В стандартах регламентируются методы прокладки кабелей различных подсистем СКС. Особенное внимание уделено предосторожности от повреждений прокладываемый кабелей, регламентируются радиусы изгибов кабелей разных типов при прокладке и последующей эксплуатации. Указаны минимальные значения радиусов изгибов. Достаточно подробно описаны методы монтажа соединительных муфт, кроссов, сетевого оборудования и абонентских розеток. Последовательность действий при подключении активного оборудования к коммутационным панелям также подробно описана в указанных ранее стандартах.

При монтаже СКС должна быть выполнена маркировка кабелей, портов на кроссовом оборудовании и абонентских розетках. В противном случае могут возникнуть серьезные затруднения при эксплуатации кабельной системы.

2.8 Тестирование СКС

Для симметричных кабелей даны предельно допустимые значения на следующие параметры:

· схема разводки (TIA/EIA 568A/568B);

· длина (L);

· вносимые потери (IL);

· переходное затухание на ближнем конце (NEXT);

· суммарное переходное затухание на ближнем конце (PSNEXT);

· приведенное переходное затухание на дальнем конце (ELFEXT);

· суммарное приведенное переходное затухание на дальнем конце (PSELFEXT);

· возвратные потери (RL);

· задержка распространения (PD);

· смещение задержки (PDS).

· дополнительно в схему тестирования могут быть включены: сопротивление, емкость, импеданс.

В ГОСТе приведены формулы для расчета некоторых величин, таких как NEXT, PSNEXT, ELFEXT, PSELFEXT.

Там же определяется состав тестового оборудования для проведения испытаний симметричных кабелей, его характеристики, методы испытаний, допустимые погрешности измерения и стандарты. Полевое тестирование производится тестовым оборудованием с соответствующим последним стандартам программным обеспечением; в режиме, соответствующем тестируемой кабельной линии; откалиброванном и проверенном на эталонной линии. Проверку на эталонной линии (характеристики которой заранее известны) рекомендуется периодически повторять монтажникам СКС. Кабельные анализаторы перед началом тестирования следует настроить на категорию, соответствующую СКС.

Волоконно-оптические кабели, оптические разъемы, неразъемные и разъемные соединения и каналы так же должны проходить полевые испытания на соответствие стандартам. Основным параметром для оптоволоконных каналов является затухание, оно строго регламентировано в соответствующих стандартах. Так же для многомодового волокна имеет значение коэффициента широкополосности, но его в полевых условиях не измеряют. Подробнее о методах испытания компонентов СКС в [10].

2.9 Вывод

Для разработки проекта СКС для зданий с офисными помещениями существует множество вариантов реализации, огромное число компонентов и копаний поставщиков телекоммуникационного оборудования. Каждое решение должно приниматься исходя из реальной ситуации, требований будущего владельца СКС и его экономических возможностей. Повторим, что СКС, является одной их капитальных инженерных систем здания и каждый проект должен выполняться с учетом того, что срок службы такой системы должен соответствовать сроку эксплуатации всего здания, то есть 10-15 лет. Поэтому требуется предусмотреть все возможные требования к кабельной системе здания, которые могут возникнуть в ходе его эксплуатации.



3. Организация ЛВС предприятия

3.1 Структурная схема и состав ЛВС предприятия

В связи с большой площадью территории, большим количеством зданий, цехов, подразделений и пользователей (около 1500 пользователей) для повышения производительности, отказоустойчивости сети необходимо разделить ее на логически независимые объекты, которые будут объединены между собой узловыми сетевыми устройствами. В тоже время разделение большой сети на более мелкие обеспечит возможность более простого ее администрирования. Таким образом, топология ЛВС предприятия будет выполнена в виде иерархической звезды. В качестве технологии канального уровня будет использоваться семейство высокоскоростных версий Ethernet.

Для обеспечения разделения ответственности между коммутаторами будет использована типовая архитектура, состоящая из: коммутаторов уровня ядра сети, коммутаторов уровня распределения и уровня доступа. От коммутаторов, установленных на уровне ядра сети, требуется высокая производительность и отказоустойчивость. Так как именно от них будет зависеть работоспособность всей сети. Коммутаторы распределения будут расположены по территории предприятия, ближе к группам коммутаторов доступа, к которым уже и подключаются конечные пользователи ресурсов ЛВС. Непосредственно к коммутатору ядра сети подключаются коммутаторы серверных шкафов, которые обслуживают, так называемые SAN (Storage area network), локальные сети внутри серверных шкафов.

Предприятие разделено на 5 зон, каждая из которых будут обслуживаться от своего коммутатора уровня распределения. Зоны выбраны в зависимости от месторасположения и количества пользователей. Схема ЛВС предприятия отображена на рисунке 2.

Логически такая крупная сеть должна быть разделена на несколько сетей более мелкого размера. При такой реализации подходе повысится производительность сети, так как широковещательный и другой «сорный трафик» не будет распространяться по все сети, занимая пропускную способность сети. В случае возникновения сбоев в работе сети, таких как широковещательных шторм, из строя выйдет только небольшой логический фрагмент сети, проблему в котором можно будет выявить и исправить значительно быстрее. То есть в таком случае обеспечивается удобство администрирования сети. При проведении каких-либо работ по перестройки сети, можно будет это делать по частям, что упрощает работу сетевых администраторов и позволяет вывести из эксплуатации небольшое количество пользователей на время проведения работ.

Рисунок 2 - Топология ЛВС предприятия

Для разделения сети на будет использована технология virtual local area network (VLAN). На каждое подразделение, а иногда на группу более мелких подразделений, будет организована своя виртуальная сеть. Так же будут созданы несколько vlan-ов для соединения коммутаторов ядра сети и уровня распределения. В каждой такой сети будет использованы уникальные сетевые адреса. Виртуальные сети для размещения подразделений в свои уникальные vlanы будут использоваться порты коммутаторов уровней ядра и распределения. Это будет сделано в ходе конфигурирования активных сетевых устройств.

Как видно из схемы для связи коммутаторов ядра и распределения будут использоваться несколько логических каналов. Будет реализована топология ядра сети «звезда + кольцо». От коммутатора ядра звездой расходятся каналы до коммутаторов распределения, они выделены на схеме голубым цветом. Таким образом получается «звезда». Эти каналы будут выделены в отдельный vlan, который будет использоваться только для связи магистральных коммутаторов.

Желтым цветом выделены каналы, которые будут связывать магистральные коммутаторы в «кольцо». Ранее было недопустимо создание петель в сетях Ethernet. Но требования к надежности сети привели к тому что стали разрабатываться технологии, способные поддерживать избыточные связи в сети, для резервирования каналов. Ethernet Ring Protection Switching (ERPS) одна из технологий которые позволяют организовывать отказоустойчивые топологии сети. Выбрана была она, а не Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP), за быстрое время восстановления работоспособности сети в случае выхода одного из каналов из строя. Для протокола RSTP время сходимости составляет менее 10 секунд, в то время как для ERPS - менее 50 миллисекунд. Это так же будет отдельный vlan, используемый только магистральными коммутаторами.

Для объединения всех виртуальных сетей и нахождения маршрутов между ними будет использована динамическая маршрутизация. А именно протокол Open Shortest Path First version 2 (OSPFv2). Каждый из магистральных коммутаторов будет иметь возможность работы на 3 уровне модели OSI, то есть будет являться коммутатором уровня L3. В домене протокола OSPF будет выделена одна магистральная зона - backbone. В ней будут находиться только маршрутизаторы (встроенные в коммутаторы L3), которые будут обмениваться между собой сведениями о подключенных к ним виртуальным сетям. В этом протоколе необходимо выделение корня домена OSPF - Designated root (DR), и необходимо наличие резервного корня - Backup designated root (BDR). В качестве DR будет использоваться коммутатор уровня ядра, в качестве BDR - один из коммутаторов уровня распределения.

Каждый коммутатор уровня доступа пользователей будет использоваться в своем конкретном vlanе, выделенном для него на коммутаторе уровня распределения. В некоторых случаях такие коммутаторы могут быть использованы для подключения к ним коммутаторов на меньшие количества портов, но для логики работы сети это не имеет значения.

Таким образом организуется производительная, отказоустойчивая и легко масштабируемая архитектура локальной вычислительной сети.

3.2 Определение необходимой пропускной способности каналов

В современных корпоративных сетях предоставляются разные виды услуг. В последнее время экономически оправданно происходит конвергенция разнородных сетей в одну универсальную среду передачи данных. На основе ЛВС предполагается использовать различные виды трафика: чувствительного к задержкам пакетов и чувствительного к потере пакетов.

В рекомендациях RFC 2679 указаны характеристики задержек для различных типов трафика IP сетей. Задержки возникают в ходе нескольких процессов распространения данных: формирования сигнала на выходных интерфейсах компьютеров и коммутаторов, в следствие ограниченной скорости передачи сигналов по каналам связи, при ожидании пакетов в очереди на передачу, в следствии коммутации пакетов. В ходе проектирования вычислительной сети, есть возможность повлиять только на два последних параметра.

Для организации необходимых качественных и количественных характеристик потери пакетов и задержек пакетов продумано множество различных механизмов. Применяются методы обратной связи, приоритезации трафика и метод недогруженного режима работы.

Исходить только из планируемых на сегодняшний день сервисов к проектированию сети считаю недопустимым. Поэтому метод реализации недогруженных каналов считаю самым оптимальным. В таком случае каналы ЛВС будут использоваться на максимум на 20-30 %, что будет гарантировать доставку пакетов с гарантированной задержкой.

В будущем трафик в сети возможно будет оценить и разбить на различные категории, в соответствии с требуемыми характеристиками для различных сетевых сервисов.

Исходя из реалий сегодняшнего рынка телекоммуникационных устройств, наиболее подходящей скоростью для соединения коммутаторов уровня ядра и распределения является - 10 Гигабит/сек. То есть стандарт 10GBase-LR. Интерфейсы коммутатора ядра, к которым будут подключены коммутаторы серверных шкафов, необходимо подключать уже на скорости 40 Гигабит/сек (40GBASE - SR).

Для подключения коммутаторов доступа пользователей к коммутаторам распределения будут использованы варианты Ethernet со скорость 1 Гигабит/сек (1000BASE - SX) в случае небольшого количества пользователей (?50). В административных здания, где за одним портом коммутатора распределения будет находиться большое количество пользователей (больше 50) планируется использовать технологию LAG для объединения нескольких интерфейсов со скоростью 1 Гигабит/сек в один более скоростной вариант. При помощи этой технологии существует возможность объединить до 8 интерфейсов.

Уже значительное время коммутаторы доступа и пользовательские компьютеры снабжаются интерфейсами и сетевыми картами, поддерживающими скорости в 1 Гигабит/с (1000BASE - T). Именно этот стандарт и будет использован для конечного подключения ПК пользователей. Многие периферийные устройства снабжаются сетевыми картами стандарта FastEthernet со скоростью 100 Мбит/с (100BASE - T). Стандарты 100BASE - T и 1000BASE - T поддерживаются портами коммутатора, и при подключении сетевого устройства выбирается максимально возможная скорость соединения. Схема распределения скоростей по каналам ЛВС изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Пропускная способность каналов на структурной схеме ЛВС

3.3 Выбор компонентов ЛВС

Исходя из предыдущих проектных решений требуется выбрать оборудование с соответствующими количеством портов, типом поддерживаемых приемопередатчиков, скоростью обработки пакетов и программным обеспечением. Так каждый коммутатор уровня ядра и распределения должен поддерживать динамические протоколы маршрутизации, поэтому выбор сделан в пользу L3 коммутаторов.

Коммутатор L3 уровня ядра должен иметь не менее 8 SFP+ интерфейсов для соединения с коммутаторами уровня распределения и 2 QSFP+ интерфейса для соединения с коммутаторами в серверных шкафах. Так как через коммутатор ядра сети будут проходить самое большое количество пакетов, то производительность должна быть не ниже 2,56 Тбит/с, или 720 млн. пакетов/с. Коммутатором ядра сети будет коммутатор Huawei S6720-30C-EI-24S-DC с картой расширения на дополнительные 4 интерфейса QSFP.

Коммутатор L3 уровня распределения должен иметь не менее 24 интерфейсов SFP для подключения коммутаторов доступа к сети и не менее 4 интерфейсов SFP+ для подключения к коммутатору ядра и «соседним» коммутаторам распределения. Для этих коммутаторов так же важна высокая пропускная способность и производительность ЦП. В качестве коммутаторов распределения будут использованы коммутаторы Huawei S5720-32X-EI-24S-AC.

Коммутаторы доступа должны обладать максимальной плотностью медных портов, в лучшем случае 48, и как минимум двумя портами для подключения к коммутаторам уровня распределения. К таким коммутаторам предъявляется особое требование к масштабированию, так как количество пользователей может возрасти. Поэтому коммутаторы доступа будут выбраны стекируемые. Для доступа пользователей будут использоваться коммутаторы Huawei S5700-48TP-SI-AC.

Для SFP, SFP+ и QSFP интерфейсов необходимо использование SFP, SFP+ и QSFP+ модулей. Модули могут обладать разными передаточными характеристиками, например, средой передачи и дальностью. Данные о модулях приведены в таблице 3.1.1.

В приложении 1 приведены внешние виды коммутаторов, SFP, SFP+ и QSFP+ модулей.



Таблица 3.3.1. Характеристики используемых SFP, SFP+ и QSFP модулей

	QSFP+	SFP+	SFP
Среда передачи	Многомодовое оптоволокно	Одномодовое оптоволокно	Многомодовое оптоволокно
Стандарт Ethernet	40GBASE-LM4	10GBASE-LR	1000BASE-SX
Мощность передатчика, дБм	2	-1	-2
Чувствительность приемника, дБм	- 10	-14,4	-17
Опт.бюджет, дБм	12	13,4	15
Используемые длины волн, нм	1271/1291/1311/1331	1310	850
Максимальное расстояние, м	140	от 2 000 до 10 000	550

3.4 Аппаратные и кроссовые помещения

В данной работе было принято типовое решение совместить РУТ и РУЗ в одной аппаратной. Так как количество пользователей сети около 1200 будет использовано помещение площадью 110 м2. В этом помещении будут расположены 4 шкафа на 42 RU, один шкаф будет использован для размещения в нем кроссового и сетевого оборудования. Остальные 3 в качестве серверных шкафов. Шкафы будут выполнены в соответствии со стандартами ANSI/EIA RS-310-D, IEC297-2, DIN41494, ETSI. Передняя и задняя двери будут перфорированы, удобные кабельные вводы и соответствующей глубины для установки оборудования. Прокладка кабелей внутри аппаратной будет производится в кабельных лотках под потолком. Так же будут использованы рекомендации по расположению в помещении стеллажей для хранения запасных компонентов, инструментов и документации. Будет предусмотрено рабочее место системного или сетевого администратора. Примерный план аппаратной указан на рисунке 4.

Рисунок 4 - План аппаратной

КЗ и КЭ будут занимать значительно меньшую площадь. Внутри помещений оборудование будет расположено либо в напольных шкафах ёмкостью 42U (при большой площади обслуживания и большом количестве пользователей), либо в настенных шкафах, при малой площади обслуживания и небольшом количестве пользователей. Пример размещения оборудования в кроссовой приведен на рисунке 5.

Рисунок 5 - План кроссовой

В составе шкафа для кроссового оборудования будут размещены кроссы для кабелей внешних магистралей. Представлены они будут оптическими кабелями с одномодовыми волокнами стандарта G.652D (класс ОВ OS2). Общее количество кабелей внешних магистралей КВМ - 6, еще один, а в перспективе и более, будут использованы для подключения к Интернет-провайдерам. Для подключения КЭ и серверных шкафов будут использоваться многомодовые кабели внутренней прокладки с волокнами G.651 (класс ОВ OM3). Количество волокон в каждом оптоволоконном кабеле МПТ и МПЗ будет определено из соображения, что требуемое на данный момент кол-вол волокон будет умножено на коэффициент К=3, для создания запаса на будущее использование. В этом же шкафу будет расположен коммутатор уровня ядра. Под каждым кроссом и коммутатором будут расположены кабельные организаторы, которые необходимо использовать для повышения эксплуатационных характеристик.

В серверных шкафах будут расположены сами серверы, системы хранения данных и ленточные библиотеки. Серверы выбираются в зависимости от используемого программного обеспечения (его требований к производительности) и количества пользователей. В качестве примера требуемого сервера можно привести: блейдовый сервер Huawei E9000. Для хранения больших объемов данных используются специализированные системы хранения данных, важными характеристиками для которых являются скорость чтения/записи и объем жестких дисков. Подходящей системой для нашего предприятия считаю Huawei OceanStor 9000. Для резервного копирования будет использована ленточная библиотека Lenovo TS3100.

Для обеспечения требуемых характеристик по энергоснабжению силовые розетки к которым будут подключены шкафы будут подключены от источников бесперебойного питания. ИБП выбираются в зависимости от суммарной мощности серверного оборудования. Количественно мощность ИБП можно рассчитать делением суммарной мощности на коэффициент 0,7. Рекомендуемым ИБП для нашей сети предприятия будет Huawei UPS5000-A Series.

В данной работе состав серверных шкафов приводится не будет, так как для этого требуется отдельные расчеты производительности серверного оборудования и выбора соответствующих компонентов.

Состав телекоммуникационного шкафа изображен на схеме в таблице 3.4.1. Данный состав будет так же характерен для КЗ МПЗ и КЭ в ГП, только с некоторыми изменениями.

Таблица 3.4.1. Состав ТК шкафа на 42U.

1	Оптический кросс ШКОС-Л-2U с одномодовыми разъемами	Для кабелей МПТ
2
3	Кабельный организатор
4	Оптический кросс ШКОС-Л-2U с многомодовыми разъемами	Для кабелей МПЗ
5
6	Кабельный организатор
7	Патч-панель 19" 2U 48 портов RJ45 UTP Cat5e	Для кабелей горизонтальной подсистемы
8
9	Кабельный организатор
10	Патч-панель 19" 2U 48 портов RJ45 UTP Cat5e	Для кабелей горизонтальной подсистемы
11
12	Кабельный организатор
13	Коммутатор Huawei S6720	Ядро сети
14	Кабельный организатор
15	Коммутатор Huawei S6720	Ядро сети резерв
16	Кабельный организатор
17	Коммутатор Huawei S5720	Распределение
18	Кабельный организатор
19	Коммутатор Huawei S5720	Распр-ние резерв
20	Кабельный организатор
21	Коммутатор Huawei S5700	Доступ поль-лей
22	Кабельный организатор
23	Коммутатор Huawei S5700	Доступ поль-лей
24	Кабельный организатор
25	Резерв
26 - 41	Резерв
42	Резерв

В составе телекоммуникационного шкафа в КЗ будет использоваться только 1U для размещения оптического кросса ШКОС-Л для одномодового волокна, так как количество волокон данного типа будет значительно меньшим. В некоторых местах заводской территории планируется использовать КЗ не только для одного здания. Объясняется это тем, что на участке территории предприятия будет расположено несколько небольших зданий, с малым количество пользователей. В таком случае в КЗ необходимо будет «завести» некоторое количество кабелей с многомодовыми волокнами внешней прокладки. Таким образом может быть увеличено количество оптических кроссов, или их размер, для терминирования внешних оптических кабелей с многомодовыми волокнами.

3.5 Кабели и трассы МПТ и МПЗ

По территории предприятия кабели подсистемы внешних магистралей будут проложены в имеющихся телефонных канализациях. Предпроектный осмотр выявил, что эти сооружения находятся в исправном состоянии, и свободного пространства в асбоцементовых трубах будет достаточно для прокладки дополнительных кабелей.

Для прокладки МПТ будут использованы оптоволоконные кабели, специализированные для телефонных канализаций. В таких кабелях используется дополнительная защита из гофрированной стальной ленты, и упрочняющие стальные нити. Исходя из расчетного количества подключаемого оборудования, необходимо проложить кабели емкостью 8 волокон от РУТ до каждого РУЗ. Оптические волокна кабеля должны соответствовать классу ОВ OS2. По классификации производителя СвязьСтройДеталь такой кабель маркируется - ТОЛ-П-08У-2,7кН. Внешний вид кабеля приведен на рисунке 6, а его вид в поперечном сечении на рисунке 7.

Для прокладки кабелей МПЗ будут использованы различные виды кабеля. Это будет зависеть от типа подключаемых зданий. В зданиях с большим количество пользователей, где на каждом этаже будут расположены КЭ, необходимо использовать кабели, соответствующие требованиям для внутренней прокладки, с волокнами, соответствующими классу ОВ ОМ3. Кабели будут размещены в вертикальных стояках.

Для прохождения межэтажных перекрытий будут использованы пластиковые трубы диаметром не менее 78 мм, выполненные из материала, не распространяющего горение. Исходя из расчетов необходимо использовать кабели емкостью 8 волокон от КЗ до каждой КЭ. Примером кабеля по классификации производителя СвязьСтройДеталь является - InLAN Distribution B ОБР-В нг(A) HF 8 G.651. Внешний вид кабеля приведен на рисунке 8.

Рисунок 6 - Внешний вид и вид в разрезе кабеля прокладки по телефонным канализациям

Рисунок 7 - Вид кабеля внешней прокладки в поперечном сечении

Рисунок 8 - Внешний вид оптического кабеля внутренней прокладки

В случаях, когда КЗ будет обслуживать несколько зданий, необходимо будет использовать кабели внешней прокладки для телефонных канализаций. Будет использован кабель аналогичный ТОЛ-П-08У-2,7кН, только с многомодовыми волокнами, соответствующими классу ОВ ОМ3. Так же в некоторых случаях будут использованы кабели переменной емкости. Допустим при прокладке от РУЗ до нескольких РУЭ будут использованы кабели с 16-ю оптическими волокнами, которые будут в определенном колодце разделены на два кабеля емкостью 8 волокон. Для ветвления оптических кабелей будут использованы оптические муфты, которые обеспечат защиту обнаженных участков кабеля. В нашем случае будут использованы муфты МОГ-Т-3-40-1КБ4845. Внешний и внутренний виды муфты приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 - Внешний у внутренний виды оптической муфты.

При входе в здания внешние кабели будут прокладываться в специальных гофрированных трубках, не распространяющих горение.

На рисунке 11 приведены участок СКС с МПТ и МПЗ (для небольших зданий). На рисунке 12 представлено расположение КЭ и трассы вертикальных кабельных линий. На рисунке 10 представлена схема функциональных элементов для МПТ и МПЗ.

Рисунок 10 - Изображение участка МПТ на плане предприятия.

Рисунок 11 - Состав компонентов оптоволоконных линий связи.

Рисунок 12 - Пример расположения кабельных трасс и кроссовых в многоэтажном здании.

В ходе предпроектного обследования было выяснено, что максимальным расстоянием для кабелей МПТ является - 2 км. Для кабелей МПЗ (для группы небольших корпусов) - 250 м. Проведем расчет затухания сигнала по оптическому тракту передачи по формуле:

Аобщ = Аов*L + Aнераз.с.*n + Араз. соед. * k + С.,

где Аобщ. - суммарное затухание в линии; Аов - километрическое затухание оптоволокна; Анераз. с. - затухание на неразъемном соединении оптических волокон; Араз.с. - затухание на разъемном соединении; С - системный запас, принимаемый равным 3 дБ, n - количество неразъемных соединений; k - количество разъемных соединений.

Составляющие оптоволоконной линии и соответствующие им значения затухания сведены в таблицу 3.5.1.



Таблица 3.5.1. Значения затухания компонентов ОВ тракта на ОМ волокне.

Элемент	Затухание
Сварное соединение	0,1 дБ
Разъемное соединение	0,3 дБ
Оптическое волокно (G.652D)	0,3 дБ/км

Расчет будет проводиться на длине волны 1310, так как именно ее будут использовать выбранные приемопередатчики. В одной линии будут использованы 2 неразъемных соединений (n=2), так как расстояния на предприятии будут не превышают одной строительной длины. Количество неразъемных соединений равно 2 (k=2), с одной и другой стороны кабеля. Расчет проведем для максимальной длины линии равно 2 км (L=2 км). Таким образом получаем:

Асум = 0,3 дБ*2 км + 0,1 дБ * 2 + 0,3 дБ * 2 + 3 дБ = 4,4 дБ.

У SFP+ приёмопередатчиков оптический бюджет составляет 13,4 дБм, таким образом требования по затуханию будут выполнены.

Максимальным расстоянием от РУЗ до РУЭ будет в случае, когда структурное РУЭ будет выполнено в другом здании. Было выяснено, что максимальным расстоянием будет 500 метров (L). Так же В случае с кабеля МПЗ может возникнуть ситуация, когда на трассе будет использована муфта для разветвления одного кабеля, на два кабеля с меньшим количество волокон в оптической муфте. Поэтому количество неразъемных соединений будет равно 3 (n=3). Длина волны используемых приемопередатчиков SFP составляет 850 нм. Остальные элементы остаются без изменений. Для многомодового оптоволокна значения затуханий приведены в таблице 3.5.2.



Таблица 3.5.2 Значения затуханий компонентов ОВ тракта на ММ волокне.

Элемент	Затухание
Сварное соединение	0,1 дБ
Разъемное соединение	0,5 дБ
Оптическое волокно (G.651)	3,5 дБ/км

Таким образом:

Асум = 3,5 дБ*0,5 км + 0,1 дБ * 3 + 0,5 дБ * 2 + 3дБ = 6,05 дБ.

Оптический бюджет выбранных приемопередатчиков составляет 15 дБ. Таким образом оборудование будет работать корректно.

Приемопередатчики QSFP+ работают на длинах волн вблизи 1310 нм, значение затухания для многомодовых волокон составляет - 1,0 дБ/км. Расстояние от ТК оборудования до серверных шкафов совсем небольшое и составляет не более 15 м (L = 0,015 км). В такой линии будут только 2 неразъемных соединения (n=2) и 2 разъемных (k=2). Таким образом:

Асум = 0,015 км * 1,0 дБ/км + 0,1 дБ * 2 + 0,5 дБ * 2 + 3 дБ = 4,2 дБ.

Приемопередатчики допускают потери в линии до 12 дБм, таким образом оборудование будет работать корректно.

Расстояния, указанные в расчетах, не противоречат длинам каналов, приведенных в стандартах по СКС. Классы оптических каналов СКС указаны в приложении 2.

3.6 Кабели и трассы горизонтальной подсистемы

На территории предприятия имеется одно крупное здание с количеством пользователей около 600. И большое количество более мелких зданий, в которых количество пользователей может варьироваться от 5 до 30. Общее количество пользователей достигает 1200. Исходя из этого принимаются соответствующие большому количеству пользователей решения.

Для административного здания с количеством пользователей равным 600 необходимо организовать на каждом этаже КЭ, так как большие площади офисных помещений. Кроссовая нижнего этажа здания будет использоваться как КЗ и КЭ в соответствии с рекомендациями стандартов. В ходе предпроектного исследования было выявлено, что имеется достаточное пространство для кабельных трасс между потолком и фальшпотолком. В этом пространстве будут смонтированы облегченные перфорированные кабельные лотки, в которые и будут укладываться кабели. Для прокладки кабелей внутри офисных помещений будут использованы декоративные короба, площадь поперечного сечения, соответствующего количеству пользователей в помещении. Правилами не нормируется высота установки кабельных коробов, поэтому для удобства подключения к абонентским розеткам, будем устанавливать их на высоте 1,5 м. Схема расположения кабельных трасс, телекоммуникационных пространств и абонентских розеток для здания с большим количеством пользователей представлены на рисунке 14. В том же здании будет находится аппаратная, схема этажа с аппаратной приведена на рисунке 15.

Планируется использовать высокоскоростные приложения, а именно Gigabit Ethernet. Патч панели, кабели и информационные разъемы должны соответствовать категории 5е. Кабели будут терминированы на кроссовый устройствах и абонентских розетках в соответствии со схемой TIA/EIA 568B. Схема разводки указаны на рисунке 13.

Так же планируется для использовать кабели типа «витая пара» для соединения между собой КЭ и КЭ с КЗ для повышения отказоустойчивости и гибкости СКС. Однако такой метод будет использоваться только на расстоянии не более 90 м. В нашем административном здании длины кабелей по вертикальным стоякам от КЗ до наиболее удаленной КЗ не будут превышать 90 м.



Рисунок 13 - Схема разводки пар проводников кабеля «витая пара» по стандарту TIA/EIA 568B.

Рисунок 14 - Горизонтальная подсистема этажа.

Рисунок 15 - Горизонтальная подсистема этажа с аппаратной

Для расчета максимально допустимого затухания воспользуемся формулой:

А = ?Аразъема + Акабеля/100 м * (Lстац. кабеля + 1,2*?Lшнуров)/100 м,

где Аразъема - затухание вносимое разъемами в линии, А кабеля/100 м - затухание вносимое кабелем длиной 100 м, Lстац. кабеля - длина кабеля в стационарной линии, ?Lшнуров - суммарная длина шнуров в линии.

Проведем расчет затухания в линии длиной стационарного кабеля 90 м (Lстац.кабеля = 90 м), со шнурами общей длиной 10 м (?Lшнуров = 10 м) и с 4-мя коннекторами (?Аразъема = 4*Аразъема), что соответствует способу соединения коммутационного оборудования способом кроссконнект. Расчет необходимо проводить для всего частотного диапазона. Данные для расчета, а также результаты расчета сведены в таблицу 3.6.1.

Таблица 3.6.1. Расчёт затухания для канала на кабеле типа «витая пара».

Частота, МГц	Аразъема, дБ	Акабеля/100 м, дБ	А, дБ
1,00	0,1	2,0	2,44
4,00	0,1	4,1	4,58
10,00	0,1	6,5	7,03
16,00	0,2	8,2	9,16
20,00	0,2	9,3	10,29
31,25	0,2	11,7	12,73
62,50	0,3	17,0	18,54
100	0,4	22,0	24,04

Затухание не превышает установленных норм, для каналов на «витой паре» для приложений класса D (Gigabit Ethernet).

Внешний вид перфорированных лотков, декоративных коробов, кабелей типа «витая пара», кроссов и абонентских розеток приведены в приложении 3.

3.7 Коммутационные шнуры и шнуры оборудования

Для соединения сетевого оборудования с кроссами, кроссов между собой и конечного пользователя к информационному разъему на рабочем месте используются специальные шнуры.

Шнуры для горизонтальной подсистемы должны соответствовать категории 5е, проводники должны быть выполнены из многожильной проволоки, конструкция должна обеспечивать наиболее минимальный радиус изгиба, примерно 20 - 25 мм. Суммарная длина шнуров не должа превышать 10 м. в соответствии с требованиями стандартов. Шнуры будут закупаться отдельно у заводов производителей.

Для оптических подсистем будут использоваться двойные шнуры, оконцованные разъемами SC-SC для соединения между собой портов оптических кроссов. Для соединения портов кроссового оборудования с портами активного оборудования будут использоваться разъемы SC-LC. Требования к внешней оболочке и минимальному радиусу изгиба таких шнуров даны в соответствующих стандартах.

3.8 Рабочее место пользователя

Локальная вычислительная система организуется для подключения к ней ПК и других сетевых устройств. Для подразделений современного предприятия наличие у каждого сотрудника ПК, а также как минимум одного сетевого сканера и сетевого принтера на кабинет, стало необходимостью.

В международных стандартах площадь одного рабочего места определяется равной 9 м2. В наших ГОСТах приведено значение в 4 м2. Мы будем исходить из наших стандартов для определения количества абонентских розеток в помещении, округляя дробные значения в большую сторону. Размещать абонентские розетки необходимо равномерно по всей площади помещения. На одно рабочее место будет использоваться два информационных разъема.

Каждое рабочее место будет оборудовано ПК и IP телефоном. IP телефоны оснащены внутренними коммутаторами, которые служат для подключения к ЛВС ПК, IP телефона. Таким образом будет занят только один информационный разъем, другой может быть использован для подключения сетевых многофункционального устройства (МФУ), принтера, сканера или для резерва. Схема типичного места пользователя приведена на рисунке 16.

Рисунок 16 - Рабочее место пользователя ЛВС.

3.9 Монтаж, тестирование и администрирование СКС

Монтаж СКС будет выполнен квалифицированными специалистами, прошедшими соответствующие курсы подготовки. На объекте бригады пройдут инструктажи по технике безопасности и пожарной безопасности, принятыми на объекте. Каждая бригада будет иметь на руках рабочий проект объекта. Бригады будет иметь исправное оборудования, соответствующее видам выполняемых ею работ. При получении компонентов СКС, будет проводиться визуальный осмотр на наличие дефектов. В случае с кабельной продукцией, перед началом протяжки кабелей, будут проведены входные испытания, как симметричных кабелей, так и оптических. Только после проведения этих мероприятий будет осуществляться монтаж компонентов СКС.

При монтаже СКС каждому компоненту кабельной сети будет присвоен свой уникальный идентификатор, каждая стационарная линия будет иметь уникальный идентификатор, идентичный с двух сторон. На этом идентификаторе будут указаны тип линии, уникальный номер и конечные пункты с двух концов трассы.

По выполнению работ проводится приёмо-сдаточное тестирование специальной комиссией из числа заказчиков и исполнителей. В ходе проведения тестирования будет проверено соответствие оптических и электрических компонентов СКС требованиям стандартов. После проведения тестирования, при отсутствии недостатков, заполняется соответствующая документация с указанием тестированных элементов, даты тестирования и результатах тестов.

По выполнении монтажа и приемо-сдаточных испытаний будет заполнен комплект исполнительной документации, где будут отражены внесенные изменения в рабочий проект в ходе выполнения монтажа.

В ходе эксплуатации СКС будет использована автоматическая система администрирования СКС. Например, программный продукт «LinkWare». В таких программах удобно получать необходимую информацию о СКС, отражать изменения, произведенные в СКС, получать обобщающие данные о всей кабельной сети.

В течение срока эксплуатации будет возникать необходимость в проведении контрольных и аварийных тестов. Первые производятся с некоторой периодичностью, вторые в случае отказа сети. Пример результатов контрольного тестирования для горизонтальной линии приведен в приложении 4.

В ходе эксплуатации может возникнуть потребность в добавлении новых кабелей. Тогда новой линии необходимо будет присвоить свой идентификатор, в принятом ранее виде. И так же проведены все соответствующие испытания на соответствие стандартам. При перемещении кабеля, для него необходимо провести тестирование заново. Каждое добавление, перемещение или удаление кабельной линии необходимо отражать в соответствующих документах.

3.10 Вывод

В ходе построение СКС были использованы современные представления о СКС. Требуемые уровни механической защиты будут достигнуты за счет использования кабелей усиленной конструкции, прокладки кабелей в защитных трубах и коробах. Пожарная безопасность внутри зданий будет достигнута за счет использования в конструкции кабелей не распространяющих горение материалов. Выбор среды передачи позволяет обеспечит возможность функционирования самых требовательных к каналам связи приложений, таких как ЛВС, IP-телефония, видеонаблюдение и многих других.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы была спроектирована высокопроизводительная и современная локальная вычислительная сеть. На данный момент самой распространенной технологией в построении локальных вычислительных сетей являются последние модификации Ethernet. Прошедшая длинный путь развития в современности она способна удовлетворить потребности крупных производственных предприятий в вычислительных сетях. Топология, используемые протоколы и оборудование способны обеспечить высокую производительность, отказоустойчивость и безопасность сети.

В ходе проектирования структурированной кабельной системы было предусмотрено, что требования к кабельной системе в будущем будут возрастать. Используемые типы кабелей обеспечат возможность передачи данных на больших скоростях. И в будущем будут способны покрывать все растущие потребности предприятий в технике связи. Использованные в работе решения при проектировании аппаратных и кроссовых помещений обеспечат требуемые условия для функционирования активных и пассивных компонентов СКС. Материалы стен, дверей и компонентов структурированной кабельной системы обеспечат требуемые уровни пожарной безопасности, электробезопасности.

Таким образом, в ходе проектирования в полной мере были реализованы все современные представления о вычислительной сети и кабельной системе крупного предприятия.



Приложение 1

Внешние виды коммутаторов и SFP, SFP+ и QSFP модулей.

Huawei S6720 Huawei S5720 Huawei S5700

Рисунок 1 - Внешний вид коммутаторов уровня ядра, распределения и доступа (слева направо).

QSFP+ модуль SFP+ модуль SFP модуль

Рисунок 2 - Внешний вид SFP, SFP+ и QSFP+ модулей (слева направо).



Приложение 2

Классы каналов по стандарту ISO/EIC 11801.

Таблица 1. Классы многомодового оптического волокна в зависимости от коэффициента широкополосности.

Класс волокна	Диаметр сердцевины, мкм	Коэффициент широкополосности при насыщающем возбуждении, МГц x км	Коэффициент широкополосности при лазерном возбуждении, МГц x км	Километрическое Затухание, дБ/км
		850 нм	1.300 нм	850 нм	850/1300	1310/1550
OM 1	50 или 62.5	200	500	N/A	4,25/2,25	-
OM 2	50	500	500	N/A	4,25/2,25	-
OM 3	50	1 500	500	2 000	4,25/2,25	-
OS 1	9	-	-	-	-	1,0/1,0
OS 2	9	-	-	-	-	0,4/0,4

Таблица 2. Классы каналов на ОВ и используемые классы оптических волокон для различных приложений.

Класс канала	Fast Ethernet	GigaBit Ethernet	10 GigaBit Ethernet
	100 Base T	1000 Base SX	1000 Base LX	10GBase-SR/SW
OF300	OM1	OM2	OM1, OM2	OM3
OF500	OM1	OM2	OM1, OM2	OS1 (OS2)
OF2000	OM1	-	ОМЗ	OS1 (OS2)

Таблица 3. Наиболее используемые категории медный кабелей и разъемов, соответствующие характеристики каналов.

Параметр	Кат. 5	Кат. 6	Кат. 7
Частотный диапазон, МГц	1-100	1-250	1-600
Затухание, дБ	24	21,7	20,8
NEXT, дБ	27,1	39,9	62,1
PS-NEXT, дБ	24,1	37,1	59,1
ACR, дБ	3,1	18,2	41,3
PS-ACR, дБ	0,1	15,4	38,3
EL-FEXT, дБ	17,0	23,2	*
PS-FEXT, дБ	14,4	20,2	*
Возвратные потери, дБ	10	12	14,1
Задержка распространения, нс	548	548	504
Перекос задержки



Приложение 3

Компоненты горизонтальной подсистемы и схема расположения горизонтальных трасс на этаже административного здания.

Рисунок 1 - Внешний вид кабельного лотка и декоративных коробов

Рисунок 2 - Внешний вид компонентов горизонтальной подсистемы



Приложение 4

Пример результата тестирования кабеля горизонтальной подсистемы.

Рисунок 1 - Пример результатов тестирования кабеля типа «витая пара» кабельным анализатором «Fluke DTX-LT»

СПИСОК ИСПОЛЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Источники

1) ГОСТ Р 53245 - 2008. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания. - Введ. 2008 - 25 - 12 - М.: Изд-во стандартов, 2008. - 34 с.: ил.

2) ГОСТ Р 53246 - 2008. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования. - Введ. 2008 - 25 - 12 - М.: Изд-во стандартов, 2008. - 71 с.: ил.

3) Акулиничев Ю. П. / Теория электрической связи: Учебное пособие. - СПб.: Издательство «Лань», 2010. - 240с. ил. (Учебники для вузов. Специальная литература)

4) Андреев В.А., Портнов Э.Л., Кочановский Л.Н.; под редакцией Андреева В.А. / Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 1 - Теория передачи и влияния. - 7-е изд., перераб. И доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 424 с.: ил.

5) Новиков Ю.В., Карпенко Д.Г.; под общей редакцией Ю.В. Новикова. / Аппаратура локальных сетей: функции, выбор, разработка. -- М.: ЭКОМ, 1998--1999, 288 с.

6) Олифер В., Олифер Н./ Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 5-е изд. - СПб.: Питер, 2016. - 992 с.: ил. - (Серия «Учебник для вузов»).

7) Самарский П.А. / Основы структурированных кабельных систем. - М.: Компания АйТи; ДМК Пресс, 2005. - 216 + 12 с.: ил.

8) Семенов А.Б. / Волоконнно-оптические подсистемы современных СКС. - М.: Академия АйТи; ДМК Пресс, 2007. - 632 с. + 8 цв. ил.

9) Семенов А.Б. / Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. - М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003. - 416+16с.: ил.

10) Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. / Структурированные кабельные системы. - 5-у изд. - М.: Компания АйТи; ДМК Пресс, 2004. - 640+16 с.: ил.

11) Таненбаум Э., Уэзеролл Д. / Компьютерные сети. 5-ое изд. - СПб.:Питер, 2012.-960 с.: ил.

Ресурсы Интернет

12) Архитектура сетей [электронный ресурс] // Научная библиотека избранных естественно-научных изданий URL: http://sernam.ru/book_icn.php?id=5 (дата обращения 06.06.2016)

13) История вычислительной техники за рубежом [электронный ресурс] // Виртуальный компьютерный музей URL: http://www.computer-museum.ru/frgnhist/lan.html (дата обращения 05.06.2016)

14) Компьютерные сети и телекоммуникации [электронный ресурс] // Обучение в интернет URL: http://www.lessons-tva.info/edu/telecom-loc/loc.html (дата обращения 05.06.2016)

15) Обследование инженерных систем [электронный ресурс] // Официальный сайт компании «ТехСтройЭкспертиза» URL: http://servisexspert.ru/services/ekspertiza-inzhenernykh-sistem-i-kommunikatsiy/obsledovanie-inzhenernykh-sistem/ (дата обращения 21.05.2016)

16) Основы локальный сетей [электронный ресурс] // Национальный открытый институт интернет технологий «ИНТУИТ» URL: http://www.intuit.ru/studies/courses/57/57/info (дата обращения 21.05.2016)

17) COMMERCIAL BUILDING TELECOMMUNICATIONS CABLING STANDARD [электронный ресурс] // Официальный сайт Telecommunications Industry Association (TIA) URL: http://www.tiaonline.org/ (дата обращения 04.06.2016)

18) Multichassis LAG or MC-LAG (MCLAG) guide [электронный ресурс] // Cisco Support Community URL: https://supportforums.cisco.com/document/9868751/asr9000xr-multichassis-lag-or-mc-lag-mclag-guide (дата обращения 04.06.2016)

Размещено на Allbest.ru