Понятие и виды топологий систем. Принцип действия и преимущества оптоволоконного кабеля и витой пары. Архитектурная и телекоммуникационная стадии проектирования структурированной кабельной системы административного здания компании "Технология Плюс".
Аннотация к работе
При дипломном проектировании будет разработан регламент технического обслуживания оборудования локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс". Система будет производить работу 12 часов в день, 5 дней в неделю. В книге рассказывается об организации составных сетей, о протоколах TCP/IP, о маршрутизации в сетях TCP/IP, протоколах и службах на основе TCP/IP, технологии Х.25, FRAME RELAY, PDH, SDH, ISDN И ATM, о сетевых операционных системах, технологии распределенных вычислений, протоколах прикладного уровня (FTP, TFTP, SMTP, POP, IMAP, SSH, Telnet). В сети с топологией "шина" (рисунок 1) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. При кольцевой топологии (рисунок 3) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д.Общее количество кабельных пробросов, на которые хватает одной катушки кабеля, рассчитывается по формуле: , (6) где Ncr - общее количество кабельных пробросов, на которые хватает одной катушки кабеля, единиц; В таблице 3 приводятся размеры необходимого количества кабеля, подсчитанные методом суммирования. Для прокладки кабеля в здании будет использоваться фальшпотолок, кабель под фальшпотолком прокладывается в закрытых металлических лотках размерами 105х50 миллиметров с крышкой. При проектировании локальной вычислительной было выбрано следующее локальное оборудование: Технические характеристики многофункционального устройства (МФУ) приведены в таблице 5. При проектировании локальной вычислительной было выбрано следующее сетевое оборудование: Технические характеристики телекоммуникационного шкафа RACK5 T2.6642.111 приведены в таблице 10.В таблице 24 приводится перечень оборудования, а также количество оборудования и его стоимость. Для монтажа ЛВС используются кабель витая пара категории 5е, пластиковый короб, металлический короб и модульные розетки. В таблице 25 приведен расчет затрат на основные и вспомогательные материалы, используемые при монтажной работе. Заработная плата - денежная компенсация, которую работник получает в обмен за свой труд . Размер оклада, рабочего дня, рабочей недели и разряд работников приводится в таблице 28.Для отопления помещений используется водяная система центрального отопления. Радиаторы должны устанавливаться в нишах, прикрытых деревянными решетками, что способствует повышению электробезопасности в помещениях.В рамках дипломного проектирования с целью создания новой ЛВС были рассчитаны и предложены следующие решения: 1. Проведена архитектурная и телекоммуникационная фаза проектирования. Схема аппаратной и расположения оборудования представлена в разделе 2.3.1 "Архитектурная стадия проектирования". В телекоммуникационной фазе предусмотрена установка розеток в количестве 44 штук, которые объединяются медный кабелем(витая пара) в количестве 1038 метров, подробный расчет элементов СКС приводится в пояснительной записке в пункте 2.3.1 "Архитектурная стадия проектирования".
План
План технического помещения (аппаратной) с размещением оборудования (рисунок 7).Содержание работы Продолжительность работы, дниСодержание систем отопления, вентиляции и освещения
Введение
Целью дипломного проектирования является разработка локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс". При дипломном проектировании будет разработан регламент технического обслуживания оборудования локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс".
Ввод в эксплуатацию ЛВС предполагает следующие этапы: - получение технического задания;
- проектирование локальной вычислительной сети;
- подготовка к строительно-монтажным работам;
- монтаж оборудования структурированных кабельных систем;
- установка и подключение вычислительной техники;
- пусконаладочные работы;
- сдача в эксплуатацию ЛВС;
- организация работ по обслуживанию ЛВС.
1 Теоретическая часть
1.1 Техническое задание
Полное наименование проекта
Локальная вычислительная сеть административного здания компании "Технология Плюс".
Условное обозначение
ЛВС компании "Технология Плюс".
Код системы
ОВТ 230106.51 1002 11 00
Наименование организации разработчика системы
Студент группы ОВТ 10-2 ХХХХХ ККККК ЕЕЕЕЕЕ
Наименование заказчика системы
Компания "Технология Плюс"
Основание для создания системы
Проектирование ЛВС компании "Технология Плюс".
Плановые сроки начала и окончания работ по созданию системы
Начало работ: 07. 10. 2013г.
Окончание работ: 29. 04. 2014г.
Сведения об источниках и порядке финансирования
Финансирование обеспечивается из бюджета компании "Технология Плюс".
Цель создания системы
Улучшение эффективности использования рабочего времени и точности передачи информации.
Назначение системы
ЛВС обеспечивает связь компьютеров для обмена информацией, совместного использования сетевого оборудования, информационных ресурсов и устройств хранения информации.
Объект автоматизации.
Липецкая область, город Липецк, административное здание компании "Технология Плюс" располагается по адресу улица Алмазная дом 18. Здание одноэтажное.
Произведен расчет заземления и обеспечена система автоматического пожаротушения.
Сведения об эксплуатации системы и характеристики окружающей среды
Квалифицированные пользователи. Число рабочих мест - 19. Система будет производить работу 12 часов в день, 5 дней в неделю. Температура - -25 25 градусов Цельсия.
Требования к системе
Одним из важнейших требований, предъявляемых к современной ЛВС, является обеспечение безопасности и защищенности процессов, происходящих в ЛВС.
Требования к численности и квалификации персонала системы
Квалифицированный сетевой администратор. Квалификация - высшее техническое образование по инженерно - компьютерной специализации, со знанием сетевого оборудования.
Показатели назначения
Система должна выдерживать все нагрузки, предоставлять быстрый доступ к информации. Время восстановления системы не должно составлять более одного часа. Каждый день должны создаваться резервные копии информации на сервере. На сервере должен присутствовать ИБП для защиты от скачков электроэнергии и системы пожаротушения.
Требования к надежности
Устойчивость: - к физическим повреждениям;
- к информационной безопасности.
Требования к безопасности
Закрытая сеть, установка Proxy server, ограничение доступа пользователей к информации.
Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы
Регулярно профилактический осмотр компонентов системы. Замена частей пришедших в негодность, проверка кабель трассы.
Требования по сохранности информации при аварии
Резервное копирование данных производится на внешний носитель.
Требования к патентной частоте
Все программы должны быть лицензионные, на каждое программное обеспечение должна быть документация с серийным номером продукта. Каждый новый продукт должен быть защищен авторскими правами.
Перечень подсистем: - Кабельная подсистема;
- Подсистема коммутационных устройств;
- Подсистема рабочих мест;
- Подсистема периферийных устройств.
1.2 Литературный обзор
Структурированные кабельные системы. Автор: Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р.
В учебном пособии рассматриваются основные положения стандартов, регламентирующих принципы и правила построения структурированных кабельных систем (СКС). Приводятся сведения о компонентах, применяемых при создании СКС: электрических и оптических кабелях, коммутационно- распределительных устройствах, шнурах, монтажном оборудовании и декоративных коробах. Затронуты вопросы противопожарной безопасности и организации заземления. Излагаются методика проектирования отдельных подсистем СКС, правила монтажа электрических и оптических панелей и розеток различных видов. Описываются правила тестирования смонтированных кабельных систем и используемые для этого приборы, а также принципы эксплуатационного обслуживания смонтированных СКС. Для проектировщиков, строителей и сотрудников служб эксплуатации СКС, широкого круга специалистов, занимающихся кабельными системами, студентов вузов и учащихся техникумов.
Сети ЭВМ и телекоммуникации. Глобальные сети. Автор - Александр Брейман.
В книге рассказывается об организации составных сетей, о протоколах TCP/IP, о маршрутизации в сетях TCP/IP, протоколах и службах на основе TCP/IP, технологии Х.25, FRAME RELAY, PDH, SDH, ISDN И ATM, о сетевых операционных системах, технологии распределенных вычислений, протоколах прикладного уровня (FTP, TFTP, SMTP, POP, IMAP, SSH, Telnet). Книга предназначена для подготовки студентов, изучающих принципы построения компьютерных сетей и технологии, использующиеся в глобальных сетях, но будет полезна всем, кто занимается администрированием сетевых систем.
Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. Автор: Семенов А.Б.
Общие сведения о структуре и допустимых длинах кабельных линий различных подсистем СКС при основных вариантах ее реализации. Требования по габаритам, оборудованию и условиям окружающей среды, к техническим помещениям, а так же к кабельным трассам горизонтальной и магистральной подсистем СКС, варианты их конструктивного исполнения. Схемы расчета количеств и выбора параметров отдельных компонентов. Принципы задания характеристик монтажного оборудования различного назначения и методика расчета его габаритов и количества. Вопросы оформления проектной документации, обеспечения пожарной безопасности и построения кабельной проводки для защищенных сетей.
В пособии описаны принципы построения, организации и администрирования локальных вычислительных систем (ЛВС), изложены способы и топология организации ЛВС, рассмотрена система протоколов TCP/IP. Описан механизм функционирования корпоративных информационных приложений, сети интранет, распределенных баз данных. Кроме того, освещены задачи, решаемые аппаратными и программными средствами локальной сети.
В учебном пособии рассмотрены как аппаратные, так и программные составляющие технологии локальных вычислительных сетей (ЛВС). На уровне современных технологий описаны методы, схемы, устройство, аппаратура и программное обеспечение для реализации технологий совместного использования информации между пользователями в ЛВС. Проведен сравнительный анализ архитектуры и программного обеспечения распространенных сетевых операционных систем Windows, UNIX, Novell Netware, описаны особенности их эксплуатации.
1.3 Теоретические сведения
Топологии сетей.
Термин "топология", или "топология сети", характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология - это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет: - на состав необходимого сетевого оборудования;
- характеристики сетевого оборудования;
- возможности расширения сети;
- способ управления сетью.
При подключении устройств к сети передачи данных используется 3 топологии: - шина;
- звезда;
- кольцо.
Шина.
Топологию "шина" часто называют "линейной шиной" (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.
В сети с топологией "шина" (рисунок 1) компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.
Рисунок 1 - Топология "Шина"
Звезда.
Концепция топологии сети в виде звезды (рисунок 2) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.
Рисунок 2 - Топология "Звезда"
Кольцо.
При кольцевой топологии (рисунок 3) сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.
Рисунок 3 - Топология "Кольцо"
Оптоволоконные сети.
Оптоволоконный кабель - кабель на основе оптоволокна. Оптоволокно - это стеклянная или пластиковая нить, используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения (рисунок 4). Волоконная оптика - раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна. Оптоволокна используются в оптоволоконной связи, которая позволяет передавать цифровую информацию на большие расстояния и с более высокой скоростью передачи данных, чем в электронных средствах связи. В ряде случаев они также используются при создании датчиков.
Рисунок 4 - Оптоволоконный кабель
Простой принцип действия позволяет использовать различные методы, дающие возможность создавать самые разнообразные оптоволокна: - мультимодовые;
- одномодовые оптоволокна;
- оптоволокна с градиентным показателем преломления;
- оптоволокна со ступенчатым профилем распределения показателей преломления.
Изза физических свойств оптоволокна необходимы специальные методы для их склеивания и соединения с оборудованием. Оптоволокна являются базой для различных типов кабелей, в зависимости от того, где они будут использоваться.
Витая пара.
Витая пара - вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой для уменьшения взаимных наводок при передаче сигнала, и покрытых пластиковой оболочкой (рисунок 5). Один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, ARCNET и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и легкости в установке, является самым распространенным для построения локальных сетей.
Рисунок 5 - Витая пара
Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45, немного большим, чем телефонный соединитель RJ11.
В зависимости от наличия защиты - электрически заземленной медной оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии: - неэкранированная витая пара (UTP - Unshielded twisted pair);
- экранированная витая пара (STP - Shielded twisted pair);
- фольгированная витая пара (FTP - Foiled twisted pair);
Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют эффективный пропускаемый частотный диапазон. Кабель более высокой категории обычно содержит больше пар проводов и каждая пара имеет больше витков на единицу длины. Категории неэкранированной витой пары описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский стандарт проводки в коммерческих зданиях).
САТ5 - полоса частот 100 МГЦ, 4-х парный кабель, это и есть, то, что обычно называют кабель "витая пара", благодаря высокой скорости передачи, до 100 Мбит/с при использовании 2-х пар и до 1000Мбит/с, при использовании 4-х пар, является самым распространенным сетевым носителем, использующимся в компьютерных сетях до сих пор. При прокладке новых сетей пользуются несколько усовершенствованным кабелем CAT5e (полоса частот 125 МГЦ), который лучше пропускает высокочастотные сигналы.
2. Специальная часть
2.1 Вид автоматизированной деятельности
Компания "Технология Плюс" занимается производством профнастила из стали оцинкованной и с лакокрасочным покрытием производства ОАО НЛМК на новейшем оборудовании в г. Липецке. Компьютерная сеть административного здания компании "Технология Плюс" спроектирована для выполнения следующих задач: ускорение документооборота, хранение информации в единой базе данных на сервере, возможность эксплуатации программного обеспечения в многопользовательском режиме.
Автоматизируемая деятельность компании "Технология Плюс" приводится в таблице 1.
Таблица 1. Автоматизируемая деятельность компании "Технология Плюс".
Отдел Деятельность
Бухгалтерия Работа с программой 1Cv8.2: Бухгалтерия. Работа с программой 1С:Зарплата и кадры. Расчет и начисление заработной платы сотрудникам. Учет налогов.
Специалист по закупкам Определение потребности компании в товарах. Поиск и отбор надежных поставщиков. Заключением договоров или контрактов с поставщиками.
Системный администратор Следит за работой ЛВС. Ремонт компьютеров. Проводит инструктажи с работниками. Устанавливает программное обеспечение по запросу работников. Обслуживание web - сайта .
Директор Производит прием граждан по личным вопросам. Проводит собрания с руководителями отделов. Использование пакета Microsoft Office.
2.2 Выбор конфигурации локальной сети
При проектировании локальной вычислительной сети административного здания компании "Технология Плюс" была использована топология "звезда" (рисунок 6), потому что: - выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
- хорошая масштабируемость сети;
- легкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
- высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
- гибкие возможности администрирования.
Рисунок 6 - Топология "Звезда"
Наименование и количество используемого оборудования приведено в таблице 2.
Таблица 2. Наименование и количество используемого оборудования.
Наименование Количество, шт
Сервер Dell PE T320 E5-2407 1
Системный блок рабочей станции 19
Коммутационный шкаф RACK5 T2.6642.111 1
Патч-панель Hyperline 48 портов 1
Кабельный организатор 5
МФУ Canon i-SENSYS MF4410 2
Коммутатор HP V1810-24G 2
Медиаконвертор DMC-1580SC 1
Монитор Samsung S19A100N 19
ИБП для сервера Powerware 9130RM 1000BA 1
ИБП для рабочих станций Eaton 5115 750VA Tower 19
Наименование Количество, шт
Клавиатура Genius KB-110 19
Мышь Logitech B-110 19
Принтер CANON LBP6020B 4
2.3 Проектирование СКС
Структурированная кабельная система (СКС) - физическая основа инфраструктуры здания, позволяющая свести в единую систему множество сетевых информационных сервисов разного назначения: локальные вычислительные и телефонные сети, системы безопасности, видеонаблюдения и т. д.
СКС представляет собой иерархическую кабельную систему, смонтированную в здании или в группе зданий, которая состоит из структурных подсистем. Ее оборудование состоит из набора медных и оптических кабелей , кросс-панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд, информационных розеток, а также из вспомогательного оборудования. Все элементы СКС интегрируются в единый комплекс (систему) и эксплуатируются согласно определенным правилам.
При проектировании ЛВС необходимо спроектировать СКС административного здания компании "Технология Плюс", а именно спроектировать аппаратную и кроссовую, рассчитать параметры СКС, выбрать компоненты СКС.
2.3.1 Архитектурная стадия проектирования
В административном здании компании "Технология Плюс" аппаратная располагается в отдельном помещении, отделенном от рабочих мест сотрудников. Площадь помещения составляет 15,75 м2. Освещение реализовано газоразрядными лампами. Потолок закрыт фальшпотолком, расстояние от которого 30 сантиметров. Полы бетонные, в качестве напольного покрытия использован линолеум. При входе в помещение установлена металлическая дверь с замком.
В помещении аппаратной располагается телекоммуникационный шкаф высотой 42 U с вмонтированным в него оборудованием.
Условия окружающей среды в помещении аппаратной, а именно: - температура воздуха от 18 до 24° С, максимальная скорость изменения температуры не превышает 3 °С в час;
- влажность воздуха - от 30 до 55%, конденсация влаги исключена;
- уровень вибрации - в диапазоне частот 5-22 Гц амплитуда колебаний не превышает 0,12 мм, а в диапазоне 22-500 Гц максимальное ускорение не более 2,5 м/с2;
- напряженность электрического поля установлена на уровне не выше 3 В/м во всем спектре частот;
- запыленность воздуха в помещении не превышает 0,75 мг/м3;
В рамках дипломного проектирования с целью создания новой ЛВС были рассчитаны и предложены следующие решения: 1. Проведена архитектурная и телекоммуникационная фаза проектирования.
В качестве технического помещения выбрана аппаратная. Схема аппаратной и расположения оборудования представлена в разделе 2.3.1 "Архитектурная стадия проектирования". В телекоммуникационной фазе предусмотрена установка розеток в количестве 44 штук, которые объединяются медный кабелем(витая пара) в количестве 1038 метров, подробный расчет элементов СКС приводится в пояснительной записке в пункте 2.3.1 "Архитектурная стадия проектирования".Дополнительно произведен выбор 19 дюймового телекоммуникационного шкафа, а так же оборудования, которое будет устанавливаться в него
2. Проектирование, структура и элементы ЛВС.
Топология проектируемой ЛВС звезда. Был выбран сервер для выполнения нужд фирмы, характеристики которого представлены в пояснительной записке в пункте 2.4.1 "Выбор локального оборудования"
3. Для обеспечения непрерывного функционирования ЛВС предлагается следующий регламент системы информационной безопасности: устанавливается антивирусная программа Dr. Web, настройка межсетевого экрана.
4. Для обеспечения пожарной безопасности была использована система автоматического пожаротушения. Схему расположения извещателей и распылителей можно посмотреть в пояснительной записке в пункте 2.8 "Индивидуальное задание".
Дипломный проект выполнен в полном объеме согласно выданному заданию.
Список литературы
топология кабельный оптоволоконный витой
1. А. В. Брейман. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Глобальные сети. М.: ДМК пресс, Компания АЙТИ, 2011. - 213 с.
2. А. Б. Семенов. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. М.: Компания АЙТИ, ДМК Пресс, 2010. - 216 с.
3. Структурированные кабельные системы / А. Б. Семенов, С. К. Стрижаков, И. Р. Сунчелей. М.: ДМК пресс, Компания АЙТИ, 2008. - Изд. 5-е - 640 с.
4. Локальные вычислительные сети. / Ю. В. Чекмарев. С-Пб: Питер, 2010. - Изд.4-е - 943 с.
5.Локальные вычислительные сети. В.А. Косарев, А.А. Игнаткин. М.: Книжный мир, 2011. - 352 с.