Скачать Дипломная работа на тему Проектирование кампусной информационной сети государственного учреждения здравоохранения Ставропольского краевого клинического центра специализированных видов медицинской помощи бесплатно и без регистрации

бесплатно 0

4.5 340

Дипломная работа Программирование Программирование, компьютеры и кибернетика Размещено: 09.01.2019

Типовые топологии информационных сетей, методы доступа. Выбор аппаратных средств информационной сети. Правила построения сегментов Fast Ethernet и определение структуры сети, оценка конфигурации. Разработка базы данных, выбор программного обеспечения.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:

Аннотация к работе

Введение

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений, не отходя от рабочего места, возможность мгновенного обмена информацией между компьютерами. Любая компьютерная система, состоящая из нескольких компьютеров, наверняка перерастет в более сложную систему, которая потребует высокоскоростного обмена данными между компьютерами с сервисными возможностями. Такой обмен не может быть организован при помощи стандартных простых средств операционных систем и прикладных программ, а требует организации принципиально новой информационной структуры - сети.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Под локальной вычислительной сетью (далее - ЛВС) понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.

Объединение нескольких локальных сетей в рамках одного учреждения, размещенных на ограниченной территории (в кампусе) называют кампусными информационными сетями.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль.

Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Целью данного дипломного проекта является разработка кампусной информационной сети и базы данных государственного учреждения здравоохранения кампусной информационной сети государственного учреждения здравоохранения Ставропольского краевого клинического центра специализированных видов медицинской помощи с доступом в сеть Интернет (далее по тексту ГУЗ СККЦ СВМП), выбор размера сети и ее структуры, оценка конфигурации сети, выбор необходимого оборудования и сетевых программных средств.

Актуальность создания данной кампусной информационной сети определяется отсутствием таковой в настоящее время в СККЦ. В отделениях СККЦ сейчас имеются разрозненные ЛВС в отделениях центра.

Всегда в нашей стране вопросы развития здравоохранения были первостепенными. А в 2005 году Президентом РФ В.В.Путиным проблемы государственной поддержки здравоохранения и образования выделены как приоритетные. Одним из направлений решения приоритетных задач в здравоохранении и образовании является автоматизация и информатизация.

1. Анализ деятельности ГУЗ СККЦ СВМП

1.1 Структурные подразделения ГУЗ СККЦ СВМП

ГУЗ СККЦ СВМП является юридическим лицом, размещен в г. Ставрополе и действует в соответствии с Конституцией РФ, законами РФ, законами Ставропольского края, Уставом г. Ставрополя, Уставом.

В его состав входят администрация, бухгалтерия и структурные подразделения. К основным структурным подразделениям ГУЗ СККЦ СВМП относятся: поликлиническое отделение;

диагностическое отделение;

терапевтическое отделение;

неврологическое отделение;

хирургическое отделение;

детское отделение;

гинекологическое отделение;

женская консультация;

отделение анестезиологии и реаниматологии;

инфекционное отделение;

клиническая лаборатория;

бактериологическая лаборатория;

рентгенологическая служба.

Следует также отметить, что гинекологическое отделение, родильное отделение и женская консультация объединены в акушерско-гинекологическую службу [1].

ГУЗ СККЦ СВМП имеет самостоятельный баланс, расчетный и иные счета в учреждении банков, печать со своим наименованием и с вышестоящего органа управления, бланки.

Организационная структура ГУЗ СККЦ СВМП показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Организационная структура ГУЗ СККЦ СВМП

1.2 Цели и предмет деятельности ГУЗ СККЦ СВМП

В зависимости от поставленных задач Учреждение осуществляет: управление структурными подразделениями;

организацию и оказание медицинской помощи населению края;

разработку, прогнозирование мероприятий по профилактике заболеваний;

комплексное профилактическое обследование и лечение диспансерной категории больных в амбулаторных и стационарных условиях;

своевременную госпитализацию и выписку больных;

своевременное полное и качественное обследование больных;

своевременную диагностику и лечение осложнений;

медицинскую реабилитацию в амбулаторно-поликлинических условиях и в условиях стационара;

квалифицированный медицинский или медико-социальный уход за больными и престарелыми;

больничную фармацевтическую деятельность согласно лицензии;

деятельность, связанная с оборотом наркотических средств и психотропных веществ, на основании и в соответствии с полученной лицензией;

разработку программ, направленных на решение проблем Учреждения и оценку их эффективности;

составление штатного расписания;

нормирование труда;

подбор, учет кадров;

улучшение условий труда и отдыха персонала;

хозяйственную деятельность;

планово-финансовую деятельность;

ведение утвержденной документации, предоставление оперативной информации и статистических отчетов [1].

1.3 Анализ технической оснащенности ГУЗ СККЦ СВМП средствами вычислительной техники

Анализируя техническую оснащенность ГУЗ СККЦ СВМП необходимо отметить, что на сегодняшний день из средств вычислительной техники имеются разрозненные персональные компьютеры (ПК) в бухгалтерии, в администрации ГУЗ СККЦ СВМП, в поликлинике и в некоторых лечебных отделениях. Существующая сеть ГУЗ СККЦ СВМП представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Существующая сеть ГУЗ СККЦ СВМП

Данные компьютеры не объединены в кампусную сеть ГУЗ СККЦ СВМП, разрозненны, что затрудняет качественное выполнение возложенных на учреждение функций, особенно в таких вопросах как: учет и регистрация населения;

планово-финансовую деятельность;

ведение документации, предоставление оперативной информации и статистических отчетов;

фармацевтическая деятельность;

управление структурными подразделениями и др.

Мало того, в настоящее время техническая оснащенность структурных подразделений ГУЗ СККЦ СВМП постоянно растет. Все больше в поликлинические отделения и на стационар поступает диагностическое и лечебное оборудование и комплексы, требующие компьютерной обработки, учета, хранения данных, расчета профилактических мероприятий для своевременного полного и качественного обследования больных, своевременной диагностики. И отсутствие локальной вычислительной сети в ГУЗ СККЦ СВМП влияет как на оперативность принимаемых специалистами решений, так и на качество лечения больных. Все это говорит в пользу автоматизации и развертывании кампусной информационной сети в ГУЗ СККЦ СВМП. При этом кампусная информационная сеть клинического центра должна выполнять следующие функции: создание единого информационного пространства, способного охватить всех пользователей и предоставить им информацию созданную в разное время и в разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять распараллеливание и жесткий контроль данного процесса;

повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных, которые можно использовать в дальнейшем;

обеспечение эффективной системы накопления, хранения и поиска разнообразной информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (архивная информация) с помощью создания базы данных;

обработку документов и построение на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки отчетов;

обеспечение прозрачного доступа к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

1.4 Организация локальных и кампусных вычислительных сетей

1.4.1 Локальные вычислительные сети и их преимущества

Понятие локальная вычислительная сеть (англ. LAN - Local Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связаны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Посредством локальной вычислительной сети (ЛВС) в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.[6]

Можно выделить преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде вычислительной сети: разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, управлять периферийными устройствами со всех рабочих станций;

разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации;

разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств;

разделение ресурсов процессора, при котором возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть, на имеющиеся ресурсы не «набрасываются» моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции;

многопользовательский режим содействует одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых.

Все ЛВС работают в стандарте компьютерных сетей Open Systems Interconnection (OSI), который содержит семь уровней: уровень 1: физический - битовые протоколы передачи информации;

уровень 2: канальный - формирование кадров, доступ к среде;

уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

уровень 4: транспортный - взаимодействие удаленных процессов;

уровень 5: сеансовый - диалог между удаленными процессами;

уровень 6: представление данных - интерпретация передаваемых данных;

уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные легко обозримые подзадачи.[11]

Локальные вычислительные сети за последнее пятилетие получили широкое распространение в самых различных областях науки, техники и производства. Особенно широко ЛВС применяются при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия. ЛВС позволяют также реализовывать новые информационные технологии в системах организационно-экономического управления. В учебных лабораториях университетов - позволяют повысить качество обучения и внедрять современные интеллектуальные технологии обучения.

1.4.2 Особенности организации информационных сетей

Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения локальную (кампусную) вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций. Сервер - источник ресурсов сети.

Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам, обеспечивает необходимыми инструментами для решения прикладных задач. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме.[10]

Особое внимание следует уделить одному из типов серверов - файловому серверу. Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных, обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.

Клиент - рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, поиск информации в базе данных и т. д.

Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя, обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины - система или архитектура клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.

В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Каждая станция сети может выполнять функции, как клиента, так и сервера. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).

В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций, который обычно называют сервером сети.

Вывод

Проанализировав существующую вычислительную сеть ГУЗ СККЦ СВМП можно выделить разрозненные персональные компьютерыв бухгалтерии, администрации клинического центра и медицинских комплексов отделений центра.

Данные компьютеры не объединены в локальную сеть ГУЗ СККЦ СВМП, разрозненны, что затрудняет качественное выполнение возложенных на учреждение функций, особенно в таких вопросах как: учет и регистрация населения; планово-финансовую деятельность; ведение документации, предоставление оперативной информации и статистических отчетов; фармацевтическая деятельность; управление структурными подразделениями и др. Мало того, в настоящее время техническая оснащенность структурных подразделений ГУЗ СККЦ СВМП постоянно растет. Все больше в поликлинические отделения и на стационар поступает диагностическое и лечебное оборудование и комплексы, требующие компьютерной обработки, учета, хранения данных, расчета профилактических мероприятий для своевременного полного и качественного обследования больных, своевременной диагностики. И отсутствие локальной вычислительной сети в ГУЗ СККЦ СВМП влияет как на оперативность принимаемых специалистами решений, так и на качество лечения больных. Все это говорит в пользу автоматизации и развертывании локальной вычислительной сети в ГУЗ СККЦ СВМП.

2. Разработка схемы кампусной информационной сети ГУЗ СККЦ СВМП

2.1 Выбор топологии сети

2.1.1 Типовые топологии информационных сетей и методы доступа к ним

Прежде чем спроектировать и построить сеть необходимо выбрать способ организации физических связей, т.е. топологию.

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинами которого соответствуют компьютерные сети, а ребрами - физические связи между ними. Компьютеры или любые устройства, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.[13]

Кольцевая топология, представленная на рисунке 3, предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой - кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Рисунок 3 - Сеть кольцевой топологии

Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.

Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца.[13]

Шинная топология - одна из наиболее простых, представлена на рисунке 4. Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам.

Рисунок 4 - Сеть шинной топологии

Сети шинной топологии устойчивы к возможным неисправностям отдельных узлов и наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.

Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Как видно на рисунке 5, каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла [13].

Рисунок 5 - Сеть звездообразной топологии

В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных.

Передающая среда является общим ресурсом для всех узлов сети. Чтобы получить возможность доступа к этому ресурсу из узла сети, необходимы специальные механизмы - методы доступа.

Метод доступа к передающей среде - метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу. Существуют два основных класса методов доступа: детерминированные, недетерминированные [7].

При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого, достаточно малого интервала времени.

Наиболее распространенными детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод передачи права. Метод опроса используется преимущественно в сетях звездообразной топологии. Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией. Он основан на передаче по сети специального сообщения определенного формата - маркера, в которое абоненты сети могут помещать свои информационные пакеты. Маркер циркулирует по кольцу, и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный маркер, устанавливает признак занятости маркера и передает его по кольцу. Узел, которому было адресовано сообщение, принимает его, устанавливает признак подтверждения приема информации и отправляет маркер в кольцо. Передающий узел, получив подтверждение, освобождает маркер и отправляет его в сеть.

Недетерминированные - случайные методы доступа предусматривают конкуренцию между узлами сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов, в результате чего возникают коллизии. Наиболее распространенным недетерминированным методом доступа является множественный метод доступа с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий - CSMA/CD.

Следует отметить, что топология сети, метод доступа к передающей среде и метод передачи тесным образом связаны друг с другом. Определяющим компонентом является топология сети.

Выбор той или иной топологии и метода доступа к сети определяется областью применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.

2.1.2 Спецификация протокола передачи данных Ethernet

Ethernet - самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, работающих по данному протоколу, в настоящее время оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов [15].

Основные характеристики современных сетей Ethernet: физическая топология - линейная шина, звезда;

тип передачи - немодулированный асинхронный;

кодирование сигнала - манчестерская кодировка;

напряжение электрического сигнала - 5 В, -5В;

кабельная система - толстый и тонкий коаксиальный кабель, UTP;

метод доступа - CSMA/CD;

спецификации - IEEE 802.3, Ethernet V.2;

типы фреймов - Ethernet Version 2, 802.3, 802.3 SNAP, NETWARE4 скорость передачи данных - 10 или 100 Мбит/с.

Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD.

2.1.3 Метод доступа CSMA/CD

В настоящее время термин Ethernet используется для описания всех локальных сетей, использующих режим коллективного доступа к среде передачи данных с опознанием несущей и обнаружением коллизий. Этот метод используется в сетях, построенных по логической топологии с общей шиной. При такой топологии все компьютеры локальной сети имеют непосредственный доступ к физической среде передачи данных (общая шина), поэтому она может быть использована для обмена данными между двумя любыми узлами сети. Одновременно (с учетом задержки распространения сигнала по физической среде) все компьютеры сети имеют возможность получать данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Кабель, к которому подключены все компьютеры, работает в режиме коллективного доступа. В конкретный момент времени передавать данные на общую шину может только один компьютер в сети. При этом все компьютеры сети обладают равными правами доступа к среде. Чтобы упорядочить доступ компьютеров к общей шине, используется метод коллективного доступа с опознанием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD) [11].

Метод состоит из двух частей. Во-первых,CSMA определяет, каким образом компьютер получает доступ к среде. Для того чтобы передать данные на общую шину, компьютер сначала слушает сеть, чтобы определить, не передаются ли в данный момент какие-либо данные. В стандарте Ethernet признаком свободной линии является «тишина», то есть отсутствие несущей. Если рабочая станция обнаруживает несущий сигнал, то для нее это является признаком занятости шины и передача данных откладывается, то есть станция переходит в режим ожидания.

Когда в сети наступает молчание, станция начинает передачу. Все данные, передаваемые по сети, формируются в кадрах определенной структуры. Каждый кадр снабжается уникальным адресом станции назначения и станции отправителя.

Кроме того, каждый кадр сопровождается 8-байтовой преамбулой - определенным сигналом, необходимым для синхронизации приемника и передатчика. Все станции, подключенные к общей шине, определяют факт передачи кадра, но только та станция, которая узнает свой адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, а затем посылает по кабелю кадр- ответ. Адрес станции- отправителя содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ [15].

По окончании передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать паузу, называемую межкадровым интервалом, для 10-мегабитного Ethernet она составляет 9,6 мкс. Эта пауза необходима для обеспечения равных прав всем станциям на передачу данных, то есть для предотвращения монопольного захвата одной станцией общей шины и для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние. По окончании паузы станции сети определяют среду как свободную и могут начать передачу данных. При описанном способе коллективного доступа к среде передачи данных возможна ситуация, когда несколько станций одновременно решат, что шина является свободной, и начнут передавать по ней свои данные. Такая ситуация называется коллизией. При этом содержимое кадров сталкивается на общей шине и происходит искажение информации.

Коллизия возникает не только в том случае, когда две или больше станций начинают абсолютно одновременно передавать кадр на общую шину, что практически нереально, но и когда одна станция начинает передачу кадра, а до другой станции этот кадр еще не успел распространиться, и, решив, что шина свободна, другая станция также начинает передачу [15].

Вторая часть метода CSMA/CD - разрешение конфликтных ситуаций, возникающих при коллизиях. Все узлы сети должны быть способны распознать возникающую коллизию. Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных передан ею верно, то этот кадр данных будет утерян.

Изза наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией (возможно, изза несовпадения контрольной суммы).

Скорее всего, искаженная информация будет повторно передана каким- либо протоколом верхнего уровня, например транспортным или прикладным, работающим с установлением соединения. Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через значительно более длительный интервал времени по сравнению с микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети [15].

Для того чтобы иметь возможность распознать коллизию, каждая станция прослушивает сеть во время и после передачи пакета. Обнаружение коллизии основано на сравнении посылаемого станцией сигнала и регистрируемого сигнала. Если регистрируемый сигнал отличается от передаваемого, то станция определяет эту ситуацию как коллизию.

При обнаружении коллизии передающей станцией она прерывает процесс передачи кадра и посылает в сеть специальный 32-битный сигнал, называемый jam-последовательностью.

Назначение этой последовательности - сообщить всем узлам сети о наличии коллизии.

После возникновения коллизии станция, ее обнаружившая, делает паузу, после которой предпринимает следующую попытку передать кадр.

Передатчик предпринимает всего 16 последовательных попыток передачи кадра. Если все попытки завершились неудачно, вызвав коллизию, то передатчик прекращает попытки передать данный кадр. Для надежного распознания коллизий необходимо, чтобы коллизия была обнаружена в процессе передачи кадра.

Минимальное время, необходимое для передачи кадра Ethernet, зависит от скорости передачи и длины кадра. Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались [15].

Из описания метода коллективного доступа к общей шине и механизма реагирования на коллизии видно, что вероятность того, что станция может получить в свое распоряжение общую шину для передачи данных, зависит от загруженности сети, то есть от того, насколько часто возникает потребность у станций в передаче кадров. При значительной загруженности сети возрастает вероятность возникновения коллизий, и полезная пропускная способность сети Ethernet падает изза повторных попыток передачи одних и тех же кадров. Следует отметить, что метод доступа CSMA/CD вообще не гарантирует станции, что она когда-либо сможет получить доступ к среде. Конечно, при небольшом сетевом трафике вероятность такого поворота событий невелика, но если сетевой трафик приближается к максимальной пропускной способности сети, подобное становится очень вероятным.

2.1.4 Топология распределенных звезд

В связи с тем, что кампусная информационная сеть ГУЗ СККЦ СВМП размещается в нашем случае в нескольких зданиях и предназначена для обслуживания нескольких структурных подразделений ГУЗ СККЦ СВМП, то предлагается использовать на проектируемой сети топологическую структуру распределенных звезд.

Принцип формирования структур распределенных звезд состоит в том, что площадь (объем), занимаемый ЛВС, разбивается на равновеликие зоны, в геометрических центрах которых (центрах тяжести при равномерном распределении числа абонентов), разворачиваются зональные сети (для ЦРБ структурных подразделений- отделений). Примеры построения структуры ЛВС типа распределенных звезд приведены на рисунке 6, где 1 - зоны, 2 - зоновые узлы, 3 - абоненты, 4 - центральный узел. Среди них плоские модели: круг (рисунок 6, а), прямоугольники с одномерным (рисунок 6, б) и двумерным (рисунок 6, в) разбиением на зоны и объемные модели: параллелепипеды с двумерным (рисунок 6, г) и трехмерным (рисунок 6, д) разбиением на зоны [6].

Существуют следующие схемы соединения зоновых звезд: линейная, в результате которой образуется сеть с распределенными линейно связанными звездами (РЛЗ);

кольцевая (РКЗ);

древовидная (РДЗ) с центральным узлом;

полносвязная (РПЗ).

Проектируемая ЛВС ЦРБ предполагает размещение оборудования серверной ЛВС в главном лечебном корпусе ГУЗ СККЦ СВМП.

Структура кампусной информационной сети ГУЗ СККЦ СВМП приведена на рисунке 7. Она предполагает, помимо оборудования центрального узла кампусной сети в серверной, также оборудование зоновых узлов в других лечебных корпусах. кампусный информационный сеть

Рисунок 7 - Пример построения топологии «Распределенных звезд»

Данная топология пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает [6].

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

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях [13].

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

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

В качестве средства коммуникации будет использоваться витая пара (ТР, twisted pair).

2.2 Выбор аппаратных средств информационной сетиЕсли в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны совместно решать какие-то задачи, обмениваться данными или использовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно объединить в локальную или кампусную информационную сеть.

Локальные сети позволяют обеспечить: коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между этими пользователями; совместное использование программ; совместное использование принтеров, модемов и других устройств.

Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Выбор той или иной топологии и метода доступа к сети определяется областью применения информационной сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом. Самым распространенным на сегодняшний день стандартом локальных сетей является Ethernet. Для проектируемой кампусной информационной сети ГУЗ СККЦ СВМП предложена топология распределенных звезд

3. Расчет размера сети и ее структуры

Под размером сети понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой.

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий: количество станций в сети не более 1024. максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, определенного в соответствующем стандарте физического уровня;

время двойного оборота сигнала между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервалов. сокращение межкадрового интервала при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервалов.

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

3.1 Правила построения сегментов Fast Ethernet и определение структуры сети

Технология Fast Ethernet, как и все некоаксиальные варианты Ethernet, рассчитана на использование концентраторов-повторителей для образования связей в сети. Правила корректного построения сегментов сетей Fast Ethernet включают: ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с DTE;

ограничения на максимальные длины сегментов, соединяющих DTE с портом повторителя;

ограничения на максимальный диаметр сети;

ограничения на максимальное число повторителей и максимальную длину сегмента, соединяющего повторители [15].

Ограничения длин сегментов DTE-DTE

В качестве DTE (Data Terminal Equipment) может выступать любой источник кадров данных для сети: сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью и другие подобные устройства. Отличительной особенностью DTE является то, что он вырабатывает новый кадр для разделяемого сегмента (мост или коммутатор, хотя и передают через выходной порт кадр, который выработал в свое время сетевой адаптер, но для сегмента сети, к которому подключен выходной порт, этот кадр является новым). Порт повторителя не является DTE, так как он побитно повторяет уже появившийся в сегменте кадр.

В типичной конфигурации сети Fast Ethernet несколько DTE подключается к портам повторителя, образуя сеть звездообразной топологии. Соединения DTE-DTE в разделяемых сегментах не встречаются (если исключить редкую конфигурацию, когда сетевые адаптеры двух компьютеров соединены прямо друг с другом кабелем).

А вот для мостов/коммутаторов и маршрутизаторов такие соединения являются нормой - когда сетевой адаптер прямо соединен с портом одного из этих устройств, либо эти устройства соединяются друг с другом.

Спецификация IEEE 802.3u определяет следующие максимальные длины сегментов DTE-DTE, приведенные в таблице 1.

Таблица 1 - Максимальные длины сегментов DTE-DTE

Стандарт Тип кабеля Максимальная длина сегмента

100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 Категория 5 UTP Многомодовое оптоволокно 62,5/125мкм Категория 3,4 или 5 UTP 100 м 412м (полудуплекс) 2км(полный дуплекс0 100м

Ограничения сетей Fast Ethernet, построенных на повторителях

Повторители Fast Ethernet делятся на два класса. Повторители класса I поддерживают все типы логического кодирования данных: как 4В/5В, так и 8В/6Т. Повторители класса II поддерживают только какой-либо один тип логического кодирования - либо 4В/5В, либо 8В/6Т. То есть повторители класса I позволяют выполнять трансляцию логических кодов с битовой скоростью 100 Мбит/с, а повторителям класса II эта операция недоступна.

Поэтому повторители класса I могут иметь порты всех трех типов физического уровня: l00Base-TX, l00Base-FX и 100Base-T4. Повторители класса II имеют либо все порты 100Base-T4, либо порты l00Base-TX и l00Base-FX, так как последние используют один логический код 4В/5В.

В одном домене коллизий допускается наличие только одного повторителя класса I. Это связано с тем, что такой повторитель вносит большую задержку при распространении сигналов изза необходимости трансляции различных систем сигнализации - 70 bt.

Повторители класса II вносят меньшую задержку при передаче сигналов: 46 bt для портов TX/FX и 33,5 bt для портов Т4. Поэтому максимальное число повторителей класса II в домене коллизий - 2, причем они должны быть соединены между собой кабелем не длиннее 5 метров [10].

Небольшое количество повторителей Fast Ethernet не является серьезным препятствием при построении больших сетей, так как применение коммутаторов и маршрутизаторов делит сеть на несколько доменов коллизий, каждый из которых будет строиться на одном или двух повторителях. Общая длина сети не будет иметь в этом случае ограничений.

В таблице 2 приведены правила построения сети на основе повторителей класса I.

Таблица 2 - Параметры сетей на основе повторителей класса I

Тип кабелей Максимальный диаметр сети, м Максимальная длина сегмента, м

Только витая пара (ТХ) Только оптоволокно (FX) Несколько сегментов на витой паре и один на оптоволокне Несколько сегментов на витой паре и несколько на оптоволокне 200 272 260 272 100 136 100 (ТХ) 160 (FX) 100(ТХ) 136(FX)

Таким образом, правило 4-х хабов превратилось для технологии Fast Ethernet в правило одного или двух хабов, в зависимости от класса хаба [10].

При определении корректности конфигурации сети можно не руководствоваться правилами одного или двух хабов, а рассчитывать время двойного оборота сети, как это было для сети Ethernet 10 Мбит/с.

Как и для технологии Ethernet 10 Мбит/с, комитет 802.3 дает исходные данные для расчета времени двойного оборота сигнала. Однако при этом сама форма представления этих данных и методика расчета несколько изменились. Комитет предоставляет данные об удвоенных задержках, вносимых каждым элементом сети, не разделяя сегменты сети на левый, правый и промежуточный. Кроме того, задержки, вносимые сетевыми адаптерами, учитывают преамбулы кадров, поэтому время двойного оборота нужно сравнивать с величиной 512 битовых интервала (bt), то есть со временем передачи кадра минимальной длины без преамбулы.

Для повторителей класса I время двойного оборота можно рассчитать следующим образом.

Задержки, вносимые прохождением сигналов по кабелю, рассчитываются на основании данных таблицы 3, в которой учитывается удвоенное прохождение сигнала по кабелю.

Таблица 3 - Задержки, вносимые кабелем

Тип кабеля Удвоенная задержка в bt на 1 м Удвоенная задержка на кабеле максимальной длины

UTP Cat 3 UTP Cat 4 UTP Cat 5 STP Оптоволокно 1.14 bt 1.14 bt 1,112 bt 1,112 bt 1,0 bt 114 bt (100 м) 114 bt (100 м) 1,112 bt(100 м) 1,112 bt(100 м) 412 bt(412 м)

Таблица 4 - Задержки, вносимые сетевыми адаптерами

Тип сетевых адаптеров Максимальная задержка при двойном обороте

Два адаптера TX/FX Два адаптера Т4 Один адаптер TX/FX и один Т4 100 bt 138 bt 127 bt

Учитывая, что удвоенная задержка, вносимая повторителем класса I, равна 140 bt, можно рассчитать время двойного оборота для произвольной конфигурации сети, естественно, учитывая максимально возможные длины непрерывных сегментов кабелей, приведенные в таблице 3. Если получившееся значение меньше 512, значит, по критерию распознавания коллизий сеть является корректной. Комитет 802.3 рекомендует оставлять запас в 4 bt для устойчиво работающей сети, но разрешает выбирать эту величину из диапазона от 0 до 5 bt.

Проектируемая кампусная информационная сеть ГУЗ СККЦ СВМП будет состоять в общей сложности из 23 компьютеров. В связи с тем, что данные рабочие станции размещены на большой площади всему СККЦ по структурным подразделениям, в разных лечебных корпусах и на разных этажах, то соединяются они в сеть с использованием 19 коммутаторов.

В настоящем проекте планируется на каждое отделение по одному компьютеру (АРМ заведующего отделением). Однако любая сеть должна иметь запас для ее наращивания. Сегодня техническая оснащенность структурных подразделений СККЦ постоянно растет. Все больше поступает диагностического и лечебного оборудования и комплексов, требующих компьютерной обработки, учета, хранения данных, расчета профилактических мероприятий для своевременного полного и качественного обследования больных, своевременной диагностики. В связи с чем, в каждом отделении должен быть создан аппаратный резерв для наращивания сети в дальнейшем. Это, а также распределенность рабочих станций по зданиям и этажам, оправдывает использование большого числа коммутаторов.

В качестве физической среды передачи данных предлагается использовать кабель витую пару пятой категории, общая протяженность которого составит 500 метров. Работой сети предположительно будут управлять 4 серверных станции, которые находятся в зданиях 1, 3, 4, 5. Остальные компьютеры будут выполнять роль рабочих станций. Взаимодействие компьютеров структурных подразделений осуществляется через коммутатор главного лечебного корпуса. При этом серверы администрации и регистратуры поликлиники имеют модемы для выхода в глобальную сеть Интернет.

3.2 Оценка конфигурации модернизируемой сети ГУЗ СККЦ СВМП

При проектировании кабельных линий, соединяющих серверы основных зданий кампусной информационной сети потребуется использовать около 500 метров кабеля 100BASE-TX 5 категории. Так как подсеть разрабатывается на основе технологии Fast Ethernet, накладывающей ограничения на конфигурацию сети и ее протяженность необходимо произвести расчет работоспособности сети.

Для вычисления полного двойного времени прохождения для сегмента сети нужно умножить длину сегмента на величину задержки на метр (таблица 3). Затем задержки сегментов, входящих в путь максимальной длины, надо просуммировать и прибавить к этой сумме величину задержки для приемопередающих узлов двух абонентов (таблица 4), и величины задержек для всех репитеров, входящих в данный путь. В данной проектируемой сети репитеры не используются, а коммутаторы не вызывают задержек, поэтому последний показатель можно не учитывать. Для того чтобы сеть была работоспособной суммарная задержка должна быть меньше, чем 512 битовых интервала.

Произведем расчет работоспособности сети.

Для расчета возьмем путь, состоящий из шести сегментов -максимальный (см. рисунок 13). Длина первого сегмента составляет 8 метров, из таблицы 3 берем величину задержки 1,112 битовых интервала, получаем: 8*1,112=8,8969

Длина второго сегмента составляет 27 метров, длина третьего 12 метров, длина четвертого сегмента равна 100 метрам, длина пятого 18 метрам, длина шестого 9 метрам. По аналогии с первым рассчитываем для оставшихся пяти сегментов: 12*1,112=13,344

27*1,112= 30,024

100*1,112=111,2

18*1,112=20,016

9*1,112=10,008

2

3

4

5

6

Рисунок 13 - Максимальный путь на проектируемой сети: сегмент 1 - 8 метров;

сегмент 2 - 12 метров;

сегмент 3 - 27 метров;

сегмент 4 - 100 метров;

сегмент 5 - 18 метров;

сегмент 6 - 9 метров

Далее из таблицы 4 берем задержку для двух абонентов ТХ - 100 битовых интервалов и суммируем все перечисленные задержки: 8,8969 13,344 30,024 111,2 20,016 10,008 100=293,4889

Полученное значение меньше 512, следовательно, проектируемая кампусная информационная сеть ГУЗ СККЦ СВМП будет работоспособна.

3.3 Выбор необходимого сетевого аппаратного обеспечения

Правильное функционирование локальной вычислительной сети во многом зависит от выбранного при ее проектировании сетевого оборудования.

В проекте модернизации локальной вычислительной сети данного предприятия будут использоваться коммутаторы D-LINK (24-х портовые, 16 портовые, 8 портовые, 5 портовые, в соответствии с рисунком 12), объединяющих в локальную подсеть 23 рабочих станций.

Компания D-Link занимает ведущие позиции в мире по производству сетевого оборудования. D-Link предлагает широкий набор решений для создания локальных сетей Ethernet/ Fast Ethernet/ Gigabit Ethernet, построения беспроводных сетей и организации широкополосного доступа, передачи изображений и голоса по IP (VOIP), проведения видеоконференций.

Согласно ряду исследований потребительского сектора рынка сетевого оборудования, проведенных аналитической компанией Synergy Research Group, D-Link занимает первое место в мире по объему продаж оборудования в этом секторе. По данным Synergy Research Group, в первом квартале 2005 года компания D-Link продала более 8 миллионов сетевых устройств, что почти в два раза превосходит количество устройств, проданных ее ближайшим конкурентом.

D-Link предлагает законченные сетевые и коммуникационные решения для построения "цифрового дома", предприятий малого и среднего бизнеса, сетей масштаба рабочих групп и предприятий и провайдеров услуг Интернет. Кроме этого, компания производит полный спектр оборудования для создания проводных и беспроводных сетей, широкополосного доступа, IP-телефонии и мультимедиа-устройств.

D-Link обладает патентами и авторскими правами на ряд уникальных разработок, в числе которых компьютерные чипы ASIC, технологический дизайн, программное обеспечение и прочая интеллектуальная собственность. Принципы организации управления производством, используемые компанией, отмечены сертификатами системы менеджмента качества ISO 9001, 9002 и сертификатом системы экологического менеджмента ISO 14001.

Применение инновационных методик и высокие требования к качеству позволяют компании выпускать высокопроизводительные устройства, базирующиеся на современных стандартах. Идя навстречу требованиям потребителей, компания предлагает наилучшие цены на рынке систем связи в сочетании с высоким качеством устройств.

3.4 Разработка базы данных

Рассмотрим вариант разработки базы данных ГУЗ СККЦ СВМП на примере сервера поликлиники.

Автоматизация учета населения Ставропольского края, имеющего возможность пользоваться услугами пациентов ГУЗ СККЦ СВМП должна быть осуществлена на основе формирования базы данных (БД) поликлиники. Данная БД должна формироваться по нескольким критериям, позволяющим осуществить как быстрый поиск пациентов, так и составление различных отчетов по типовым формам системы здравоохранения.

Основные классы пациентов, по которым составляется БД: 1. Фамилия.

2. Имя.

3. Отчество.

4. Номер карты амбулаторного больного.

5. Страховая медицинская организация.

6. Номер страхового медицинского полиса.

7. Код льготы.

8. Пол.

9. Дата рождения.

10. Паспорт.

11. Адрес постоянного места жительства (область, район, населенный пункт, улица, дом, корпус, квартира).

12. Адрес регистрации по месту пребывания (область, район, населенный пункт, улица, дом, корпус, квартира).

13. Телефон (домашний, служебный).

14. Документ, удостоверяющий право на льготное обеспечение.

15. Инвалидность.

16. Место работы (Наименование и характер производства, профессия, должность, иждивенец, пенсионер).

17. Заболевания, подлежащие диспансерному наблюдению.

18. Группа крови.

19. Лекарственная непереносимость.

20. Номер участка (Участковый врач).

Помимо основных классов пациентов в базе данных необходимо предусмотреть учет диспансерных наблюдений пациентов. В данном разделе БД необходимо обеспечить следующий учет: 1. Код или номер медицинской карты амбулаторного больного (истории развития ребенка).

2. Заболевание, по поводу которого взят под диспансерное наблюдение.

3. Диагноз установлен впервые в жизни (дата).

4. Сопутствующие заболевания.

5. Заболевание выявлено (при обращении за лечением, при профосмотре).

6. Код льготы.

7. Фамилия, имя, отчество.

8. Пол (М/Ж).

9. Дата рождения.

10. Адрес проживания.

11. Место работы (учебы, дошкольное учреждение).

12. Профессия (должность).

13. Контроль посещений.

14. Фамилия лечащего врача.

15. Дата взятия на учет.

16. Дата снятия с учета.

17. Причина снятия.

18. Сведения об изменении диагноза, сопутствующих заболевания, диагнозах.

19. Проводимые мероприятия (лечебно-профилактические, направление на консультацию, дневной стационар, госпитализация, на санаторно-курортное лечение, трудоустройство, перевод на инвалидность).

Работа с вышеперечисленными классами пациентов позволит осуществлять комплексное профилактическое обследование и лечение диспансерной категории больных в амбулаторных и стационарных условиях, своевременное полное и качественное обследование больных, своевременную диагностику и лечение осложнений, своевременную госпитализацию и выписку больных. Также предлагаемая БД позволит осуществить как быстрый поиск пациентов, так и составление различных отчетов по типовым формам системы здравоохранения.

3.5 Выбор необходимого сетевого программного обеспечения

Главная особенность программного обеспечения - отсутствие у него физического износа и наличие морального износа, который определяется не столько возможностями современных технических средств, сколько общественными воззрениями. В кадровых службах могут использоваться различные схемы применения программного обеспечения (ПО): функциональные пакеты полностью удовлетворяют пользователя по всем параметрам, и он не привлекает для своей работы прочие виды программных продуктов;

кроме функциональных пакетов, пользователь подключает дополнительные ресурсы из числа пакетов общего назначения;

функциональные пакеты не участвуют в решении управленческих задач, реализация которых осуществляется пользователем только с помощью пакетов общего назначения.

Любой пакет, появляющийся на рынке, можно рассматривать как с положительной, так и с отрицательной стороны. С одной стороны, новый программный продукт предоставляет дополнительные возможности по сравнению с другими пакетами, реализующими тот же комплекс задач, а с другой - может потребоваться переобучение, что связано с финансовыми и временными затратами. Как достоинство можно рассматривать дополнительные удобства для пользователя за счет

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы

Дисциплины научных работ

Посмотреть все работы