сравнению с методом намотки проводника на штыревой контакт. При методе IDC изоляция не удаляется с проводника, а сам проводник проталкивается в двухсторонний терминирующий нож с острыми внутренними краями, который прорезает изоляцию и создает прочное электрическое и механическое соединение. Проводник плотно сидит между двумя металлическими контактами и, таким образом, формируется вакуумно-плотная изоляция места соединения.

Большинство систем IDC требует применения специальных терминирующих инструментов. Вакуумно-плотное IDC-терминирование исключает вероятность биметаллической коррозии, возникающей при использовании резьбовых контактов, когда оголенный медный проводник и контактный винт, изготавливаемый из другого материала (обычно оцинкованного), соединяются в присутствии атмосферного кислорода.

Все IDC-типы разработаны для применения относительно постоянных соединений. Если требуется внесение изменений в систему, проводник должен быть сначала удален, коннектор очищен от всех остатков металла и пластика, а затем проводник подрезается и перетерминируется. [7, c.102]

1.3.2 Коммутационные блоки типа 66М.

Самым первым терминационным блоком, нашедшим применение в телекоммуникационных системах, был коммутационный блок типа 66. Этот вид конструкции использовался на протяжении десятилетий и на сегодняшний день его роль в телефонной промышленности весьма значительна.

Существует несколько видов блоков 66, но наиболее распространенным является 66М 1-50. Этот блок имеет 50 горизонтальных рядов контактов для терминирования проводников. Каждый ряд состоит из четырех вилкообразных контактных ножей. Каждый такой контакт, носящий название "вилка", штампуется из одного куска металла. Четыре вилки в каждом ряду сгруппированы в две группы 1-2 и 3-4, в котором каждая пара контактов соединена механически и электрически. Некоторые варианты блоков 66М имеют все четыре контакта соединенными, а некоторые - все четыре независимыми друг от друга. Горизонтальные или магистральные кабели прокладываются под монтажными рамами блоков 66, а затем выходят на внешнюю сторону через специальные проемы в монтажных рамах. Внешняя оболочка кабеля удаляется.

Пары разводятся в соответствии с цветовой кодировкой и укладываются в щели, расположенные на боковых сторонах блока и соответствующие определенному контакту. Как правило, проводники пары проходят через щель, расположенную выше контакта, а затем заходят в его нож. Контакт оборудован крюком для облегчения фиксации проводника во время терминирования. Боковые щели служат только для позиционирования проводников - они не обеспечивают ни крепления, ни ослабления натяжения проводников. После раскладки и фиксации проводников они терминируются в коннекторах с помощью специального терминирующего инструмента.

Блок 66 имеет маркировку "ВЕРХ" ("ТОР") для ориентации при монтаже. Все проводники кабеля должны быть терминированы вне зависимости от их дальнейшего использования. Если же по каким-либо причинам необходимо терминировать число пар меньшее, чем число пар в кабеле, лишние пары должны быть подрезаны до уровня края внешней оболочки кабеля или немного глубже.

Блоки 66 предназначены для терминирования одножильных медных проводников размером от 20 до 26 AWG в пластиковой изоляции. Использование многожильных проводников не рекомендуется. При терминировании проводник запрессовывается в щель между двумя лезвиями контакта с помощью специального терминирующего инструмента, изоляция разрезается (смещается) и создается вакуумноплотный контакт между медным проводником и коннектором из фосфорной бронзы.

Пружинное действие луженого коннектора удерживает проводник. Терминирующий инструмент также удаляет и излишек проводника. Допускается терминирование только одного проводника в одном коннекторе. После удаления проводника из контакта контакт может быть использован повторно при условии, что вновь терминируемый проводник будет такого же или большего размера. Использование проводников размером меньше допустимого, многократное использование коннектора и терминирование двух проводников в одном коннекторе рано или поздно приведет к деградации качества контакта.

Технология развития пары при терминировании и длина развития пары создают проблему использования высших категорий рабочих характеристик, таких как категория 5. Коммутирующие клипсы, представляющие из себя (с точки зрения технологий высокочастотной передачи сигнала) довольно крупные металлические объекты, также могут вносить значительный вклад в деградацию согласования импеданса и переходного затухания на высоких частотах. По этой причине стандартные блоки 66М не пригодны для работы с категориями выше категории 3.

Некоторые производители предлагают блоки 66 с низкими уровнями NEXT, способные работать в системах категории 5. Стандартный метод разводки проводников "один проводник на щель" создает высокие уровни перекрестных помех даже на специальных блоках категории 5. Для обеспечения соответствия требованиям высокоскоростных технологий пары укладываются в щели целиком без развития проводников и укладки их в две щели. Этот метод позволяет поддерживать пары неразвитыми на минимальное расстояние от точек терминирования. Единственным незначительным недостатком такой технологии является затрудненное чтение цветовой кодировки терминированных проводников.

Существует версия блока 66, подобная блокам с telco-коннекторами, но выполненная на основе 8-позиционных модульных гнезд.

Гнезда монтируются на боковых сторонах блока группами по 4. Такой тип блока устраняет необходимость использования дополнительной пэтч-панели для подключения к кабельной системе активного оборудования с однопортовыми модульными коннекторами. При использовании таких систем нужно удостовериться в том, что конкретный блок специфицирован для работы с высокоскоростными приложениями. Проводники и пары, соединяющие модульные гнезда и контакты блока, могут не обладать достаточным уровнем рабочих характеристик. В этом случае блок не может быть использован в системах категорий 4 и 5.

Для монтажа блоков 66М используются несколько методов. Наиболее распространенным является непосредственное крепление на специальных настенных панелях. Обычно такие панели изготавливаются из листа фанеры или ДСП размерами 2,5 м х 1,5 м х 2 см, крепятся к стене и покрываются огнеупорными красителями светлого цвета. Блок 66, как правило, состоит из двух частей - передней, содержащей контакты и монтажные щели, и монтажной рамки, крепящейся на стенной панели. После монтажа рамки на стене блок 66 устанавливается на нее и фиксируется с помощью защелок, являющимися частью рамки. В блоках с подсоединенными конекторами коннекторы, как правило, монтируются на рамке и блок может быть установлен только как единое целое.

Кроме монтажа на стенных панелях, блоки 66 могут устанавливаться на монтажных металлических рамах. Рамы затем могут монтироваться на настенных панелях или в стандартных аппаратных стойках размером 19". Цветовое кодирование блоков 66 следующее: общая цветовая схема разбита на пять 5-парных групп. Каждая группа имеет собственный первичный цвет, одинаковый для всех пар в группе. Первичные цвета по порядку - белый, красный, черный, желтый и фиолетовый (или пурпурный) имеют сокращенные обозначения W, R, ВК, Y, V (или Р). Могут встречаться и такие сокращения - WHT, RED, BLK, YEL и VIO или PUR. Например, первая труппа проводников имеет проводник белого цвета в каждой паре; второй проводник окрашен во вторичный цвет. Вторичные цвета - голубой, оранжевый, зеленый и серебристо-серый имеют сокращенные обозначения -BL, О, G, BR и S (или ВШ, ORG, CRN, BRN и SLT). Следует отметить, что в соответствии с TIA 568-А используются сокращенные аббревиатуры (первая буква цвета или две буквы, где это необходимо).

Каждый проводник в паре имеет спиральную или кольцевую полоску на оболочке цвета парного ему проводника. Пары идентифицируются по их первичному и вторичному цветам. Таким образом, первая пара в первой группе - W/BL ("бело-голубая" или "white-blue") и состоит из белого проводника с голубой полосой и голубого проводника с белой полосой. Проводник, окрашенный первичным цветом, всегда терминируется первым (в блоке 66 сверху вниз). [4, c.109]

1.3.3 Коммутационные блоки типа 110

Широко используемый терминационный блок типа 110 применяется сравнительно недавно - около двух десятилетий. Как альтернатива старым системам, система 110 была разработана для высоких плотностей терминирования проводников и лучшего разделения "входящих" и "выходящих" кабелей. Кроме этого, система 110 имеет большое значение, потому что ее 4-парные коннекторы используются в большинстве пэтч-панелей и розеточных модулях, выпускаемых различными производителями.

Система 110 состоит из двух базовых компонентов - коммутационного блока 110 и коннектора 110С. Коммутационный блок 110 - это штампованный монтажный пластиковый узел с горизонтальными индексированными гребенками, на каждой из которых укладываются и фиксируются 25 пар проводников. Блоки изготавливаются различной емкости - 50, 100, 200 и 300 пар. 100-парный блок имеет четыре горизонтальные гребенки, ЗОО-парный - 12. Блок 110А имеет свободное пространство глубиной 80 мм под монтажной рамкой для укладки кабелей и используется в стандартных приложениях. Блок 110D выпускается в низкопрофильном исполнении со свободным пространством глубиной 30 мм для специальных приложений. Блок 110Т с размыкателем линии обеспечивает возможность разрывать линию при тестировании ее в любом направлении. Между гребенками оставлено пространство для аккуратной раскладки терминируемых проводников. Сам коммутационный блок не создает электрического контакта с проводником, а только надежно фиксирует его. После распределения и фиксации пар кабеля они терминируются с созданием электрического контакта путем посадки коннектора 110С в гребенку блока.

Коннектор 110С представляет собой цельнопластиковый узел, в котором расположены луженые металлические контакты, предназначенные для терминирования проводников размером 22, 24 и 26 AWG с помощью технологии IDC. Коннекторы изготавливаются в 3-, 4-и 5-парных конфигурациях и крепятся на коммутационном блоке с помощью замкового механизма. Верхний край коннектора 110С используется для терминирования кроссировочных проводников или, иногда, других кабелей, или для подключения адаптеров. Коннектор имеет систему цветового кодирования, облегчающую раскладку проводников и их терминирование. Кроссировочные проводники представляют собой пары в изоляции без внешней оболочки. Система 110 предназначена для работы с изолированными проводниками размером от 22 до 26 AWG, Коннекторы 110 предназначены для терминирования только одножильных проводников.

Система 110 используется для терминирования многопарных станционных кабелей и создания кросс-соединений с другими точками терминирования. В типичной ЛВС-инсталляции может быть смонтировано несколько настенных или стоечных блоков 110, соединенных с пэтч-панелями кроссировочными кабелями.

Существуют рамные узлы 110 с заранее терминированными 25-парными кабелями.

На другом конце этих кабелей установлены 50-контактные telco-коннекторы, с помощью которых можно осуществлять подключение к активному сетевому оборудованию, телефонным коммутаторам и другим устройствам с многопортовыми выходами. В общем случае, система 110 может работать в сетях категории 5.

Это свойство обеспечивается за счет небольших размеров коннектора 110 и возможности поддерживать целостность витков пары практически до самой точки терминирования.

Коммутационный блок 110 является важной составной частью многих розеточных модулей и пэтч-панелей. Он обладает преимуществами простоты использования в дополнение к способности создавать высококачественный контакт. Главным недостатком блока 110 является расположение контактов в одном ряду, что делает его шире некоторых других систем IDC. Это мешает близкому расположению гнезд на одной плате розетки. Некоторые производители пэтч-панелей решают эту проблему расположением гребенок 110 в два ряда, от которых пары расходятся к гнездам.

Система цветового кодирования блоков 110 аналогична схеме для блоков 66.

К преимуществам блоков 110 можно отнести наличие цветовых маркеров, нанесенных на верхний край гребенки коннектора 110, что значительно облегчает раскладку проводников и снижает вероятность ошибок при терминировании. [4, c.118]

1.3.4 Коммутационные блоки BIX

Коммутационная система BIX является основой СКС категории 5 производства компании NORDX/CDT, и носящей название IBDN (Integrated Building Distribution Network). Несмотря на то, что коннектор был создан в 1980 году, все современные коннекторы BIX соответствуют спецификациям категории 5.

Система NORDX/CDT BIX весьма сходна по своей концепции с системой 110.

Это - двухсторонний 50-контактный коннектор, монтируемый горизонтально на монтажной раме. В отличие от системы 110, магистральные или горизонтальные кабели терминируются непосредственно на задней стороне коннектора. Матрица коннекторов BIX, установленных на 50-, 250- или 300-парные рамы, формирует "модуль". Модули могут монтироваться непосредственно на стенах, на настенных панелях или в аппаратных стойках при использовании комплекта для монтажа в стойках. Модули также могут быть установлены на специальных рамах, формируя таким образом готовый распределительный щит.

Конструкция коннектора BIX обеспечивает отличные характеристики по переходному затуханию. Кроссировка осуществляется с внешней стороны коннектора BIX. Коннекторы маркируются с 4- или 5-парными интервалами, 4-парные версии, как правило, применяются для большинства приложений ЛВС, а 5-парные версии хорошо подходят для терминирования кабелей с 25 и большим количеством пар.

Все соединения выполняются с помощью специального инструмента, функционально аналогичного инструментам, используемым для терминирования блоков 66 и 110. В комплекты насадок стандартных инструментов часто включаются насадки для терминирования коннекторов BIX. Кабели при терминировании заводятся либо с двух сторон монтажной рамы, либо сверху или снизу коннектора. Монтажные рамы оборудованы маркировочными линейками, устанавливаемыми между парами коннекторов В1Х, Для коммутации двух позиций вертикально расположенной смежной пары коннекторов предусмотрены специальные коммутационные клипсы.

Коммутационные блоки BIX используются также в качестве коннекторов в модульных телекоммуникационных розетках и в пэтч-панелях. Розетки и пэтч-панели поставляются несколькими производителями, но сами блоки изготавливаются только NORDX/CDT. [4, c.127]

1.3.5 Коммутационные блоки KRONE

Коммутационная система KRONE существует в 8-, 10- и 25-парном исполнении базовых коннекторных модулей, монтируемых в различных сочетаниях. 8- и 10-парные коннекторы могут устанавливаться в отдельные монтажные рамы общей суммарной емкостью 20 коннекторов. Такие рамы в итоге способны к терминированию 160 или 200 пар проводников, 8-парный коннектор обычно используется для терминирования двух горизонтальных 4-парных кабелей.

Монтажные модульные рамы могут устанавливаться по отдельности на стене или тройками в аппаратных стойках 19 дюймов. Для 25-парных приложений существуют 25-парные коннекторы и монтажная рама. 25-парный коммутационный модуль по конструкции аналогичен системе 110 - он состоит из передней и задней частей. Как и в случае 8- и 10-парных коннекторов, 25-парный коннектор устанавливается горизонтально на монтажной раме. Можно использовать специальный узел из двух 25-парных модулей с монтажной рамой такого же размера, как у стандартного блока 66. Такие узлы, как и блоки 66, позволяют терминировать 50 пар и идеально подходят для тех случаев, когда необходимо заменить старые системы на новые, более производительные. Для многих компаний-контракторов технология терминирования с помощью блоков KRONE является наиболее предпочтительной при работе с распределительными панелями. Наибольшую популярность приобрела система KRONE в телефонной промышленности. Уникальный серебреный IDC-контакт KRONE, врезающийся в проводник под углом к его оси 45°, обеспечивает надежное, вакуумно-плотное соединение одножильных или многожильных проводников размером 22-26 AWG.

Зажимы фиксирующие изоляцию надежно удерживают проводник и изолируют место контакта от воздействий вибраций и механических сил. Осевые и крутящие силы позволяют поддерживать долговременное соединение. Утопленные контакты и проводники обеспечивают защиту цепей от аварий и коротких замыканий. Для терминирования блоков KRONE требуется специальный инструмент. [4, c.129]

1.3.6 Коммутационные панели (пэтч-панели)

Пэтч-панели (или панели переключения) предназначены для обеспечения гибких соединений между горизонтальными или магистральными кабелями и портами активного оборудования в телекоммуникационных шкафах. Пэтч-панели имеют модульные гнезда, аналогичные гнездам телекоммуникационных розеток или активного оборудования. В качестве портов активного оборудования ЛВС наиболее часто используются 8 -позиционные модульные гнезда, поэтому удобно соединять порт активного оборудования и порт пэтч-панели с помощью модульного аппаратного шнура (или пэтч-корда).

Пэтч-панели более удобны для использования по сравнению с технологией терминирования, используемой в коммутационных блоках, особенно для конечных пользователей, поскольку каждое гнездо на пэтч-панели однозначно соответствует розетке на рабочем месте.

Коннекторы на пэтч-панелях располагаются в соответствии с проектом производителя, и можно встретить как коннекторы, расположенные через одинаковые интервалы, так и расположенные группами по 4 или 6. Как правило, нумеруются коннекторы в соответствии с порядком их следования на пэтч-панели, но почти всегда предусматривается возможность альтернативной маркировки портов.

Пэтч-панели поддерживают стандартные схемы разводки (Т568А и Т568В).

Можно использовать пэтч-панель со схемой разводки Т568А для реализации схемы B, но в таком случае необходимо произвести реверсирование пар на коннекторе и, кроме того, при таком подходе резко возрастает вероятность ошибок в коммутации вследствие внесенной путаницы.

Стандартные пэтч-панели, в общем случае, используют один из видов контакта со смещением изоляции (IDC) на задней части панели для терминирования магистральных или горизонтальных кабелей. Существует две основные конструкционные версии пэтч-панелей.

Первая - панели, использующие или группы коннекторов с общим терминационным блоком или индивидуальные коннекторы с собственными точками терминирования, расположенными на обратной их стороне. Вторая - панели с многопортовыми коннекторами, предназначенные в основном для специальных приложений.

Технология терминирования пэтч-панелей идентична терминированию коннекторов телекоммуникационных розеток на рабочем месте или коммутационных блоков. Существуют пэтч-панели, использующие отдельные контакты IDC, блоки 110, блоки 66, блоки BIX и блоки KRONE. Каждый метод обладает своими преимуществами и недостатками и, как правило, выбор зависит от личного отношения компании-монтажника. Следует отметить, что использование стандартных блоков 66, в общем, не рекомендуется в высокоскоростных кабельных системах, в особенности в системах с характеристиками выше категории 3. Использование современных блоков категории 5 можно рекомендовать при условии наличия сертификата UL.

Пэтч-панели, с точки зрения стандартов, относятся к разряду коммутационного оборудования и должны обладать определенным категорийным рейтингом рабочих характеристик для обеспечения функционирования соответствующих приложений. Большинство современных панелей специфицированы для работы с компонентами категории 3, 4 или 5. Стандарт TIA 568-А и другие кабельные стандарты требуют, чтобы все коммутационное оборудование имело маркировку категории его рабочих характеристик. В качестве маркировки определены следующие обозначения "Category п" или "Cat п", где п - номер категории, 3, 4 или 5. Допускается обозначение "С" с расположенным внутри номером категории. При отсутствии маркировки можно считать панель не категорийной и не пригодной для высокопроизводительных кабельных систем.

К числу наиболее вероятных проблем, связанных с использованием пэтч-панелей, можно отнести организацию терминируемых кабельных потоков и подключаемых пэтч-кордов. Для решения подобных проблем существует огромное разнообразие специальных приспособлений для управления кабельными потоками, так называемых кабельных органайзеров. Некоторые пэтч-панели выпускаются с интегрированными органайзерами и устройствами компенсации натяжения кабелей, как с обратной, так и с внешней стороны. На боковых сторонах аппаратных стоек могут монтироваться боковые вертикальные органайзеры, упрощающие организацию кабелей и пэтч-кордов, проходящих от одной пэтч-панели к другой. Для организации кабелей между стойками используются кабельные лотки и лестницы (открытые лотки с поперечными перекладинами), соединяющие верхние части стоек. В крупных телекоммуникационных шкафах и аппаратных могут быть использованы телекоммуникационные трассы под фальшполами. [4, c.134]

1.3.7 Пэтч-корды

Пэтч-корд представляет собой короткий отрезок гибкого кабеля, терминированный с обоих концов 8-позиционными модульными вилками. Пэтч-корд аналогичен пользовательским шнурам на рабочем месте и в телекоммуникационном шкафу. В общем, все эти кабельные шнуры упоминаются под разными названиями, отражающими в большей степени их назначение, а не конструкцию.